CN114412966A - 基于环面蜗杆传动的折叠机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于环面蜗杆传动的折叠机构，包括通过花键轴串联的两个独立单机，两个所述独立单机输出的扭矩方向相反；所述独立单机至少包括动力输入机构和动力输出机构，所述动力输出机构包括传动连接的渐开线斜齿圆柱齿轮和渐开面包络环面蜗杆，所述动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至渐开面包络环面蜗杆并由渐开线斜齿圆柱齿轮将动力输出；所述动力输入机构与动力输出机构并行安装，以使得动力输入机构的输出轴轴线平行于渐开面包络环面蜗杆轴线，以使得增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与渐开面包络环面蜗杆输出扭矩的方向相同；花键轴连接两个所述独立单机各自的蜗轮，并进行冗余的动力驱动与运动传递，该机构具备整体结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力大、工作可靠性高等优点。

Description

基于环面蜗杆传动的折叠机构

技术领域

本发明涉及运动与动力传递领域，具体涉及一种基于环面蜗杆传动的折叠 机构。

背景技术

减速器作为一种运动与动力传递的精密机械机构，被广泛应用于航空航天、 智能制造、医疗健康等领域，传统减速器主要为多级圆柱齿轮减速或单级圆柱 TI蜗杆减速，其中多级圆柱齿轮减速存在体积大、传动比小、不能自锁等弊端， 而单级圆柱TI蜗杆减速由于同时啮合齿对数少，存在承载能力低等弊端，同时 传统减速器与电机的连接方式为同轴串联，动力源及传动机构仅设计为一组， 存在安装空间大、安全性低等弊端，随着各行各业不断发展，尤其是航空航天 等领域对重量、体积以及承载能力提出了越来越高的要求，现有传统减速器已 经不能够再满足以上高性能需求，尤其是应用于折叠组件中的减速器，无法同 时满足体积小、扭矩高的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于环面蜗杆传 动的折叠机构，能够具备整体结构紧凑、承载能力大且工作可靠性高的特点。

本发明的基于环面蜗杆传动的折叠机构，包括通过花键轴串联的两个独立 单机(L-左侧单机和R-右侧单机)，两个所述独立单机输出的扭矩方向相反； 所述独立单机至少包括动力输入机构和动力输出机构，本方案中所述动力输出 机构包括传动连接的渐开线斜齿圆柱齿轮(后续简称蜗轮)和渐开面包络环面 蜗杆(后续简称TI蜗杆)，所述动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至 TI蜗杆并由蜗轮将动力输出；所述动力输入机构与动力输出机构并行安装，以 使得动力输入机构的输出轴轴线平行于TI蜗杆轴线，以使得增矩后将动力输出 的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆输出扭矩的方向相同；花键轴连接两个所述 独立单机各自的蜗轮，并进行冗余的动力驱动与运动传递。本方案采用两个独 立单机通过花键轴串联的方式构成冗余驱动形式的折叠结构，两个单机独立运 动，并且使用时对同一运动目标进行共同驱动，可适用于小体积大扭矩的构造 之中，并且其中一个单机工作失效后不影响另外一个单机的正常工作，大大提 高了整机工作的可靠性与安全性，并且动力输入机构与动力输出机构并行安装， 所述的并行安装即为不同时串联于同一输出轴而是以错开并平行的方式排布， 以降低安装空间，所述动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至TI蜗杆并 由蜗轮将动力输出，且增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆输 出扭矩的方向相同，采用增矩的动力输入端连接蜗轮蜗杆配合传动的方式，使 得独立单机即具备自锁的功能，并且失效时处于自锁状态，不仅能够起到增矩 作用，还可以提高整体结构的安全性，以及折叠机构的正常运作，满足小体积 且高扭矩的特性，能够应用于航空航天等高性能需求的领域。

