CN106763577A - 一种换向机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换向机构，包括：输入轮；输出轮，输入轮所在的平面与输出轮所在的平面相交；第一换向轮；第二换向轮；传动绳环，所述传动绳环贴合输出轮的部分圆周，且贴合输入轮的部分圆周，所述传动绳环通过第一换向轮和第二换向轮换向。本发明提供的换向机构较简单，容易实现，且实现的成本低廉。

Description

一种换向机构

技术领域

本发明涉及机械换向领域，特别涉及到一种换向机构。

背景技术

换向机构是利用不同的机械原理使输出轮相对输入轮改变运动方向的机构换向机构是利用不同控制方法使输出轮改变运动方向的机构，常与其他机构联合使用。这种机构的具体形式很多，如利用齿轮传动、摩擦轮传动等方式换向利用皮带、齿轮、摩擦轮、棘轮、螺旋或离合器等换向。

目前现有的成熟的机械换向机构目前现有的换向机构，大都是齿轮传动式换向机构，如锥齿轮换向机构、蜗轮蜗杆换向机构。

齿轮传动式换向机构虽精度较高，但加工工序复杂，导致成本较高。所以现有的换向机构中，缺少一种加工简单、易实现且成本较低的换向机构。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中换向机构结构复杂、加工难度大，成本较高。

为解决上述问题，本发明提供一种换向机构，包括：

输入轮；

输出轮，输入轮所在的平面与输出轮所在的平面相交；

第一换向轮；

第二换向轮；

传动绳环，所述传动绳环贴合输出轮的部分圆周，且贴合输入轮的部分圆周，所述传动绳环通过第一换向轮和第二换向轮换向，位于第一换向轮与输出轮之间的传动绳环与第一换向轮和输出轮均相切；位于第一换向轮与输入轮之间的传动绳环与第一换向轮和输入轮均相切；位于第二换向轮与输出轮之间的传动绳环与第二换向轮和输出轮均相切；位于第二换向轮与输入轮之间的传动绳环与第二换向轮和输入轮均相切。

进一步，第一换向轮的直径和第二换向轮的直径相等。

进一步，第一换向轮和第二换向轮的直径小于输入轮和输出轮的直径。

进一步，输入轮的转动轴和输出轮的转动轴位于同一平面内。

进一步，第一换向轮和第二换向轮呈镜面对称。

进一步，第一换向轮和第二换向轮平行。

进一步，输入轮和输出轮的直径相等；或者，输入轮和输出轮的直径不相等。

进一步，输入轮、输出轮、第一换向轮和/或第二换向轮的圆周上设置有凹槽，传动绳环容置于所述凹槽内。

进一步，所述凹槽的底部具有粗糙表面。

进一步，所述凹槽的侧壁具有粗糙表面。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的换向机构结构简单、安装容易、成本低廉，拓展了机械换向机构的领域，增大机械换向机构的应用范围；本发明因结构简单更适用于类人机器人关节，实现机器人关节换向转动的功能。

附图说明

图1是本发明第一实施例中第一换向轮和第二换向轮平行的换向机构的示意图；

图2是本发明第二实施例中第一换向轮和第二换向轮关于镜面对称，且向内侧靠拢的换向机构的示意图；

图3是本发明第二实施例中第一换向轮和第二换向轮关于镜面对称，且向外侧展开的换向机构的示意图：

图4是本发明第三实施例中第一换向轮和第二换向轮不关于镜面对称的换向机构的示意图；

图5是本发明第四实施例中输入轮和输出轮直径不相等的换向机构的示意图；

图6是本发明第五实施例中输出轮的转动轴可以移动以张紧传动绳环的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

参考图1，本实施例提供了一种换向机构，包括输入轮10、输出轮20、第一换向轮30、传动绳环40、第二换向轮50。

所述输入轮10具有转动轴11，所述输入轮10可以绕所述转动轴11作圆周运动，即转动，所述转动轴11垂直于所述输入轮10所在的平面。所述转动轴11固定不动，所述输入轮10不能进行移动，即所述输入轮10的圆心不能变动位置。

所述输入轮10外接动力装置，以驱动所述输入轮10转动。

输出轮20具有转动轴21，所述输出轮20可以绕所述转动轴21作圆周运动，即转动，转动轴21垂直于所述输出轮20所在的平面。所述转动轴21固定不动，所述输出轮20不能进行移动，即所述输出轮20的圆心能不变动位置。

输入轮10所在的平面与输出轮20所在的平面相交，即所述转动轴11与所述转动轴21不平行，也不重合。

所述第一换向轮30具有转动轴31，所述第一换向轮30可以绕所述转动轴31作圆周运动，即转动，转动轴31垂直于所述第一换向轮30所在的平面。所述转动轴31固定不动，第一换向轮30不能进行移动，即所述第一换向轮30的圆心能不变动位置。

