一种基于水压的马桶盖开合驱动装置及马桶座圈、端盖总成的制作方法

本发明涉及一种基于水压部件工作的马桶盖开合的驱动装置，以及基于该装置驱动的马桶座圈、端盖总成。主要涉及专利分类号A47家具；家庭用的物品或设备；咖啡磨；香料磨；一般吸尘器A47K未列入其他类目的卫生设备A47K13/00各种便器用的座或盖A47K13/24未列入A47K 13/02至A47K 13/22各组的或与这些组关系不大的零件或部件。

背景技术：

随着马桶的不断发展，坐便式马桶已经成为主流，马桶也开始越来越智能化，自动清洗肛门烘干等自动功能也开始普及，但是马桶盖在使用之前仍然需要人们低头俯身抬起，才能够开始使用。对于青壮年来说，这个低头俯身的过程并不会构成任何问题，但是对于罹患高血压等心脑血管疾病的老年人、腰部/脊椎病患或者宠物来说，是一个需要重视的问题，由于马桶盖的高度较低，在俯身低头的过程中，头部的高度的变化，导致心脑血管压力的骤变，严重的情况会导致脑溢血、中风等情况的发生。

而且研究表明，手部细菌数量远超过人体其它部位，在公共卫生间也开始大量普及的坐便式马桶圈马桶盖，每天在清扫间隙都需要面对大量的使用人群，而我国主流的卫生意识，都强调便后再洗手，使得抬起/关闭马桶座圈/盖过程中造成大量的细菌交叉传播，导致比较严重的卫生安全隐患。

有的马桶盖亟需改进。现有的马桶盖也开始出现基于电机驱动的自开合马桶盖，但是需要外接电源，另外，电机在卫生间环境中的使用寿命也较难满足长寿命的使用需求。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明公开的一种基于水压的马桶盖开合驱动装置，包括：作为核心部件的液压缸I，该液压缸I内部活塞I通过连接件驱动马桶盖旋转轴，在液压缸I的两端，也就是所述活塞I的两侧分别设置管路I和管路II，将外部的压力水流(比如居民自来水)引入液压缸I，即活塞I的一侧，推动活塞I进行往复运动，进而带动马桶盖完成开启和闭合动作。

为了使所述的管路I和管路II分别在输水和排水状态切换，所述的管路I和管路II与外部水源之间设有一水路切换单元，该单元能够在外界作用下(比如比如手动，感应等元器件等控制下)，切换管路I和管路II以作为主水管或排水管(分别针对活塞I往复运动过程中的膨胀和挤压)，通过管路I或管路II进入液压缸I的水从所述活塞I的一侧推动液压缸I中活塞I运动，带动马桶盖旋转轴转动，完成马桶盖开合。

通过设置液压缸I与外部水源连接，并设置外部水源进入液压缸I的位置，推动液压缸I活塞I完成往复运动，进而通过连接件比如齿条和齿轮，带动马桶盖的轴旋转，完成马桶盖的开启和闭合，整体结构简单可靠，在整体材质上可选择长寿命的工程塑料等，能够伴随整个马桶盖的全寿命周期。

作为优选的实施方式，所述的水路切换单元为换向阀I，换向阀I内部设有往复运动的阀杆I，为了使得阀杆I在往复运动的两极限位置分别对应供水和排水，阀杆I开有两组双通道管路—双通道I和双通道II。

当阀杆I分别到达正负行程极限位置时，所述的双通道I和双通道II分别连通所述的管路I和管路II与进水口、第一排水口或第二排水口，使进水口与管路I或管路II形成所述液压缸I的进水通路，使第一排水口或者第二排水口与所述的管路II或者管路I形成液压缸I的排水通路。所述的进水和排水通路仅表示水流经的管路。

外部水流通过进入管路进入所述液压缸I中活塞I的一侧空间，推动活塞I向液压缸I另一侧移动并挤压该移动侧的存水，使存水经由所述排水通路排出。

在本实施方式中，换向阀I中应该包括弹性复位部件，比如复位弹簧；同时换向阀I中的阀杆I也应当包含传动部件，使得阀杆I能够外界力作用下，进行单向的运动。

相对于其它的管路切换形式，弹簧复位换向阀结构更为简单，最终组合形成设备基本成长方体，方便设置在马桶盖轴部。

更进一步的，考虑到液压缸I中被活塞I往复运动挤出的水，如果直接排入马桶，将造成水资源浪费。

故作为优选的实施方式，所述的主排水管路的末端连接有储水单元；由所述的液压缸I活塞I挤出的水进入储水单元，当马桶自身的集水箱水位下降，开始由外界注水时，储水单元内存储的水，通过管路进入所述的集水箱。

