舵机齿轮组件、齿轮过载保护装置、舵机及机器人的制作方法

1.本技术涉及齿轮技术领域，更具体地，涉及一种舵机齿轮组件、齿轮过载保护装置、舵机及机器人。


背景技术：

2.如图1所示，现有的舵机齿轮机构为了实现过载保护，通常在齿轮轴110a上设置多个凸起部111a，在齿轮120a上设置多个凹槽121a，并且使得多个凸起部111a中的部分凸起部111a连接于对应的凹槽121a内，以完成齿轮轴110a与齿轮120a的连接。在此基础上，将多个凹槽121a中的一些凹槽121a空置，不与凸起部111a连接，从而使得这些空置的凹槽121a形成一种可以起到过载保护作用的保护孔130a，同时还在齿轮120a上设置镂空的通孔，形成另一种形式的保护孔130a。经过这样的设计，齿轮120a轴与齿轮110a的结合部位在受到过大的扭力时就可以通过保护孔130a发生变形，产生相对滑动，从而达到保护齿轮及内部结构的目的。但是前述结构存在以下问题，即，保护孔130a处容易产生应力集中，尤其是在过载情况下，初次使用可能就会产生不可逆的变形，使舵机齿轮机构失效。


技术实现要素：

3.本技术的一个目的是解决上述问题，提供相应的有益效果。
4.本技术还有一个目的是，相对于现有技术而言，上述舵机齿轮组件能够解决过载状态下应力集中所带来的破坏问题，从而可以提供更好的齿轮过载保护作用，避免舵机齿轮机构失效。
5.本技术所采用的技术方案如下：
6.在一个方面，本技术实施例提供一种舵机齿轮组件，包括：
7.齿轮轴，其包括主轴和连接部，所述连接部的一侧与所述主轴的端部连接，所述连接部在周向外侧壁上形成多个凸起部；
8.齿轮，其上设置有与所述连接部匹配的连接槽，所述连接槽的侧壁上设有与所述多个凸起部一一对应的多个凹槽；
9.其中，所述连接部连接于所述连接槽，每个凸起部均容置在对应的凹槽内。
10.进一步地，所述凸起部与对应的凹槽抵触相接。使得两者可以有较小的过盈配合，提升齿轮和齿轮轴连接的牢固度，减少转动过程中因为间隙产生的虚位。
11.进一步地，所述连接槽的底部设置有连接孔；所述齿轮轴还包括连接杆，所述连接杆的一端连接于所述连接部的另一侧，所述连接杆的另一端连接于所述连接孔内。更具体地，所述连接杆的一端与所述连接部的另一侧连接，所述连接杆的另一端伸入所述连接孔内并连接。
12.这样，可以进一步提升所述齿轮和所述齿轮轴连接的牢固度。
13.进一步地，所述连接杆的一端外周套设有延伸部，该延伸部位于所述连接槽内。更具体地，在一些实施例中，如图所示，在所述齿轮和所述齿轮轴连接，所述连接杆插入到所
述连接孔内后，所述延伸部的一侧与所述连接部连接，所述延伸部的另一侧与所述连接槽的底部连接。
14.舵机，包括前述的舵机齿轮组件。
15.机器人，包括前述的舵机。
16.本技术实施例提供的技术方案具备以下技术效果：
17.第一、摒弃了现有技术中设置保护孔的技术方案。因此，可以避免在保护孔处产生应力集中的现象，从而可以提升舵机齿轮组件的安全性。
18.第二、在现有技术中，某些凹槽没有与对应的凸起部结合，所以只有一部分的凹槽与凸起部连接在一起构成齿轮和齿轮轴的结合部。而本技术实施例则不同，在前述的本技术实施例中，每一个凸起部都连接于一个对应的凹槽内，所以，相对于现有技术而言，本技术实施例提供的舵机齿轮组件可以形成更多的结合部。这样，舵机齿轮组件在受到外部负载时，齿轮轴和齿轮之间产生的滑动变形量就比较小，产生的应力和应变就比较小，不会超过舵机齿轮组件制备材料本身的强度，从而可以提升舵机齿轮组件的负载能力。
19.第三、容易理解的是，齿轮和齿轮轴连接的牢固度是受结合部数量和凸起部的高度综合影响的，具体来说，结合部数量越多，凸起部的高度越大，前述的牢固度就越大。需要说明的是，凸起部的高度指的是，凸起部的顶部到底部之间的距离。
20.因此，本技术实施例由于能够形成更多的结合部，所以在保持与现有技术相同的牢固度下，可以降低凸起部的高度。这样，在舵机齿轮组件在受到外部负载时，可以进一步降低齿轮轴和齿轮之间产生的滑动变形量，减小产生的应力和应变，从而可以提升舵机齿轮组件的负载能力。
