CN115369962A - 储能排水控制装置及马桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能排水控制装置、储水装置及马桶，该储能排水控制装置包括储能组件、驱动组件和致动组件；储能组件包括叶轮、传动齿轮组和储能机构，驱动组件包括控制件和止逆机构，当水流经过叶轮时，水流带动叶轮转动，通过叶轮的转动带动传动齿轮组转动，传动齿轮组带动储能机构沿第一方向转动以将能量储存在储能机构中，并且传动齿轮组与止逆机构配合单向传动；控制件可被驱动以控制止逆机构对传动齿轮组失去止逆功能，储能机构沿第二方向转动释放能量，并带动传动齿轮组转动，传动齿轮组与致动组件配合传动，致动组件推动排水阀组件移动，并控制安装在马桶的储水装置内的排水阀组件执行排水动作，实现节能环保，提高用户体验。

Description

储能排水控制装置及马桶

技术领域

本发明涉及马桶排水技术领域，尤其涉及一种储能排水控制装置及马桶。

背景技术

现有的无插电的马桶的续航能力有限，驱动排水阀实现排水动作的所有能量来自干电池，用户需要频繁更换干电池，影响用户体验。目前市面上几乎没有一款用于储能的排水节能马桶，目前市面上排水阀组件的排水动作基本都是通过步进电机的扭矩实现，所需要的能量是来自电机的驱动扭矩，因此对电机的功率要求较高，无法做到节能环保。

发明内容

针对背景技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种储能排水控制装置及马桶。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种储能排水控制装置，用于控制安装在马桶的储水装置的壳体内的排水阀组件的排水动作的执行，包括储能组件、驱动组件和致动组件；储能组件包括叶轮、传动齿轮组和储能机构，驱动组件包括控制件和止逆机构，当水流经过叶轮时，水流带动叶轮转动，通过叶轮的转动带动传动齿轮组转动，传动齿轮组带动储能机构沿第一方向转动以将能量储存在储能机构中，并且传动齿轮组与止逆机构配合单向传动；控制件可被驱动以控制止逆机构对传动齿轮组失去止逆功能，储能机构沿第二方向转动释放能量，并带动传动齿轮组转动，传动齿轮组与致动组件配合传动，致动组件推动排水阀组件移动，并控制排水阀组件执行排水动作。

作为优选，储能机构包括涡卷弹簧，涡卷弹簧的最内圈接头装配在传动齿轮组上，涡卷弹簧的最外圈接头固定于壳体上。

作为优选，传动齿轮组为多个齿轮相互啮合而成，且从叶轮至储能机构方向的总传动比大于1。

作为优选，致动组件包括推板、第一齿轮和非全齿轮，推板上设有与非全齿轮啮合的齿条，非全齿轮和第一齿轮同轴设置，第一齿轮与传动齿轮组齿轮配合。

作为优选，非全齿轮内设有超越离合器，使得非全齿轮仅在储能机构释放能量阶段驱动推板移动，从而控制排水阀组件执行排水动作。

作为优选，壳体设有用于安装推板的滑槽，推板可沿滑槽移动，并推动排水阀组件移动。

作为优选，止逆机构包括棘轮、棘爪和弹片，棘轮同轴固定连接有与传动齿轮组齿轮配合的第二齿轮，棘爪与弹片抵接，使得棘爪弹性抵接于棘轮的棘齿上，弹片与控制件抵接，并通过控制件控制弹片是否与棘爪抵接。

作为优选，还包括电机，控制件包括设在电机的输出端的切换块，切换块与弹片抵接，当电机转动时，切换块推动弹片变形并与棘爪脱离。

作为优选，壳体上设有限制切换块移动的限位槽，切换块穿过限位槽并与弹片抵接。

作为优选，储能机构经过传动齿轮组到棘轮的传动比小于1。

作为优选，叶轮通过轴与传动齿轮组联动。

一种储水装置，包括壳体以及上述储能排水控制装置，壳体设有进水口和出水口，储能排水控制装置和排水阀组件设于壳体内，排水阀组件与出水口连接；水从进水口进入后，水流带动叶轮转动，并使储能机构储能，同时水存储于壳体中；当需要排水时，通过控制驱动组件使排水阀组件执行排水动作，进而使壳体中的水从出水口排出。

