CN220748944U - 一种机器人驱动轮减速电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人驱动轮减速电机，包括：电机、减速箱和换挡器，所述电机、所述减速箱和所述换挡器通过固定件紧固连接，其特征在于：所述减速箱内设置有第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组，所述第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组沿所述电机的电机轴方向堆叠布设，所述减速箱和所述换挡器沿电机轴方向并通过轴孔配合实现同轴定位布设。在本申请中，只有一个电机和一个输出轴就能实现多种速比的输出，换挡齿轮通过所述升降机构和复位机构在传动轴上移动，在实现结构简单化、大大地缩小减速电机的尺寸，最大化利用减速电机的空间的同时实现不同输出速比，以满足机器人在行进过程遇到不同路况而进行前进或停止。

Description

一种机器人驱动轮减速电机

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人驱动轮减速电机。

背景技术

在很多应用场景中所需的扭矩和转速无法与电机直接的输出扭矩和转速适配，就需要使用减速箱来调整扭矩和转速。然电机的扭矩与转速成反比，与电流成正比，但是电机输出效率和输出功率成抛物线变化，即电机只有再一定的输出扭矩范围才有比较好的功率输出，超出这个范围意味着电机能量转化机械能的效率降低，热能转化效率增高。例如在传统的汽车领域就需要比较宽的速度和扭矩范围，因此电机的减速箱结构尺寸较大，设计更复杂，并且在整个系统中就需要多套驱动系统或者减速系统，无法应用到微型、精细的机器人移动控制领域。

因此设计一款尺寸更小、更精细且可以快速调节不同速比的电机减速箱就成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种机器人驱动轮减速电机。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

一种机器人驱动轮减速电机，包括：电机、减速箱和换挡器，所述电机、所述减速箱和所述换挡器通过固定件紧固连接，其特征在于：所述减速箱内设置有第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组，所述第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组沿所述电机的电机轴方向堆叠布设，所述减速箱和所述换挡器沿电机轴方向并通过轴孔配合实现同轴定位布设。通过上述设置，在实现结构简单化、大大地缩小减速电机的尺寸，最大化利用减速电机的空间的同时实现不同输出速比，以满足机器人在行进过程遇到不同路况而进行前进或停止。

进一步地，所述换挡器内设有传动轴，所述传动轴一端设有一个在所述传动轴上滑动的换挡齿轮，所述换挡齿轮与所述第一级行星齿轮组或所述第二级行星齿轮组的齿轮啮合传动，所述传动轴的另一端还设有一个传动齿轮，所述传动齿轮与输出端齿轮啮合传动。通过所述传动齿轮，有效地将传动轴上不同的扭矩和转速传输到输出端的输出齿轮上，从而实现不同的速比输出。

进一步地，所述第一级行星齿轮组包括第一行星架、第一输出轴和多个均匀布设在所述第一行星架一侧的第一行星齿轮，所述第一输出轴设置在所述第一行星架的另一侧，所述第一行星齿轮与所述电机的输出齿轮啮合。通过上述设置，有利于实现减速电机的第一个速比输出。

进一步地，所述第二级行星齿轮组包括第二行星架、第二输出轴和多个均匀布设在所述第二行星架上的第二行星齿轮，所述第二行星齿轮与设置在所述第一输出轴上的输出齿轮啮合，其中，所述第二行星架与所述第一行星架共轴设置。通过上述设置，有利于实现减速电机的第二个更大减速比。

进一步地，所述第二输出轴中间设有一通孔，所述第一输出轴穿过所述通孔嵌套在所述第二输出轴中且所述第一输出轴的长度大于所述第二输出轴。通过上述设置，有利于实现同轴输出的同时从而满足多种应用场景对多套速比的要求。

进一步地，所述减速箱还包括减速箱壳体，所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组均设在所述减速箱壳体内。通过所述减速箱壳体有效地保护所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组的同时，从而增加所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组的稳定性，防止出现连接不牢固而造成损坏的问题。

进一步地，所述换挡器包括：升降机构和复位机构，所述换挡齿轮的一端与所述升降机构固定连接，其另一端与所述复位机构连接，所述换挡齿轮通过所述升降机构和所述复位机构在所述传动轴上左右移动。

进一步地，所述换挡器还包括：换挡器壳体，所述升降机构和复位机构安装在所述换挡器壳体内，且所述第一输出轴和所述第二输出轴伸入到所述换挡器壳体内。通过设置所述换挡器壳体，有效地保护所述换挡器内的各个机构，防止出现损坏。

进一步地，所述输出端齿轮转动设置于换挡器壳体的一端，所述升降机构通过凸轮结构沿所述传动轴位移。通过上述设置，有利于实现所述换挡齿轮随着所述升降机构沿所述传动轴左右位移。

进一步地，所述机器人驱动轮减速电机还包括：驱动轮电机，所述驱动轮电机与所述输出端的输出轴转动连接。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

