一种自保护开闭驱动装置的制作方法

1.本发明涉及驱动零部件技术领域，尤其涉及一种自保护开闭驱动装置。


背景技术：

2.生活中很多用品均需要以旋转的方式来开启，例如的旋转门、窗、洗衣机、汽车中的储物箱等，其通常具备一个如翻盖一样的开闭部件以及驱动其运动的驱动装置。其中驱动装置一般会使用电动机作为产生扭矩的动力源，该电动机通过多级齿轮传动连接输出轴，利用输出轴控制开闭部件的旋转。
3.例如，中国发明专利cn111743446b公开了一种开闭部件驱动装置及马桶盖开闭单元，其将电动机的旋转轴朝向与输出轴的轴线正交的方向配置，能够使开闭部件驱动装置在与轴线方向正交的方向上小型化。同时，其电动机配置为旋转轴相对于壳体的长边方向倾斜，承接旋转轴的前端的轴承部件以与位于壳体的短边方向的两端的第一侧壁部及第二侧壁部中的第一侧壁部接触的状态固定于壳体，在壳体内能够确保短边方向上的轴承部件和第二侧壁部之间的空间，在设置了支承电动机的旋转轴的轴承部件的情况下，也确保了壳体内具有足够的空间。
4.但是，现有的驱动装置中的齿轮不具有自我保护功能，在受到冲击时非常容易产生滑齿现象。因驱动组件中的多级齿轮需要逐级进行减速，而靠近电动机的齿轮副需要有较高的传动比，因此其转速会很高，当电动机突然开启、或输出轴突然受到外力时，便容易产生滑齿现象，该问题在与电动机相近的几级齿轮中最为突出。
5.滑齿不仅会导致驱动装置驱动效果大打折扣，还会加速齿轮的磨损，降低装置寿命，因此亟需一种具有自我保护功能的开闭部件驱动装置，以避免其内部齿轮在受到突变力时产生滑齿现象。


技术实现要素：

6.有鉴于此，有必要提供一种自保护开闭驱动装置，用以解决现有的开闭部件驱动装置在产生突变力时容易发生滑齿的问题。
7.本发明提供一种自保护开闭驱动装置，包括：
8.电动机和输出轴；
9.自保护传动组件，包括第一齿轮、第二齿轮和弹性臂，其中第一齿轮和第二齿轮分别可选择地传动连接电动机和输出轴，且第一齿轮和第二齿轮同轴设置，弹性臂连接于第二齿轮，并以一定保持力卡接于第一齿轮，用于限制第一齿轮和第二齿轮相对转动；
10.当第一齿轮和第二齿轮之间的扭力值大于保持力的值时，弹性臂相对第一齿轮滑动且第一齿轮和第二齿轮相对转动。
11.优选的，第一齿轮朝向第二齿轮的端面开设有凹槽，凹槽为圆形，凹槽的轴线和第一齿轮重合，凹槽的周向内壁上开设有多个齿状卡槽，弹性臂卡接于齿状卡槽内。
12.优选的，弹性臂沿凹槽的周向内壁延伸，弹性臂可沿凹槽的径向向凹槽的圆心弯
曲，弹性臂的端部形成有沿凹槽的径向向凹槽内壁延伸的凸块，凸块卡接于齿状卡槽内。
13.优选的，弹性臂的数量为四个，其中两个弹性臂为一组，两组弹性臂以凹槽的径向为轴线对称地设置，每组中的两个弹性臂以互相相背离的方向沿凹槽的内壁延伸。
14.优选的，自保护传动组件还包括两个限位块，限位块连接于第二齿轮朝向第一齿轮的一端，且位于凹槽内，两个限位块以互相向背离的方向延伸，两个限位块向背离的两端均抵接于凹槽的周向内壁。
15.优选的，还包括外壳和隔板，隔板、电动机和自保护传动组件均设置于外壳内，电动机和第一齿轮分别位于隔板的两侧，电动机的输出轴穿过隔板传动连接第一齿轮；第二齿轮位于第一齿轮朝向隔板的一侧，第二齿轮沿自身轴向穿过隔板；输出轴可转动地插设于外壳，输出轴位于隔板背离第一齿轮的一侧。
16.优选的，还包括角度探测器和传动轴，角度探测器设置于外壳内，且和第一齿轮位于隔板的同侧，并和电动机电连接，角度探测器具有旋转探测端，旋转探测端同轴地连接于传动轴，传动轴穿过隔板并同轴地连接输出轴，旋转探测端、传动轴和输出轴同步旋转。
17.优选的，还包括侧板，侧板设置于外壳内，连接于隔板朝向输出轴的一侧，输出轴及传动轴位于侧板的同侧，角度探测器的线束穿过隔板延伸至侧板背离输出轴的一侧。
18.优选的，还包括扭簧，扭簧位于外壳内并套设于输出轴外，扭簧的一端连接于外壳，另一端连接于输出轴。
19.优选的，输出轴位于外壳内的一端设置有挡块，外壳内开设有限位槽，限位槽环绕输出轴延伸，挡块可沿限位槽的延伸方向滑动地设置于限位槽内。
