CN219366754U - 一种舵机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种舵机，涉及驱动器技术领域，本申请中的舵机包括机箱，机箱内设置有驱动源和输出轴，驱动源的驱动轴与输出轴之间设置有减速结构；减速结构包括若干组减速齿轮；每组减速齿轮的两端均设有轴承，每组减速齿轮通过轴承转动设置在机箱内；每组减速齿轮均包括一体成型的片齿和轴齿；片齿的直径大于轴齿的直径；所有减速齿轮依次配合传动连接形成具有减速比的减速结构；驱动源的驱动轴上固设有驱动齿轮，驱动齿轮与第一组减速齿轮中的片齿相啮合；输出轴上固设有输出齿轮；输出齿轮与最后一组减速齿轮中的轴齿相啮合。本申请中的舵机支撑强度大，减速比高，空间结构紧凑，使用寿命长。

Description

一种舵机

技术领域

本申请涉及驱动器技术领域，尤其是涉及一种舵机。

背景技术

舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的闭环控制执行模块。在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人等产品中已经得到了普遍应用。

舵机的标准尺寸通常是40*20*40mm，普通的玩具级别的舵机扭力大小基本在10kg.cm～34kg.cm左右，采用的是空心减速齿轮结构；而工业设备舵机扭力可以达到10kg.cm～120kg.cm，普通的玩具级别的舵机存在精度较差、减速比较小、传动效率低、容易磨损导致使用寿命短等问题，难以满足工业设备环境中对可持续高负载能力、结构紧凑前提下的高减速比、高控制精度以及长使用寿命的要求。而现有工业级别的舵机在同等扭矩性能下，也存在尺寸较大，重量较重的问题。

实用新型内容

在保证结构紧凑性的同时提升舵机的减速比和传动扭矩支撑强度。本申请提供一种舵机。

本申请提供的一种舵机采用如下的技术方案：

一种舵机，包括机箱，所述机箱内设置有驱动源，所述机箱上转动设置有输出轴，所述驱动源的驱动轴与所述输出轴之间设置有减速结构；

所述减速结构包括若干组减速齿轮；每组所述减速齿轮的两端均设有轴承且所述轴承嵌设在所述机箱内，每组所述减速齿轮通过所述轴承转动设置在所述机箱内；

每组所述减速齿轮均包括一体成型的片齿和轴齿；所述片齿的直径大于所述轴齿的直径；所有所述减速齿轮依次配合连接，相配合连接的两组所述减速齿轮中，其中一组所述减速齿轮中的轴齿与相配合的另一组所述减速齿轮中的片齿相啮合；

所述驱动源的驱动轴上固设有驱动齿轮，所述驱动齿轮与第一组所述减速齿轮中的片齿相啮合；所述输出轴上固设有输出齿轮；所述输出齿轮与最后一组所述减速齿轮中的轴齿相啮合。

本申请中的驱动源可以是伺服电机，轴承可以是滚珠轴承；本申请中的减速结构可以是三级减速、四级减速或五级减速，驱动源的驱动轴带动驱动齿轮转动，驱动齿轮高速旋转，通过减速结构进行减速，依次通过多组减速齿轮进行多级减速传动，最终带动输出齿轮以及输出轴转动，实现动力输出。

通过采用上述技术方案，本申请中每组减速齿轮均能够利用轴承与机箱转动连接，相较于传统舵机中齿轮通过薄壁轴孔与齿轮轴间隙配合绕其滑动摩擦旋转，齿轮轴与齿轮箱上盖和齿轮箱下盖的轴孔紧配的结构，本申请将现有的“薄壁孔中空减速齿轮”改为“一体式实心减速齿轮”，并在一体式实心减速齿轮两端设置轴承结构，即将中空减速齿轮与齿轮轴之间的滑动摩擦改为一体式实心齿轮轴与减速箱上下盖之间的滚动摩擦，阻力非常小，非常顺滑，而且它的支撑强度非常高，大大减少了减速齿轮和机箱的磨损，提高了舵机的使用寿命，并且避免了正反转摩擦力不均匀以及在空载向负载工况转换时出现的卡死现象，保证了减速齿轮运转的稳定可靠性。本申请中每组减速齿轮均采用一体成型的片齿和轴齿结构，具有更加精密、耐磨的特点，能够传递更大的扭矩，且结构可以设计的更加紧凑小巧。

