一种过保护旋转盖及指纹锁杯盖的制作方法

1.本发明属于杯盖领域，更具体地，涉及一种过保护旋转盖及指纹锁杯盖。


背景技术：

2.杯子作为生活必需品，种类繁多，一般都配有螺旋拧紧的盖子，能够起到保温、防漏、保洁等作用。杯子大部分不带锁止装置，这种不带锁的杯子任何人都能轻易打开，因此存在被他人使用或恶意投物的风险，从而造成疾病的传播和健康损害。并且，通过螺纹旋转进行关盖开盖的杯子还通常会出现使用者用力过大，关盖过紧从而导致难以开盖的问题。
3.而想要在杯盖上既实现锁止功能、关盖保护功能，通常需要十分精密复杂的结构，与杯盖的实际简单的使用环境格外不符，因此，如何制作出既能满足上述功能，又能匹配杯盖的适用场景，简化杯盖的结构，实现量产是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种过保护旋转盖及指纹锁杯盖，其目的在于解决通过简单的结构同时实现锁止、力矩保护等功能的技术问题。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种过保护旋转盖，包括外盖、内盖和旋转控制件，所述外盖通过所述旋转控制件控制所述内盖同步旋转或不旋转，所述旋转控制件包括齿轮台、顺向爪、逆向爪，所述顺向爪的爪头为圆弧面，以使所述顺向爪与所述齿轮台啮合时，所述顺向爪的爪头悬空于所述齿轮台的齿缝上；所述逆向爪的爪头为平面，以使所述逆向爪与所述齿轮台啮合时，所述逆向爪完全卡入齿轮台的齿缝中，以使所述爪头与齿缝的底部面接触。
6.通过上述技术方案，可以实现外盖顺时针旋转并带动内盖同步顺时针旋转时，对内盖的力矩保护，以及外盖逆时针旋转时，逆向爪下放的前提下才能同步带动内盖逆时针旋转，也就是对内盖逆时针旋转进行条件附加，从而达到锁止功能。
7.优选地，所述顺向爪的爪头包括卡紧面和支撑面，所述卡紧面和支撑面均为弧形面且平滑连接，所述顺向爪与所述齿轮台啮合时，所述顺向爪的爪头悬空于所述齿轮台的齿缝底部，所述顺向爪的爪头的卡紧面与支撑面分别与上述齿缝的相邻的齿相抵。
8.优选地，所述卡紧面与支撑面为半径分别为r和r的相内切的圆的部分弧在切点处相接形成。
9.优选地，所述顺向爪通过压簧弹性啮合在所述齿轮台内，所述压簧对顺向爪施加的弹力为g，所述齿轮台中顺向爪的爪头与相邻两个齿的抵触点之间的距离为l，则所述顺向爪与齿轮台啮合时的啮合阈值f＝cotα*g，而cotα＝y/x，通过二元二次方程组r2＝[(r
‑
r)+x]2+(l
‑
y)2与r2＝x2+y2来计算cotα，即可得出f。
[0010]
优选地，在所述齿轮台的中心向外沿着直径的方向上，齿轮台的齿宽由窄变宽后再变窄。
[0011]
优选地，所述外盖与所述内盖内均开设有半球槽，还包括滚珠，所述滚珠部分设置
于所述外盖的半球槽中、部分设置于所述内盖的半球槽中，以使所述外盖与内盖相对旋转。
[0012]
优选地，所述外盖包括顶板与外周壁，所述内盖包括底板与内周壁，所述内盖的内周壁的顶端向外盖的外周壁延伸出支撑板，并在支撑板上设有上凸台，所述外盖的顶板向内盖延伸对应设有下凸台、且所述下凸台与外周壁间设有放置区，上凸台设置在所述放置区中，以使所述下凸台置于所述支撑板上；
[0013]
所述外盖的半球槽开设在所述下凸台远离外盖中心的一侧，所述内盖的半球槽开设在所述上凸台朝向内盖中心的一侧，所述上凸台远离内盖中心的一侧则开设有用于嵌设有密封圈的密封槽。
[0014]
优选地，所述外盖和内盖上的相对应位置均开设有与球槽连通的下珠口，具体为：所述外盖的下珠口为开设在所述顶板上、与所述下凸台的球槽相连通的圆孔，所述内盖的下珠口为开设在所述上凸台的边缘处的豁口。
