一种可控分离的动力装置和摆动件手自一体促动器的制作方法

1.本发明属于机械自动化技术领域，具体涉及一种可控分离的动力装置和摆动件手自一体促动器。


背景技术：

2.智能家居及家电产品中存在大量可转动及可摆动的部件，例如玻璃窗、冰箱门、旋转置物架等。为了使这些部件既能自动运行又能兼容手动操作习惯，需要配置具有动力分离功能的促动器。此类促动器通常安装尺寸较大，结构较复杂，包含多级齿轮传动机构和离合装置。其中，离合装置是实现动力分离和动力连接两种状态相互切换的核心部件，目前应用的主要有电磁离合装置和机械离合装置。电磁离合装置性能稳定，可以较好地实现可手自一体操作的功能，但能耗较大，同时受限于体积，无法输出较大扭矩。机械离合装置无额外的能耗，但离合效果较差，无法做到手自一体的无缝切换。总之，目前还没有一种具有可控分离功能的动力供应装置，既能在自动操作和手动操作之间进行平顺切换，又能做到小型化和轻量化。
3.以公开号为cn108316802a的中国发明专利为例，该专利公开了一种可手动操作的旋转门电动启闭促动器，该促动器采用行星齿轮组件配合电磁铁卡爪实现手自一体功能，但该结构在高转速下电动模式与手动模式互换时，存在电磁卡爪与行星齿轮组件难以分离或啮合的可能，这会导致打齿或手自功能切换延迟的现象。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种可控分离的动力装置和摆动件手自一体促动器，其具有简洁轻巧且可靠的结构，并且无论在高速运行还是在低速运行状态下都能实现动力连接状态与动力分离状态之间的平顺切换。
5.一种可控分离的动力装置，包括可旋转地设置在同一轴线上的齿圈、行星架和太阳轮；行星架上安装有一组围绕行星架的旋转轴线设置的行星轮，行星轮与设置在齿圈内周的内齿圈部啮合，太阳轮与行星轮啮合；动力装置还包括堵转电机和由堵转电机驱动的堵转蜗杆，堵转蜗杆与设置在齿圈外周的外齿圈部非自锁啮合连接；行星架和太阳轮中，一端作为动力输入端，另一端作为动力输出端，堵转电机作为控制端控制齿圈可否自由旋转，从而可控切换动力输入端与动力输出端之间是处于动力分离状态还是动力连接状态。
6.上述可控分离的动力装置，通过堵转电机可以方便地控制和切换动力输入端与动力输出端之间的动力关系。具体来讲，堵转电机不供电时，齿圈可以自由旋转，动力输入端与动力输出端之间处于动力分离状态，此时在动力输出端施以很小的扭矩即可迫使动力输出端旋转；当需要动力输入端与动力输出端之间动力连接时，给堵转电机供电以阻止齿圈的转动倾向，此时动力输入端可以向动力输出端传递动力。可见，通过控制堵转电机，即可控制该装置处于动力分离状态还是动力连接状态，并且仅仅需要给堵转电机供电或断电即可实现两者之间的切换，切换过程不涉及机械离合结构，切换十分顺畅。
7.进一步地，太阳轮作为动力输入端，行星架作为动力输出端；在动力输入端还设有动力供应单元以驱动太阳轮旋转。
8.进一步地，动力供应单元包括动力电机、由动力电机驱动旋转的动力蜗杆、与太阳轮同轴连接的动力齿轮；动力蜗杆与动力齿轮啮合。
9.进一步地，动力齿轮为蜗轮或斜齿轮。
10.进一步地，行星架上还同轴连接有动力输出齿轮。
11.进一步地，外齿圈部的齿形为斜齿或蜗齿，堵转蜗杆的导程角大于当量摩擦角，以确保外齿圈部与堵转蜗杆之间非自锁配合。
12.进一步地，堵转电机在执行堵转操作时，提供给堵转电机的工作电压小于堵转电机的额定电压，以避免堵转电机过流损坏。
13.一种摆动件手自一体促动器，包括上述的可控分离的动力装置，还包括弧形齿条和限位柱；弧形齿条内侧具有齿面并与动力输出齿轮啮合；限位柱设置在弧形齿条的外侧并与弧形齿条抵合，以确保弧形齿条与动力输出齿轮啮合；动力输出齿轮带动弧形齿条在动力输出齿轮与限位柱之间的间隙内移动。
