一种一体化道闸机芯论文和设计-刘训武

全文摘要

本实用新型公开了一种一体化道闸机芯，包括装于机芯的机壳内的电机和减速机，电机的旋转轴与减速机联接，电机的旋转轴转动时，可驱动减速机的输出轴转动，减速机的壳体的外侧一体成型有轴承座，轴承座通过主轴承可枢转安装有与输出轴平行的主轴，主轴位于输出轴的正上方，且输出轴部分伸出壳体并通过四连杆机构与主轴联接，输出轴转动时可通过四连杆机构带动主轴转动。本实用新型一方面有助于简化道闸的结构，并降低道闸机芯的体积，另一方面可提高道闸的主轴的装配精度和强度，进而提高道闸运行的稳定性。

主设计要求

1.一种一体化道闸机芯，其特征在于，包括装于机芯的机壳内的电机和减速机，所述电机的旋转轴与减速机联接，电机的旋转轴转动时，可驱动减速机的输出轴转动，所述减速机的壳体的外侧一体成型有轴承座，轴承座通过主轴承可枢转安装有与输出轴平行的主轴，所述主轴位于输出轴的正上方，且输出轴部分伸出壳体并通过四连杆机构与主轴联接，输出轴转动时可通过四连杆机构带动主轴转动，另有角度检测装置用于检测输出轴的转动角度值，电机根据角度检测装置检测到的角度值控制输出轴转动。

设计方案

2.如权利要求1所述的一体化道闸机芯，其特征在于：减速机包括壳体，所述壳体中空形成安装空间，安装空间内可枢转安装有蜗杆和所述输出轴，电机的机体与壳体固连且电机的旋转轴伸入安装空间，旋转轴伸入安装空间的区域设有主动齿轮，所述蜗杆的非螺旋齿区域装设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述输出轴位于安装空间的区域安装有与蜗杆啮合并能实现自锁的蜗轮。

3.如权利要求2所述的一体化道闸机芯，其特征在于：电机旋转轴伸入安装空间的区域至少有一段为齿轴，所述齿轴形成所述主动齿轮，或者所述主动齿轮是固定在旋转轴端部的分体式结构。

4.如权利要求1所述的一体化道闸机芯，其特征在于：所述角度检测装置包括固设于减速机壳体外侧与输出轴相邻的外壳，所述外壳中空形成容纳空间，容纳空间装有角度传感器，外壳与角度传感器的感应部相对的位置开设通孔并可枢转安装有转动轴，转动轴靠近角度传感器的感应部的一端装有感应磁铁，角度传感器通过其感应部与感应磁铁的配合形成磁感应，转动轴远离角度传感器的感应部的一端伸出外壳并设有副齿轮，所述输出轴伸出壳体的部分装有与所述副齿轮啮合的主齿轮。

5.如权利要求4所述的一体化道闸机芯，其特征在于：副齿轮与转动轴一体成型，又或者通过螺钉或过盈配合固紧于转动轴远离感应部的一端。

6.如权利要求4所述的一体化道闸机芯，其特征在于：外壳包括上壳和下壳，上壳与下壳卡合并通过螺钉固连，上壳顶部设有所述通孔，所述通孔装有轴承，所述转动轴通过轴承可枢转装于所述通孔。

7.如权利要求1所述的一体化道闸机芯，其特征在于：还包括手动驱动装置，所述电机的旋转轴的尾部伸出其机体形成尾轴，所述手动驱动装置包括限位座和摇手，所述限位座限定有两端敞开的容纳腔，其中一端与电机机体的尾部固连，电机尾轴伸入容纳腔，尾轴至少尾部为非圆形柱状结构；所述摇手包括主体以及从主体延伸出的套体，所述套体的端壁设有与尾轴的非圆形柱状结构相配合的卡孔，套体活动插装于容纳腔，并可沿容纳腔在套入尾轴和与尾轴分离的位置之间运动，套体套入尾轴后，可人手通过主体驱动尾轴转动。

