CN113977624A - 舵机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种舵机。其中舵机包括壳体，壳体内具有收容空间。电机，部分电机设于收容空间内。转动连接电机的输出组件，输出组件包括弹性打滑件、输出轴、以及套设于输出轴上的输出齿；输出轴的上设有多个间隔设置的齿槽，输出齿上设有收容槽，部分弹性打滑件收容于收容槽内，其余的弹性打滑件设于齿槽内；当输出齿与输出轴之间的作用力大于预设作用力时，弹性打滑件可从一个齿槽内运动到另一个齿槽内。当输出齿与输出轴之间的作用力大于预设作用力，此时弹性打滑件便可依靠其弹性从一个齿槽内运动到另一个齿槽内，从而实现过载保护另外，由于本申请利用弹性打滑件的弹性实现打滑功能，提高了打滑件的稳定性与使用寿命。

Description

舵机

技术领域

本申请属于发动机技术领域，具体涉及舵机。

背景技术

由于舵机控制结构简单，精度高，反应速度快且省电，现在已成为控制过程中必不可少的动力元件。舵机目前常应用于各种需要转动或传动的电子设备上，例如汽车、船只、机器人等设备，从而控制相应部件的定位和运动。但同时用户对电子设备的期望值与要求也越来越高。例如，可在舵机上设置打滑机构从而对舵机过载保护，防止舵机损坏。但目前打滑机构的使用寿命较低，导致舵机的需要经常维修或更换。

发明内容

鉴于此，本申请提供了一种舵机，所述舵机包括：

壳体，所述壳体内具有收容空间；

电机，部分所述电机设于所述收容空间内；及

转动连接所述电机的输出组件，部分所述输出组件设于所述收容空间内，所述输出组件包括弹性打滑件、输出轴、以及套设于所述输出轴上的输出齿；所述输出轴的上设有多个间隔设置的齿槽，所述输出齿上设有收容槽，部分所述弹性打滑件收容于所述收容槽内，其余的所述弹性打滑件设于所述齿槽内；当所述输出齿与所述输出轴之间的作用力大于预设作用力时，所述弹性打滑件可从一个所述齿槽内运动到另一个所述齿槽内。

本申请提供的舵机，在输出轴上设置齿槽，并在输出齿上设置收容槽，随后将部分弹性打滑件设于收容槽内，而其余的弹性打滑件设于齿槽内。当输出组件正常转动时，即输出齿与输出轴之间的作用力小于预设作用力时，输出齿上受到的扭力可以通过弹性打滑件传递到输出轴上，再通过输出轴传递到其他部件上。但当输出组件异常时，例如输出轴出于某些原因停止转动时，但此时输出齿仍在继续运动，这样就会导致输出齿与输出轴之间的作用力大于预设作用力，此时弹性打滑件便可依靠其弹性从一个齿槽内运动到另一个齿槽内，从而有效起到过载保护的功能，防止舵机损坏。另外，由于本申请利用弹性打滑件的弹性实现打滑功能，因此可避免其发生塑性变形，提高了打滑功能的稳定性，提高了弹性打滑件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图进行说明。

图1为本申请一实施方式中舵机的立体示意图。

图2为图1中舵机去除壳体后的结构示意图。

图3为本申请一实施方式中输出组件的结构示意图。

图4为图3的爆炸图。

图5为本申请一实施方式中输出轴与输出齿的示意图。

图6为本申请另一实施方式中输出组件的爆炸图。

图7为本申请又一实施方式中输出组件的爆炸图。

图8为本申请另一实施方式中舵机的结构示意图。

图9为本申请又一实施方式中舵机的结构示意图。

图10为本申请一实施方式中舵机的部分结构示意图。

图11为本申请一实施方式中舵机的爆炸图。

标号说明：

舵机-1，壳体-10，收容空间-11，挡板-12，上盖-13，中盖-14，下盖-15，电机-20，输出组件-30，弹性打滑件-31，弹性部-311，刚性部-312，输出轴-32，齿槽-321，限位槽-322，输出齿-33，收容槽-331，盖板-40，限位件-41，磁性件-42，传感器-43，处理器-44，PCB控制板-45，齿轮组件-50，第一齿-51，第二齿-52，第三齿-53，第一安装轴-54，第二安装轴-55，轴承-60，螺丝-61。