所述第二换向轮50具有转动轴51，所述第二换向轮50可以绕所述转动轴51作圆周运动，即转动，转动轴51垂直于第二换向轮50所在的平面。所述转动轴51固定不动，第二换向轮50不能进行移动，即所述第二换向轮50的圆心能不变动位置。

所述传动绳环40贴合输出轮20的部分圆周，且贴合输入轮10的部分圆周，所述传动绳环40通过第一换向轮30和第二换向轮50换向，位于第一换向轮30与输出轮20之间的传动绳环41与第一换向轮30和输出轮20均相切；位于第一换向轮30与输入轮10之间的传动绳环42与第一换向轮30和输入轮10均相切；位于第二换向轮50与输出轮20之间的传动绳环43与第二换向轮50和输出轮20均相切；位于第二换向轮50与输入轮10之间的传动绳环44与第二换向轮50和输入轮10均相切。

位于第一换向轮30与输出轮20之间的传动绳环41与第一换向轮30相切于点E，与输出轮20相切于点M’。

位于第一换向轮30与输入轮10之间的传动绳环42与第一换向轮30相切于点F，与输入轮10相切于点A。

位于第二换向轮50与输出轮20之间的传动绳环43与第二换向轮50相切于点G，与输出轮20相切于点A’。

位于第二换向轮50与输入轮10之间的传动绳环44与第二换向轮50相切于点H，与输入轮10相切于点M。

第一换向轮30、位于第一换向轮30与输出轮20之间的传动绳环41以及位于第一换向轮30与输入轮10之间的传动绳环42位于同一平面内。

第二换向轮50、位于第二换向轮50与输出轮20之间的传动绳环43以及位于第二换向轮50与输入轮10之间的传动绳环44位于同一平面内。

输出轮20、位于第二换向轮50与输出轮20之间的传动绳环43以及位于第一换向轮30与输出轮20之间的传动绳环41位于同一平面内。

输入轮10、位于第二换向轮50与输入轮10之间的传动绳环44以及位于第一换向轮30与输入轮10之间的传动绳环42位于同一平面内。

在本实施例中，第一换向轮30的直径和第二换向轮50的直径相等。更为具体的，第一换向轮30和第二换向轮50的直径小于输入轮10和输出轮20 的直径。当然，在其他实施例中，第一换向轮30的直径和第二换向轮50的直径也可以不相等，甚至第一换向轮30的直径和第二换向轮50的直径可以大于输入轮10和输出轮20的直径。

输入轮10的转动轴11和输出轮20的转动轴21位于同一平面内。

在本实施例中，第一换向轮30和第二换向轮50呈镜面对称。

在本实施例中，第一换向轮30和第二换向轮50平行。

在本实施例中，输入轮10和输出轮20的直径相等。这样，输入轮10转动的角度与输出轮20转动的角度相等，即输入轮10转动多少角度，就会带动输出轮20转动多少角度。

在本实施例中，输入轮10、输出轮20、第一换向轮30和第二换向轮50的圆周上设置有凹槽，传动绳环40容置于所述凹槽内。这样便于传动绳环40与输入轮10、输出轮20、第一换向轮30和第二换向轮50的贴合。

更为具体的，所述凹槽的底部和侧壁具有粗糙表面，这样可以增加传动绳环40与输入轮10、输出轮20、第一换向轮30和第二换向轮50之间的摩擦力，有助于提高输出载荷。

在其他实施例中，输入轮10、输出轮20、第一换向轮30和第二换向轮50其中一个、两个或者三个的圆周上设置有凹槽。

在其他实施例中，所述凹槽可以仅在其底部或者侧壁具有粗糙表面。

换向机构具体的工作原理如下：

输入轮10沿方向2转动，在摩擦力的作用下带动传动绳环40移动，例如点A沿方向2转动，经过点B和点C到达点D，即传动绳环40移动的长度为劣弧AD的长度。

由于传动绳环40的移动，传动绳环40与第一换向轮30贴合部分产生摩擦力带动第一换向轮30沿方向3转动，进而带动输出轮20沿方向1转动，同样的，例如点A’沿方向1转动，经过点B’和点C’到达点D’，即传动绳环40移动的长度为劣弧A’D’的长度。由于传动绳环40是不可拉伸的，因此劣弧AD的长度等与劣弧A’D’的长度。

由于传动绳环40的移动，传动绳环40与第二换向轮50贴合部分产生摩擦力还带动第二换向轮50沿方向5转动。

当输入轮10朝方向2相反的方向转动时，原理与上述相同，不再累述。

由此可知，本机构的换向传动比为输入轮10、输出轮20的直径比；换向角度为输入轮10所在平面和输出轮20所在平面的夹角；传动角度没有限制，输入轮10可以无限制转动。