8.如权利要求7所述的一体化道闸机芯，其特征在于：主体远离套体的边缘处设有摇把，所述限位座为一体成型的结构或者为由至少两块环形分布的挡块拼合而成，每块挡块均设有连接部，且连接部通过螺钉与电机机体的尾部固连，并围成所述容纳腔。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的一体化道闸机芯，其特征在于：四连杆机构包括设于输出轴伸出壳体部分的输出轴拐臂、设于主轴的主轴拐臂、两端与输出轴拐臂和主轴拐臂可枢转连接的连杆、以及上端与主轴拐臂远离连杆的一端可枢转连接的弹簧拉板，所述弹簧拉板的下端通过调节杆与拉伸弹簧组件的上端连接，所述拉伸弹簧组件的下端与机芯的机壳可枢转连接。

10.如权利要求9所述的一体化道闸机芯，其特征在于：所述拉伸弹簧组件包括多根平行设置的拉簧，与多根所述拉簧的上端共同连接的顶板以及设于拉簧下端的铰环，所述顶板与调节杆的下端旋接，所述铰环与机芯的机壳可枢转连接，所述调节杆的上端与弹簧拉板旋接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及道闸领域，特别涉及一种一体化道闸机芯。

背景技术

道闸在日常生活中被广泛应用，人们对于道闸设备的质量要求越来越高，而道闸机芯是道闸设备的核心所在，优质的道闸机芯不仅可以降低生产成本，而且能够提高整个道闸设备的质量。现有的道闸存在如下不足：1、在道闸系统中在电机到闸杆之间需要安装减速传动机构，用以降低闸杆的升降速度，避免因速度太快造成机器元件受损甚至危害人身财产安全。在现有做法中，人们使用齿轮传动的方式改变力矩来实现减速的目的，而由于道闸机芯体积的限制，要达到理想的减速效果就需要采用多级齿轮减速传动的方式，这样的话减速传动机构的体积、稳定性、精度就难以保障，而且齿轮传动是双向传动，一方面，在道闸杆升起或下降过程中，如遇电机故障或者断电，道闸杆会因重力而自然砸落并可能损害人身财产安全，另一方面，道闸关闭后可以人为抬起道闸杆，易出现非法人员非法通过道闸。为解决此问题，现有技术对连接减速机构和道闸杆的四连杆机构的长度、位置和角度进行设计，使道闸杆抬升或者下降到位时，四连杆机构的三个转动点位处于同一直线上，形成死点，将处于抬升或者下降到位的道闸杆锁定，从而在电机不转动的情况下，防止闸杆在起杆或落杆过程中突然停止因重力而自然掉落或者下降到位的道闸杆被人为抬升。但是，由于平面四连杆机构存在设计、制造以及装配误差，较难保证四连杆机构能在道闸杆抬升或者下降到位时形成死点。2、减速传动机构的输出轴通过四连杆机构与道闸的主轴连接，而传统的道闸的主轴是通过设有轴承的轴承座安装在道闸机芯的箱体内的固定板上的，该固定板与减速传动机构分离，分别制造及装配，会有更多的设计误差、加工误差和累积误差，存在结构强度小且装配误差大的问题，较难保证安装在其上的道闸的主轴与减速传动机构的输出轴轴线的平行度，不利于道闸的平稳运行。3、为了实现对旋转机构角度控制的需要，通常会引入限位控制系统，比如，在道闸系统中对闸杆一般采用霍尔限位实现闸杆升降的调节控制，其通过霍尔传感器来检测闸杆的摆动角度，同样，在其它一些具有旋转机构的场合也会引入霍尔限位。然而，采用霍尔限位的缺点在于，产品价格较高，安装操作复杂，调节比较麻烦，且精度不够高。

实用新型内容

本实用新型的主要提供一种体积小、精度高且运行平稳的一体化道闸机芯。

为实现上述目的，本实用新型提出一种一体化道闸机芯，包括装于机芯的机壳内的电机和减速机，所述电机的旋转轴与减速机联接，电机的旋转轴转动时，可驱动减速机的输出轴转动，所述减速机的壳体的外侧一体成型有轴承座，轴承座通过主轴承可枢转安装有与输出轴平行的主轴，所述主轴位于输出轴的正上方，且输出轴部分伸出壳体并通过四连杆机构与主轴联接，输出轴转动时可通过四连杆机构带动主轴转动，另有角度检测装置用于检测输出轴的转动角度值，电机根据角度检测装置检测到的角度值控制输出轴转动。

