一种智能马桶盖及工作方法与流程

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种智能马桶盖及其工作方法。

背景技术：

马桶是生活中常用的必需品之一，其中坐式马桶被广泛应用在家庭、宾馆和办公等场所中。马桶上盖和马桶圈是坐式马桶最重要的部分，它们有着避免散发异味污染空气以及舒适坐便的功能。但实现功能的同时，也带来了诸多不便，不管是清洗马桶还是使用马桶时都需要直接用手去接触马桶上盖与坐垫，沾染细菌，损害健康。同时，马桶使用后未及时关闭马桶上盖也会散发异味，污染空气。

为了避免直接用手去接触马桶上盖与坐垫，市面上出现了马桶上盖和马桶圈可自动打开的智能马桶。智能马桶通常在水箱上方设置自动按键，碰触按键，马桶上盖和马桶圈即可自动打开。由于男女使用马桶的习惯不同，女士使用时只需要掀开马桶上盖，而男士使用时，为了避免马桶圈在男性小解时被污染，则需要将马桶圈也掀开。因此智能马桶在设计时，须考虑到方式男女使用方式的不同。申请号为cn201420274795.0的专利公开了一种马桶上可以识别男女的装置，包括马桶圈、马桶上盖和马桶座，马桶上盖与马桶圈之间设置有甲电动转轴，甲电动转轴上设置有转动套，转动套连接所述的马桶圈，马桶上盖面向马桶圈的一面设置有若干个电磁铁，马桶圈上设置有与电磁铁相配合的铁块，马桶上盖上有电子鼻，电子鼻信号连接甲电动转轴。该公开文件中通过电子鼻来检测雄酯酮气体来实现男女的识别。上述结构的智能马桶，在使用者携带雄酯酮的浓度来确定，当雄酯酮的浓度较低时，则智能马桶对人体靠近与离开的感应效果不理想，使得用户体验较差。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种智能马桶盖，其能够区分男士女士使用，并使使用者具有较好的体验。

根据本发明的一个方面，提供了一种智能马桶盖，包括：固定于马桶桶体上方的支撑座、马桶上盖和马桶圈，所述马桶上盖和马桶圈均固定于所述支撑座上并均能够绕所述支撑座旋转；

传动机构，其一端与马达连接，其另一端分别与所述马桶上盖和马桶圈连接，在所述马达带动下依次开启所述马桶上盖及所述马桶圈，或依次关闭马桶圈及所述马桶上盖， 或单独开启所述马桶上盖、关闭所述马桶上盖；

控制器，与所述马达电连接；

红外传感器，与所述控制器电连接，包括测距模块和射线模块。

优选地，所述传动机构包括固定基座、传动组件、马桶上盖传动轴和马桶圈传动轴，所述传动组件固定于所述固定基座上，所述传动组件的一端与马达连接，所述马桶上盖传动轴的固定端和马桶圈传动轴的固定端同轴心固定于所述传动组件的另一端；所述马桶上盖传动轴的连接端与所述马桶上盖固定连接，所述马桶圈传动轴的连接端与所述马桶圈固定连接。

其中，所述传动组件包括开有椭圆形孔的第一椭圆件、开有椭圆形孔的第二椭圆件、传动轮、传动轴固定件；

第一椭圆件椭圆形孔的长轴与第二椭圆件椭圆形孔的长轴垂直；

所述传动轮包括第一轮体、第二轮体和连接第一轮体和第二轮体的连接杆；第一轮体上设有向圆心方向延伸的第一挡块，第二轮体上设有向圆心方向延伸的第二挡块；

第一轮体的外端面与所述马达固定连接；

第一椭圆件设置于第一轮体与第二轮体之间的空隙内并靠近第一轮体，第二椭圆件固定设置于第二轮体外端面的外侧；传动轴固定件设置于第一轮体和第二轮体之间的间隙内并靠近第二轮体；

