CN109454629A - 一种双向解耦的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向解耦的驱动装置，属于双向驱动领域，解决了现有技术中拉线驱动的非对称驱动关节双向驱动时，采用两个电机进行驱动导致驱动系统结构复杂操作不便的问题。本发明采用电机驱动主动轮转动，主动轮与链条啮合，链条的另一端通过切换器切换与从动轮A或从动轮B啮合，从动轮A外缘凹槽中缠绕拉线A，拉线A外接负载，从动轮B外缘凹槽中缠绕拉线B，拉线B外接负载。本发明实现了一个电机驱动非对称关节，主动轮通过链条驱动某一个从动轮时，另一个从动轮处于自由状态。从动轮A和从动轮B上均安装卷簧，实现负载拉动拉线放线时，拉线能始终保持拉紧状态。

Description

一种双向解耦的驱动装置

技术领域

本发明涉及双向驱动技术领域，尤其涉及一种双向解耦的驱动装置。

背景技术

采用拉线驱动的非对称驱动关节，需要双向驱动时，因关节两个方向的收、放线长度不一致，一般需求使用两个独立的电机进行驱动，导致系统复杂，本发明提出一种双向解耦的驱动装置，采用一个电机实现双向解耦的驱动，系统简单。

本发明主要涉及刚性外骨骼、柔性外骨骼等领域，采用一个电机实现非对称驱动关节的双向驱动，可以降低驱动电机的装机数量，进而降低系统重量，解决现有系统驱动电机数量多，系统重量大的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种双向解耦的驱动装置，用以解决现有无法使用一个电机实现驱动非对称关节或使用一个电机驱动非对称关节结构复杂的问题。

本发明提供一种双向解耦的驱动装置，包括：主动轮、电机、链条、从动轮A、从动轮B、拉线A、拉线B和切换器；

电机驱动主动轮转动，主动轮与链条一端啮合，链条的另一端通过切换器切换与从动轮A或从动轮B啮合；

从动轮A外缘凹槽中缠绕拉线A，拉线A外接负载；从动轮B外缘凹槽中缠绕拉线B，拉线B外接负载。

从动轮A和从动轮B的外侧均设有凹槽，所述凹槽中分别设置卷簧A和卷簧B。

切换器一端置于从安装座上，并通过螺钉连接，切换器另一端设有通孔，链条能够穿过切换器的通孔。

主动轮置于主安装座的中间凹槽中，主动轮设有通孔和键槽，电机驱动轴穿过主动轮的通孔，并通过键与主动轮连接。

主安装座的中间有凹槽，凹槽两侧设有两个阶梯通孔，电机的驱动轴通过轴承安装在主安装座凹槽的两个阶梯通孔上。

主安装座通过螺钉安装在底板上；所述电机安装于主安装座一侧的止口中，并通过螺钉连接，主安装座的止口、两个阶梯通孔同轴。

从动轮A和从动轮B置于从安装座的中间凹槽，从动轮A和从动轮B通过轴承安装在从动轮轴上。

从安装座置于底板上，并通过螺钉连接，从安装座设有两个通孔，从动轮轴置于从安装座的两个通孔中，并过盈连接。

从动轮A和从动轮B之间、所述从动轮A和从安装座的凹槽左侧壁之间、所述从动轮B和从安装座的凹槽右侧壁之间均安装挡圈定位。

卷簧A的一端固定在从动轮A上，另一端固定在从安装座上；所述卷簧B的一端固定在从动轮B上，另一端固定在从安装座上。

采用上述实施例的有益效果是：

1、本发明提供一种双向解耦的驱动装置，采用一个电机带动主动轮转动，通过链条传动将主动轮的转动传递到从动轮，切换器可以切换从动轮与从动轮A或从动轮B啮合，实现了用一个电机驱动非对称关节。

2、本发明通过切换器切换链条与从动轮A啮合，或链条与从动轮B啮合时，可以分别驱动从动轮A或从动轮B，主动轮通过链条驱动某一个从动轮时，另一个从动轮处于自由状态。

3、本发明可以通过电机带动从动轮旋转，使拉线收线同时拉动负载。也可以在从动轮自由状态时，负载带动拉线放线，拉线带动从动轮旋转，由卷簧产生阻碍旋转扭矩保证拉线始终处于拉紧状态，从动轮A和从动轮B上均安装卷簧，实现负载拉动拉线放线时，能始终保持拉线张紧状态。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种双向解耦的驱动装置主视图；

图2为一种双向解耦的驱动装置A-A剖视图；

图3为一种双向解耦的驱动装置B-B剖视图；

图4为一种双向解耦的驱动装置俯视图。

附图标记：

1-底板；2-主安装座；3-主动轮；4-电机；5-链条；6-从安装座；7-从动轮A；8-从动轮B；9-卷簧A；10-拉线A；11-拉线B；12-切换器；13-从动轮轴；14-卷簧B。

