CN207539289U - 过载保护结构及具有其的舵机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种过载保护结构及具有其的舵机，其中，过载保护结构包括：传动齿轮；弹性片，弹性片包括连接部和弹力部，连接部固定安装于传动齿轮上，其中，弹性片为冲压制成；转动轴，传动齿轮可转动地套设于转动轴上，且沿转动轴的轴线方向上，传动齿轮相对于转动轴固定设置，其中，转动轴上设有承载部，弹力部抵接于承载部上，传动齿轮带动转动轴同步转动，当转动轴受到的外部载荷大于传动齿轮的传动载荷时，弹力部与承载部相对转动。应用本技术方案能够解决现有技术中存在的过载保护结构的弹性体的弹性力一致性差，过载保护能力随着使用频率的提高而逐渐下降，使用寿命短的技术问题。

Description

过载保护结构及具有其的舵机

技术领域

本实用新型属于控制硬件设备及机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种过载保护结构及具有其的舵机。

背景技术

在现有技术中，舵机使用的领域不断广泛，例如车模控制舵机、航模控制舵机、机器人关节控制舵机、以及无人驾驶控制舵机等应用。当舵机控制的设备结构受到第三方外力作用而使得设备结构的载荷能力处于过载情况，而此时，舵机为了继续实现传动控制，则继续加大动力传递，然而当动力传递超过舵机的传动结构的最大承受值时就会造成舵机的传动结构损坏，因此，传动结构中应用过载保护结构进行传动保护。但是，现有的过载保护结构的弹性体的加工和装配都比较麻烦，弹性体的弹性力一致性差，过载保护能力随着使用频率的提高而逐渐下降，使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种过载保护结构及具有其的舵机，以解决现有技术中存在的过载保护结构的弹性体的弹性力一致性差，过载保护能力随着使用频率的提高而逐渐下降，使用寿命短的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种过载保护结构，包括：传动齿轮；弹性片，弹性片包括连接部和弹力部，连接部固定安装于传动齿轮上，其中，弹性片为冲压制成；转动轴，传动齿轮可转动地套设于转动轴上，且沿转动轴的轴线方向上，传动齿轮相对于转动轴固定设置，其中，转动轴上设有承载部，弹力部抵接于承载部上，传动齿轮带动转动轴同步转动，当转动轴受到的外部载荷大于传动齿轮的传动载荷时，弹力部与承载部相对转动。

进一步地，弹性片呈环状设置，弹性片与传动齿轮同轴设置，且弹力部为多个，多个弹力部绕弹性片的中心轴线均匀且间隔分布。

进一步地，弹力部为两个，两个弹力部之间通过连接部间隔设置。

进一步地，弹性片经冲压一体成型多个连接部与多个弹力部。

进一步地，弹性片为多个，多个弹性片绕弹性片的中心轴线均匀且间隔分布。

进一步地，弹力部上设有至少一个球冠凸起，承载部上对应球冠凸起设有凹口，当转动轴受到的外部载荷大于传动齿轮的传动载荷时，球冠凸起脱离凹口。

进一步地，凹口的数量为球冠凸起的数量的整数倍。

进一步地，各个弹力部上的球冠凸起呈同心圆分布。

进一步地，弹性片相对于承载部转动时，不同的弹力部上的球冠凸起的运动轨迹呈半径不同的圆周。

根据本技术方案的另一方面，提供了一种舵机。该舵机包括控制电路模块、驱动电机和传动结构，控制电路模块与驱动电机电连接，驱动电机的动力输出端与传动结构驱动连接，传动结构包括前述的过载保护结构，其中，过载保护结构的转动轴为舵机的动力输出轴。

应用该过载保护结构实现传动输出的过程中，动力从传动齿轮处输入，传动齿轮能够带动转动轴转动，此时，耗能设备会施加给转动轴反作用力载荷，当弹力部作用于承载部上的传动载荷不足以克服外部载荷，因而弹力部与承载部之间发生相对转动，从而保护传动齿轮的轮齿不会因为过度载荷而被损坏，实现了过载保护，本实施例的弹性片使用冲压工艺制造，工艺简单，且所加工完成的弹性片的弹力部所具有的弹力效果一致性好，使得弹性片在长时间的传动过程中实现过载保护能力不下降，延长了过载保护结构的使用寿命，另外，本实施例的过载保护结构的装配工艺简单，使得对过载保护结构的拆装维护检修工作更加简便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的过载保护结构的第一实施例的分解结构示意图；