在本申请中，只有一个电机和一个输出轴就能实现多种速比的输出，从而满足更宽范围的转速和扭矩，其中，所述换挡器中的换挡齿轮通过所述升降机构和复位机构在传动轴上移动，从而实现与第一输出轴齿轮和第二输出轴齿轮啮合切换，达到第一输出轴或第二输出轴与输出端进行连接，在实现结构简单化、大大地缩小减速电机的尺寸，最大化利用减速电机的空间的同时实现不同输出速比，以满足机器人在行进过程遇到不同路况而进行前进或停止。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请一实施例机器人驱动轮减速电机的结构示意图；

图2：本申请一实施例机器人驱动轮减速电机的爆炸图；

图3：本申请一实施例机器人驱动轮减速电机的剖视图；

图4：本申请一实施例减速箱的仰视图；

图5：本申请一实施例减速箱和换挡器的爆炸图；

图6：本申请一实施例减速箱和换挡器的部分结构示意图；

图7：本申请一实施例第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组结构示意图；

图8：本申请一实施例换挡器的部分结构示意图。

图中：1-电机，11-电机轴，12-输出齿轮，2-减速箱，21-第一行星架，211-第一行星架轴，22-第一行星齿轮，221-第一输入轴，222-第一输出齿轮，23-第二行星架，231-第二行星架轴，24-第二行星齿轮，241-通孔，25-第一输出轴，26-高速轴齿轮，27-低速轴齿轮，28-轴孔，29-减速箱壳体，3-换挡器，31-传动轴，32-传动齿轮，33-换挡齿轮，34-升降机构，35-复位机构，36-换挡器壳体，4-输出端，41-输出端齿轮。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1至图3所示，在本实施例中，一种机器人驱动轮减速电机，包括：电机1、减速箱2和换挡器3，所述减速箱2和所述换挡器3沿电机轴11方向布设并通过固定件紧固连接，所述减速箱2内设置有第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组，所述第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组沿所述电机的电机轴11方向堆叠布设，所述换挡器2内设有传动轴31，所述传动轴31一端设有一个在所述传动轴31上滑动的换挡齿轮33，所述换挡齿轮33与所述第一级行星齿轮组或所述第二级行星齿轮组的齿轮啮合传动。其中，所述紧固件可采用螺栓或螺栓，可实现本方案即可，本申请对此不做出具体的限定要求。

优选地，在本实施例中，所述传动轴31的另一端还设有一个传动齿轮32，所述传动齿轮32与输出端齿轮41啮合传动。通过所述传动齿轮32，有效地将传动轴31上不同的扭矩和转速传输到输出端4的输出齿轮41上，从而将不同的速比传输出去。

进一步地，在本实施例中，所述减速箱2和所述换挡器3沿电机轴11方向并通过轴孔28配合实现同轴定位布设，通过上述设置，有利于在结构简单最大化利用空间的同时实现最大同轴输出速比。其中，如图2和图4所示，在本实施例中，所述轴孔28设置成与所述电机轴11相配合的D型孔。

进一步地，在本实施例中，如图5至图8所示，所述第一级行星齿轮组包括第一行星架21、第一输出轴221和多个均匀布设在所述第一行星架21一侧的第一行星齿轮22，所述第一输出轴21设置在所述第一行星架21的另一侧，所述第一行星齿轮22与所述电机的输出齿轮12啮合。通过上述设置，有利于实现减速电机的第一个速比输出。

优选地，在本实施例中，所述第一级行星齿轮组的第一行星架21底部均匀分布多个第一行星架轴用来装配第一行星齿轮22，所述第一输出轴21的顶部安装有一个高速轴齿轮26用来输出传动，所述高速轴齿轮26与换挡齿轮33啮合。

进一步地，在本实施例中，所述第二级行星齿轮组包括第二行星架23、第二输出轴和多个均匀布设在所述第二行星架23上的第二行星齿轮24，所述第二行星齿轮24与设置在所述第一输出轴21上的第一输出齿轮222啮合，其中，所述第二行星架23与所述第一行星架21共轴设置。通过上述设置，有利于实现减速电机的第二个更大减速比。

进一步地，在本实施例中，所述第二输出轴中间设有一通孔241，所述第一输出轴221穿过所述通孔241嵌套在所述第二输出轴中且所述第一输出轴221的长度大于所述第二输出轴。通过上述设置，有利于实现同轴输出的同时从而满足多种应用场景对多套速比的要求。

进一步地，在本实施例中，所述减速箱2还包括减速箱壳体29，所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组均设在所述减速箱壳体29内。通过所述减速箱壳体29有效地保护所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组的同时，从而增加所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组的稳定性，防止出现连接不牢固而造成损坏的问题。

进一步地，在本实施例中，所述换挡器3包括：升降机构34和复位机构35，所述换挡齿轮33的一端与所述升降机构34固定连接，其另一端与所述复位机构35连接，所述换挡齿轮33通过所述升降机构34和所述复位机构35在所述传动轴31上左右移动。在本实施例中，所述复位机构35采用复位弹簧结构。