具体实施方式

以下是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

在介绍本申请的技术方案之前，再详细介绍下相关技术中的技术问题。

由于舵机控制结构简单，精度高，反应速度快且省电，现在已成为控制过程中必不可少的动力元件。舵机目前常应用于各种需要转动或传动的电子设备上，例如汽车、船只、机器人等设备，从而控制相应部件的定位和运动。但同时用户对电子设备的期望值与要求也越来越高。例如，目前通常在舵机上增设打滑机构，打滑机构用于在某些特殊情况下例如刹车时可以起到保护舵机的作用，防止输出齿与输出轴之间的作用力过大而发生断裂。但目前的打滑机构通常由一些金属齿轮，塑料板材等非弹性件，导致使用一段时间过后这些打滑机构就会发生塑性变形，影响其打滑效果，极大地减低了打滑机构的使用寿命。

鉴于此，本申请为了解决上述问题，本申请提供了一种舵机。请一并参考图1-图4。图1为本申请一实施方式中舵机的立体示意图。图2为图1中舵机去除壳体后的结构示意图。图3为本申请一实施方式中输出组件的结构示意图。图4为图3的爆炸图。本实施方式提供的舵机1包括壳体10、电机20、及转动连接所述电机20的输出组件30。所述壳体10内具有收容空间11。部分所述电机20设于所述收容空间11内。部分所述输出组件30设于所述收容空间11内，所述输出组件30包括弹性打滑件31、输出轴32、以及套设于所述输出轴32上的输出齿33。所述输出轴32的上设有多个间隔设置的齿槽321，所述输出齿33上设有收容槽331，部分所述弹性打滑件31收容于所述收容槽331内，其余的所述弹性打滑件31设于所述齿槽321内。当所述输出齿33与所述输出轴32之间的作用力大于预设作用力时，所述弹性打滑件31可从一个所述齿槽321内运动到另一个所述齿槽321内。

本实施方式提供的舵机1可应用各种电子设备中，例如汽车、轮船、玩具、智能机器人等利于。本实施方式提供的壳体10用于提供收容空间11，从而使舵机1内的其他部件可收容于该收容空间11内，利用壳体10对其进行有效地保护。另外，其他部件还可装设于壳体10上，提高其装配性能。本实施方式提供的电机20为提供初始旋转力的部件。当电机20通电之后，电机20上的主轴可主动或被动进行旋转。例如可利用PCB控制板45可驱动电机20的主轴转动。另外，输出组件30转动连接电机20，其中，输出组件30可直接设于电机20的主轴上，还可通过增设其他部件来将电机20上的旋转力传动到输出组件30上。

本实施方式提供的输出组件30包括输出齿33、输出轴32、以及打滑件。其中，输出齿33可接收来自电机20的旋转力，输出齿33与输出轴32之间通过弹性打滑件31连接，而输出轴32上可连接其他需要接收旋转力的部件，例如轮子、舵盘或齿轮等部件。这样输出齿33接收到的旋转力便可通过输出轴32传输到外界部件上。可选地，部分输出轴32设于收容空间11外，且设于收容空间11外的输出轴32的端部设有D形铣扁位，从而方便例如轮子或者舵盘的安装。

