CN113944393B - 一种用于电动提拉门窗的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及门窗技术领域，具体是一种用于电动提拉门窗的驱动装置，包括依次串联连接的升降电机、行星减速器、自动离合器和输出齿轮箱，行星减速器包括第一箱体，升降电机固定在第一箱体的外端，输出齿轮箱包括第二箱体，其内设有相互啮合的第一输出齿轮和第二输出齿轮，第二箱体与第一箱体固定，第一输出齿轮与自动离合器的输出轴连接，第二输出齿轮的轴心设有供传动轴穿过并与之固定连接的连接通孔，连接通孔位于第一箱体的外部；该驱动装置可以实现由升降电机驱动一个传动轴双向伸出，运动平稳，摩擦力小，简单高效，移动灵活，不会出现卡滞延迟现象，且驱动装置采用整体集成式结构，结构紧凑，安装方便，占用空间小。

Description

一种用于电动提拉门窗的驱动装置

技术领域

本发明涉及门窗技术领域，具体是一种用于电动提拉门窗的驱动装置。

背景技术

提拉门窗采用上下提拉的开启方式，且可以在任意位置悬停，具有通风效果、气密性好以及不占用空间、方便清洁等优点。特别是双向提拉门窗。

通过电动方式控制提拉门窗的开关，能够进一步提高提拉门窗的使用便携性，为此，中国实用新型专利CN 208564326 U公开了一种半自动型铝合金提拉窗，包括窗体部分和折叠部分，所述折叠部分包含驱动部分和执行部分，所述驱动部分包含升降电机，且所述升降电机连接第一转轴；所述第一转轴的侧部固定第一齿轮，且所述第一齿轮啮合第二齿轮；所述第二齿轮的内部固定第二转轴，且所述第二转轴转动连接于第一连接盒的内部；所述执行部分包含钢丝绳，所述钢丝绳缠绕于所述第一转轴、所述第二转轴的底部。该方案通过两个啮合的第一齿轮和第二齿轮，驱动第一转轴和第二转轴，利用一个升降电机实现了提拉窗的平稳升降。但是，该驱动部分存在以下问题：第一转轴和第二转轴分别通过钢丝绳悬吊驱动提拉窗的两侧，第一转轴和第二转轴之间通过第一齿轮和第二齿轮啮合，由于齿轮传动具有传动误差，因此导致第一转轴和第二转轴无法做到完全同步、同速转动，因此提拉窗的升降并不平稳，而且通过钢丝绳悬吊驱动提拉窗，由于钢丝绳本身比较柔软的特性，也会使提拉窗的升降不平稳，另外这种设置方式，导致驱动部分占用空间较大，不够实用。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的任务是提供一种用于电动提拉门窗的驱动装置，可以实现由升降电机驱动一个传动轴双向伸出，通过配合齿轮、齿条可以驱动电动提拉门窗的活动窗扇上下滑动，运动平稳，摩擦力小，简单高效，移动灵活，不会出现卡滞延迟现象，且驱动装置采用整体集成式结构，结构紧凑，安装方便，占用空间小。

本发明任务通过下列技术方案来实现：

一种用于电动提拉门窗的驱动装置，包括依次串联连接的升降电机、行星减速器、自动离合器和输出齿轮箱，所述行星减速器包括第一箱体，行星减速器内设有行星减速机构，与所述自动离合器分别相对设置在第一箱体的内腔的两端，第一箱体的外端设有端盖，升降电机固定在端盖的外端，输出齿轮箱包括第二箱体，其内设有相互啮合的第一输出齿轮和第二输出齿轮，第二箱体与第一箱体固定，第一输出齿轮与自动离合器的输出轴连接，第二输出齿轮的轴心设有供传动轴穿过并与之固定连接的连接通孔，所述连接通孔位于第一箱体的外部；所述传动轴的两端双向伸出，通过配合齿轮、齿条可以驱动所述电动提拉门窗的活动窗扇上下滑动。

