CN107222059B - 一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构 - Google Patents

Abstract

独立两层停车设备其中的非对称双立柱型式具有倾覆力矩小的独特优势，为使得载车板能够同步升降，有采用双电机变频驱动，增加旋转编码器检测和单片机开环控制同步的方式或者采用液压双油缸加上机械强制同步的方式，这些方式存在结构和控制相对复杂的缺点；而单电机安装在载车板内部，然后通过减速器驱动螺杆螺帽或者齿轮齿条升降的方式则使得载车板超出正常高度，难以实际使用。本发明采用单电机驱动，利用两套滑移转轴结构以及设置在载车板之上的两套伞齿轮机构换向的机构，以简单的设置使得双立柱两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得齿轮齿条驱动，实现同步升降，具有结构简单、控制简单、刚性好、稳定性好、造价低等优点。

Description

一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构

技术领域

本发明涉及停车设备领域，具体涉及一种采用单电机驱动，利用两套滑移转轴结构以及设置在载车板之上的两套伞齿轮机构换向的机构，使得双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得齿轮齿条驱动，实现同步升降。

背景技术

随着我国家用汽车的普及，能够节省停车用地的停车设备已普遍使用，其中就包括单独一个停车位安装的两层停车设备。非对称双立柱型式的两层停车设备具有倾覆力矩小的独特优势，但传统形式的载车板升降驱动机构难以适应这种新颖结构停车设备的实际需求。为使得载车板能够同步升降，通常采取双电机变频驱动，增加旋转编码器检测和单片机开环控制的方式或者采用液压双油缸加上机械强制同步的方式来实现。这些方式存在结构和控制相对复杂的缺点。采用单电机安装在载车板内部，通过减速器然后驱动螺杆螺帽或者取得齿轮齿条升降的方式由于电机、减速箱的体积较大、高度较高，使得载车板的高度超高，造成使用上的困难。本发明采用设置在一侧立柱顶部的单电机驱动，利用两套滑移转轴结构以及设置在载车板之上的两套伞齿轮机构换向机构，以简单的设置使得非对称双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得齿轮齿条驱动，实现同步升降，具有结构简单、控制简单、刚性好、稳定性好、造价低等优点，值得推广使用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的不足，提供一种采用设置在一侧立柱顶部的单电机驱动，利用两套滑移转轴结构以及设置在载车板之上的两套伞齿轮机构换向的机构，使得非对称双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得齿轮齿条驱动，实现同步升降。

为实现上述目的，一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构的技术方案，其特征在于：所述机构适用于单独一个停车位上安装，停车层数为两层，其中地面层直接停放车辆，第二层通过载车板停放车辆的停车设备；所述机构由非对称设置的两根立柱、一件载车板、一套驱动装置组成。

所述两根立柱为钢结构矩形柱状件，分别垂直紧固安装在停车位的纵向左侧地面和右侧地面，分别为左侧立柱和右侧立柱，为非对称设置；立柱的横截面为一侧设置有槽形缺口的空心矩形；或者，横截面为槽形；其中，有槽形缺口的一侧正对载车板，该槽形缺口用于容纳载车板的支承块；两根立柱的其中一根的顶部位置安装有电机减速单元。

所述载车板为若干横梁和若干纵梁组成的钢结构矩形框架，上层平面用于承载车辆；载车板设置在停车位的内部位置，位于两根立柱之间，在与立柱的对应位置设置有支承块；其中，对应左侧立柱为左侧支承块，左侧支承块的一端与载车板的左侧紧固连结，另一端从左侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域；对应右侧立柱为右侧支承块，右侧支承块的一端与载车板的右侧紧固连结，另一端从右侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域。