一种马桶，包括上述的储水装置，通过储能排水控制装置控制排水阀组件执行排水动作以对马桶进行冲水。

本发明的有益效果是：

(1)本申请的实施例的储能排水控制装置能够通过储能组件将马桶补水过程中水流产生的能量储存起来，并将该能量在释放过程中带动排水阀组件实现排水动作，达到节能减排的效果。

(2)本申请的实施例的储能排水控制装置通过传动齿轮组的多级齿轮减速传动增大叶轮传递的力矩，实现对储能机构的能量的储存，结构上精简，传动效果好。

(3)本申请的实施例的储能排水控制装置采用储能组件将水的动能转化为储能机构的机械能，并在微型电机的控制下，将储能机构储存的能量释放以提供排水阀组件执行排水所需要的能量，微型电机仅用于提供控制止逆机构的止逆功能的关闭，所需能量较小，可以大幅度提高无插座马桶的续航时间，实现节能环保，提高用户体验。

附图说明

图1为本申请的实施例的储能排水控制装置的爆炸图；

图2为本申请的实施例的储能排水控制装置的部分壳体的示意图一；

图3为本申请的实施例的储能排水控制装置的部分壳体的示意图二；

图4为本申请的实施例的储能排水控制装置的储能组件、驱动组件和致动组件之间的连接关系的示意图；

图5为本申请的实施例的储能排水控制装置的储能组件、驱动组件和致动组件的爆炸图一；

图6为本申请的实施例的储能排水控制装置的储能组件、驱动组件和致动组件的爆炸图二；

图7为本申请的实施例的储能排水控制装置的后盖的示意图；

图8为本申请的实施例的储能排水控制装置的储能排水控制装置与排水阀组件连接的示意图一；

图9为本申请的实施例的储能排水控制装置的储能排水控制装置与排水阀组件连接的示意图二；

附图标记：10、壳体；101、进水口；102、出水口；104、限位槽；105、滑槽；106、插槽；20、储能组件；201、第一轴；202、第三齿轮；2021、第四齿轮；203、第五齿轮；2031、第六齿轮；204、第七齿轮；2041、第八齿轮；205、第九齿轮；2051、第十齿轮；206、第十一齿轮；207、储能机构；2071、最内圈接头；2072、最外圈接头；208、第一齿轮；209、第十二齿轮；2091、第十三齿轮；210、非全齿轮；211、超越离合器；212、传动轴；30、驱动组件；301、切换块；302、弹片；303、棘爪；304、棘轮；305、第二齿轮；40、推板；401、压面；402、齿条；403、导向边；50、后盖；501、马达安装孔；70、叶轮；80、排水阀组件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系以及正面/背面的定义，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。

参考图1-9，本申请的实施例提出了一种储能排水控制装置，用于控制安装在马桶的储水装置的壳体10内的排水阀组件80的排水动作的执行，该储能排水控制装置包括储能组件20、驱动组件30和致动组件。储能组件20包括叶轮70、传动齿轮组和储能机构207，驱动组件30包括控制件和止逆机构，当水流经过叶轮70时，水流带动叶轮70转动，通过叶轮70的转动带动传动齿轮组转动，传动齿轮组带动储能机构207沿第一方向转动以将能量储存在储能机构207中，具体的，储能机构207包括涡卷弹簧，涡卷弹簧的最内圈接头2071装配在传动齿轮组上，涡卷弹簧的最外圈接头2072固定于壳体10上。在本申请的实施例中，第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向，在其他实施例中，可根据涡卷弹簧的结构互换方向。因此在传动齿轮组的转动下能够带动涡卷弹簧旋转收紧进行储能，储能组件20的其中一个作用是将叶轮70的驱动力通过多级的减速齿轮，放大力矩，从而将涡卷弹簧储能。在其他实施例中，也可以通过其他类似的机械能储存结构等方式实现储能。该储能排水控制装置通过在马桶补水的时候，将水的动能储存起来，在补水的过程中，通过传动齿轮组进行减速运动以将力矩放大，从而驱动储能机构207进行储能，当需要排水的时候，通过释放储能机构207储存的能量，带动排水阀组件80移动进行排水。

