CN219163827U - 电子锁 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种电子锁，包括：驱动装置，驱动装置包括输出轴；升速装置，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，输出轴与初级行星齿轮组件的行星架同轴连接；输出齿轮设置于末级行星齿轮组件的外部旋转齿圈上；锁杆上设置有齿条；驱动装置通过升速装置带动输出齿轮转动，输出齿轮与所述齿条啮合，以带动锁杆进行往复运动。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，其齿轮传动机构主要采用定轴轮系传动，结构复杂，零件数量过多，装配步骤复杂，安装精度要求高，整个装配过程效率低下，同时目前的电子锁普遍为减速锁，无法满足升速锁的需求，且升速形式比较单一，一般都是采用齿圈固定太阳轮被动的升速结构。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；

输出齿轮，所述输出齿轮设置于所述末级行星齿轮组件的所述外部旋转齿圈上；以及

锁杆，至少部分所述锁杆上设置有齿条；

所述驱动装置通过所述升速装置带动所述输出齿轮转动，所述输出齿轮与所述齿条啮合，以带动所述锁杆进行往复运动。

优选地，所述往复运动的方向垂直于所述输出轴的轴线方向。

优选地，所述行星架包括轮架本体和设置在所述轮架本体上朝向所述外部旋转齿圈延伸的多个连接轴，每一所述行星轮相对于每一所述连接轴活动连接。

优选地，所述外部旋转齿圈包括垂直于所述输出轴的轴线设置的平板部和设置于所述平板部上的环形齿圈部，所述平板部与相邻下一级的所述行星架连接。

优选地，所述环形齿圈部的开口朝向所述输出轴设置，所述连接轴设置于所述环形齿圈部围绕形成的空间内。

优选地，所述环形齿圈部与所述平板部一体成型，或固定连接成单一整体部件。

优选地，所述行星轮朝向所述输出轴一侧的外表面与所述环形齿圈部的开口端面平齐。

优选地，所述轮架本体朝向所述环形齿圈部的平面与所述环形齿圈部的开口端面之间具有间隙。

优选地，所述驱动装置的输出功率为0.5W～50W。

优选地，所述驱动装置与所述输出齿轮的传动比为1/5～112/125。

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齿轮齿条啮合输出较高的顶出力。

3、本实用新型的电子锁通过在旋转齿圈的一侧设置平板部实现与下一级行星架的串联，结构简单的制作方便节省成本。

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

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人字形齿轮结构示意图；

图6为本实用新型电子锁锁杆结构示意图。

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-杆体、42-附加本体、43-齿条。

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所示，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；

输出齿轮3，所述输出齿轮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；以及

锁杆4，至少部分所述锁杆4上设置有齿条41；

所述驱动装置1通过所述升速装置2带动所述输出齿轮3转动，所述输出齿轮3与所述齿条43啮合，以带动所述锁杆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，与输出齿轮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。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输出齿轮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。

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可以是圆柱体也可以是截面为矩形的杆，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穿过输出齿轮3与每一级行星齿轮组件的的太阳轮23，确保每一级行星齿轮组件的太阳轮23都固定在固定杆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。

在本实施例中，行星轮24的数量为3，固定杆212和定位部211采用的是截面为矩形的杆。

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，输出齿轮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带动输出齿轮3转动，所述输出齿轮3与所述齿条43啮合，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24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221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。

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。

在一些实施例中，输出齿轮3为圆柱齿轮。

在本实施例中，利用人字形齿轮的承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等特点将输出齿轮3设定成人字形齿轮。齿条43设置为与人字形齿轮啮合的人字形齿条。