所述驱动装置包括一套电机减速单元、两套滑移转轴单元、两套伞齿轮传动单元、一根传动轴、两套齿轮齿条单元。

所述电机减速单元紧固安装在其中一根立柱的顶部位置，其输出轴同轴紧固安装有其中一套滑移转轴单元的转轴；所述滑移转轴单元在每一根立柱的内部设置，分别由转轴、滑套、蜗杆蜗轮单元以及伞齿轮传动单元组成；所述转轴垂直设置在立柱的内部区域，其工作区域的截面形状为花键或者是多边形或者是圆形并设置有键槽，其中一套滑移转轴单元的转轴的上端与在其中一根立柱顶部位置的电机减速单元的输出轴同轴联结，下端通过轴承座固定在地面层位置或者固定在对应立柱的底部位置；另一套滑移转轴单元的转轴的上端通过轴承座固定在另一根立柱的顶部位置，下端通过轴承座固定在地面层位置或者固定在对应立柱的底部位置；所述滑套的内腔截面与转轴的工作区域的截面滑动匹配，能够沿转轴的工作区域作垂直滑移并在转轴的带动下同步转动；所述蜗杆蜗轮单元与滑移转轴单元匹配安装，分别由蜗杆、蜗轮、蜗轮轴和底座组成；其中，蜗杆同轴紧固安装在滑套的外表面；或者，滑套与蜗杆为一个整体，即直接在滑套的外表面加工出蜗杆轮廓；蜗轮与蜗杆啮合，其转动轴线与载车板承载车辆的平面平行，蜗轮通过蜗轮轴安装在底座之上，并通过蜗轮轴实现动力输出；底座紧固安装在载车板的支承块之上，用于安装蜗轮轴；所述伞齿轮传动单元与滑移转轴单元匹配安装，分别由两个齿数相同的伞齿轮以及齿轮座组成；其中，一个伞齿轮同轴紧固安装在滑移转轴单元的滑套的外表面之上，其轴线为垂直设置；另一个伞齿轮与之啮合，设置在靠近载车板的一侧，其轴线为水平设置；齿轮座紧固安装在载车板之上或者载车板的支持块之上，用于安装两个伞齿轮；而且，两个齿轮座的安装效果使得两个轴线为水平设置的伞齿轮的水平轴线的延长线处于一根连线之上；所述传动轴横跨载车板设置，通过轴承座安装在载车板之上，两端分别紧固安装有上述两套伞齿轮传动单元的轴线为水平设置的伞齿轮，起到动力传递作用；所述齿轮齿条单元与所述蜗杆蜗轮单元以及所述立柱匹配安装，分别由两个齿轮和两根齿条组成；其中，两个齿轮分别紧固安装在每一根立柱内部区域的蜗杆蜗轮单元的蜗轮的输出轴的两端位置；两根齿条分别与两个齿轮啮合，并垂直紧固安装在对应立柱内部的一个侧面位置。

上述机构的运行原理是：

假设在左侧立柱的顶部安装有电机减速单元的立柱。则：当电机减速单元的电机转动，带动与之连结滑移转轴单元的转轴转动，从而使得套接在转轴的滑套转动；滑套转动一方面带动蜗杆蜗轮单元的蜗杆转动，使得蜗轮转动，从而带动齿轮齿条单元的齿轮转动，由于与之啮合的齿条固定安装在左侧立柱的其中一个侧面，不能移动，故使得齿轮相对于齿条作上下运动；而由于齿轮通过蜗杆蜗轮单元的蜗轮轴以及底座固定安装在左侧支承块之上，故使得载车板的左侧相对于齿条作上下运动；同时，滑套转动带动伞齿轮传动单元的一对伞齿轮转动，并通过传动轴把动力传递至位于右侧立柱内部区域的另一套伞齿轮传动单元，该伞齿轮传动单元的一对伞齿轮转动，带动位于右侧立柱内部区域的滑移转轴单元的转轴转动，从而使得套接在转轴的滑套转动；该滑套转动带动蜗杆蜗轮单元的蜗杆转动，使得蜗轮转动，从而带动齿轮齿条单元的齿轮转动，由于与之啮合的齿条固定安装在右侧立柱的其中一个侧面，不能移动，故使得齿轮相对于齿条作上下运动；而由于齿轮通过蜗杆蜗轮单元的蜗轮轴以及底座固定安装在右侧支承块之上，故使得载车板的右侧相对于齿条作上下运动。

为了使得左侧支承块和右侧支承块获得相同方向、相同速度的上下运动，须采取以下三种方式的其中一种：方式一，两套蜗杆蜗轮单元的蜗杆的旋向相同，而两套伞齿轮单元的伞齿轮的安装位置相反。即：若两套伞齿轮单元的垂直轴线的伞齿轮均安装在滑套的下方位置，则其中一套伞齿轮单元的水平轴线的伞齿轮的安装位置为垂直轴线伞齿轮的上方位置，另外一套伞齿轮单元的水平轴线的伞齿轮的安装位置为垂直轴线伞齿轮的下方位置。方式二，两套伞齿轮单元的伞齿轮的安装位置相同，而两套蜗杆蜗轮单元的蜗杆的旋向相反。即：若其中一套蜗杆蜗轮单元的蜗杆的旋向为左旋，则另外一套蜗杆蜗轮单元的蜗杆的旋向为右旋。方式三，两套蜗杆蜗轮单元的蜗杆的旋向相同，两套伞齿轮单元的伞齿轮的安装位置相同，但跨越载车板的传动轴从前述技术方案的一根改为两根，两根传动轴之间采用一对齿轮传动以改变转向。