另外，本申请中采用一体成型的片齿和轴齿结构，在其生产工艺中，产品的合格率更高，相对于传统的分体制造再铆压组合的结构，本申请中的减速结构成本更低。

本申请中整套减速结构可采用航空级合金材质(如全金属铝合金或钛合金材质)一体式加工成型，具有噪音小、强度大、传动效率高的优势。

本申请中的减速结构可运用于40mm*20mm*40mm的标准舵机尺寸中，达到优异的传动比参数，并满足较大的传动扭矩要求，其使用寿命长。在非标准尺寸的舵机中，也能够实现结构更加紧凑、达到较高的传动比、大扭矩输出、经久耐用等目的。

可选的，所述减速齿轮中的片齿和轴齿均为实心结构，所述片齿位于所述轴齿的一端且两者同心设置，所述轴齿的轴向长度大于所述片齿的厚度。

通过采用上述技术方案，能够有效避免减速齿轮中出现薄壁结构，进一步的提高了减速齿轮的支撑强度，提高了其最大输出扭矩能力，并延长了其使用寿命。轴齿具有足够的轴向长度，留有让位距离，避免相邻两个减速齿轮之间的相互干涉。

可选的，所述机箱包括底盖、下箱体和上箱盖，所述底盖固设在所述下箱体的下端，所述上箱盖固设在所述下箱体的上端；所述驱动源固设在所述下箱体内；所述上箱盖与所述下箱体的上端之间形成安装空腔，所述减速结构位于所述安装空腔内，所述下箱体的上端开设有第一通孔，所述驱动源的驱动轴穿过所述第一通孔伸入到所述安装空腔内；所述下箱体的上端开设有用于安装所述减速齿轮一端轴承的第一安装凹槽，所述上箱盖的上端内壁上开设有用于安装所述减速齿轮另一端轴承的第二安装凹槽。

安装空腔作为单独的封闭空间，用于安装减速结构，与驱动源等电路部件分隔开。通过采用上述技术方案，安装空腔内可以注入润滑油，便于对减速结构进行润滑。轴承通过第一安装凹槽和第二安装凹槽嵌设在上箱盖和下箱体上，保证了轴承安装的稳定可靠性。

可选的，所述减速齿轮为四组且分别为依次配合连接的一级减速齿轮、二级减速齿轮、三级减速齿轮以及四级减速齿轮，所述一级减速齿轮、二级减速齿轮、三级减速齿轮以及四级减速齿轮环绕设置在所述驱动源的驱动轴四周位置，所述一级减速齿轮、二级减速齿轮和四级减速齿轮中的片齿均位于对应的所述轴齿的下端，所述三级减速齿轮中的片齿位于对应的所述轴齿的上端；所述一级减速齿轮、三级减速齿轮和四级减速齿轮下端的轴承均位于同一水平高度位置且均低于所述二级减速齿轮下端的轴承高度位置；所述下箱体的上端设有第一凸台，所述二级减速齿轮下端的轴承对应的第一安装凹槽位于所述第一凸台上。

本申请中采用五级减速结构，通过采用上述技术方案，各组减速齿轮的相互配合结构以及具体的布置位置进行了优化设计，避免了四组减速齿轮之间的相互干涉。

可选的，所述驱动齿轮与一级减速齿轮的片齿相啮合，所述一级减速齿轮的轴齿与所述二级减速齿轮的片齿相啮合，所述二级减速齿轮的轴齿与所述三级减速齿轮的片齿相啮合，所述三级减速齿轮的轴齿与所述四级减速齿轮的片齿相啮合，所述四级减速齿轮的轴齿与所述输出齿轮相啮合；

所述三级减速齿轮的轴齿上开设有让位环形凹槽，所述二级减速齿轮的片齿嵌入所述让位环形凹槽内且与所述三级减速齿轮的轴齿之间具有间隙；

所述第一凸台朝向所述一级减速齿轮的一侧具有第一让位缺口，所述一级减速齿轮中的片齿部分位于所述第一让位缺口处。

由于本申请中采用一体成型的片齿和轴齿结构，因此即使在轴齿上开设让位环形凹槽，也不会对三级减速齿轮的轴齿支撑强度产生太大的影响。通过采用上述技术方案，可以在同等的尺寸限制下，将二级减速齿轮的片齿做的更大，而互相之间又不形成干涉，从而得到更大的减速比。

可选的，所述上箱盖的上端内壁上设有第二凸台，所述一级减速齿轮上端的轴承对应的第二安装凹槽位于所述第二凸台上；所述二级减速齿轮、三级减速齿轮和四级减速齿轮上端的轴承均位于同一水平高度位置且均高于所述一级减速齿轮下端的轴承高度位置。