20.本发明提供一种自保护开闭驱动装置，通过电动机产生动力，经自保护传动组件传动输出轴转动，以驱动输出轴连接的开闭部件转动。自保护传动组件中第二齿轮通过弹性臂以一定的保持力卡接于第一齿轮，使二者相对固定，从而进行平稳的传动。当发生电机突然启动或输出轴突然受到外力冲击等情况时，第一齿轮和第二齿轮之间会产生突变力，该突变力大于保持力时会破坏弹性臂的受力平衡，使弹性臂发生变形，进而可以相对于第一齿轮滑动，从而允许第一齿轮和第二齿轮相对转动，切断扭矩传动，消除突变力的影响，以避免发生齿轮滑齿、跳齿、破损等现象。
21.相比于现有技术，本发明通过弹性臂的变形来代替了原本可能会发生的滑齿现象，为整个自保护开闭驱动装置提供了保护措施，使其可以反复应付发生突变力的情况，同时又不影响整个装置的正常使用，且不会产生齿轮滑齿磨损等现象，极大地延长了使用寿命，具备很好的实用性。
附图说明
22.图1为本发明提供的自保护开闭驱动装置一实施例的结构示意图；
23.图2为本发明提供的自保护开闭驱动装置一实施例中自保护传动组件的结构示意图；
24.图3为本发明提供的自保护开闭驱动装置一实施例略去壳体的结构示意图；
25.图4为图3的俯视图。
具体实施方式
26.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
27.结合图1～4所示，本发明提供一种自保护开闭驱动装置的优选的实施例，该自保护开闭驱动装置包括电动机1、自保护传动组件2和输出轴3。其中自保护传动组件2又包括第一齿轮21、第二齿轮22和弹性臂23，其中第一齿轮21传动连接电动机1，第一齿轮21的一个端面上开设有凹槽24。第二齿轮22和第一齿轮21同轴设置，并传动连接输出轴3。弹性臂23连接于第二齿轮22朝向第一齿轮21的一端，并以一个保持力卡紧于凹槽24，使第二齿轮22和第一齿轮21相对固定。当第一齿轮21和第二齿轮22受到扭力差值大于保持力时，弹性臂23产生变形并和凹槽24之间产生滑动，使第二齿轮22可相对于第一齿轮21独立旋转。
28.在使用时，本自保护开闭驱动装置通过电动机1产生动力，经自保护传动组件2传动输出轴3转动，以驱动输出轴3连接的开闭部件转动。自保护传动组件2中第二齿轮22通过弹性臂23以一定的保持力卡接于第一齿轮21的凹槽24中，使二者相对固定，从而进行平稳的传动。当发生电机突然启动或输出轴3突然受到外力冲击等情况时，第一齿轮21和第二齿轮22之间会产生突变力，该突变力大于保持力时会破坏弹性臂23与凹槽24之间的平衡，使弹性臂23发生变形，进而可以在凹槽24内滑动，从而允许第一齿轮21和第二齿轮22相对转动，切断扭矩传动，消除突变力的影响，以避免发生齿轮滑齿、跳齿、破损等现象。
29.下面将对上述部件分别进行详细说明。
30.本实施例中的电动机1作为整个装置的动力源，并可以通过电压来控制其转速及行程，实际实施时可采用步进电机等可调的电机来实现。电机转轴安装有一较小的齿轮，该齿轮和自保护传动组件2中的第一齿轮21啮合形成传动连接，当然电动机1的转轴也可以和第一齿轮21同轴地通过键等手段直接连接，实际中可以根据需要灵活设计。
31.请再参阅图2，作为优选的实施例，本实施例中的自保护开闭驱动装置中，第一齿轮21用于连接电动机1，作为扭矩的输入端。根据需要可采用任意形式的齿轮作为第一齿轮21，例如图2中的第一齿轮21为直齿轮，图3中的第一齿轮21为斜齿轮。
32.本实施例中的第二齿轮22的直径小于第一齿轮21，其和第一齿轮21共同套设于一个转轴上实现转动。可以理解的是，实际实施例时根据整个自保护开闭驱动装置具体形状不同，第一齿轮21和第二齿轮22可以分别套设于两个转轴上，或利用其他结构来代替转轴进行定位，仅需保证二者的转动轴线重合即可。本实施例中第二齿轮22和另一个多级齿轮系相啮合(图中未用标号示出该齿轮系)，该多级齿轮系同时连接输出轴3，起到传递并放大扭矩、减缓匹配电动机1转速的功能。
