本實(shí)用新型涉及機(jī)械換向領(lǐng)域，特別涉及到一種換向機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

換向機(jī)構(gòu)是利用不同的機(jī)械原理使輸出輪相對(duì)輸入輪改變運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)構(gòu)換向機(jī)構(gòu)是利用不同控制方法使輸出輪改變運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)構(gòu)，常與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。這種機(jī)構(gòu)的具體形式很多，如利用齒輪傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)等方式換向利用皮帶、齒輪、摩擦輪、棘輪、螺旋或離合器等換向。

目前現(xiàn)有的成熟的機(jī)械換向機(jī)構(gòu)目前現(xiàn)有的換向機(jī)構(gòu)，大都是齒輪傳動(dòng)式換向機(jī)構(gòu)，如錐齒輪換向機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿換向機(jī)構(gòu)。

齒輪傳動(dòng)式換向機(jī)構(gòu)雖精度較高，但加工工序復(fù)雜，導(dǎo)致成本較高。所以現(xiàn)有的換向機(jī)構(gòu)中，缺少一種加工簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)且成本較低的換向機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大，成本較高。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種換向機(jī)構(gòu)，包括：

輸入輪；

輸出輪，輸入輪所在的平面與輸出輪所在的平面相交；

第一換向輪；

第二換向輪；

傳動(dòng)繩環(huán)，所述傳動(dòng)繩環(huán)貼合輸出輪的部分圓周，且貼合輸入輪的部分圓周，所述傳動(dòng)繩環(huán)通過(guò)第一換向輪和第二換向輪換向，位于第一換向輪與輸出輪之間的傳動(dòng)繩環(huán)與第一換向輪和輸出輪均相切；位于第一換向輪與輸入輪之間的傳動(dòng)繩環(huán)與第一換向輪和輸入輪均相切；位于第二換向輪與輸出輪之間的傳動(dòng)繩環(huán)與第二換向輪和輸出輪均相切；位于第二換向輪與輸入輪之間的傳動(dòng)繩環(huán)與第二換向輪和輸入輪均相切。

進(jìn)一步，第一換向輪的直徑和第二換向輪的直徑相等。

進(jìn)一步，第一換向輪和第二換向輪的直徑小于輸入輪和輸出輪的直徑。

進(jìn)一步，輸入輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和輸出輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于同一平面內(nèi)。

進(jìn)一步，第一換向輪和第二換向輪呈鏡面對(duì)稱(chēng)。

進(jìn)一步，第一換向輪和第二換向輪平行。

進(jìn)一步，輸入輪和輸出輪的直徑相等；或者，輸入輪和輸出輪的直徑不相等。

進(jìn)一步，輸入輪、輸出輪、第一換向輪和/或第二換向輪的圓周上設(shè)置有凹槽，傳動(dòng)繩環(huán)容置于所述凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步，所述凹槽的底部具有粗糙表面。

進(jìn)一步，所述凹槽的側(cè)壁具有粗糙表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型提供的換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、成本低廉，拓展了機(jī)械換向機(jī)構(gòu)的領(lǐng)域，增大機(jī)械換向機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍；本實(shí)用新型因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單更適用于類(lèi)人機(jī)器人關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)換向轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例中第一換向輪和第二換向輪平行的換向機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例中第一換向輪和第二換向輪關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)，且向內(nèi)側(cè)靠攏的換向機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施例中第一換向輪和第二換向輪關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)，且向外側(cè)展開(kāi)的換向機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖4是本實(shí)用新型第三實(shí)施例中第一換向輪和第二換向輪不關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)的換向機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖5是本實(shí)用新型第四實(shí)施例中輸入輪和輸出輪直徑不相等的換向機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖6是本實(shí)用新型第五實(shí)施例中輸出輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以移動(dòng)的換向機(jī)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

第一實(shí)施例

參考圖1，本實(shí)施例提供了一種換向機(jī)構(gòu)，包括輸入輪10、輸出輪20、第一換向輪30、傳動(dòng)繩環(huán)40、第二換向輪50。

所述輸入輪10具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸11，所述輸入輪10可以繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸11作圓周運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸11垂直于所述輸入輪10所在的平面。所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸11固定不動(dòng)，所述輸入輪10不能進(jìn)行移動(dòng)，即所述輸入輪10的圓心不能變動(dòng)位置。

所述輸入輪10外接動(dòng)力裝置，以驅(qū)動(dòng)所述輸入輪10轉(zhuǎn)動(dòng)。

輸出輪20具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸21，所述輸出輪20可以繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸21作圓周運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸21垂直于所述輸出輪20所在的平面。所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸21固定不動(dòng)，所述輸出輪20不能進(jìn)行移動(dòng)，即所述輸出輪20的圓心能不變動(dòng)位置。

