CN219159450U - 电子锁 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种电子锁，包括：驱动装置，驱动装置包括输出扭矩的输出轴；升速装置，升速装置包括固定轴和设置在固定轴上的初级行星齿轮组件、末级行星齿轮组件和中间行星齿轮组件；每一级行星齿轮组件包括固定设置于固定轴上的太阳轮、与太阳轮啮合的多个行星轮，以及与行星轮啮合的外部旋转齿圈，行星轮设置在行星架上，输出轴与初级行星齿轮组件的行星架同轴连接；杆件设置于末级行星齿轮组件的外部旋转齿圈上；杆件上的第一螺纹与锁杆上的第二螺纹咬合。本文的电子锁通过行星齿轮组件组成的升速装置其传动结构体积小、结构紧凑，且运动平稳、传动比较大承载能力大、传动效率高。

Description

电子锁

技术领域

本实用新型涉及汽车充电技术领域，更具体地，涉及一种电子锁。

背景技术

新能源汽车充电接口处通常安装有锁止装置，以在充电过程中起固定充电枪的作用。但传统电子锁中的驱动装置由于传动机构之间的相互传动以及由于圆周运动改变为直线运动而产生的摩擦力，极大地损耗了电能和电机力矩，这不仅导致电子锁的使用寿命过短，易产生噪音，而且容易造成电机齿轮组磨损和电子锁驱动装置不稳定。并且，因为现有电子锁内的传动机构需要多级减速，无法满足升速锁的需求，同时目前的电子锁与锁杆的连接结构比较复杂足。因此，需要提供一种新的电子锁的方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种能够在狭小空间内进行组装，同时具有稳定结构和高顶出力的电子锁。

一种电子锁，包括：

驱动装置，所述驱动装置包括输出扭矩的输出轴；

升速装置，所述升速装置包括固定轴和设置在所述固定轴上的初级行星齿轮组件、末级行星齿轮组件，以及分别与所述初级行星齿轮组件和所述末级行星齿轮组件连接的至少一个中间行星齿轮组件；

每一级行星齿轮组件包括固定设置于所述固定轴上的太阳轮、与所述太阳轮啮合的多个行星轮，以及与所述行星轮啮合的外部旋转齿圈，所述行星轮设置在行星架上，所述输出轴与所述初级行星齿轮组件的所述行星架同轴连接；

杆件，所述杆件设置于所述末级行星齿轮组件的所述外部旋转齿圈上；所述杆件设有第一螺纹；以及

锁杆，所述锁杆上设置有与所述第一螺纹匹配的第二螺纹；

所述驱动装置通过所述升速装置带动所述杆件旋转，进而带动所述锁杆进行往复运动。

优选地，所述往复运动的方向平行于所述输出轴的轴线方向。

优选地，所述锁杆包括螺纹部和锁止部，所述螺纹部和所述锁止部均为沿所述锁杆的轴向方向依次延伸设置的筒状体，且所述螺纹部的直径大于所述锁止部的直径。

优选地，所述螺纹部具有第一容置腔，所述第二螺纹为设置在所述第一容置腔内周的内螺纹，所述第一螺纹为设置于所述杆件外周的外螺纹。

优选地，所述锁止部具有第二容置腔，所述第一容置腔与所述第二容置腔通过设置于所述螺纹部的腔体底壁上的通孔贯通设置。

优选地，所述第二容置腔具有沿所述锁杆的轴向方向延伸的对称设置的导向槽，所述固定轴的远离所述驱动装置延伸的末端设置有定位部，所述定位部位于所述第二容置腔内并伸出成对设置的所述导向槽以定位所述固定轴。