通过采用上述技术方案，一级减速齿轮的整体安装高度低于二级减速齿轮的整体安装高度，这样能够在保证结构紧凑的同时，实现一级减速齿轮的轴齿与二级减速齿轮的片齿相啮合，并且有效避免其它零部件的相互干涉。

可选的，所述上箱盖的侧壁上开设有若干让位弧形槽，若干所述让位弧形槽分别与一级减速齿轮的片齿、二级减速齿轮的片齿、三级减速齿轮的片齿以及四级减速齿轮的片齿相对应。

通常上箱盖的侧壁会有2mm～4mm的厚度，可以开设最大深度为1mm～2mm的让位弧形槽，通过采用上述技术方案，一级减速齿轮的片齿、二级减速齿轮的片齿、三级减速齿轮的片齿以及四级减速齿轮的片齿最大直径均可以适当增加，增大减速比的同时避免了各个片齿与上箱盖的侧壁形成干涉。

可选的，所述输出轴上位于所述输出齿轮的上下两侧也均设有轴承，所述下箱体的上端还设有第三凸台，所述第三凸台上开设有用于安装输出轴下侧轴承的第三安装凹槽，所述上箱盖的上端内壁上开设有用于安装输出轴上侧轴承的第四安装凹槽；

所述第三凸台朝向所述四级减速齿轮的一侧具有第二让位缺口，所述四级减速齿轮中的片齿部分位于所述第二让位缺口处。

通过采用上述技术方案，避免输出轴以及输出齿轮与减速结构之间形成干涉，同时四级减速齿轮中的片齿直径可以做的更大，从而进一步的增大减速比。

可选的，所述下箱体的上端还开设有贯穿所述上箱盖的上侧端板并连通所述下箱体的内部空间与第三安装凹槽的第二通孔；所述上箱盖上侧开设有贯穿至所述第四安装凹槽的第三通孔；所述下箱体内设有电位器或角度传感器，所述电位器或角度传感器穿过所述第二通孔与所述输出轴的下端相连接或相对应，所述输出轴的上端通过所述第三通孔伸出所述上箱盖外；

所述底盖上设有电路控制板，所述驱动源以及所述电位器或角度传感器均与所述电路控制板电连接。

通过采用上述技术方案，输出轴的安装稳定可靠，整个结构布局合理紧凑。

可选的，所述上箱盖与所述下箱体之间设有第一台阶抵靠面且所述上箱盖与所述下箱体的衔接处设置有第一密封件；所述底盖与所述下箱体之间设有第二台阶抵靠面且所述底盖与所述下箱体的衔接处设置有第二密封件；所述输出轴与所述上箱盖的第三通孔处之间设有动密封件。

上箱盖与下箱体之间、底盖与下箱体之间还可以通过螺栓进行紧固，每个螺栓孔处均设有密封垫。通过采用上述技术方案，能够提升整个机箱内部空间的密闭性，从而提高舵机的防水、防尘等性能，延长其使用寿命。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中每组减速齿轮均通过至少两个轴承与机箱转动连接，将减速齿轮与机箱之间的滑动摩擦连接关系改为滚动摩擦连接关系，阻力非常小，非常顺滑，而且它的支撑强度非常高，大大减少了减速齿轮和机箱的磨损，提高了舵机的使用寿命，并且避免了正反转摩擦力不均匀以及在空载向负载工况转换时出现的卡死现象，保证了减速齿轮运转的稳定可靠性。

2.本申请中每组减速齿轮均采用一体成型的片齿和轴齿结构，具有更加精密、耐磨的特点，采用实心结构避免出现薄壁结构，能够传递更大的扭矩，且结构可以设计的更加紧凑小巧。

3.本申请中采用一体成型的片齿和轴齿结构，在其生产工艺中，产品的合格率更高，相对于传统的分体制造再铆压组合的结构，本申请中的减速结构成本更低。

4.本申请中的减速结构可运用于40mm*20mm*40mm的标准舵机尺寸中，达到优异的传动比参数，并满足较大的传动强度要求，使用寿命长。在非标准尺寸的舵机中，也能够实现结构更加紧凑、达到较高的传动比、大扭矩输出、经久耐用等目的。

