CN217422122U - 齿轮箱组件和清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿轮箱组件和清洁机器人。该齿轮箱组件包括：主动齿轮、从动齿轮、输出力臂齿轮、弹性件。主动齿轮与从动齿轮同轴设置，从动齿轮啮合输出力臂齿轮，且从动齿轮被夹设于弹性件和主动齿轮之间；主动齿轮与从动齿轮之间还设有离合齿配合结构，离合齿配合结构具有啮合状态和错开状态。在啮合状态下：主动齿轮与从动齿轮相对固定，且主动齿轮用于带动从动齿轮以驱动所述输出力臂齿轮转动；在错开状态下：输出力臂齿轮停止转动，主动齿轮用于对从动齿轮施加轴向方向上的推力使得从动齿轮朝着远离主动齿轮的方向移动，以使弹性件被压缩。在输出力臂齿轮被卡死时，及时释放输出力，避免对齿轮箱自身造成损伤。

Description

齿轮箱组件和清洁机器人

技术领域

本实用新型属于清洁机器人技术领域，具体地讲，涉及一种齿轮箱组件和清洁机器人。

背景技术

随着智能家居技术的不断发展，智能清洁机器人的普及程度也越来越高。

清洁机器人的主要作业环境是用户的家庭空间，然而家庭空间总是无法避免出现各种毛发(宠物的或用户的)、线团等线性障碍物(或者说垃圾)。清洁机器人的边刷、滚刷或轮组等通过齿轮减速箱减速带动的结构部件在日常清扫中，输出力臂会有被这些障碍物缠绕卡死的风险。在输出力臂卡死状态下，马达继续带动齿轮运动，这时容易造成齿轮减速箱中的齿轮卡死崩坏。目前大部份清洁机器人为规避这种风险，所采用的技术方案为电流过载保护。即通过检测电流大小来判断输出力臂运动状态，当电流达到阈值时断电使输出马达停止工作。但是这种方式属于已经发生卡死状态后的补救措施，即输出力臂卡死后才能检测到过载电流，进而断电使马达停止。虽然表面上机器停止了运转，但实际上已经对齿轮箱组件造成了不可挽回的损伤。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：如何在输出力臂卡死状态下，避免齿轮箱的输出力对齿轮箱自身造成损坏。

一种齿轮箱组件，所述齿轮箱组件包括主动齿轮、从动齿轮、输出力臂齿轮、弹性件；所述主动齿轮与所述从动齿轮同轴设置，所述从动齿轮啮合所述输出力臂齿轮，且所述从动齿轮被夹设于所述弹性件和所述主动齿轮之间；所述主动齿轮与所述从动齿轮之间还设有离合齿配合结构，所述离合齿配合结构具有啮合状态和错开状态；在所述啮合状态下：所述主动齿轮与所述从动齿轮相对固定，且所述主动齿轮用于带动所述从动齿轮以驱动所述输出力臂齿轮转动；在所述错开状态下：所述输出力臂齿轮停止转动，所述主动齿轮用于对所述从动齿轮施加轴向方向上的推力使得所述从动齿轮朝着远离所述主动齿轮的方向移动，以使所述弹性件被压缩。

优选地，所述离合齿配合结构包括设置在所述从动齿轮上的离合齿和设置在所述主动齿轮的上的离合齿槽。

优选地，所述离合齿配合结构包括设置在所述从动齿轮上的离合齿槽和设置在所述主动齿轮的上的离合齿。

优选地，所述从动齿轮可滑动地套设在所述主动齿轮的齿轮轴上。

优选地，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述齿轮轴上，且所述弹簧在轴向方向上相对于所述齿轮轴固定。