在具体的实施例中，传动齿轮组为多个齿轮相互啮合而成，且从叶轮70至储能机构207方向的总传动比大于1。具体的，参考图4-6，传动齿轮组包括第三齿轮202、第四齿轮2021、第五齿轮203、第六齿轮2031、第七齿轮204、第八齿轮2041、第九齿轮205、第十齿轮2051和第十一齿轮206，第三齿轮202与第四齿轮2021同轴设置于第一轴201，并且第三齿轮202的齿数大于第四齿轮2021的齿数，第五齿轮203与第六齿轮2031同轴设置于第二轴，并且第五齿轮203的齿数大于第六齿轮2031的齿数，第七齿轮204与第八齿轮2041同轴设置于第三轴，并且第七齿轮204的齿数大于第八齿轮2041的齿数，第九齿轮205与第十齿轮2051同轴设置于第四轴，并且第九齿轮205的齿数大于第十齿轮2051的齿数。

具体的，壳体10设有用于安装叶轮70的叶轮腔，壳体10设有进水口101和出水口102；叶轮70通过轴与传动齿轮组联动。在储能机构207的储存能量阶段，当马桶排完水后，需要补水时，水通过壳体10上的进水口101进来叶轮腔内，通过壳体10上的出水口102流出叶轮腔外，带动叶轮70按图6所示的逆时针方向旋转。叶轮70上设有叶轮柄位孔，叶轮柄位孔与第一轴201的柄位配合，从而带动第三齿轮202进行逆时针旋转，第一轴201与第三齿轮202和第四齿轮2021上的轴孔装配，因此同时带动第四齿轮2021逆时针旋转，第四齿轮2021与第五齿轮203相互啮合，第二轴与第五齿轮203轴孔装配，从而带动第五齿轮203进行顺时针旋转；同时带动第六齿轮2031顺时针旋转，第六齿轮2031与第七齿轮204啮合，从而带动第七齿轮204逆时针旋转，第三轴与第七齿轮204和第八齿轮2041的轴孔装配，因此同时带动第八齿轮2041逆时针旋转，第八齿轮2041与第九齿轮205啮合，带动第九齿轮205顺时针旋转，第九齿轮205和第十齿轮2051的轴孔亦和第四轴装配，因此同时带动第十齿轮2051顺时针旋转，第十齿轮2051与第十一齿轮206啮合，从而第十一齿轮206逆时针旋转，第十一齿轮206的轴孔与第五轴装配，第五轴与涡卷弹簧的最内圈接头2071固定连接，因此同时带动涡卷弹簧逆时针旋转。经过多级齿轮的减速运动，增大力矩，使作用在叶轮70上的力传递到第五轴上的力矩变大，以带动涡卷弹簧转动，储存能量。以上齿轮的传动方向根据涡卷弹簧的转动收紧方向决定，具体可根据涡卷弹簧的结构进行设计，在此不受限制。在其他实施例中，传动齿轮组中的齿轮个数和传动关系可根据储能机构207的结构具体设计，在此不受限制。

进一步的，在传动齿轮组带动储能机构207沿第一方向转动的同时，传动齿轮组与止逆机构配合单向传动，传动齿轮组和止逆机构的反向转动因止逆机构的结构受到限制，因此实现止逆功能。控制件可被驱动以控制止逆机构对传动齿轮组失去止逆功能，在储能机构207的释放能量阶段，储能机构207沿第二方向转动释放能量，并带动传动齿轮组转动，传动齿轮组与致动组件配合传动，致动组件推动排水阀组件80移动，并控制排水阀组件80执行排水动作。