进一步，所述独立单机还包括外罩于TI蜗杆传动副(至少包括蜗轮与TI蜗 杆)形成保持架的箱体，所述花键轴转动配合的支撑于箱体，两个所述独立单 机的其中一个固定于预设位置。其中箱体等不需特殊材质制造的结构均采用钛 合金制造，大大降低整体重量，以提高应用价值，本方案中，两个所述独立单 机中心对称布置，且其中一个固定于预设位置，提高整体折叠机构运作的效率， 每个独立单机上均连接有各自的驱动板，由于两个所述独立单机输出的扭矩方 向相反使得各自对应驱动的两个驱动板相对的运动，并且两个驱动板各自的转 动角度介于0-180°，使得折叠机构共分如下两个状态：

①冗余正常工作状态：当左右两个单机均可正常工作时，A端和B端同时以 ω角速度相对展开或折叠1/2工作角度，整机展开折叠的速度为2ω，工作效率 高，如图13所示；

②单机失效工作状态：当左右两个单机的其中一个单机工作失效(假定为A 端L-左侧单机失效，例如卡齿等失效情况)，并且失效后的A端单机为锁死状态， 则仅B端单机以ω角速度进行展开或折叠运动，B端单机旋转整个工作角度，整 机展开折叠的速度为ω，是冗余正常工作状态时的0.5倍，工作效率较低，但也 可在规定时间内完成指定的运动，如图14所示。

进一步，所述动力输入机构至少包括第一减速器(行星减速器)和传动组 件(惰轮组)；所述第一减速器由动力输入端提供动力驱动，且第一减速器的 动力输出轴通过传动组件将动力输出至TI蜗杆，从而驱动蜗轮将动力输出。所 述第一减速器为行星减速器，具有体积小、重量轻、承载能力高，使用寿命长、 运转平稳、噪声低等优点，当然动力输入机构还可以为其他增矩的结构，以起 到至少经过一次增矩传入至TI蜗杆，提高蜗轮的输出扭矩，在此不再赘述，本 方案在有限的空间内将行星减速器与TI蜗杆传动副结构并行安装并传动结合， 使得提高单机整体结构输出端输出的扭矩得到大幅度提升；所述传动组件为惰轮组，也即主要作用在于改变从动轮的转向、增加传动距离、调整压力角等， 惰轮是起过渡作用的轮系零件，不会改变传动关系，是为了使轮系受力更加合 理或者满足整个传动系统布置；它的作用只是改变转向，并不能改变传动比， 通过惰轮可以延长轴距，它的齿数多少对传动比数值大小没有影响，但对末轮 的转向将产生影响，它是不做功的轮子，有一定的储能作用，对系统稳定有帮 助。

进一步，所述传动组件包括第一传动齿(小齿轮)、中间齿(惰轮)和第 二传动齿(大齿轮)；所述第一传动齿安装于第一减速器的动力输出轴，所述 第二传动齿安装于TI蜗杆，所述第一传动齿和第二传动齿通过中间齿传动连接。 传动组件中仅包括分别对应连接第一减速器的动力输出轴和TI蜗杆的第一传动 齿和第二传动齿，和用于使第一传动齿和第二传动齿转向一致的中间齿，结构 简单紧凑传动效率高，降低传动过程中的容错系数，并且三者形成惰轮组，实 现扭矩的传递，并在惰轮组传力过程中起到二次增扭的效果。

进一步，所述第一传动齿、中间齿和第二传动齿轴线平行的传动连接，所 述第二传动齿齿数＞中间齿齿数≥第一传动齿齿数。更为具体的第一传动齿与 中间齿的传动比为1:1，第一传动齿与第二传动齿的传动比介于1.1-1.3之间， 优选的第一传动齿与第二传动齿的传动比为19:17，选用传动比1:1的第一传动 齿齿数和中间齿齿数可最大化、最便捷、效率更高的将扭矩传递，并且第一传 动齿与第二传动齿的传动比大于1，使得传动组件又进行一次增矩将力输入至TI 蜗杆，并且传动组件结构的便捷性，在降低结构空间的同时，能起到最大限度 提高扭矩的效果。

进一步，所述动力输入机构还包括与第一减速器同轴设置的电机(伺服电 机)，所述电机的输入端将动力输入至第一减速器，通过第一减速器增矩后将 动力通过传动组件二次增矩后输入至TI蜗杆并由蜗轮将动力输出。如图所示， 伺服电机和行星减速器同轴安装，并同时与TI蜗杆并行安装，提高结构紧凑性， 节省安装空间，同时提高输出扭矩的效率。