优选地，所述齿轮箱组件还包括释力衬套，所述释力衬套固定于所述齿轮轴上，所述弹簧夹设于所述释力衬套与所述从动齿轮之间。

优选地，所述弹簧的第一端与所述从动齿轮弹性抵接，且所述弹簧的与所述第一端相对的第二端套设于所述释力衬套的外壁。

优选地，所述释力衬套的外壁上设置有一圈环状的限位部，所述第二端抵接于所述限位部。

优选地，所述齿轮箱组件还包括马达、一级齿轮和二级齿轮，所述一级齿轮与所述马达的输出轴连接，所述二级齿轮与所述一级齿轮啮合，所述主动齿轮与所述二级齿轮啮合。

本申请还公开了一种清洁机器人，包括边刷和上述任一种齿轮箱组件，所述输出力臂齿轮的轴与所述边刷驱动连接。

本实用新型公开了一种齿轮箱组件和清洁机器人，具有如下技术效果：由于主动齿轮与所述从动齿轮之间具有离合齿配合结构，离合齿配合结构具有啮合状态和错开状态，当输出力臂齿轮被卡死时，利用主动齿轮与从动齿轮之间的离合齿配合结构，及时地将主动齿轮的旋转扭力转化为对从动齿轮的轴向推力，并进一步转化为弹性件的弹性势能，从而实现了齿轮箱输出力的释放，避免输出力对齿轮箱组件自身造成损伤。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的齿轮箱组件的结构分解示意图；

图2为本实用新型的实施例一的齿轮箱组件的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例一的齿轮箱组件的部分结构的剖面示意图；

图4为本实用新型的实施例一的齿轮箱组件在啮合状态下的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大示意图；

图6为本实用新型的实施例一的齿轮箱组件在错开状态下的结构示意图；

图7为图6中B处的局部放大示意图；

图8为本实用新型的实施例二的清洁机器人的结构示意图；

图9为本实用新型的实施例二的清洁机器人的结构分解示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。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。

在详细描述本方案的各个实施例之前，首先简单描述本方案的技术构思：现有技术中在面对清洁机器人的输出力臂被障碍物缠绕卡死的情况时，通常采用电流过载保护方案来停止马达，这种方案虽然能使机器停止运转，但是输出力仍然会对齿轮箱组件自身造成损伤。为此，本方案提供了一种还设有离合保护功能的齿轮箱组件齿轮箱组件，通过在主动轮和从动轮之间设置离合齿配合结构，在正常工作下，离合齿配合结构处于啮合状态，主动轮驱动从动轮以带动输出力臂。当输出力臂被阻挡或卡死时，输出力臂会阻止从动轮停止转动，离合齿配合结构处于错开状态，此时主动轮会继续转动并推离从动轮使得从动轮挤压弹性件，这样可将主动轮的转动驱动力通过离合齿配合结构转化为对从动轮的推力，并通过弹性件来释放，避免主动轮强行驱动从动轮，有效地防止了齿轮组件自身的损坏以及电机烧毁的风险。

具体地，如图1、图2、图3所示，本实施例一的齿轮箱组件包括主动齿轮10、从动齿轮20、输出力臂齿轮30、弹性件40。主动齿轮10与从动齿轮20同轴设置，从动齿轮20啮合输出力臂齿轮30，且从动齿轮20被夹设于弹性件40和主动齿轮10之间，主动齿轮10与从动齿轮之间具有离合齿配合结构，离合齿配合结构具有啮合状态和错开状态。

如图4和图5所示，当处于啮合状态时：在弹性件40的作用力下，使得从动齿轮20紧紧地接触主动齿轮10，主动齿轮10与从动齿轮20相对固定，这时当主动齿轮10自身在转动时可带动从动齿轮20转动，从而驱动输出力臂齿轮30转动。

如图6和图7所示，当处于错开状态时：输出力臂齿轮30在外部物体的阻挡下停止了转动，由于输出力臂齿轮30与从动齿轮20是相互啮合的，此时输出力臂齿轮30会阻挡从动齿轮20的转动，由于主动齿轮10继续转动，这时主动齿轮10和从动齿轮20之间在转动维度上产生错位，使得离合齿配合结构错开，此时主动齿轮10通过离合齿配合结构对从动齿轮20施加轴向方向上的推力使得从动齿轮20朝着远离主动齿轮10的方向移动，从动齿轮20的移动使得弹性件40被进一步压缩，这样主动齿轮10可继续转动且其产生的驱动力通过弹性势能的方式进行释放，从动齿轮20不会强行阻挡主动齿轮10，避免了主动齿轮10和相应驱动机构的损伤崩坏。

本实施例一的离合齿配合结构可有多种形式，示例性地，离合齿配合结构可由离合齿槽11和离合齿21构成。离合齿槽11设置在主动齿轮10的底面上，离合齿21设置在从动齿轮20的顶面上，离合齿21可啮合于离合齿槽11中，离合齿21也可以从离合齿槽11中脱离而相互错开，这里的底面和顶面为相对的两个表面。在另一种类似的形式中，离合齿槽11和离合齿21的位置相互调换，即离合齿槽11设置在从动齿轮20的顶面上，离合齿21设置在主动齿轮10的底面上，同样可以实现啮合或错开功能。需要指出的是，能实现与本实施例一相似功能的其他形式的离合齿配合结构也在本申请的保护范围之内。

