一种马达齿轮箱
技术领域
本实用新型涉及门锁技术领域，特别是涉及一种马达齿轮箱。
背景技术
目前市面上智能门锁的马达齿轮箱，由于其齿轮离合机构的设计不合理，导致目前马达齿轮箱的齿轮离合过程的顺畅度较差。并且，目前马达齿轮箱的马达在发生堵转而停止转动后，再启动反转瞬间会承受整个齿轮箱的扭力，容易发生堵转卡死的问题。此外，目前马达齿轮箱也存在启动效率低，功耗高，电池的使用寿命短等问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型主要解决的技术问题是提供一种马达齿轮箱，能够改善齿轮离合过程的顺畅度以及降低马达齿轮箱堵转卡死的风险。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种马达齿轮箱。该马达齿轮箱包括壳体；动力装置，动力装置设于壳体中；齿轮传动装置，齿轮传动装置设于壳体中并与动力装置传动连接；齿轮箱输出轴，齿轮箱输出轴与齿轮传动装置传动连接，并能够在齿轮传动装置的带动下绕自身轴向自转；其中，齿轮传动装置包括第一齿轮组件，第一齿轮组件包括齿轮轴、第一齿轮以及第二齿轮，齿轮轴设于壳体，第一齿轮和第二齿轮套设于齿轮轴且二者能够绕齿轮轴自转，第一齿轮与动力装置传动连接，第二齿轮与齿轮箱输出轴传动连接，第一齿轮和第二齿轮之间设有联动件，联动件为磁体或可磁化体，联动件在第一齿轮未自转时通过磁性吸附力吸附于齿轮轴，第一齿轮靠近第二齿轮的一侧设有抵推件，第二齿轮靠近第一齿轮的一侧设有第一限位槽，在第一齿轮自转的过程中，抵推件抵接联动件，并使得联动件嵌入第一限位槽，从而实现第一齿轮和第二齿轮同步自转，并在第一齿轮停止自转后联动件脱离第一限位槽并重新吸附于齿轮轴。
本实用新型的有益效果是：区别于现有技术，本实用新型提供一种马达齿轮箱。该马达齿轮箱的联动件在第一齿轮未自转时通过磁性吸附力吸附于齿轮轴，在动力装置带动第一齿轮自转后，第一齿轮上的抵推件抵接联动件，并使得联动件嵌入第一限位槽，从而实现第一齿轮和第二齿轮同步自转。并且，在第一齿轮停止自转后联动件脱离第一限位槽并重新吸附于齿轮轴，使得第一齿轮和第二齿轮解除联动关系，即解除二者的同步自转。由此可见，本实用新型的第一齿轮和第二齿轮能够顺畅地完成离合过程，即本实用新型提供了一种顺畅度较好的齿轮离合机构的设计，能够改善齿轮离合过程的顺畅度。并且，当马达齿轮箱堵转停机后，再启动反转时动力装置不会承受整个马达齿轮箱的扭力，因而能够有效缓解马达齿轮箱堵转卡死的问题，即能够降低马达齿轮箱堵转卡死的风险。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。此外，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
图1是本实用新型马达齿轮箱一实施例的结构示意图；
图2是图1所示马达齿轮箱省略下壳后的结构示意图；
图3是本实用新型第一齿轮组件一实施例的爆炸结构示意图；
图4是本实用新型联动件在一状态下的结构示意图；
图5是本实用新型联动件在另一状态下的结构示意图；
图6是本实用新型第二齿轮一实施例的结构示意图；
图7是本实用新型第三齿轮和空旋套一实施例的结构示意图；
图8是图2所示马达齿轮箱的第二齿轮组件的剖面结构示意图；
图9是图1所示马达齿轮箱的下壳的结构示意图；