进一步地，在本实施例中，所述换挡器3还包括：换挡器壳体36，所述升降机构34和复位机构35安装在所述换挡器壳体36内，且所述第一输出轴221和所述第二输出轴伸入到所述换挡器壳体36内。通过设置所述换挡器壳体36有效地保护所述换挡器3内的各个机构，防止出现损坏。

进一步地，在本实施例中，所述输出端齿轮41转动设置于换挡器壳体36的一端，所述升降机构34通过凸轮结构沿所述传动轴31位移。通过上述设置，有利于实现所述换挡齿轮33随着所述升降机构34沿所述传动轴31左右位移。

优选地，在本实施例中，在机器人行走时，当设置在机器人上的传感器感应到前方视线内没有障碍物时，所述升降机构34的转动轴与微型直线马达的输出轴转动连接，所述换挡齿轮33随着所述升降机构34的移动沿所述传动轴31位移，从而实现所述换挡齿轮33与高速轴齿轮26啮合，传动轴31另一端的传动齿轮32与所述输出端齿轮41进行啮合，所述输出端4与所述驱动轮电机转动连接，从而实现快速档状态。

当设置在机器人上的传感器感应到前方视线内有障碍物时，所述升降机构34的转动轴与微型直线马达的输出轴转动连接，所述换挡齿轮33随着所述升降机构34的移动沿所述传动轴31位移，从而实现所述换挡齿轮33与低速轴齿轮27啮合，传动轴31另一端的传动齿轮32与所述输出端齿轮41进行啮合，所述输出端4与所述驱动轮电机转动连接，从而实现慢速档状态。

当机器人上不工作时，当所述换挡齿轮33移动到所述高速轴齿轮26和所述低速轴齿轮27之间的空隙处，所述换挡齿轮33不与任何齿轮啮合，从而实现空挡状态。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

在本申请中，只有一个电机和一个输出轴就能实现多种速比的输出，从而满足更宽范围的转速和扭矩，其中，所述换挡器中的换挡齿轮通过所述升降机构和复位机构在传动轴上移动，从而实现与第一输出轴齿轮和第二输出轴齿轮啮合切换，达到第一输出轴或第二输出轴与输出端进行连接，在实现结构简单化、大大地缩小减速电机的尺寸，最大化利用减速电机的空间的同时实现不同输出速比，以满足机器人在行进过程遇到不同路况而进行前进或停止。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种机器人驱动轮减速电机，包括：电机、减速箱和换挡器，所述电机、所述减速箱和所述换挡器通过固定件紧固连接，其特征在于：所述减速箱内设置有第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组，所述第一级行星齿轮组和第二级行星齿轮组沿所述电机的电机轴方向堆叠布设，所述减速箱和所述换挡器沿电机轴方向并通过轴孔配合实现同轴定位布设。

2.根据权利要求1所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述换挡器内设有传动轴，所述传动轴一端设有一个在所述传动轴上滑动的换挡齿轮，所述换挡齿轮与所述第一级行星齿轮组或所述第二级行星齿轮组的齿轮啮合传动，所述传动轴的另一端还设有一个传动齿轮，所述传动齿轮与输出端齿轮啮合传动。

3.根据权利要求1所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述第一级行星齿轮组包括第一行星架、第一输出轴和多个均匀布设在所述第一行星架一侧的第一行星齿轮，所述第一输出轴设置在所述第一行星架的另一侧，所述第一行星齿轮与所述电机的输出齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述第二级行星齿轮组包括第二行星架、第二输出轴和多个均匀布设在所述第二行星架上的第二行星齿轮，所述第二行星齿轮与设置在所述第一输出轴上的第一输出齿轮啮合，其中，所述第二行星架与所述第一行星架共轴设置。

5.根据权利要求4所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述第二输出轴中间设有一通孔，所述第一输出轴穿过所述通孔嵌套在所述第二输出轴中且所述第一输出轴的长度大于所述第二输出轴。

6.根据权利要求1所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述减速箱还包括减速箱壳体，所述第一级行星齿轮组和所述第二级行星齿轮组均设在所述减速箱壳体内。

7.根据权利要求2所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述换挡器包括：升降机构和复位机构，所述换挡齿轮的一端与所述升降机构固定连接，其另一端与所述复位机构连接，所述换挡齿轮通过所述升降机构和所述复位机构在所述传动轴上左右移动。

8.根据权利要求7所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述换挡器还包括：换挡器壳体，所述升降机构和复位机构安装在所述换挡器壳体内。

9.根据权利要求8所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，所述输出端齿轮转动设置于换挡器壳体的一端，所述升降机构通过凸轮结构沿所述传动轴位移。

10.根据权利要求1至9任一项所述的机器人驱动轮减速电机，其特征在于，还包括：驱动轮电机，所述驱动轮电机与输出端的输出轴转动连接。