CN106500444B - 一种用于冰箱自动开关门设备及其自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冰箱领域，具体来说是一种用于冰箱自动开关门设备及其自动控制方法，冰箱包括冰箱本体以及冰箱门，所述自动开关门设备包括安装在冰箱上用于控制冰箱门开启与闭合的开关门装置。本发明通过结构简单，但是能够很好的实现自动开关冰箱柜门；可以避免冰箱忘记关闭而造成资源浪费及食物的变质，同时在本发明中设有过载保护装置，在冰箱自动关门过程中可以通过外力对冰箱进行强制打开操作，对冰箱没有明显的伤害，同时通过自动电控系统，使得本发明中冰箱的开启与闭合更为方便，使得冰箱也更为智能化。

Description

一种用于冰箱自动开关门设备及其自动控制方法

技术领域

本发明涉及冰箱领域，具体来说是一种用于冰箱自动开关门设备及其自动控制方法。

背景技术

当前冰箱门的开关都是靠用户主动施加外力，弹簧弹力闭门以及冰箱门上的磁性密封条磁力辅助闭门，经常出现外力不够，弹簧失效或者磁性密封条磁力下降或丧失，导致冰箱门未完全关闭，而且无法及时发出警告。这些都会引起冰箱内冷气外泄，箱体内货物不能受到应有的温度保护而变质，同时造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够控制冰箱门自动开启与关闭的冰箱门开关装置。为实现这样的目的，本发明提供的技术方案为：

一种用于冰箱自动开关门设备，冰箱包括冰箱本体以及冰箱门，所述自动开关门设备包括安装在冰箱上用于控制冰箱门开启与闭合的开关门装置。

所述开关门装置包括用于连接冰箱本体和冰箱门的门托组件以及为门托组件提供转动力的转动组件，转动组件连接有用于驱动转动组件转动的双向电机。

所述门托组件包括用于连接冰箱本体与冰箱门的门托主体以及设置在门托主体上用于与转动组件上传动齿轮相适配的弧形齿条。

所述转动组件包括具有保护与传递动力作用的扭矩过载保护器。

所述扭矩过载保护器包括用于装配的壳体，在壳体内部设有用于传送动力的传动轴，所述传动轴包括第一传动轴和第二传动轴，在所述第一传动轴与第二传动轴之间设有用于过载保护的保护部件以及在所述第一传动轴与第二传动轴上设有用于传动动力的传动齿轮。

所述保护部件包括在第一传动轴与第二传动轴相接触的端面上设有用于传递动力的滚珠以及在第一传动轴与第二传动轴相互接触的端面上设有用于放置滚珠的球窝，所述球窝包括设置在第一传动轴上的第一球窝以及设置在第二传动轴上与第一球窝相对应的第二球窝，所述第二球窝与滚珠相适配，第二球窝的高度为滚珠直径的二分之一，第一球窝与滚珠相适配，第一球窝的深度小于滚珠直径的二分之一。

所述扭矩过载保护器还包括设置在第一传动轴上用于第一传动轴与第二传动轴脱离后复位的复位弹簧以及设置在第一传动轴上用于放置复位弹簧的弹簧座，所述弹簧座包括用于支撑弹簧的支撑台以及设置在支撑台上与止推片相配合使用用于限制第一传动轴与第二传动轴分离距离的支撑柱。

所述第一传动轴上套接有与弹簧座相配合使用用于限制第一传动轴与第二传动轴分离距离的止推片。

所述开关门装置还包括用于冰箱开关门的电控系统，所述电控系统包括控制模块以及与控制模块相连接用于控制电机运转的电机模块，控制模块连接有用于检测冰箱门位置的检测模块。

