CN114427579A - 动力传动机构及机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力传动机构及机械设备，动力传动机构包括动力输入组件、第一离合器、第二离合器及动力输出组件。动力输入组件同时驱动第一离合器的第一主动件及第二离合器的第二主动件沿不同方向转动。当需要与第一主动件转动方向相同的输出时，控制第一主动件与第一被动件接合，第一主动件能够将转动扭矩传递给第一被动件，并通过动力输出组件的第一联动件及第二联动件配合实现转动扭矩传递至执行组件。反之，控制第二主动件与第二被动件接合，并通过动力输出组件实现转动扭矩传递至执行组件。上述动力传动机构在切换转动方向只需要控制第一被动件与第一主动件接合或第二被动件与第二主动件接合，变换响应速度快，传递效率高。

Description

动力传动机构及机械设备

技术领域

本发明涉及传动结构技术领域，特别是涉及动力传动机构及机械设备。

背景技术

传统的机械设备中，一般采用电机作为动力部件，通过电机驱动其他部件运动。当需要切换输出的转动方向时，一般通过控制电机正转或反转实现。然而，这种方式不仅响应速度慢且对电机损耗较大。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种响应速度快，且对损耗小的动力传动机构及机械设备。

一种动力传动机构，所述动力传动机构包括动力输入组件、第一离合器、第二离合器及动力输出组件，所述第一离合器包括第一主动件及第一被动件，所述第一主动件受控能够与所述第一被动件接合，所述第一主动件连接于所述动力输入组件，所述动力输入组件用于驱动所述第一主动件转动；所述第二离合器包括第二主动件及第二被动件，所述第二主动件受控能够与所述第二被动件接合，所述第二主动件连接于所述动力输入组件，所述动力输入组件用于驱动所述第二主动件转动，且所述第二主动件与所述第一主动件的转动方向相反；所述动力输出组件包括第一联动件及第二联动件，所述第一联动件连接于所述第一被动件上，所述第二联动件连接于所述第二被动件上，所述第一联动件与所述第二联动件传动配合。

在其中一个实施例中，所述第一离合器为磁流变液离合器；所述第二离合器为磁流变液离合器。

在其中一个实施例中，所述的动力传动机构还包括控制器，所述第一离合器与所述第二离合器均电性连接于所述控制器，所述控制器用于控制所述第一离合器和/或所述第二离合器的电流。

在其中一个实施例中，所述动力输出组件还包括输出轴，所述输出轴设置于所述第一联动件上，所述第一联动件能够带动所述输出轴同步运动。

在其中一个实施例中，所述动力输出组件还包括联动带，所述联动带跨设于所述第一联动件与所述第一联动件上，以带动所述第一联动件与所述第二联动件同步转动。

在其中一个实施例中，所述的动力传动机构还包括外壳，所述外壳上开设有输出孔，所述动力输入组件、所述第一离合器、所述第二离合器及所述动力输出组件均设置于所述外壳内，所述输出轴由所述输出孔伸出。

在其中一个实施例中，所述动力输入组件包括动力源、第一传动件及第二传动件，所述第一传动件连接于所述第一主动件，所述第二传动件连接于所述第二主动件，所述动力源用于驱动所述第一传动件转动，所述第一传动件与所述第二传动件传动配合，且所述第一传动件与所述第二传动件的转动方向相反。

在其中一个实施例中，所述第一传动件与所述第二传动件均为齿轮，所述第一传动件与所述第二传动件相啮合；和/或

所述第一传动件通过联轴器与所述第一主动件连接，所述第二传动件通过联轴器与所述第二主动件连接。

在其中一个实施例中，所述的动力传动机构还包括辅助输出组件及辅助离合器，所述辅助离合器包括辅助主动件及辅助被动件，所述辅助主动件受控能够与所述辅助被动件接合，所述动力输入组件用于驱动所述辅助主动件转动，所述辅助主动件与所述第一主动件及所述第二主动件两者中的一者的转动方向相反，所述辅助输出组件连接于所述辅助被动件上。