所述马桶上盖传动轴的固定端由第二椭圆件的椭圆形孔穿入，并依次经过第二轮体、传动轴固定件、第一椭圆件后，进入第一轮体的圆形孔内；所述马桶上盖传动轴的固定端设有沿径向方向伸缩的第一拨齿，第一拨齿上设有第一凸起和第二凸起，第一凸起位于第一椭圆件的椭圆形孔内，第二凸起位于第一轮体的圆形孔内，在第一拨齿处于弹起状态时第二凸起与第一挡块抵接；

所述马桶圈传动轴的固定端依次贯穿第二椭圆件的椭圆形孔、第二轮体和传动轴固定件，所述马桶圈传动轴的固定端设有沿径向方向伸缩的第二拨齿，第二拨齿上设有第三凸起和第四凸起，第三凸起位于第二椭圆件的椭圆形孔内，第四凸起位于第二轮体的圆形孔内，在第二拨齿处于弹起状态时第四凸起与第二挡块抵接

第一拨齿与第二拨齿之间的夹角为90～110度。

进一步地，智能马桶盖还包括：

马达分离结构，设置于所述马达与第一轮体的外端面之间，其一端与马达连接，另 一端与第一轮体的外端面固定连接；

限位开关，设置于第一椭圆件椭圆形孔的内表面，并靠近椭圆形孔的短轴处；

扶手，设置于传动机构的外侧，所述红外传感器安装于所述扶手上；所述扶手上还包括男士/女士档位开关。

优选地，所述马达分离结构包括联轴器和法兰盘结构；

所述联轴器的一端与所述马达连接，另一端面设有环形阵列的楔形齿；

所述法兰盘结构与所述联轴器连接的端面设有环形阵列的楔形凹槽，所述楔形齿与所述楔形凹槽互相咬合，所述法兰盘结构的另一端面与第一轮体的外端面固定连接。

优选地，所述马桶上盖传动轴的直径大于所述马桶圈传动轴，所述马桶上盖传动轴为中空结构，所述马桶圈传动轴位于所述马桶上盖传动轴的中空空间内；所述马桶圈传动轴的长度大于所述马桶上盖传动轴的长度；

所述支撑座上设有沿其长度方向延伸的贯穿孔；

所述马桶圈包括相对设置的第一固定耳和第二固定耳，第一固定耳和第二固定耳分别设置于所述支撑座两端的外侧；

所述马桶上盖包括相对设置的第三固定耳和第四固定耳，第三固定耳设置于第一固定耳的外侧，第四固定耳设置于第二固定耳的外侧；

所述马桶上盖传动轴与所述第三固定耳相对固定；

所述马桶圈传动轴贯穿第三固定耳后与第一固定耳和第二固定耳相对固定。

根据本发明的另一方面，还提供了一种如上所述的智能马桶盖的工作方法，包括：

当所述红外传感器的测距模块检测到设定距离内出现目标物时，所述红外传感器向所述控制器发送触发信号；

控制器接收到触发信号后向所述马达发送转动信号；

所述马达根据接收的转动信号带动传动机构转动；所述传动机构依次分别开启所述马桶上盖及所述马桶圈。

优选地，在所述传动机构开启所述马桶上盖之后、开启所述马桶圈之前还包括：

若所述红外传感器的射线模块监测到有手势动作遮挡射线时，通知所述控制器控制马达停止转动，停止马桶圈的开启；

若所述射线未被遮挡，所述控制器控制所述马达继续转动，所述传动机构开启所述 马桶圈；

在所述马桶圈打开过程中或打开后，所述方法还包括：若检测到所述射线被遮挡，所述控制器控制马达反向转动，所述传动机构关闭所述马桶圈。

进一步地，在所述马桶上盖转动过程中受到反向阻力时，马达的电流增加到临界阈值，所述马达带动马桶上盖传动轴向相反方向转动；

所述工作方法还包括：

当所述红外传感器的测距模块检测到目标物离开设定距离后，所述红外传感器向所述控制器发送关闭信号；控制器根据接收到的关闭信号向所述马达发送反向转动信号；所述马达根据接收的反向转动信号带动传动机构反向转动；所述传动机构依次关闭马桶圈及所述马桶上盖。