[0015]
优选地，所述外盖的顶板的下表面还一体成型有跑道型的定位盒，定位盒包括有两面相互平行且垂直于外盖下表面的定位板，逆向爪和顺向爪分别设置在两块定位板上，齿轮台设置在内盖中。
[0016]
按照本发明的另一个方面，提供了一种指纹锁杯盖，包括上述的过保护旋转盖，所述外盖上还设有指纹面板。
[0017]
通过指纹面板来识别指纹以控制是否开盖，使用更加安全。
附图说明
[0018]
图1是过保护旋转盖和指纹杯盖的爆炸示意图；
[0019]
图2是旋转控制件的示意图；
[0020]
图3是顺向爪和逆向爪与齿轮台之间的配合示意图；
[0021]
图4是过保护旋转盖和指纹杯盖的部分剖视示意图；
[0022]
图5是图4中a部分的放大示意图。
[0023]
图中，1、外盖；11、顶板；12、外周壁；13、下凸台；131、放置区；14、定位盒；141、定位板；2、内盖；21、底板；22、内周壁；23、支撑板；24、上凸台；25、密封槽；3、齿轮台；31、顺向爪；311、卡紧面；312、支撑面；313、压簧；32、逆向爪；321、摆杆；322、电机；323、支爪；4、球槽；41、圆孔；42、豁口；5、固定环；51、圆柱塞；6、主电路板；61、指纹面板；62、金属堵头；63、指示灯。
具体实施方式
[0024]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]
实施例一
[0026]
如图1和图2所示，本发明提出一种过保护旋转盖，包括外盖1、内盖2和旋转控制件，外盖1通过旋转控制件控制内盖2与其同步旋转或不旋转，旋转控制件包括齿轮台3、顺向爪31、逆向爪32，顺向爪31的爪头为圆弧面，当顺向爪31与齿轮台3啮合时，顺向爪31的抓
头悬空于齿轮台3的齿缝中，并与齿缝其中一边的齿始终处于打滑的状态、与另一边的齿处于啮合或打滑的状态；顺向爪31与逆向爪32镜像设置，逆向爪32的爪头为平面，当逆向爪32与齿轮台3啮合时，逆向爪32完全卡入齿轮台3的齿缝中，其爪头与齿缝的底部面接触，逆向爪32与齿缝其中一边的齿始终处于打滑的状态、与另一边的齿始终处理啮合状态。
[0027]
具体地，顺向爪31与逆向爪32可以设置在外盖1上，而齿轮台3设置在内盖2上，通过顺向爪31与逆向爪32跟随外盖1的运动可以驱动齿轮台3运动，从而带动内盖2同步运动；也可以将顺向爪31与逆向爪32设置在内盖2上，而将齿轮台3设置在外盖1上，通过齿轮台3跟随外盖1的运动可以驱动顺向爪31、逆向爪32运动，从而带动内盖2同步运动。
[0028]
进一步地，顺向爪31的爪头包括卡紧面311和支撑面312，卡紧面311和支撑面312均为弧形面且平滑连接，顺向爪31与所述齿轮台3啮合时，顺向爪31的爪头悬空于所述齿轮台3的齿缝底部，顺向爪31的爪头的卡紧面311与支撑面312分别与上述齿缝的相邻的齿相抵。
[0029]
并且，顺向爪31卡紧面311的弧形半径为r(单位为毫米)，支撑面312的弧形半径为r(单位为毫米)，卡紧面311与支撑面312为两个相内切的圆的部分弧在切点处相接形成。
[0030]
进一步地，顺向爪31通过压簧313弹性啮合在齿轮台3内，压簧313可以是扭簧或其他类型的弹簧，压簧313和顺向爪31可以共同安装在外盖1上，或共同安装在内盖2上，从而可以持续地对顺向爪31施加弹力，使顺向爪31与齿轮台3啮合。压簧313对顺向爪31施加的弹力为g克(单位为克)，齿轮台3中顺向爪31的爪头与相邻两个齿的抵触点之间的距离为l(单位为毫米)，则顺向爪31与齿轮台3之间的啮合阈值f(单位为克)＝cotα*g，而cotα＝y/x，通过二元一次方程组r2＝[(r