所述冰箱自动开关门设备的开关门方法，包括如下步骤：

检测门体的位置状态；

通过控制模块发出开/关门指令；

收到开/关门指令后，确认门体的位置状态；

控制模块根据指令驱动双向电机正/反转，实现自动开关门；

门体打开到位或完全关闭，双向电机停止运转；

在检测到冰箱处于工作状态下，而门体打开或未关严实超过一定时间时，控制模块发出关门指令并驱动双向电机运转关闭门体，当受到阻挡后，影响开关门操作，控制模块控制双向电机停止运转，等待一段时间后，再次执行开关门指令，再次遇到阻挡，控制模块再次控制双向电机停止运转，等待一段时间后，再次执行开关门指令，反复这样操作多次，当达到我们控制模块所设定的重复次数，启动报警装置，用于提醒使用者冰箱关门异常。

本发明的有益结果：

本发明通过结构简单，但是能够很好的实现自动开关冰箱柜门；可以避免冰箱忘记关闭而造成资源浪费及食物的变质，同时在本发明中设有过载保护装置，在冰箱自动关门过程中可以通过外力对冰箱进行强制打开操作，对冰箱没有明显的伤害，同时通过自动电控系统，本发明中冰箱的开启与闭合更为方便，冰箱也更为智能化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的装配图。

图3为本发明的电控系统流程图。

图4为本发明扭矩过载保护器的结构示意图。

图5为本发明扭矩过载保护器的剖视图。

图6为本发明门托组件的结构示意图。

图7为本发明扭矩过载保护器中第一传动轴的立体图。

1、单片机，2、扭矩过载保护器，3、壳体，4、门托本体，5、弧形齿条，6、电机，7、冰箱体，8、冰箱门，201、第二传动轴，202、弹簧座，203、止推片，204、传动齿轮，205、第一传动轴，206、螺栓，207、弹簧，208、滚珠，209、第一球窝，210、第二球窝，211、支撑台，212、支撑柱，213、球槽。

具体实施方式

如图1所表示的一种用于冰箱自动开关门设备，冰箱包括冰箱本体7以及冰箱门8，自动开关门设备包括安装在冰箱上用于控制冰箱门8开启与闭合的开关门装置，开关门装置包括用于连接冰箱本体7和冰箱门8的门托组件以及为门托组件提供转动力的转动组件，转动组件连接有用于驱动转动组件转动的双向电机6，门托组件包括用于连接冰箱本体7与冰箱门8的门托主体4以及设置在门托主体4上用于与转动组件上传动齿轮204相适配的弧形齿条5，转动组件包括具有保护与传递动力作用的扭矩过载保护器2，扭矩过载保护器2包括用于装配的壳体3，在壳体3内部设有用于传送动力的传动轴，所述传动轴包括第一传动轴205和第二传动轴20101，在所述第一传动轴205与第二传动轴20101之间设有用于过载保护的保护部件以及在第一传动轴205与第二传动轴20101上设有用于传动动力的传动齿轮204，保护部件包括在第一传动轴205与第二传动轴20101相接触的端面上设有用于传递动力的滚珠208以及在第一传动轴205与第二传动轴20101相互接触的端面上设有用于放置滚珠208的球窝，球窝包括设置在第一传动轴205上的第一球窝209以及设置在第二传动轴20101上与第一球窝209相对应的第二球窝210，所述第二球窝210与滚珠208相适配，第二球窝的深度为滚珠208直径的二分之一，第一球窝209与滚珠208相适配，深度小于滚珠208体积的二分之一，扭矩过载保护器2还包括用于第一传动轴205与第二传动轴20101脱离后复位的复位弹簧207，第一传动轴205上套接有与弹簧座202相配合使用用于限制第一传动轴205与第二传动轴20101分离距离的止推片203，本发明中通过控制电机6的正转与反转可以控制冰箱门8的开启与闭合，同时本发明中通过在冰箱上采用扭矩过载保护装置可以使得本装置适用范围增加，传统的自动控制冰箱是不具有过载保护装置，这就使得冰箱门8在关闭过程中，即使我们冰箱中还有未取出的物品，也不能强制停止冰箱门8的关闭，因为这种不具有过载保护装置的冰箱强制停止正在关闭的冰箱门8，因为受力方向不同，会对冰箱具有物理性损害，而本装置采用简单的扭矩过载保护装置，当冰箱门8在电机6的带动下进行关闭操作，我们可以人工拉动冰箱门8开启，虽然也是强制开启，但是因为扭矩过载保护装置的设置，可以有效避免冰箱的物理伤害，因为本发明采用第一传动轴205的第一球窝209与第二传动轴20101的第二球窝210相适配，第一球窝209采用小于半圆的设计，使得滚珠208在第一球窝209内的受力沿第一球窝209与滚珠208结合的边缘处倾斜向上，当第一传动轴205与第二传动轴20101传输的力矩小于设定保护扭矩时，第一传动轴205与第二传动轴20101在弹簧的作用下保持整体无滑移传动扭矩，当第一传动轴205与第二传动轴20101之间传动的力矩大于设定保护扭矩时，由于第一传动轴205与第二传动轴20101以及滚珠208之间的静摩擦力不足以提供传动力矩时，在滚珠208表面产生挤压，滚珠208在第一球窝209的边缘处受到倾斜的切向力，滚珠208切向力分解成径向和轴向的分力，当轴向分力大于弹簧压力时，第一传动轴205在滚珠208表面形成位移，导致第一传动轴205与第二传动轴20101之间脱离，这时轴向力进一步扩大，导致第一传动轴205被顶起，且滚珠208在上半轴的球槽中滑动。这时第一传动轴205与第二传动轴20101之间产生相对位移，达到动力断开的作用。当第一传动轴205与第二传动轴20101上受到的力矩撤销或者小于设定扭矩时，第一传动轴205在弹簧的作用下回到原来的位置，且被压在第二传动轴20101摩擦面上，恢复动力传输，这样就可以在一定程度上可以起到断开动力传动，实现装置过载保护的作用。