21.综上，相对于现有技术而言，上述舵机齿轮组件能够解决过载状态下应力集中所带来的破坏问题，从而可以提供更好的齿轮过载保护作用，避免舵机齿轮机构失效。
附图说明
22.图1是现有技术中舵机齿轮机构的一个示意图；
23.图2是本技术实施例中舵机齿轮组件的一个示意图；
24.图3是图2的一个分解示意图；
25.图4是图3中m区域的一个局部结构放大示意图；
26.图5是本技术实施例中齿轮的一个示意图；
27.图6是本技术实施例中齿轮轴的一个示意图；
28.图7是本技术实施例中齿轮轴的又一个示意图；
29.图8是图2的一个截面结构示意图；
30.附图标记：110、齿轮轴；120、齿轮；112、主轴；111、连接部；113、连接杆；114、延伸部；1111、凸起部；121、凹槽；1211、间隙空间；122、连接槽；123、连接孔；1111a、凸起部的顶部；1111b、凸起部的基部。
具体实施方式
31.为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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
以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
33.本技术实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
34.此外，“上”、“下”、“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技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或器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技术的限制。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
36.在一个方面，如图2所示，本技术实施例提供了一种舵机齿轮组件，包括齿轮轴110和齿轮120。
37.所述齿轮轴110包括主轴112和连接部111，所述连接部111的一侧与所述主轴112的端部连接，所述连接部111在周向外侧壁上形成多个凸起部1111；更具体地，如3所示，所述连接部111的左侧与所述主轴112的右端连接；
38.所述齿轮120具有与所述连接部111匹配的连接槽122，所述连接槽122的侧壁上设有与所述多个凸起部1111一一对应的多个凹槽121；更具体地，如图3所示，所述齿轮120的右侧的侧壁向内部凹陷形成所述连接槽122。
39.其中，所述连接部111连接于所述连接槽122，每个凸起部1111均容置在对应的凹槽121内。在图2所示的实施例中，可以看出，所述连接部111位于所述连接槽122内部，所述多个凹槽121设置在所述连接槽122的周向内侧壁上，每个凸起部1111恰好容置在对应的凹槽121内。
40.如上所述，本技术实施例提供的舵机齿轮组件通过多个凸起部1111和凹槽121将齿轮轴110和齿轮120连接在一起。这样设置可以带来以下有益效果：
41.一、摒弃了现有技术中设置保护孔的技术方案。因此，可以避免在保护孔处产生应力集中的现象，从而可以提升舵机齿轮组件的安全性。
42.二、在现有技术中，某些凹槽121没有与对应的凸起部1111结合，所以只有一部分的凹槽121与凸起部1111连接在一起构成齿轮120和齿轮轴110的结合部。而本技术实施例则不同，在前述的本技术实施例中，每一个凸起部1111都连接于一个对应的凹槽121内，所
以，相对于现有技术而言，本技术实施例提供的舵机齿轮组件可以形成更多的结合部。这样，舵机齿轮组件在受到外部负载时，齿轮轴110和齿轮120之间产生的滑动变形量就比较小，产生的应力和应变就比较小，不会超过舵机齿轮组件制备材料本身的强度，从而可以提升舵机齿轮组件的负载能力。