图10是图1所示马达齿轮箱另一视角的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为解决现有技术中马达齿轮箱的齿轮离合机构的离合过程顺畅度差以及容易发生堵转卡死的问题，本实用新型的一实施例提供一种马达齿轮箱。该马达齿轮箱包括壳体；动力装置，动力装置设于壳体中；齿轮传动装置，齿轮传动装置设于壳体中并与动力装置传动连接；齿轮箱输出轴，齿轮箱输出轴与齿轮传动装置传动连接，并能够在齿轮传动装置的带动下绕自身轴向自转；其中，齿轮传动装置包括第一齿轮组件，第一齿轮组件包括齿轮轴、第一齿轮以及第二齿轮，齿轮轴设于壳体，第一齿轮和第二齿轮套设于齿轮轴且二者能够绕齿轮轴自转，第一齿轮与动力装置传动连接，第二齿轮与齿轮箱输出轴传动连接，第一齿轮和第二齿轮之间设有联动件，联动件为磁体或可磁化体，联动件在第一齿轮未自转时通过磁性吸附力吸附于齿轮轴，第一齿轮靠近第二齿轮的一侧设有抵推件，第二齿轮靠近第一齿轮的一侧设有第一限位槽，在第一齿轮自转的过程中，抵推件抵接联动件，并使得联动件嵌入第一限位槽，从而实现第一齿轮和第二齿轮同步自转，并在第一齿轮停止自转后联动件脱离第一限位槽并重新吸附于齿轮轴。以下进行详细阐述。
请参阅图1和图2，图1是本实用新型马达齿轮箱一实施例的结构示意图，图2是图1所示马达齿轮箱省略下壳后的结构示意图。
在一实施例中，本实施例的马达齿轮箱可以应用于智能门锁等产品，具体可以应用于驱动智能门锁呆锁工作，来完成开锁以及关锁的工作。当然，本实施例的马达齿轮箱并不局限于应用于智能门锁，在此不做限定。
具体地，马达齿轮箱包括壳体1。进一步地，壳体1可以包括上壳11和下壳12，如图1所示。壳体1作为马达齿轮箱的各个零部件的载体，具体地通过上壳11和下壳12装配后形成的内部空间收容马达齿轮箱的各个零部件。其中，上壳11和下壳12之间可以通过螺丝等进行装配。
马达齿轮箱还包括动力装置2，动力装置2设于壳体1中，用于提供驱动力。
马达齿轮箱还包括齿轮传动装置3和齿轮箱输出轴4。齿轮传动装置3设于壳体1中并与动力装置2传动连接，以由动力装置2驱动齿轮传动装置3运转。其中，齿轮传动装置3具体为减速传动，以在动力装置2和齿轮箱输出轴4之间起到匹配转速和传递转矩的作用。并且，齿轮箱输出轴4与齿轮传动装置3传动连接，齿轮箱输出轴4能够在齿轮传动装置3的带动下绕自身轴向自转，进而驱动门锁开锁以及关锁。
请参阅图2和图3。进一步地，齿轮传动装置3包括第一齿轮组件31，第一齿轮组件31包括齿轮轴311、第一齿轮312以及第二齿轮313，其中第一齿轮312和第二齿轮313采用离合形式的设计。具体地，齿轮轴311设于壳体1，第一齿轮312和第二齿轮313套设于齿轮轴311且二者能够绕齿轮轴311自转，第一齿轮312与动力装置2传动连接，第二齿轮313与齿轮箱输出轴4传动连接。第一齿轮312和第二齿轮313之间设有联动件314，联动件314为磁体或可磁化体，使得联动件314在第一齿轮312未自转时通过磁性吸附力吸附于齿轮轴311。第一齿轮312靠近第二齿轮313的一侧设有抵推件315，抵推件315优选地固定于第一齿轮312上。第二齿轮313靠近第一齿轮312的一侧设有第一限位槽316，如图4和图5所示。
如此一来，当马达齿轮箱需要驱动门锁开锁或关锁时，动力装置2驱动第一齿轮312转动，在第一齿轮312自转的过程中，抵推件315抵接联动件314，并同步推动联动件314绕齿轮轴311转动，以至少在离心力的作用下使得联动件314嵌入第一限位槽316。图4展示了联动件314嵌入第一限位槽316的情况。联动件314嵌入第一限位槽316后，抵推件315仍然抵接联动件314，并且抵推件315仍同步推动联动件314绕齿轮轴311转动，联动件314带动第二齿轮313转动，从而实现第一齿轮312和第二齿轮313同步自转，进而实现门锁开锁或关锁的动作。
而在门锁开锁或关锁的动作完成后，第一齿轮312停止自转，并在第一齿轮312停止自转后，联动件314脱离第一限位槽316并重新吸附于齿轮轴311。图5展示了联动件314脱离第一限位槽316并重新吸附于齿轮轴311的情况。联动件314脱离第一限位槽316并在磁性吸附力的作用下重新吸附于齿轮轴311，使得第一齿轮312和第二齿轮313分离，以解除二者之间的联动关系，即解除二者的同步自转。待动力装置2驱动第一齿轮312反向旋转后，上述过程又会重复执行，只是转向相反。