‑
r)+x]2+(l
‑
y)2与r2＝x2+y2来计算cotα，即可得出f。即，当顺向爪31与齿轮台3之间的啮合力超过f时，顺向爪31与齿轮台3之间相对打滑，如未超过，则顺向爪31正常啮合在齿轮台3内。本实施例中压簧313对顺向爪31施加的弹力g＝220g，顺向爪31的卡紧面311所对应的圆形的半径r＝2.2mm，顺向爪31的支撑面312所应对的圆形的半为r＝2.6mm，齿轮台3中顺向爪31的爪头与相邻两个齿的抵触点之间的距离l＝3.8mm，则f＝472g。
[0031]
外盖1顺时针旋转：
[0032]
当顺向爪31受齿轮台3的啮合力未超过所述啮合阈值f时，顺向爪31的卡紧面311与齿处于啮合状态，通过顺向爪31与齿轮台3之间的啮合使内盖2同步顺时针旋转；当顺向爪31受齿轮台3的啮合力超过啮合阈值f时，顺向爪31的卡紧面311与齿打滑，内盖2不随外盖1同步旋转；
[0033]
外盖1逆时针旋转：
[0034]
当逆向爪32下放，与齿轮台3啮合，内盖2同步逆时针旋转；当逆向爪32抬起，与齿轮台3不啮合，内盖2不随外盖1同步旋转，整个过程中顺向爪31的支撑面312与齿轮台3之间持续打滑。
[0035]
进一步地，顺向爪31卡紧面311的切面与竖直面之间的夹角α不超过45
°
，本实施例为25
°
，顺向爪31支撑面312的切面与竖直面之间的夹角不小于45
°
。卡紧面311和支撑面312的倾斜在此范围内，更加有利于顺向爪31与齿轮台3在顺时针方向与逆时针两个方向上的打滑，当顺向爪31在顺时针方向上打滑，可实现力矩保护，避免带动内盖2旋转过度，当顺向爪31在逆时针方向上打滑，则不影响逆向爪32的功能实现，从而达到单向力矩保护，避免在
关盖过程中用力过度、内盖2旋转过紧，从而导致反向开盖困难。
[0036]
此外，由于逆向爪32的爪头为平面，当反向开盖时，逆时针旋转外盖1，可以通过逆向爪32与齿轮台3之间的啮合带动内盖2同步逆时针旋转，并且顺向爪31的支撑面312与齿轮台3之间可以持续打滑，不影响齿轮台3的旋转，保证开盖的正常进行。
[0037]
在上述方案的基础上，还可以增加如图2所示的控制装置来控制逆向爪32的抬放，使其可以从齿轮台3中抬起，不与齿轮台3啮合，因此，外盖1就不能带动内盖2逆时针旋转，无法进行开盖，搭配用于驱动控制装置进行抬放动作的身份识别模块，例如指纹识别面板灯，可以在身份识别正确后才驱动控制装置工作，将逆向爪32放下与齿轮台3啮合，才能进行逆时针旋转开关，否则，逆向爪32保持在抬起状态，不与齿轮台3啮合，无法开关。控制装置可以为凸轮与电机322组成，也可以为摆杆321与电机322组成或其他能抬起放下逆向爪32的控制装置，其中摆杆321为偏心设置，并且，逆向爪32除了与齿轮台3啮合之外，其侧壁还延伸出与控制装置配合的支爪323，凸轮或摆杆321可以抵接在支爪323的下表面，通过凸轮凸面与圆面的交替转动和摆杆321的上下摆动，将支爪323顶起或放下，并且，逆向爪32的上方也可以设有压簧313，从而更好地配合实现逆向爪32的抬起或下放。
[0038]
进一步地，如图3所示，在齿轮台3的中心向外沿着直径的方向上，齿轮台3的齿宽由窄变宽后再变窄，以使顺向爪31、逆向爪32与齿啮合时，与相邻齿的接触形式不同，具体为：与始终处于打滑的相邻的齿接触为点接触，而与另一相邻的齿的接触点为非点接触。在此基础上，顺向爪31、逆向爪32与齿轮台3在同方向上更容易通过啮合同步旋转，在反方向上更容易相对打滑。
