CN113445837B - 一种电器设备的门体铰链结构及电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电器设备的门体铰链结构及电器设备，该门体铰链结构包括：门体组件，其包括门本体，所述门本体的上具有门体传动轮；铰链组件，用于配合所述门体组件，其包括第一传动轮与弹性件，所述第一传动轮能够被所述门体传动轮带动，所述弹性件的一端连接在所述第一传动轮一侧的端面上；其中，所述门本体打开一定角度时，所述第一传动轮被带动旋转并使所述弹性件拉伸一定长度，以通过所述弹性件的弹力力矩平衡所述门本体的重力力矩。基于本发明的技术方案，通过弹性件的弹力力矩来平衡门体的重力力矩，平衡状态与开门角度无关，实现了门体打开后任意角度悬停，且不依赖摩擦力，避免摩擦力引起的开门异响、阻尼干涩的问题。

Description

一种电器设备的门体铰链结构及电器设备

技术领域

本发明涉及家用电器设备技术领域，特别地涉及一种电器设备的门体铰链结构及电器设备。

背景技术

目前有些类型的家用电器设备采用前开门的门体结构，例如洗碗机、烤箱等电器。而前开门的门体结构在开门时，门体会因重力作用而下坠，所以为了实现门体任意角度的悬停，目前通常使用导轨、拉绳和弹性件(弹性气缸、弹簧等)组成铰链组件，直接利用弹性件的弹力与拉绳和导轨的摩擦力使门体静止。但该结构在长期使用后容易因为零件材料性能的变化而产生可靠性问题，例如长期后摩擦部件的表面性能的改变，从而会导致开关门的手感干涩、门体结构产生异响噪音、门体悬停功能异常的问题。

此外，部分前开门的电器设备使用弹性件和多连杆构成门体铰链组件，由于用户可能会因个人喜好、房屋装修风格等原因更换其他材料的门体，导致门体重量发生改变，而连杆组无法灵活调节平衡力矩，导致一旦更换门体后便无法实现任意角度悬停的功能，影响用户使用体验。

发明内容

为了解决现有技术的基于摩擦力的前开门门体结构长期使用后容易出现可靠性问题的问题，本申请提出了一种电器设备的门体铰链结构及电器设备。

第一方面，本发明提出了一种电器设备的门体铰链结构，包括：

门体组件，其包括门本体，所述门本体的用于铰接电器设备本体的转轴上具有门体传动轮；

铰链组件，设置在所述电器设备本体上并用于配合所述门体组件，其包括第一传动轮与弹性件，所述第一传动轮能够被所述门体传动轮带动，所述弹性件的一端连接在所述第一传动轮一侧的端面上；

其中，所述门本体打开一定角度时，所述第一传动轮被带动旋转并使所述弹性件拉伸一定长度，以通过所述弹性件的弹力力矩平衡所述门本体的重力力矩。

在一个实施方式中，所述铰链组件还包括与所述第一传动轮配合的第二传动轮，所述弹性件的另一端连接在所述第二传动轮对应一侧的端面上。通过本实施方式，通过第一传动轮与第二传动轮配合拉伸弹性件，在门本体开度不变的情况下，使得弹性件具有超过一倍的拉伸量，进而可以减小对弹性件的弹力系数的要求。

在一个实施方式中，所述第一传动轮与所述第二传动轮之间的传动比为1。通过本实施方式，传动比为1的第一传动轮与第二传动轮的直径大小相同，便于设置。

在一个实施方式中，所述第一传动轮端面的圆心距连接所述弹性件的连接点的距离等于所述第二传动轮端面的圆心距连接所述弹性件的连接点的距离。通过本实施方式，基于传动比为1的第一传动轮与第二传动轮，弹性件的两端对应在第一传动轮与第二传动轮端面上的连接点在其所在端面上的相对位置相同，相较于单个第一传动轮拉伸弹性件，在旋转角度不变的情况下，第一传动轮与第二传动轮的组合可以使弹性件获得双倍的拉伸量。

在一个实施方式中，所述弹性件与对应传动轮端面的连接点位于其所在的端面的边缘。通过本实施方式，连接点到传动轮端面圆心的距离即为传动轮端面的半径，这样便于在设计铰链结构时对力臂的确定与计算。

在一个实施方式中，所述弹性件与对应传动轮端面的连接方式为可转动连接。通过本实施方式，传动轮旋转过程中，弹性件端部相对其所在的端面的相对姿态会变化，故为了保持弹性件不产生弯曲，需要将弹性件端部连接点设置为可转动连接，以适应这种相对姿态的变化。

在一个实施方式中，所述门体传动轮与所述第一传动轮之间的传动比大于1。通过本实施方式，将门体传动轮与第一传动轮之间的传动比设置为大于1，这样可以限制第一传动轮的旋转角度，避免第一传动轮的旋转角度过大而影响弹性件的正常拉伸。