一种机械设备，所述机械设备包括执行组件及如上所述的动力传动机构，所述执行组件连接于所述第一联动件或所述第二联动件上。

上述动力传动机构及机械设备，动力输入组件同时驱动第一离合器的第一主动件及第二离合器的第二主动件沿不同方向转动。当需要与第一主动件转动方向相同的输出时，控制第一主动件与第一被动件接合，进而第一主动件能够将转动扭矩传递给第一被动件，第一被动件通过动力输出组件的第一联动件及第二联动件配合实现转动扭矩传递。反之，当需要与第二主动件转动方向相同的输出时，控制第二主动件与第二被动件接合，并通过动力输出组件的第一联动件及第二联动件配合实现转动扭矩传递，并进一步传递至执行组件，实现对执行组件的驱动。上述动力传动机构在切换转动方向的过程中，不需要改变动力输入组件的转动方向，只需要控制第一被动件与第一主动件接合或第二被动件与第二主动件接合，变换响应速度快，对动力输入组件的损耗小，传递效率高，可以减少制动释放时间，并且延长动力输入组件使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

此外，附图并不是1:1的比例绘制，并且各个元件的相对尺寸在附图中仅示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。在附图中：

图1为一实施例中的动力传动机构的结构示意图；

图2为图1中的动力传动机构省略第一装配壳及第二装配壳的结构示意图；

图3为图1所示的动力传动机构的剖视图。

附图标记说明：

10、动力传动机构；100、动力输入组件；110、动力源；120、第一传动件；130、第二传动件；200、第一离合器；210、第一主动件；220、第一被动件；230、第一线圈；300、第二离合器；310、第二主动件；320、第二被动件；330、第二线圈；400、动力输出组件；410、第一联动件；420、第二联动件；430、输出轴；440、联动带；450、张紧轮；500、外壳；510、输出孔；520、第一装配壳；530、第二装配壳；540、连接壳。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细地说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1至图3，本发明一实施例中的动力传动机构10，响应速度快，且对损耗小。所述动力传动机构10包括动力输入组件100、第一离合器200、第二离合器300及动力输出组件400，所述第一离合器200包括第一主动件210及第一被动件220，所述第一主动件210受控能够与所述第一被动件220接合，所述第一主动件210连接于所述动力输入组件100，所述动力输入组件100用于驱动所述第一主动件210转动；所述第二离合器300包括第二主动件310及第二被动件320，所述第二主动件310受控能够与所述第二被动件320接合，所述第二主动件310连接于所述动力输入组件100，所述动力输入组件100用于驱动所述第二主动件310转动，且所述第二主动件310与所述第一主动件210的转动方向相反；所述动力输出组件400包括第一联动件410及第二联动件420，所述第一联动件410连接于所述第一被动件220上，所述第二联动件420连接于所述第二被动件320上，所述第一联动件410与所述第二联动件420传动配合。

上述动力传动机构10，动力输入组件100同时驱动第一离合器200的第一主动件210及第二离合器300的第二主动件310沿不同方向转动。当动力输出组件400需要与第一主动件210转动方向相同的输出时，控制第一主动件210与第一被动件220接合，进而第一主动件210能够将转动扭矩传递给第一被动件220，第一被动件220通过动力输出组件400的第一联动件410及第二联动件420配合实现转动扭矩传递。反之，当需要与第二主动件310转动方向相同的输出时，控制第二主动件310与第二被动件320接合，并通过动力输出组件400的第一联动件410及第二联动件420配合实现转动扭矩传递。上述动力传动机构10在切换转动方向的过程中，不需要改变动力输入组件100的转动方向，只需要控制第一被动件220与第一主动件210接合或第二被动件320与第二主动件310接合，变换响应速度快，对动力输入组件100的损耗小，传递效率高，可以减少制动释放时间，并且延长动力输入组件100使用寿命。

在本实施例中，所述第一离合器200为磁流变液离合器。所述第二离合器300为磁流变液离合器。具体地，第一离合器200还包括第一线圈230，第一主动件210与第一被动件220之间充满磁流变液。第二离合器300还包括第二线圈330，第二主动件310与第二被动件320之间充满磁流变液。当第一线圈230中无电流通入时，磁流变液为液态，此时第一离合器200处于分离状态；当第一线圈230中通入电流时，使磁流变液发生“固化”反应，第一主动件210与第一被动件220之间传递的扭矩增大，第一主动件210通过磁流变液带动与第一被动件220转动，实现第一离合器200的接合。第二离合器300工作原理同第一离合器200。

