CN107499787B - 一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，桶盖具有多个，铰接于垃圾桶上，驱动结构用于驱动桶盖翻转开合，其特征在于：驱动机构设于垃圾桶内，包括依次连动连接的电机、变速齿轮箱、联动臂、四自由度连接杆以及铰接座，所述桶盖通过铰接座铰接于垃圾桶上；所述四自由度连接杆，杆的两端为杆头，均设有轴孔，轴孔的轴线方向与杆身垂直，两端杆头轴孔的轴线相互异面垂直；轴孔两端口部位置设为朝向外侧的敞口状，敞口处的内径比轴孔中部的内径大；杆头中心轴孔为通透的蝴蝶结孔；所述蝴蝶结孔两侧为开口状，由左侧喇叭段、平直段和右侧喇叭段构成；本发明使多开式桶盖两边受力均匀，并同时打开桶盖，避免因受力不均对垃圾桶桶盖、驱动部件造成损害。

Description

一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构

技术领域

本发明涉及垃圾桶，特别是涉及一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构。

背景技术

垃圾桶是家居中必备的生活用品，随着生活质量的提高，垃圾桶的类型趋向多样化。现有的垃圾桶分为有盖垃圾桶与无盖垃圾桶，其中有盖垃圾桶的打开方式通常为手动打开或脚踏打开，通过手动打开垃圾桶桶盖，容易弄脏手，使用不方便；通过脚踏打开垃圾桶桶盖，其脚踏驱动机构容易损坏。随着科技的快速发展，市面上开始出现自动感应的垃圾桶，通过感应技术，驱动电机打开垃圾桶桶盖。中国专利授权公告号为CN 204355594公开了多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，包括电机、减速箱、联动臂和用于导向联动臂运动方向的导向机构，所述电机输出轴与减速箱输入端连接，所述减速箱输出端与第一连杆铰接，所述第一连杆另一端与所述联动臂中间部位铰接，所述联动臂的两端均与第二连杆一端铰接，所述第二连杆另一端与垃圾桶的桶盖连接。但其不足之处是：（1）驱动块因工艺的原因不能设置在桶盖的正中间，当顶杆向上顶时，多开式桶盖两边受力不均匀，而使多开式桶盖两边不能同时打开，对垃圾桶桶盖有一定的损害；（2）由于导向杆的限制，使电机驱动联动臂时需要沿着导向杆向上运动，在一定程度上会使驱动的力量变大，既浪费电，又损害齿轮与电机。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，该驱动机构能够自动、稳定地开闭垃圾桶桶盖，多开式桶盖两边受力均匀且同时打开，并且不需要受导向杆的限制。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，所述桶盖具有多个，铰接于垃圾桶上，所述驱动结构用于驱动桶盖翻转开合，所述驱动机构设于垃圾桶内，包括依次连动连接的电机、变速齿轮箱、扭簧、联动臂、四自由度连接杆以及铰接座。所述桶盖通过铰接座铰接于垃圾桶上,所述电机与变速齿轮箱输入端连接，所述变速齿轮箱输出轴与联动臂的连动结构连接，所述扭簧套设在所述变速齿轮箱输出轴外侧，所述联动臂的两端均与四自由度连接杆的一端铰接，所述四自由度连接杆的另一端与垃圾桶桶盖铰接。

所述变速齿轮箱包括壳体、设于所述壳体内的作为输入端与电机输出轴连接的输入齿轮、作为输出端的输出齿轮与输出轴，以及用于改变变速齿轮箱传动比且相互啮合的传动齿轮，所述输出轴与联动臂的连动结构连接，用于驱动联动臂运动。

所述扭簧套设在所述变速齿轮箱输出轴外侧，与变速齿轮箱输出轴运动的方向一致，作为辅助驱动联动臂运动。

所述联动臂包括多个铰接部件，多个铰接部件中包括主铰接部件和次铰接部件；所述电机与变速齿轮箱输入端连接，所述变速齿轮箱输出端与主铰接部件连接，所述次铰接部件通过连杆与主铰接部件同步转动连接；所述电机和多个铰接部件位于同一转动轴线上；所述铰接部件上设有沿径向延伸的摆动端，摆动端通过牙口与四自由度连接杆一端轴接。