图2为本实用新型的过载保护结构的第一实施例的转配轴视图；

图3为本实用新型的过载保护结构的第一实施例的第一剖视结构示意图；

图4为本实用新型的过载保护结构的第一实施例的第二剖视结构示意图；

图5为本实用新型的过载保护结构的第一实施例的弹性片的结构示意图；

图6为本实用新型的过载保护结构的第二实施例的弹性片的结构示意图；

图7为本实用新型的过载保护结构的第二实施例的传动齿轮与弹性片的装配结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10、传动齿轮；20、弹性片；21、连接部；22、弹力部；211、连接通孔；221、球冠凸起；30、转动轴；31、承载部；311、凹口；32、卡槽；33、输出端部；40、连接螺栓；50、垫片；60、卡簧。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

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间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图4所示，本实用新型的第一实施例提供一种过载保护结构。该过载保护结构包括传动齿轮10、弹性片20和转动轴30，弹性片20包括连接部21和弹力部22，连接部21固定安装于传动齿轮10上，其中，弹性片20为冲压制成，传动齿轮10可转动地套设于转动轴30上，且沿转动轴30的轴线方向上，传动齿轮10相对于转动轴30固定设置，其中，转动轴30上设有承载部31，弹力部22抵接于承载部31上，传动齿轮10带动转动轴30同步转动，当转动轴30受到的外部载荷大于传动齿轮10的传动载荷时，弹力部22与承载部31相对转动。

应用该过载保护结构实现传动输出的过程中，动力从传动齿轮10处输入，由于连接在传动齿轮10上的弹性片20的弹力部22与转动轴30的承载部31相抵接，使得传动齿轮10能够带动转动轴30转动并且从转动轴30的输出端部33将动力输出，从而利用输出的动力将输出端部33所连接的耗能设备驱动运转，此时，耗能设备会施加给输出端部33反作用力载荷(即外部载荷)，当转动轴30受到的外部载荷大于传动齿轮10的传动载荷时，这时候弹力部22作用于承载部31上的传动载荷不足以克服外部载荷，因而弹力部22与承载部31之间发生相对转动，从而保护传动齿轮10的轮齿不会因为过度载荷而被损坏，即实现了过载保护，在本实施例中，由于弹性片20使用冲压工艺制造，工艺简单，且所加工完成的弹性片20的弹力部22所具有的弹力效果一致性好，使得弹性片20在长时间的传动过程中实现过载保护能力不下降，延长了过载保护结构的使用寿命，另外，本实施例的过载保护结构的装配工艺简单，使得对过载保护结构的拆装维护检修工作更加简便。

在装配该过载保护结构的过程中，首先利用连接螺栓40通过弹性片20的连接部21上的连接通孔211固定锁紧在传动齿轮10上，然后将转动轴30的输出端部33穿过传动齿轮10的中心通孔，并且在转动轴30上设置有相应的阶梯结构以止挡传动齿轮10继续沿转动轴30的轴线方向移动。在转动轴30上设有卡槽32，在将传动齿轮10套设于转动轴30上并与其上阶梯结构的阶梯面相抵之后，再将垫片50套在转动轴30上，使得垫片50与传动齿轮10的表面贴靠，然后将卡簧60卡在卡槽32上，这样，卡簧60与转动轴30上的阶梯结构形成对传动齿轮10在转动轴30的中心轴线方向上的止挡(即沿转动轴30的轴线方向上，传动齿轮10相对于转动轴30固定设置)。并且，在安装卡簧60的过程中，需将弹性片20的弹力部22压缩产生预定量的弹性形变，从而使得弹力部22抵接压紧承载部31，实现传动齿轮10与转动轴30之间的动力传递，这样，在外部载荷小于传动载荷时候实现传动齿轮10与转动轴30同步转动，当转动轴30所受到的外部载荷大于传动载荷时，则传动齿轮10与转动轴30之间的动力传递失效而实现对传动齿轮10的过载保护。

