CN104833163B - 自动开门装置及具有该装置的冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动开门装置及具有该装置的冰箱，包括基座、固定在基座内用于连接驱动源构件与非圆不完全齿轮‑齿条执行机构的传动机构、两个用于推动门体的非圆不完全齿轮‑齿条执行机构，上述非圆不完全齿轮‑齿条执行机构设置在基座内，包括推动门体的齿条推杆、与齿条推杆啮合的非圆不完全齿轮；当两个门体处于闭合状态时，所述齿条推杆的啮齿未与非圆不完全齿轮啮合；当其中一个门体需要打开时，驱动源构件驱动传动机构转动，从而带动非圆不完全齿轮转动，非圆不完全齿轮与齿条推杆的啮齿啮合，使得齿条推杆从基座伸出，推动门体打开。本发明的优点在于尺寸较小、振动和噪声较小、使用寿命长，可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于冰箱领域，具体涉及一种自动开门装置及具有该装置的冰箱。
背景技术
目前市场上中高档冰箱相对较大，其中的门体、其载荷的重量及门体或抽屉式门体的门封吸力较大，越来越多的用户反馈冰箱门体不易开启。
一般将冰箱门的打开分成三个阶段。第一阶段主要克服门封吸力、自动关闭锁紧力、惯性力和门体铰链摩擦力等力，这一阶段需要克服的力最大；第二阶段主要克服自动关闭的锁紧力和铰链摩擦力等力；第三阶段需要克服门体铰链的摩擦力等力，这一阶段需要克服的力最小。用户在开门的过程中，刚开始开门体所需的力度最大，如果用力过大，冰箱打开过猛，甚至将冰箱向前拉出，如果用力太小，冰箱门无法打开。目前市场上主要是部分开启的电动机构，也就是将门体开到第二阶段，第三阶段还需用户手动打开。如果将整个开门过程全部考虑进去后，对驱动电机的要求会很高，目前市面上的驱动电机很难满足如此高的要求，即便可以满足，成本也很高。
中国发明专利授权公告第CN100559101C号公开了一种冰箱，有考虑到打开过程中三个阶段的力的不同，其驱动装置包括驱动机构15及与抽屉一起开闭的连接板16，驱动机构15包括绕驱动轴18旋转的旋转板19，在旋转板19上具备多个作为驱动传送部件的驱动销20a、20b、20c，驱动销20a、20b、20c按照与驱动轴18的距离相互不同配置并且可分别与连接板16配合。然而，这种结构并未考虑到抽屉打开过程中的速度变化、开门时间等因素的影响。而且在抽屉开启过程中，驱动销20a、20b、20c需要先后分别与连接板16接触，配合过程中存在不连续的状况，导致抽屉开启过程不平缓。
中国发明专利授权公告第CN104329886A号公开了一种自动开门装置及具有该装置的冰箱，这种装置将驱动源构件2的动力，通过传动体4传递给拨盘45，拨盘45上的齿与推动件3上的齿条啮合，推动件3推动门体，将门体打开。其传动体4包括与输出齿轮24啮合的传动齿轮41、与传动齿轮41配合设置的共轭齿轮组、设置在共轭齿轮组的输出端的拨盘45。共轭齿轮组为两个非圆齿轮42和43，其中非圆齿轮43与拨盘45同轴设置。虽然，在共轭齿轮组的作用下，拨盘45能够以连续变化的转速转动，推动件3以连续变化的速度推动门体，节省开门时间。但拨盘与非圆齿轮43同轴设置，其在变化的速度下转动时，对整个装置的运动平稳性影响较大，振动和噪声较严重。拨盘45上的齿与每一推动件3的齿条啮合，拨盘45上齿的啮合次数较多，寿命相对较短。另外，由于拨盘45只有一个，当其损坏时，冰箱的两个门体都无法正常打开，影响用户的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种自动开门装置及具有该装置的冰箱，解决门体较重的冰箱开门较费力的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种自动开门装置，包括