本实施例一中，离合齿配合结构采用离合齿槽11和离合齿21的组合形式。当输出力臂齿轮30被阻挡而停止时下，在主动齿轮10的推动下离合齿槽11和离合齿21错开而相互分离，接着在弹性件40的弹性恢复力下离合齿槽11和离合齿21啮合而相互连接。因此啮合和错开交替进行，使得离合齿槽11和离合齿21反复碰撞而发出清脆响声，可以及时提醒用户输出力臂齿轮30已卡死，以采取应对措施。

进一步地，主动齿轮10与从动齿轮20同轴设置，保证了主动齿轮10与从动齿轮20转动轴心重合。示例性地，从动齿轮20可滑动地套设在主动齿轮10的齿轮轴12上，即主动齿轮10与从动齿轮20共用一根转轴，实现同轴设置。

示例性地，弹性件40采用弹簧，弹簧套设于齿轮轴12上，且弹簧在轴向方向上相对于齿轮轴12固定。这样可以使得弹簧在被从动齿轮20压缩过程中保持稳定，同时可以使得对从动齿轮20实现复位。如果弹簧在压缩过程同时出现移动，一方面会出现不稳定性，另一方面由于未能有效地在推力作用下形成弹性势能，不利于后续的复位。其中实现弹簧与齿轮轴12相对固定的方式具有多种，例如可将弹簧直接固定于齿轮轴12上，也可以在齿轮轴12上设置定位部件，以限制弹簧相对于齿轮轴12滑动。

需要说明的是，在啮合状态下，本实施例一的弹簧可处于轻微压缩状态，以使得离合齿配合结构可稳定地相互啮合。本实施例一的弹簧也可处于自然状态，即未被压缩。例如当从动齿轮20与主动齿轮10倒置时，在重力作用下也可实现离合齿配合结构的稳定啮合。

进一步地，如图2和图3所示，本实施例一的齿轮箱组件还包括释力衬套50，释力衬套50固定于齿轮轴12上，弹簧夹设于释力衬套50与从动齿轮20之间。释力衬套50对弹簧起到限位作用，避免弹簧在齿轮轴12上滑动。

作为一种实施方式，弹簧的第一端41与从动齿轮20弹性抵接，且将弹簧的与第一端41相对的第二端42套设于释力衬套50的外壁。进一步地，释力衬套50的外壁上设置有一圈环状的限位部51，第二端42抵接于限位部51。这样可进一步限制弹簧在轴向方向上发生滑动。

在另一种实施方式中，弹簧的第一端41与从动齿轮20固定连接，且将弹簧的与第一端41相对的第二端42套设于释力衬套50的外壁之外，且第二端42抵接于限位部51上。在啮合状态和错开状态下，弹簧始终处于压缩状态，使得弹簧始终不相对于齿轮轴12滑动。

进一步地，本实施例一的齿轮箱组件还包括马达60、一级齿轮70和二级齿轮80。一级齿轮70与马达60的输出轴连接，二级齿轮80与一级齿轮60啮合，主动齿轮10与二级齿轮80啮合。当马达60工作时，通过一级齿轮70和二级齿轮80的传动，带动主动齿轮10转动，从而驱动输出力臂齿轮30。

进一步地，齿轮箱组件还包括箱体，箱体由上盖91和下盖92盖合形成。一级齿轮70、二级齿轮80、主动齿轮10、从动齿轮20、输出力臂齿轮30、弹性件40均设置于箱体内，马达60安装于上盖91。其中，二级齿轮80、主动齿轮10、从动齿轮20、输出力臂齿轮30等各个齿轮的轴均与上盖91、下盖92转动连接，以确定各个齿轮的稳定运转。示例性地，各个齿轮与上盖91、下盖92的转动连接处均设置有衬套100，衬套100采用采用耐摩擦的、具有自润性的材料制成，例如聚甲醛树脂(简称POM)，这样可以减少各个齿轮在运转过程中与上盖91、下盖92之间的摩擦力，降低噪声和磨损，同时增加转动轴心的精准度。