作为优选的，本发明中第一传动轴205与第二传动轴201上都设有二个以上用于放置滚珠208的球窝，并且均匀设置在第一传动轴205与第二传动轴201相接触的一端，当在第一传动轴205与第二传动轴201上设有二个以上用于放置滚珠208的球窝，所述球窝要均匀设置在第一传动轴205与第二传动轴201相接触的一端，均匀设置球窝也就是均匀设置滚珠208，滚珠208均匀的设置有利于受力的平衡，有利于本扭矩保护装置的稳定性。

作为优选的，本发明中球窝包括设置在第一传动轴上的第一球窝以及设置在第二传动轴上与第一球窝209相对应的第二球窝210，所述第二球窝210与滚珠208相适配，第二球窝210的高度为滚珠直径的二分之一，第一球窝209与滚珠208相适配，第一球窝209的深度小于滚珠直径的二分之一，第一球窝209的深度为了保证传动的稳定性和实用性，第一球窝209的深度不能小于滚珠208直径的二十分之一，这样的设置不仅能够在保证第一传动轴205与第二传动轴201相互传动，还能减少滚珠的磨损。

作为优选的，本发明中在第一传动轴205上设有与第二球窝210相对应的球槽213，在球槽213内设有与第二球窝210相对应的第一球窝209，所述第一球窝209的高度、第二球窝210的高度和球槽213本身的高度之和与滚珠直径相同，球槽213的设置可以在保证滚珠传动的同时，还能保证第一传动轴205与第二传动轴201端面相接触，增加传动的稳定性，同时还能够减少滚珠208的磨损。作为优选的，本发明中在第一传动轴205上设有用于第一传动轴205与第二传动轴201脱离后复位贴合的弹簧207，弹簧207的设置可以起到很好的复位作用，当扭矩过大时，在第一传动轴205与第二传动轴201脱离后，弹簧207能够使得第一传动轴205与第二传动轴201重新相互接触，能够实现继续动力传动。作为优选的，本发明中第一传动轴205上套接有用于放置弹簧207以及与止推片203搭配使用用于对第一传动轴205限位的弹簧座202，弹簧座202的设置可以对复位用的弹簧207提供一个更好的安装位置，有利于安装的方便，同时因为弹簧座202设计的优化，弹簧座202具有一个很好地限位作用，弹簧座202与止推片203搭配使用能够控制因为扭矩过大造成第一传动轴205与第二传动轴201分离的分离距离，进而保证滚珠208不会从球窝中脱离。