优选地，所述马桶盖上还设置有男士/女士档位开关，所述控制器接收到触发信号后向所述马达发送转动信号之前，还包括：

所述控制器确定当前为男士档还是女士档，若确定为男士档，则向所述马达发送的转动信号为开启马桶上盖和马桶圈的转动信号；所述马达根据接收的转动信号带动传动机构转动；所述传动机构依次分别开启所述马桶上盖及所述马桶圈；

若确定为女士档，则向所述马达发送的转动信号为仅开启马桶上盖的转动信号；所述马达根据接收的转动信号带动传动机构转动；所述传动机构仅开启所述马桶上盖。

由以上技术方案可知，本申请中的智能马桶盖，马桶上盖和马桶圈的掀开和关闭采用红外感应测距加手势感应的方式，可以实现马桶上盖和马桶圈的单独开启和关闭，满足大小便/男女不同的的使用习惯，且为非接触式，不容易沾染细菌，利于使用者的健康。同时，本申请中的智能马桶盖还使用单马达分别分时控制马桶上盖和马桶圈的掀开和关闭，大幅度降低生产成本，且功耗降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出的智能马桶盖的结构示意图；

图2为图1所示智能马桶盖的爆炸图；

图3为根据一优选实施例示出的传感组件的分解图；

图4为图3中传动轮、马桶上盖传动轴的固定端和马桶圈传动轴的固定端的放大图；

图5为根据一优选实施例示出的马达分离结构的结构示意图；

图6为根据另一优选实施例示出的第一拨齿或第二拨齿的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1为根据一优选实施例示出的智能马桶盖的结构示意图。图2为图1所示智能马桶盖的爆炸图。如图1和图2所示，智能马桶盖包括固定于马桶桶体上方的支撑座1、马桶上盖2、马桶圈3、传动机构4、红外传感器5和控制器8和马达6。

优选地，本实施例中马桶圈3包括相对设置的第一固定耳301和第二固定耳302，第一固定耳301和第二固定耳302分别设置于支撑座1两端的外侧。马桶上盖2包括相对设置的第三固定耳201和第四固定耳202，第三固定耳201设置于第一固定耳301的外侧，第四固定耳202设置于第二固定耳302的外侧。马桶上盖2和马桶圈3均固定于支撑座1上并均能够绕支撑座1旋转。

传动机构4，包括固定基座40、传动组件、马桶上盖传动轴41和马桶圈传动轴42，传动组件固定于固定基座40上，传动组件的一端与马达6连接，马桶上盖传动轴41的固定端和马桶圈传动轴42的固定端同轴心固定于传动组件的另一端。固定基座40优选采用相对设置的第一基座401和第二基座402拼接而成。

作为其中一种优选方案，本实施例中马桶上盖传动轴41的直径大于马桶圈传动轴42，马桶上盖传动轴41为中空结构，马桶圈传动轴42位于马桶上盖传动轴41的中空空间内；马桶圈传动轴42的长度大于马桶上盖传动轴41的长度。

支撑座1上设有沿其长度方向延伸的贯穿孔。马桶上盖传动轴41的连接端与马桶上盖2固定连接，具体地，马桶上盖传动轴41与第三固定耳201相对固定。马桶圈传动轴42的连接端与马桶圈3固定连接，具体地，马桶圈传动轴42贯穿第三固定耳后与第一固定耳和第二固定耳相对固定。

图3为根据一优选实施例示出的传感组件的分解图。如图3所示，传动组件包括开 有椭圆形孔的第一椭圆件403、开有椭圆形孔的第二椭圆件404、传动轮、传动轴固定件405。第一椭圆件403上椭圆形孔的长轴与第二椭圆件404上椭圆形孔的长轴垂直。

图4为图3中传动轮、马桶上盖传动轴的固定端和马桶圈传动轴的固定端的放大图。如图4所示，传动轮包括第一轮体406、第二轮体407和连接第一轮体406和第二轮体407的连接杆408。第一轮体406上设有向圆心方向延伸的第一挡块409，第二轮体407上设有向圆心方向延伸的第二挡块410。

