弹片式过载保护离合结构及舵机的制作方法

本发明涉及过载保护领域，特别是涉及一种弹片式过载保护离合结构及舵机。

背景技术：

离合，离合是指汽车发动机与变速箱之间的分离装置，也被称为离合器。自动挡汽车的离合器结合到变速箱中，实现了自动变速。离合器顾名思义就是分离和合闭的作用，就是起到发动机与车轮传动装置的离合作用，也就是说当用户拆下离合器，发动机的传动装置与车轮断开，发动机的动力就不会传到车轮上以驱动汽车；当用户松开离合器时，发动机的传动装置就会重新与车轮脸上，动力就重新回到了车轮上，车子就能发动以及加速。

当然，离合器并非单纯用在动力汽车领域中，就拿舵机领域来说，离合器在舵机领域同样扮演了重要角色，舵机的启动和加速也涉及到离合器。但对于传统离合器中的离合结构，当舵机处于超负载状态时，离合结构会因为过载而导致内齿轮断裂或者失效，导致离合结构无法正常工作，舵机也会因为离合结构的损坏而无法正常使用。近几年来，为了防止离合结构在过载状态下发生故障或者损坏，研发人员在离合结构中设置一个压力弹簧，当离合结构处于过载状态时，离合结构的主动齿轮和从动齿轮发生分离，防止离合结构处于过载状态下主动齿轮还驱动从轮齿轮转动；当离合结构处于正常状态时，在压力弹簧弹性力的作用下，主动齿轮和从动齿轮又可以重新啮合，亦即离合结构又复位到了正常工作状态下，压力弹簧的设置可以保证在主动齿轮与从动齿轮从过载分离到正常状态时，压力弹簧可以依靠弹性力将主动齿轮和从动齿轮重新啮合在一起，压力弹簧可以有效地防止主动齿轮与从动齿轮分离后无法重新啮合的情况发生，使得离合结构失去离合功能，但设置压力弹簧，会增加离合结构的整体大小，亦即增大离合结构占用舵机内部空间，舵机也因此不得不增大体积以适应离合结构增大的部分；

此外，由于在实际的应用过程中，压力弹簧可能会因为使用时间较长而发生位置的偏移，倘若压力弹簧发生位置偏移，压力弹簧复位主动齿轮和从动齿轮时，主动齿轮可能就无法准确与从动齿轮啮合，即使主动齿轮与从动齿轮啮合了，也可能会因为主动齿轮和从轮齿轮啮合的部分对的不准，在主动齿轮驱动从动齿轮转动时，导致主动齿轮与从动齿轮的啮合部分相互磨损而损坏彼此。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构较为紧凑的，占用空间面积小的、不会发生位置偏移导致无法准确复位的以及具备过载保护效果较佳的弹片式过载保护离合结构及舵机。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种弹片式过载保护离合结构，包括：

传动组件，所述传动组件包括主动齿轮和从动齿轮，所述从动齿轮设置于所述主动齿轮上，所述主动齿轮的外边缘上设置有外齿环，所述主动齿轮上开设有容置槽，所述容置槽的底部开设有第一转接孔，所述容置槽远离所述第一转接孔的边缘位置处设置有内齿环，所述内齿环包括多个内齿和多个齿牙嵌置槽，各所述内齿和各所述齿牙嵌置槽交替错位设置于所述容置槽远离所述第一转接孔的边缘位置处，所述从动齿轮上开设有第二转接孔，所述从动齿轮上设置有齿牙环，所述齿牙环包括多个齿牙和多个内齿嵌置槽，各所述齿牙和各所述内齿嵌置槽交替错位设置于所述从动齿轮上，各所述齿牙一一对应嵌置于各所述齿牙嵌置槽内，各所述内齿一一对应嵌置于各所述内齿嵌置槽内，并且各所述齿牙的斜面部分一一对应与各所述内齿的斜面部分相啮合，所述从动齿轮远离所述齿牙环的一侧面依次设置有轮齿环和卡接部；

复位弹性组件，所述复位弹性组件包括筒体和弹性片，所述筒体上开设有容纳槽，所述弹性片上开设有通孔，所述弹性片与所述主动齿轮远离所述容置槽的一侧面相抵持；及

阶梯轴，所述阶梯轴包括卡接杆体和连接杆体，所述卡接杆体的直径大于所述连接杆体的直径，所述连接杆体设置于所述卡接杆体上，所述卡接杆体顺序穿设所述第二转接孔、所述第一转接孔和所述通孔，所述卡接杆体的端部容置于所述容纳槽内，并且所述卡接杆体的第一端与所述容纳槽过盈配合，所述卡接杆体的第二端与所述卡接部相抵持。

在其中一个实施方式中，所述容置槽的深度等于所述齿牙环到所述轮齿环之间的距离。

在其中一个实施方式中，所述弹片包括圆顶部和压持环体，所述压持环体设置于所述圆顶部的外边缘上，所述压持环体与所述主动齿轮远离所述容置槽的一侧面相抵持，所述圆顶部与所述主动齿轮之间设置有形变间隙，所述通孔开设于所述圆顶部上。

在其中一个实施方式中，所述圆顶部和所述压持环体为一体成型结构。

在其中一个实施方式中，所述连接杆体包括杆体和嵌置凸起，所述嵌置凸起设置于所述杆体上，所述嵌置凸起容置于所述容纳槽内，并且所述嵌置凸起与所述容纳槽过盈配合，所述嵌置凸起具有圆柱状结构，所述嵌置凸起的直径小于所述杆体的直径。