在具体的实施例中，止逆机构包括棘轮304、棘爪303和弹片302，棘轮304同轴固定连接有与传动齿轮组齿轮配合的第二齿轮305，棘爪303与弹片302抵接，使得棘爪303弹性抵接于棘轮304的棘齿上，弹片302与控制件抵接，并通过控制件控制弹片302是否与棘爪303抵接。具体的，还包括电机，控制件包括设在电机的输出端的切换块301，切换块301与弹片302抵接，当电机转动时，切换块301推动弹片302变形并与棘爪303脱离。壳体10上设有限制切换块301移动的限位槽104，切换块301穿过限位槽104并与弹片302抵接。参考图2，壳体10上的限位槽104设有两个限位面，当电机旋转并驱动切换块301限位于两个限位面上，实现切换块301对弹片302的抵接与否，参考图7，壳体10还包括后盖50，后壳上设有电机安装孔，电机通过电机安装孔固定安装在后盖50上。在其他实施例中，还可以采用小型电磁阀对控制件进行控制。

具体的，虽然储能组件20能实现储能，但实际情况是叶轮70带动的力矩是不稳定，并且储能机构207如果没有限制机构，会随时释放掉。传动齿轮组还包括第十二齿轮209和第十三齿轮2091，第十二齿轮209与第十三齿轮2091同轴设置于第六轴，并且第十二齿轮209的齿数大于第十三齿轮2091的齿数。当储能机构207在运动的同时，因第三齿轮202与第十二齿轮209啮合，第十二齿轮209和第十三齿轮2091的轴孔与第六轴装配，当叶轮70旋转带动第三齿轮202旋转时，从而带动第十二齿轮209进行顺时针旋转，第十三齿轮2091与第二齿轮305啮合，第二齿轮305和棘轮304的轴孔与第七轴装配，从而带动棘轮304做逆时针旋转，棘轮304与棘爪303组成一组棘轮304棘爪303机构，棘轮304与棘爪303的齿面配合，棘爪303的轴孔与第八轴装配，同时棘爪303侧面与弹片302的其中一个面配合，弹片302通过插槽106与壳体10固定，使得弹片302具有弹性，保证棘轮304与棘爪303是弹性装配，当棘轮304做逆时针旋转时，因棘轮304与棘爪303之间有弹性，棘轮304可以将棘爪303弹开继续旋转。当水流结束或者所带动的力矩不稳定时，储能机构207会反向旋转，通过上述的多级齿轮传导，使得棘轮304进行顺时针旋转，但是因为棘轮304棘爪303的特殊机构，具有止逆效果，使其不能顺时针旋转，同时上述的传动机构，所述储能机构207经过传动齿轮组到棘轮304的传动比小于1。储能机构207到棘轮304的传动比是加速的，导致棘轮304所需要的力矩是比涡卷弹簧的力矩小很多，通过上述传动机构，可以用很小的力阻挡储能机构207的反向旋转，使得棘轮304棘爪303的结构可以做得比较小，噪音也比较小。

综上所述，叶轮70所带动的力矩，通过多级传动，放大力矩，驱动储能机构207进行储能，储能机构207到棘轮304的多级传动，是缩小力矩，通过比较小的力对储能机构207进行限制，防止其反转释放能量。