所述联动臂一端为主铰接部件，中间为扁平的连杆，另一端为次铰接部件。

所述主铰接部件由摆动端、轴杆以及连接部件沿轴向依次连接；所述摆动端沿轴向的一侧设有牙口，用于与四自由度连接杆的一端铰接，摆动端沿轴向的另一侧设有若干十字形加强筋，有巩固与加强的作用；所述轴杆沿轴向的正反面均设有若干加强筋，且与摆动端设有加强筋的一侧连接；

所述连接部件沿轴向设有连接孔，所述连接孔两端为平直段，中间为半圆形的凸起段，所述连接孔两端的平直段垂直于轴向方向；所述连接孔用于连接连动结构，通过连动结构与变速齿轮箱的输出轴连接；

所述连接部件在连接孔平直段的一侧通过三角状的加强筋连接矩形凹槽，所述矩形凹槽设有多个连接筋，用于连接联动臂的连杆，通过连杆与次铰接部件连接，以达到同时驱动桶盖的目的；

所述摆动端设有加强筋的一侧与轴杆、连接孔以及变速齿轮箱输出轴轴向连接，所述牙口与矩形凹槽设在同侧。

所述次铰接部件由摆动端、轴杆以及连接部件沿轴向依次连接；所述摆动端沿轴向的一侧设有牙口，用于与四自由度连接杆的一端铰接，摆动端沿轴向的另一侧设有若干十字形加强筋，有巩固与加强的作用；所述轴杆沿轴向的正反面均设有若干加强筋，且与摆动端设有加强筋的一侧连接；

所述连接部件沿轴向设有三角状的加强筋，沿着三角状加强筋的一侧连接矩形凹槽，所述矩形凹槽设有多个连接筋，用于连接联动臂的连杆，通过连杆与主铰接部件连接，以达到被主铰接部件驱动，同时使桶盖翻开的目的；所述矩形凹槽与牙口设在同侧。

所述主铰接部件、连杆以及次铰接部件依次连接于同一直线上，且铰接部件的连接部件的安装方向朝向电机，所述主铰接部件设于靠近变速齿轮箱输出轴的一侧，通过连动结构与连接孔，使输出轴与主铰接部件连接，从而驱动次铰接部件；所述主铰接部件通过连杆驱动次铰接部件同向运动。

所述四自由度连接杆的两端为杆头，两端杆头均设有轴孔，轴孔的轴线方向与杆身垂直，两端杆头轴孔的轴线相互异面垂直；所述轴孔两端口部位置设为朝向外侧的敞口状，敞口处的内径比轴孔中部的内径大；

所述四自由度连接杆一体成型，杆头之间为连接轴杆，所述杆头中心轴孔为通透的蝴蝶结孔，用于与其他部件铰接；所述蝴蝶结孔两侧为开口状，由左侧喇叭段、平直段和右侧喇叭段构成，连接轴杆两端杆头的蝴蝶结孔在空间上相互垂直。当联动臂受驱动力作用，驱动四自由度连接杆运动时，由于没有设置导向杆，四自由度连接杆在运动的过程中很难保持垂直的运动轨迹；通过在四自由度连接杆两端的杆头设有通透的蝴蝶结孔，用于与其他部件铰接，四自由度连接杆向上运动时，存在偏离垂直的运动轨迹的情况，蝴蝶结孔两侧为开口形状，使铰接轴在蝴蝶结孔中有运动空间，即使四自由度连接杆在向上运动时偏离了垂直的运动轨迹，也能达到驱动桶盖的目的，蝴蝶结孔的设计避免了四自由度连接杆为了保持垂直的运动轨迹而导致连接杆断裂，同时节省驱动力；由于杆头两侧连接的部件运动轨迹不同，连接轴杆两端杆头的蝴蝶结孔在空间上相互垂直，使四自由度连接杆两侧在空间上的运动轨迹为不同方向。