优选，所述行星减速机构包括：第一行星架，其输入端设有第一行星轮，输出端的轴心设有第一太阳轮；所述升降电机的输出轴上固定设有输入太阳轮，所述输入太阳轮与所述第一行星轮啮合；第二行星架，其输入端设有第二行星轮，输出端的轴心设有第二太阳轮，所述第二行星轮与所述第一太阳轮啮合；输出行星架，其输入端设有第三行星轮，输出端的轴心连接离合器，所述第一输出齿轮与所述离合器的输出端，所述第三行星轮与所述第二太阳轮啮合；所述第一箱体的内壁上设有内齿圈，所述第一行星架、第二行星架和第三行星架同轴设置，所述第一行星轮、第二行星轮和第三行星轮均与所述内齿圈啮合。

优选，所述自动离合器包括：离合盘，固定在第一箱体的内壁上，所述离合盘的内端面上设有沿径向布置的滑槽，所述滑槽内设有可沿所述滑槽滚动的球形钢珠，所述滑槽的下端固定有磁铁；拨块，设置在所述离合盘的内侧，与减速器的输出轴匹配，所述拨块的侧面具有用于推动所述球形钢珠沿所述滑槽滚动的圆弧部；输出盘，用于输出转动，所述输出盘的外端为圆形套筒，所述圆形套筒的外端敞口，且内壁上均布地设置有多个用于卡入所述球形钢珠的卡槽；所述拨块和所述离合盘设置在所述圆形套筒内，通过所述拨块的转动，所述圆弧部推动所述球形钢珠沿所述滑槽滚动，卡入或离开所述卡槽，实现所述拨块与所述输出盘的结合或脱开。

优选，所述滑槽为两个或两个以上。

优选，所述滑槽的下端设有轴向通孔，所述磁铁固定在所述通孔内，且内端面与所述滑槽的底面平齐。

和现有技术相比，本发明一种用于电动提拉门窗的驱动装置，具有以下优点：①通过在驱动装置中设置输出齿轮箱，在齿轮箱内设置相互啮合的第一输出齿轮和第二输出齿轮，在第二输出齿轮的轴心设有供传动轴穿过并与之固定连接的连接通孔，从而使升降电机可以从传动轴的中部驱动传动轴，实现了由至少一个集成式的横向L型升降电机驱动一个传动轴转动且该传动轴双向伸出，通过配合齿轮、齿条可以驱动电动提拉门窗的活动窗扇上下滑动，运动平稳，摩擦力小，简单高效，移动灵活，不会出现卡滞延迟现象，且驱动装置采用整体集成式结构，结构紧凑，安装方便，占用空间小；②自动离合器通过拨块的转动，其圆弧部推动所述球形钢珠沿所述滑槽滚动，卡入或离开所述卡槽，实现所述拨块与所述输出盘的结合或脱开。实现了电动与手动自动切换，突破了电动提拉门窗不能手动升降的壁垒，使用方便。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为实施例1中驱动装置的立体示意图；

图2为实施例1中驱动装置的分解结构示意图；

图3为实施例1中驱动装置的剖面图；

图4为实施例1中行星减速器、自动离合器和输出齿轮箱的分解结构示意图；

图5为实施例1中自动离合器的分解结构示意图(正向)；

图6为实施例1中自动离合器的分解结构示意图(反向)；

图7为实施例1中自动离合器的剖面图；

图8为实施例1中拨块与离合盘的示意图；

图9为实施例1中拨块与输出盘的示意图；

图10为实施例1中拨块与球形钢珠接触时的示意图；

图11为实施例1中拨块将球形钢珠推动卡入卡槽内的示意图；

图12为实施例1中拨块与球形钢珠脱离的示意图；

图13为实施例2中电动提拉门窗的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1、图2所示，一种用于电动提拉门窗的驱动装置30，包括依次串联连接升降电机31、行星减速器32、自动离合器33和输出齿轮箱34。