本申请提供的舵机1，在输出轴32上设置齿槽321，并在输出齿33上设置收容槽331，随后将部分弹性打滑件31设于收容槽331内，而其余的弹性打滑件31设于齿槽321内，这样便可通过弹性打滑件31来将输出齿33与输出轴32连接起来。当输出组件30正常转动时，即输出齿33与输出轴32之间的作用力小于预设作用力时，甚至输出齿33与输出轴32之间的作用力为0。输出齿33上受到的扭力可以通过弹性打滑件31传递到输出轴32上，再通过输出轴32传递到其他部件上。但当输出组件30出现异常时，例如输出轴32出于某些原因(例如轮子紧急刹车)而停止转动时，但此时电机20仍在工作，导致输出齿33仍在继续运动，这样就会导致输出齿33与输出轴32之间的作用力大于预设作用力，此时弹性打滑件31便可依靠其弹性从一个齿槽321内运动到另一个齿槽321内，从而有效起到过载保护的功能，防止舵机1损坏。具体地，设于齿槽321内的弹性打滑件31会由于离心力沿输出齿33的径向方向离心滑动，即弹性打滑件31会朝向收容槽331的方向离心压缩。弹性打滑件31靠近齿槽321的端部移动到与输出轴32的轴径向相切时，输出齿33便会相对输出轴32沿切向转动，当收容槽331转动到正对另一个齿槽321时，此时弹性打滑件31由于压力的作用可向径向中心复位，使弹性打滑件31重新向另一个齿槽321伸长，知道弹性打滑件31的压力释放完毕，此时部分弹性打滑件31便可设于另一个齿槽321内，最终实现打滑的作用。另外，由于本申请利用弹性打滑件31的弹性实现打滑功能，因此可避免其发生塑性变形，提高了打滑功能的稳定性，提高了弹性打滑件31的使用寿命。

可选地，弹性打滑件31可以全部均具有弹性，也可以部分具有弹性。可选地，可在输出齿33上设置多个收容槽331与多个弹性打滑件31，收容槽331内设有一个弹性打滑件31，这样可进一步提高舵机1的打滑力度。进一步可选地，多个收容槽331均匀设置在输出齿33上。本实施方式仅以输出齿33上设有两个收容槽331进行示意。

综上所述，本实施方式提供的舵机1，提供了一种结构完全不同于相关技术中的打滑结构的具体设置方式，不仅可实现打滑功能，还可提高弹性打滑件31的使用寿命。

请再次参考图3-图4，在本实施方式中，所述弹性打滑件31包括相连接的弹性部311与刚性部312，至少部分所述弹性部311设于所述收容槽331内，所述刚性部312设于所述齿槽321内。

本实施方式提供的弹性打滑件31包括刚性部312与弹性部311，也可以理解为，弹性打滑件31的部分是具有弹性的，而其他部分则为刚性的。即弹性部311为具有弹性的，而刚性部312为具有刚性的。本实施方式使刚性部312设于齿槽321内，这样当输出齿33与输出轴32之间的作用力大于预设作用力时，刚性部312可更易利用离心力来对弹性部311进行压缩，从而使弹性部311进行离心压缩，使刚性部312朝向收容槽331的方向移动。另外，使刚性部312设于齿槽321内也更易使弹性打滑件31连接输出轴32，从而将输出齿33上的旋转力传到输出轴32上。可选地，刚性部312的形状包括但不限于球形，球形形状的刚性部312可更易从齿槽321脱出和进入齿槽321。

请一并参考图5，图5为本申请一实施方式中输出轴与输出齿的示意图。在本实施方式中，所述齿槽321靠近输出齿33一端的开口尺寸大于所述齿槽321远离所述输出齿33一端的开口尺寸。

在本实施方式中齿槽321在不同的位置可以具有不同的开口尺寸。齿槽321靠近输出齿33的一端的开口尺寸大于所述齿槽321远离所述输出齿33一端的开口尺寸，也可以理解为齿槽321具有外大内小的开口尺寸，这样可使刚性部312更易从齿槽321脱出与进入齿槽321。可选地，从靠近输出齿33到远离输出齿33的方向，所述齿槽321的开口尺寸逐渐减小，即齿槽321的侧壁为倾斜设置的。

请一并参考图6，图6为本申请另一实施方式中输出组件的爆炸图。在本实施方式中，所述输出组件30还包括盖板40，所述盖板40连接所述输出齿33，且所述盖板40在所述输出齿33上的正投影覆盖所述收容槽331。