所述四自由度连接杆两端分别连接铰接座和联动臂；所述电机与变速齿轮箱输入端连接，所述变速齿轮箱输出轴与联动臂连动连接。

所述四自由度连接杆的一端与联动臂铰接，另一端通过铰接座与桶盖连接， 所述铰接座，包括与垃圾桶桶体转动连接的固定轴端、与桶盖固定安装的固定末端、与四自由度连接杆另一端轴接的活动轴端，固定轴端、固定末端和活动轴端在桶盖的翻转平面内成三角形分布；所述活动轴端的摆动平面与桶盖的翻转平面相互垂直。

优选的，所述蝴蝶结孔两侧为开口状，所述开口方向与水平方向角度呈10°至15°。

优选的，所述扭簧一端固定在变速齿轮箱的安装结构上，所述扭簧扭动方向与变速齿轮箱输出轴运动的方向一致。

优选的，所述垃圾桶桶盖上设有与电机连接的感应开关或/和手动开关，感应式的开关使垃圾桶的桶盖开闭更为人性化。

本发明的工作原理：当需要打开垃圾桶桶盖时，驱动电机正转，电机通过变速齿轮箱输出轴连接联动臂的连动结构，使连动结构以变速齿轮箱输出轴为中心逆时针转动，将动力传递至联动臂，使联动臂上升；联动臂上升的同时带动两端的四自由度连接杆上升，四自由度连接杆进而将动力传递至各自的桶盖，使桶盖同时向上翻转，以达到同时打开垃圾桶桶盖的目的。当垃圾桶桶盖关闭时，驱动电机反转，电机通过变速齿轮箱输出轴连接联动臂的连动结构，使连动结构以变速齿轮箱输出轴为中心顺时针转动，使联动臂下降；联动臂下降的同时带动两端的四自由度连接杆下降，四自由度连接杆进而将动力传递至各自的桶盖，使桶盖同时向下翻转，以达到同时关闭垃圾桶桶盖的目的。

本发明与公开的现有技术相比所带来的有益效果是：

（1）驱动结构无需设置在桶盖的正中间，当变速齿轮箱通过联动臂的连动结构驱动联动臂一侧的铰接部件运动时，通过联动臂中间的连杆同时带动另一侧的铰接部件作同向运动，当联动臂向上运动时，带动四自由度连接杆驱动各自的桶盖，使多开式桶盖两边受力均匀，并同时打开桶盖，避免因受力不均对垃圾桶桶盖、驱动部件造成损害；

（2）本技术方案相较于现有的技术方案，在结构上无需设置导向杆，通过对四自由度连接杆的结构设计，可以保证在没有导向杆的限制下，仍能用合理的驱动力开闭桶盖，在一定程度上减少使驱动、电，又避免损害齿轮、电机以及连接杆等部件。