作为优选的，本发明中弹簧座202包括用于支撑弹簧207的支撑台211以及设置在支撑台211上与止推片203相配合使用用于限制第一传动轴205与第二传动轴201分离距离的支撑柱212，支撑台211用于放置弹簧207，弹簧207一端与支撑台211相连接，另一端可以与壳体3相连接也可以与止推片203相连接，支撑柱212套接在第一传动轴205上，支撑柱212可以与止推片203相互配合，来实现对第一传动轴205于第二传动轴201的分离的控制。

作为优选的，本发明中第一传动轴205上套接有与弹簧座202相配合使用用于限制第一传动轴205与第二传动轴201分离距离的止推片203，止推片203与弹簧座202相适配，来实现对第一传动轴205于第二传动轴201的分离的控制，同时还具有对壳体3的密封效果。

作为优选的，本发明中在保证过载装置能够实现过载保护的前提下，止推片203与弹簧座202装配间隙尺寸不大于滚珠208的半径尺寸，这样的设置可以保证球窝中设置的滚珠208不会完全脱离，避免弹簧207复位时滚珠208与球窝不对应，造成本装置不能重复使用。

作为优选的，本发明中在第一传动轴205与第二传动轴201上设有用于传动的传动齿轮204，在两个传动轴上都设有传动齿轮204，可以方便传动，同时根据本发明的结构，本装置对于安装方向没有要求，第一传动轴205与第二传动轴201都可以作为主动轴或者从动轴在任何装置中使用，提高了扭矩过载装置的使用范围，也优化了装配工艺，有利于优化生产，提高生产效率。

作为优选的，本发明中开关门装置还包括用于冰箱开关门的电控系统，所述电控系统包括控制模块以及与控制模块相连接用于控制电机6运转的电机6模块，控制模块连接有用于检测冰箱门8位置的检测模块，电控系统的设置在一定程度上是对上述冰箱结构的优化，在机械结构的基础上添加电控技术，使得本发明设备使用更为方便，控制模块采用单片机1，例如STC12C5A60S2单片机1，电机6模块采用驱动电机6，驱动电机6可以双向转动，通过双向转动可以实现冰箱门8的开启与闭合，检测模块包括传感器等用于检测的检测部件，通过检测部件对冰箱门8的位置进行识别，传递信号给控制模块，控制模块再判断需要进行的操作，进而发出信号来控制电机6的转动，来实现冰箱门8的开启与闭合，本模块由信号采集，控制器，执行器模块组成。

控制模块核心部件为STC12C5201AD单片机1，负责接收信号以及负责接收门状态信息，并采集电机6驱动芯片L9110s流过电流的大小来判断电机6的运转状态。

L9110s直流电机6驱动芯片从单片机1出获得相应驱动型号对电机6Motor进行驱动。L9110s接地电阻将流过L9110s芯片的电流信号转换为电压信号，经过LM358运放电路将信号传递给单片机1。实现单片机1对电机6运行状态的实时监控，因为当冰箱门8关闭遇到阻挡，电机6堵转，电机6中的电流会急速增大，当大到我们在设置的值后，单片机1控制电机6停止运动，停止冰箱门8的运动，因为我们把关门信号做成脉冲信号，等待一段时间后，单片机1接收关门信号，电机6运转，当阻挡物还在，电机6继续堵转，电机6电流增加，单片机1控制电机6停止运动，反复如此，当关门次数已经到达我们在单片机1中设定的次数，控制器就控制与控制器相连接的报警装置启动，用来提醒使用者冰箱门8关闭异常，需要维修或者排出阻挡。