基座；
固定在基座内的驱动源构件；
两个用于推动门体的非圆不完全齿轮-齿条执行机构：上述非圆不完全齿轮-齿条执行机构设置在基座内，包括推动门体的齿条推杆、与齿条推杆啮合的非圆不完全齿轮，两个齿条推杆相对的侧壁分别设有啮齿，齿条推杆通过啮齿与非圆不完全齿轮啮合；
用于连接驱动源构件与非圆不完全齿轮-齿条执行机构的传动机构：当两个门体处于闭合状态时，所述齿条推杆的啮齿未与非圆不完全齿轮啮合；当其中一个门体需要打开时，驱动源构件驱动传动机构转动，从而带动非圆不完全齿轮转动，并与齿条推杆的啮齿啮合，使得齿条推杆从基座伸出，推动门体打开。
上述非圆不完全齿轮为扇形的偏心齿轮。
上述基座呈盒体状，基座的任意一个侧边两端分别开有第一开口和第二开口，两个非圆不完全齿轮-齿条执行机构的齿条推杆分别从第一开口和第二开口中伸出。
上述传动机构不少于1个齿轮。
上述传动机构仅为一个齿轮时，齿轮与驱动源构件的输出端的蜗杆啮合，齿轮与两个非圆不完全齿轮同轴，且位于两个非圆不完全齿轮之间。
上述传动机构包括两个及以上齿轮时，位于传动机构输入端的齿轮与驱动源构件的输出端的蜗杆啮合，位于传动机构输出端的齿轮与两个非圆不完全齿轮同轴，且位于两个非圆不完全齿轮之间。
一种冰箱，包括具有间室的箱体、设置在箱体上的抽屉以及打开或关闭间室门的门体，所述冰箱设有用以打开所述抽屉或门体的上述自动开门装置。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)通过非圆不完全齿轮-齿条执行机构将较为恒定的输入转速，转速转化为齿条推杆的连续变化的速度和力，解决了整个门体打开过程中输入源功率与开启速度与开启速度和力的矛盾问题，能够使用较低功率的输入源，克服不同阶段变化的阻力，保证门体开启过程中速度变化的连续均匀。
(2)输入源的功率较小，所用电机的尺寸较小，故整体尺寸较小，减轻了冰箱的整体重量。
(3)传动机构的传动比恒定，装置运动的平稳性较高，振动和噪声较小。
(4)采用两组非圆不完全齿轮齿条-执行机构，故使用寿命长，可靠性高。
附图说明
图1是本发明的自动开门装置的整体示意图。
图2是本发明的自动开门装置的三维立体分解示意图。
图3是本发明的自动开门装置的非圆不完全齿轮的局部示意图。
图4是本发明的自动开门装置的齿条推杆结构示意图。
图5是本发明的具有自动开门装置的冰箱的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种自动开门装置，包括
基座100；
固定在基座100内的驱动源构件200；
两个用于推动门体的非圆不完全齿轮-齿条执行机构400：上述非圆不完全齿轮-齿条执行机构400设置在基座100内，包括推动门体的齿条推杆28、与齿条推杆28啮合的非圆不完全齿轮15，两个齿条推杆28相对的侧壁分别设有啮齿，齿条推杆28通过啮齿与非圆不完全齿轮15啮合；
用于连接驱动源构件200与非圆不完全齿轮-齿条执行机构400的传动机构300：当两个门体处于闭合状态时，所述齿条推杆28的啮齿未与非圆不完全齿轮15啮合；当其中一个门体需要打开时，驱动源构件200驱动传动机构300转动，从而带动非圆不完全齿轮15转动，并与齿条推杆28的啮齿啮合，使得齿条推杆28从基座100伸出，推动门体打开。