14.上述摆动件手自一体促动器，可以通过弧形齿条驱动摆动件摆动，例如驱动冰箱门体旋转，通过控制堵转电机即可方便地在手动模式和自动模式之间平顺切换。
15.进一步地，上述摆动件手自一体促动器还包括安装支架；安装支架铰接在弧形齿条的一端，以便于与摆动件连接。
16.进一步地，上述摆动件手自一体促动器还包括第一微动开关和第二微动开关；在弧形齿条上还设有第一凸起部和第二凸起部；第一微动开关设置在第一凸起部的运动轨迹上，第二微动开关设置在第二凸起部的运动轨迹上。当弧形齿条运动至特定位置时，凸起部可以触发对应的微动开关，产生触发信号，这样可以准确地判断弧形齿条所处的位置，从而判断摆动件所处的角度，为自动化控制提供依据。
17.有益效果本发明提供的可控分离的动力装置，通过控制堵转电机供电或断电可以实现在动力分离状态和动力连接状态之间进行切换，切换过程不涉及机械离合，切换十分安静顺畅。
18.本发明提供的可控分离的动力装置，由于堵转蜗杆与外齿圈部之间具有较大的传动比，堵转电机仅需很小的堵转扭矩即可实现堵转，因此可以使用很小的堵转电机，不仅工作能耗低，而且节省空间和成本。
19.本发明提供的摆动件手自一体促动器，通过弧形齿条驱动摆动件摆动，可广泛应用于各类智能家电和智能家居产品中，既能够自动运行也能够兼容手动操作，而且两者可以顺畅切换。
附图说明
20.图1为实施例1所述动力装置的结构示意图。
21.图2、3为实施例2所述动力装置的结构示意图。
22.图4为实施例3所述摆动件手自一体促动器的结构示意图。
23.图5为实施例3所述摆动件手自一体促动器在冰箱上的安装示意图。
24.图6为实施例3所述摆动件手自一体促动器的工作逻辑示意图。
具体实施方式
25.下面通过实施例进一步阐明本发明，旨在更清楚地说明本发明的技术方案，而不应理解为是一种限制。
26.除非另有定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应理解为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的
“ꢀ
第一”、
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第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
“ꢀ
包括”或者
“ꢀ
包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
“ꢀ
连接”或者
“ꢀ
相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.实施例1一种可控分离的动力装置，如图1所示，包括可旋转地设置在同一轴线上的齿圈1、行星架2和太阳轮3；行星架2上安装有一组围绕行星架2的旋转轴线设置的行星轮21，行星轮21与设置在齿圈1内周的内齿圈部11啮合，太阳轮3与行星轮21啮合；动力装置还包括堵转电机4和由堵转电机4驱动的堵转蜗杆5，堵转蜗杆5与设置在齿圈1外周的外齿圈部12非自锁啮合连接；行星架2和太阳轮3中，一端作为动力输入端，另一端作为动力输出端，堵转电机4作为控制端控制齿圈1可否自由旋转，从而可控切换动力输入端与动力输出端之间是处于动力分离状态还是动力连接状态。
28.其中，外齿圈部12的齿形为斜齿或蜗齿，为了保证堵转蜗杆5与外齿圈部12非自锁啮合，堵转蜗杆5的导程角应大于材料的当量摩擦角。这样在堵转电机4不通电的情况下，外齿圈部12可以自由旋转，可以使动力输入端与动力输出端之间是处于动力分离状态。
29.其中，堵转电机4可以使用功耗较低的小型电机，以便于实现结构的小型化和轻量化。由于堵转蜗杆5与外齿圈部12之间具有较大的传动比，传动比等于外齿圈部12齿数/堵转蜗杆5头数，堵转电机4仅需很小的堵转扭矩即可实现堵转，不仅工作能耗低，而且节省空间和成本。