本发明中冰箱自动开关门设备的开关门方法，包括如下步骤：

检测门体的位置状态；

通过控制模块发出开/关门指令；

收到开/关门指令后，确认门体的位置状态；

控制模块根据指令驱动双向电机6正/反转，实现自动开关门；

门体打开到位或完全关闭，双向电机6停止运转；

在检测到冰箱处于工作状态下，而门体打开或未关严实超过一定时间时，控制模块发出关门指令并驱动双向电机6运转关闭门体，当受到阻挡后，影响开关门操作，控制模块控制双向电机6停止运转，等待一段时间后，再次执行开关门指令，再次遇到阻挡，控制模块再次控制双向电机6停止运转，等待一段时间后，再次执行开关门指令，反复这样操作多次，当达到我们控制模块所设定的重复次数，启动报警装置，用于提醒使用者冰箱关门异常。

作为优选的，本发明中开门信号我们可以选用手动选择及操作的控制界面，因为开门信号只有开门的时候使用，不可设置成脉冲信号，我们通过人眼识别系统来控制冰箱门8的开启或者触摸式开启方式，开门信号的设置可以根据需要设置成方便的操作方式，这样通过开门信号的设置，可以解放使用者的双手，即使双手都有物品，冰箱门8还是能够自动打开。

作为优选的，本发明中门托组件包括用于连接冰箱本体7与冰箱门8的门托主体4以及设置在门托主体4上用于与转动组件上传动齿轮204相适配的弧形齿条5，通过弧形齿条5的设计才能达到开启冰箱门8的目的，传动轴上的齿轮与齿条的啮合是实现冰箱门8转动的必要条件。

作为优选的，本发明中所述扭矩过载保护器2还包括设置在第一传动轴205上用于第一传动轴205与第二传动轴20101脱离后复位的复位弹簧207以及设置在第一传动轴205上用于放置复位弹簧207的弹簧座202，所述弹簧座202包括用于支撑弹簧的支撑台211以及设置在支撑台211上与止推片203相配合使用用于限制第一传动轴205与第二传动轴20101分离距离的支撑柱212，第一传动轴205上套接有与弹簧座202相配合使用用于限制第一传动轴205与第二传动轴20101分离距离的止推片203，通过控制弹簧座202上支撑柱212与止推片203之间的距离，可以控制第一传动轴205与第二传动轴20101之间的分离距离，当分离距离小于滚珠208的半径时，当过载保护器完全分离时，钢球刚好脱离第二传动轴20101，不会因为第一传动轴205与第二传动轴20101脱离过多而造成滚球移动，使得后续弹簧复位时，滚珠208位置不对，造成过载保护装置不能重复使用，所以作为更大的优化，在保证过载装置能够实现过载保护的前提下，止推片203与弹簧座202装配间隙尺寸不大于滚珠208的半径尺寸，进而保证滚珠208在后续操作不脱离球窝。

作为优选的，本发明中在第一传动轴205与第二传动轴20101上设有用于传动的传动齿轮204，在两个传动轴上都设有传动齿轮204，可以方便传动，同时根据本发明的结构，本装置对于安装方向没有要求，第一传动轴205与第二传动轴20101都可以作为主动轴或者从动轴在任何装置中使用，提高了扭矩过载装置的使用范围，也优化了装配工艺，有利于优化生产，提高生产效率。

作为优选的，本发明中止推片203通过螺栓206连接着壳体3上，止推片203与壳体3之间设有用于调节的弹簧垫片，止推片203通过螺栓206连接在壳体3上，连接方便，便于安装，同时具有很好的密封效果，在止推片203与壳体3之间设有弹簧垫片，弹簧垫片弹性强度选择较大的，在不影响装置过载保护的情况下，可以起到一个减震效果，还能起到一个调节止推片203与弹簧座202之间的距离，当需要调节时，可以通过螺栓206与止推片203和壳体3之间的预紧力，来实现弹簧垫片的压缩量，作为更大的优化，我们可以子啊止推片203下方设有挡板，挡板通过螺栓206连接在止推片203上，挡板通过螺栓206的旋转量，来控制处于壳体3内部挡板的位置，进而实现调节挡板与弹簧座202之间的距离。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种用于冰箱自动开关门设备，冰箱包括冰箱本体(7)以及冰箱门(8)，其特征在于，所述自动开关门设备包括安装在冰箱上用于控制冰箱门(8)开启与闭合的开关门装置；

