CN112503151B - 一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器 - Google Patents

Abstract

本发明属于家电技术领域，具体涉及一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器。该执行器可用于冰箱等需要进行门体开合的家电中，包括壳体、输出轴组件、驱动组件，各组件相互配合实现自动、手动等多种工作状态。本发明具有扭矩保护功能和防夹功能，可以分别独立控制开门和关门过程，可以根据客户要求定制单向或者双向自动功能。

Description

一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器

技术领域

本发明属于家电技术领域，具体涉及一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器。

背景技术

目前市场上的自动旋转开合装置，要么没有手动功能，要么手动模式需要克服较大阻力，或者是需要另外一个装置例如电磁离合器来实现动力的传输与切断，影响可靠性，而且不可以选择单向工作还是双向工作（单向工作是指只能自动关或者自动开，双向工作是指可以自动关和自动开），不利于定制化设计。另外，当工作中遇阻时，现有自动开合装置有的没有动力切断功能，有的即使动力切断也不能使机构停止工作。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器，包括壳体、输出轴组件、驱动组件。

输出轴组件可旋转设于壳体内；输出轴组件包括第一离合齿轮、第二离合齿轮、第一输出轴、第二输出轴、螺纹轴、第一弹簧、第二弹簧；第一输出轴、第一离合齿轮、第二离合齿轮、第二输出轴依次同轴可旋转设置；第二离合齿轮和第二输出轴相对的端面上均设有相互配合的齿面；第二离合齿轮和第二输出轴之间还设有将两者相互推离的第一弹簧；螺纹轴穿过第二输出轴和第二离合齿轮，螺纹轴的一端与第一离合齿轮螺纹配合连接，螺纹轴的另一端固定有限位部，限位部与第二输出轴之间设有第二弹簧；第一输出轴与第一离合齿轮同轴相对设置，第一输出轴和第一离合齿轮相对的端面上均设有相互配合的齿面。

驱动组件固定在壳体内，可驱动第一离合齿轮和第二离合齿轮按照不同的角速度旋转。

该旋转执行器可安装在家电产品中用于驱动门体等需要旋转的部件进行旋转。工作时，驱动组件驱动第一离合齿轮和第二离合齿轮按照不同的角速度旋转。第一离合齿轮相对螺纹轴旋转，不同的相对旋转方向可以控制第一离合齿轮向上或向下运动。当第一离合齿轮向上运动一段距离后，与第一输出轴卡合，向第一输出轴输出动力，此时第二离合齿轮与第二输出轴不接触，不传递动力；当第一离合齿轮向下运动一段距离后，第二离合齿轮与第二输出轴卡合，向第二输出轴输出动力，第一离合齿轮与第一输出轴不接触。这样，第一输出轴和第二输出轴分别驱动不同的旋转方向，且两者因转速不同而输出扭矩不同。以冰箱门体开关为例，冰箱门体开启时需要的扭矩最大，关闭时需要的扭矩相对较小，因此，该装置可以很好地适用于该应用场景。另外，当承受的扭矩过大时，第一弹簧或第二弹簧可以被压缩，第一输出轴和第一离合齿轮之间可以打滑，第二离合齿轮和第二输出轴之间也可以打滑，从而起到保护作用。

进一步地，第一离合齿轮和第二离合齿轮之间垫设有推力轴承，第二输出轴和第二弹簧之间垫设有推力轴承。

进一步地，在第二输出轴远离第二离合齿轮的一端设有沉孔，第二弹簧和限位部均陷入沉孔内。

进一步地，驱动组件包括电机、蜗杆、蜗轮、连接齿轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮；第一驱动齿轮和第二驱动齿轮同轴固定，一驱动齿轮与第一离合齿轮啮合，第二驱动齿轮与第二离合齿轮；连接齿轮和蜗轮同轴固定，连接齿轮与第一离合齿轮啮合；电机固定在壳体内，蜗杆套设在电机的输出轴上，蜗杆与蜗轮啮合。第一驱动齿轮和第二驱动齿轮同步旋转，分别驱动第一驱动齿轮和第二驱动齿轮按照不同的角速度旋转。

进一步地，第一驱动齿轮的齿数大于第二驱动齿轮的齿数；第一离合齿轮的齿数小于第二离合齿轮的齿数。合理设置各齿轮的齿数，可以调节第一输出轴和第二输出轴在工作时的转速比和扭矩比，以适应不同的应用场景。

进一步地，壳体内还固定有微动开关；微动开关靠近第二离合齿轮的边缘。通过微动开关与第二离合齿轮边缘是否接触可以判断第二离合齿轮的位置，便于第一离合齿轮和第二离合齿轮的复位。另外，在负载扭矩过大时，触发机械扭矩保护，第二离合齿轮向上或向下位移，触发微动开关，从而切断电机电源

进一步地，第二离合齿轮的边缘还一体设有一圈定位圈，便于与微动开关配合。

进一步地，第一输出轴和第二输出轴上都设有调整间隙。当第一输出轴或第二输出轴正在向外输出动力时，如果需要反向旋转，调整间隙可以提供一段不受外力的反向旋转空间，从而顺利地改变第一离合线齿轮和第二离合齿轮的离合状态。