进一步地，上述技术方案所述的机构同样适用于在单个车位之上对称设置两根立柱的两层停车设备。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：采用单电机驱动，利用两套滑移转轴结构以及设置在载车板之上的两套伞齿轮机构换向的机构，以简单的设置使得双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得齿轮齿条驱动，实现同步升降，具有结构简单、控制简单、刚性好、稳定性好、造价低等优点，值得推广使用。

附图说明

图1是本发明一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构的一个实施例的机构原理图（俯视图）。图中，1载车板；2-1左侧立柱；2-2右侧立柱；3-1左侧支承块；3-2右侧支承块；4传动轴；4-1传动轴左侧座；4-2传动轴右侧座。

图2是图1的a-a剖视放大图；图3是图1的A区域及B区域的视放大图。图中，1载车板；2-1左侧立柱；2-2右侧立柱；3-1左侧支承块；3-2右侧支承块；4传动轴；4-1传动轴左侧座；4-2传动轴右侧座；4-3传动轴左侧伞齿轮；4-4传动轴右侧伞齿轮；5-1左侧转轴；5-2左侧蜗杆滑套；5-3左侧蜗轮轴；5-4左侧蜗轮；5-5左侧滑套伞齿轮；5-6左侧转轴座；5-7左侧蜗轮轴座；6-1左侧齿条；6-2右侧齿条；6-3左侧齿轮；6-4右侧齿轮；7-1右侧转轴；7-2右侧蜗杆滑套；7-3右侧蜗轮轴；7-4右侧蜗轮；7-5右侧滑套伞齿轮；7-7右侧蜗轮轴座；7-6右侧转轴座。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构的一个实施例的机构原理图（俯视图）。为简化起见，其中紧固安装在某根立柱顶部位置的电机减速单元没有显示。图中可见尺寸相对较大的主要部件的分布。载车板1为矩形钢结构部件，设置在停车位中间位置；在停车位的左侧地面垂直紧固安装有左侧立柱2-1，右侧地面垂直紧固安装有右侧立柱2-2；左侧立柱2-1和右侧立柱2-2为非对称设置。左侧立柱2-1的内部空间设置有左侧支承块3-1，左侧支承块3-1与载车板1的左侧紧固连结；右侧立柱2-2的内部空间设置有右侧支承块3-2，右侧支承块3-2与载车板1的右侧紧固连结。传动轴4通过紧固安装在载车板1之上的传动轴左侧座4-1和传动轴右侧座4-2斜向跨越载车板1的中间位置，起到动力传递作用。

如图2所示，为图1的a-a剖视放大图；如图3所示，为图1的A区域及B区域的视放大图。

对照图2和图3，首先观察左侧区域。从图中可见，在左侧立柱2-1的底部紧固安装有左侧转轴座5-6，垂直设置的左侧转轴5-1在左侧转轴座5-6的约束下转动。左侧转轴5-1的工作区域为外花键，工作区域的外部滑动套装有左侧蜗杆滑套5-2，左侧蜗杆滑套5-2的内部为与左侧转轴5-1工作区域滑动配合的内花键，使得左侧蜗杆滑套5-2能够沿左侧转轴5-1的工作区域作上/下滑动；左侧转轴5-1转动即带动左侧蜗杆滑套5-2同步转动。为简化结构，图中所示的左侧蜗杆滑套5-2在中间位置加工有蜗杆轮廓，在下方位置加工有左侧滑套伞齿轮5-5。当然，左侧滑套伞齿轮5-5也可以单独制作，然后紧固安装在图示的左侧蜗杆滑套5-2的下方位置。图示最左侧，左侧蜗轮5-4紧固安装在左侧蜗轮轴5-3的中间位置，与左侧蜗杆滑套5-2的蜗杆啮合；左侧蜗轮轴5-3受到紧固安装在左侧支承块3-1之上的左侧蜗轮轴座5-7的约束，在两个端部位置紧固安装有左侧齿轮6-3；垂直紧固安装在左侧立柱2-1的最左侧内表面的左侧齿条6-1与左侧齿轮6-3啮合。