[0039]
进一步地，如图4和图5所示，外盖1与内盖2内均开设有半球槽4，还包括滚珠，所述滚珠部分设置于所述外盖1的半球槽4中、部分设置于所述内盖2的半球槽4中，以使所述外盖1与内盖2相对旋转。具体地，两个半球槽4的配合面可以为除水平面以外的任何一面，这是因为，如果配合面为水平面时，滚珠即使填充在球槽4内，两个半球槽4也会在垂直于水平面也就是竖直方向上出现分离，导致外盖1与内盖2无法结合；而配合面为除水平面以外的任何一面时，由于滚珠填满了一圈球槽4，因此，外盖1和内盖2无法在除竖直方向上的任何方向上出现相背运动而分离，从而同时能牢固地结合在一起。
[0040]
进一步地，所述外盖1与内盖2上的半球槽4均为环形半球槽4，以使滚珠可填满整个环形球槽4。
[0041]
进一步地，外盖1呈倒“u”字形，以使所述外盖1具有顶板11与外周壁12，内盖2呈正“u”字形，以使所述内盖2具有底板21与内周壁22，外盖1套设于所述内盖2外。内盖2的内周壁22的顶端向外盖1的外周壁12延伸出支撑板23，并在支撑板23上设有上凸台24，外盖1的顶板11向内盖2延伸对应设有下凸台13、且所述下凸台13与外周壁12间设有放置区131，上凸台24设置在所述放置区131中，以使所述下凸台13置于所述支撑板23上。
[0042]
外盖1的半球槽4开设在下凸台13远离外盖1中心的一侧，内盖2的半球槽4开设在上凸台24朝向内盖2中心的一侧，上凸台24远离内盖2中心的一侧则开设有用于嵌设有密封圈的密封槽25。当滚珠填充在两个半球槽4组成的球槽4中后，外盖1与内盖2就变成不可分离的组合状态，而外盖1与内盖2之间又通过密封圈进行密封，密封圈位于内盖2的最外侧，又由于上凸台24设置在外盖1的外周壁12与下凸台13之间，因此，可以有效避免液体从外盖1与内盖2之间的缝隙流入到外盖1与内盖2之间，同时，外盖1与内盖2分离的设置便于单独
开模制作，成本低、工艺简单。
[0043]
进一步地，如图5所示，在外盖1和内盖2上的相对应位置均开设有与球槽4连通的下珠口，具体为：所述外盖1的下珠口为开设在顶板11上、与所述下凸台13的球槽4相连通的圆孔41，所述内盖2的下珠口为开设在所述上凸台24的边缘处的豁口42。该结构可使得滚珠从外盖1的圆孔41进入后不会被卡住，而可以顺利进入球槽4中。
[0044]
进一步地，顶板11上、在圆孔41的两侧设有侧向开口。以使当滚珠堆在圆孔41处时将拔入球槽4轨道中。
[0045]
还包括圆柱塞51。当滚珠通过下珠口填充完后，将圆柱塞51对准在顶板11的下珠口，完成下珠口的封堵，可以防止滚珠从下珠口散落。
[0046]
具体产品时，在外盖1上还可包括固定环5，所述圆柱塞51设置在固定环5上。
[0047]
进一步地，如图1所示，在过保护旋转盖中，外盖1的顶板11的下表面还一体成型有跑道型的定位盒14，定位盒14包括有两面相互平行且垂直于外盖1下表面的定位板141，逆向爪32和顺向爪31分别设置在两块定位板141上，齿轮台3设置在内盖2中，压簧313安装在定位板141上，控制逆向爪32抬升的控制装置为电机322与摆杆321，电机322安装在定位盒14内，避免液体等污染影响，凸轮则安装在逆向爪32所在的定位板141上。由于杯盖中存在用电场景，通过将杯盖的各零件集中在定位盒14中，可以对电机322等零件进行保护，且避免打滑时电线缠绕，当然，定位盒14也可与内盖2一体成型，各零件集中在内盖2的定位盒14内，而齿轮台3则位于外盖1中。将逆向爪32与顺向爪31安装在跑道型结构的定位盒14上，使其更好地与齿宽由窄变宽后再变窄的齿轮台3配合，以使顺向爪31、逆向爪32与齿啮合时，与相邻齿的接触形式不同，具体为：与处于始终打滑的相邻的齿接触为点接触，而与另一相邻的齿的接触点为非点接触。在此基础上，顺向爪31、逆向爪32与齿轮台3在同方向上更容易通过啮合同步旋转，在反方向上更容易相对打滑。