有益效果：

本发明利用机械式离合装置把动力源传递到分别控制开关门的输出轴上实现自动开合，或者切断动力，实现手动模式。

本发明具有扭矩保护功能，通过第一弹簧和第二弹簧的配合，保证遇阻时能保护传动装置，并实现防夹功能。

本发明的第一输出轴和第二输出轴是分离的，可以分别控制开门和关门过程，并且第一输出轴是可以拆卸的，拆卸后不影响自动开合装置的某一个方向的功能，拆卸后另一个方向可由手动操作完成，可以根据客户要求定制化单向或者双向自动功能。

本发明的可以最大限度地降低手动模式使的阻力，较少地使用电磁离合器等驱动装置保证了更高的可靠性。并且在发生扭矩过载保护时能够及时切断电机电源，保护驱动组件和用户安全。

附图说明

图1和2为本发明的结构示意图。

图3为图1的局部放大图。

图4为输出轴组件的结构示意图。

图5为驱动组件的结构示意图。

图6、7、8为本发明不同状态的结构示意图。

图9和12为本发明不同使用方式的示意图。

图10为图9的局部放大图。

图11为图10的局部放大图。

图中，壳体1、输出轴组件2、驱动组件3、第一离合齿轮21、第二离合齿轮22、第一输出轴23、第二输出轴24、螺纹轴25、第一弹簧26、第二弹簧27、限位部251、电机31、蜗杆32、蜗轮33、连接齿轮34、第一驱动齿轮35、第二驱动齿轮36、微动开关4、定位圈221。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。

实施例

一种扭矩感应保护的机械式双向离合手自一体旋转执行器，如图1至8所示，包括壳体1、输出轴组件2、驱动组件3。

输出轴组件2可旋转设于壳体1内；输出轴组件2包括第一离合齿轮21、第二离合齿轮22、第一输出轴23、第二输出轴24、螺纹轴25、第一弹簧26、第二弹簧27；第一输出轴23、第一离合齿轮21、第二离合齿轮22、第二输出轴24依次同轴可旋转设置；第二离合齿轮22和第二输出轴24相对的端面上均设有相互配合的齿面；第二离合齿轮22和第二输出轴24之间还设有将两者相互推离的第一弹簧26；螺纹轴25穿过第二输出轴24和第二离合齿轮22，螺纹轴25的一端与第一离合齿轮21螺纹配合连接，螺纹轴25的另一端固定有限位部251，限位部251与第二输出轴24之间设有第二弹簧27；第一输出轴23与第一离合齿轮21同轴相对设置，第一输出轴23和第一离合齿轮21相对的端面上均设有相互配合的齿面。

驱动组件3固定在壳体1内，可驱动第一离合齿轮21和第二离合齿轮22按照不同的角速度旋转。

本实施例中，第一离合齿轮21和第二离合齿轮22之间垫设有推力轴承，第二输出轴24和第二弹簧27之间垫设有推力轴承。

本实施例中，在第二输出轴24远离第二离合齿轮22的一端设有沉孔，第二弹簧27和限位部251均陷入沉孔内。

本实施例中，驱动组件3包括电机31、蜗杆32、蜗轮33、连接齿轮34、第一驱动齿轮35、第二驱动齿轮36；第一驱动齿轮35和第二驱动齿轮36同轴固定，一驱动齿轮35与第一离合齿轮21啮合，第二驱动齿轮36与第二离合齿轮22；连接齿轮34和蜗轮33同轴固定，连接齿轮34与第一离合齿轮21啮合；电机31固定在壳体1内，蜗杆32套设在电机31的输出轴上，蜗杆32与蜗轮33啮合。

本实施例中，第一驱动齿轮35的齿数大于第二驱动齿轮36的齿数；第一离合齿轮21的齿数小于第二离合齿轮22的齿数。

本实施例中，壳体1内还固定有微动开关4；微动开关4靠近第二离合齿轮22的边缘。

本实施例中，第二离合齿轮22的边缘还一体设有一圈定位圈221。

本实施例中，第一输出轴23和第二输出轴24上都设有调整间隙。

将本实施例应用于门体的开关，如图9至11所示，第一输出轴23用于关门，第二输出轴24用于开门。

如图6所示，此状态是手动模式状态，第一离合齿轮21、第二离合齿轮22都没有和相应的输出轴啮合，此时微动开关4处于触发状态，此时可以手动打开或者关闭门，这种状态也是门闭合时候所处的状态。每次电动开关门动作完成后，电机31都会反转回到此状态，然后微动开关4触发，电机31停止工作，此时手动模式阻力因不受到齿轮组阻力而大幅度降低。