輸入輪10所在的平面與輸出輪20所在的平面相交，即所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸11與所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸21不平行，也不重合。

所述第一換向輪30具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸31，所述第一換向輪30可以繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸31作圓周運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸31垂直于所述第一換向輪30所在的平面。所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸31固定不動(dòng)，第一換向輪30不能進(jìn)行移動(dòng)，即所述第一換向輪 30的圓心能不變動(dòng)位置。

所述第二換向輪50具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸51，所述第二換向輪50可以繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸51作圓周運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸51垂直于第二換向輪50所在的平面。所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸51固定不動(dòng)，第二換向輪50不能進(jìn)行移動(dòng)，即所述第二換向輪50 的圓心能不變動(dòng)位置。

所述傳動(dòng)繩環(huán)40貼合輸出輪20的部分圓周，且貼合輸入輪10的部分圓周，所述傳動(dòng)繩環(huán)40通過(guò)第一換向輪30和第二換向輪50換向，位于第一換向輪30與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)41與第一換向輪30和輸出輪20均相切；位于第一換向輪30與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)42與第一換向輪30和輸入輪10均相切；位于第二換向輪50與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)43與第二換向輪50和輸出輪20均相切；位于第二換向輪50與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)44與第二換向輪50和輸入輪10均相切。

位于第一換向輪30與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)41與第一換向輪30相切于點(diǎn)E，與輸出輪20相切于點(diǎn)M’。

位于第一換向輪30與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)42與第一換向輪30相切于點(diǎn)F，與輸入輪10相切于點(diǎn)A。

位于第二換向輪50與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)43與第二換向輪50相切于點(diǎn)G，與輸出輪20相切于點(diǎn)A’。

位于第二換向輪50與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)44與第二換向輪50相切于點(diǎn)H，與輸入輪10相切于點(diǎn)M。

第一換向輪30、位于第一換向輪30與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)41以及位于第一換向輪30與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)42位于同一平面內(nèi)。

第二換向輪50、位于第二換向輪50與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)43以及位于第二換向輪50與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)44位于同一平面內(nèi)。

輸出輪20、位于第二換向輪50與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)43以及位于第一換向輪30與輸出輪20之間的傳動(dòng)繩環(huán)41位于同一平面內(nèi)。

輸入輪10、位于第二換向輪50與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)44以及位于第一換向輪30與輸入輪10之間的傳動(dòng)繩環(huán)42位于同一平面內(nèi)。

在本實(shí)施例中，第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑相等。更為具體的，第一換向輪30和第二換向輪50的直徑小于輸入輪10和輸出輪20 的直徑。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑也可以不相等，甚至第一換向輪30的直徑和第二換向輪50的直徑可以大于輸入輪10和輸出輪20的直徑。

輸入輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和輸出輪20的轉(zhuǎn)動(dòng)軸21位于同一平面內(nèi)。

在本實(shí)施例中，第一換向輪30和第二換向輪50呈鏡面對(duì)稱(chēng)。

在本實(shí)施例中，第一換向輪30和第二換向輪50平行。

在本實(shí)施例中，輸入輪10和輸出輪20的直徑相等。這樣，輸入輪10轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與輸出輪20轉(zhuǎn)動(dòng)的角度相等，即輸入輪10轉(zhuǎn)動(dòng)多少角度，就會(huì)帶動(dòng)輸出輪20轉(zhuǎn)動(dòng)多少角度。

在本實(shí)施例中，輸入輪10、輸出輪20、第一換向輪30和第二換向輪50 的圓周上設(shè)置有凹槽，傳動(dòng)繩環(huán)40容置于所述凹槽內(nèi)。這樣便于傳動(dòng)繩環(huán)40 與輸入輪10、輸出輪20、第一換向輪30和第二換向輪50的貼合。

更為具體的，所述凹槽的底部和側(cè)壁具有粗糙表面，這樣可以增加傳動(dòng)繩環(huán)40與輸入輪10、輸出輪20、第一換向輪30和第二換向輪50之間的摩擦力，有助于提高輸出載荷。

在其他實(shí)施例中，輸入輪10、輸出輪20、第一換向輪30和第二換向輪 50其中一個(gè)、兩個(gè)或者三個(gè)的圓周上設(shè)置有凹槽。

在其他實(shí)施例中，所述凹槽可以?xún)H在其底部或者側(cè)壁具有粗糙表面。

換向機(jī)構(gòu)具體的工作原理如下：

輸入輪10沿方向2轉(zhuǎn)動(dòng)，在摩擦力的作用下帶動(dòng)傳動(dòng)繩環(huán)40移動(dòng)，例如點(diǎn)A沿方向2轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)點(diǎn)B和點(diǎn)C到達(dá)點(diǎn)D，即傳動(dòng)繩環(huán)40移動(dòng)的長(zhǎng)度為劣弧AD的長(zhǎng)度。