43.三、容易理解的是，齿轮120和齿轮轴110连接的牢固度是受结合部数量和凸起部1111的高度综合影响的，具体来说，结合部数量越多，凸起部的高度越大，前述的牢固度就越大。需要说明的是，凸起部的高度h指的是，凸起部的顶部1111a到基部1111b之间的距离，例如图4所示。
44.因此，本技术实施例由于能够形成更多的结合部，所以在保持与现有技术相同的牢固度下，可以降低凸起部1111的高度。这样，在舵机齿轮组件在受到外部负载时，可以进一步降低齿轮轴110和齿轮120之间产生的滑动变形量，减小产生的应力和应变，从而可以提升舵机齿轮组件的负载能力。
45.综上，相对于现有技术而言，上述舵机齿轮组件能够解决过载状态下应力集中所带来的破坏问题，从而可以提供更好的齿轮120过载保护作用，避免舵机齿轮机构失效。
46.在一些实施方式中，所述凸起部1111与对应的凹槽121抵触相接。使得两者可以有较小的过盈配合，提升齿轮120和齿轮轴110连接的牢固度，减少转动过程中因为间隙产生的虚位使得两者过盈配合。
47.在一些实施方式中，结合图5-7所示，所述连接槽122的底部设置有连接孔123；所述齿轮轴110还包括连接杆113，所述连接杆113的一端连接于所述连接部111的另一侧，所述连接杆113的另一端连接于所述连接孔123内。更具体地，所述连接杆113的一端与所述连接部111的另一侧连接，所述连接杆113的另一端伸入所述连接孔123内并连接。例如结合图6和7可以看出，连接杆113的左端用于伸入所述连接孔123内，连接杆113的右端与连接部111的左侧连接。
48.这样，可以进一步提升所述齿轮120和所述齿轮120轴110连接的牢固度。
49.在一些实施方式中，所述连接杆113的一端外周套设有延伸部114，该延伸部114位于所述连接槽122内。更具体地，在一些实施例中，如图8所示，在所述齿轮120和所述齿轮轴110连接，所述连接杆113插入到所述连接孔123内后，所述延伸部114的一侧与所述连接部111连接，所述延伸部114的另一侧与所述连接槽122的底部连接。
50.继续结合图8所示，为了进一步提升舵机齿轮组件的过载保护性能，可以通过防止凸起部1111与对应的凹槽121下部的接触来实现，因为如果前述两者完全接触，在过载保护时变形就会产生很大的应力，损坏舵机齿轮组件的材料，而不接触则不会产生应力，舵机齿轮组件的受力作用下的形变主要靠凹槽121上部与凸起部1111的接触区域产生，这样舵机齿轮组件受到的应力可以保证在材料的许用应力范围内。因此，
51.也就是说，连接部111连接于连接槽122后，所述连接部111朝向连接槽122底部的侧面，即所述连接部111的另一侧的侧面，与连接槽122的底面之间存在间隙空间1211，不接触。这样，凸起部1111只与对应凹槽121的上部接触，与对应凹槽121的下部或底部不接触。
52.为了实现前述目的，更具体地，可以在面积上，将延伸部114朝向连接槽122的底面设置为小于连接槽122的底面，这样延伸部114的外侧壁至少存在一部分可以与连接槽122的内侧壁不接触，从而使得连接部111的底面与连接槽122的底面之间形成所述间隙空间
1211。
53.综上，在一些实施方式中，至少一个凸起部1111与对应凹槽121的下部不接触。在一些实施方式中，所述延伸部114的外侧壁与连接槽122的内侧壁不接触。
54.在一些实施方式中，结合图8所示，连接部111和延伸部114的高度之和等于连接槽122的高度。
55.进一步地，所述主轴112和所述连接部111一体成型连接。
56.需要说明的是，关于凸起部1111的高度，可以通过有限元计算的方法确定。同样大小的圆周，凸起部1111的数量越多，高度就会越小，过载保护时的变形就会越小。在一些实施方式中，凸起部1111的数量与齿轮120的齿数相同，这样整个圆周的受力会比较均匀。
57.在又一个方面，本技术实施例还提供了一种舵机，包括前述的舵机齿轮组件。
58.在又一个方面，本技术实施例还提供了一种机器人，包括前述的舵机。
59.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。