在一个实施方式中，所述铰链组件还包括第三传动轮，所述第三传动轮分别配合所述门体传动轮与所述第一传动轮。通过本实施方式，第三传动轮用于门体传动轮与第一传动轮之间的过渡传动，目的是方便门体铰链结构在电器设备本体上的位置布局，避免第一传动轮过于靠近设备边缘。

在一个实施方式中，所述电器设备本体的一侧设置有所述铰链组件，或所述电器设备本体的两侧均设置有所述铰链组件。通过本实施方式，电器设备本体可以视实际情况，在一侧或两侧设置铰链组件，这样可以对应采用不同弹力系数的弹性件。

第二方面，本发明提出了一种电器设备，其包括电器设备本体以及上述的门体铰链结构。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明提供的一种电器设备的门体铰链结构及电器设备，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

本发明的一种电器设备的门体铰链结构及电器设备，该门体铰链结构采用传动轮传动，在开门时使铰链组件中的弹性件拉伸，进而通过弹性件的弹力力矩来平衡门体的重力力矩，且两个力矩的平衡与开门角度无关，从而实现了门体打开后的任意角度悬停。相较于现有技术直接采用弹力、摩擦力平衡重力以实现门体悬停的技术手段，本申请利用力矩之间的平衡来实现悬停，不依赖摩擦力，避免摩擦力引起的开门异响、阻尼干涩的问题，同时结构更加可靠。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的门体铰链结构在门体关闭时的结构示意图；

图2显示了本发明的门体铰链结构在门体打开一定角度时的结构示意图；

图3显示了本发明的门体铰链结构在门体完全打开时的结构示意图；

图4显示了本发明的门体在打开过程中的重力力矩变化图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-门体组件，11门本体，12-门体传动轮，2-铰链组件，21-第一传动轮，22-弹性件，23-第二传动轮，24-第三传动轮，3-电器设备本体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的实施例提供了一种电器设备的门体铰链结构，包括：

门体组件1，其包括门本体11，门本体11的用于铰接电器设备本体3的转轴上具有门体传动轮12；

铰链组件2，设置在电器设备本体3上并用于配合门体组件1，其包括第一传动轮21与弹性件22，第一传动轮21能够被门体传动轮12带动，弹性件22的一端连接在第一传动轮21一侧的端面上；

其中，门本体11打开一定角度时，第一传动轮21被带动旋转并使弹性件22拉伸一定长度，以通过弹性件22的弹力力矩平衡门本体11的重力力矩。

具体地，如附图1所示，本申请主要的技术思路是采用弹性件22的弹力力矩平衡门本体11的重力力矩，以实现门体结构的悬停，进而设计处能够满足这一技术思路的门体铰链结构。

其中，门体组件1包括门本体11与套设在门本体11的转轴上的门体传动轮12，参照附图图1，由于是前开门的门体结构，门本体11的转轴以及门体传动轮12位于门本体11的底部，门本体11打开时，转轴以及门体传动轮12绕自身轴线旋转。铰链组件2包括第一传动轮21与弹性件22，本实施例中，弹性件22的一端固定在第一传动轮21的端面上、另一端固定在电器设备本体3上。第一传动轮21能够在门体传动轮12的带动下旋转，参照附图图2，门本体11打开一定角度α，门体传动轮12转动相同的角度α，由于第一传动轮21能够与门体传动轮12的配合关系，第一传动轮21旋转一定角度θ。此时，第一传动轮21带动其所连接的弹性件22的一端向远离弹性件22的另一端的方向运动，弹性件22被拉伸而产生弹力，弹性件22的弹力力矩与门本体11的重力力矩相互抵消，实现平衡以及门本体11的悬停。

进一步地，为了实现弹性件22的弹力力矩与门本体11的重力力矩相互抵消，即弹力力矩大小等于重力力矩大小，需要根据门本体11的重量确定第一传动轮21与门体传动轮12之间的传动比以及相应弹性件22的弹力系数，第一传动轮21与门体传动轮12之间的传动比以及相应弹性件22的弹力系数决定了弹力力矩的大小，具体来说是决定了弹力的大小；弹力力矩的力臂由弹性件22与第一传动轮21端面上的连接点距离该端面的圆心的距离决定，事先也需要确定。

需要说明的是，第一传动轮21与门体传动轮12可以对应采用齿轮、链轮或皮带轮等结构。其中，采用齿轮即可直接啮合传动，采用链轮或皮带轮则需要通过链条或皮带进行传动。优选地，第一传动轮21与门体传动轮12均采用齿轮，齿轮传动的结构更加可靠。