一实施例中，动力传动机构10还包括控制器，所述第一离合器200与所述第二离合器300均电性连接于所述控制器，所述控制器用于控制所述第一离合器200和/或所述第二离合器300的电流。在本实施例中，第一线圈230电性连接于控制器，第二线圈330的电性连接于控制器。

在使用时，一实施方式，通过控制器可以仅向第一线圈230施加电流，进而使得第一主动件210与第一被动件220接合，并利用第一联动件410与第二联动件420的配合传递第一主动件210的扭矩。另一实施例方式，通过控制器可以仅向第二线圈330施加电流，使得第二主动件310与第二被动件320接合，并利用第一联动件410与第二联动件420的配合传递第二主动件310的扭矩。在其他实施方式中，当控制器同时向第一线圈230与第二线圈330施加电流，且电流大小相等或近似相同，以使第一离合器200的第一被动件220与第二离合器300的第二被动件320输出的扭矩相同。由于第一主动件210与第二主动件310的转向相反，因此第一被动件220与第二被动件320之间的扭矩相互抵消，此时动力输出组件400处于静止状态。具体地，当控制器控制增大第一线圈230电流，则第一被动件220输出的扭矩增大，进而使得动力输出组件400能够输出第一主动件210的扭矩；反之，增大第二线圈330电流，则第二被动件320输出的扭矩增大，进而使得动力输出组件400能够输出第二主动件310的扭矩。

上述实施例中，由于第一离合器200与第二离合器300通过电流控制是否结合，使得扭矩输出的响应频率更高，响应速度更快，可以达到瞬间输出的目的。同时通过控制电流，使得最终输出的扭矩的线性度更高、稳定性更好，误差更小，消除了传统力矩电机控制的不平顺和延迟特点。当第一离合器200与第二离合器300施加相同或相近电流，以使动力输出组件400处于静止状态时，此时动力输出组件400惯量非常小，只要稍增大其中一离合器的电流，即可使得动力输出组件400输出更小的扭矩，扭矩输出的下限更小，消除传统的通过电机直接驱动的死区。

在其他实施例中，第一离合器200还可以为磁粉离合器。在另一实施例中，第一离合器200还可以为摩擦式离合器，只要能够实现第一主动件210与第一被动件220受控可接合即可。

在其他实施例中，第二离合器300还可以为磁粉离合器。在另一实施例中，第二离合器300还可以为摩擦式离合器，只要能够实现第二主动件310与第二被动件320受控可接合即可。

一实施例中，所述动力输出组件400还包括输出轴430，所述输出轴430设置于所述第一联动件410上，所述第一联动件410能够带动所述输出轴430同步运动。由于第一联动件410与第二联动件420联动配合，进而第一被动件220或第二被动件320的转动扭矩能够被有效传递至输出轴430，以实现输出轴430沿不同方向转动的目的。在其他实施例中，所述输出轴430设置于所述第二联动件420上，所述第二联动件420能够带动所述输出轴430同步运动。

一实施例中，所述动力输出组件400还包括联动带440，所述联动带440跨设于所述第一联动件410与所述第一联动件410上，以带动所述第一联动件410与所述第二联动件420同步转动。在本实施例中，第一联动件410与第二联动件420为轮状结构，通过联动带440进一步便于实现第一联动件410与第二联动件420的同步转动。具体地，动力输出组件400还包括张紧轮450，张紧轮450抵接于所述联动带440上，以实现张紧联动带440的目的。在其他实施例中，张紧轮450还可以省略。

在其他实施例中，第一联动件410与第二联动件420还可以为齿轮结构，第一联动件410与第二联动件420相啮合，以实现第一联动件410与第二联动件420同步运动。或者，第一联动件410与第二联动件420为蜗杆结构，第一联动件410与第二联动件420通过涡轮连接，输出轴430设置于一蜗杆上或涡轮上。在另一实施例中，第一联动件410与第二联动件420还可以通过其他方式传动配合，只要能够保证第一被动件220或第二被动件320扭矩的稳定输出即可。