优选地，所述导向槽从所述腔体底壁起进行延伸，所述导向槽的延伸长度大于等于所述锁杆的预设可移动距离。

优选地，在所述锁杆移动至最大预设距离的状态下，所述定位部抵接所述腔体底壁。

优选地，所述驱动装置的输出功率为0.5W～45W。

优选地，所述驱动装置与所述杆件的传动比为1/5-103/125。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的电子锁通过由太阳轮固定、行星架设置为主动传动，外部旋转齿圈被动构成的初级行星齿轮组件、中间行星齿轮组件、末级行星齿轮组件组成的3级升速装置，达到3级升速的作用；其传动结构体积小、结构紧凑，且运动平稳、传动比较大承载能力大、传动效率高。

2、本实用新型的电子锁通过杆件与锁杆的螺纹旋入旋出带动锁杆的往复移动，简化锁杆的连接关系，便于更换与维修。

3、本实用新型的电子锁通过设定行星架的具体结构，使行星架作为本级行星齿轮组件的输入体并实现多级行星齿轮组件串联。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型电子锁的剖面结构示意图；

图2为本实用新型电子锁行星齿轮组件运转原理图；

图3为本实用新型电子锁固定轴的结构示意图；

图4为本实用新型电子锁行星架的结构示意图；

图5为本实用新型电子锁锁杆结构示意图；

图6为本实用新型电子锁锁杆锁止部剖面结构示意图。

图中标示如下：

1-驱动装置、2-升速装置、21-固定轴、211-定位部、212固定杆、

22a-初级行星齿轮组件、22b-初级行星齿轮组件、

22c-初级行星齿轮组件、23-太阳轮、24-行星轮、25-外部旋转齿圈、

251-环形齿圈部、252-平板部、253-开口端面、26-行星架、261-平面、

27-轮架本体、28-连接轴、29-外表面、3-输出齿轮、4-锁杆、

41-螺纹部、42-锁止部、43-第一螺纹部、44-第一容置腔、

45-第二容置腔、46-腔体底壁、47-通孔、48-导向槽。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

如图1-图6示，一种电子锁，包括：

驱动装置1，所述驱动装置1包括输出扭矩的输出轴；

升速装置2，所述升速装置2包括固定轴21和设置在所述固定轴21上的初级行星齿轮组件22a、末级行星齿轮组件22c，以及分别与所述初级行星齿轮组件22a和所述末级行星齿轮组件22c连接的至少一个中间行星齿轮组件22b；

每一级行星齿轮组件包括固定设置于所述固定轴21上的太阳轮23、与所述太阳轮23啮合的多个行星轮24，以及与所述行星轮24啮合的外部旋转齿圈25，所述行星轮24设置在行星架26上，所述输出轴与所述初级行星齿轮组件22a的所述行星架26同轴连接；

杆件3，所述杆件3设置于所述末级行星齿轮组件22c的所述外部旋转齿圈25上；所述杆件3设有第一螺纹31；以及

锁杆4，所述锁杆4上设置有与所述第一螺纹31匹配的第二螺纹43；

所述驱动装置1通过所述升速装置2带动所述杆件3旋转，进而带动所述锁杆4进行往复运动。

升速装置2包括固定轴21和设置在固定轴21上的初级行星齿轮组件22a、中间行星齿轮组件22b以及末级行星齿轮组件22c。

通过行星架26与输出轴连接的行星齿轮组件为定义为初级行星齿轮组件22a，与杆件3连接的行星齿轮组件定义为末级行星齿轮组件22c，在初级行星齿轮组件22a和末级行星齿轮组件22c中间的行星齿轮组件为中间行星齿轮组件22b，中间行星齿轮组件22b的数量至少为1个。

在本实施例中，升速装置2由3级行星齿轮组件组成，即中间行星齿轮组件22b的数量为1个，行星轮24的数量为3。由此，至少能做到3级升速。

具体地，每一级行星齿轮组件包括固定轴21、行星架26、太阳轮23、多个行星轮24和外部旋转齿圈25；固定轴21非固定的一端依次穿过杆件3和每一级行星齿轮组件的的太阳轮23，并将太阳轮23固定在固定轴21上，固定轴21固定在所述电子锁安装的壳体上，实现固定轴的固定进而实现太阳轮23的固定(固定轴具体实现形式见下文)。