更进一步的，所述的储水单元包括储水器和水路切换组件；所述的储水器通过所述的主排水管路承接液压缸I排出的水；所述的水路切换组件了连通所述的主排水管路、外部水源、储水器和所述的集水箱。

储水器未饱和时，水路切换组件断开主排水管路、储水器与所述集水箱的连通水路；连通所述的外部水源和集水箱，液压缸I排出的水全部进入所述的集水器；若集水箱缺水，由外部水源直接供水。

储水器饱和时，水路切换组件同时连通储水器和集水箱以及排水通路和集水箱；若集水箱缺水，由集水器和排水通路同时供水。

更进一步的，所述的水路切换组件为内部带有阀杆II的换向阀II；所述的储水器内部具有一带有复位弹簧的活塞II；

所述的阀杆II和活塞II之间具有磁力，阀杆具有通道I和通道II；

储水器内未存水时，活塞II完全伸展，储水器中活塞II与阀杆II磁性连接，使所述的阀杆II中通道I连通所述的外部水源和集水箱；

储水器内开始进水时，活塞II开始被排水通路的水挤压产生位移并挤压所述的复位弹簧；当活塞II承受的水压超过磁力时，即阀杆II自身弹簧拉力超过磁力时，活塞II和阀杆II连接断开，阀杆II在自身弹簧的作用下运动，使所述的通道II同时将储水器和所述的排水通路与集水箱连通。

考虑到装置的使用场景，对装置的整体尺寸有着较为严格的要求，作为优选的实施方式，所述的换向阀I和换向阀II分别为弹簧复位换向阀I和弹簧复位换向阀II。进一步的减少了系统的结构，使得本装置能够安装在马桶盖/座圈的根部，不需要对现有马桶以及座圈等作出任何适应性改动，十分适于现有马桶座圈/盖的升级换代。

一种马桶座圈、端盖总成，包括：自身旋转轴由如权利要求1所述液压缸I驱动的座圈以及带有扭簧的端盖。

作为优选的实施方式，所述的座圈旋转轴为扭簧转轴。通过采用扭簧，可以有效的减少座圈和端盖抬升时所受阻力，使得在用水高峰时段，水压较小的情况下，依然可以保证座圈和端盖的正常开合。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明关盖过程原理图；

图2为本发明开盖过程原理图；

图3为本发明储水器水进入集水箱原理图；

图4为本发明进水总管水进入集水箱原理图；

图5为本发明实施例1中的马桶盖总装配图；

图6为本发明实施例1中马桶端盖装配图；

图7为本发明实施例1中马桶座圈装配图；

图8为本发明实施例1中主壳体装配图；

图9为本发明实施例1中驱动总成装配图。

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、完整地描述：

如图1-图4所示：一种基于水压的自开合马桶盖，主要包括：

液压缸I2、弹簧复位换向阀I1、与弹簧复位换向阀I1平行设置的弹簧复位换向阀II3以及与弹簧复位换向阀II3同轴设置的储水器4。

所述的液压缸I2的两端分别连接管路I15和管路II16，管路I15和管路II16分别连接弹簧复位换向阀I1侧壁的管路接口I9和管路接口II8，同样的，还设有与外界水源5管路连接的入水口6，以及设置在入水口6以及设置在入水口6两侧的排水口10和排水口11。

弹簧复位换向阀I1内部的阀杆I的端部连接有复位弹簧I21和拉绳I23，作为可选的实施方式，所述的阀杆I内部分别设置两组通道，使得阀杆I在往复运动的极限位置(也可设置阻挡件或者滑动固定件，在往复运动过程中的某个特定位置也可)分别将管路接口I9或者管路接口II8与入水口6，形成供水通路，外部水源通过供水通路进入液压缸I2中图示方向的上方，使得活塞I向下挤压活塞I；同时，将管路接口II8或者管路接口I9与排水口11或排水口10连接，形成排水通路，如图1所示管路接口I9与排水口11形成排水通路，图2中管路接口II8和排水口10形成排水通路。

排出的水首先进入储水器4，在进入储水器4中水量较少时，储水器4中的水压不足以推动由复位弹簧20支撑的活塞II18，使得活塞II18与阀杆II19的端部通过磁性相互吸引，使得阀杆II19处于弹簧复位换向阀II3的最右端，此时，弹簧复位换向阀I中的左端通道通过管路分别连通通过管路7和管路13分别连通外部水源5和集水箱14，形成外部水源和马桶集水箱14的直通进水管路，如果使用者需要向马桶集水箱14中注水，打开直通进水管路的阀门即可。

在装置完成一次马桶盖开合的动作后，进入储水器4中的水持续增加，复位弹簧20在水压作用下不断收缩，使得阀杆II19和活塞II18的磁性连接断开，阀杆II19在复位弹簧22的作用下移动至图示的左端，此时阀杆II19中的另一通路连通集水器4的出水口17和所述的主排水管路，即如图所示的排水口11和排水口10的并联管路。