具体实施方式

下面结合附图1-4来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图1-4构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种双向解耦的驱动装置。包括：主动轮3、电机4、链条5、从动轮A7、从动轮B8、拉线A10、拉线B11和切换器12；

实施时，主动轮3在电机4带动下转动，主动轮3与链条5啮合，链条5的另一端与从动轮A7或从动轮B10啮合。电机4驱动主动轮3旋转，通过链条5带动将主动轮3的转矩传递到从动轮A7或从动轮B10。具体结构参考附图1和附图2。

进一步地，如图4所示，拉线A10缠绕在从动轮A7外缘凹槽中，通过从动轮A7的旋转带动拉线A10收线且外接负载。拉线B11缠绕在从动轮B8外缘凹槽中，通过从动轮B8的旋转带动拉线B11收线且外接负载。

为了实现双向解耦的驱动，通过切换器12切换所述链条5与从动轮A7或从动轮B8啮合。通过链条5与不同的从动轮啮合，可以进一步带动对应拉线的收线，进一步可以实现对拉线A8或拉线B8所连接负载的驱动或位移。

优选地，切换器12一端置于从安装座上，并通过螺钉连接，切换器12另一端有通孔，链条5穿过切换器12的通孔。由于链条5穿过切换器12的通孔，故在传动过程中，通过切换器12的切换动作，可以改变链条5位置，进一步把与从动轮A7啮合的链条拨动到与从动轮B8啮合，或完成相反动作。

具体地，主动轮3置于主安装座7中间凹槽中，主动轮3中间有通孔和键槽，电机4的驱动轴穿过主动轮3的中间通孔，并通过键与主动轮连接。通过建连接的方式，主动轮3和电机4的驱动轴同步运转。

进一步地，电机4安装在主安装座2上，主安装座2中间有凹槽，凹槽两侧有两个通孔，电机4的驱动轴通过轴承安装在主安装座2凹槽的两个通孔上。电机4安装于主安装座2一侧的止口中，并通过螺钉连接，主安装座2上的止口、两个阶梯通孔同轴。通过上述安装方式，将电机4和电机4驱动轴的位置固定。

具体地，主安装座2通过螺钉安装在底板1上；

具体地，从安装座6中间有凹槽，从动轮A7和从动轮B8置于从安装座6的中间凹槽中，从动轮A7和从动轮B8通过轴承与从动轮轴13连接；

具体地，从安装座6置于底板1上，并通过螺钉连接，从安装座6上的凹槽左右两侧有两个通孔，从动轮轴13置于从安装座6的两个通孔中，并过盈连接。

具体地，为了使拉线A10或拉线B11在放线过程中始终保持拉紧状态，从动轮A7和从动轮B8与从安装座6相邻的侧边均有凹槽，从动轮A7和从动轮B8的侧边凹槽中分别设置卷簧A10和卷簧B11。也就是说，从动轮A7和从动轮B8并列安装，卷簧A7和卷簧B8分别对应安装在从动轮A7和从动轮B8的外侧，即与从安装座6相邻的一侧。卷簧的具体安装位置参考图3。

需要注意的是，保证拉线A10或拉线B11处于拉紧状态，是为了保证拉线A10或拉线B11可以持续拉动从动轮A7或从动轮B8。

具体地，卷簧A9的一端固定在从动轮A7上，另一端固定在从安装座上。负载带动拉线A10放线时，即缠绕在从动轮A7上的拉线展开时，拉线A10带动从动轮A7顺时针转动，从动轮A7带动卷簧A9向内收紧，卷簧A9产生阻碍从动轮A7转动的扭矩，使拉线A10始终保持拉紧状态。特别地，当拉线A10匀速展开时，拉线A10上的拉紧力产生的扭矩与卷簧A9对从动轮A7的扭矩相互平衡。

具体地，卷簧B14的一端固定在从动轮B8上，卷簧B14的另一端固定在从安装座6上。负载带动拉线B11放线时，即缠绕在从动轮B8上的拉线展开时，拉线B11带动从动轮B8顺时针转动，从动轮B8带动卷簧B14向内收紧，卷簧B14产生阻碍从动轮B8转动的扭矩，使拉线B11始终保持拉紧状态。特别地，当拉线B11匀速展开时，拉线B11上的拉紧力产生的扭矩与卷簧B14对从动轮B8的扭矩相互平衡。

为了固定从动轮A7和从动轮B8在轴上的位置，确保切换器能够准确切换链条与从动轮A7或从动轮B8啮合。从动轮A7和从动轮B8之间安装挡圈定位，从动轮A7和从安装座6的凹槽左侧壁之间安装挡圈定位，所述从动轮B8和从安装座6的凹槽右侧壁之间安装挡圈定位。

本发明的双向解耦的驱动装置工作时，根据从动轮与链条的啮合情况，分为两种状态：

1)切换器12处于第一工作状态，链条5一端与主动轮3啮合，链条5另一端与从动轮A7啮合。

电机4逆时针转动，带动主动轮3逆时针转动，主动轮3通过链条5带动从动轮A7逆时针转动，从动轮A7带动拉线A10产生拉力，拉线A10处于收线状态，即拉线A10卷绕到从动轮A7上，同时拉动负载。