附图说明

图1是舵机的立体结构示意图。

图2是舵机的剖视结构示意图。

图3是舵机的爆炸结构示意图。

图4是舵机中下箱体的立体结构示意图。

图5是舵机中上箱盖的第一立体结构示意图。

图6是舵机中上箱盖的第二立体结构示意图。

图7是传统舵机中薄壁孔中空减速齿轮的安装结构示意图。

图8是本申请舵机中一体式实心减速齿轮的安装结构示意图。

图中，1、机箱；11、底盖；12、下箱体；121、端板；122、第一通孔；123、第一安装凹槽；124、第一凸台；1241、第一让位缺口；125、第三凸台；1251、第三安装凹槽；1252、第二让位缺口；126、第二通孔；13、上箱盖；131、第二安装凹槽；132、第二凸台；133、第四安装凹槽；134、第三通孔；135、让位弧形槽；14、安装空腔；15、第一台阶抵靠面；16、第一密封件；17、第二台阶抵靠面；18、第二密封件；2、驱动源；21、驱动轴；22、驱动齿轮；3、输出轴；31、输出齿轮；4、减速结构；41、减速齿轮；411、片齿；412、轴齿；42、一级减速齿轮；43、二级减速齿轮；44、三级减速齿轮；441、让位环形凹槽；45、四级减速齿轮；5、电位器；6、电路控制板；7、轴承；8、大齿轮；9、小齿轮；10、齿轮轴；101、齿轮箱；102、齿轮箱上盖；103、齿轮箱下盖。

具体实施方式

以下结合附图1至附图8对本申请作进一步详细说明。

目前标准规格的舵机尺寸通常是40mm*20mm*40mm的矩形结构，参照图1和图2，本申请中的舵机包括机箱1，机箱1可以采用全金属铝合金或钛合金制成，机箱1内设置有驱动源2，驱动源2可以是伺服电机或直流无刷电机，机箱1上转动设置有输出轴3，驱动源2的驱动轴21与输出轴3之间设置有减速结构4。

参照图2和图3，减速结构4包括若干组减速齿轮41，减速齿轮41可以采用不锈钢制成；每组减速齿轮41的两端均设有轴承7且轴承7嵌设在机箱1内，轴承7可以是滚珠轴承7，滚珠轴承7的直径可以达到5mm～6mm，厚度为2mm；每组减速齿轮41通过轴承7转动设置在机箱1内；每组减速齿轮41均包括一体成型的片齿411和轴齿412；减速齿轮41中的片齿411和轴齿412均为实心结构，片齿411位于轴齿412的一端且两者同心设置，片齿411的直径大于轴齿412的直径，轴齿412的轴向长度大于片齿411的厚度；轴齿412上需要啮合传动的部位为完整齿，其他部分可以为光轴或不完整齿。所有减速齿轮41依次配合连接，相配合连接的两组减速齿轮41中，其中一组减速齿轮41中的轴齿412与相配合的另一组减速齿轮41中的片齿411相啮合；驱动源2的驱动轴21上固设有驱动齿轮22，驱动齿轮22与第一组减速齿轮41中的片齿411相啮合；输出轴3上固设有输出齿轮31；输出齿轮31与最后一组减速齿轮41中的轴齿412相啮合。

参照图2和图3，机箱1包括底盖11、下箱体12和上箱盖13，下箱体12的上端具有端板121，下端具有开口，底盖11固设在下箱体12的下端，上箱盖13固设在下箱体12的上端；驱动源2固设在下箱体12内；上箱盖13与下箱体12的上端端板121之间形成安装空腔14，减速结构4位于安装空腔14内，下箱体12的上端端板121上开设有第一通孔122，驱动源2的驱动轴21穿过第一通孔122伸入到安装空腔14内；下箱体12的上端开设有用于安装减速齿轮41一端轴承7的第一安装凹槽123，上箱盖13的上端内壁上开设有用于安装减速齿轮41另一端轴承7的第二安装凹槽131，上箱盖13顶部厚度和下箱体12上的端板121厚度为3mm，第一安装凹槽123和第二安装凹槽131的深度为2mm，刚好可以完整的放置轴承7，不会额外占用空间。上述安装空腔14作为单独的封闭空间，用于安装减速结构4，与驱动源2等电路部件分隔开。安装空腔14内可以注入润滑油，便于对减速结构4进行润滑。轴承7通过第一安装凹槽123和第二安装凹槽131嵌设在上箱盖13和下箱体12上，保证了轴承7安装的稳定可靠性。