（3）本技术方案加入扭簧作为辅助驱动，可在一定程度上减少耗电，且这种驱动结构方式更为简单、灵活。

附图说明

图1为本发明的驱动机构与桶盖的连接示意图。

图2为本发明附图1的局部放大图。

图3为本发明的联动臂的结构示意图。

图4为本发明的四自由度连接杆的结构示意图。

图5为本发明的四自由度连接杆的蝴蝶结孔的结构示意图。

图6为本发明的联动臂的主铰接部件的结构示意图。

图7为本发明的联动臂的次铰接部件的结构示意图。

图8为本发明的铰接座的结构示意图。

图9为本发明的铰接座的运动轨迹示意图。

具体实施方式

附图标记说明

1电机，2变速齿轮箱，3扭簧，4四自由度连接杆，5铰接座，6桶盖,7联动臂；

21输入齿轮，22输出齿轮，23输出轴；

41杆头，42连接轴杆，43蝴蝶结孔；

51固定轴端，52活动轴端，53固定末端；

71连动结构，72主铰接部件，73连杆，74次铰接部件；

431左侧喇叭段，432平直段，433右侧喇叭段；

721摆动端，722轴杆，723连接部件；

741摆动端，742轴杆，743连接部件。

下面结合附图对发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，所述桶盖具有多个，铰接于垃圾桶上，所述驱动结构用于驱动桶盖翻转开合，所述驱动机构设于垃圾桶内，包括依次连动连接的电机1、变速齿轮箱2、扭簧3、联动臂7、四自由度连接杆4以及铰接座5。所述电机1与变速齿轮箱输入端连接，所述变速齿轮箱输出轴23与联动臂的连动结构71连接，所述扭簧3套设在所述变速齿轮箱输出轴23外侧，所述联动臂两端的铰接部件73均与四自由度连接杆4的一端铰接，所述四自由度连接杆4的另一端与垃圾桶桶盖铰接。所述电机1通过变速齿轮箱输出轴23连接联动臂的连动结构71，使连动结构71以变速齿轮箱输出轴23为中心逆时针转动，将动力传递至联动臂7，使联动臂7上升；联动臂上升的同时带动两端的四自由度连接杆4上升，四自由度连接杆进而将动力传递至各自的桶盖，使桶盖同时向上翻转，本实施例的垃圾桶具有两个相互对称设置的桶盖6.

如图1与图2所示，变速齿轮箱2包括壳体、设于所述壳体内的作为输入端与电机输出轴连接的输入齿轮21、作为输出端的输出齿轮22以及输出轴23，所述输入齿轮21与输出齿轮22之间省略若干齿轮，附图仅示输入齿轮与输出齿轮，所述输出轴23与联动臂7的连动结构71连接，用于驱动联动臂7运动。

扭簧3套设在所述变速齿轮箱输出轴23外侧，与变速齿轮箱输出轴运动的方向一致，作为辅助驱动联动臂运动。

如图3所示，联动臂7一端为主铰接部件72，中间为扁平的连杆73，另一端为次铰接部件74；所述主铰接部件靠近齿轮的一侧设有连动结构71，所述连动结构71与变速齿轮箱输出轴23连接，用于驱动联动臂运动；所述主铰接部件72的一端连接扁平的连杆73，另一端与四自由度连接杆4铰接；所述主铰接部件72通过连杆73与次铰接部件连接74；

所述次铰接部件74通过连杆73与主铰接部件72同步转动连接；所述电机1和两个铰接部件位于同一转动轴线上；所述铰接部件上设有沿径向延伸的摆动端，摆动端通过牙口与四自由度连接杆4一端轴接。

如图6所示，主铰接部件72由摆动端721、轴杆722以及连接部件723沿轴向依次连接；所述摆动端721沿轴向的一侧设有牙口，用于与四自由度连接杆4的一端铰接，摆动端721沿轴向的另一侧设有若干十字形加强筋，有巩固与加强的作用；所述轴杆722沿轴向的正反面均设有若干加强筋，且与摆动端设有加强筋的一侧连接；

所述连接部件723沿轴向设有一个连接孔，所述连接孔两端为平直段，中间为半圆形的凸起段，所述连接孔两端的平直段垂直于轴向方向；所述连接孔用于连接连动结构，通过连动结构71与变速齿轮箱的输出轴23连接；

所述连接部件723在连接孔平直段的一侧通过三角状的加强筋连接矩形凹槽，所述矩形凹槽设有多个连接筋，用于连接联动臂的连杆73，通过连杆73与次铰接部件74连接，以达到同时驱动桶盖的目的；

所述摆动端721设有加强筋的一侧与轴杆722、连接孔以及变速齿轮箱输出轴23轴向连接，所述牙口与矩形凹槽设在同侧。

如图7所示，次铰接部件74由摆动端741、轴杆742以及连接部件743沿轴向依次连接；所述摆动端741沿轴向的一侧设有牙口，用于与四自由度连接杆4的一端铰接，摆动端沿轴向的另一侧设有若干十字形加强筋，有巩固与加强的作用；所述轴杆沿轴向的正反面均设有若干加强筋，且与摆动端设有加强筋的一侧连接；