30.实际使用时，可以将上述结构安装在一个固定的支架上或集成在一个外壳内，从而使各部件有一个得以支撑其相互配合的载体。例如，将堵转电机4固定在外壳内，通过轴承将齿圈1、行星架2和太阳轮3可旋转地安装在外壳内。
31.实际控制时，当需要将动力输入端的动力直接传递至动力输出端时，给堵转电机4供电以阻止齿圈1的转动倾向，此时由于齿圈1无法转动，动力输入端可以直接向动力输出端提供动力；反之，如果不给堵转电机4供电，齿圈1可自由旋转，此时动力输出端收到较小的外力即可转动。通过控制堵转电机4即可在动力连接状态和动力分离状态之间顺畅切换。
32.对于堵转电压的设置，如果堵转电机4全压堵转，堵转电机4很容易因过流而烧毁，影响堵转电机4的使用使用寿命。因此，堵转电机4在执行堵转操作时应采用低于额定电压的供电方式。譬如堵转电机4的额定电压为12v，通过降低电压进行堵转，基于电机的电阻、安全电流及所需的堵转转矩，可以选择合适的安全电压，譬如6v或更低的电压等。
33.实施例2本实施例提供的可控分离的动力装置是对实施例1的进一步改进，具体如图2、3所
示，太阳轮3作为动力输入端，行星架2作为动力输出端；在动力输入端还设有动力供应单元以驱动太阳轮3旋转。动力供应单元包括动力电机61、由动力电机61驱动旋转的动力蜗杆62、与太阳轮3同轴连接的动力齿轮63；动力蜗杆62与动力齿轮63啮合。其中，动力齿轮63为蜗轮或斜齿轮。此外，行星架2上还同轴连接有动力输出齿轮7，用以对外输出动力。
34.实施例3一种摆动件手自一体促动器，如图4所示，包括实施例2的可控分离的动力装置，还包括弧形齿条91和限位柱92。弧形齿条91内侧具有齿面并与动力输出齿轮7啮合；限位柱92设置在弧形齿条91的外侧并与弧形齿条91抵合，以确保弧形齿条91与动力输出齿轮7啮合；较优选的方式是在限位柱92上套设滚动套以减小弧形齿条91运动时的摩擦力；动力输出齿轮7带动弧形齿条91在动力输出齿轮7与限位柱92之间的间隙内移动。
35.该摆动件手自一体促动器还包括安装支架93；安装支架93铰接在弧形齿条91的一端。
36.该摆动件手自一体促动器还包括第一微动开关94和第二微动开关95；在弧形齿条91上还设有第一凸起部911和第二凸起部912；第一微动开关94设置在第一凸起部911的运动轨迹上，第二微动开关95设置在第二凸起部912的运动轨迹上。
37.为了便于理解该摆动件手自一体促动器的安装和使用方法，以下以该摆动件手自一体促动器应用于智能冰箱并控制冰箱门体的开闭为例进行介绍。图5所示为冰箱本体与冰箱门体的铰接处，该摆动件手自一体促动器的主体安装在冰箱本体顶部，通常具有外壳，为了便于示意内部结构在图中省略了外壳。该摆动件手自一体促动器的安装支架93固定在冰箱门体上，从而带动冰箱门体打开和关闭。当冰箱门体完全关闭时，第一凸起部911恰好接触第一微动开关94，可以产生触发信号用以判断冰箱门体的位置，类似地，当冰箱门体完全打开时，第二凸起部912接触第二微动开关95。当需要自动开闭冰箱门时，动力电机61输出动力，堵转电机4通电使齿圈1堵转，这样可以自动地开启和关闭冰箱门，图6所示为自动操作时的控制逻辑框架。当需要手动开闭冰箱门时，堵转电机4不供电，动力电机61也无需供电，此时齿圈1可以自由旋转，冰箱门可以手动开闭，此外，上述手动操作过程不涉及供电，因此在断电时也能正常操作。
38.以上实施方式是示例性的，其目的是说明本发明的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，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之内。