使得集水器4和活塞2分别与集水箱14连通，完成马桶盖开合驱动的水直接可通过管路直接进入集水器4，使用者只需打开阀门即可。当集水器4中水排放量达到阈值时，复位弹簧20的回复力超过水的压力，推动活塞II18复位，与所述的阀杆II19重新连接，恢复至初始状态，即重新由外部水源直接连通集水箱14。

实施例1，在本实施例中，附图标记如下：

1a.主壳体；2a.上盖；3a.座圈；4a.转轴；5a.转轴垫；6a.转轴；7a.转轴垫；8a.扭簧；9a.轴承；10a.轴承垫；11a.钢丝绳套管组件；12a.固定螺栓；13a.旋钮；14a.旋钮座；15a.盖胶垫；16a.轴孔帽；17a.转轴垫；18a.扭簧转轴；19a.胶垫；20a.驱动总成；21a.后盖；22a.螺栓；23a.壳体调节固定螺栓；24a.锁紧螺母；25a.排水管；26a.进水管；27a.三通接头；28a.轴承；29a.轴承垫；30a.扭簧；31a.固定螺栓；32a.螺母；33a.钢丝绳套管；34a.套管固定块；35a.轴承垫；36a.轴承；37a.34a外罩；38a.驱动壳体；39a.密封堵头；40a.驱动轴支架；41a.限位杆；42a.驱动轴；43a.轴承；44a.轴承压盖；45a.驱动活塞；46a.密封O型圈；47a.密封端盖；48a.活塞杆密封组件；49a.驱动换向阀杆；50a密封O型圈；51a.滑动环；52a.钢丝绳固定螺栓；53a.复位弹簧；54a.限位环；55a.储水活塞；56a.密封O型圈；57a.大磁钢；58a.固定螺栓；59a.密封垫；60a.密封螺帽；61a.复位弹簧；62a.进出水管密封组件；63a.排水换向阀杆；64a.密封O型圈；65a.小磁钢；66a.固定螺栓；67.拉簧拉杆；68a.复位拉簧；69a.限位环。

本实施例1的整体结构如图5所示，包括常规的端盖2a和座圈3a，装置本体设置在端盖2a和座圈3a的根部或者更确切的旋转轴心位置，端盖2a和座圈3a通过转轴分别固定在主壳体1a上，端盖2a和座圈3a完成超过90°旋转。

在本实施例中端盖2a为了适配装置本体的厚度，具有较为明显的边沿，同样的座圈3a的根部的两端有两个明显的突出，在其它可选实施例中，也可取消边缘改为其它的形式保证端盖2a仍然具有一定的密封性；对于座圈3a也可采用中部的一个或者若干凸起，保证与装置本体内部转轴配合。

端盖3a的装配形式可采用如图6所示的方案，端盖2a的底端两侧的固定部位设有带有轴垫5a的轴4a以及对侧的套有轴垫7a的轴6a，在轴6a的端部还通过轴承9a和轴承垫10a连接有扭簧8a。通过采用扭簧8a，可以有效的减少端盖2a在被座圈3a抬起时施加的阻力(自身重量)。同时减少了端盖2a放下时的冲击力。

同时，主要为旋钮和钢丝绳套管的控制机构设置在端盖2a上，旋钮13a设置在端盖2a的前端(打开状态时的顶端)，设置在端盖2a的外沿内部的旋钮座14a通过螺栓12a固定在端盖2a上，旋转旋钮13a可以带动钢丝绳套管组件11a内的钢丝绳动作，进而控制装置本体1内部的弹簧复位换向阀组件动作。

在本实施例中弹簧复位换向阀可选择弹簧缸或者类似的带有弹簧等弹性组件的设备。

座圈3a的优选结构如图7所示，包括常规的带有焦点19a的座圈主体3a，根部的连接部位开有轴孔，内部设有扭簧转轴18a，该扭簧转轴18a套有轴垫17a镶嵌在座圈3a左轴孔处，轴孔帽16a分别镶在座圈3a左右轴孔外侧。同样的，右轴孔处也设置完全对称的结构。

装置本体的结构如图8所示，主壳体1a通过调节固定螺栓23a和锁紧螺母24a固定在马桶上。

内部设有的三通接头27a分别连接压力水源和马桶进水口，外部压力水源通过三通接头下端进入进水管26a，再通过进水管26a进入驱动总成20a内。

装置中完成液压缸I驱动的排水，通过排水管25a进入三通接头27a上端，最终进入马桶集水箱。轴承28a、轴承垫29a、扭簧30a依次镶嵌在主壳体1a左座圈轴孔处。

所述的扭簧转轴18a与轴承28a内侧配合。扭簧30a一侧扭杆通过螺栓31a和螺母32a固定在主壳体1a上，另一侧扭杆卡在扭簧转轴18a横槽内，通过使用扭簧转轴可使弹簧克服一定的座圈2a重力，在外界水压很小的情况下，也可以驱动座圈2a开启。

