CN220147570U - 可调减速比的小型化电动舵机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种可调减速比的小型化电动舵机。包括驱动组件、输出组件和传动组件；驱动组件包括套筒、连接于套筒一侧的电机、设置于套筒内的滚珠丝杠副，电机的输出轴与滚珠丝杠副的丝杆同轴连接，套筒的一侧固设有至少一根滑轨，套筒的筒壁开设有至少一个条形限位孔；输出组件包括安装座、力矩输出轴和若干轴承，安装座内为阶梯状中空结构，力矩输出轴安装于安装座内，若干轴承设置于力矩输出轴与安装座之间；传动组件的一端活动连接于圆柱销，另一端穿过安装座固定连接于力矩输出轴，传动组件可沿其长度方向伸缩。其有益效果为：该舵机结构简单，成本低廉、安装便捷，可调减速比，可以很好的应用于中小型飞行器。

Description

可调减速比的小型化电动舵机

技术领域

本申请属于飞行器机电一体化技术领域，尤其涉及一种可调减速比的小型化电动舵机。

背景技术

飞行器一般需要使用舵机来调整飞行轨迹和方向，通常要求成本低，质量轻，在飞行环境中能可靠工作。

常用的舵机驱动装置一般是电机，通过传动机构将电机的旋转运动转换为舵面的偏转。舵机传动机构通常需要根据总体要求设计一定的减速比，将电机的扭矩放大，舵机减速比确定后，一般难以再对其进行更改，一旦总体要求发生变化，需要重新设计舵机来适应新的要求，增加了设计周期，同时也给飞行器带来额外的制造成本。因此，需要一种可调减速比的电动舵机，在一定范围内可适应不同的总体要求，方便灵活，以增加舵机对不同要求的适应性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种可调减速比的小型化电动舵机，该舵机结构简单，成本低廉、安装便捷，可以很好的应用于中小型飞行器。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种可调减速比的小型化电动舵机，包括驱动组件、输出组件和传动组件；

所述驱动组件包括套筒、连接于套筒一侧的电机、设置于套筒内的滚珠丝杠副，所述电机的输出轴与所述滚珠丝杠副的丝杆同轴连接，所述套筒的一侧固设有至少一根滑轨，所述套筒的筒壁开设有至少一个条形限位孔，与条形限位孔相配合的至少一个圆柱销设置于所述滚珠丝杠副的螺母上，所述圆柱销的一端与所述滚珠丝杠副的螺母相连接，另一端穿过所述条形限位孔；

所述输出组件包括安装座、力矩输出轴和若干轴承，所述安装座内为阶梯状中空结构，所述力矩输出轴安装于所述安装座内，若干轴承设置于所述力矩输出轴与所述安装座之间，所述力矩输出轴与所述安装座通过若干所述轴承构成转动副，所述安装座的侧壁开设有限位开孔，所述限位开孔的下方设有至少一条向外延伸的、供所述滑轨通过的方形槽，所述滑轨与所述方形槽通过紧固组件固定；

所述传动组件的一端活动连接于所述圆柱销，另一端穿过所述安装座固定连接于所述力矩输出轴，所述传动组件可沿其长度方向伸缩。

优选地，所述传动组件包括活动连接的减速力臂杆和活动臂杆，所述减速力臂杆的一端开设有装配孔，另一端开设有滑动腔，开设有装配孔的一端固定套装于所述力矩输出轴上，另一端穿过所述限位开孔，所述活动臂杆的一端套装在一个所述圆柱销上，与所述圆柱销构成转动副，另一端插入所述减速力臂杆的滑动腔内。

优选地，所述方形槽有平行设置的两条，所述滑轨为与所述方形槽相匹配的两条，至少一条所述滑轨上设有刻度标记。

优选地，所述条形限位孔沿套筒轴线方向对称开设有两个，与两个所述条形限位孔相配合的一对圆柱销对称设置于所述滚珠丝杠副的螺母上。

优选地，所述套筒内滚珠丝杠副的两端分别安装有起支撑作用的轴承，所述套筒的两端固连有轴承盖。

优选地，所述电机安装于所述套筒一侧的轴承盖上，所述电机的输出轴设计为C形轴，所述滚珠丝杠副的丝杆的一端开设有与之配合的C形孔，所述电机的输出轴穿过所述轴承盖并插入到丝杆的C形孔内。