通过上述换向机构即可实现换向功能。

本实施例提供的换向机构结构简单、安装容易、成本低廉，拓展了机械换向机构的领域，增大机械换向机构的应用范围；本实施例因结构简单更适用于类人机器人关节，实现机器人关节换向转动的功能。

第二实施例

本实施例与第一实施例的区别在于，本实施例的第一换向轮和第二换向轮不平行，但关于镜面对称。

在本实施例中，参考图2，第一换向轮30和第二换向轮50不平行，但关于镜面对称，且向内侧靠拢。第一换向轮30和第二换向轮50向内侧靠拢时，第一换向轮30和第二换向轮50的转动轴安装的空间相对缩小了。

在其他实施例中，参考图3，第一换向轮30和第二换向轮50不平行，但关于镜面对称，且向外侧展开。第一换向轮30和第二换向轮50的转动轴安装的空间相对增大了。

第三实施例

参考图4，本实施例与第一实施例和第二实施例的区别在于，本实施例的第一换向轮30和第二换向轮50不平行，也不关于镜面对称。

第四实施例

参考图5，本实施与第一实施例的区别在于，本实施例的输入轮10的直径小于输出轮20的直径。

这时，相对于输入轮10的直径与输出轮20的直径相等的设计，如果负载相同，需要更小的驱动扭矩，所需的输入转速变大。

在其他实施例中，输入轮10的直径可以大于输出轮20的直径。同样的，相对于输入轮10的直径与输出轮20的直径相等的设计，如果负载相同，需要更大的驱动扭矩，所需的输入转速变小。

第五实施例

本实施例与第一、第二、第三和第四实施例的区别在于，本实施例中输出轮10的转动轴可以移动以张紧传动绳环。

参考图6，由于本发明采用的是传动绳环，输出轮10完全依靠摩擦力带动输出轮20转动，因此，传动绳环需要与输出轮10、输出轮20、第一换向轮和第二换向轮紧密接触，提高摩擦力，传动绳环需要一张紧装置进行张紧。

在本实施例中，所述输出轮20的转动轴21套入支撑体22，所述支撑体22为转动轴21支撑力，所述转动轴21可以转动，但不能沿转动轴21轴向移动。

所述支撑体22可以沿直线O’I轴向移动，所述支撑体22移动的平面平行于输出轮20所在的平面，并带动转动轴21和输出轮20也沿O’I所在的直线轴向移动。

点O’为输出轮20的圆心，直线JK为输出轮20所在的平面与输入轮10所在的平面的交线，直线O’I垂直于直线JK，并相较于点I。

在其他实施例中，也可以是输入轮10的转动轴可以移动以张紧传动绳环。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种换向机构，其特征在于，包括：

输入轮；

输出轮，输入轮所在的平面与输出轮所在的平面相交；

第一换向轮；

第二换向轮；

传动绳环，所述传动绳环贴合输出轮的部分圆周，且贴合输入轮的部分圆周，所述传动绳环通过第一换向轮和第二换向轮换向，位于第一换向轮与输出轮之间的传动绳环与第一换向轮和输出轮均相切；位于第一换向轮与输入轮之间的传动绳环与第一换向轮和输入轮均相切；位于第二换向轮与输出轮之间的传动绳环与第二换向轮和输出轮均相切：位于第二换向轮与输入轮之间的传动绳环与第二换向轮和输入轮均相切。

2.如权利要求1所述的换向机构，其特征在于，第一换向轮的直径和第二换向轮的直径相等。

3.如权利要求2所述的换向机构，其特征在于，第一换向轮和第二换向轮的直径小于输入轮和输出轮的直径。

4.如权利要求1所述的换向机构，其特征在于，输入轮的转动轴和输出轮的转动轴位于同一平面内。

5.如权利要求4所述的换向机构，其特征在于，第一换向轮和第二换向轮呈镜面对称。

6.如权利要求5所述的换向机构，其特征在于，第一换向轮和第二换向轮平行。

7.如权利要求1所述的换向机构，其特征在于，输入轮和输出轮的直径相等；或者，输入轮和输出轮的直径不相等。

8.如权利要求1所述的换向机构，其特征在于，输入轮、输出轮、第一换向轮和/或第二换向轮的圆周上设置有凹槽，传动绳环容置于所述凹槽内。

9.如权利要求8所述的换向机构，其特征在于，所述凹槽的底部具有粗糙表面。

10.如权利要求8所述的换向机构，其特征在于，所述凹槽的侧壁具有粗糙表面。