上述非圆不完全齿轮15为扇形的偏心齿轮。
上述基座100呈盒体状，基座100的任意一个侧边两端分别开有第一开口22和第二开口12，两个非圆不完全齿轮-齿条执行机构400的齿条推杆28分别从第一开口22和第二开口12中伸出。
上述传动机构300不少于1个齿轮。
上述传动机构300仅为一个齿轮时，齿轮与驱动源构件200的输出端的蜗杆2啮合，齿轮与两个非圆不完全齿轮15同轴，且位于两个非圆不完全齿轮15之间。
上述传动机构300包括两个及以上齿轮时，位于传动机构300输入端的齿轮与驱动源构件200的输出端的蜗杆2啮合，位于传动机构300输出端的齿轮与两个非圆不完全齿轮15同轴，且位于两个非圆不完全齿轮15之间。
一种冰箱，包括具有间室的箱体、设置在箱体上的抽屉以及打开或关闭间室门的门体，所述冰箱设有用以打开所述抽屉或门体的自动开门装置。
实施例一
结合图1至图5，本发明的自动开门装置可应用至任何需要电动开启的设备，如冰箱上，并安装于设备的门体或抽屉的门体后方，以通过顶推方式使设备的门体或者设备上的抽屉的门体打开。所述自动开门装置500包括基座100、固定在基座100上的驱动源构件200、用于推动门体的非圆不完全齿轮-齿条执行机构400、以及连接在驱动源构件200与非圆不完全齿轮-齿条执行机构400之间的传动机构300。本发明自动开启装置用以电动开启两个门体，从而对应设置有两个完全相同的所述非圆不完全齿轮-齿条执行机构400。
所述基座100为矩形状盒体结构，包括相互扣合的上盒盖13、下盒盖23以及形成在上盒盖13和下盒盖23之间的容腔27，上盒盖13的一条短边上且靠近长边一侧设有一个第一开口22，下盒盖23的一条短边上且靠近长边一侧设有一个第二开口12，当上盒盖13和下盒盖23扣合后，第一开口22与第二开口12位于同一侧的短边上，且靠近不同的长边。两个非圆不完全齿轮-齿条执行机构400分别从第一开口22和第二开口12中伸出。
上述上盒盖13底面设有一沿长边延伸的第一滑动槽101，下盒盖23顶面设有一沿长边延伸的第二滑动槽102，下盒盖23上未设有第二开口12的短边端设有电机固定槽103，在第一滑动槽101和第二滑动槽102之间设有第一转轴104、第二转轴105、第三转轴106、第四转轴107和第五转轴108，所述第一转轴104、第二转轴105、第三转轴106、第四转轴107和第五转轴108沿长边方向设置。所述第一转轴104靠近电机固定槽103。
驱动源构件200包括固定设置在基座100的电机固定槽103内的电机1、设置在电机1输出端的蜗杆2。
所述传动机构300包括第一齿轮3、第二齿轮4、第三齿轮5、第四齿轮6、第五齿轮7、第六齿轮8、第七齿轮9、第八齿轮10。第一齿轮3和第二齿轮4共轴，均设置在第一转轴104上，第一齿轮3的分度圆直径小于第二齿轮4的分度圆直径。第三齿轮5和第四齿轮6共轴，均设置在第二转轴105上，第三齿轮5的分度圆直径大于第四齿轮6的分度圆直径。第五齿轮7和第六齿轮8共轴，均设置在第三转轴106上，第五齿轮7的分度圆直径大于第六齿轮8的分度圆直径。第七齿轮9位于第四转轴107上，第八齿轮10位于第五转轴108上。第一齿轮3与电机1输出端的蜗杆2啮合，第三齿轮5和第二齿轮4啮合，第四齿轮6与第五齿轮7啮合，第七齿轮9分别与第六齿轮8和第八齿轮10啮合。