参照图2和图3，本申请中的减速结构4为五级减速，减速齿轮41为四组且分别为依次配合连接的一级减速齿轮42、二级减速齿轮43、三级减速齿轮44以及四级减速齿轮45，一级减速齿轮42、二级减速齿轮43、三级减速齿轮44以及四级减速齿轮45环绕设置在驱动源2的驱动轴21四周位置，一级减速齿轮42、二级减速齿轮43和四级减速齿轮45中的片齿411均位于对应的轴齿412的下端，三级减速齿轮44中的片齿411位于对应的轴齿412的上端；驱动齿轮22与一级减速齿轮42的片齿411相啮合，一级减速齿轮42的轴齿412与二级减速齿轮43的片齿411相啮合，二级减速齿轮43的轴齿412与三级减速齿轮44的片齿411相啮合，三级减速齿轮44的轴齿412与四级减速齿轮45的片齿411相啮合，四级减速齿轮45的轴齿412与输出齿轮31相啮合；一级减速齿轮42、三级减速齿轮44和四级减速齿轮45下端的轴承7均位于同一水平高度位置且均低于二级减速齿轮43下端的轴承7高度位置；下箱体12的上端设有第一凸台124，二级减速齿轮43下端的轴承7对应的第一安装凹槽123位于第一凸台124上。

参照图3和图4，三级减速齿轮44的轴齿412上开设有让位环形凹槽441，由于本申请中采用一体成型的片齿411和轴齿412结构，因此即使在轴齿412上开设让位环形凹槽441，也不会对三级减速齿轮44的轴齿412支撑强度产生太大的影响；二级减速齿轮43的片齿411嵌入让位环形凹槽441内且与三级减速齿轮44的轴齿412之间具有间隙；可以在同等的尺寸限制下，将二级减速齿轮43的片齿411直径做的更大，而互相之间又不形成干涉，从而得到更大的减速比。第一凸台124朝向一级减速齿轮42的一侧具有第一让位缺口1241，一级减速齿轮42中的片齿411部分位于第一让位缺口1241处，一级减速齿轮42中的片齿411的直径也可以做的更大，从而进一步的得到更大的减速比。

参照图5和图6，上箱盖13的上端内壁上设有第二凸台132，一级减速齿轮42上端的轴承7对应的第二安装凹槽131位于第二凸台132上；二级减速齿轮43、三级减速齿轮44和四级减速齿轮45上端的轴承7均位于同一水平高度位置且均高于一级减速齿轮42下端的轴承7高度位置。一级减速齿轮42的整体安装高度低于二级减速齿轮43的整体安装高度，这样能够在保证结构紧凑的同时，实现一级减速齿轮42的轴齿412与二级减速齿轮43的片齿411相啮合，并且有效避免其它零部件的相互干涉。

参照图5，上箱盖13的侧壁上开设有若干让位弧形槽135，若干让位弧形槽135分别与一级减速齿轮42的片齿411、二级减速齿轮43的片齿411、三级减速齿轮44的片齿411以及四级减速齿轮45的片齿411相对应；通常上箱盖13的侧壁会有2mm～4mm的厚度，可以开设最大深度为1mm～2mm的让位弧形槽135，一级减速齿轮42的片齿411、二级减速齿轮43的片齿411、三级减速齿轮44的片齿411以及四级减速齿轮45的片齿411最大直径均可以适当增加，增大减速比的同时避免了各个片齿411与上箱盖13的侧壁形成干涉。

参照图3和图4，输出轴3上位于输出齿轮31的上下两侧也均设有轴承7，下箱体12的上端还设有第三凸台125，第三凸台125上开设有用于安装输出轴3下侧轴承7的第三安装凹槽1251，第三凸台125朝向四级减速齿轮45的一侧具有第二让位缺口1252，四级减速齿轮45中的片齿411部分位于第二让位缺口1252处，避免输出轴3以及输出齿轮31与减速结构4之间形成干涉，同时四级减速齿轮45中的片齿411直径可以做的更大，从而进一步的增大减速比。

参照图3和图4，下箱体12的上端还开设有贯穿上箱盖13的上侧端板121并连通下箱体12的内部空间与第三安装凹槽1251的第二通孔126；下箱体12内设有电位器5或角度传感器，电位器5或角度传感器穿过第二通孔126与输出轴3的下端相连接或相对应；底盖11上设有电路控制板6，驱动源2以及电位器5或角度传感器均与电路控制板6电连接。

参照图5和图6，上箱盖13的上端内壁上开设有用于安装输出轴3上侧轴承7的第四安装凹槽133。上箱盖13上侧开设有贯穿至第四安装凹槽133的第三通孔134；输出轴3的上端通过第三通孔134伸出上箱盖13外。