升降电机31的外端固定设有第一固定板35，输出齿轮箱34的外端设有第二固定板36，第二固定板36同时作为输出齿轮箱34的外端盖，通过第一固定板35和第二固定板36可将驱动装置30固定在活动窗扇20的上扇框或下扇框内。

如图3、图4所示，行星减速器32包括第一箱体321，行星减速机构和自动离合器33分别相对设置在第一箱体321的内腔的两端。第一箱体321的外端设有端盖323，升降电机31固定在端盖323的外端。

行星减速机构包括第一行星架3211、第二行星架3212和输出行星架3213，第一行星架3211、第二行星架3212和输出行星架3213同轴设置。

第一行星架3211的输入端设有第一行星轮3214，输出端的轴心设有第一太阳轮3215；第二行星架3212的输入端设有第二行星轮3216，输出端的轴心设有第二太阳轮3217；输出行星架3213的输入端设有第三行星轮3218，位于轴心处的输出端连接自动离合器33。

行星减速机构所在的第一箱体321的内壁上设有内齿圈，第一行星轮3214、第二行星轮3216和第三行星轮3218均与该内齿圈啮合，输入太阳轮3220固定在升降电机31的传动轴上，且与第一行星轮3214啮合，第一太阳轮3215与第二行星轮3216啮合，第二太阳轮3217与第三行星轮3218啮合。

输出齿轮箱34包括第二箱体322，其内设有相互啮合的第一输出齿轮3221和第二输出齿轮3222，第二箱体322与第一箱体321固定。第一输出齿轮3221与自动离合器33的输出轴连接，第二输出齿轮3222的轴心设有连接通孔，传动轴40插装在连接通孔内与第二输出齿轮3222固定，且两端分别穿出第二箱体322后与齿轮50固定。传动轴40位于第一箱体321的外部。本发明中，升降电机31、行星减速器32、自动离合器33和输出齿轮箱34配合形成一个集成式的横向L型结构，通过设置输出齿轮箱34，使得传动轴40能够从驱动装置30中间设置的形状相配合的通孔穿过，从而能够限制传动轴与驱动装置30转速同步，保证只设置一个传动轴即可利用该传动轴伸出的两端上设置的齿轮与窗框/门框的左、右内侧壁中齿条配合传动，实现活动门窗的平稳升降。

传动轴40与第二输出齿轮3222的配合可采用花键或棱柱+柱形孔的方式，形成传动轴40可由第二输出齿轮3222带动其转动并可轴向移动的结构形式。

如图5、6、7所示，自动离合器33包括离合盘331、拨块332、输出盘333以及球形钢珠334和磁铁335。

在以下自动离合器的描述中，轴向内端(内侧)是指沿轴向朝向输出齿轮箱的一端，轴向外端(外侧)是指朝向行星减速器的一端。下端是指沿径向朝向轴心的一端，上端是指远离轴心的一端。

离合盘331的中心设有通孔，输出行星架3213的输出轴穿过该通孔与拨块332固定。离合盘331与第一箱体321的内壁之间过盈配合，以保持离合盘331的固定，输出行星架3213的输出轴可在离合盘331的中心的通孔内转动。离合盘331的内端面(朝向输出齿轮箱的一端)上沿径向对称地设有两个滑槽336，滑槽336的截面呈半圆形，与球形钢珠334相适配，滑槽336的下端(朝向轴心的一端)与离合盘331的中心的通孔隔断开(即滑槽336不与通孔连通)。滑槽336的下端设有一个沿轴向设置的安装孔，磁铁335固定在安装孔内，内端面与滑槽336的底面平齐，不影响球形钢珠334沿滑槽336滚动。每个滑槽336内分别设置一个球形钢珠334并可沿滑槽336的长度方向滚动(滑动)，当球形钢珠334滑动至位于滑槽336的下端时，磁铁335通过吸力将其固定在滑槽336的下端。

