本發(fā)明涉及機械換向領(lǐng)域，特別涉及到一種換向機構(gòu)。

背景技術(shù)：

換向機構(gòu)是利用不同的機械原理使輸出輪相對輸入輪改變運動方向的機構(gòu)換向機構(gòu)是利用不同控制方法使輸出輪改變運動方向的機構(gòu)，常與其他機構(gòu)聯(lián)合使用。這種機構(gòu)的具體形式很多，如利用齒輪傳動、摩擦輪傳動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)有的成熟的機械換向機構(gòu)目前現(xiàn)有的換向機構(gòu)，大都是齒輪傳動式換向機構(gòu)，如錐齒輪換向機構(gòu)、蝸輪蝸桿換向機構(gòu)。

齒輪傳動式換向機構(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)有的換向機構(gòu)中，缺少一種加工簡單、易實現(xiàn)且成本較低的換向機構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中換向機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大，成本較高。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種換向機構(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；

傳動繩環(huán)，所述傳動繩環(huán)貼合輸出輪的部分圓周，且貼合輸入輪的部分圓周，所述傳動繩環(huán)通過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繩環(huán)與第二換向輪和輸入輪均相切。

進一步，第一換向輪的直徑和第二換向輪的直徑相等。

進一步，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。

進一步，輸入輪的轉(zhuǎn)動軸和輸出輪的轉(zhuǎn)動軸位于同一平面內(nèi)。

進一步，第一換向輪和第二換向輪呈鏡面對稱。

進一步，第一換向輪和第二換向輪平行。

進一步，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，傳動繩環(huán)容置于所述凹槽內(nèi)。

進一步，所述凹槽的底部具有粗糙表面。

進一步，所述凹槽的側(cè)壁具有粗糙表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供的換向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易、成本低廉，拓展了機械換向機構(gòu)的領(lǐng)域，增大機械換向機構(gòu)的應(yīng)用范圍；本發(fā)明因結(jié)構(gòu)簡單更適用于類人機器人關(guān)節(jié)，實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)換向轉(zhuǎn)動的功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例中第一換向輪和第二換向輪平行的換向機構(gòu)的示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實施例中第一換向輪和第二換向輪關(guān)于鏡面對稱，且向內(nèi)側(cè)靠攏的換向機構(gòu)的示意圖；

圖3是本發(fā)明第二實施例中第一換向輪和第二換向輪關(guān)于鏡面對稱，且向外側(cè)展開的換向機構(gòu)的示意圖：

圖4是本發(fā)明第三實施例中第一換向輪和第二換向輪不關(guān)于鏡面對稱的換向機構(gòu)的示意圖；

圖5是本發(fā)明第四實施例中輸入輪和輸出輪直徑不相等的換向機構(gòu)的示意圖；

圖6是本發(fā)明第五實施例中輸出輪的轉(zhuǎn)動軸可以移動以張緊傳動繩環(huán)的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

第一實施例

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

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

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

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

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)動軸11與所述轉(zhuǎn)動軸21不平行，也不重合。

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

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

所述傳動繩環(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，所述傳動繩環(huán)40通過第一換向輪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之間的傳動繩環(huán)41與第一換向輪30相切于點E，與輸出輪20相切于點M’。

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

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

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

第一換向輪30、位于第一換向輪30與輸出輪20之間的傳動繩環(huán)41以及位于第一換向輪30與輸入輪10之間的傳動繩環(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之間的傳動繩環(huán)43以及位于第二換向輪50與輸入輪10之間的傳動繩環(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之間的傳動繩環(huán)43以及位于第一換向輪30與輸出輪20之間的傳動繩環(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之間的傳動繩環(huán)44以及位于第一換向輪30與輸入輪10之間的傳動繩環(huán)42位于同一平面內(nèi)。

在本實施例中，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。當然，在其他實施例中，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)動軸11和輸出輪20的轉(zhuǎn)動軸21位于同一平面內(nèi)。

在本實施例中，第一換向輪30和第二換向輪50呈鏡面對稱。

在本實施例中，第一換向輪30和第二換向輪50平行。

在本實施例中，輸入輪10和輸出輪20的直徑相等。這樣，輸入輪10轉(zhuǎn)動的角度與輸出輪20轉(zhuǎn)動的角度相等，即輸入輪10轉(zhuǎn)動多少角度，就會帶動輸出輪20轉(zhuǎn)動多少角度。

在本實施例中，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，傳動繩環(huán)40容置于所述凹槽內(nèi)。這樣便于傳動繩環(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、兩個或者三個的圓周上設(shè)置有凹槽。

在其他實施例中，所述凹槽可以僅在其底部或者側(cè)壁具有粗糙表面。

換向機構(gòu)具體的工作原理如下：

輸入輪10沿方向2轉(zhuǎn)動，在摩擦力的作用下帶動傳動繩環(huán)40移動，例如點A沿方向2轉(zhuǎn)動，經(jīng)過點B和點C到達點D，即傳動繩環(huán)40移動的長度為劣弧AD的長度。

由于傳動繩環(huán)40的移動，傳動繩環(huán)40與第一換向輪30貼合部分產(chǎn)生摩擦力帶動第一換向輪30沿方向3轉(zhuǎn)動，進而帶動輸出輪20沿方向1轉(zhuǎn)動，同樣的，例如點A’沿方向1轉(zhuǎn)動，經(jīng)過點B’和點C’到達點D’，即傳動繩環(huán)40移動的長度為劣弧A’D’的長度。由于傳動繩環(huán)40是不可拉伸的，因此劣弧AD的長度等與劣弧A’D’的長度。

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

當輸入輪10朝方向2相反的方向轉(zhuǎn)動時，原理與上述相同，不再累述。

由此可知，本機構(gòu)的換向傳動比為輸入輪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；傳動角度沒有限制，輸入輪10可以無限制轉(zhuǎn)動。

通過上述換向機構(gòu)即可實現(xiàn)換向功能。

本實施例提供的換向機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、安裝容易、成本低廉，拓展了機械換向機構(gòu)的領(lǐng)域，增大機械換向機構(gòu)的應(yīng)用范圍；本實施例因結(jié)構(gòu)簡單更適用于類人機器人關(guān)節(jié)，實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)換向轉(zhuǎn)動的功能。

第二實施例

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

在本實施例中，參考圖2，第一換向輪30和第二換向輪50不平行，但關(guān)于鏡面對稱，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，第一換向輪30和第二換向輪50的轉(zhuǎn)動軸安裝的空間相對縮小了。

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

第三實施例

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

第四實施例

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

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

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

第五實施例

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

參考圖6，由于本發(fā)明采用的是傳動繩環(huán)，輸出輪10完全依靠摩擦力帶動輸出輪20轉(zhuǎn)動，因此，傳動繩環(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，傳動繩環(huán)需要一張緊裝置進行張緊。

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

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

點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I。

在其他實施例中，也可以是輸入輪10的轉(zhuǎn)動軸可以移動以張緊傳動繩環(huán)。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。