参照图2和图3所示，上箱盖13与下箱体12之间设有第一台阶抵靠面15且上箱盖13与下箱体12的衔接处设置有第一密封件16；底盖11与下箱体12之间设有第二台阶抵靠面17且底盖11与下箱体12的衔接处设置有第二密封件18；输出轴3与上箱盖13的第三通孔134处之间设有动密封件；上箱盖13与下箱体12之间、底盖11与下箱体12之间通过螺栓进行紧固，每个螺栓孔处均设有密封垫，这样能够提升整个机箱1内部空间的密闭性，从而提高舵机的防水、防尘等性能，延长其使用寿命。

其实施原理如下：本申请中的驱动源2的驱动轴21带动驱动齿轮22转动，驱动齿轮22高速旋转，通过减速结构4进行减速，依次通过多组减速齿轮41进行多级减速传动，最终带动输出齿轮31以及输出轴3转动，实现动力输出。

参照图7和图8所示，现有玩具级别的舵机在这一标准规格尺寸下，为了满足结构的紧凑性和高减速比，通常是减速齿轮中的大齿轮8和小齿轮9分开制造，然后通过铆压结构组装在一起，其中小齿轮9的一端部分嵌设在大齿轮8中部的通孔中，这样对大齿轮8和小齿轮9两者装配的同心度要求比较高，进而对两者的加工尺寸精度也要求很高；而且大齿轮8与小齿轮9之间需要通过紧配合的摩擦力实现同步转动，受力不够稳定，而且小齿轮9内部会采用中空结构，用于安装的齿轮轴10，这就会造成大齿轮8和小齿轮9形成薄壁结构，降低了其本身的结构强度。为了达到一定的减速比要求，还会将多个减速齿轮采用共轴结构，即多组大齿轮8和小齿轮9共用一个齿轮轴10；或者是把减速齿轮的模数做小，然而模数做小后输出齿承受不了大扭矩；另外，齿轮轴10的两端直接插接在齿轮箱101的安装孔内，容易磨损，传统效率低，空载和负载两种不同的工况环形下，其摩擦力相差很大，容易卡死或损坏。

传统舵机的减速比通常在200至300区间，为了满足部分工业级别的舵机高标准参数要求，通常只能是将舵机做成非标规格尺寸，这样舵机的尺寸会比较大，占用较大的空间。

可见，现有的传统舵机很难在标准规格尺寸下同时将模数和减速比做大。

参照图7和图8所示，本申请中每组减速齿轮41均能够利用轴承7与机箱1转动连接，相较于传统舵机中齿轮通过薄壁轴孔与齿轮轴间隙配合绕其滑动摩擦旋转，齿轮轴10与齿轮箱上盖102(相当于本申请中的上箱盖13)和齿轮箱下盖103(相当于本申请中的下箱体12)的轴孔紧配的结构，本申请将现有的“薄壁孔中空减速齿轮”改为“一体式实心减速齿轮”，并在一体式实心减速齿轮两端设置轴承结构，即将中空减速齿轮与齿轮轴10之间的滑动摩擦改为一体式实心齿轮轴与减速箱上下盖(相当于本申请中的下箱体12和上箱盖13)之间的滚动摩擦，阻力非常小，非常顺滑，传动效率高，而且它的支撑强度非常高，大大减少了减速齿轮41和机箱1的磨损，提高了舵机的使用寿命，并且避免了正反转摩擦力不均匀以及在空载向负载工况转换时出现的卡死现象，保证了减速齿轮41运转的稳定可靠性。本申请中每组减速齿轮41均采用一体成型的片齿411和轴齿412结构，具有更加精密、耐磨的特点，能够传递更大的扭矩，且结构可以设计的更加紧凑小巧。

另外，本申请中采用一体成型的片齿411和轴齿412结构，在其生产工艺中，产品的合格率更高，相对于传统的分体制造再铆压组合的结构，本申请中的减速结构4成本更低。片齿411和轴齿412采用实心结构，能够有效避免减速齿轮41中出现薄壁结构，进一步的提高了减速齿轮41的支撑强度，提高了其最大输出扭矩能力，并延长了其使用寿命。轴齿412具有足够的轴向长度，留有让位距离，避免相邻两个减速齿轮41之间的相互干涉。

本申请中整套减速结构4可采用航空级合金材质(如全金属铝合金或钛合金材质)一体式加工成型，具有噪音小、强度大、传动效率高的优势。

本申请中的减速结构4可运用于40mm*20mm*40mm的标准舵机尺寸中，达到优异的传动比参数，并满足较大的传动扭矩要求，其使用寿命长。在非标准尺寸的舵机中，也能够实现结构更加紧凑、达到较高的传动比、大扭矩输出、经久耐用等目的。