进一步，所述箱体上具有将蜗轮封闭于箱体的蜗轮端盖和将TI蜗杆封闭于 箱体的蜗杆端盖；所述箱体靠近TI蜗杆输入端的一侧形成有安装臂，所述安装 臂沿花键轴轴向方向背离花键轴的连接端延伸形成，以使得箱体沿轴向的水平 截面呈“L”形；所述第一减速器固定于安装臂，且位于“L”形的夹角内侧； 所述TI蜗杆和第一减速器的输出轴均伸出所述安装臂，并通过传动组件传动连 接，所述安装臂通过基座封闭，且所述基座上具有安装孔；所述箱体上连接有 用于安装伺服电机和第一减速器的电机安装架，所述电机安装架平行于安装臂， 以使得减速器垂直于沿花键轴轴向方向的两端分别固定于电机安装架和安装 臂。如图所示的，安装臂与箱体呈“L”形，并且伺服电机和行星减速器安装于 “L”形的夹角内侧，并且伺服电机和行星减速器位于整体结构的底部与TI蜗杆 大致位于同一平面，进一步能提高结构的紧凑性，有利于提高空间的利用率。

进一步，所述安装臂上形成有用于安装传动组件的前安装半腔，所述基座 上具有扣合于前安装半腔并与前安装半腔形成安装腔的后安装半腔；所述基座 上具有平行于TI蜗杆轴向方向的支臂，所述安装孔位于支臂上。前安装半腔和 后安装半腔的结合方式有利于对传动组件的安装，并且拆装便捷，并且形成腔 室的结构更有利于提高基座的结构强度，提高连接于基座的待驱动端使用强度 和连接强度。

进一步，所述基座上还具有平行于花键轴轴向方向的延伸臂，所述延伸臂 形成对相邻独立单机的蜗杆端盖的遮挡，所述延伸臂和相邻独立单机的蜗杆端 盖之间设置有支承块。支承块结构的布置有利于提高两个独立电机的支撑性和 使用性，确保与蜗杆端盖的展开支撑精密贴合，实现预定角度(例如180°)的 展开，用于承受展开力从而保护减速器齿轮受到冲击力而过载断裂失效。

进一步，所述电机安装架上设置有用于调整电机安装孔的第一垫片，所述 支承块上设置有用于调整支撑块与蜗杆端盖支承面位置的第二垫片。第一垫片 和第二垫片的作用在于调整结合面的结合程度，提高结构的稳定性。

进一步，本方案中需要进行润滑及密封的位置均通过o形密封圈进行脂润 滑密封,如蜗轮端盖和蜗杆端盖与箱体之间、花键轴端盖与蜗轮端盖、箱体与基 座之间等位置；采用固定连接的方式固定的位置均具有防松措施，如本方案中 采用的螺栓连接以及螺钉连接处，均采用各自的防松钢丝进行机械防松，在此 不再赘述。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于环面蜗杆传动的折叠机构， 两个独立单机通过花键轴串联的方式构成冗余驱动形式的折叠结构，两个单机 独立运动，并且对同一运动目标进行共同驱动，其中一个单机工作失效后不影 响另外一个单机的正常工作，大大提高了整机工作的可靠性与安全性，并且动 力输入机构与动力输出机构并行安装，所述的并行安装即为不同时串联于同一 输出轴而是以错开并平行的方式排布，以降低安装空间，所述动力输入机构至 少经过一次增矩将动力输入至TI蜗杆并由蜗轮将动力输出，且增矩后将动力输 出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆输出扭矩的方向相同，采用增矩的动力输 入端连接TI蜗杆传动副配合传动的方式，使得独立单机即具备自锁的功能，并 且失效时处于自锁状态，不仅能够起到增矩作用，还可以提高整体结构的安全 性，以及折叠机构的正常运作，满足小体积且高扭矩的特性，能够应用于航空 航天等高性能需求的领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的主视结构示意图；

