一种带有离合器功能的星轮传动机构
技术领域
本发明涉及机械传动
技术领域
，尤其涉及一种带有离合器功能的星轮传动机构。背景技术
如今，越野机器人越来越多地被用于执行消防、救灾、地形侦查等危险任务，而车轮作为小车机器人的“双腿”，直接决定着机器人的通过性及任务成败。为了同时达到适于在平整路面上快速移动且越障能力强的特点，出现了利用轮履耦合式车轮作为机器人行走机构的新技术，其特点是能够在轮履之间互相切换，可以使用长度不变的刚性履带。
例如，公开号为CN112373585A的专利技术方案中公开了一种轮履耦合式车轮；该技术方案既能够实现机器人依赖于车轮行走，同时也能够通过轮履转换结构切换成履带行走；该术方案中由前后叉臂上的诱导轮、承重轮以及主动轮支撑履带，利用扭簧撑开叉臂进而涨紧履带，此时可通过履带行走；通过舵机轴带动拨叉，进而拨动离合器套筒前移与轴端齿圈相啮合，离合器套筒通过拉索拉动扭簧进而收紧履带，同时车轮外露，动力直接输出至车轮上实现机器人行走，能够满足直行或越障等多方面的需求；但是该技术方案中的轮履耦合结构由于传动路线复杂，因此结构可靠性差；并且轮履转变速度不能满足需要高速使用的场合，另外其内部使用离合器的数量较多，因此使用成本相对较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种带有离合器功能的星轮传动机构，该传动机构具有传动可靠性好、构件数量较少的优点。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种带有离合器功能的星轮传动机构，包括：轴心线呈平行设置的第一转轴、惰轮转轴以及第二转轴；所述第一转轴外侧套接第一齿轮，所述第二转轴外侧套接第二齿轮，所述惰轮转轴外侧套接惰轮；所述惰轮位于第一齿轮与第二齿轮之间并且三者在同一平面内外啮合连接；所述惰轮转轴与第一转轴之间设有支架，所述惰轮转轴与第二转轴之间设有摇杆；
所述惰轮转轴的一端外侧同轴线设有离合驱动装置；当离合驱动装置关闭时，所述摇杆与支架之间位置保持相对固定；当离合驱动装置启动时，其能够通过摇杆推动第二齿轮以惰轮为太阳轮进行行星转动，直至第二齿轮与第一齿轮之间啮合互锁或者脱开啮合；当第二齿轮与第一齿轮之间啮合互锁时，所述传动机构中所有零部件的位置均能够保持相对静止。
进一步地，所述第一转轴为动力输入轴；当第二齿轮与第一齿轮之间啮合互锁时，所述传动机构作为整体的构件绕第一转轴转动。
进一步地，所述惰轮转轴为动力输入轴；当第二齿轮与第一齿轮之间啮合互锁时，所述传动机构作为整体的构件绕惰轮转轴转动。
进一步地，所述离合驱动装置包括安装于支架上的舵机，所述舵机的一端外侧设有与惰轮转轴同轴心线布置的舵机轴，并且所述舵机轴与惰轮转轴之间互不干涉；所述舵机轴的外侧还设有连接件，所述连接件远离舵机轴的一端与摇杆可拆卸式固定连接。
进一步地，所述连接件为拨叉，所述拨叉的一端固定于舵机轴的端部外侧，其另一端通过销钉固定于摇杆上。
进一步地，所述连接件还包括不锈钢拉索，所述拉索的两端分别与拨叉和摇杆固定连接。
进一步地，所述第一齿轮与惰轮之间的支架上还设有由若干个传递齿轮于同一平面内外啮合连接构成的传递轮系，所述传递轮系与第一齿轮、惰轮之间均在同一平面内外啮合连接。
进一步地，所述传递轮系的齿轮数量根据设计传动比要求确定；所述传动机构中整体的齿轮数量为偶数个时，所述第一齿轮与第二齿轮齿数不同。
进一步地，所述支架为单个刚体、多连杆机构或柔性铰链三者中的任意一种。
进一步地，所述支架与摇杆的两端均设有转轴安装孔，所述支架与摇杆的其中一个转轴安装孔相对齐并且在相对齐的转轴安装孔内可转动地安装惰轮转轴，所述摇杆远离惰轮转轴的转轴安装孔内可转动地安装第二转轴31，所述支架远离惰轮转轴的转轴安装孔内可转动地安装第一转轴。
本发明具有以下有益效果：
1、该机构中舵机轴停止转动时，第一齿轮与第二齿轮正常外啮合；舵机轴转动时通过连接件直接带动摇杆转动，进而带动第二齿轮绕着惰轮行星转动，直到实现第一齿轮与第二齿轮啮合互锁，使得整体机构收紧并形成内部零件相对固定的一体构件；具有上述两种状态的该机构能够形成一种可代替现有技术中轮履转换结构的轮履转换离合器，并且该离合器传动结构简单、可靠性好。
2、该机构用于轮履转换时，由于整体结构较为紧凑并且传动路径相对于现有技术较短，因此轮履切换速度更快，能够满足高速使用的场合。
3、相对于现有技术中履带和车轮分别使用不同的动力输入轴，为了互相不构成干涉，需要在轮履转换时使用数量较多的离合器切断或传递轮动力、履带动力；而该机构轮履转换过程中依靠齿轮或机构零部件之间的互锁切断不需要的动力，并且动力输入轴在使用时始终不变，无需额外引入离合器，进而能够有效降低使用成本。