在具体的实施例中，致动组件包括推板40、第一齿轮208和非全齿轮210，推板40上设有与非全齿轮210啮合的齿条402，非全齿轮210和第一齿轮208同轴设置，第一齿轮208与传动齿轮组齿轮配合。非全齿轮210内设有超越离合器211，使得非全齿轮210仅在储能机构207释放能量阶段驱动推板40移动，从而控制排水阀组件80执行排水动作。具体的，壳体10设有用于安装推板40的滑槽105，推板40上还设有导向边403和压面401，导向边403嵌入滑槽105内，使得推板40可在滑槽105上移动，压面401与排水阀组件80连接，并用于推动排水阀组件80运动。参考图8和图9，排水阀组件80内设有弹性件，在推板40的压面401推动排水阀组件80向下移动，并且压力消失后，在弹性件的作用下，排水阀组件80移动至原来的位置，完成往复运动。

具体的，第十一齿轮206与第一齿轮208齿面啮合，第一齿轮208的柄位孔与传动轴212装配，传动轴212与超越离合器211内面过盈配合，两者为固定，同时超越离合器211外面与非全齿轮210的轴孔亦是过盈配合。在储能阶段时，涡卷弹簧为逆时针旋转，带动第一齿轮208进行顺时针旋转，因第一齿轮208和传动轴212固定连接，传动轴212与超越离合器211内面固定连接，故超越离合器211内面也是顺时针旋转，而所选择的超越离合器211的属性为：当超越离合器211内面顺时针旋转时，超越离合器211内面和超越离合器211外面不能一起旋转，当超越离合器211内面逆时针旋转时，超越离合器211内面和超越离合器211外面能够一起旋转。故在储能阶段时，超越离合器211在空转，没有带动后续机构运动。

当马桶的控制板接收并传递排水指令，控制板驱动电机进行逆时针旋转，切换块301会推动弹片302变形，如之前所述，涡卷弹簧通过多级传动齿轮组，传递到棘轮304的力矩很小，所以棘爪303与棘轮304脱离开来，因为止逆机构失去止逆功能，涡卷弹簧会释放，从而带动第十一齿轮206进行顺时针旋转，如上所述，从而带动超越离合器211进行逆时针旋转，而当超越离合器211逆时针旋转时，超越离合器211的内面和超越离合器211的外面一起旋转，超越离合器211的外面与非全齿轮210固定连接，从而带动非全齿轮210行逆时针旋转，非全齿轮210的外齿与推板40上的齿条402齿面啮合，推板40的导向边403安装在滑槽105内，当非全齿轮210逆时针旋转时，推板40向下运动，推板40的压面401推动排水阀组件80向下运动，从而进行排水动作。因非全齿轮210只有部分齿轮，随着非全齿轮210的旋转，非全齿轮210与推板40上的齿条402将在一段时间内脱离，以后涡轮弹簧继续释能量，但是为空转，将不再推动推板40进行运动。而这时排水阀组件80也被推到最大距离，推板40在排水阀组件80的弹性件的作用下往上做回复运动，当排水阀组件80回复到最初位置，推板40也回复在最初位置，而通过合理计算和设计，涡轮弹簧在驱动非全齿轮210转动一周左右会停止，重新恢复在最初状态，从而使不断循环。因推动弹片302只需比较小的力矩，故电机可以选择功率非常小的电机，对电机的功率要求不高，微型电机只是起到控制控制件的作用，所需的能量较小，能大幅度产品的续航能力，同时储能机构207的释放能量过程也是在很短时间内完成，故整体的电功耗很低，所需要的能量基本来自水能，该装置可用于无插座马桶，可以大幅度提高无插座马桶的续航时间，实现节能环保，提高用户体验。

在其中一个实施例中，储能排水控制装置可安装在如图2和图3的外壳上，安装有储能排水控制装置的部件的外壳可再安装在储水装置的壳体10内。

本申请的实施例提出了一种储水装置，包括壳体以及上述储能排水控制装置，壳体10设有进水口101和出水口102，储能排水控制装置和排水阀组件80设于壳体10内，排水阀组件80与出水口102连接；水从进水口101进入后，水流带动叶轮70转动，并使储能机构207储能，同时水存储于壳体10中；当需要排水时，通过控制驱动组件30使排水阀组件80执行排水动作，进而使壳体10中的水从出水口102排出。在本申请的实施例中，该储能排水控制装置直接安装在储水装置的壳体10上，并且该壳体10构成一个可储水且排水的腔体。