轴承36a、轴承垫35a依次镶嵌在主壳体1a左端盖轴孔内，轴承36a与所述的轴4a配合。

所述前述钢丝绳机构中的钢丝绳套管33a分别与驱动总成20a和套管固定块34a连接，钢丝绳套管组件11a内部的钢丝绳就可以通过钢丝绳套管33a连接驱动总成20a内部的钢丝绳固定螺栓52a。后盖21a通过螺栓22a固定在主壳体1a上。

作为装置核心的驱动总成结构如图9所示：

包括驱动壳体38a，盖壳体上套有外罩37a，外罩37a是一个板焊接的长方体，底部镂空，可以将驱动壳体38a插进去，34a外罩可以锁死密封堵头39a、密封端盖47a。外罩37a是通过限位杆41a固定在驱动壳体38a上。

驱动换向阀杆49a上装有六个密封O型圈50a、二个滑动环51a。驱动换向阀杆49a顶端还装有钢丝绳固定螺栓52a，钢丝绳固定螺栓52a连接钢丝绳套管组件11a的钢丝绳，旋转旋扭13a可以通过钢丝绳带动驱动换向阀杆49a压缩复位弹簧53a动作。

在驱动壳体38a内部驱动换向阀部分依次装有驱动换向阀杆49a、复位弹簧53a、限位环54a。限位换54a一端顶在外罩37a顶端内壁，一端定在驱动换向阀杆49a上，使驱动换向阀杆49a可以在限定长度内位移。

驱动换向阀杆49a在两个极限位置的改变，从而对进出通道的改变，进而改变进水方向。

驱动活塞45a的活塞上装有密封O型圈50a，在活塞杆上车有直齿，与驱动轴42a上的齿轮配合。在驱动壳体38a内部驱动液压缸部分依次装有活塞杆密封组件48a、驱动活塞45a、密封端盖47a。

密封端盖47a一端顶在外罩37a侧内壁，限制驱动活塞45a在限定的长度上位移，密封端盖47a上有密封O型圈。

驱动液压缸部分的两个水通道分别与驱动换向阀部分的两个水通道连接，通过改变驱动换向阀杆49a的位置，即可改变进出水方向，来推动驱动活塞45a前后运动，通过齿轮齿条配合，进而带动驱动轴42a转动，使座圈2a开启或关闭。

驱动轴支架40a内依次装有轴承43a、驱动轴42a、轴承43a、轴承压盖44a，驱动轴42a可以在驱动活塞45a带动下顺时针和逆时针90度旋转。驱动轴支架40a通过限位杆41a固定在驱动壳体38a内部。

储水活塞55a上装有密封O型圈56a，在端面上装有大磁钢57a。大磁钢57a通过固定螺栓58a、密封垫59a和密封螺帽60a固定在储水活塞55a上。

储水活塞55a、复位弹簧61a依次装在驱动壳体38a内部储水器部分内；当开或关座圈3a时，液压缸内排出的水进去储水器内部，推动储水活塞55a压缩复位弹簧61a动作。

排水换向阀杆63a上装有4a个密封O型圈64a，保证密封性能。

排水换向阀杆63a底部装有小磁钢65a，通过固定螺栓66a固定。

排水换向阀杆63a顶端装有拉簧拉杆67。复位拉簧68a一端扣在拉簧拉杆67上，一端扣在外罩37a上。排水换向阀杆63a、复位拉簧68a、限位环69a依次装在驱动壳体38a内部排水换向阀部分内。

当储水器内的水排空时，大磁钢57a和小磁钢65a因距离小使吸引力大于复位拉簧68a的拉力，小磁钢65a带动排水换向阀杆63a克服复位弹簧拉力运动，改变排水换向阀通道，使自来水源直接进入马桶集水箱，直到马桶集水箱水满为止。

当液压缸内排出的水进去储水器内部，推动储水活塞55a压缩复位弹簧61a动作，大磁钢57a和小磁钢65a因距离大使吸引力小于复位拉簧68a的拉力，复位拉簧68a带动排水换向阀杆63a克服吸引力运动，改变排水换向阀通道，使储水器与马桶集水箱连接，断开自来水源与马桶集水箱连接，马桶冲水后，储水器的水先进入马桶集水箱，储水器的水排空后，自来水源的水才开始进入马桶集水箱。

本发明是上述实施例为例,但不仅限于此，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发明各实施例技术方案的范围。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。