在第一实施例中，弹性片20呈环状设置，弹性片20与传动齿轮10同轴设置，如此能够使传动齿轮10与弹性片20之间的转动同轴度一致，且弹力部22为多个，例如将弹力部22设置为2个、3个、4个、5个、6个等等，多个弹力部22绕弹性片20的中心轴线均匀且间隔分布，这样多个均匀且间隔分布的弹力部22能够在传动齿轮10与承载部31之间实现传动载荷传递。优选地，弹力部22为两个，两个弹力部22之间通过连接部21间隔设置，如图5所示，两个弹力部22之间相对于弹性片20的中心轴线呈对称设置，同样地两个连接部21之间也相对于弹性片20的中心轴线呈对称设置。

在对第一实施例的弹性片20进行加工制造的过程中，该弹性片20经冲压一体成型多个连接部21与多个弹力部22，如此使得弹力部22具有一致性好的弹力效果，并且能够保证弹力部22实现长时间正常工作而过载保护能力不下降的优异效果。

如图4和图5所示，在第一实施例中，每一个弹力部22上设有至少一个球冠凸起221，可以仅设置一个球冠凸起221，也可以设置两个、三个、四个等等，并且，承载部31上对应球冠凸起221设有凹口311，在装配过载保护结构的过程中，将球冠凸起221设置于承载部31的凹口311中，在转动轴30受到的外部载荷小于传动载荷时，球冠凸起221与凹口311相配合以实现传动齿轮10与转动轴30之间的动力传递，当转动轴30受到的外部载荷大于传动齿轮10的传动载荷时，外部载荷克服传动载荷而使得弹性片20的弹力部22进一步发生弹性形变，使得球冠凸起221脱离凹口311，此时传动齿轮10与转动轴30之间发生相对转动，即传动齿轮10与转动轴30之间传动失效以实现过载保护的目的。

优选地，每个弹力部22上仅设置有一个球冠凸起221，并且，第一实施例中各个弹力部22上的球冠凸起221呈同心圆分布。当然，当每个弹力部22设置有多个球冠凸起221时，每个弹力部22上的多个球冠凸起221形成同心圆的弧线。进一步地，凹口311的数量为球冠凸起221的数量的整数倍。也就是，当外部载荷大于传动载荷时候弹力部22发生弹性变形而实现过载保护过程中，球冠凸起221从一个凹口311脱离出来后，经转动过相应转角后进入下一个凹口311中实现配合，此时如果外部载荷仍然大于传动载荷，则球冠凸起221再次脱离此凹口311而转动进入下一凹口311实现配合，直至外部载荷小于传动载荷，球冠凸起221进入到相应的凹口311中重新配合，从而再次实现传动齿轮10与转动轴30之间的动力传递。

如图6和图7所示，图6示出了第二实施例的过载保护结构中弹性片的结构、以及图7示出了第二实施例的过载保护结构中弹性片与传动齿轮的装配结构。与第一实施例相比较，第二实施例具有以下不同之处。第二实施例的过载保护结构的弹性片20为多个，多个弹性片20绕弹性片20的中心轴线均匀且间隔分布。这样，每个弹性片20的连接部21与传动齿轮10固定连接，每个弹性片20的弹力部22则由连接部21开始沿着传动齿轮10的径向延伸。在第二实施例的过载保护结构中，设置有两个弹性片20，并且两个弹性片20相对于传动齿轮10的中心轴线呈对称设置。第二实施例中处上述结构与第一实施例的结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