在本实施方式中，还可增设盖板40，使盖板40套设在输出轴32上，盖板40设于输出齿33上开设收容槽331的一侧，盖板40还可连接输出齿33，并使盖板40在所述输出齿33上的正投影覆盖所述收容槽331。这样当盖板40连接在输出齿33上时，由于盖板40在所述输出齿33上的正投影覆盖所述收容槽331，也可以理解为盖板40的面积比收容槽331的面积要大，盖板40可将收容槽331覆盖住，从而防止设于收容槽331内的弹性打滑件31掉落，提高舵机1的稳定性与安全性。

请一并参考图7，图7为本申请又一实施方式中输出组件的爆炸图。在本实施方式中，所述输出轴32上设有限位槽322，所述输出组件30还包括限位件41，所述限位件41设于所述盖板40背离所述输出齿33的一侧，部分所述限位件41设于所述限位槽322内，且所述限位件41抵接所述盖板40。

本实施方式在盖板40的基础上还可增设限位件41，将部分限位件41设于限位槽322内，即使限位件41的一端抵接输出轴32，而限位件41的另一端可设于盖板40背离所述输出齿33的一侧并抵接盖板40，即盖板40设于输出齿33与限位件41之间。本实施方式可利用限位件41来抵接盖板40从而防止盖板40从输出齿33上掉落。并且限位槽322还可对限位件41进行限位，防止限位件41从输出轴32上掉落。通过盖板40与限位槽322和输出轴32、输出齿33的配合实现对弹性打滑件31的封装。可选地，限位件41包括但不限于卡簧或E型扣。

本实施方式还提供了一种输出组件30的装配方式：可先将输出齿33套设于输出轴32的轴径上，再将刚性部312装入齿槽321内，再将弹性部311装入收容槽331内，并使弹性部311抵接刚性部312。再将盖板40套设在输出轴32上，从而利用盖板40将收容槽331遮盖住，最后再装设限位件41进行限位。

请一并参考图8，图8为本申请另一实施方式中舵机的结构示意图。在本实施方式中，所述输出组件30还包括设于所述输出轴32一端的磁性件42，所述磁性件42设于所述收容空间11内。所述舵机1还包括传感器43与处理器44，所述传感器43对应所述磁性件42设置，所述传感器43电连接所述处理器44，所述传感器43用于检测所述传感器43所在位置的磁力大小并产生检测信号，所述处理器44根据所述检测信号得到所述输出齿33与所述输出轴32之间的作用力的大小，所述处理器44还可根据所述作用力的大小判断所述作用力是否大于预设作用力。

上述内容提及当所述输出齿33与所述输出轴32之间的作用力大于预设作用力时，所述弹性打滑件31可从一个所述齿槽321内运动到另一个所述齿槽321内。本实施方式还可具体检测输出齿33与输出轴32之间的作用力的大小。通过在设于收容空间11内的输出轴32的端部设置磁性件42，再通过设置传感器43与处理器44。其中，当输出齿33带动输出轴32转动时，可带动磁性件42一同进行转动。当磁性件42转动时便可引起磁感应周期性变化，传感器43便可检测到磁场的变化，也可以理解为传感器43便可检测到传感器43所在位置的磁力大小，从而引起传感器43电压的变化，最终此信号转变为电信号的检测信号传递给处理器44，处理器44可根据该检测信号得到输出齿33与输出轴32之间的作用力的大小，输出齿33的角速度或力矩的变化。

可选地，传感器43包括但不限于霍尔传感器43。可选地，磁性件42包括但不限于磁石。可选地，传感器43可正对应磁性件42设置，从而提高检测的准确性。可选地，传感器43和处理器44均设于PCB控制板45上。

请一并参考图9，图9为本申请又一实施方式中舵机的结构示意图。在本实施方式中，所述舵机1还包括齿轮组件50，所述齿轮组件50的一端转动连接所述电机20，所述齿轮组件50的另一端转动连接所述输出组件30。