优选地，所述往复运动的方向垂直于所述输出轴的轴线方向。

可以理解为，输出轴的旋转运动通过升速装置2连接的输出齿轮3输出，输出齿轮3与锁杆4的齿条43啮合将旋转运动改为直线运动，此直线运动的方向可以是任意方向。

在本实施例中，为了保证最佳的输出力，将锁杆4垂直于所述输出轴设置。同时，为了加强锁杆4的强度，在锁杆本体41上设置附加本体42，附加本体42自所述杆体本体41径向凸伸，人字形齿条设置在所述附加本体42上，这样设置避免因顶出力大造成锁杆4变形或折断，又可以输出较大的顶出力。

附加本体41可以采用多种形状，可以是圆柱、圆台、圆锥、椭圆柱、椭圆台、椭圆锥、多棱柱、多棱台和多棱锥中的一种，可以根据实际情况确定一种锁杆。

如图4所示，所述行星架26包括轮架本体27和设置在所述轮架本体27上朝向所述外部旋转齿圈25延伸的多个连接轴28，每一所述行星轮24相对于每一所述连接轴28活动连接。

具体地，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均布的布置在太阳轮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。

如图1所示，所述外部旋转齿圈25包括垂直于所述输出轴的轴线设置的平板部252和设置于所述平板部252上的环形齿圈部251，所述平板部251与相邻下一级的所述行星架26连接。

优选地，所述环形齿圈部251的开口朝向所述输出轴设置，所述连接轴28设置于所述环形齿圈部251围绕形成的空间内。

优选地，所述环形齿圈部251与所述平板部252一体成型，或固定连接成单一整体部件。

具体的，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，所以发明人将外部旋转齿圈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。

优选地，所述行星轮24朝向所述输出轴一侧的外表面29与所述环形齿圈部251的开口端面253平齐。

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。

在本实施例中，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。

优选地，所述轮架本体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之间具有间隙。

具体地，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。

优选地，所述驱动装置的输出功率为0.5W～50W。

具体地，所述驱动装置1的输出功率为0.5W～50W。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	40	45	50	55
														完成次数	38	40	51	67	72	85	98	107	126	138	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50W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～50W。具体可以为0.5W、1W、5W、8W、10W、15W、20W、30W、40W、45W、50W等。

优选地，所述驱动装置1与所述输出齿轮3的传动比为1/5～112/125。

具体地，驱动装置1与所述输出齿轮3的传动比为1/5～112/125，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与输出齿轮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与输出齿轮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与输出齿轮3的传动比大于112/125，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与输出齿轮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与输出齿轮3的传动比为1/5～112/125。

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带动输出齿轮3转动，输出齿轮3与锁杆4的齿条43啮合，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；

输出齿轮，所述输出齿轮设置于所述末级行星齿轮组件的所述外部旋转齿圈上；以及

锁杆，至少部分所述锁杆上设置有齿条；

所述驱动装置通过所述升速装置带动所述输出齿轮转动，所述输出齿轮与所述齿条啮合，以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垂直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，所述行星架包括轮架本体和设置在所述轮架本体上朝向所述外部旋转齿圈延伸的多个连接轴，每一所述行星轮相对于每一所述连接轴活动连接。

4.根据权利要求3所述的电子锁，其特征在于，所述外部旋转齿圈包括垂直于所述输出轴的轴线设置的平板部和设置于所述平板部上的环形齿圈部，所述平板部与相邻下一级的所述行星架连接。

5.根据权利要求4所述的电子锁，其特征在于，所述环形齿圈部的开口朝向所述输出轴设置，所述连接轴设置于所述环形齿圈部围绕形成的空间内。

6.根据权利要求5所述的电子锁，其特征在于，所述环形齿圈部与所述平板部一体成型，或固定连接成单一整体部件。

7.根据权利要求5所述的电子锁，其特征在于，所述行星轮朝向所述输出轴一侧的外表面与所述环形齿圈部的开口端面平齐。

8.根据权利要求5所述的电子锁，其特征在于，所述轮架本体朝向所述环形齿圈部的平面与所述环形齿圈部的开口端面之间具有间隙。

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～50W。

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输出齿轮的传动比为1/5～112/125。

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