CN108561019A - 一种锁体离合器及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种锁体离合器及其控制装置，包括舵机、与舵机连接的动力转换机构、与动力转换机构连接的弹出机构、以及套在动力转换机构外面的锁定机构。该发明利用一种巧妙的机械和滚珠结构，达到了智能防盗离合器的目的，保障了井盖能够可以使用。同时本发明重复性好，可靠性高，能够根据远程和就地命令进行动作，可推广性强，耐用。

Description

一种锁体离合器及其控制装置

技术领域

本发明专利涉及一种离合器，更具体地说，尤其涉及一种锁体离合器及其控制装置。

背景技术

井盖是通往地下设施的出入口顶部的封闭物，凡是安装城市地下管线的地方都需要安装井盖，它是城市重要的基础设施的不可缺少的一部分。井盖是进出维护、检修地下管线的门户，井盖下的各类窨井中有各种各样的阀门、计量表，城市地下管线中输送的水、气、热、电力等等都是动态的。开发集信息、智能、控制和反馈于一体的多功能抗金属太阳能井盖天线，掌握城市地下管线的动态信息，对维护城市的正常运行、保证城市人民的正常生产、生活和社会发展都具有重要意义。

现有的井盖，一般其上表面为平面设计，这种井盖一般承重、防振动能力较差，容易破裂，使用寿命短；并且由于井盖与井座的结构不合理，车辆经过井盖时会产生振动，从而出现噪音，影响周边生活环境；同时，现有的井盖与井座的结构比较简单，井盖很容易打开，因此经常出现井盖被盗的现象，井盖的丢失，既会危及路人的人身安全，又会使垃圾等污染物进入井盖覆盖的物体内部；如果井盖用于水渠，就会造成水渠的堵塞，如果井盖用于通信光缆，就会影响日后的维护。

现有申请号为201210417864.4 名称为《井盖无线防盗报警终端》的中国发明专利，申请号为201420524736.4 名称为《一种城市井盖的缺失报警与定位系统》的中国发明专利。这类井盖日常正常放置在井盖座上时，开关处于关断状态。只有井盖被翘起搬动时，开关接通，电源开始给控制电路供电，通信模块接入网络后立刻向监控终端发出报警信号。无法对窨井下设备的运行进行动态跟踪及控制，在正常安放器件无法定期向控制中心确认自身工作正常信息，即使已经失效，控制中心也无法即使查询及处理。目前还没有查询到关于多功能抗金属太阳能井盖天线的公开信息。

专利号为201710405251.1，名称为《一种井盖用的智能锁》，该文件智能锁的结构是双弹簧结构，弹簧性能如果出问题的话，首先锁具的承压性不好、稳定性有待提高，其次容易烧毁电机，本专利就是在克服上述缺陷后进行设计和发明的。

发明内容

本发明专利的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种防盗性能较强、使用周期长且可靠性高井盖的锁体离合器及其控制装置。

本发明专利的技术方案是这样实现的：

一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：包括舵机(11)、与舵机连接的动力转换机构、与动力转换机构连接的弹出机构、以及套在动力转换机构外面的锁定机构，舵机主要提供动力，使整个锁体能够处于啮合或断开状态；动力转换机构主要包括凸轮机构(13)、推动盖(5)，长弹簧(2)、短弹簧(4)、转轴(1)和推杆(3)组成，主要起到转换动力的作用，即把舵机的旋转运动高效率地转换为推杆的直线运动；锁定机构包括锁芯套(6)、圆柱销(7)、卡盘(8)、钢珠(9)、浮动套管(10)、锁芯盖(12)构成，主要起约束动力转换机构中元件的横向位移，使其弹簧不产生变形或跑偏；总体连接关系为：舵机与动力转换机构的凸轮机构通过轴进行连接，动力转换机构内连接关系如下：凸轮机构与推动盖接触连接，推动盖与短弹簧接触连接，短弹簧与推杆接触连接，推杆与长弹簧接触连接，长弹簧与转轴接触连接；锁定机构内连接关系如下：浮动套管套在短弹簧和推杆外部，卡盘套在转轴和钢珠外面，即卡盘和钢珠滚动连接，锁芯盖和锁芯套通过螺丝连接，套在动力转换机构的外面，只有转轴、圆柱销2个元件露在铁芯盖和铁芯套的外面。

进一步的，推杆和推动盖是通过焊接方式固定在一起的。

进一步的，卡盘内部凹陷图案为六边形，六边形顶角弧度刚好与钢珠的弧度相一致。

进一步的，长弹簧长度比短弹簧长度大于等于短弹簧长度的10%，小于等于短弹簧长度的20%。

进一步的，长弹簧的弹性系数除以短弹簧的弹性系数的商小于等于0.85，大于等于0.75.