一实施例中，动力传动机构10还包括外壳500，所述外壳500上开设有输出孔510，所述动力输入组件100、所述第一离合器200、所述第二离合器300及所述动力输出组件400均设置于所述外壳500内，所述输出轴430由所述输出孔510伸出。通过外壳500能够有效保护动力输入组件100、第一离合器200、第二离合器300及动力输出组件400，并且使得动力输入组件100、第一离合器200、第二离合器300及动力输出组件400形成为一个模块，可以作为一个动力源部件，用于需要动力的机械设备中。

在本实施例中，外壳500包括第一装配壳520、第二装配壳530及连接壳540，第一装配壳520通过连接壳540连接于第二装配壳530内，其中动力输入组件100设置于第一装配壳520内，动力输出组件400设置于第二装配壳530内，第一离合器200与第二离合器300均设置于所述连接壳540内。具体地，连接壳540为两个，第一离合器200与第二离合器300分别设置于两个连接壳540内。

在其他实施例中，外壳500还可以为单独的整壳，动力输入组件100、第一离合器200、第二离合器300及动力输出组件400均设置于外壳500内。

一实施例中，所述动力输入组件100包括动力源110、第一传动件120及第二传动件130，所述第一传动件120连接于所述第一主动件210，所述第二传动件130连接于所述第二主动件310，所述动力源110用于驱动所述第一传动件120转动，所述第一传动件120与所述第二传动件130传动配合，且所述第一传动件120与所述第二传动件130的转动方向相反。由于第一传动件120与第二传动件130传动配合，进而通过动力源110驱动第一传动件120与第二传动件130即可驱动第一主动件210与第二主动件310同时沿不同方向转动。

在本实施例中，所述第一传动件120与所述第二传动件130均为齿轮，所述第一传动件120与所述第二传动件130相啮合。在其他实施例中，第一传动件120与第二传动件130还可以为涡轮蜗杆传动结构，或者其他能够实现第一主动件210与第二主动件310同步沿不同转动方向转动的其他结构。

具体地，所述第一传动件120通过联轴器140与所述第一主动件210连接，所述第二传动件130通过联轴器140与所述第二主动件310连接。通过联轴器140进一步便于实现第一传动件120与第一主动件210的连接，第二传动件130与第二主动件310的连接。在本实施例中，联轴器140为十字接耦联轴器。在其他实施例中，联轴器140还可以省略，第一传动件120可以直接连接于第一主动件210。第二传动件130可以直接连接于第二主动件310。

在其他实施例中，动力输入组件100还可包括两个动力源110，两个动力源110分别驱动第一主动件210与第二主动件310沿不同方向转动。

在本实施例中，动力源110为电机。在其实施例中，动力源110还可以为其他能够实现转动输出的动力部件。

一实施例中，动力传动机构10还包括辅助输出组件及辅助离合器，所述辅助离合器包括辅助主动件及辅助被动件，所述辅助主动件受控能够与所述辅助被动件接合，所述动力输入组件100用于驱动所述辅助主动件转动，所述辅助主动件与所述第一主动件210及所述第二主动件310两者中的一者的转动方向相反，所述辅助输出组件连接于所述辅助被动件上。具体地，辅助输出组件与第一联动件410及第二联动件420的传动配合。

通过设置辅助离合器可以作为备用离合器，避免其中与辅助主动件转动方向一致的离合器损坏，而影响整个动力传动机构10的输出。例如，当辅助主动件与第二主动件310的转动方向一致，第二主动件310与的第二被动件320无法有效接合时，启动辅助主动件与辅助被动件接合，并通过辅助输出组件与第一联动件410及第二联动件420的传动配合，有效将扭矩输出至输出轴430。在其他实施例中，辅助离合器还可以为两个，两个辅助离合器的转动方向分别与第一离合器200及第二离合器300的转动方向一致。两个辅助离合器可以分别作为第一离合器200及第二离合器300的备用离合器。