请参阅图10。马达齿轮箱上还设有旋钮5。旋钮5与齿轮箱输出轴4卡接，以便于通过转动旋钮5，来带动齿轮箱输出轴4转动，进而驱动门锁开锁以及关锁。也就是说，齿轮箱输出轴4可以由动力装置2或旋钮5控制其转动。由于动力装置2通常设计有自锁功能，当动力装置2不工作时，与动力装置2传动连接的齿轮箱输出轴4是不能转动的，因此当由旋钮5控制齿轮箱输出轴4转动时，第一齿轮312和第二齿轮313需要处于分离状态，以解除动力装置2与齿轮箱输出轴4之间的传动连接，从而允许在动力装置2不工作时由旋钮5控制齿轮箱输出轴4转动。而在由动力装置2控制齿轮箱输出轴4转动时，第一齿轮312和第二齿轮313又需要建立传动连接，进而使得动力装置2与齿轮箱输出轴4之间建立传动连接，这也是本实施例第一齿轮312和第二齿轮313采用离合形式设计的原因。并且，在电力不足，无法驱动动力装置2工作的情况下，用户可以通过旋钮5控制门锁打开以及关闭，能够解决在电力不足的情况下开关锁的问题，进而避免在一些紧急状况下马达齿轮箱电力不足而导致无法开锁，致使用户无法逃生的问题。
有鉴于此，本实施例提供的第一齿轮组件31，其第一齿轮312和第二齿轮313能够顺畅地完成离合过程，即本实施例提供了一种顺畅度较好的齿轮离合机构的设计，能够改善齿轮离合过程的顺畅度。并且，当马达齿轮箱堵转停机后，再启动反转时动力装置2不会承受整个马达齿轮箱的扭力，因而能够有效缓解马达齿轮箱堵转卡死的问题，即能够降低马达齿轮箱堵转卡死的风险。此外，本实施例提供的齿轮离合机构的设计，其启动效率高、功耗低，有利于延长应用本实施例马达齿轮箱的门锁其电池的续航时长以及使用寿命。
可以理解的是，当马达齿轮箱再次需要驱动门锁开锁或关锁时，仅需重复上述过程即可，在此就不再赘述。并且，马达齿轮箱的正、反转意味着动力装置2驱动第一齿轮312自转的转向为顺时针或逆时针旋转，从而使得齿轮箱输出轴4的转向为顺时针或逆时针旋转。
可选地，动力装置2优选为马达，动力装置2的输出端采用蜗杆21的设计，如图2所示。对应地，第一齿轮312为斜齿齿轮。斜齿齿轮与蜗杆21之间的传动配合，使得动力装置2能够驱动第一齿轮312转动。而与齿轮箱输出轴4传动连接的第二齿轮313则可以采用直齿齿轮的设计。
进一步地，第二齿轮313靠近第一齿轮312的一侧设有多个第一限位槽316，该多个第一限位槽316沿第二齿轮313的周向依次设置，如图6所示，使得联动件314能够更容易地嵌入第一限位槽316中，以避免联动件314需要运动较大行程才能够嵌入第一限位槽316的情况，即能够缩短第一齿轮312和第二齿轮313实现同步自转的准备时间，因而能够有效缓解马达齿轮箱驱动门锁开关以及关锁的滞后性。
更进一步地，上述多个第一限位槽316优选地沿第二齿轮313的周向均匀分布，在此不做限定。图6展示了上述多个第一限位槽316沿第二齿轮313的周向均匀分布的情况。
请继续参阅图2和图3。在一实施例中，第一齿轮组件31还包括离合器317，离合器317套设于齿轮轴311且位于第一齿轮312和第二齿轮313之间，离合器317上设有沿远离齿轮轴311的方向延伸的第二限位槽318。离合器317上的第二限位槽318用于引导联动件314嵌入第一限位槽316以及联动件314吸附于齿轮轴311的动作。具体地，联动件314的至少部分位于第二限位槽318中，以沿第二限位槽318嵌入第一限位槽316以及沿第二限位槽318脱离第一限位槽316并重新吸附于齿轮轴311。
需要说明的是，上述联动件314的至少部分位于第二限位槽318中，意味着联动件314自吸附于齿轮轴311的状态移动至嵌入第一限位槽316以及联动件314自第一限位槽316中脱离而重新吸附于齿轮轴311的过程中，联动件314始终有部分位于第二限位槽318中，即联动件314不脱离第二限位槽318。如此一来，抵推件推动联动件314，以由联动件314位于第二限位槽318中的部分带动离合器317同步转动，进而保证第二限位槽318能够起到引导联动件314运动的作用。