本申请的技术方案打破常规思维，采用先进的设计理念和加工思想，摈弃了传统的经典舵机减速结构4，每一组减速齿轮41均独立设置，所有减速齿轮41均相互错开，合理优化各组减速齿轮41的布局位置，在不使用共轴的结构前提下达到更加优异的减速比。

参见下面表1，在40mm*20mm*40mm的标准舵机尺寸规格中，输出齿轮31的模数为0.4，能够承受的最大扭矩达到40kg.cm～50kg.cm；一级减速齿轮42、二级减速齿轮43、三级减速齿轮44以及四级减速齿轮45的片齿411和轴齿412按照表1中的参数设置，输出齿轮31的齿厚能够达到4.5mm的情况下，本申请中的传动比能够达到445.34769；远超现有常规舵机中的减速比。

表1

参见下面表2，为了满足更高的输出扭矩，在40mm*20mm*40mm的标准舵机尺寸规格中，输出齿轮31的模数为0.5，能够承受的最大扭矩达到100kg.cm；一级减速齿轮42、二级减速齿轮43、三级减速齿轮44以及四级减速齿轮45的片齿411和轴齿412按照表2中的参数设置，输出齿轮31的齿厚能够达到4.5mm的情况下，本申请中的传动比能够达到411.9984，仍超过现有常规舵机中的减速比。

表2

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种舵机，包括机箱(1)，所述机箱(1)内设置有驱动源(2)，所述机箱(1)上转动设置有输出轴(3)，所述驱动源(2)的驱动轴(21)与所述输出轴(3)之间设置有减速结构(4)；

所述减速结构(4)包括若干组减速齿轮(41)；其特征在于，每组所述减速齿轮(41)的两端均设有轴承(7)且所述轴承(7)嵌设在所述机箱(1)内，每组所述减速齿轮(41)通过所述轴承(7)转动设置在所述机箱(1)内；

每组所述减速齿轮(41)均包括一体成型的片齿(411)和轴齿(412)；所述片齿(411)的直径大于所述轴齿(412)的直径；所有所述减速齿轮(41)依次配合连接，相配合连接的两组所述减速齿轮(41)中，其中一组所述减速齿轮(41)中的轴齿(412)与相配合的另一组所述减速齿轮(41)中的片齿(411)相啮合；

所述驱动源(2)的驱动轴(21)上固设有驱动齿轮(22)，所述驱动齿轮(22)与第一组所述减速齿轮(41)中的片齿(411)相啮合；所述输出轴(3)上固设有输出齿轮(31)；所述输出齿轮(31)与最后一组所述减速齿轮(41)中的轴齿(412)相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种舵机，其特征在于，所述减速齿轮(41)中的片齿(411)和轴齿(412)均为实心结构，所述片齿(411)位于所述轴齿(412)的一端且两者同心设置，所述轴齿(412)的轴向长度大于所述片齿(411)的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的一种舵机，其特征在于，所述机箱(1)包括底盖(11)、下箱体(12)和上箱盖(13)，所述底盖(11)固设在所述下箱体(12)的下端，所述上箱盖(13)固设在所述下箱体(12)的上端；所述驱动源(2)固设在所述下箱体(12)内；所述上箱盖(13)与所述下箱体(12)的上端之间形成安装空腔(14)，所述减速结构(4)位于所述安装空腔(14)内，所述下箱体(12)的上端开设有第一通孔(122)，所述驱动源(2)的驱动轴(21)穿过所述第一通孔(122)伸入到所述安装空腔(14)内；所述下箱体(12)的上端开设有用于安装所述减速齿轮(41)一端轴承(7)的第一安装凹槽(123)，所述上箱盖(13)的上端内壁上开设有用于安装所述减速齿轮(41)另一端轴承(7)的第二安装凹槽(131)。

4.根据权利要求3所述的一种舵机，其特征在于，所述减速齿轮(41)为四组且分别为依次配合连接的一级减速齿轮(42)、二级减速齿轮(43)、三级减速齿轮(44)以及四级减速齿轮(45)，所述一级减速齿轮(42)、二级减速齿轮(43)、三级减速齿轮(44)以及四级减速齿轮(45)环绕设置在所述驱动源(2)的驱动轴(21)四周位置，所述一级减速齿轮(42)、二级减速齿轮(43)和四级减速齿轮(45)中的片齿(411)均位于对应的所述轴齿(412)的下端，所述三级减速齿轮(44)中的片齿(411)位于对应的所述轴齿(412)的上端；所述一级减速齿轮(42)、三级减速齿轮(44)和四级减速齿轮(45)下端的轴承(7)均位于同一水平高度位置且均低于所述二级减速齿轮(43)下端的轴承(7)高度位置；所述下箱体(12)的上端设有第一凸台(124)，所述二级减速齿轮(43)下端的轴承(7)对应的第一安装凹槽(123)位于所述第一凸台(124)上。