对照图2和图3，再观察右侧区域。从图中可见，在右侧立柱2-2的底部紧固安装有右侧转轴座7-6，垂直设置的右侧转轴7-1在右侧转轴座7-6的约束下转动。右侧转轴7-1的工作区域为外花键，工作区域的外部滑动套装有右侧蜗杆滑套7-2，右侧蜗杆滑套7-2的内部为与右侧转轴7-1工作区域滑动配合的内花键，使得右侧蜗杆滑套7-2能够沿右侧转轴7-1的工作区域作上/下滑动；右侧转轴7-1转动即带动右侧蜗杆滑套7-2同步转动。为简化结构，图中所示的右侧蜗杆滑套7-2在中间位置加工有蜗杆轮廓，在下方位置加工有右侧滑套伞齿轮7-5。当然，右侧滑套伞齿轮7-5也可以单独制作，然后紧固安装在图示的右侧蜗杆滑套7-2的下方位置。图示最右侧，右侧蜗轮7-4紧固安装在右侧蜗轮轴7-3的中间位置，与右侧蜗杆滑套7-2的蜗杆啮合；右侧蜗轮轴7-3受到紧固安装在右侧支承块3-2之上的右侧蜗轮轴座7-7的约束，在两个端部位置紧固安装有右侧齿轮6-4；垂直紧固安装在右侧立柱2-2的最右侧内表面的右侧齿条6-2与右侧齿轮6-4啮合。

对照图2和图3，再观察中间区域。从图中可见，传动轴4通过紧固安装在载车板1之上的传动轴左侧座4-1和传动轴右侧座4-2斜向跨越载车板1的中间位置。在传动轴4的左端紧固安装有传动轴左侧伞齿轮4-3，传动轴左侧伞齿轮4-3与左侧滑套伞齿轮5-5啮合；在传动轴4的右端紧固安装有传动轴右侧伞齿轮4-4，传动轴右侧伞齿轮4-4与右侧滑套伞齿轮7-5啮合。

图中所示，传动轴左侧伞齿轮4-3与左侧滑套伞齿轮5-5设置的相对位置与传动轴右侧伞齿轮4-4与右侧滑套伞齿轮7-5设置的相对位置相同，且传动轴只设置了一根。因此，左侧蜗杆滑套5-2的蜗杆旋向与右侧蜗杆滑套7-2的蜗杆旋向须相反，以使得左侧支承块3-1和右侧支承块3-2获得同步、同向的升降运行。

上述图1、图2、图3所示实施例的运行原理如下。

假设电机减速单元紧固安装在左侧立柱2-1的顶部位置，其输出轴与左侧转轴5-1的上端同轴紧固连接；假设左侧蜗杆滑套5-2的蜗杆旋向为左旋，右侧蜗杆滑套7-2的蜗杆旋向为右旋。

当电机减速单元的输出轴顺时针旋转，带动左侧转轴5-1以及左侧蜗杆滑套5-2顺时针同步旋转，左旋方向的蜗杆使得左侧蜗轮5-4逆时针旋转并带动左侧齿轮6-3同步逆时针旋转。由于与左侧齿轮6-3啮合的左侧齿条6-1不动，故使得左侧齿轮6-3在逆时针转动的同时相对于左侧齿条6-1作上升运动。

而左侧蜗杆滑套5-2顺时针旋转同时使得传动轴左侧伞齿轮4-3、传动轴4和传动轴右侧伞齿轮4-4作同步逆时针旋转，并使得右侧蜗杆滑套7-2逆时针旋转；右侧蜗杆滑套7-2逆时针旋转，右旋方向的蜗杆使得右侧蜗轮7-4顺时针旋转并带动右侧齿轮6-4同步顺时针旋转。由于与右侧齿轮6-3啮合的右侧齿条6-2不动，故使得右侧齿轮6-4在顺时针转动的同时相对于右侧齿条6-2作上升运动。

很明显，当左侧蜗杆滑套5-2与左侧蜗轮5-4的啮合传动比等于右侧蜗杆滑套7-2与右侧蜗轮7-4的啮合传动比，而且，左侧滑套伞齿轮5-5与传动轴左侧伞齿轮4-3以及右侧滑套伞齿轮7-5与传动轴右侧伞齿轮4-4组成的传动系统的传动比为1:1，左侧齿轮6-3和右侧齿轮6-4的齿数、模数等参数完全一致，则以上所述的“左侧齿轮6-3在逆时针转动的同时相对于左侧齿条6-1作上升运动”的上升速度等于“右侧齿轮6-4在顺时针转动的同时相对于右侧齿条6-2作上升运动” 的上升速度，从而使得左侧支承块3-1和右侧支承块3-2获得相同的上升速度；即载车板1将同步上升。