如图8和图9所示，本实施例二公开了一种清洁机器人，该清洁机器人包括边刷110和实施例一中的齿轮箱组件，输出力臂齿轮30的轴与边刷110驱动连接，通过输出力臂齿轮30带动边刷110转动，进行清洁作业。示例性地，输出力臂齿轮30的轴上还安装有输出力臂衬套31，输出力臂衬套31与边刷110接触，以提高边刷110与输出力臂齿轮30之间的连接稳定性。需要说明的是，完整的清洁机器人还应有其他必要的基本部件，但是其他部件并不是本实施例的重点，因此未在图中示出且未在说明书中详细描述，且这些部件对于本领域技术人员来说属于公知技术。

本实施例二的清洁机器人的齿轮箱的工作过程为：开始工作时，启动马达60，驱动一级齿轮70、二级齿轮80和主动齿轮10，此时离合齿配合结构处于啮合状态，从动齿轮20跟随主动齿轮10转动，输出力臂齿轮30跟随从动齿轮20转动，从而带动边刷110转动，进行清洁作业。当边刷110被头发、线团等线性障碍物缠绕卡死时，导致输出力臂齿轮30停止转动，且输出力臂齿轮30阻止从动齿轮20转动，此时由于主动齿轮10在继续转动，主动齿轮10与从动齿轮20之间发生错位，离合齿配合结构处于错开状态，即离合齿槽11与离合齿21相互分离，在主动齿轮10的推力下，从动齿轮20被推离主动齿轮10，使得弹性件40被压缩。当主动齿轮10继续转动时，在弹性件40的弹性恢复力作用下，离合齿槽11与离合齿21继续啮合，从动齿轮20被推近主动齿轮10。因此当输出力臂齿轮30被卡死时，主动齿轮10可继续转动，从动齿轮20不转动而在轴向方向上交替地远离、靠近主动齿轮10，以及时地将主动齿轮10释放，避免了马达60、驱动一级齿轮70、二级齿轮80和主动齿轮10的损伤崩坏。同时离合齿槽11与离合齿21交替碰撞产生的清脆响声也可以及时提醒用户及时发现并清理障碍物，保证清洁机器人的正常工作

上文对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱组件，其特征在于，所述齿轮箱组件包括主动齿轮、从动齿轮、输出力臂齿轮、弹性件；所述主动齿轮与所述从动齿轮同轴设置，所述从动齿轮啮合所述输出力臂齿轮，且所述从动齿轮被夹设于所述弹性件和所述主动齿轮之间；所述主动齿轮与所述从动齿轮之间还设有离合齿配合结构，所述离合齿配合结构具有啮合状态和错开状态；

在所述啮合状态下：所述主动齿轮与所述从动齿轮相对固定，且所述主动齿轮用于带动所述从动齿轮以驱动所述输出力臂齿轮转动；

在所述错开状态下：所述输出力臂齿轮停止转动，所述主动齿轮用于对所述从动齿轮施加轴向方向上的推力使得所述从动齿轮朝着远离所述主动齿轮的方向移动，以使所述弹性件被压缩。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述离合齿配合结构包括设置在所述从动齿轮上的离合齿和设置在所述主动齿轮的上的离合齿槽。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述离合齿配合结构包括设置在所述从动齿轮上的离合齿槽和设置在所述主动齿轮的上的离合齿。

4.根据权利要求1所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述从动齿轮可滑动地套设在所述主动齿轮的齿轮轴上。

5.根据权利要求4所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述齿轮轴上，且所述弹簧在轴向方向上相对于所述齿轮轴固定。

6.根据权利要求5所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述齿轮箱组件还包括释力衬套，所述释力衬套固定于所述齿轮轴上，所述弹簧夹设于所述释力衬套与所述从动齿轮之间。

7.根据权利要求6所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述弹簧的第一端与所述从动齿轮弹性抵接，且所述弹簧的与所述第一端相对的第二端套设于所述释力衬套的外壁。

8.根据权利要求7所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述释力衬套的外壁上设置有一圈环状的限位部，所述第二端抵接于所述限位部。

9.根据权利要求1所述的齿轮箱组件，其特征在于，所述齿轮箱组件还包括马达、一级齿轮和二级齿轮，所述一级齿轮与所述马达的输出轴连接，所述二级齿轮与所述一级齿轮啮合，所述主动齿轮与所述二级齿轮啮合。

10.一种清洁机器人，其特征在于，包括边刷和如权利要求1至9任一项所述的齿轮箱组件，所述输出力臂齿轮的轴与所述边刷驱动连接。

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