在本实施方式中，可利用齿轮组件50来将电机20上的旋转力传动到输出组件30上。具体地，齿轮组件50的一端转动连接电机20，电机20主轴上的旋转力便可传导至齿轮组件50上。齿轮组价的另一端转动连接输出组件30，齿轮组件50上的旋转力便可最终传导至输出组件30上。

请再次图9，本实施方式中，所述齿轮组件50包括第一齿51、第二齿52、以及第三齿53，所述第一齿51转动连接所述电机20，所述第二齿52转动连接所述第一齿51，所述第三齿53转动连接所述第二齿52，且所述第三齿53转动连接所述输出齿33。

在本实施方式中齿轮组件50可包括3个齿轮。其中，第一齿51转动连接电机20，第二齿52转动连接第一齿51，第三齿53转动连接第二齿52，第三齿53还可转动连接输出齿33。这样电机20主轴上的主齿可带动第一齿51转动，第一齿51可带动第二齿52转动，第二齿52可带动第三齿53转动，第三齿53可带动输出齿33，输出齿33带动输出轴32转动，最终带动设于输出轴32上的其他部件进行转动。本实施方式通过第一齿51、第二齿52、及第三齿53的相互配合最终实现将电机20上的旋转力传动至输出齿33上，提高了传动的稳定性。另外，本实施方式还可通过设置第一齿51、第二齿52、及第三齿53的齿轮大小或每个齿轮上齿的数量从而实现变速的目的。

请再次图9，本实施方式中，所述第一齿51与所述第三齿53同轴设置，所述第二齿52的转动中心与所述电机20的转动中心重合。

本实施方式还可使第一齿51与第三齿53同轴设置，即第一齿51与第三齿53的转动中心在竖直方向上重合。第二齿52的转动中心与所述电机20的转动中心在竖直方向上重合。这样可简化舵机1的结构，减小舵机1的尺寸，提高收容空间11的空间利用率。

请一并参考图10，图10为本申请一实施方式中舵机的部分结构示意图。在本实施方式中，所述壳体10上设有挡板12，所述电机20与所述第二齿52设于所述挡板12的相对两侧，所述舵机1还包括连接所述壳体10的第一安装轴54和第二安装轴55，所述第一齿51与所述第三齿53套设于所述第一转轴上，所述第二齿52套设于所述第二转轴上，且所述第二转轴与所述电机20的转轴正对应设置。

上述实施方式介绍了齿轮组件50包括第一齿51、第二齿52、及第三齿53的具体结构，本实施方式可在壳体10上增设第一安装轴54与第二安装轴55来使第一齿51、第二齿52、及第三齿53进行套设。本实施方式提供的壳体10可以理解为对舵机1外壳的整体概括。可选地，壳体10可包括上盖13、中盖14、及下盖15，在本实施方式中仅给出了中盖14的结构示意图。其中，第一安装轴54的相对两端可连接在壳体10上。可选地，第一安装轴54的相对两端分别过盈配合于中盖14和上盖13上。由于第二齿52装设于第二安装轴55上，且第二安装轴55与电机20的主轴不是同一个轴，因此，在中盖14设有挡板12，电机20和第二安装轴55设于挡板12的相对两侧。挡板12首先可为电机20提供保护，其次还可为第二安装轴55提供装设基础。可选地，第二安装轴55的相对两端分别过盈配合于挡板12和上盖13上。并且为了保证所述第二齿52的转动中心与所述电机20的转动中心重合，还可使第二转轴与所述电机20的转轴正对应设置。