优选地，还包括设置于所述安装座内、与所述力矩输出轴底部固定连接的压螺。

优选地，还包括角度传感器，所述角度传感器固定设置于所述安装座的底部，所述角度传感器的转轴插入所述力矩输出轴底部的开槽，并与所述力矩输出轴同轴设置。

优选地，所述力矩输出轴的输出端平行设置有两个耳片，两个所述耳片上设置有舵面安装孔，用于舵面的安装。

优选地，所述安装座的端面设置有连接法兰，作为整个舵机对外安装接口。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果：

1、通过滚珠丝杠和伺服电机的配合使用，仅采用一级减速机构，即可精确控制舵面转动角度，从而达到精确控制飞行器飞行姿态的目的；

2、通过调节安装座在滑轨上的位置，实现减速比的调节，安装座与驱动组件间的距离越长，减速比越大；

3、安装座上设置限位开孔可限制减速力臂杆的偏转角度，保护舵机在工作过程中不会发生大角度的偏转；

4、安装座法兰上设置有安装孔，作为整个舵机对外安装接口，增加了舵机安装的便利性；

5、该申请的电动舵机结构简单，成本低廉、安装便捷，可以很好的应用于中小型飞行器。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中可调减速比的小型化电动舵机的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中可调减速比的小型化电动舵机的侧视图；

图3是图2的剖面图；

图4是本实用新型一实施例中可调减速比的小型化电动舵机的俯视图；

图5是本实用新型一实施例中安装座的三视图；

图6是本实用新型一实施例中套筒的三视图；

图7是本实用新型一实施例中减速力臂杆和活动臂杆的连接示意图；

图8是本实用新型一实施例中圆柱销的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例中滚珠丝杠副的结构示意图；

图10是本实用新型一实施例中压螺的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-安装座、2-力矩输出轴、201-耳片、3-传动组件、301-减速力臂杆、301a-装配孔、301b-滑动腔、302-活动臂杆、4-压螺、5-套筒、6-轴承盖、7-限位开孔、8-滚珠丝杠幅、801-丝杆、802-螺母、803-C形孔、9-条形限位孔、10-圆柱销、1001-圆柱段、1002-螺纹段、11-电机、12-滑轨、1201-刻度标记、13-方形槽、14-轴承、15-角度传感器、16-连接法兰、17-紧定螺钉。

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。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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；另外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图2所示，本实用新型提供的一种可调减速比的小型化电动舵机，包括驱动组件、输出组件和传动组件，驱动组件的延伸方向垂直于输出组件的轴线。

如图4所示，驱动组件包括套筒、连接于套筒一侧的电机、设置于套筒内的滚珠丝杠副，套筒内滚珠丝杠副的两端分别安装有起支撑作用的轴承，滚珠丝杠副的丝杆两端加工成圆柱体，与轴承内圈配合，形成转动副。套筒轴线方向的两端通过螺钉分别固连有轴承盖，电机通过螺钉固定连接于一侧的轴承盖，电机的输出轴穿过轴承盖与滚珠丝杠副的丝杆同轴连接。如图9所示，为了实现电机与滚珠丝杠副的丝杆之间可靠稳定地传动，丝杆的一端加工有C形孔，电机的输出轴设计为与之相配合的C形轴，电机的旋转可带动丝杆绕自身轴线做回转运动。