优选地，门体传动轮12与第一传动轮21之间的传动比大于1。

具体地，即门体传动轮12的旋转角度大于第一传动轮21的旋转角度，因为在第一传动轮21旋转180度的过程中，弹性件22的拉伸长度的趋势是先增大后减小，所以将门体传动轮12与第一传动轮21之间的传动比设置为大于1，这样可以避免第一传动轮21的旋转角度过大而影响弹性件22的正常拉伸长度。

优选地，弹性件采用弹性气缸或弹簧。

进一步地，参照附图图3，门本体11的最大开度为90度，所以在将门体传动轮12与第一传动轮21之间的传动比大于1的前提下，第一传动轮21的旋转角度小于90度，保证弹性件22拉伸的正常进行。

在一个实施例中，铰链组件2还包括与第一传动轮21配合的第二传动轮23，弹性件22的另一端连接在第二传动轮23对应一侧的端面上。

具体地，如附图图1所示，第二传动轮23能够被第一传动轮21带动，其作用是用于固定弹性件22的另一端，在门本体11开度(即第一传动轮21旋转角度)不变的情况下，使得弹性件22具有超过一倍的拉伸量(根据第二传动轮23与第一传动轮21之间的传动比以及弹性件22端部分别第二传动轮23与第一传动轮21端面上的连接位置确定)。

需要说明的是，基于第一传动轮21与门体传动轮12可以对应采用齿轮、链轮或皮带轮等结构，第二传动轮23对应选择相应的结构。针对不同的传动轮结构，弹性件22两端分别在第一传动轮21端面上与第二传动轮23端面上的连接点的相对位置需要进一步设置。其中，针对齿轮结构，由于两个相互啮合的齿轮的旋向相反，要想弹性件22的两端彼此主动远离，以获得更大的拉伸量，弹性件22两端分别在第一传动轮21端面上与第二传动轮23端面上的连接点的位置应该位于第一传动轮21与第二传动轮23端面圆心之间连线的同一侧，如附图图1至图3所示。针对链轮与皮带轮，由于两个相互配合的链轮或皮带轮的旋向相同，要想弹性件22的两端彼此主动远离，以获得更大的拉伸量，弹性件22两端分别在第一传动轮21端面上与第二传动轮23端面上的连接点的位置应该分别位于第一传动轮21与第二传动轮23端面圆心之间连线的两侧。

在一个实施例中，第一传动轮21与第二传动轮23之间的传动比为1；

第一传动轮21端面的圆心距连接弹性件22的连接点的距离等于第二传动轮23端面的圆心距连接弹性件22的连接点的距离。

具体地，如附图图1至图3所示，传动比为1的第一传动轮21与第二传动轮23的直径大小相同，便于设置。同时，弹性件22的两端对应在第一传动轮21与第二传动轮23端面上的连接点在其所在端面上的相对位置相同。这样在第一传动轮21带动第二传动轮23时，第一传动轮21带动第二传动轮23旋转的角度相同，弹性件22两端相对的拉伸长度也相同，故相较于单个第一传动轮21拉伸弹性件22，在旋转角度不变的情况下，第一传动轮21与第二传动轮23的组合可以使弹性件22获得双倍的拉伸量。弹性件22双倍的拉伸量，在所需弹性力矩大小不变的情况下，可以减小弹性件22的弹力系数的要求，能够适应小弹力系数的弹性件22。

在一个实施例中，弹性件22与对应传动轮端面的连接点位于其所在的端面的边缘。

具体地，如附图图1至图3所示，弹性件22在传动轮端面上的连接点位于边缘与圆周面的过渡处，进而连接点到传动轮端面圆心的距离即为传动轮端面的半径，这样便于在设计铰链结构时对力臂的确定与计算。

在一个实施例中，弹性件22与对应传动轮端面的连接方式为可转动连接。

具体地，传动轮旋转过程中，弹性件22端部相对其所在的端面的相对姿态会变化，故为了保持弹性件22不产生弯曲，需要将弹性件22端部连接点设置为可转动连接，以适应这种相对姿态的变化，可转动连接可以采用枢转结构、铰接结构等结构。

进一步地，弹性件22与对应传动轮端面的采用可拆卸连接，这样在用户更换门本体后，只需根据新的门本体的重量，选择相应弹力系数的的弹性件即可。相较于现有悬停结构的连杆结构，具有可更换且适应面更广的优点。

在一个实施例中，铰链组件2还包括第三传动轮24，第三传动轮24分别配合门体传动轮12与第一传动轮21。

具体地，如附图图1至图3所示，第三传动轮24用于门体传动轮12与第一传动轮21之间的过渡传动，目的是方便门体铰链结构在电器设备本体3上的位置布局，避免第一传动轮21过于靠近设备边缘。