请继续参阅图2和图3。在一实施例中，为便于引导联动件314嵌入第一限位槽316，需要增大引导联动件314嵌入第一限位槽316的作用力。有鉴于此，第一齿轮组件31还包括离合吸附件319。离合吸附件319固定于壳体且位于第一齿轮312的一侧，以在联动件314靠近离合吸附件319时通过磁性吸附力引导联动件314嵌入第一限位槽316。其中，离合吸附件319和联动件314之间的磁性吸附力即增大引导联动件314嵌入第一限位槽316的作用力，使得联动件314至少在离心力以及离合吸附件319提供的磁性吸附力的作用下嵌入第一限位槽316。
并且，联动件314与齿轮轴311之间的磁性吸附力大于联动件314与离合吸附件319之间的磁性吸附力，使得在第一齿轮312停止自转后联动件314能够脱离第一限位槽316并重新吸附于齿轮轴311，能够避免由于联动件314与离合吸附件319之间的磁性吸附力过大而导致联动件314无法重新吸附于齿轮轴311的问题，进而避免第一齿轮312和第二齿轮313之间无法解除同步自转的问题。
进一步地，联动件314可以为磁体，其自身具有磁性。对应地，齿轮轴311以及离合吸附件319也可以为磁体，但联动件314与齿轮轴311之间以及联动件314与离合吸附件319之间表现为相互吸引；齿轮轴311以及离合吸附件319也可以为可磁化体，其自身不具备磁性，但能够被联动件314磁化而具有磁性，从而使得联动件314与齿轮轴311之间以及联动件314与离合吸附件319之间表现为相互吸引。当然，在本实用新型的其它实施例中，联动件314也可以为可磁化体，其自身不具备磁性，而齿轮轴311以及离合吸附件319为磁体，具有磁性并能够磁化联动件314，使得联动件314与齿轮轴311之间以及联动件314与离合吸附件319之间表现为相互吸引，在此不做限定。
请继续参阅图2。在一实施例中，齿轮传动装置3采用四级齿轮减速机构的设计。其中，上述的第一齿轮312和第二齿轮313组成第一级齿轮。齿轮传动装置3还包括第二齿轮组件32，第二齿轮组件32所包括的第三齿轮321组成第四级齿轮。当然，第一齿轮组件31和第二齿轮组件32之间还设有第二级齿轮和第三级齿轮，四级齿轮之间依次啮合传动，实现本实施例齿轮传动装置3的四级齿轮减速机构的设计。
当然，在本实用新型的其它实施例中，齿轮传动装置3并不局限于上述采用四级齿轮减速机构的设计，在此不做限定。
具体地，采用四级齿轮减速机构设计的齿轮传动装置3还包括第四齿轮33和第五齿轮34。第四齿轮33分别与第二齿轮313以及第五齿轮34啮合，第五齿轮34还与第三齿轮321啮合，进而实现第三齿轮321与第二齿轮313的传动连接。
可选地，第三齿轮321、第四齿轮33以及第五齿轮34优选为直齿齿轮，在此不做限定。
请参阅图2，图7和图8，图7是本实用新型第三齿轮和空旋套一实施例的结构示意图，图8是图2所示马达齿轮箱的第二齿轮组件的剖面结构示意图。
在一实施例中，齿轮传动装置3的第四级齿轮处设计有过载保护机构，以当马达齿轮箱输出的扭力过大时，对整个马达齿轮箱，尤其是动力装置2起到保护作用，同时避免扭力过大而导致马达齿轮箱堵转卡死的问题，有利于延长动力装置2的使用寿命。
具体地，第二齿轮组件32还包括空旋套322。第三齿轮321以及空旋套322套设于齿轮箱输出轴4，空旋套322与齿轮箱输出轴4相对固定。具体地，空旋套322卡设于齿轮箱输出轴4。其中，第三齿轮321与空旋套322之间通过相互嵌合的限位凸块323和第三限位槽324传动连接，使得第三齿轮321能够同步带动齿轮箱输出轴4自转，如图8所示。相互嵌合的限位凸块323和第三限位槽324当第三齿轮321与空旋套322之间传递的扭力过大时会导致限位凸块323从第三限位槽324中脱出，使得第三齿轮321和空旋套322分离，第三齿轮321相对空旋套322空转。有鉴于此，本实施例设计为在齿轮箱输出轴4的扭力大于扭力阈值时限位凸块323从第三限位槽324中脱出，进而使得第三齿轮321相对空旋套322空转，如此齿轮箱输出轴4的扭力不会作用于动力装置2以及齿轮传动装置3，能够达到保护动力装置2以及齿轮传动装置3的作用，同时避免马达齿轮箱堵转卡死。