进一步的，舵机由电路信号驱动。

进一步的，转轴与卡盘通过钢珠滑动连接，正常状态下无论离合器离开或啮合均能够自由转动。

进一步的，锁芯套与锁芯盖通过螺栓连接，螺栓为内置六角或四角螺栓。

进一步的，转轴与卡盘接触部分为内切接触，即转轴最大直径等于卡盘六边形的内切直径。

进一步的，钢珠的数目为3，即钢珠的数目为卡盘六边形的边数目：6的一半，即3，退而广之，即钢珠数目为卡盘内部凹陷图案多边形n边数目的一半。

本发明的有益效果为：

1、通过本发明的实施，利用一种巧妙的机械和滚珠结构，达到了智能防盗离合器的目的，保障了井盖能够可以使用。

2、本发明重复性好，可靠性高，能够根据远程和就地命令进行动作，可推广性强，耐用。

3、本发明利用顶杆和滚珠结构，使任何时刻智能锁都能够正常使用，承压能力强，可靠性高，市场应用广，潜力大，具有较好的社会推广价值。

附图

为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的锁体的整体示意图

图2为本发明实施例的锁体啮合状态图

图3为本发明实施例的锁体非啮合状态图

图4为本发明实施例的锁体离合器外观图

图5为本发明实施例的锁体离合器各元件组成图

图6为本发明实施例的锁体离合器断开状态图及剖面图

图7为本发明实施例的锁体离合器啮合状态图及剖面图

图8为本发明实施例的锁体离合器啮合受阻状态图及剖面图

图3中301为锁体套，302为离合器

图5中1为转轴，2为长弹簧，3为推杆，4为短弹簧，5为推动盖，6为锁芯套，7为圆柱销，8为卡盘，9为钢珠，10为浮动套管，11为舵机，12为锁芯盖，13为凸轮机构

图6-8中1为转轴，2为长弹簧，3为推杆，4为短弹簧，5为推动盖，6为锁芯套，7为圆柱销，8为卡盘，9为钢珠，10为浮动套管，11为舵机。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互配合。

如图1所示，本发明主要涉及一个锁体离合器及控制装置。

如图2和图3所示，本发明离合器包括锁体套和离合器，正常安装的时候如图2所示，离合器拔出时，如图3所示。

离合器的多个侧面如图4所示。

如图5所示，离合器包括转轴，长弹簧，推杆，短弹簧，推动盖，锁芯套，圆柱销，卡盘，钢珠，浮动套管，舵机，锁芯盖，凸轮机构，其正常工作状态分为断开状态、啮合状态、接合受阻状态，各个状态的原理图和元件配合关系如下所示。

如图6所示，离合器处于断开状态时，舵机驱动的凸轮机构臂，根据电路板发出的信号而处在基本水平（0度）状态，此时凸轮机构未与推动盖直接接触，长弹簧处于展开状态，短弹簧处于压缩状态，此时长弹簧的弹力小于短弹簧的弹力,推杆、推动盖和浮动套管同时向右移动，钢球落入浮动套管的多边形角内，转轴和锁芯套处在脱离阶段，即离合器处于断开状态。

如图7所示，离合器处于啮合状态时，舵机驱动的凸轮机构臂，根据电路板发出的信号而处在基本垂直（90度）状态，此时凸轮机构与推动盖直接接触，凸轮机构推动推动盖向前移动，长弹簧处于压缩状态，短弹簧处于展开状态，此时长弹簧的弹力大于短弹簧的弹力,推杆、推动盖和浮动套管同时向左移动，钢球被浮动套管推进卡盘六角凹陷处，转轴和锁芯套处在接合阶段，转轴可以带动锁芯套整体进行转动，即离合器处于啮合状态。

如图8所示，离合器处接合受阻状态时，舵机驱动的凸轮机构臂，根据电路板发出的信号而处在基本垂直（90度）状态，此时凸轮机构与推动盖直接接触，凸轮机构推动推动盖向前移动，长弹簧处于压缩状态，短弹簧处于压缩状态，推杆、推动盖同时向左移动，浮动套管受阻未动，钢球被卡在浮动套管和卡盘之间，即离合器处于接合受阻状态。当转轴用扳手转动时，在短弹簧的作用下，浮动套管左移，钢球被浮动套管推进卡盘六角凹陷处，转轴和锁芯套处在接合阶段，转轴可以带动锁芯套整体进行转动，即离合器处于啮合状态。即离合器处接合受阻状态时，转动扳手不会让离合器处于断开状态，但可以带动锁芯套整体转动。只有在推动盖在右边时，弹簧会让活动套管右移，此时转动扳手才会让离合器处于断开状态

以上是锁体离合器及其控制装置的结构、原理及配合关系。

示例一，当锁体需要开锁时，舵机是由电路信息控制板给出的开关信号控制的，舵机联系着凸轮机构，当开关信号给出水平信号时，凸轮机构臂处于基本水平（0度）状态，通过离合器和控制机构的机械传动，离合器处于断开状态，圆柱销隐藏在锁芯套里，当开关信号给出垂直信号时，凸轮机构臂处于基本垂直（90度）状态，通过离合器和控制机构的机械传动，离合器处于啮合状态或接合受阻状态，圆柱销完全伸出在锁芯套外。此时圆柱销可以带动更多的销子或者棍子，从而实现很多保险柜、井盖、门的关闭或打开状态。