[0048]
本实施例中的一种过保护旋转盖的使用方法，具体包括关盖步骤：
[0049]
关盖时，直接顺时针旋转外盖1，由于顺向爪31在压簧313作用下与齿轮台3啮合，因此，内盖2同外盖1一起顺时针旋转，逐渐与杯体拧紧，直到完成关盖动作；
[0050]
关盖完毕后，内盖2由于已与杯体拧紧而停止顺时针旋转，而外盖1在使用者的操作下仍旧具有顺时针旋转的运动趋势，因此，齿轮台3和顺向爪31之间的啮合力逐渐增大，直到超过啮合阈值，齿轮台3与顺向爪31之间发生打滑，从而避免内盖2旋转过度而难以进行反向旋转开盖的现象，达到过保护的功能。
[0051]
实施例二
[0052]
一种指纹锁杯盖，如图4所示，在上述的过保护旋转盖的基础上，还包括有主电路板6、与主电路板6电性连接的指纹面板61，指纹面板61位于外盖1的外周壁12上，用于识别开盖者的指纹，主电路板6则可以位于定位盒14中，进行保护，也避免绕线。主电路板6根据指纹面板61识别的指纹来决定是否驱动控制装置去下放或抬起逆向爪32。具体地，逆向爪32在识别前可为抬起状态，如指纹识别通过，则控制逆向爪32下放，此时外盖1逆时针旋转就能带动内盖2逆时针旋转，完成开盖动作；如指纹识别未通过，则逆向爪32仍旧为抬起状态，此时外盖1逆时针旋转，内盖2不旋转，无法进行开盖，因此，通过本指纹锁杯盖可实现身份识别后开盖，具有保护功能。
[0053]
进一步地，内盖2的底板21正中心设有贯穿所述底板21的金属堵头62，所述定位盒
14中还设有与主电路板6电性连接的水温传感器，水温传感器可采用型号为mf52df3950的传感器，所述水温传感器悬空于所述金属堵头62上方。通过本申请的指纹锁杯盖，可以将水温直接展示给使用者，使用起来更加安全、便捷。
[0054]
进一步地，如图1所示，外盖1的外周壁12上还设有指示灯63，所述指示灯63分别与所述主电路板6、水温传感器及指纹面板61电性连接。指示灯63既作为水温指示类，也作为指纹识别通过与否指示灯63。
[0055]
本实施例中一种指纹锁杯盖的使用方法，用于使用上述公开的指纹锁杯盖，具体包括关盖步骤和开盖步骤：
[0056]
关盖时，直接顺时针旋转外盖1，由于顺向爪31在压簧313作用下与齿轮台3啮合，因此，内盖2同外盖1一起顺时针旋转，逐渐与杯体拧紧，直到完成关盖动作；
[0057]
关盖完毕后，内盖2由于已与杯体拧紧而停止顺时针旋转，而外盖1在使用者的操作下仍旧具有顺时针旋转的运动趋势，因此，齿轮台3和顺向爪31之间的啮合力逐渐增大，直到超过啮合阈值，齿轮台3与顺向爪31之间发生打滑，从而避免内盖2旋转过度而难以进行反向旋转开盖的现象；
[0058]
开盖时，首先通过指纹面板61识别开盖者的指纹，当识别的指纹通过后，主电路板6才会驱动控制装置放下逆向爪32，逆向爪32才能与齿轮台3啮合，此时，使用者逆时针旋转外盖1才能带动内盖2同步逆时针旋转，从而进行开盖；如果指纹识别未通过，则逆向爪32仍旧保持抬起的状态，并且顺向爪31与齿轮打滑，不管使用者如何逆时针旋转外盖1，都无法驱动内盖2同步逆时针旋转，也就无法进行开盖。从而提高使用的安全性，私密性。
[0059]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。