在一些实施例中，行星架26是作为所在本级行星齿轮组件的输入体，所以初级行星齿轮组件22a的行星架26与输出轴同轴连接即轮架本体27与输出轴同轴连接，为实现行星架26可以与行星轮24连接，在轮架本体27朝向外部旋转齿圈25的一侧设置与每一个行星轮24对应连接的连接轴28，为了保证轮架本体27与输出轴的连接，在架本体27的中心设有与输出轴连接的孔(图中未体现)，为了实现行星轮24通过与太阳轮23实现自身自转，行星轮24通过轴承(图中未体现)与连接轴28活动连接，当连接轴28带动行星轮24沿外部旋转齿圈25进行公转时，行星轮轮24与太阳轮23啮合实现行星轮24绕连接轴28进行自转。

在本实施例中，3个行星轮24均匀的布置在太阳轮23的周围，所以将行星架本体27设计成三角形板，连接轴28设置在所述三角形板的每个棱角处，且连接轴28的轴线与所述太阳轮23的旋转轴线平行，使行星架26的即结构简单又美观。

由此，通过设定行星架27的具体结构，使行星架27作为本级行星齿轮组件的输入体，从而实现多级行星齿轮组件串联。

升速装置2的升速原理为：太阳轮23固定设置、行星架26主动、外部旋转齿圈25被动，所以驱动装置1的输出轴与初级行星齿轮组件22a的行星架26连接，行星架26通过行星轮24带动外部旋转齿圈25转动，外部旋转齿圈25与相邻下一级行星齿轮组件的行星架26连接的传动方式依次将转动传到末级行星齿轮组件22c，杆件3设置在末级行星齿轮组件22c的外部旋转齿圈25上，实现驱动装置1通过所述升速装置2带动杆件3转动，所述杆件3的第一螺纹31与所述第二螺纹43咬合，以带动所述锁杆4进行往复运动。

在本实施例中，升速装置2的传动顺序为：先由驱动装置1的输出轴与初级行星齿轮组件22a的行星架26连接，带动行星架26转动，行星架26与多个行星轮24连接并带动其转动，多个行星轮24通过与太阳轮23和外部旋转齿圈25啮合实现多个行星轮223的自转和公转，从而带动外部旋转齿圈25转动，实现初级行星齿轮组件22a的转动；初级行星齿轮组件22a的外部旋转齿圈25与中间星星齿轮组件22b的行星架26连接，使行星架26作为本级的输入端，实现中级行星齿轮组件22b的转动，且中级行星齿轮组件22b的外部旋转齿圈25与末级行星齿轮组件22c的行星架26连接，实现末级行星齿轮组件22c的转动。因此，确定了多级行星齿轮组件的传动方式。

由此，通过将行星架26设置为主动传动，多个行星轮24分别与太阳轮23和外部旋转齿圈25啮合，实现行星轮24自身自转又作公转，使其行星齿轮组件达到升速的作用；其传动结构体积小、结构紧凑，且运动平稳、传动比较大、承载能力大、传动效率高。

更具体的，为了实现将升速装置2的旋转运动转变为锁杆4的直线运动，采用螺纹咬合的结构实现锁杆4的往复直线运动，所以将设置有第一螺纹31的杆件3设置在末级行星齿轮组件的外部旋转齿圈上，锁杆4上设置与第一螺纹31匹配的第二螺纹32。

在本实施例中，为了实现太阳轮23固定，由行星架26主动，外部旋转齿圈25被动的升速原理，当考虑到带动下级行星齿轮传动的时候，就需要外部旋转齿圈25与相邻下一级的行星架26连接，所以设计人员将外部旋转齿圈25的结构设计成平板部252和环形齿圈部251的结合，平板部252与相邻下一级的行星架26连接，这样就形成了环形齿圈部251的开口朝向所述输出轴设置，所述连接轴28处于所述环形齿圈部251空间内。环形齿圈部251和平板部252可以一体成型，也可以单独设计成两个独立的零件，再将环形齿圈部251和平板部252固定连接成一体。将行星轮23的外表面29设计成与环形齿圈部251的开口端面253平齐，这样即便于安装又美观。在一些实施例中，行星轮24只要设置在所述环形齿圈部251的内部空间不与平板部251干涉即可。