所述连接部件743沿轴向设有三角状的加强筋，沿着三角状加强筋的一侧连接矩形凹槽，所述矩形凹槽设有多个连接筋，用于连接联动臂的连杆，通过连杆与主铰接部件连接，以达到被主铰接部件驱动，同时使桶盖翻开的目的；所述矩形凹槽与牙口设在同侧。

如图3所示，主铰接部件72、连杆73以及次铰接部件74依次连接于同一直线上，且铰接部件的连接部件的安装方向朝向电机1，所述主铰接部件72设于靠近变速齿轮箱输出轴23的一侧，通过连动结构71与连接孔，使输出轴23与主铰接部件72连接，从而驱动次铰接部件；所述主铰接部件通过连杆驱动次铰接部件同向运动。

如图4所示，四自由度连接杆4的两端为杆头41，两端杆头41均设有轴孔，轴孔的轴线方向与杆身垂直，两端杆头轴孔的轴线相互异面垂直；所述轴孔两端口部位置设为朝向外侧的敞口状，敞口处的内径比轴孔中部的内径大；

四自由度连接杆4一体成型，杆头41之间为连接轴杆42，所述杆头41中心轴孔为通透的蝴蝶结孔43，用于与其他部件铰接；所述蝴蝶结孔43如图5所示，两侧为开口状，由左侧喇叭段431、平直段432和右侧喇叭段433构成，连接轴杆两端杆头41的蝴蝶结孔43在空间上相互垂直。当联动臂7受驱动力作用，驱动四自由度连接杆4向上运动时，由于没有设置导向杆，四自由度连接杆4在运动的过程中很难保持垂直向上的运动轨迹；通过在四自由度连接杆两端的杆头41设有通透的蝴蝶结孔43，用于与其他部件铰接，四自由度连接杆向上运动时，存在偏离垂直的运动轨迹的情况，蝴蝶结孔43两侧为开口形状，使铰接轴在蝴蝶结孔中有运动空间，即使四自由度连接杆在向上运动时偏离了垂直的运动轨迹，也能达到驱动桶盖的目的，蝴蝶结孔的设计避免了四自由度连接杆为了保持垂直的运动轨迹而导致连接杆断裂，同时节省驱动力；由于杆头两侧连接的部件运动轨迹不同，连接轴杆两端杆头的蝴蝶结孔43在空间上相互垂直，使四自由度连接杆两侧在空间上的运动轨迹为不同方向。

所述四自由度连接杆4两端杆头41分别连接铰接座5和联动臂7；所述电机1与变速齿轮箱输入端21连接，所述变速齿轮箱输出轴23与联动臂7连动连接。

所述四自由度连接杆43的一端与联动臂7铰接，另一端通过铰接座5与桶盖连接，所述铰接座5包括与垃圾桶桶体转动连接的固定轴端51、与桶盖固定安装的固定末端53、与四自由度连接杆另一端轴接的活动轴端52，固定轴端51、固定末端53和活动轴端52在桶盖的翻转平面内成三角形分布；所述活动轴端的摆动平面与桶盖的翻转平面相互垂直。

优选的，所述蝴蝶结孔43两侧为开口状，所述开口方向与水平方向角度呈12°。

优选的，所述扭簧3一端固定在变速齿轮箱的安装结构上，所述扭簧扭动方向与变速齿轮箱输出轴运动的方向一致。

优选的，所述垃圾桶桶盖上设有与电机连接的感应开关或/和手动开关，感应式的开关使垃圾桶的桶盖开闭更为人性化。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，所述桶盖具有多个，铰接于垃圾桶上，所述驱动结构用于驱动桶盖翻转开合，其特征在于：所述驱动机构设于垃圾桶内，包括依次连动连接的电机、变速齿轮箱、联动臂、四自由度连接杆以及铰接座，所述桶盖通过铰接座铰接于垃圾桶上；

所述驱动机构还包括扭簧，所述扭簧套设在所述变速齿轮箱输出轴外，所述扭簧扭动方向与变速齿轮箱输出轴运动的方向一致；

所述四自由度连接杆，杆的两端为杆头，两端杆头均设有轴孔，轴孔的轴线方向与杆身垂直，两端杆头轴孔的轴线相互异面垂直；所述轴孔两端口部位置设为朝向外侧的敞口状，敞口处的内径比轴孔中部的内径大；