第一轮体406的外端面与马达6固定连接。第一椭圆件403设置于第一轮体406与第二轮体407之间的空隙内并靠近第一轮体406，第二椭圆件404固定设置于第二轮体407外端面的外侧；传动轴固定件405设置于第一轮体406和第二轮体407之间的间隙内并靠近第二轮体407。

马桶上盖传动轴的固定端411由第二椭圆件404的椭圆形孔穿入，并依次经过第二轮体407、传动轴固定件405、第一椭圆件403后，进入第一轮体406的圆形孔内；马桶上盖传动轴的固定端411设有沿径向方向伸缩的第一拨齿412，第一拨齿412上设有第一凸起413和第二凸起414，第一凸起413位于第一椭圆件403的椭圆形孔内并与椭圆形孔的内表面接触，第二凸起414位于第一轮体406的圆形孔内，在第一拨齿412处于弹起状态时第二凸起414与第一挡块409抵接。

马桶圈传动轴的固定端415依次贯穿第二椭圆件404的椭圆形孔、第二轮体407和传动轴固定件405，马桶圈传动轴的固定端415设有沿径向方向伸缩的第二拨齿416，第二拨齿上设有第三凸起和第四凸起，第三凸起位于第二椭圆件404的椭圆形孔内并与椭圆形孔的内表面接触，第四凸起位于第二轮体407的圆形孔内，在第二拨齿处于弹起状态时第四凸起与第二挡块410抵接。

第一拨齿412与第二拨齿之间的夹角为90～110度。

控制器与马达6电连接。红外传感器5与控制器电连接。其中，本实施例中的红外传感器5包括测距模块和射线模块。

下面对本实施例中的智能马桶盖的工作原理进行详细阐述。

当使用者靠近并达到红外传感器5测距模块设定的触发距离后，红外传感器5将触发信号传输给控制器，控制器根据接收的触发信号向马达6发送转动信号，马达6根据接收的转动信号带动传动轮转动。此时，第一轮体406的第一挡块409推动马桶上盖传动轴固定端的第二凸起414转动，马桶上盖传动轴随之转动，同时第一拨齿412的第一凸起413在第一椭圆件403椭圆形孔内由长轴位置向短轴位置转动。第一凸起413在由 长轴位置向短轴位置转动时逐渐收缩，至短轴位置会全部收缩至马桶上盖传动轴固定端内部，第二凸起414随第一凸起413收缩，在马桶上盖传动轴旋转90°位置时，第一传动轮上的第一挡块409不再与第二凸起414接触，第一传动轮不再带动马桶上盖传动轴转动，这一过程中完成马桶上盖的打开。

为得到马桶上盖的精确转动角度，在第一椭圆件403椭圆形孔的内表面，并靠近椭圆形孔的短轴处设有限位开关。

在马桶上盖打开后，红外传感器5的射线模块检测用户手势，即检测红外线射线模块发射的射线是否被使用者手势遮挡。若射线模块发射的射线未被遮挡，则马达继续转动，开启马桶圈；若检测到射线被遮挡，则控制器控制马达停止转动，停止马桶圈的开启。

马达开启马桶圈的过程具体为马达带动马桶圈传动轴进行下一个90°的旋转过程。在下一个90°的转动过程中，第二轮体407的第二挡块410推动马桶圈传动轴42固定端的第四凸起转动，马桶圈传动轴42随之转动，同时第二拨齿的第三凸起在第二椭圆件404椭圆形孔内由长轴位置向短轴位置转动。第三凸起在由长轴位置向短轴位置转动时逐渐收缩，至短轴位置会全部收缩至马桶圈传动轴42固定端内部，第四凸起随第一凸起413收缩，在马桶圈传动轴旋转90°位置时，第二传动轮上的第二挡块410不再与第四凸起接触，第二传动轮无法再带动马桶圈传动轴转动，这一过程中完成马桶圈的打开。

在马桶圈打开后，若射线模块发射的射线检测到被遮挡时，红外传感器5向控制器发送关闭马桶圈信号，控制器控制马达6反向旋转，马达带动马桶圈传动轴反向旋转90度，执行关闭马桶圈的动作。