具体地，所述辅助输出组件包括辅助输出件及辅助轴，所述辅助轴设置于所述辅助输出件上，所述辅助输出件与所述第一联动件410或所述第二联动件420传动配合，以使所述辅助轴的转动方向与输出轴430的转动方向相反或相同。

在其他实施例中，通过设置辅助输出组件，便于增加辅助轴，进而便于增加输出端。例如，当辅助轴的转动方向与输出轴430的转动方向相反，辅助主动件与第一主动件210转动方向一致时，控制辅助被动件与第二被动件320与对应的主动件接合，进而能够实现两个不同方向的输出。

一实施例中，一种机械设备，所述机械设备包括执行组件及上述任一实施例中的动力传动机构10，所述执行组件连接于所述第一联动件410或所述第二联动件420上。通过动力输出组件400的第一联动件410及第二联动件420配合进一步实现转动扭矩传递，并进一步传递至执行组件，实现对执行组件的驱动。例如，机械设备可以为机械臂或其他需要动力的机械结构。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种动力传动机构，其特征在于，所述动力传动机构包括：

动力输入组件；

第一离合器，所述第一离合器包括第一主动件及第一被动件，所述第一主动件受控能够与所述第一被动件接合，所述第一主动件连接于所述动力输入组件，所述动力输入组件用于驱动所述第一主动件转动；

第二离合器，所述第二离合器包括第二主动件及第二被动件，所述第二主动件受控能够与所述第二被动件接合，所述第二主动件连接于所述动力输入组件，所述动力输入组件用于驱动所述第二主动件转动，且所述第二主动件与所述第一主动件的转动方向相反；及

动力输出组件，所述动力输出组件包括第一联动件及第二联动件，所述第一联动件连接于所述第一被动件上，所述第二联动件连接于所述第二被动件上，所述第一联动件与所述第二联动件传动配合。

2.根据权利要求1所述的动力传动机构，其特征在于，所述第一离合器为磁流变液离合器；所述第二离合器为磁流变液离合器。

3.根据权利要求2所述的动力传动机构，其特征在于，还包括控制器，所述第一离合器与所述第二离合器均电性连接于所述控制器，所述控制器用于控制所述第一离合器和/或所述第二离合器的电流。

4.根据权利要求1-3任一项所述的动力传动机构，其特征在于，所述动力输出组件还包括输出轴，所述输出轴设置于所述第一联动件上，所述第一联动件能够带动所述输出轴同步运动。

5.根据权利要求4所述的动力传动机构，其特征在于，所述动力输出组件还包括联动带，所述联动带跨设于所述第一联动件与所述第一联动件上，以带动所述第一联动件与所述第二联动件同步转动。

6.根据权利要求4所述的动力传动机构，其特征在于，还包括外壳，所述外壳上开设有输出孔，所述动力输入组件、所述第一离合器、所述第二离合器及所述动力输出组件均设置于所述外壳内，所述输出轴由所述输出孔伸出。

7.根据权利要求1-3任一项所述的动力传动机构，其特征在于，所述动力输入组件包括动力源、第一传动件及第二传动件，所述第一传动件连接于所述第一主动件，所述第二传动件连接于所述第二主动件，所述动力源用于驱动所述第一传动件转动，所述第一传动件与所述第二传动件传动配合，且所述第一传动件与所述第二传动件的转动方向相反。

8.根据权利要求7所述的动力传动机构，其特征在于，所述第一传动件与所述第二传动件均为齿轮，所述第一传动件与所述第二传动件相啮合；和/或

所述第一传动件通过联轴器与所述第一主动件连接，所述第二传动件通过联轴器与所述第二主动件连接。

9.根据权利要求1-3任一项所述的动力传动机构，其特征在于，还包括辅助输出组件及辅助离合器，所述辅助离合器包括辅助主动件及辅助被动件，所述辅助主动件受控能够与所述辅助被动件接合，所述动力输入组件用于驱动所述辅助主动件转动，所述辅助主动件与所述第一主动件及所述第二主动件两者中的一者的转动方向相反，所述辅助输出组件连接于所述辅助被动件上。

10.一种机械设备，其特征在于，所述机械设备包括执行组件及如权利要求1-9任一项所述的动力传动机构，所述执行组件连接于所述第一联动件或所述第二联动件上。

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