所述四自由度连接杆两端分别连接铰接座和联动臂；所述电机与变速齿轮箱输入端连接，所述变速齿轮箱输出轴与联动臂连动连接；

所述四自由度连接杆一体成型，杆头之间为连接轴杆，所述杆头中心轴孔为通透的蝴蝶结孔；所述蝴蝶结孔两侧为开口状，由左侧喇叭段、平直段和右侧喇叭段构成，连接轴杆两端杆头的蝴蝶结孔在空间上相互垂直；

所述联动臂包括多个铰接部件，多个铰接部件中包括主铰接部件和次铰接部件；所述电机与变速齿轮箱输入端连接，所述变速齿轮箱输出端与主铰接部件连接，所述次铰接部件通过连杆与主铰接部件同步转动连接；所述电机和多个铰接部件位于同一转动轴线上；所述铰接部件上设有沿径向延伸的摆动端，摆动端通过牙口与四自由度连接杆一端轴接；

所述铰接座，包括与垃圾桶桶体转动连接的固定轴端、与桶盖固定安装的固定末端、与四自由度连接杆另一端轴接的活动轴端，固定轴端、固定末端和活动轴端在桶盖的翻转平面内成三角形分布；

所述活动轴端的摆动平面与桶盖的翻转平面相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，其特征在于：所述联动臂一端为主铰接部件，中间为扁平的连杆，另一端为次铰接部件；

所述主铰接部件由摆动端、轴杆以及连接部件沿轴向依次连接；所述摆动端沿轴向的一侧设有牙口，摆动端沿轴向的另一侧设有若干十字形加强筋，所述轴杆沿轴向的正反面均设有若干加强筋，与摆动端设有加强筋的一侧连接；

所述连接部件沿轴向设有连接孔，所述连接孔两端为平直段，中间为半圆形的凸起段，所述连接孔两端的平直段垂直于轴向方向；所述连接孔用于连接连动结构；所述连接部件在连接孔平直段的一侧通过三角状的加强筋连接矩形凹槽，所述矩形凹槽设有多个连接筋，连接联动臂的连杆；

所述摆动端设有加强筋的一侧与轴杆、连接孔以及变速齿轮箱输出轴轴向连接，所述牙口与矩形凹槽设在同侧。

3.根据权利要求1所述的一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，其特征在于：所述次铰接部件由摆动端、轴杆以及连接部件沿轴向依次连接；所述摆动端沿轴向的一侧设有牙口，用于与四自由度连接杆的一端铰接，摆动端沿轴向的另一侧设有若干十字形加强筋；所述轴杆沿轴向的正反面均设有若干加强筋，与摆动端设有加强筋的一侧连接；所述连接部件沿轴向设有三角状的加强筋，沿着三角状加强筋的一侧连接矩形凹槽，所述矩形凹槽设有多个连接筋，连接联动臂的连杆，通过连杆与主铰接部件连接；所述矩形凹槽与牙口设在同侧。

4.根据权利要求1或2所述的一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，其特征在于：所述主铰接部件、连杆以及次铰接部件依次连接于同一直线上，铰接部件的连接部件安装方向朝向电机；所述主铰接部件通过连杆驱动次铰接部件同向运动。

5.根据权利要求1所述的一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，其特征在于：所述变速齿轮箱包括壳体、设于所述壳体内的作为输入端与电机输出轴连接的输入齿轮、作为输出端的输出齿轮与输出轴，以及用于改变变速齿轮箱传动比且相互啮合的传动齿轮，所述输出轴与联动臂的连动结构连接。

6.根据权利要求1所述的一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，其特征在于：所述蝴蝶结孔两侧为开口状，所述开口方向与水平方向角度呈10°至15°。

7.根据权利要求1所述的一种多开式垃圾桶桶盖开闭驱动机构，其特征在于：所述垃圾桶桶盖上设有与电机连接的感应开关或/和手动开关。