同理，当电机减速单元的输出轴逆时针旋转，则载车板1将同步下降，这里不作赘述。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构，其特征在于：所述机构适用于单独一个停车位上安装，停车层数为两层，其中地面层直接停放车辆，第二层通过载车板停放车辆的停车设备；所述机构由非对称设置的两根立柱、一件载车板、一套驱动装置组成；

所述两根立柱为钢结构矩形柱状件，分别垂直紧固安装在停车位的纵向左侧地面和右侧地面，分别为左侧立柱和右侧立柱，为非对称设置；立柱的横截面为一侧设置有槽形缺口的空心矩形；或者，横截面为槽形；其中，有槽形缺口的一侧正对载车板，该槽形缺口用于容纳载车板的支承块；两根立柱的其中一根的顶部位置安装有电机减速单元；

所述载车板为若干横梁和若干纵梁组成的钢结构矩形框架，上层平面用于承载车辆；

载车板设置在停车位的内部位置，位于两根立柱之间，在与立柱的对应位置设置有支承块；

其中，对应左侧立柱为左侧支承块，左侧支承块的一端与载车板的左侧紧固连结，另一端从左侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域；对应右侧立柱为右侧支承块，右侧支承块的一端与载车板的右侧紧固连结，另一端从右侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域；

所述驱动装置包括一套电机减速单元、两套滑移转轴单元、两套伞齿轮传动单元、一根传动轴、两套齿轮齿条单元；

所述电机减速单元紧固安装在其中一根立柱的顶部位置，其输出轴同轴紧固安装有其中一套滑移转轴单元的转轴；所述滑移转轴单元在每一根立柱的内部设置，分别由转轴、滑套、蜗杆蜗轮单元以及伞齿轮传动单元组成；所述转轴垂直设置在立柱的内部区域，其工作区域的截面形状为花键或者是多边形或者是圆形并设置有键槽，其中一套滑移转轴单元的转轴的上端与在其中一根立柱顶部位置的电机减速单元的输出轴同轴联结，下端通过轴承座固定在地面层位置或者固定在对应立柱的底部位置；另一套滑移转轴单元的转轴的上端通过轴承座固定在另一根立柱的顶部位置，下端通过轴承座固定在地面层位置或者固定在对应立柱的底部位置；所述滑套的内腔截面与转轴的工作区域的截面滑动匹配，能够沿转轴的工作区域作垂直滑移并在转轴的带动下同步转动；所述蜗杆蜗轮单元与滑移转轴单元匹配安装，分别由蜗杆、蜗轮、蜗轮轴和底座组成；其中，蜗杆同轴紧固安装在滑套的外表面；或者，滑套与蜗杆为一个整体，即直接在滑套的外表面加工出蜗杆轮廓；蜗轮与蜗杆啮合，其转动轴线与载车板承载车辆的平面平行，蜗轮通过蜗轮轴安装在底座之上，并通过蜗轮轴实现动力输出；底座紧固安装在载车板的支承块之上，用于安装蜗轮轴；所述伞齿轮传动单元与滑移转轴单元匹配安装，分别由两个齿数相同的伞齿轮以及齿轮座组成；其中，一个伞齿轮同轴紧固安装在滑移转轴单元的滑套的外表面之上，其轴线为垂直设置；另一个伞齿轮与之啮合，设置在靠近载车板的一侧，其轴线为水平设置；齿轮座紧固安装在载车板之上或者载车板的支持块之上，用于安装两个伞齿轮；而且，两个齿轮座的安装效果使得两个轴线为水平设置的伞齿轮的水平轴线的延长线处于一根连线之上；所述传动轴横跨载车板设置，通过轴承座安装在载车板之上，两端分别紧固安装有上述两套伞齿轮传动单元的轴线为水平设置的伞齿轮，起到动力传递作用；所述齿轮齿条单元与所述蜗杆蜗轮单元以及所述立柱匹配安装，分别由两个齿轮和两根齿条组成；其中，两个齿轮分别紧固安装在每一根立柱内部区域的蜗杆蜗轮单元的蜗轮的输出轴的两端位置；两根齿条分别与两个齿轮啮合，并垂直紧固安装在对应立柱内部的一个侧面位置，

所述一种停车设备的单电机伞齿轮换向驱动机构应用于在单个车位之上对称设置两根立柱的两层停车设备。