如图8、图9所示，拨块332整体呈片状，其中心与输出行星架3213的输出轴固定，并可随输出行星架3213同步转动，二者之间可采用销键、柱形孔等类似的连接结构实现。拨块332具有一个圆柱形的中心部3321，中心部3321的外圆周面上设有两个沿径向向外凸出的凸出部3322，两个凸出部3322沿周向对称布置，凸出部3322的外端部呈半圆形且与中心部3321通过圆弧部3323光滑过渡连接。圆弧部3323朝向拨块332的轴心内凹，用于推动球形钢珠334沿滑槽336滚动。

输出盘333的外端(朝向行星减速器的一端)为圆形套筒，其外端敞口，圆周内壁上均布设置多个卡槽3331，卡槽3331沿轴向布置，其截面呈半圆形且与球形钢珠334相适配。输出盘333的内端封闭，且中心设有通孔，与第一输出齿轮3221的驱动轴3223匹配连接，带动第一输出齿轮3221转动。

拨块332和离合盘33设置在圆形套筒内，通过拨块332的转动，圆弧部3323推动球形钢珠334沿滑槽336滚动，卡入或离开卡槽3331，实现拨块332与输出盘333的结合或脱开。从而实现行星减速器与输出齿轮箱之间的自动结合或脱开，实现了提拉窗的电动和手动两种操作方式，当使用升降电机驱动时，行星减速器与输出齿轮箱之间自动结合；升降电机停止后，行星减速器与输出齿轮箱之间自动脱开。

下面以电动提升为例(升降电机正转，即顺时针转动)，并结合图10-12对自动离合器的工作过程和工作原理进行详细介绍。

本发明方案中，用于启动或停止升降电机的控制器，可以采用有线方式，固定在窗框/门框上；也可以采用APP远程物联控制，蓝牙遥控，风雨、烟雾、温度等各种感应控制，固定盒控制和手持遥控。

按下控制器上的升降开关，升降电机启动，经过行星减速器减速后，输出行星架3213的输出轴带动拨块332顺时针转动，直到拨块332上的圆弧部3323与球形钢珠334接触，如图11所示。

升降电机继续转动，球形钢珠334在圆弧部3323的推动下，克服磁铁335的吸力与其脱开，并继续在圆弧部3323的推动下沿滑槽336向上移动(径向外端)，最终球形钢珠334的上半部卡入输出盘333内壁上的卡槽3331内，下半部位于圆弧部3323的上端，如图12所示。于是在拨块332的转动作用的推动下，球形钢珠334带动输出盘333随拨块332一起转动，实现了行星减速器与输出齿轮箱的结合。

当按下控制器上的停止开关或松开升降开关时，首先控制升降电机反转一段时间后停止，升降电机反转使得拨块332反转一定的角度，如逆时针转动20-30度，使圆弧部3323与球形钢珠334脱开，此时，圆弧部3323施加给球形钢珠334的推力消失，于是在磁铁335的吸力作用下，球形钢珠334沿滑槽336向下移动(滚动)，并最终被磁力固定在滑槽336的下端，如图13所示。行星减速器与输出齿轮箱的脱开。此时，输出盘333可自由转动，因此，操作者手动升降提拉窗时，传动轴40可带动输出齿轮箱中和第二、第一输出齿轮转动，而不会将驱动力传递到行星减速器和升降电机，可任意手动操作升降。