图4为本发明的左视结构示意图；

图5为本发明独立单机的结构示意图；

图6为本发明独立单机的俯视结构示意图；

图7为本发明独立单机内部传动结构示意图；

图8为本发明图6的A-A向结构示意图；

图9为本发明图6的B-B向结构示意图；

图10为本发明图6的C-C向结构示意图；

图11为本发明安装驱动板后展开状态的结构示意图；

图12为本发明安装驱动板后折叠状态的结构示意图；

图13为本发明安装驱动板后冗余正常工作状态的结构示意图；

图14为本发明安装驱动板后其中一个独立单机失效的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本实施例中的基于环面蜗杆传动的折叠机构包括通过花键轴12 串联的两个独立单机(L-左侧单机和R-右侧单机)，两个所述独立单机输出的 扭矩方向相反；所述独立单机至少包括动力输入机构和动力输出机构，本方案 中所述动力输出机构包括传动连接的渐开线斜齿圆柱齿轮(后续简称蜗轮10) 和渐开面包络环面蜗杆(后续简称TI蜗杆11)，所述动力输入机构至少经过一 次增矩将动力输入至TI蜗杆11并由蜗轮10将动力输出；所述动力输入机构与动 力输出机构并行安装，以使得动力输入机构的输出轴轴线平行于TI蜗杆11轴线， 以使得增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆11输出扭矩的方向 相同；花键轴12连接两个所述独立单机各自的蜗轮10，并进行冗余的动力驱动与运动传递。如图所示，本方案采用两个独立单机通过花键轴12串联的方式构 成冗余驱动形式的折叠结构，两个单机各自的独立运动，并且使用时对同一运 动目标进行共同驱动，可适用于小体积大扭矩的构造之中，并且其中一个单机 工作失效后不影响另外一个单机的正常工作，大大提高了整机工作的可靠性与 安全性，并且动力输入机构与动力输出机构并行安装，所述的并行安装即为不 同时串联于同一输出轴而是以错开并平行的方式排布，以降低安装空间，所述 动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至TI蜗杆11并由蜗轮10将动力输 出，且增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆11输出扭矩的方向 相同，采用增矩的动力输入端连接蜗轮10蜗杆配合传动的方式，使得独立单机 即具备自锁的功能，并且失效时处于自锁状态，不仅能够起到增矩作用，还可 以提高整体结构的安全性，以及折叠机构的正常运作，满足小体积且高扭矩的 特性，能够应用于航空航天等高性能需求的领域。

本实施例中，所述独立单机还包括外罩于TI蜗杆11传动副(至少包括蜗轮 10与TI蜗杆11)形成保持架的箱体2，所述花键轴12转动配合的支撑于箱体2， 两个所述独立单机的其中一个固定于预设位置。其中箱体2等不需特殊材质制造 的结构均采用钛合金制造，大大降低整体重量，以提高应用价值，本方案中， 两个所述独立单机中心对称布置，且其中一个固定于预设位置，提高整体折叠 机构运作的效率，每个独立单机上均连接有各自的驱动板(如图所示，具有A 端的驱动板A和具有B端的驱动板B)，由于两个所述独立单机输出的扭矩方向相 反使得各自对应驱动的两个驱动板相对的运动，并且两个驱动板各自的转动角 度介于0-180°，使得折叠机构共分如下两个状态：

①冗余正常工作状态：当左右两个单机均可正常工作时，A端和B端同时以 ω角速度相对展开或折叠1/2工作角度，整机展开折叠的速度为2ω，工作效率 高，如图13所示；

②单机失效工作状态：当左右两个单机的其中一个单机工作失效(假定为A 端L-左侧单机失效，例如卡齿等失效情况)，并且失效后的A端单机为锁死状态， 则仅B端单机以ω角速度进行展开或折叠运动，B端单机旋转整个工作角度，整 机展开折叠的速度为ω，是冗余正常工作状态时的0.5倍，工作效率较低，但也 可在规定时间内完成指定的运动，如图14所示。