所述开关门装置包括用于连接冰箱本体(7)和冰箱门(8)的门托组件以及为门托组件提供转动力的转动组件，转动组件连接有用于驱动转动组件转动的双向电机(6)；所述转动组件包括具有保护与传递动力作用的扭矩过载保护器(2)；所述扭矩过载保护器(2)包括用于装配的壳体(3)，在壳体(3)内部设有用于传送动力的传动轴，所述传动轴包括第一传动轴(205)和第二传动轴(201)，在所述第一传动轴(205)与第二传动轴(201)之间设有用于过载保护的保护部件以及在所述第一传动轴(205)与第二传动轴(201)上设有用于传动动力的传动齿轮(204)；所述保护部件包括在第一传动轴(205)与第二传动轴(201)相接触的端面上设有用于传递动力的滚珠(208)以及在第一传动轴(205)与第二传动轴(201)相互接触的端面上设有用于放置滚珠(208)的球窝，所述球窝包括设置在第一传动轴(205)上的第一球窝(209)以及设置在第二传动轴(201)上与第一球窝(209)相对应的第二球窝(210)，所述第二球窝(210)与滚珠(208)相适配，第二球窝的高度为滚珠(208)直径的二分之一，第一球窝(209)与滚珠(208)相适配，第一球窝的深度小于滚珠(208)直径的二分之一；

在所述第一传动轴上设有与第二球窝相对应的球槽，在球槽内设有与第二球窝相对应的第一球窝，所述第一球窝的高度、第二球窝的高度和球槽本身的高度之和与滚珠直径相同；

所述扭矩过载保护器(2)还包括设置在第一传动轴(205)上用于第一传动轴(205)与第二传动轴(201)脱离后复位的复位弹簧(207)以及设置在第一传动轴(205)上用于放置复位弹簧(207)的弹簧座(202)，所述弹簧座(202)包括用于支撑弹簧的支撑台(211)以及设置在支撑台(211)上与止推片(203)相配合使用用于限制第一传动轴(205)与第二传动轴(201)分离距离的支撑柱(212)；所述第一传动轴(205)上套接有与弹簧座(202)相配合使用用于限制第一传动轴(205)与第二传动轴(201)分离距离的止推片(203)；

所述止推片与弹簧座装配间隙尺寸不大于滚珠的半径尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种用于冰箱自动开关门设备，其特征在于，所述门托组件包括用于连接冰箱本体(7)与冰箱门(8)的门托主体(4)以及设置在门托主体(4)上用于与转动组件上传动齿轮(204)相适配的弧形齿条(5)。

3.根据权利要求1所述的一种用于冰箱自动开关门设备，其特征在于，所述开关门装置还包括用于冰箱开关门的电控系统，所述电控系统包括控制模块以及与控制模块相连接用于控制电机运转的电机模块，控制模块连接有用于检测冰箱门位置的检测模块。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的用于冰箱自动开关门设备的开关门方法，包括如下步骤：

检测门体的位置状态；

通过控制模块发出开/关门指令；

收到开/关门指令后，确认门体的位置状态；

控制模块根据指令驱动双向电机(6)正/反转，实现自动开关门；

门体打开到位或完全关闭，双向电机停止运转；

在检测到冰箱处于工作状态下，而门体打开或未关严实超过一定时间时，控制模块发出关门指令并驱动双向电机运转关闭门体，当受到阻挡后，影响开关门操作，控制模块控制双向电机(6)停止运转，等待一段时间后，再次执行开关门指令，再次遇到阻挡，控制模块再次控制双向电机(6)停止运转，等待一段时间后，再次执行开关门指令，反复这样操作多次，当达到我们控制模块所设定的重复次数，启动报警装置，用于提醒使用者冰箱关门异常。

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