当红外传感器5的测距模块确定使用者离开时，红外传感器向控制器发送关闭信号，控制器根据接收的关闭信号向马达发送反向转动信号，马达根据接收的反向转动信号带动马桶上盖传动轴反向转动；马桶上盖传动轴使马桶上盖关闭。

进一步优选地，在马桶上盖传动轴正向转动或反向转动受到反向阻力时，马达的电流增加。当马达的电流增加到临界阈值时，马桶上盖传动轴向相反方向转动。如，在马桶盖打开过程中，若马桶盖受到过大阻力(人为阻挡马桶盖的开启)，马达的电流会突然增加，当马达的电流达到临界阈值，则马桶盖关闭。在马桶盖关闭过程中，若马桶盖受到过大阻力(人为阻挡马桶盖的关闭)，马达的电流也会突然增加，当马达的电流达到临界阈值，则马桶盖开启。

由以上方案可知，本申请中的智能马桶盖采用单马达结构即可分别分时控制马桶盖和座垫的掀开和关闭，与现有技术中双马达智能马桶相比，其结构成本能够大幅度降低， 且功耗较小。

进一步地，本申请中的智能马桶盖还包括马达分离结构9。马达分离结构9设置于马达与第一轮体406的外端面之间，其一端与马达连接，另一端与第一轮体406的外端面固定连接。图5为根据一优选实施例示出的马达分离结构的结构示意图。如图5所示，马达分离结构9包括联轴器901和法兰盘结构902。其中，联轴器的一端与马达连接，另一端面设有环形阵列的楔形齿。法兰盘结构902与联轴器连接的端面设有环形阵列的楔形凹槽903，楔形齿与楔形凹槽互相咬合，法兰盘结构的另一端面与第一轮体406的外端面固定连接。

在智能马桶盖上设置马达分离结构，是为了应对在超出马达的最大负载(例如人为手动开启或关闭马桶上盖/马桶圈时)或无电源时，使马达与传动结构两者自动分离，实现手动开启和闭合马桶上盖与马桶圈，还可以防止马桶上盖被损坏。

图6为根据另一优选实施例示出的第一拨齿或第二拨齿的结构示意图。如图6所示，在第一拨齿的第二凸起(或第二拨齿的第四凸起)处进一步设置一斜面结构419，该斜面结构带动对应拨齿时，拨齿会自动被压缩到对应的槽内，在断电或需要人手动开启或关闭马桶上盖/马桶圈时，达到使用较小力度就能达到手动开关马桶盖的效果。

更进一步地，本申请中的智能马桶盖还包括设置于传动机构4外侧的扶手7。优选地，红外传感器5可安装于扶手7上。通过红外传感器5对用户手势的检测可以自动区分男士大小便。同时为使得本申请中的马桶更灵活的满足用户的需求，在扶手7上还可设置男士/女士档位开关，以区分男士/女士档位。家用马桶或男厕马桶可以设置在男士档位，当确定当前档位为男士档时，控制器向马达发送的转动信号为开启马桶上盖和马桶圈的转动信号。马达根据接收的转动信号带动传动机构转动，传动机构旋转180度依次开启马桶上盖和马桶圈。家用环境下或女厕可设置为女士档位。当确定当前档位为女士档时，向马达发送的转动信号为仅开启马桶上盖的转动信号。马达根据接收的转动信号带动传动机构转动90度，即仅开启马桶上盖。

由以上技术方案可知，本申请中的智能马桶盖，马桶上盖和马桶圈的掀开和关闭采用红外感应测距加手势感应的方式，可以实现马桶上盖和马桶圈的单独开启和关闭，满足大小便/男女不同的的使用习惯，且为非接触式，不容易沾染细菌，利于使用者的健康。同时，本申请中的智能马桶盖还使用单马达分别分时控制马桶上盖和马桶圈的掀开和关闭，大幅度降低生产成本，且功耗降低。

本申请的智能马桶盖，可以通过基座直接固定在普天马桶桶体上，直接将普天马桶升级为智能马桶，无需用户将马桶彻底更换，与目前配套一体化销售的智能马桶比，更 方便快捷、节约成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确方法，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。