本实施例中，所述动力输入机构至少包括第一减速器(行星减速器4)和传 动组件(惰轮组)；所述第一减速器由动力输入端提供动力驱动，且第一减速 器的动力输出轴通过传动组件将动力输出至TI蜗杆11，从而驱动蜗轮10将动力 输出。所述第一减速器为行星减速器4，具有体积小、重量轻、承载能力高，使 用寿命长、运转平稳、噪声低等优点，当然动力输入机构还可以为其他增矩的 结构，以起到至少经过一次增矩传入至TI蜗杆11，提高蜗轮10的输出扭矩，在 此不再赘述，本方案在有限的空间内将行星减速器4与TI蜗杆11传动副结构并行 安装并传动结合，使得提高单机整体结构输出端输出的扭矩得到大幅度提升；所述传动组件为惰轮组，也即主要作用在于改变从动轮的转向为了使轮系受力 更加合理以及满足整个传动系统布置，提高系统的稳定性。

本实施例中，所述传动组件包括第一传动齿(小齿轮16)、中间齿(惰轮 17)和第二传动齿(大齿轮18)；所述第一传动齿安装于第一减速器的动力输 出轴，所述第二传动齿安装于TI蜗杆11，所述第一传动齿和第二传动齿通过中 间齿传动连接。传动组件中仅包括分别对应连接第一减速器的动力输出轴和TI 蜗杆11的第一传动齿和第二传动齿，和用于使第一传动齿和第二传动齿转向一 致的中间齿，结构简单紧凑传动效率高，降低传动过程中的容错系数，并且三 者形成惰轮组，实现扭矩的传递，并在惰轮组传力过程中还起到二次增扭的效 果。

本实施例中，所述第一传动齿、中间齿和第二传动齿轴线平行的传动连接， 所述第二传动齿齿数＞中间齿齿数≥第一传动齿齿数。更为具体的第一传动齿 与中间齿的传动比为1:1，第一传动齿与第二传动齿的传动比介于1.1-1.3之间， 优选的第一传动齿与第二传动齿的传动比为19:17，选用传动比1:1的第一传动 齿齿数和中间齿齿数可最大化、最便捷、效率更高的将扭矩传递，并且第一传 动齿与第二传动齿的传动比大于1，使得传动组件又进行一次增矩将力输入至TI 蜗杆11，并且传动组件结构的便捷性，在降低结构空间的同时，能起到最大限 度提高扭矩的效果。

本实施例中，所述动力输入机构还包括与第一减速器同轴设置的电机(伺 服电机3)，所述电机的输入端将动力输入至第一减速器，通过第一减速器增矩 后将动力通过传动组件二次增矩后输入至TI蜗杆11并由蜗轮10将动力输出。如 图所示，伺服电机3和行星减速器4同轴安装，并同时与TI蜗杆11并行安装，提 高结构紧凑性，节省安装空间，同时提高输出扭矩的效率。

本实施例中，所述箱体2上具有将蜗轮10封闭于箱体2的蜗轮端盖7和将TI 蜗杆11封闭于箱体2的蜗杆端盖8；所述蜗轮端盖7上还设置有花键轴端盖9，所 述花间轴传动配合的支撑于箱体2和花键轴端盖9，所述箱体2靠近TI蜗杆11输入 端的一侧形成有安装臂32，所述安装臂32沿花键轴12轴向方向背离花键轴12的 连接端延伸形成，所述花键轴12的连接端即为两个独立单机用于相互连接的一 端；以使得箱体2沿轴向的水平截面呈“L”形；所述第一减速器固定于安装臂 32，且位于“L”形的夹角内侧；所述TI蜗杆11和第一减速器的输出轴均伸出所 述安装臂32，并通过传动组件传动连接，所述安装臂32通过基座1封闭，且所述 基座1上具有安装孔，所述安装孔用于安装待驱动件(也即本方案的驱动板)； 所述箱体2上连接有用于安装伺服电机3和第一减速器的电机安装架5，所述电机 安装架5平行于安装臂32，以使得减速器垂直于沿花键轴12轴向方向的两端分别 固定于电机安装架5和安装臂32，并且与TI蜗杆11大致位于同一平面。如图所示 的，安装臂32与箱体2呈“L”形，并且伺服电机3和行星减速器4安装于“L”形 的夹角内侧，并且伺服电机3和行星减速器4位于整体结构的底部与TI蜗杆11大 致位于同一平面，蜗轮端盖7同时也位于“L”形的内侧，便于结构的安装，同 时提高结构的紧凑性，有利于提高空间的利用率，具备轻质重载、结构紧凑、便于拆装的优点。