在第三实施例中(未图示)，与第一实施例、第二实施例相比较而言，具有以下不同之处。第三实施例的过载保护结构的弹性片20相对于承载部31转动时，不同的弹力部22上的球冠凸起221的运动轨迹呈半径不同的圆周，在除了改变弹力部22对承载部31的弹性压紧力而改变传动齿轮10与转动轴30之间的传动载荷能力之外(第一实施例、第二实施例的过载保护结构则侧重应用改变改变弹力部22对承载部31的弹性压紧力而改变传动齿轮10与转动轴30之间的传动载荷能力的方式，当然也结合同心圆设置的球冠凸起221的力臂作用，从而改变传动齿轮10与转动轴30之间的传动载荷能力)，利用不同半径的球冠凸起221实现的力臂的不同，在变弹力部22对承载部31的弹性压紧力不变的基础上也能够改变传动齿轮10与转动轴30之间的传动载荷能力优化实现改变传动齿轮10与转动轴30之间的传动载荷能力，则是将改变弹力部22对承载部31的弹性压紧力于调整弹力部22上球冠凸起221形成的力臂作用相结合的方式。第三实施例除了以上结构与第一实施例、第二实施例不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

根据本技术方案的另一方面，提供了一种舵机。该舵机包括控制电路模块、驱动电机和传动结构，控制电路模块与驱动电机电连接，驱动电机的动力输出端与传动结构驱动连接，传动结构包括前述实施例提供的过载保护结构，其中，过载保护结构的转动轴30为舵机的动力输出轴。实际上，在转动轴30的输出端部33上安装舵盘，从而通过舵盘与耗能设备连接，实现舵机的动力传递。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过载保护结构，其特征在于，包括：

传动齿轮(10)；

弹性片(20)，所述弹性片(20)包括连接部(21)和弹力部(22)，所述连接部(21)固定安装于所述传动齿轮(10)上，其中，所述弹性片(20)为冲压制成；

转动轴(30)，所述传动齿轮(10)可转动地套设于所述转动轴(30)上，且沿所述转动轴(30)的轴线方向上，所述传动齿轮(10)相对于所述转动轴(30)固定设置，其中，所述转动轴(30)上设有承载部(31)，所述弹力部(22)抵接于所述承载部(31)上，所述传动齿轮(10)带动所述转动轴(30)同步转动，当所述转动轴(30)受到的外部载荷大于所述传动齿轮(10)的传动载荷时，所述弹力部(22)与所述承载部(31)相对转动。

2.如权利要求1所述的过载保护结构，其特征在于，所述弹性片(20)呈环状设置，所述弹性片(20)与所述传动齿轮(10)同轴设置，且所述弹力部(22)为多个，多个所述弹力部(22)绕所述弹性片(20)的中心轴线均匀且间隔分布。

3.如权利要求2所述的过载保护结构，其特征在于，所述弹力部(22)为两个，两个所述弹力部(22)之间通过所述连接部(21)间隔设置。

4.如权利要求2所述的过载保护结构，其特征在于，所述弹性片(20)经冲压一体成型多个所述连接部(21)与多个所述弹力部(22)。

5.如权利要求1所述的过载保护结构，其特征在于，所述弹性片(20)为多个，多个所述弹性片(20)绕所述弹性片(20)的中心轴线均匀且间隔分布。

6.如权利要求2至5中任一项所述的过载保护结构，其特征在于，所述弹力部(22)上设有至少一个球冠凸起(221)，所述承载部(31)上对应所述球冠凸起(221)设有凹口(311)，当所述转动轴(30)受到的外部载荷大于所述传动齿轮(10)的传动载荷时，所述球冠凸起(221)脱离所述凹口(311)。

7.如权利要求6所述的过载保护结构，其特征在于，所述凹口(311)的数量为所述球冠凸起(221)的数量的整数倍。

8.如权利要求7所述的过载保护结构，其特征在于，各个所述弹力部(22)上的所述球冠凸起(221)呈同心圆分布。

9.如权利要求7所述的过载保护结构，其特征在于，所述弹性片(20)相对于所述承载部(31)转动时，不同的所述弹力部(22)上的球冠凸起(221)的运动轨迹呈半径不同的圆周。

10.一种舵机，包括控制电路模块、驱动电机和传动结构，所述控制电路模块与所述驱动电机电连接，所述驱动电机的动力输出端与所述传动结构驱动连接，其特征在于，所述传动结构包括权利要求1至9中任一项所述的过载保护结构，其中，所述过载保护结构的转动轴(30)为所述舵机的动力输出轴。