33.需要说明的是，本实施例中的传动方式仅为举例说明，实际中可以将输出轴3直接连接于第二齿轮22上。采用齿轮系传动时，因设置有自保护传动组件2，产生突变力时自保护传动组件2会在其他齿轮发生滑齿前优先开始动作，进而保护整个自保护开闭驱动装置中的其他齿轮不会发生损坏。为了达到较好的效果，可将自保护传动组件2设置于所有齿轮传递链中靠近电机的一端，当然，也可以进一步的使用依次啮合的多组自保护传递组件来完全代替齿轮系。
34.此外，实际实施时，第一齿轮21和第二齿轮22的功能也可以反过来，即第一齿轮21传动连接输出轴3，第二齿轮22传动连接电动机1。
35.作为优选的实施例，本实施例中的弹性臂23和凹槽24相配合，实现第一齿轮21和第二齿轮22之间的传动或分离，具体地：
36.本实施例中的凹槽24为圆形，凹槽24的轴线和第一齿轮21重合，凹槽24的周向内壁上开设有多个齿状卡槽25，弹性臂23卡接于齿状卡槽25内。齿状卡槽25更方便受力，使第一齿轮21和第二齿轮22传动使更加稳定，并且，当受到突变力时，齿状卡槽25的形状也允许变形的弹性臂23更容易脱离。此外，齿状卡槽25沿凹槽24内壁环形排列，使得第一齿轮21和第二齿轮22之间无论处于何种角度，弹性臂23均可以起到作用。
37.作为优选的实施例，本实施例中的弹性臂23沿凹槽24的周向内壁延伸，弹性臂23可沿凹槽24的径向向凹槽24的圆心弯曲，弹性臂23的端部形成有沿凹槽24的径向向凹槽24内壁延伸的凸块26，凸块26卡接于齿状卡槽25内。这样可以使弹性臂23更加贴合凹槽24的形状，防止第二齿轮22相对于第一齿轮21发生沿径向的偏移。
38.进一步地，本实施例中的弹性臂23的数量为四个，其中两个弹性臂23为一组，两组弹性臂23以凹槽24的径向为轴线对称地设置，每组中的两个弹性臂23以互相相背离的方向沿凹槽24的内壁延伸。使自保护传动组件2在两个旋转方向上均可以起到相同的作用。
39.需要说明的是，以上仅为凹槽24和弹性臂23的优选的一个实施方式，实际实施例也可以根据需要将二者改为其他结构。例如凹槽24的横截面为多边形，弹性臂23为沿凹槽24的径向延伸的杆状，其朝向外侧的一端伸入并卡接与凹槽24内的一个棱边中。当突变力大于保持力时，弹性臂23沿第二齿轮22旋转的反方向弯曲，进而从棱边中脱离，实现相对滑动。再例如，第一齿轮21表面开设有多个凹陷形状的凹槽24，弹性臂23为弹性片状，其两端均连接与第二齿轮22，中部向外侧凸起并卡接于凹槽24中，当突变力大于保持力时，弹性臂23的中部向内侧凹陷，从凹槽24中脱离以切断传动。
40.更进一步地，第一齿轮21的表面上也可以不设置凹槽24，仅靠弹性臂23直接与第一齿轮21卡接，例如，弹性臂23直接卡入第一齿轮21的轮齿中，且位于第一齿轮21的一端附近，以避免和电动机1发生干涉。
41.作为优选的实施例，本实施例中的自保护传动组件2还包括两个限位块27，限位块27连接于第二齿轮22朝向第一齿轮21的一端，且位于凹槽24内，两个限位块27以互相向背离的方向延伸，两个限位块27向背离的两端均抵接于凹槽24的周向内壁。顾名思义，限位块27用于限制第二齿轮22相对于第一齿轮21的位置，无论第二齿轮22旋转至何种角度，均不会发生径向偏移。
42.请再参阅图1、图3及图4，作为优选的实施例，本实施例中的输出轴3的一端用于连接翻盖、门窗等开闭部件，另一端用于传动连接第二齿轮22。本实施例中的传动轴7的另一端上形成有翻边，翻边上设置有挡块31，该挡块31用于配合后文即将阐述的外壳4使用，用于限制输出轴3的旋转角度，防止输出轴3运转过冲，为用户带来困扰。
43.作为优选的实施例，本实施例中的自保护开闭驱动装置还包括外壳4和隔板5。隔板5、电动机1和自保护传动组件2均设置于外壳4内。其中电动机1和第一齿轮21分别位于隔板5的两侧，电动机1的输出轴3穿过隔板5传动连接第一齿轮21。第二齿轮22位于第一齿轮21朝向隔板5的一侧，第二齿轮22沿自身轴向穿过隔板5，并和多级齿轮系啮合。输出轴3可转动地插设于外壳4，输出轴3位于隔板5背离第一齿轮21的一侧，其位于外壳4内的一端和多级齿轮系啮合。
44.具体地，本实施例中的外壳4由上壳体和下壳体两部分组成，生产时二者通过螺丝方便地进行组装。此外，本实施例中的外壳4内开设有限位槽41，具体为上壳体内开设有限位槽41，限位槽41环绕输出轴3延伸，挡块31可沿限位槽41的延伸方向滑动地设置于限位槽41内。