本实施例中，所述安装臂32上形成有用于安装传动组件的前安装半腔，所 述基座1上具有扣合于前安装半腔并与前安装半腔形成安装腔的后安装半腔；所 述基座1上具有平行于TI蜗杆11轴向方向的支臂33，所述安装孔位于支臂33上。 前安装半腔和后安装半腔的结合方式有利于对传动组件的安装，使得构件拆装 便捷，并且形成腔室的结构更有利于提高基座1的结构强度，提高连接于基座1 的待驱动端使用强度和连接强度，还使得独立单机的结构更加紧凑，空间利用 率高，同时支臂33的延伸方向平行于TI蜗杆11的轴向，并安装孔位于支臂33上， 使得连接于独立单机的待连接件的运动轨迹呈绕蜗轮10轴向的圆形，提高折叠 机构的工作角度。

本实施例中，所述基座1上还具有平行于花键轴12轴向方向的延伸臂34，所 述延伸臂34形成对相邻独立单机的蜗杆端盖8的遮挡，所述延伸臂34和相邻独立 单机的蜗杆端盖8之间设置有支承块6。所述延伸臂34上开设有用于安装支承块6 的安装槽，所述第二垫片即设置在安装槽的槽底用于调整支承块与相邻独立单 机的蜗杆端盖的支撑，(图中未示出)，所述蜗轮端盖7上形成有供支承块6支 撑的支撑凸台，支承块6结构的布置有利于提高两个独立电机的支撑性和使用 性，确保与蜗杆端盖8的展开支撑精密贴合，实现预定角度(例如180°)的展 开，用于承受展开力从而保护减速器齿轮受到冲击力而过载断裂失效，如图所 示的延伸臂34与花键轴12的连接端位于同一侧(靠近相邻电机一侧)，并且延 伸臂34用于安装支承块6的一面沿其延伸方向尺寸逐渐降低形成具有斜度的安 装面，提高支承块6的安装空间和支撑空间。

本实施例中，所述电机安装架5上设置有用于调整电机安装孔的第一垫片 35，所述第一垫片35用于调整电机与第一减速器的同轴度，所述支承块6上设 置有用于调整支撑块与蜗杆端盖8支承面位置的第二垫片，所述第二垫片用于 调整支承块6与蜗杆端盖8的支撑面。第一垫片35和第二垫片的作用在于调整 结合面的结合程度，提高结构的稳定性和支撑强度。

本实施例中，本方案中需要进行润滑及密封的位置均通过O形密封圈15 进行脂润滑密封,如蜗轮端盖7和蜗杆端盖8与箱体2之间、花键轴端盖9与蜗 轮端盖7、箱体2与基座1之间等位置；采用固定连接的方式固定的位置均具 有防松措施，如本方案中采用的螺栓连接以及螺钉连接处，均采用各自的防松 钢丝31进行机械防松，当然密封方式和防松方式不唯一，可根据实际情况以及 应用场合选择适合的结构和方法，在此不再赘述。

本实施例中的基于环面蜗杆传动的折叠机构主要用于连接两个目标机构， 并实现展开与折叠运动；如图所示具有A端的驱动板A和具有B端的驱动板B 通过各自的轴销与各自的独立单机固连，如图13展开状态和图14折叠状态所 示；该机构可实现0°～180°的展开折叠，假定A端为固定端，B端为运动端， 当需要进行展开与折叠运动时，基于环面蜗杆传动的折叠机构进行工作；在展 开状态下，该机构可通过蜗杆端盖8凸台与支承块6的贴合承受一定的冲击力， 用于保护减速器机构的安全；该减速器机构利用了TI蜗杆11传动的自锁性和 多齿线接触特性，具有运动自锁的功能并且承载能力高，可实现大扭矩传动； 同时，该减速器机构的机架组与花键轴12等主要大体积零部件均采用钛合金材 料，从而降低了整机的质量，最终实现轻质重载传动的目的；该减速器机构利 用惰轮组的运动与动力换向功能，将动力输入组与机架组并列布置，从而减小 了整机的安装空间；