在本实用新型中，其将安装主轴的轴承座一体成型于减速机壳体外侧，使主轴位于输出轴的正上方并与输出轴平行，一方面有助于简化道闸的结构，并降低道闸机芯的体积，另一方面可提高道闸的主轴的装配精度和强度，进而提高道闸运行的稳定性，另外，其通过角度检测装置检测输出轴的转动角度值，使电机可根据角度检测装置检测到的角度值控制输出轴转动，从而准确控制道闸杆的升降幅度。

附图说明

图1为本实用新型一体化道闸机芯的立体图；

图2为本实用新型一体化道闸机芯的电机与减速机部分的分解示意图；

图3为本实用新型一体化道闸机芯的角度传感器组件的剖视图；

图4为感应磁铁的旋转示意图；

图5为本实用新型一体化道闸机芯的手动驱动装置的剖视图；

图6为本实用新型一体化道闸机芯的手动驱动装置的分解示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种一体化道闸机芯。

在本实用新型实施例中，如图1、图2所示，该一体化道闸机芯，包括装于机芯的机壳（未图示）内的电机1和减速机2，所述电机1的旋转轴11与减速机2联接，电机1的旋转轴11转动时，可驱动减速机2的输出轴21转动，所述减速机2的壳体的外侧一体成型有轴承座23，轴承座23通过主轴承24可枢转安装有与输出轴21平行的主轴5，所述主轴5位于输出轴21的正上方，且输出轴21部分伸出壳体并通过四连杆机构6与主轴5联接，输出轴21转动时可通过四连杆机构6带动主轴5转动，另有角度检测装置4用于检测输出轴21的转动角度值，电机根据角度检测装置4检测到的角度值控制输出轴21转动，从而准确控制道闸杆的升降幅度。

具体地，减速机2包括所述壳体25，所述壳体25中空形成安装空间，安装空间内可枢转安装有蜗杆26和所述输出轴21，电机1的机体与壳体25固连且电机1的旋转轴11伸入安装空间，旋转轴11伸入安装空间的区域设有主动齿轮12，所述蜗杆26的非螺旋齿区域装设有与主动齿轮12啮合的从动齿轮27，所述输出轴21位于安装空间的区域安装有与蜗杆26啮合并能实现自锁的蜗轮28。主动齿轮12和从动齿轮27组成第一级减速机构，随后由蜗轮、蜗杆配合形成第二级减速机构，第一级减速机构和第二级减速机构在安装空间内垂直排布，可有效降低本发明减速传动机构的体积，且二级减速分配力矩可以减小工件的受力及磨损，延长了工件的使用寿命，并且具备自锁功能，一方面，在道闸杆起杆过程中突然停止时不会自然砸落损害人身财产安全，另一方面，防止道闸关闭时人为抬起道闸杆非法通过道闸。

应当说明的是，所述输出轴21、蜗杆26可枢转安装于壳体的安装空间的方式有多种，可采用现有技术，例如通过相应的轴承可枢转安装于安装空间，具体如何安装，这里不再进行赘述。

更具体地，电机旋转轴11伸入安装空间的区域至少有一段为齿轴，所述齿轴形成所述主动齿轮12，所述齿轴形成所述主动齿轮12，这种将主动齿轮12与电机旋转轴制成一体式结构的方式，可提高主动齿轮12与旋转轴的结合强度并能降低制造成本，同时传度精度更高，当然，所述主动齿轮12也可以是固定在旋转轴端部的分体式结构。