在示例一中，所述的长弹簧和短弹簧分别处于推杆和浮动套管的两端，根据推动盖是向左或向右移动，配合弹簧的压力，即可实现：转轴是否可以带动锁芯套整体进行转动。

所述的长弹簧和短弹簧，主要起到推杆和浮动套管的反弹，由于离合器更多使锁具处于闭锁状态，所以才对长弹簧和短弹簧有长度和弹性系数的具体要求，如果性能要求不高时，长弹簧、短弹簧所有参数均一致也是可以的。

所述的推杆和浮动套管，均可以完全包络长弹簧和短弹簧，避免长弹簧和短弹簧在受压缩时，长弹簧和短弹簧变形。

所述的转轴在末端也有一个凹槽，以便长弹簧抵压在转轴时，长弹簧的端面发生平移，甚至长时间运行后长弹簧发生变形。

所述转轴的侧面对应钢珠处，设有凹洞，凹洞直径略大于钢珠的直径，凹槽并没有完全穿透转轴的侧壁，避免钢珠进入转轴凹陷处滑落。

所述转轴侧面凹洞外观是圆形的。

所述的钢珠、转轴侧面凹洞、卡盘六角凹陷在安装和运行时，为了继续运动流利，均应涂抹黄油或其他润滑剂。

一种锁体离合器及其控制装置的控制方法，包括以下步骤：

S1、上电后，电路信息控制板初始化系统；

S2、向所述外部电路发送身份证信息；

S3、判断是否接受到所述控制板发回的身份确认信息，如果是，转入步骤S4；

S4、等待接收所述电路信息控制板的解锁命令或闭锁命令；

S5、当接收到正确的解锁命令后，控制板发出开关信号，开关信号给出水平信号时，凸轮机构臂处于基本水平（0度）状态，离合器处于断开状态，开关信号给出垂直信号时，凸轮机构臂处于基本垂直（90度）状态，离合器处于啮合状态或接合受阻状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，仅是本发明实施的较佳示例而已，并非对技术范围做任何限制，本行业的技术人员应该了解，凡是依据本发明的技术实质对以上示例所做的任何细微修改、等同变化与修饰。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：包括舵机(11)、与舵机连接的动力转换机构、与动力转换机构连接的弹出机构、以及套在动力转换机构外面的锁定机构，舵机主要提供动力，使整个锁体能够处于啮合或断开状态；动力转换机构主要包括凸轮机构(13)、推动盖(5)，长弹簧(2)、短弹簧(4)、转轴(1)和推杆(3)组成，主要起到转换动力的作用，即把舵机的旋转运动高效率地转换为推杆的直线运动；锁定机构包括锁芯套(6)、圆柱销(7)、卡盘(8)、钢珠(9)、浮动套管(10)、锁芯盖(12)构成，主要起约束动力转换机构中元件的横向位移，使其弹簧不产生变形或跑偏；总体连接关系为：舵机与动力转换机构的凸轮机构通过轴进行连接，动力转换机构内连接关系如下：凸轮机构与推动盖接触连接，推动盖与短弹簧接触连接，短弹簧与推杆接触连接，推杆与长弹簧接触连接，长弹簧与转轴接触连接；锁定机构内连接关系如下：浮动套管套在短弹簧和推杆外部，卡盘套在转轴和钢珠外面，即卡盘和钢珠滚动连接，锁芯盖和锁芯套通过螺丝连接，套在动力转换机构的外面，只有转轴、圆柱销2个元件露在铁芯盖和铁芯套的外面。

2.根据权利要求1所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：推杆和推动盖是通过焊接方式固定在一起的。

3.根据权利要求1所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：卡盘内部凹陷图案为六边形，六边形顶角弧度刚好与钢珠的弧度相一致。

4.根据权利要求1所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：长弹簧长度比短弹簧长度大于等于短弹簧长度的10%，小于等于短弹簧长度的20%。

5.根据权利要求1或4所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：长弹簧的弹性系数除以短弹簧的弹性系数的商小于等于0.85，大于等于0.75。

6.根据权利要求1所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：舵机由电路信号驱动。

7.根据权利要求1或4所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：转轴与卡盘通过钢珠滑动连接，正常状态下无论离合器离开或啮合均能够自由转动。

8.根据权利要求1所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：锁芯套与锁芯盖通过螺栓连接，螺栓为内置六角或四角螺栓。

9.根据权利要求1所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：转轴与卡盘接触部分为内切接触，即转轴最大直径等于卡盘六边形的内切直径。

10.根据权利要求1或3所述的一种锁体离合器及其控制装置，其特征在于：钢珠的数目为3，即钢珠的数目为卡盘六边形的边数目：6的一半，即3，退而广之，即钢珠数目为卡盘内部凹陷图案多边形n边数目的一半。