更为具体的，基于环面蜗杆传动的折叠机构中L-左侧单机和R-右侧单机两 各独立单机通过花键轴12串联链接，基座1、箱体2、电机安装架5、蜗轮端 盖7、蜗杆端盖8以及花键轴端盖9组成机架组；渐开线斜齿圆柱蜗轮10与TI 蜗杆11组成TI蜗杆11传动组，小齿轮16、惰轮17与大齿轮18组成惰性齿 轮组(简称惰轮组)，伺服电机3与行星减速器4组成动力输入组；

基座1端部设计存有两个基座1安装孔，以便于被链接转动件(驱动板) 进行固连；

箱体2与基座1通过6颗六角螺栓29进行固连，此处的6颗六角螺栓29 其中4个分别位于安装臂32的四个角上，另外2个布置在安装臂32的中部， 形成对惰轮组的包围固定，箱体2与基座1之间通过螺尾圆锥销27进行定位， 螺尾圆锥销27螺纹端部设置有六角螺母28进行固定，提高结构安装的稳定性；

蜗轮端盖7通过9颗内六角花形低圆柱头螺钉30与箱体2固连，并且9 颗内六角花形低圆柱头螺钉30以花键轴12轴线对称；

蜗杆端盖8通过4颗六角螺栓29与箱体2固连，同时蜗杆端盖8设计有展 开支撑凸台；支承块6通过2颗六角螺栓29与基座1固连，同时支承块6底部 与基座1安装面上配有若干第二垫片(薄型垫片)，以便调节支承块6的厚度， 确保与蜗杆端盖8的展开支撑凸台精密贴合，实现预定角度(例如180°)的 展开，用于承受展开力从而保护减速器齿轮受到冲击力而过载断裂失效；

花键轴端盖9通过4颗内六角花形低圆柱头螺钉30与花键轴12固连，花 键轴端盖9跟随花键轴12同步转动，花键轴端盖9与箱体2之间不接触并且通 过O形密封圈15进行密封，同时花键轴12为空心轴，以便于通过安装轴销进 而固连被连接转动件；

电机安装架5通过4颗六角螺母28与箱体2固连，同时，电机安装架5 底部与箱体2的安装面上配有若干第一垫片35(薄型垫片)，以便安装伺服电 机3时调节伺服电机3的径向相对位置，确保与行星减速器4和小齿轮16同轴；

伺服电机3和行星减速器4通过4颗六角螺栓29与电机安装架5固连，行 星减速器4同时通过4颗内六角花形低圆柱头螺钉30固连在箱体2上，行星减 速器4输出轴通过小齿轮键13与小齿轮16连接，并且通过小齿轮轴端螺栓20 对小齿轮16进行轴向固定，通过止动垫圈21进行固定防松，从而将伺服电机 3输出的动力经过行星减速器4减速增扭后传递给惰轮组中的小齿轮16；

惰轮17通过惰轮轴19支撑于基座1上，惰轮17与惰轮轴19之间安装有 滚针轴承24，并且通过惰轮挡圈22进行轴向固定；大齿轮18通过大齿轮键14 与TI蜗杆11进行连接，并利用轴用弹性挡圈23进行轴向固定；小齿轮16与 惰轮17的传动比为1:1，惰轮17与大齿轮18的传动比大于1:1，即小齿轮16 与惰轮17的齿数相同且少于大齿轮18的齿数，来自小齿轮16的动力经过惰轮 17进行惰性换向传递给大齿轮18，来自行星减速器4的动力经过整个惰轮组后 再次进行了一次减速增扭，然后传递给TI蜗杆11，如图7单机内部齿轮传动 轴测图和图8所示；