所述非圆不完全齿轮-齿条执行机构400包括长条形滑块26、位于长条形滑块26顶部的齿条推杆28、以及与齿条推杆28啮合的非圆不完全齿轮15。非圆不完全齿轮15为扇形的偏心齿轮，第八齿轮10位于两个非圆不完全齿轮15之间，且同轴设置在第五转轴108上。一个长条形滑块26卡在第一滑动槽101上，另一个长条形滑块26卡在第二滑动槽102上，长条形滑块26的长度小于滑动槽的长度，齿条推杆28侧边设有锯齿，与非圆不完全齿轮15啮合，非圆不完全齿轮15转动带动长条形滑块26沿滑动槽滑动，使得沿第一滑动槽101滑动的非圆不完全齿轮-齿条执行机构400的齿条推杆28从第二开口12中伸出，沿第二滑动槽102滑动的非圆不完全齿轮-齿条执行机构400的齿条推杆28从第一开口22中伸出。
上述滑动槽与长条形滑块26的配合也可通过滑轨与滑块的配合代替，只要使非圆不完全齿轮-齿条执行机构400从开口中伸出，并限制非圆不完全齿轮-齿条执行机构400在基座100内沿盒体短边方向移动，可用任意一种滑动方式代替。
所述自动开门装置将门打开的过程分三个打开阶段：在打开冰箱的一个门体时，驱动电机1转动，对应非圆不完全齿轮-齿条执行机构400推动门体，非圆不完全齿轮-齿条执行机构400对门的推力(即输出力)等于门体门封吸力和铰链摩擦力、惯性力等力的矢量和，此阶段非圆不完全齿轮-齿条执行机构400的输出力最大；第一阶段至自动开门装置500与门体脱离为第二阶段；第三阶段为门体在惯性力的作用下移动。
另外，驱动电机1的功率一定，根据功率计算公式：
p＝(T×n)/9550＝F0×V0
其中T＝T0/I；T0＝F0×r；V0＝ω×r；
因此，p＝(F0×r×n)/(9550×I)＝F0×V0＝F0×ω×r；
其中，p为电机输出功率，T为电机输出扭矩，n为电机转速，F0为齿条推杆的输出力，V0为齿条推杆的速度，T0为整个开启装置的输出转矩，I为整个开启装置的传动比(为定值)，r为非圆不完全齿轮15与齿条推杆28的齿啮合时非圆不完全齿轮15的半径(由于非圆不完全齿轮为偏心齿轮，所以非圆不完全齿轮的半径是变化的)，ω为非圆不完全齿轮的转速。
由上述公式可以看出，驱动电机功率p一定时，齿条推杆28的线速度V0与输出力F0成反比，齿条推杆28的线速度V0与非圆不完全齿轮15的半径r成正比，输出力F0与非圆不完全齿轮15的半径r成反比。自动开门装置500将门打开的第一阶段，非圆不完全齿轮15的半径r比较小，所以输出力F0会比较大。在第二阶段非圆不完全齿轮15的半径r比较大，所以齿条推杆28的线速度V0较大，以便能够快速的打开门体。
综合上述内容，本发明自动开门装置500中，将非圆不完全齿轮15在初始状态至第二打开阶段结束时，非圆不完全齿轮15的半径r的变化设置为逐渐增大。在第一打开阶段非圆不完全齿轮15半径最小，即使输出力F0比较大，自动开门装置的输出转矩T0也并不大，进而电机的输出转矩T比较小，因此可以选用功率较低的电机。在第二开门阶段，非圆不完全齿轮15的半径r比较大，齿条推杆28的线速度V0与半径r成正比，因此齿条推杆28的线速度比较大，节省了开门的时间。
当传动机构300采用仅采用一个齿轮时，齿轮与驱动源构件200的输出端的蜗杆2啮合，齿轮与两个非圆不完全齿轮15同轴，且位于两个非圆不完全齿轮15之间。
结合图1至图5，所述开门装置开门的详细过程为：