如图6所示，套筒的一侧固设有至少一根滑轨，本实施例中，设置有两根相平行的滑轨，且其中一根滑轨上设置有刻度标记。套筒的筒壁开设有至少一个条形限位孔，与条形限位孔相配合的至少一个圆柱销设置于滚珠丝杠副的螺母上，圆柱销的一端与滚珠丝杠副的螺母相连接，另一端穿过条形限位孔。条形限位孔可限制圆柱销沿滚珠丝杠副做旋转运动，将电机输出轴的旋转运动转换成圆柱销的直线运动。本实施例中，套筒的上下筒壁对称开设有两个相同的条形限位孔，上下对称设计的条形限位孔可平衡电机转动时对滚珠丝杠副的附加力矩。与条形限位孔相配合的两个圆柱销分别穿过套筒上下的条形限位孔对称安装在滚珠丝杠副的螺母上下两侧，滚珠丝杠副的螺母在中间对称位置加工有螺纹孔，用来固定安装圆柱销，使圆柱销与丝杆螺母运动状态保持一致。如图8所示，圆柱销的一端为圆柱段、另一端为螺纹段，圆柱段分别与条形限位孔相配合，螺纹段与滚珠丝杠副的螺母螺纹连接。

如图3所示，输出组件包括安装座、力矩输出轴和若干轴承，安装座内为阶梯状中空结构，力矩输出轴安装于安装座内，若干轴承设置于力矩输出轴与安装座之间。本实施例中，轴承为三个，安装座内腔设计有高精度阶梯孔，用于放置三个轴承，将力矩输出轴放置在三个轴承内，力矩输出轴与安装座通过三个轴承构成转动副。如图10所示，在安装座内力矩输出轴的底部还设置有压螺，压螺设置有内螺纹，通过力矩输出轴底部与之相配合的外螺纹固定连接，通过拧紧压螺可将力矩输出轴与安装座间的轴承压紧，以限制力矩输出轴的轴向移动，防止输出轴发生轴向滑移。同时，在力矩输出轴的底部开设有供角度传感器的转轴插入的圆孔，角度传感器的转轴上设置有一字形插片，角度传感器的转轴插入到圆孔后，一字形插片恰好插入到圆孔内力矩输出轴底部开设的与其同轴设置一字形开槽中，保证角度传感器和力矩输出轴的转动状态保持一致，当力矩输出轴转动时，转动角度等信息通过角度传感器可及时反馈至与之电连接的控制系统，实现对舵机的控制。

如图5所示，安装座的侧壁开设有限位开孔，限位开孔的下方设有至少一条向外延伸的、供滑轨通过的方形槽，滑轨与方形槽通过紧固组件固定。本实施例中，方形槽有平行设置的两条，滑轨为与方形槽相匹配的两条，两条滑轨可在方形槽内沿滑轨长度方向移动，以调节安装座在滑轨上的位置，从而实现减速比的调节，当安装座与套筒距离越远时，减速比越大，反之越小。安装座位置确定好以后，通过穿过方形槽侧壁的紧定螺钉固定安装座与套筒的相对位置。

如图7所示，传动组件包括活动连接的减速力臂杆和活动臂杆，主要功能为传递转动力矩和调节减速比。减速力臂杆的一端开设有扁圆形的装配孔，另一端开设有滑动腔，开设有装配孔的一端套装于力矩输出轴的中部、与扁圆形相配合的位置，另一端穿过限位开孔，限位开孔可对减速力臂杆的偏转角度，保护舵机在工作过程中不会发生大角度偏转。在另一实施例中，装配孔也可以为正方形或者长方形，力矩输出轴上对应安装位置的横截图设计成相配合的正方形或者长方形。活动臂杆的一端套装在一个圆柱销上，与圆柱销构成转动副，另一端插入减速力臂杆的滑动腔内，可在滑动腔内自由伸缩，当调节滑轨在方形槽内的位置时，活动臂杆可在减速力臂杆滑动腔内随之做相应的伸缩，以匹配安装座与套筒的相对位置。由于套筒的条形限位孔对圆柱销有限位作用，可将电机的旋转运动转换成圆柱销的直线运动，控制电机正反转，可实现圆柱销前后滑动，圆柱销又带动与之转动连接的活动臂杆及与活动臂杆连接的减速力臂杆摆动，减速力臂杆的摆动带动力矩输出轴的转动，从而实现了传递转动力矩的作用。