在一个实施例中，电器设备本体3的一侧设置有铰链组件2，或电器设备本体3的两侧均设置有铰链组件2。

具体地，电器设备本体3可以视实际情况，在一侧或两侧设置铰链组件2。一侧设置铰链组件2时，即一个弹性件22的弹力力矩对应一个门本体11的重力力矩，需要相应的弹力，即需要相应弹力系数的弹性件22。两侧同时设置铰链组件2时，即两个弹性件22的弹力力矩对应一个门本体11的重力力矩，这样所需的单个弹力的大小可以对应减小，相应的弹性件22弹力系数的要求也可以降低。

本发明的实施例还提供在门体重量确定时，确定铰链结构各个构件的结构参数的方法过程，如下：

1、参照附图所示的铰链结构，传动轮采用齿轮，参照附图图2，假定：

(1)门本体11质量为m，重力系数g，门本体11高度为H；门本体11的质量分布均匀，其质心位于其高度的中点处。

(2)门体传动轮12与第三传动轮24之间的传动比为1，门体传动轮12与第三传动轮24之间的传动比为1，第三传动轮24与第一传动轮21之间的传动比为2，第一传动轮21与第二传动轮23之间的传动比为1，即门体传动轮12与第一传动轮21之间的传动比为2；第一传动轮21与第二传动轮23(大齿轮)的半径为R，门体传动轮12与第三传动轮24(小齿轮)的半径为r，基于传动比，R＝2r。

(3)弹性件22的弹力系数为k，拉伸长度为ΔL，弹力为F。

2、受力分析：

当门本体打开至α角度时，门本体的重力力矩

第一传动轮21与第二传动轮23的旋转角度为θ，由于门体传动轮12与第一传动轮21之间的传动比为2，故θ＝1/2*α；

弹性件22的拉伸长度ΔL＝2Rsinθ，弹力F＝kΔL；

弹性件22作用于大齿轮的弹力力矩为：

由于门体传动轮12与第一传动轮21之间的传动比为2，R＝2r、α＝2θ；当弹性件22的弹力力矩的大小等于重力力矩的二分之一时即可实现悬停，因此有如下关系：

2M_F＝M_G

可以看出，以上等式的两边已消除了关于角度的变量，门体力矩平衡状态已与开门角度无关。因此，只需要设计好相匹配的弹性件22的弹力系数k，大齿轮(第一传动轮21与第二传动轮23)的半径R，门本体11高度H，门本体11质量m，即可在门体工作角度区间内实现力矩平衡，进而实现任一角度悬停。

基于上述结论，在一个例子中，假定门本体11的质量m＝5kg，门本体11的高度H＝0.6m；根据等式，当选用弹力系数k＝1600N/m的弹性件22且门体两侧都使用该铰链时，大齿轮半径R≈0.048m即可实现力矩平衡。

本发明的实施例还提供了一种电器设备，其包括电器设备本体3以及上述的门体铰链结构，进而具备其所具备的全部技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (9)

1.一种电器设备的门体铰链结构，其特征在于，包括：

门体组件，其包括门本体，所述门本体的用于铰接电器设备本体的转轴上具有门体传动轮；

铰链组件，设置在所述电器设备本体上并用于配合所述门体组件，其包括第一传动轮与弹性件，所述第一传动轮能够被所述门体传动轮带动，所述弹性件的一端连接在所述第一传动轮一侧的端面上；

所述铰链组件还包括与所述第一传动轮配合的第二传动轮，所述弹性件的另一端连接在所述第二传动轮对应一侧的端面上；

其中，所述门本体打开一定角度时，所述第一传动轮被带动旋转并使所述弹性件拉伸一定长度，以通过所述弹性件的弹力力矩平衡所述门本体的重力力矩。

2.根据权利要求1所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述第一传动轮与所述第二传动轮之间的传动比为1。

3.根据权利要求2所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述第一传动轮端面的圆心距连接所述弹性件的连接点的距离等于所述第二传动轮端面的圆心距连接所述弹性件的连接点的距离。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述弹性件与对应传动轮端面的连接点位于其所在的端面的边缘。

5.根据权利要求1至3任一项所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述弹性件与对应传动轮端面的连接方式为可转动连接。

6.根据权利要求1所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述门体传动轮与所述第一传动轮之间的传动比大于1。

7.根据权利要求1或6所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述铰链组件还包括第三传动轮，所述第三传动轮分别配合所述门体传动轮与所述第一传动轮。

8.根据权利要求1所述的电器设备的门体铰链结构，其特征在于，所述电器设备本体的一侧设置有所述铰链组件，或所述电器设备本体的两侧均设置有所述铰链组件。

9.一种电器设备，其特征在于，其包括电器设备本体以及如权利要求1至8任一项所述的门体铰链结构。

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