45.隔板5起到固定外壳4内部零件的作用，为内部的电动机1、自保护传动组件2、转轴、齿轮等零件提供了安装支点，同时还将外壳4的内部空间分隔为多个腔室，减少零件之间运行时可能产生的干涉。容易理解的是，实际中可以根据需要在壳体内部设置多个隔板5。
46.作为优选的实施例，本实施例中的自保护开闭驱动装置还包括角度探测器6和传动轴7，角度探测器6设置于外壳4内，且和第一齿轮21位于隔板5的同侧，并和电动机1电连接。角度探测器6具有旋转探测端，旋转探测端同轴地连接于传动轴7，传动轴7穿过隔板5并同轴地连接输出轴3，旋转探测端、传动轴7和输出轴3同步旋转。
47.本实施例中角度探测器6用于检测输出轴3的旋转角度，进而与电动机1形成闭环控制，以调节电动机1的转速、启停等动作，使输出轴3转动更平稳，动作更精确。具体地，本实施例中采用旋转式电位器作为角度探测器6，旋转式电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件，其可以将旋转量转化为电压数据。容易理解的是，实际实施时也可以根据需要使用其他现有零件代替旋转式电位器作为角度探测器6，例如角度传感器。
48.本实施例中的传动轴7作为角度探测器6和输出轴3之间的连接件，以实现二者的同步转动。具体地，本实施例中传动轴7外同时套设有齿轮系中的两个齿轮，两个齿轮均和传动轴7紧配，其中原理角度探测器6的一个齿轮和输出轴3连接，该两个齿轮、输出轴3、角度探测器6的旋转探测端和传动轴7的旋转轴线均重合。现有技术中，角度探测器6上的旋转探测端和被检测的目标转轴往往不在同一个直线上，二者之间通过齿轮、连杆等机构传动，虽然能够同时运动但是无法同步，误差较大，齿轮连杆等传动连接件也容易发生故障，同时探测值与实际值的换算也较为复杂，而本实施例中的同步设计则完美地解决了上述问题。
49.请再参阅图3，作为优选的实施例，本实施例中的自保护开闭驱动装置还包括侧板8，侧板8设置于外壳4内，连接于隔板5朝向输出轴3的一侧，输出轴3、齿轮系及传动轴7位于侧板8的同侧，角度探测器6的线束穿过隔板5延伸至侧板8背离输出轴3的一侧，并从外壳4伸出。角度探测器6的线束是指其本身的数据及控制线束，或与其有关的，起到间接控制作用的线束，例如pcb控制板上的线束。侧板8将线束与其他可以运动的零件之间隔离开，以保护线束不会被损坏或卷入到旋转的齿轮中，降低故障率，同时还可以使外壳4内部走线整洁美观，方便维修。
50.作为优选的实施例，本实施例中的自保护开闭驱动装置还包括扭簧9，扭簧9位于外壳4内并套设于输出轴3外，扭簧9的一端连接于外壳4，另一端连接于输出轴3。当输出轴3位于开启位置时，扭簧9处于不受力的状态。当输出轴3位于关闭位置时，扭簧9被强扭一定角度产生弹簧力，这样当下次开启时，扭簧9会为输出轴3提供额外的辅助动力。
51.本发明提供一种自保护开闭驱动装置，通过电动机1产生动力，经自保护传动组件2传动输出轴3转动，以驱动输出轴3连接的开闭部件转动。自保护传动组件2中第二齿轮22通过弹性臂23以一定的保持力卡接于第一齿轮21的凹槽24中，使二者相对固定，从而进行
平稳的传动。当发生电机突然启动或输出轴3突然受到外力冲击等情况时，第一齿轮21和第二齿轮22之间会产生突变力，该突变力大于保持力时会破坏弹性臂23与凹槽24之间的平衡，使弹性臂23发生变形，进而可以在凹槽24内滑动，从而允许第一齿轮21和第二齿轮22相对转动，切断扭矩传动，消除突变力的影响，以避免发生齿轮滑齿、跳齿、破损等现象。
52.相比于现有技术，本发明通过弹性臂23的变形来代替了原本可能会发生的滑齿现象，为整个自保护开闭驱动装置提供了保护措施，使其可以反复应付发生突变力的情况，同时又不影响整个装置的正常使用，且不会产生齿轮滑齿磨损等现象，极大地延长了使用寿命，具备很好的实用性。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。