因连接轴28与行星轮24连接并带动其转动，而行星轮24又与太阳轮23啮合，所以为了保证行星轮24的自由转动，且不与轮架本体27干涉，将轮架本体27朝向所述环形齿圈部251的平面261与所述环形齿圈部251的开口端面253之间设计成具有间隙。

在本实施例中，驱动装置1为电机。

在另一实施例中，驱动装置1为液压马达。

优选地，所述往复运动的方向平行于所述输出轴的轴线方向。

具体地，杆件3由升速装置2带动旋转，为了避免输出力的损耗，将杆件3带动锁杆4的运动方向设计成与所述输出轴的轴线方向平行。

如图5、图6所示，所述锁杆4包括螺纹部41和锁止部42，所述螺纹部41和所述锁止部42均为沿所述锁杆4的轴向方向依次延伸设置的筒状体，且所述螺纹部41的直径大于所述锁止部42的直径。

在一些实施例中，锁杆4由两部分组成，一部分用于上锁解锁的锁止部42，另一部分用于设置第二螺纹的螺纹部41；螺纹部41和锁止部42可以拆卸的连接，如螺纹连接、插接等连接方式，本文对螺纹部41和锁止部42可拆卸连接的结构不做具体描述，只要可实现螺纹部41和锁止部42的可拆卸连接即可。

在本实施例中，螺纹部41和锁止部42均是中空的筒状结构，且将螺纹部41的直径设计成大于锁止部42的直径。在其他实施例中，根据使用上锁部位的不同，锁止部42的直径也可以不同，可以与螺纹部41的直径相等，也可以大于螺纹部41的直径。

由此，通过设定螺纹部41的筒状结构，确定了杆件3的运行空间，实现锁杆4的往复运动。

优选地，所述螺纹部41具有第一容置腔44，所述第二螺纹43为设置在所述第一容置腔44内周的内螺纹，所述第一螺纹31为设置于所述杆件3外周的外螺纹。

在本实施例中，将螺纹部42的筒状结构的内部空间定义为第一容置腔44，在第一容置腔44的内壁进行攻丝形成第二螺纹43，所以第一螺纹31为设置杆件3外周的外螺纹。

在其他实施例中，第二螺纹43也可以是设置在螺纹部41外周的外螺纹，杆件3的中心沿杆件3的轴线方向设置有孔，在孔的内壁攻丝形成第一螺纹31。

由此，通过简单的螺纹咬合实现锁杆4的往复运动，简化了锁杆4和杆件3的结构。

优选地，所述锁止部42具有第二容置腔45，所述第一容置腔44与所述第二容置腔45通过设置于所述螺纹部的腔体底壁46上的通孔47贯通设置。

在一些实施例中，将锁止部41筒状结构的内部空间定义为第二容置腔45，其第二容置腔45与所述螺纹部的腔体底壁46上的通孔47连通，

同时，要确保第一容置腔44、第二容置腔45、通孔47的直径大于固定轴21的外轮廓尺寸，以供固定轴21可以穿过。

由此，通过设置第一容置腔44、第二容置腔45以及通孔47确保了容纳固定轴21的空间。

优选地，所述第二容置腔45具有沿所述锁杆4的轴向方向延伸的对称设置的导向槽48，所述固定轴21的远离所述驱动装置延伸的末端设置有定位部22，所述定位部22位于所述第二容置腔45内并伸出成对设置的所述导向槽48以定位所述固定轴21。