在本实用新型实施例中，如图1、图3所示，所述角度检测装置4包括固设于减速机壳体外侧与输出轴相邻的外壳41，所述外壳中空形成容纳空间，容纳空间装有角度传感器42，外壳41与角度传感器42的感应部43相对的位置开设通孔并可枢转安装有转动轴44，转动轴44靠近角度传感器的感应部的一端装有感应磁铁45，角度传感器42通过其感应部43与感应磁铁的配合形成磁感应，转动轴44远离角度传感器42的感应部43的一端伸出外壳并设有副齿轮46，所述输出轴伸出壳体的部分装有与所述副齿轮46啮合的主齿轮29。输出轴转动时，通过主齿轮29转动带动副齿轮46转动，进而带动感应磁铁45的转动，角度传感器感应到感应磁铁的转动角度就可以检测出道闸杆的升降角度，实现对闸杆升降的精确调节控制。

具体地，副齿轮46与转动轴44一体成型，又或者通过螺钉或过盈配合固紧于转动轴远离感应部的一端。

具体地，外壳41包括上壳和下壳，上壳与下壳卡合并通过螺钉固连，上壳顶部设有所述通孔，所述通孔装有轴承47，所述转动轴44通过轴承47可枢转装于所述通孔。具体如何可枢转安装，有多种实施方式，可采用现有技术，这里不再进行赘述。

具体地，如图4所示，所述感应磁铁45为圆形结构，且感应磁铁45与角度传感器42的感应部相对的一面均具有N极和S极，N极和S极各占一半，所述角度传感器为磁编码器。

在本实用新型实施例中，如图1、图5、图6所示，还包括手动驱动装置3，所述电机1的旋转轴11的尾部伸出其机体形成尾轴13，所述手动驱动装置3包括限位座31和摇手32，所述限位座限定有两端敞开的容纳腔，其中一端与电机机体的尾部固连，电机尾轴13伸入容纳腔，尾轴13至少尾部为非圆形柱状结构；所述摇手32包括主体33以及从主体延伸出的套体34，所述套体34的端壁设有与尾轴13的非圆形柱状结构相配合的卡孔35，套体34活动插装于容纳腔，并可沿容纳腔在套入尾轴13和与尾轴13分离的位置之间运动，套体34套入尾轴13后，可人手通过主体驱动尾轴13转动。在电机正常运转时，套体处于与尾轴分离的位置，摇手不随尾轴转动，一方面可降低噪音，另一方面可避免因人体部位或其他物体误入摇手的转动轨迹而被打伤并给人身或者财产安全产生损害的情况发生，而电机因断电或其他紧急情况而无法运转时，则在人工驱使摇手的套体套入尾轴后，即可通过摇手驱动电机尾轴转动，从而人工驱使电机运转，例如控制道闸的开启与关闭。

具体地，主体33远离套体34的边缘处设有摇把36，所述限位座31为一体成型的结构或者为由至少两块环形分布的挡块38拼合而成，每块挡块38均设有连接部37，且连接部37通过螺钉与电机1机体的尾部固连，并围成所述容纳腔。

在本实用新型实施例中，如图1所示，四连杆机构6包括设于输出轴21伸出壳体部分的输出轴拐臂61、设于主轴5的主轴拐臂62、两端与输出轴拐臂61和主轴拐臂62可枢转连接的连杆63、以及上端与主轴拐臂62远离连杆63的一端可枢转连接的弹簧拉板64，所述弹簧拉板64的下端通过调节杆7与拉伸弹簧组件8的上端连接，所述拉伸弹簧组件8的下端与机芯的机壳可枢转连接，应当说明的是，所述四连杆机构6为现有技术，并为本技术领域的技术人员所熟知，其有多种实施方式，上述仅为四连杆机构的一种较佳实施例，这里不再对其具体结构以及连接方式进行赘述。

进一步地，所述拉伸弹簧组件8包括多根平行设置的拉簧81，与多根所述拉簧的上端共同连接的顶板82以及设于拉簧下端的铰环83，所述顶板82与调节杆7的下端旋接，所述铰环83与机芯的机壳可枢转连接，所述调节杆7的上端与弹簧拉板64旋接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接\/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

设计图

一种一体化道闸机芯论文和设计

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