进一步地，第三齿轮321和空旋套322中的一者上设有多个限位凸块323，另一者上设有多个第三限位槽324，多个限位凸块323以及多个第三限位槽324分别沿齿轮箱输出轴4的周向依次设置。其中，一个限位凸块323对应嵌入于一个第三限位槽324中。举例而言，图7展示了第三齿轮321上设有多个第三限位槽324，空旋套322上设有多个限位凸块323的情况。需要说明的是，本实施例通过控制限位凸块323和第三限位槽324的数量，来调整保持第三齿轮321和空旋套322之间的传动连接所允许的最大扭力，即扭力阈值。
进一步地，第二齿轮组件32还包括挡圈325以及弹性件326。挡圈325卡固于齿轮箱输出轴4，弹性件326夹持于挡圈325和空旋套322之间且处于压缩状态，以将空旋套322压紧于第三齿轮321。其中，压缩的弹性件326所提供空旋套322与第三齿轮321之间的压紧力同样会影响上述扭力阈值。可以理解的是，空旋套322与第三齿轮321之间的压紧力越大，扭力阈值则越大，反之则反。因此本实施例可以通过选择不同弹性系数的弹性件326以及调整弹性件326的压缩量，来调整空旋套322与第三齿轮321之间的压紧力，进而调整上述扭力阈值。
更进一步地，弹性件326优选为弹簧，弹性件326套设于齿轮箱输出轴4。第二齿轮组件32还包括弹簧压片327，弹簧压片327卡固于齿轮箱输出轴4且位于挡圈325靠近弹性件326的一侧，弹性件326夹持于弹簧压片327和空旋套322之间。
请参阅图1、图2和图9，图9是图1所示马达齿轮箱的下壳的结构示意图。其中，图9展示的下壳为图1中的下壳的背面。
在一实施例中，马达齿轮箱还设计有限制齿轮箱输出轴4的转动角度的机构，以避免由于齿轮箱输出轴4的转动角度超出预设范围而不能有效回转。
具体地，壳体1设有沿齿轮箱输出轴4的周向延伸的引导槽13，空旋套322的外周设有引导滑块3221，引导滑块3221嵌入于引导槽13中并能够随空旋套322绕齿轮箱输出轴4的轴向自转的动作沿引导槽13移动。其中，引导槽13在其延伸方向上的两端分别设有挡块14，以在引导滑块3221移动至抵接挡块14时限制引导滑块3221的进一步移动，从而限制齿轮箱输出轴4的最大自转角度，进而避免齿轮箱输出轴4的转动角度超出预设范围，保证齿轮箱输出轴4能够在有效转动角度范围内往复旋转，达到控制门锁开锁以及关锁的目的。
综上所述，本实用新型所提供的马达齿轮箱，其联动件在第一齿轮未自转时通过磁性吸附力吸附于齿轮轴，在动力装置带动第一齿轮自转后，第一齿轮上的抵推件抵接联动件，并使得联动件嵌入第一限位槽，从而实现第一齿轮和第二齿轮同步自转。并且，在第一齿轮停止自转后联动件脱离第一限位槽并重新吸附于齿轮轴，使得第一齿轮和第二齿轮分离，解除二者之间的联动关系，即解除二者的同步自转。由此可见，本实用新型的第一齿轮和第二齿轮能够顺畅地完成离合过程，即本实用新型提供了一种顺畅度较好的齿轮离合机构的设计，能够改善齿轮离合过程的顺畅度。并且，当马达齿轮箱堵转停机后，再启动反转时动力装置不会承受整个马达齿轮箱的扭力，因而能够有效缓解马达齿轮箱堵转卡死的问题，即能够降低马达齿轮箱堵转卡死的风险。本实用新型马达齿轮箱的稳定性良好并且功耗较低、续航时间长，能够很好地满足智能门锁呆锁对功耗以及锁体开合的准确度的要求。
此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“层叠”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