优选地，所述导向槽48从所述腔体底壁46起进行延伸，所述导向槽48的延伸长度大于等于所述锁杆4的预设可移动距离。

优选地，在所述锁杆4移动至最大预设距离的状态下，所述定位部22抵接所述腔体底壁46。

具体地，为了实现固定轴21的固定，将固定轴21设计成由固定杆212和定位部211两部分组成，定位部211设置在固定杆212的一端，形成T形结构的固定轴21，固定杆212和定位部211可以是圆杆也可以是截面为矩形的杆，在本实施例中，固定杆212和定位部211采用的是截面为矩形的杆。定位部211固定在所述电子锁安装的壳体上，实现固定轴21的固定进而实现太阳轮23的固定，固定杆211穿过杆件3与每一级的行星齿轮组件的太阳轮23，确保每一级行星齿轮组件的太阳轮23固定在固定杆211上，太阳轮23与固定轴21可以采用过盈配合的方式或键连接或定位销等固定方式固定，本文对此固定方式不做具体描述，只要实现太阳轮23的固定即可。

发明人为了确保定位部22的定位及固定，又不影响锁止部42的往复运动，发明人在第二容置腔45开口端沿锁杆4的轴向方向设置一对对称布置的导向槽48，定位部22设置在第二容置腔45内并穿过导向槽48，与电子锁安装的壳体进行将固定轴21固定并定位。导向槽48自腔体底壁46起延伸的长度要大于等于所述锁杆4的预设可移动距离，这样只有导向槽48自腔体底壁46起延伸的长度要大于等于所述锁杆4的预设可移动距离，才能实现锁杆4的锁止功能。当所述定位部22抵接所述腔体底壁46时是锁杆4能达到的最大移动距离。

优选地，所述驱动装置1的输出功率为0.5W～45W。

具体地，所述驱动装置1的输出功率为0.5W～45W。驱动装置1的输出功率，决定了电子锁的工作速度，功率越高，电子锁完成工作的速度越快，功率越小，电子锁完成工作的速度越慢甚至无法完成锁杆4的锁止工作。为了测试输出功率对电子锁工作的影响，发明人进行了相关测试，测试的方法为选用不同输出功率的驱动装置1，电子锁其他结构相同，每个驱动装置1连续工作1分钟，记录电子锁完成工作的次数，次数大于等于40为合格，小于40为不合格。若在电子锁工作时出现异响也视为不合格。结果如表1所示。

表1：不同输出功率对电子锁速度和异响的影响

功率(W)	0.4	0.5	1	5	8	10	15	20	30	35	40	45	48
														完成次数	38	40	51	67	72	85	98	107	126	142	150	155	155
是否异响	否	否	否	否	否	否	否	否	否	否	否	否	是

如表1所示，当驱动装置1的输出功率小于0.5W后，1分钟内电子锁完成的开关次数小于40次，速度太慢为不合格，所以发明人选择驱动装置1的最小功率为0.5W。当驱动装置1的输出功率大于45W时，电子锁受整体设计的影响，速度进入瓶颈期，无明显提升，同时还会出现异响，因此发明人选用的驱动装置1的输出功率为0.5W～45W。具体可以为0.5W、1W、5W、8W、10W、15W、20W、30W、35W、40W、45W等。

优选地，所述驱动装置1与所述杆件3的传动比为1/5-103/125。

具体地，驱动装置1与所述杆件3的传动比为1/5～103/125，传动比＝主动轮转速/从动轮转速，从公式中可以看出传动比与从动轮转速成反比，即传动比越小从动轮的转速越大，从动轮的转速越大则会由于控制不精确容易发生异响。因此，发明人选择了不同的驱动装置1与杆件3的传动比进行测试，观察1分钟内锁杆4锁止或开启动作完成的次数，小于40次为不合格，出现异响也为不合格，结果如表2所示。

表2：驱动装置1与杆件3的传动比对电子锁速度的影响

从表2可知，如果驱动装置1与杆件3的传动比大于103/125，电子锁在1分钟内完成的锁止或开启动作不足40次，所以不合格；同时，驱动装置1与杆件3的传动比小于1/5后，电子锁会出现异响也为不合格，所以发明人选用驱动装置1与杆件3的传动比的传动比为1/5～103/125。