为脱开离合器，升降电机反转的时间可根据行星减速器的减速比以及拨块332脱开球形钢珠334时的角度确定。

上述方案中，离合盘上的滑槽336以及与其配合的球形钢珠334、凸出部3322为两个。在实际应用中，具体数量并不局限于两个，可以仅有一个，也可以设置两个以上。

实施例2：

如图13所示，一种应用上述驱动装置的电动提拉门窗，包括固定在墙体上的窗框/门框10，以及可沿窗框/门框10的内侧面上的滑轨上下滑动的活动窗扇20。

活动窗扇20的上扇框/门框或下扇框/门框内固定设有驱动装置30，驱动装置30具有由一个升降电机驱动的传动轴40，传动轴40水平设置，且两个端部分别伸出活动窗扇20的两个相对的侧面并分别固定一个齿轮50，窗框/门框10的左右内侧壁上分别固定设有齿条60，齿轮50与齿条60相互啮合，随升降电机的转动，在齿轮50和齿条60的相互作用下，驱动活动窗扇20沿窗框/门框10内侧面上的滑轨上下滑动，以实现活动窗扇20的打开或关闭。本实施例中，不限制升降电机的个数，在实际使用中根据需求，可以配置一个、两个或者更多升降电机，来共同带动一个传动轴，经由一个传动轴限定两个或多个电机的转速同步，可以保证两个或多个升降电机同步驱动，避免产生传动误差。为活动窗扇提供更高效更稳定的升降驱动，在实际应用中提供更灵活的配置。另外，本发明中，不限定电动提拉门窗的窗扇为上扇活动或下扇活动，也不限定为内扇活动或外扇活动，也不限定窗型为两窗扇、多窗扇或联动扇，各种上下活动的窗型都在本专利的保护范围之内。

另外，窗框/门框10的左右两个内侧面上还分别设有提拉平衡器80，活动窗扇20通过提拉平衡器80沿窗框/门框10上下滑动，可以适应各种重量的活动窗扇20，以保证使用较小功率的升降电机，且可任意悬停在任意位置上。提拉平衡器80可采用CN209742589U和CN109458081A公开的提拉平衡器，或者其他的结构形式。传动轴40的两端穿出齿轮50后，与提拉平衡器上的滑块固定。通过提拉平衡器80，可以使用较小的力气手动升降提拉窗，并且可以在窗扇上装载小功率直流电机。

升降电机31由外部电源供电，为此，窗框/门框10上设有电源接口，电源接口通过导线与升降电机31连接。如考虑维护方便，可将电源接口设置在下框上；如考虑避免雨水浸透，可将电源接口设置在窗框/门框10的上框上；也可以将电源接口设置在窗框/门框10的侧框上。

本实施例中的驱动装置安装在窗框/门框的中横框内，仅与传动轴直接连接且可沿轴向拆卸，有效避免窗扇往复运动加速电线老化，同时后续使用中维护更换方便。

综合以上的具体实施例，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)通过在驱动装置中设置输出齿轮箱，在第二齿轮箱内设置相互啮合的第一输出齿轮和第二输出齿轮，在第二输出齿轮的轴心设有供传动轴穿过并与之固定连接的连接通孔，从而使升降电机可以从传动轴的中部驱动传动轴，实现了由升降电机驱动一个传动轴双向伸出，且驱动装置采用整体集成式结构，结构紧凑，安装方便，占用空间小。

(2)自动离合器通过拨块的转动，其圆弧部推动所述球形钢珠沿所述滑槽滚动，卡入或离开所述卡槽，实现所述拨块与所述输出盘的结合或脱开。实现了电动与手动自动切换，突破了电动提拉门窗不能手动升降的壁垒，使用方便。