由于傳動(dòng)繩環(huán)40的移動(dòng)，傳動(dòng)繩環(huán)40與第一換向輪30貼合部分產(chǎn)生摩擦力帶動(dòng)第一換向輪30沿方向3轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)輸出輪20沿方向1轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣的，例如點(diǎn)A’沿方向1轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)點(diǎn)B’和點(diǎn)C’到達(dá)點(diǎn)D’，即傳動(dòng)繩環(huán) 40移動(dòng)的長(zhǎng)度為劣弧A’D’的長(zhǎng)度。由于傳動(dòng)繩環(huán)40是不可拉伸的，因此劣弧AD的長(zhǎng)度等與劣弧A’D’的長(zhǎng)度。

由于傳動(dòng)繩環(huán)40的移動(dòng)，傳動(dòng)繩環(huán)40與第二換向輪50貼合部分產(chǎn)生摩擦力還帶動(dòng)第二換向輪50沿方向5轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)輸入輪10朝方向2相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原理與上述相同，不再累述。

由此可知，本機(jī)構(gòu)的換向傳動(dòng)比為輸入輪10、輸出輪20的直徑比；換向角度為輸入輪10所在平面和輸出輪20所在平面的夾角；傳動(dòng)角度沒(méi)有限制，輸入輪10可以無(wú)限制轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過(guò)上述換向機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)換向功能。

本實(shí)施例提供的換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、成本低廉，拓展了機(jī)械換向機(jī)構(gòu)的領(lǐng)域，增大機(jī)械換向機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍；本實(shí)施例因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單更適用于類(lèi)人機(jī)器人關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)換向轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。

第二實(shí)施例

本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，本實(shí)施例的第一換向輪和第二換向輪不平行，但關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)。

在本實(shí)施例中，參考圖2，第一換向輪30和第二換向輪50不平行，但關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)，且向內(nèi)側(cè)靠攏。第一換向輪30和第二換向輪50向內(nèi)側(cè)靠攏時(shí)，第一換向輪30和第二換向輪50的轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝的空間相對(duì)縮小了。

在其他實(shí)施例中，參考圖3，第一換向輪30和第二換向輪50不平行，但關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)，且向外側(cè)展開(kāi)。第一換向輪30和第二換向輪50的轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝的空間相對(duì)增大了。

第三實(shí)施例

參考圖4，本實(shí)施例與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的區(qū)別在于，本實(shí)施例的第一換向輪30和第二換向輪50不平行，也不關(guān)于鏡面對(duì)稱(chēng)。

第四實(shí)施例

參考圖5，本實(shí)施與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，本實(shí)施例的輸入輪10的直徑小于輸出輪20的直徑。

這時(shí)，相對(duì)于輸入輪10的直徑與輸出輪20的直徑相等的設(shè)計(jì)，如果負(fù)載相同，需要更小的驅(qū)動(dòng)扭矩，所需的輸入轉(zhuǎn)速變大。

在其他實(shí)施例中，輸入輪10的直徑可以大于輸出輪20的直徑。同樣的，相對(duì)于輸入輪10的直徑與輸出輪20的直徑相等的設(shè)計(jì)，如果負(fù)載相同，需要更大的驅(qū)動(dòng)扭矩，所需的輸入轉(zhuǎn)速變小。

第五實(shí)施例

本實(shí)施例與第一、第二、第三和第四實(shí)施例的區(qū)別在于，本實(shí)施例中輸出輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以移動(dòng)以張緊傳動(dòng)繩環(huán)。

參考圖6，由于本實(shí)用新型采用的是傳動(dòng)繩環(huán)，輸出輪10完全依靠摩擦力帶動(dòng)輸出輪20轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，傳動(dòng)繩環(huán)需要與輸出輪10、輸出輪20、第一換向輪和第二換向輪緊密接觸，提高摩擦力，傳動(dòng)繩環(huán)需要一張緊裝置進(jìn)行張緊。

在本實(shí)施例中，所述輸出輪20的轉(zhuǎn)動(dòng)軸21套入支撐體22，所述支撐體 22為轉(zhuǎn)動(dòng)軸21支撐力，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸21可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸21軸向移動(dòng)。

所述支撐體22可以沿直線O’I軸向移動(dòng)，所述支撐體22移動(dòng)的平面平行于輸出輪20所在的平面，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸21和輸出輪20也沿O’I所在的直線軸向移動(dòng)。

點(diǎn)O’為輸出輪20的圓心，直線JK為輸出輪20所在的平面與輸入輪10 所在的平面的交線，直線O’I垂直于直線JK，并相較于點(diǎn)I。

在其他實(shí)施例中，也可以是輸入輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以移動(dòng)以張緊傳動(dòng)繩環(huán)。

雖然本實(shí)用新型披露如上，但本實(shí)用新型并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。