在力矩输出轴的输出端平行设置有两个耳片，两个耳片上设置有舵面安装孔，用于舵面的安装。同时，在安装座的端面设置有连接法兰，作为整个舵机对外安装接口。

本申请的可调减速比的小型化电动舵机的工作原理是：电机转动时，带动与之连接的滚珠丝杠副的丝杆旋转，由于滚珠丝杠副的螺母上连接的圆柱销受到条形限位孔的限位，使得螺母及与之连接的圆柱销沿丝杆轴线方向前进或者后退，圆柱销再推动减速力臂杆，控制力矩输出轴的偏转，实现与力矩输出轴相连接的舵面的偏转，将电机产生的转动力矩有效施加到了力矩输出轴上。限位开孔可限制减速力臂杆正反向偏转角度，保护舵机在工作过程中不会发生大角度的偏转。调节安装座在滑轨上的位置，可实现减速比的调节，通过滑轨上的刻度标记可根据需要进行精准调节，当安装座与套筒距离越远时，减速比越大，反之越小，结构简单，实现了电动舵机减速比的可调性，适用范围更广。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：包括驱动组件、输出组件和传动组件；

所述驱动组件包括套筒、连接于套筒一侧的电机、设置于套筒内的滚珠丝杠副，所述电机的输出轴与所述滚珠丝杠副的丝杆同轴连接，所述套筒的一侧固设有至少一根滑轨，所述套筒的筒壁开设有至少一个条形限位孔，与条形限位孔相配合的至少一个圆柱销设置于所述滚珠丝杠副的螺母上，所述圆柱销的一端与所述滚珠丝杠副的螺母相连接，另一端穿过所述条形限位孔；

所述输出组件包括安装座、力矩输出轴和若干轴承，所述安装座内为阶梯状中空结构，所述力矩输出轴安装于所述安装座内，若干轴承设置于所述力矩输出轴与所述安装座之间，所述力矩输出轴与所述安装座通过若干所述轴承构成转动副，所述安装座的侧壁开设有限位开孔，所述限位开孔的下方设有至少一条向外延伸的、供所述滑轨通过的方形槽，所述滑轨与所述方形槽通过紧固组件固定；

所述传动组件的一端活动连接于所述圆柱销，另一端穿过所述安装座固定连接于所述力矩输出轴，所述传动组件可沿其长度方向伸缩。

2.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述传动组件包括活动连接的减速力臂杆和活动臂杆，所述减速力臂杆的一端开设有装配孔，另一端开设有滑动腔，开设有装配孔的一端固定套装于所述力矩输出轴上，另一端穿过所述限位开孔，所述活动臂杆的一端套装在一个所述圆柱销上，与所述圆柱销构成转动副，另一端插入所述减速力臂杆的滑动腔内。

3.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述方形槽有平行设置的两条，所述滑轨为与所述方形槽相匹配的两条，至少一条所述滑轨上设有刻度标记。

4.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述条形限位孔沿套筒轴线方向对称开设有两个，与两个所述条形限位孔相配合的一对圆柱销对称设置于所述滚珠丝杠副的螺母上。

5.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述套筒内滚珠丝杠副的两端分别安装有起支撑作用的轴承，所述套筒的两端固连有轴承盖。

6.根据权利要求5所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述电机安装于所述套筒一侧的轴承盖上，所述电机的输出轴设计为C形轴，所述滚珠丝杠副的丝杆的一端开设有与之配合的C形孔，所述电机的输出轴穿过所述轴承盖并插入到丝杆的C形孔内。

7.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：还包括设置于所述安装座内、与所述力矩输出轴底部固定连接的压螺。

8.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：还包括角度传感器，所述角度传感器固定设置于所述安装座的底部，所述角度传感器的转轴插入所述力矩输出轴底部的开槽，并与所述力矩输出轴同轴设置。

9.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述力矩输出轴的输出端平行设置有两个耳片，两个所述耳片上设置有舵面安装孔，用于舵面的安装。

10.根据权利要求1所述的可调减速比的小型化电动舵机，其特征在于：所述安装座的端面设置有连接法兰，作为整个舵机对外安装接口。