(3)应用上述驱动装置的电动提拉门窗，实现了由至少一个升降电机驱动一个传动轴转动其传动轴双向伸出，传动轴的两端可以分别通过一个齿轮与窗框/门框的左、右内侧壁中齿条配合，实现活动门窗的平稳升降，运动平稳，摩擦力小，简单高效，移动灵活，不会出现卡滞延迟现象，占用空间小，且节约成本。避免了采用两个升降电机，两个升降电机存在传动误差导致不同步或者单侧升降电机损坏导致受力不平衡而产生较大阻力甚至导致窗扇受强力崩坏的问题，也克服了背景技术中采用两个传动轴通过钢丝绳悬吊驱动提拉窗导致的升降不平稳、占用空间大等问题。而且，通过提拉平衡器可匹配平衡不同重量的活动窗扇，使得活动窗扇可平稳地上下移动，减小了阻力，移动灵活，从而能使用直流小功率的升降电机驱动较重的活动窗扇，从而便于电机离合以实现活动窗扇任意位置悬停，而且，由于采用直流小功率的升降电机，因此便于远程控制，通过各种传感器和语音控制方案，真正实现物联，本控制驱动一体是基于安全电压、小电流、小功率直流电机，实现的APP远程物联控制，蓝牙遥控，风雨、烟雾、温度等各种感应控制，固定盒控制和手持遥控。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于电动提拉门窗的驱动装置，其特征在于，包括依次串联连接的升降电机、行星减速器、自动离合器和输出齿轮箱，所述行星减速器包括第一箱体，行星减速器内设有行星减速机构，与所述自动离合器分别相对设置在第一箱体的内腔的两端，第一箱体的外端设有端盖，升降电机固定在端盖的外端，升降电机的输出轴连接行星减速机构的输入端，行星减速机构的输出端连接离合器的输入端，输出齿轮箱包括第二箱体，其内设有相互啮合的第一输出齿轮和第二输出齿轮，第二箱体与第一箱体固定，第一输出齿轮与自动离合器的输出轴连接，第二输出齿轮的轴心设有供传动轴穿过并与之固定连接的连接通孔，所述连接通孔位于第一箱体的外部；所述传动轴的两端双向伸出，通过配合齿轮、齿条可以驱动所述电动提拉门窗的活动窗扇上下滑动。

2.根据权利要求1所述的用于电动提拉门窗的驱动装置，其特征在于，所述行星减速机构包括：

第一行星架，其输入端设有第一行星轮，输出端的轴心设有第一太阳轮；所述升降电机的输出轴上固定设有输入太阳轮，所述输入太阳轮与所述第一行星轮啮合；

第二行星架，其输入端设有第二行星轮，输出端的轴心设有第二太阳轮，所述第二行星轮与所述第一太阳轮啮合；

输出行星架，其输入端设有第三行星轮，输出端的轴心连接离合器，所述第三行星轮与所述第二太阳轮啮合；

所述第一箱体的内壁上设有内齿圈，所述第一行星架、第二行星架和第三行星架同轴设置，所述第一行星轮、第二行星轮和第三行星轮均与所述内齿圈啮合。

3.根据权利要求1所述的用于电动提拉门窗的驱动装置，其特征在于，所述自动离合器包括：

离合盘，固定在第一箱体的内壁上，所述离合盘的内端面上设有沿径向布置的滑槽，所述滑槽内设有可沿所述滑槽滚动的球形钢珠，所述滑槽的下端固定有磁铁；

拨块，设置在所述离合盘的内侧，与减速器的输出轴匹配，所述拨块的侧面具有用于推动所述球形钢珠沿所述滑槽滚动的圆弧部；

输出盘，用于输出转动，所述输出盘的外端为圆形套筒，所述圆形套筒的外端敞口，且内壁上均布地设置有多个用于卡入所述球形钢珠的卡槽；

所述拨块和所述离合盘设置在所述圆形套筒内，通过所述拨块的转动，所述圆弧部推动所述球形钢珠沿所述滑槽滚动，卡入或离开所述卡槽，实现所述拨块与所述输出盘的结合或脱开。

4.根据权利要求3所述的用于电动提拉门窗的驱动装置，其特征在于，所述滑槽为两个或两个以上。

5.根据权利要求3所述的用于电动提拉门窗的驱动装置，其特征在于，所述滑槽的下端设有轴向通孔，所述磁铁固定在所述通孔内，且内端面与所述滑槽的底面平齐。

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