接下来结合附图几对本文的电子锁工作原理进行详细描述：电机1启动，输出轴转动带动初级行星齿轮组件22a的行星架26转动，带动行星架26带动多个行星轮24转动，行星轮24通过与太阳轮23和外部旋转齿圈25啮合实现自转和公转，并将转动传递给与行星轮24啮合的外部旋转齿圈25，中间星齿轮组件22b的行星架26与初级行星齿轮组件22a的外部旋转齿圈25连接并带动中间星齿轮组件22b的行星轮24转动，行星轮24通过与太阳轮23和外部旋转齿圈25啮合实现自装和公转，并带动本级的外部旋转齿圈25转动，中间行星齿轮组件22b的外部旋转齿圈25又与末级行星齿轮组件22c的行星架26连接并带动其转动，行星架221带动行星轮24转动，行星轮24通过与太阳轮23和外部旋转齿圈25啮合实现自转和公转，并带动本级的外部旋转齿圈25转动，进而通过外部旋转齿圈25带动杆件3转动，杆件3的第一螺纹31与锁杆4的第二螺纹43咬合，将转动转变成直线运动，实现锁杆4的上锁或解锁。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电子锁，其特征在于，包括：

驱动装置，所述驱动装置包括输出扭矩的输出轴；

升速装置，所述升速装置包括固定轴和设置在所述固定轴上的初级行星齿轮组件、末级行星齿轮组件，以及分别与所述初级行星齿轮组件和所述末级行星齿轮组件连接的至少一个中间行星齿轮组件；

每一级行星齿轮组件包括固定设置于所述固定轴上的太阳轮、与所述太阳轮啮合的多个行星轮，以及与所述行星轮啮合的外部旋转齿圈，所述行星轮设置在行星架上，所述输出轴与所述初级行星齿轮组件的所述行星架同轴连接；

杆件，所述杆件设置于所述末级行星齿轮组件的所述外部旋转齿圈上；所述杆件设有第一螺纹；以及

锁杆，所述锁杆上设置有与所述第一螺纹匹配的第二螺纹；

所述驱动装置通过所述升速装置带动所述杆件旋转，进而带动所述锁杆进行往复运动。

2.根据权利要求1所述的电子锁，其特征在于，所述往复运动的方向平行于所述输出轴的轴线方向。

3.根据权利要求1所述的电子锁，其特征在于，所述锁杆包括螺纹部和锁止部，所述螺纹部和所述锁止部均为沿所述锁杆的轴向方向依次延伸设置的筒状体，且所述螺纹部的直径大于所述锁止部的直径。

4.根据权利要求3所述的电子锁，其特征在于，所述螺纹部具有第一容置腔，所述第二螺纹为设置在所述第一容置腔内周的内螺纹，所述第一螺纹为设置于所述杆件外周的外螺纹。

5.根据权利要求4所述的电子锁，其特征在于，所述锁止部具有第二容置腔，所述第一容置腔与所述第二容置腔通过设置于所述螺纹部的腔体底壁上的通孔贯通设置。

6.根据权利要求5所述的电子锁，其特征在于，所述第二容置腔具有沿所述锁杆的轴向方向延伸的对称设置的导向槽，所述固定轴的远离所述驱动装置延伸的末端设置有定位部，所述定位部位于所述第二容置腔内并伸出成对设置的所述导向槽以定位所述固定轴。

7.根据权利要求6所述的电子锁，其特征在于，所述导向槽从所述腔体底壁起进行延伸，所述导向槽的延伸长度大于等于所述锁杆的预设可移动距离。

8.根据权利要求7所述的电子锁，其特征在于，在所述锁杆移动至最大预设距离的状态下，所述定位部抵接所述腔体底壁。

9.根据权利要求1所述的电子锁，其特征在于，所述驱动装置的输出功率为0.5W～45W。

10.根据权利要求1所述的电子锁，其特征在于，所述驱动装置与所述杆件的传动比为1/5-103/125。

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