附图说明
图1是本发明的轴测结构示意图；
图2是本发明的前视结构示意图；
图3是本发明第一实施例中的离合器断开状态下的结构示意图；
图4是本发明第一实施例中的离合器接合状态下的结构示意图。
图中标记名称：第一齿轮1、第一转轴11、惰轮2、惰轮转轴21、第二齿轮3、第二转轴31、支架4、摇杆5、摇杆6、拨叉7、销钉8。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
第一实施例：
参考图1～4所示，本实施例的一种带有离合器功能的星轮传动机构，包括：轴心线呈平行设置的第一转轴11、惰轮转轴21以及第二转轴31；第一转轴11外侧套接第一齿轮1，第二转轴31外侧套接第二齿轮3，惰轮转轴21外侧套接惰轮2；惰轮2位于第一齿轮1与第二齿轮3之间并且三者在同一平面内外啮合连接；惰轮转轴21与第一转轴11之间设有支架4，惰轮转轴21与第二转轴31之间设有摇杆5。
其中，支架4与摇杆5的两端均设有转轴安装孔，二者的其中一个转轴安装孔相对齐并且在相对齐的转轴安装孔内可转动地安装惰轮转轴21，摇杆5远离惰轮转轴21的转轴安装孔内可转动地安装第二转轴31，支架4远离惰轮转轴21的转轴安装孔内可转动地安装第一转轴11。
其中，惰轮转轴21的一端外侧同轴线设有离合驱动装置；当离合驱动装置关闭时，摇杆5与支架4之间位置保持相对固定；当离合驱动装置启动时，其能够通过摇杆5推动第二齿轮3以惰轮2为太阳轮进行行星转动，直至第二齿轮3与第一齿轮1之间啮合互锁或者脱开啮合；当第二齿轮3与第一齿轮1之间啮合互锁时，传动机构中所有零部件的位置均能够保持相对静止。
本实施例中，第一转轴11为动力输入轴时，当第二齿轮3与第一齿轮1之间啮合互锁时，传动机构作为整体的构件绕第一转轴11转动；惰轮转轴21为动力输入轴时，当第二齿轮3与第一齿轮1之间啮合互锁时，传动机构作为整体的构件绕惰轮转轴21转动。
需要说明的是，由上述结构能够形成一种可同时变换末端执行元件和转速的特殊离合器，该离合器可代替如公开号为CN112373585A所描述轮履耦合式车轮中的轮履转换结构进行使用，上述已公开专利的技术方案在此不再赘述。
为更好地说明上述离合器的构成原理，列举如下使用方法如下；需要说明的是，本实施例并不局限于该使用方法，实际上凡是需要同时变换末端执行元件和转速的场合或者设备上均可以考虑使用本实施例中的传动机构并且对此加以变形以拓展其应用范围。
具体而言，本实施例的传动机构在离合驱动装置关闭时（即离合器处于断开状态），摇杆5与支架4之间位置保持相对固定；此时，第一齿轮1、第二齿轮3与惰轮2之间正常外啮合，可将履带设置于上述齿轮的外侧或者对应的执行元件上，此时履带处于被涨紧状态并且行走依赖于履带；在离合驱动装置启动时（即离合器处于接合状态），第二齿轮3与第一齿轮1之间啮合互锁并且传动结构收紧成内部零部件均相对静止的整体构件，在动力输入轴端设置能覆盖所述整体构件的行走轮，此时履带被收起并且行走依赖于行走轮。
为了避免过大的偏心惯量，上述离合器可以成对使用，即将多组此离合器结合，但共用同一个动力输入轴。
参考图1所示，离合驱动装置包括安装于支架4上的舵机，舵机的一端外侧设有与惰轮转轴21同轴心线布置的舵机轴6，并且舵机轴6与惰轮转轴21之间互不干涉；舵机轴6的外侧还设有连接件，连接件远离舵机轴6的一端与摇杆5可拆卸式固定连接。
其中，连接件可设置成拨叉7，拨叉7的一端固定于舵机轴6的端部外侧，其另一端通过销钉8固定于摇杆5上；连接件亦可为拨叉7以及不锈钢拉索的组合使用，不锈钢拉索的两端分别与拨叉7和摇杆5固定连接。
本实施例中，第一齿轮1与惰轮2之间的支架4上还设有由若干个传递齿轮于同一平面内外啮合连接构成的传递轮系，传递轮系与第一齿轮1、惰轮2之间均在同一平面内外啮合连接，传递轮系的齿轮数量根据设计传动比要求确定；传动机构中整体的齿轮数量为偶数个时，第一齿轮1与第二齿轮3齿数不能相同，否则第一齿轮1与第二齿轮3无法啮合互锁。
其中，支架不一定为单个刚体，也可以是多连杆机构或柔性铰链。
其中，舵机轴6通过连接件带动摇杆5正、反转动，只要第二齿轮3与第一齿轮1能够啮合互锁即可。
由本实施例中的传动机构代替上述现有技术中的轮履转换结构，具有转换效率高同时轮履耦合结构简单、可靠性高等优点。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
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