本申请的实施例提出了一种马桶，包括上述的储水装置，通过储能排水控制装置控制排水阀组件80执行排水动作以对马桶进行冲水。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域技术人员能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种储能排水控制装置，用于控制安装在马桶的储水装置的壳体内的排水阀组件的排水动作的执行，其特征在于，包括储能组件、驱动组件和致动组件；所述储能组件包括叶轮、传动齿轮组和储能机构，所述驱动组件包括控制件和止逆机构，当水流经过所述叶轮时，水流带动所述叶轮转动，通过所述叶轮的转动带动所述传动齿轮组转动，所述传动齿轮组带动所述储能机构沿第一方向转动以将能量储存在所述储能机构中，并且所述传动齿轮组与所述止逆机构配合单向传动；所述控制件可被驱动以控制所述止逆机构对所述传动齿轮组失去止逆功能，所述储能机构沿第二方向转动释放能量，并带动所述传动齿轮组转动，所述传动齿轮组与所述致动组件配合传动，所述致动组件推动所述排水阀组件移动，并控制排水阀组件执行排水动作。

2.如权利要求1所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述储能机构包括涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的最内圈接头装配在所述传动齿轮组上，所述涡卷弹簧的最外圈接头固定于所述壳体上。

3.如权利要求1所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述传动齿轮组为多个齿轮相互啮合而成，且从所述叶轮至储能机构方向的总传动比大于1。

4.如权利要求1所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述致动组件包括推板、第一齿轮和非全齿轮，所述推板上设有与所述非全齿轮啮合的齿条，所述非全齿轮和所述第一齿轮同轴设置，第一齿轮与所述传动齿轮组齿轮配合。

5.如权利要求4所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述非全齿轮内设有超越离合器，使得所述非全齿轮仅在所述储能机构释放能量阶段驱动所述推板移动，从而控制所述排水阀组件执行排水动作。

6.如权利要求4所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述壳体设有用于安装所述推板的滑槽，所述推板可沿所述滑槽移动，并推动排水阀组件移动。

7.如权利要求1所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述止逆机构包括棘轮、棘爪和弹片，所述棘轮同轴固定连接有与所述传动齿轮组齿轮配合的第二齿轮，所述棘爪与弹片抵接，使得所述棘爪弹性抵接于所述棘轮的棘齿上，所述弹片与控制件抵接，并通过所述控制件控制所述弹片是否与棘爪抵接。

8.如权利要求7所述的储能排水控制装置，其特征在于，还包括电机，所述控制件包括设在所述电机的输出端的切换块，所述切换块与所述弹片抵接，当所述电机转动时，所述切换块推动所述弹片变形并与所述棘爪脱离。

9.如权利要求8所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述壳体上设有限制所述切换块移动的限位槽，所述切换块穿过所述限位槽并与所述弹片抵接。

10.如权利要求7所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述储能机构经过所述传动齿轮组到所述棘轮的传动比小于1。

11.如权利要求1所述的储能排水控制装置，其特征在于，所述叶轮通过轴与所述传动齿轮组联动。

12.一种储水装置，其特征在于，包括壳体以及权利要求1至11任一项所述储能排水控制装置，所述壳体设有进水口和出水口所述储能排水控制装置和排水阀组件设于所述壳体内，所述排水阀组件与所述出水口连接；水从所述进水口进入后，水流带动所述叶轮转动，并使所述储能机构储能，同时水存储于壳体中；当需要排水时，通过控制所述驱动组件使所述排水阀组件执行排水动作，进而使壳体中的水从所述出水口排出。

13.一种马桶，其特征在于，包括权利要求12所述的储水装置，通过所述储能排水控制装置控制所述排水阀组件执行排水动作以对所述马桶进行冲水。

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