如图7所示，此状态是电动开门状态示意图，在图6状态下，执行器收到电动开门指令后，电机31工作，驱动第一离合齿轮21旋转并沿螺纹轴25向下移动，向第二离合齿轮22施压，第一弹簧26被压缩，第二离合齿轮22向下与第二输出轴24啮合，啮合后，第一离合齿轮21、第二离合齿轮22都在旋转但是他们互相独立互不影响，第一离合齿轮21和螺纹轴25一起空转不输出动力，第二离合齿轮22和第二输出轴24啮合传递动力用于开门。

如图8所示，此状态是电动关门状态示意图，执行器收到电动关门指令后，电机31工作，驱动第一离合齿轮21旋转并沿螺纹轴25向上移动，第一弹簧26反弹使，同时第一离合齿轮21向上与第一输出轴23啮合，第一输出轴驱动关门。

当电动开门或电动关门状态下遇阻时，由于相应的离合齿轮和输出轴都是通过弹簧压合的，扭矩过大时可以发生打滑，并且第二离合齿轮22会发生位移，触发微动开关4而断电。以上就是机械扭矩感应的基本原理。

如图11所示，第一输出轴23、第二输出轴24，与之相配合的轴孔间都有调整间隙，调整间隙的作用就是让执行机构回到图6状态。在离合齿轮和输出轴没脱离前，如果没有该间隙，电机31反转门体也会跟着输出轴反转，阻力较大，离合齿轮和输出轴脱离的阻力较大，有调整间隙后能很顺利地脱离。

此外，如果需要单向自动工作，其使用方式如图12所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种旋转执行器，其特征在于：包括壳体（1）、输出轴组件（2）、驱动组件（3）；

所述输出轴组件（2）可旋转设于所述壳体（1）内；输出轴组件（2）包括第一离合齿轮（21）、第二离合齿轮（22）、第一输出轴（23）、第二输出轴（24）、螺纹轴（25）、第一弹簧（26）、第二弹簧（27）；所述第一输出轴（23）、第一离合齿轮（21）、第二离合齿轮（22）、第二输出轴（24）依次同轴可旋转设置；所述第二离合齿轮（22）和所述第二输出轴（24）相对的端面上均设有相互配合的齿面；所述第二离合齿轮（22）和所述第二输出轴（24）之间还设有将两者相互推离的所述第一弹簧（26）；所述螺纹轴（25）穿过所述第二输出轴（24）和所述第二离合齿轮（22），所述螺纹轴（25）的一端与所述第一离合齿轮（21）螺纹配合连接，所述螺纹轴（25）的另一端固定有限位部（251），所述限位部（251）与所述第二输出轴（24）之间设有所述第二弹簧（27）；所述第一输出轴（23）与所述第一离合齿轮（21）同轴相对设置，所述第一输出轴（23）和所述第一离合齿轮（21）相对的端面上均设有相互配合的齿面；

所述驱动组件（3）固定在所述壳体（1）内，可驱动所述第一离合齿轮（21）和所述第二离合齿轮（22）按照不同的角速度旋转；

所述壳体（1）内还固定有微动开关（4）；所述微动开关（4）靠近所述第二离合齿轮（22）的边缘；所述第二离合齿轮（22）的边缘还设有与所述微动开关（4）配合的定位圈（221）；

在手动模式状态时，所述微动开关（4）被触发，所述驱动组件（3）中的电机（31）停止工作，所述第一离合齿轮（21）、第二离合齿轮（22）都没有和相应的输出轴啮合。

2.根据权利要求1所述的旋转执行器，其特征在于：所述第一离合齿轮（21）和所述第二离合齿轮（22）之间垫设有推力轴承，所述第二输出轴（24）和所述第二弹簧（27）之间垫设有推力轴承。

3.根据权利要求2所述的旋转执行器，其特征在于：在所述第二输出轴（24）远离所述第二离合齿轮（22）的一端设有沉孔，所述第二弹簧（27）和限位部（251）均陷入所述沉孔内。

4.根据权利要求1至3任一项所述的旋转执行器，其特征在于：所述驱动组件（3）包括电机（31）、蜗杆（32）、蜗轮（33）、连接齿轮（34）、第一驱动齿轮（35）、第二驱动齿轮（36）；所述第一驱动齿轮（35）和所述第二驱动齿轮（36）同轴固定，所述第一驱动齿轮（35）与所述第一离合齿轮（21）啮合，所述第二驱动齿轮（36）与所述第二离合齿轮（22）；所述连接齿轮（34）和所述蜗轮（33）同轴固定，所述连接齿轮（34）与所述第一离合齿轮（21）啮合；所述电机（31）固定在所述壳体（1）内，所述蜗杆（32）套设在所述电机（31）的输出轴上，所述蜗杆（32）与所述蜗轮（33）啮合。

5.根据权利要求4所述的旋转执行器，其特征在于：所述第一驱动齿轮（35）的齿数大于所述第二驱动齿轮（36）的齿数；所述第一离合齿轮（21）的齿数小于所述第二离合齿轮（22）的齿数。

6.根据权利要求4所述的旋转执行器，其特征在于：所述第一输出轴（23）和所述第二输出轴（24）上都设有调整间隙。