此时，从动轮B8处于自由状态，不受从动轮A7和电机4的影响。拉线B11可以拉动从动轮B8顺时针转动，卷簧B14始终保证从动轮B8产生逆时针旋转力，使拉线B11始终处于拉紧状态。此时，拉线B11处于放线状态，被负载拉动从从动轮B8上展开。

2)切换器12处于第二工作状态，链条5一端与主动轮啮合，链条5另一端置与从动轮B8啮合。

电机4逆时针转动，带动主动轮3逆时针转动，主动轮3通过链条5带动从动轮B8逆时转动，从动轮B8带动拉线B11产生拉力，拉线B11处于收线状态，即拉线B11卷绕到从动轮B8上，同时拉动负载。

此时，从动轮A7处于自由状态，不受从动轮B8和电机的影响。拉线A10可以拉动从动轮A7顺时针转动。拉线A10在负载作用下拉动从动轮A7顺时针转动时，拉线A10处于放线状态，被负载拉动从从动轮A7上展开。

卷簧A9始终提供从动轮A7逆时针旋转力，保证拉线A10始终处于拉紧状态。

与现有技术相比，本实施例提供的一种双向解耦的驱动装置，实现了一个电机驱动非对称关节。本发明通过切换器12切换链条5与从动轮A7啮合，或链条5与从动轮B8啮合，分别驱动从动轮A7或从动轮B8。主动轮3通过链条5驱动某一个从动轮时，另一个从动轮处于自由状态。从动轮A7和从动轮B8上都安装卷簧，实现从动轮A7或从动轮B8处于自由状态时，也能拉紧拉线。

本发明实现了一个电机驱动非对称关节，主动轮通过链条驱动某一个从动轮时，另一个从动轮处于自由状态。本发明可以通过电机4带动从动轮旋转，使拉线收线同时拉动负载。也可以在从动轮自由状态时，负载带动拉线放线，拉线带动从动轮旋转，由卷簧产生阻碍旋转扭矩保证拉线始终处于拉紧状态，从动轮A和从动轮B上均安装卷簧，实现负载拉动拉线放线时，能始终保持拉线张紧状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，包括：主动轮(3)、电机(4)、链条(5)、从动轮A(7)、从动轮B(8)、拉线A(10)、拉线B(11)和切换器(12)；

电机(4)驱动主动轮(3)转动，主动轮(3)与链条(5)一端啮合，链条(5)的另一端通过切换器(12)切换与从动轮A(7)或从动轮B(8)啮合；

从动轮A(7)外缘凹槽中缠绕拉线A(10)，拉线A(10)外接负载；从动轮B(8)外缘凹槽中缠绕拉线B(11)，拉线B(11)外接负载。

2.根据权利要求1所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，

所述从动轮A(7)和从动轮B(8)的外侧均设有凹槽，所述凹槽中分别设置卷簧A(9)和卷簧B(14)。

3.根据权利要求1所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述切换器(12)一端置于从安装座(6)上，并通过螺钉连接，切换器(12)另一端设有通孔，链条(5)能够穿过切换器(12)的通孔。

4.根据权利要求2所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述主动轮(3)置于主安装座(2)的中间凹槽中，主动轮(3)设有通孔和键槽，电机(4)驱动轴穿过主动轮(3)的通孔，并通过键与主动轮(3)连接。

5.根据权利要求4所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述主安装座(2)的中间有凹槽，凹槽两侧设有两个阶梯通孔，电机(4)的驱动轴通过轴承安装在主安装座(2)凹槽的两个阶梯通孔上。

6.根据权利要求4或5所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述主安装座(2)通过螺钉安装在底板(1)上；所述电机(4)安装于主安装座(2)一侧的止口中，并通过螺钉连接，主安装座(2)的止口、两个阶梯通孔同轴。

7.根据权利要求6所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述从动轮A(7)和从动轮B(8)置于从安装座(6)的中间凹槽，从动轮A(7)和从动轮B(8)通过轴承安装在从动轮轴(13)上。

8.根据权利要求7所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述从安装座(6)置于底板(1)上，并通过螺钉连接，从安装座(6)设有两个通孔，从动轮轴(13)置于从安装座(6)的两个通孔中，并过盈连接。

9.根据权利要求7所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述从动轮A(7)和从动轮B(8)之间、所述从动轮A(7)和从安装座(6)的凹槽左侧壁之间、所述从动轮B(8)和从安装座(6)的凹槽右侧壁之间均安装挡圈定位。

10.根据权利要求1-9所述的一种双向解耦的驱动装置，其特征在于，所述卷簧A(9)的一端固定在从动轮A(7)上，另一端固定在从安装座(6)上；所述卷簧B(14)的一端固定在从动轮B(8)上，另一端固定在从安装座(6)上。