渐开线斜齿圆柱蜗轮10通过蜗轮10圆锥滚子轴承25回转支撑在箱体2 与蜗轮端盖7中，所述渐开线斜齿圆柱蜗轮10上具有绕蜗轮10轴线均匀分布 的减重孔，降低重量，如图9所示；TI蜗杆11通过蜗杆圆锥滚子轴承26回转 支撑在箱体2中，如图10所示；花键轴12与渐开线斜齿圆柱蜗轮10连接；来 自大齿轮18的运动与动力经过TI蜗杆11传递给渐开线斜齿圆柱蜗轮10，在 这个过程中运动与动力经过蜗杆传动组的大传动比传递，实现了最终的减速增 扭，最终传递给花键轴12；

机构中所有通过六角螺栓29和内六角花形低圆柱头螺钉30进行固连的， 均利用防松钢丝31进行机械防松，同时，在蜗轮端盖7和蜗杆端盖8与箱体2 之间、花键轴端盖9与蜗轮端盖7、箱体2与基座1之间均通过O形密封圈15 进行脂润滑密封。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：包括通过花键轴串联的两个独立单机，两个所述独立单机输出的扭矩方向相反；

所述独立单机至少包括动力输入机构和动力输出机构，所述动力输出机构包括传动连接的蜗轮和蜗杆，所述动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至蜗杆并由蜗轮将动力输出；

所述动力输入机构与动力输出机构并行安装，以使得动力输入机构的输出轴轴线平行于蜗杆轴线，以使得增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与蜗杆输出扭矩的方向相同；

所述花键轴连接两个所述独立单机各自的蜗轮，并进行冗余的动力驱动与运动传递。

2.根据权利要求1所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述独立单机还包括外罩于蜗杆传动副形成保持架的箱体，所述花键轴转动配合的支撑于箱体，两个所述独立单机的其中一个固定于预设位置。

3.根据权利要求1所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述动力输入机构至少包括第一减速器和传动组件；

所述第一减速器由动力输入端提供动力驱动，且第一减速器的动力输出轴通过传动组件将动力输出至蜗杆，从而驱动蜗轮将动力输出。

4.根据权利要求3所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述传动组件包括第一传动齿、中间齿和第二传动齿；

所述第一传动齿安装于第一减速器的动力输出轴，所述第二传动齿安装于蜗杆，所述第一传动齿和第二传动齿通过中间齿传动连接。

5.根据权利要求4所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述第一传动齿、中间齿和第二传动齿轴线平行的传动连接，所述第二传动齿齿数＞中间齿齿数≥第一传动齿齿数。

6.根据权利要求5所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述动力输入机构还包括与第一减速器同轴设置的电机，所述电机的输入端将动力输入至第一减速器，通过第一减速器增矩后将动力通过传动组件二次增矩后输入至蜗杆并由蜗轮将动力输出。

7.根据权利要求6所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述箱体上具有将蜗轮封闭于箱体的蜗轮端盖和将蜗杆封闭于箱体的蜗杆端盖；

所述箱体靠近蜗杆输入端的一侧形成有安装臂，所述安装臂沿花键轴轴向方向背离花键轴的连接端延伸形成，以使得箱体沿轴向的水平截面呈“L”形；所述第一减速器固定于安装臂，且位于“L”形的夹角内侧；

所述蜗杆和第一减速器的输出轴均伸出所述安装臂并通过传动组件传动连接，所述安装臂通过基座封闭，且所述基座上具有安装孔；

所述箱体上连接有用于安装电机和第一减速器的电机安装架，所述电机安装架平行于安装臂，以使得减速器垂直于沿花键轴轴向方向的两端分别固定于电机安装架和安装臂。

8.根据权利要求6所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述安装臂上形成有用于安装传动组件的前安装半腔，所述基座上具有扣合于前安装半腔并与前安装半腔形成安装腔的后安装半腔；

所述基座上具有平行于蜗杆轴向方向的支臂，所述安装孔位于支臂上。

9.根据权利要求6所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述基座上还具有平行于花键轴轴向方向的延伸臂，所述延伸臂形成对相邻独立单机的蜗杆端盖的遮挡，所述延伸臂和相邻独立单机的蜗杆端盖之间设置有支承块。

10.根据权利要求9所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述电机安装架上设置有用于调整电机安装孔的第一垫片，所述支承块上设置有用于调整支撑块与蜗杆端盖支承面位置的第二垫片。

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