在两个门体均处于关闭的初始状态下，两个非圆不完全齿轮15均未与对应齿条推杆28啮合。当其中一个门体需要打开时，电机1正转带动蜗杆2转动，第一齿轮3与蜗杆2啮合带动第二齿轮4转动，第三齿轮5与第二齿轮4啮合带动第四齿轮6转动，第五齿轮7与第四齿轮6啮合带动第六齿轮8转动，第六齿轮8与第七齿轮9啮合，第七齿轮9与第八齿轮10啮合，最终带动非圆不完全齿轮15转动，与需打开的门体相对应的非圆不完全齿轮15与对应的齿条推杆28啮合，带动齿条推杆28推动门体。当另一门体需打开时，电机2反转，另一个非圆不完全齿轮15与对应齿条推杆28啮合，带动齿条推杆28推开门体。
本发明还可设计一种冰箱，该冰箱包括具有间室的箱体、设置在箱体上的抽屉、打开或关闭间室的门体以及所述的自动开门装置500。用来打开门体的所述自动开启装置500设置在箱体顶部或中间隔板的前侧；用来打开抽屉的所述自动开启装置500可设置在抽屉门体后方的间室内，也可设置在抽屉后侧位置处等等，均可达成本发明的目的。
综上所述，本自动开门装置充分考虑用户开门过程中的体验和可能遇到的问题，通过非圆不完全齿轮-齿条执行机构400，将电机1的较为恒定的转速转化为齿条推杆连续变化的线速度和力，解决了整个开门过程中输入源功率与开启速度与力的矛盾。
Claims (7)
1.一种自动开门装置，其特征在于：包括
基座（100）；
固定在基座（100）内的驱动源构件（200）；
两个用于推动门体的非圆不完全齿轮-齿条执行机构（400）：上述非圆不完全齿轮-齿条执行机构（400）设置在基座（100）内，包括推动门体的齿条推杆（28）、与齿条推杆（28）啮合的非圆不完全齿轮（15），两个齿条推杆（28）相对的侧壁分别设有啮齿，齿条推杆（28）通过啮齿与非圆不完全齿轮（15）啮合；
用于连接驱动源构件（200）与非圆不完全齿轮-齿条执行机构（400）的传动机构（300）：当两个门体处于闭合状态时，所述齿条推杆（28）的啮齿未与非圆不完全齿轮（15）啮合；当其中一个门体需要打开时，驱动源构件（200）驱动传动机构（300）转动，从而带动非圆不完全齿轮（15）转动，并与齿条推杆（28）的啮齿啮合，使得齿条推杆（28）从基座（100）伸出，推动门体打开。
2.根据权利要求1所述的自动开门装置，其特征在于：上述非圆不完全齿轮（15）为扇形的偏心齿轮。
3.根据权利要求1所述的自动开门装置，其特征在于：上述基座（100）呈盒体状，基座（100）的任意一个侧边两端分别开有第一开口（22）和第二开口（12），两个非圆不完全齿轮-齿条执行机构（400）的齿条推杆（28）分别从第一开口（22）和第二开口（12）中伸出。
4.根据权利要求1所述的自动开门装置，其特征在于：上述传动机构（300）不少于1个齿轮。
5.根据权利要求4所述的自动开门装置，其特征在于：上述传动机构（300）仅为一个齿轮时，齿轮与驱动源构件（200）的输出端的蜗杆（2）啮合，齿轮与两个非圆不完全齿轮（15）同轴，且位于两个非圆不完全齿轮（15）之间。
6.根据权利要求4所述的自动开门装置，其特征在于：上述传动机构（300）包括两个及以上齿轮时，位于传动机构（300）输入端的齿轮与驱动源构件（200）的输出端的蜗杆（2）啮合，位于传动机构（300）输出端的齿轮与两个非圆不完全齿轮（15）同轴，且位于两个非圆不完全齿轮（15）之间。
7.一种冰箱，包括具有间室的箱体、设置在箱体上的抽屉以及打开或关闭间室门的门体，其特征在于：所述冰箱设有用以打开所述抽屉或门体的如权利要求1至4中任意一项所述的自动开门装置。
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