具体地，本实施方式还提供了一种详细的舵机1的结构。请一并参考图11，图11为本申请一实施方式中舵机的爆炸图。在本实施方式中，电机20固定在舵机1中盖14上，第一安装轴54的相对两端分别过盈配合于中盖14和上盖13上，第二安装轴55的相对两端分别过盈配合于挡板12和上盖13上。第一齿51与第三齿53套设于第一安装轴54上，第二齿52套设于第二安装轴55上第一齿51转动连接电机20，第二齿52转动连接第一齿51，第三齿53转动连接第二齿52。输出组件30设于中框上，输出齿33转动连接第三齿53，两个轴承60套设于输出齿33的相对两侧，且一个轴承60配合装配于上盖13上，另一个轴承60配合装配于下盖15上。输出齿33上设有收容槽331，输出轴32上设有齿槽321，刚性部312设于齿槽321内，弹性部311设于收容槽331内，且弹性部311连接刚性部312，盖板40套设于输出轴32上且覆盖面齿上的收容槽331，限位件41卡紧固定。设于收容空间11内的输出轴32的端部设有磁性件42。传感器43设于PCB控制板45上，且传感器43对应磁性件42设置，PCB控制板45安装于中盖14和下盖15上，并用螺丝61拧紧。而上盖13和中盖14通过6个螺丝61锁紧。

以上对本申请实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本申请的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种舵机，其特征在于，所述舵机包括：

壳体，所述壳体内具有收容空间；

电机，部分所述电机设于所述收容空间内；及

转动连接所述电机的输出组件，部分所述输出组件设于所述收容空间内，所述输出组件包括弹性打滑件、输出轴、以及套设于所述输出轴上的输出齿；所述输出轴的上设有多个间隔设置的齿槽，所述输出齿上设有收容槽，部分所述弹性打滑件收容于所述收容槽内，其余的所述弹性打滑件设于所述齿槽内；当所述输出齿与所述输出轴之间的作用力大于预设作用力时，所述弹性打滑件可从一个所述齿槽内运动到另一个所述齿槽内。

2.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述弹性打滑件包括相连接的弹性部与刚性部，至少部分所述弹性部设于所述收容槽内，所述刚性部设于所述齿槽内。

3.如权利要求2所述的舵机，其特征在于，所述齿槽靠近输出齿一端的开口尺寸大于所述齿槽远离所述输出齿一端的开口尺寸。

4.如权利要求2所述的舵机，其特征在于，所述输出组件还包括盖板，所述盖板连接所述输出齿，且所述盖板在所述输出齿上的正投影覆盖所述收容槽。

5.如权利要求4所述的舵机，其特征在于，所述输出轴上设有限位槽，所述输出组件还包括限位件，所述限位件设于所述盖板背离所述输出齿的一侧，部分所述限位件设于所述限位槽内，且所述限位件抵接所述盖板。

6.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述输出组件还包括设于所述输出轴一端的磁性件，所述磁性件设于所述收容空间内，所述舵机还包括传感器与处理器，所述传感器对应所述磁性件设置，所述传感器电连接所述处理器，所述传感器用于检测所述传感器所在位置的磁力大小并产生检测信号，所述处理器根据所述检测信号得到所述输出齿与所述输出轴之间的作用力的大小，所述处理器还可根据所述作用力的大小判断所述作用力是否大于预设作用力。

7.如权利要求1所述的舵机，其特征在于，所述舵机还包括齿轮组件，所述齿轮组件的一端转动连接所述电机，所述齿轮组件的另一端转动连接所述输出组件。

8.如权利要求7所述的舵机，其特征在于，所述齿轮组件包括第一齿、第二齿、以及第三齿，所述第一齿转动连接所述电机，所述第二齿转动连接所述第一齿，所述第三齿转动连接所述第二齿，且所述第三齿转动连接所述输出齿。

9.如权利要求8所述的舵机，其特征在于，所述第一齿与所述第三齿同轴设置，所述第二齿的转动中心与所述电机的转动中心重合。

10.如权利要求9所述的舵机，其特征在于，所述壳体上设有挡板，所述电机与所述第二齿设于所述挡板的相对两侧，所述舵机还包括连接所述壳体的第一安装轴和第二安装轴，所述第一齿与所述第三齿套设于所述第一转轴上，所述第二齿套设于所述第二转轴上，且所述第二转轴与所述电机的转轴正对应设置。

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