5.根据权利要求4所述的一种舵机，其特征在于，所述驱动齿轮(22)与一级减速齿轮(42)的片齿(411)相啮合，所述一级减速齿轮(42)的轴齿(412)与所述二级减速齿轮(43)的片齿(411)相啮合，所述二级减速齿轮(43)的轴齿(412)与所述三级减速齿轮(44)的片齿(411)相啮合，所述三级减速齿轮(44)的轴齿(412)与所述四级减速齿轮(45)的片齿(411)相啮合，所述四级减速齿轮(45)的轴齿(412)与所述输出齿轮(31)相啮合；

所述三级减速齿轮(44)的轴齿(412)上开设有让位环形凹槽(441)，所述二级减速齿轮(43)的片齿(411)嵌入所述让位环形凹槽(441)内且与所述三级减速齿轮(44)的轴齿(412)之间具有间隙；

所述第一凸台(124)朝向所述一级减速齿轮(42)的一侧具有第一让位缺口(1241)，所述一级减速齿轮(42)中的片齿(411)部分位于所述第一让位缺口(1241)处。

6.根据权利要求4所述的一种舵机，其特征在于，所述上箱盖(13)的上端内壁上设有第二凸台(132)，所述一级减速齿轮(42)上端的轴承(7)对应的第二安装凹槽(131)位于所述第二凸台(132)上；所述二级减速齿轮(43)、三级减速齿轮(44)和四级减速齿轮(45)上端的轴承(7)均位于同一水平高度位置且均高于所述一级减速齿轮(42)下端的轴承(7)高度位置。

7.根据权利要求4所述的一种舵机，其特征在于，所述上箱盖(13)的侧壁上开设有若干让位弧形槽(135)，若干所述让位弧形槽(135)分别与一级减速齿轮(42)的片齿(411)、二级减速齿轮(43)的片齿(411)、三级减速齿轮(44)的片齿(411)以及四级减速齿轮(45)的片齿(411)相对应。

8.根据权利要求4所述的一种舵机，其特征在于，所述输出轴(3)上位于所述输出齿轮(31)的上下两侧也均设有轴承(7)，所述下箱体(12)的上端还设有第三凸台(125)，所述第三凸台(125)上开设有用于安装输出轴(3)下侧轴承(7)的第三安装凹槽(1251)，所述上箱盖(13)的上端内壁上开设有用于安装输出轴(3)上侧轴承(7)的第四安装凹槽(133)；

所述第三凸台(125)朝向所述四级减速齿轮(45)的一侧具有第二让位缺口(1252)，所述四级减速齿轮(45)中的片齿(411)部分位于所述第二让位缺口(1252)处。

9.根据权利要求8所述的一种舵机，其特征在于，所述下箱体(12)的上端还开设有贯穿所述上箱盖(13)的上侧端板(121)并连通所述下箱体(12)的内部空间与第三安装凹槽(1251)的第二通孔(126)；所述上箱盖(13)上侧开设有贯穿至所述第四安装凹槽(133)的第三通孔(134)；所述下箱体(12)内设有电位器(5)或角度传感器，所述电位器(5)或角度传感器穿过所述第二通孔(126)与所述输出轴(3)的下端相连接或相对应，所述输出轴(3)的上端通过所述第三通孔(134)伸出所述上箱盖(13)外；

所述底盖(11)上设有电路控制板(6)，所述驱动源(2)、所述电位器(5)或角度传感器均与所述电路控制板(6)电连接。

10.根据权利要求9所述的一种舵机，其特征在于，所述上箱盖(13)与所述下箱体(12)之间设有第一台阶抵靠面(15)且所述上箱盖(13)与所述下箱体(12)的衔接处设置有第一密封件(16)；所述底盖(11)与所述下箱体(12)之间设有第二台阶抵靠面(17)且所述底盖(11)与所述下箱体(12)的衔接处设置有第二密封件(18)；所述输出轴(3)与所述上箱盖(13)的第三通孔(134)处之间设有动密封件。