在其中一个实施方式中，所述杆体和所述嵌置凸起为一体成型结构。

在其中一个实施方式中，所述第一转接孔的中心轴线、所述第二转接孔的中心轴线和所述通孔的中心轴线相重合。

一种舵机，包括所述的弹片式过载保护离合结构。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明的弹片式过载保护离合结构及舵机，通过设置传动组件、复位弹性组件及阶梯轴。在实际的应用过程中，当舵机处于过载状态时，从动齿轮对主动齿轮向上的力大于弹性片对主动齿轮向下的力，此时，从动齿轮和主动齿轮相互分离；当舵机处于正常状态时，从动齿轮对主动齿轮向上的力小于弹性片对主动齿轮向下的力，此时，分离的主动齿轮和从动齿轮又会重新啮合，离合结构又可以重新正常使用，防止舵机处于过载状态时还强行运行离合结构，导致离合结构损坏；此外，由于弹性片的设置，相比于传统在离合结构内设置压力弹簧，大大缩小了离合结构的整体体积，占用较小的空间面积；再者，由于阶梯轴的设置，阶梯轴的连接杆体依次穿设第二转接孔、第一转接孔和通孔，使得弹性片不会发生位置偏移，导致主动齿轮无法与从动齿轮重新啮合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的一实施方式中的弹片式过载保护离合结构的组装示意图；

图2为本发明的一实施方式中的弹片式过载保护离合结构的内部结构示意图；

图3为图2在a处的放大示意图；

图4为本发明的一实施方式中的主动齿轮的结构示意图；

图5为本发明的一实施方式中的从动齿轮的结构示意图；

图6为本发明的一实施方式中的弹性片的结构示意图；

图7为本发明的一实施方式中的阶梯轴的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前，舵机，是指在自动驾驶仪中操纵飞机舵面转动的一种执行部件。分有：1、电动舵机，由电动机、传动部件和离合器组成。接受自动驾驶仪的指令信号而工作，当人工驾驶飞机时，由于离合器保持脱开而传动部件不发生作用；2、液压舵机，由液压作动器和旁通活门组成，当人工驾驶飞机时，旁通活门打开，由于作动器活塞两边的液压互相连通而不妨害人工操纵；此外，还有电动液压舵机，简称“电液舵机”。舵机的工作原理为：舵机的主控pcba发出脉冲控制信号，舵机接收到指令给ic进行解码并发出正负电压给马达使其转动，带动齿轮转动到指定位置，电位器将识别到输出齿轮的位置反馈给pcba已经到达，马达会停止运行并定位在指定位置。需要说明的是，舵机内会应用到离合器，传统离合器的离合结构，存在体积较大，在使用过程中压力弹簧容易发生位置偏移以及过载保护效果较差的问题。因此，为了解决上述问题，本申请提供了一种弹片式过载保护离合结构10，以此来解决体积较大，在使用过程中压力弹簧容易发生位置偏移以及过载保护效果较差的问题。

请一并参阅图1、图4、图5、图6和图7，弹片式过载保护离合结构10，包括传动组件100、复位弹性组件200及阶梯轴300；传动组件100包括主动齿轮110和从动齿轮120，从动齿轮120设置于主动齿轮110上，主动齿轮110的外边缘上设置有外齿环111，主动齿轮110上开设有容置槽112，容置槽112的底部开设有第一转接孔1121，容置槽112远离第一转接孔1121的边缘位置处设置有内齿环1122，内齿环1122包括多个内齿1122a和多个齿牙嵌置槽1122b，各内齿1122a和各齿牙嵌置槽1122b交替错位设置于容置槽112远离第一转接孔1121的边缘位置处，从动齿轮120上开设有第二转接孔121，从动齿轮120上设置有齿牙环122，齿牙环122包括多个齿牙1221和多个内齿嵌置槽1222，各齿牙1221和各内齿嵌置槽1222交替错位设置于从动齿轮120上，各齿牙1221一一对应嵌置于各齿牙嵌置槽1122b内，各内齿1122a一一对应嵌置于各内齿嵌置槽1222内，并且各齿牙1221的斜面部分一一对应与各内齿1122a的斜面部分相啮合，从动齿轮120远离齿牙环122的一侧面依次设置有轮齿环123和卡接部124；复位弹性组件200包括筒体210和弹性片220，筒体210上开设有容纳槽，弹性片220上开设有通孔221，弹性片220分别与筒体210和主动齿轮110远离容置槽112的一侧面相抵持；阶梯轴300包括卡接杆体310和连接杆体320，卡接杆体310的直径大于连接杆体320的直径，连接杆体320设置于卡接杆体310上，卡接杆体310顺序穿设第二转接孔121、第一转接孔1121和通孔321，卡接杆体310的第一端容置于容纳槽内，并且卡接杆体310的端部与容纳槽过盈配合，卡接杆体310远离的第二端与卡接部124相抵持。如此，在实际的应用过程中，当舵机处于过载状态时，从动齿轮120对主动齿轮110向上的力大于弹性片320对主动齿轮110向下的力，此时，从动齿轮120和主动齿轮110相互分离；当舵机处于正常状态时，从动齿轮120对主动齿轮110向上的力小于弹性片320对主动齿轮110向下的力，此时，分离的主动齿轮110和从动齿轮120又会重新啮合，离合结构又可以重新正常使用，防止舵机处于过载状态时还强行运行离合结构，导致离合结构损坏；此外，由于弹性片220的设置，相比于传统在离合结构内设置压力弹簧，大大缩小了离合结构的整体体积，占用较小的空间面积；再者，由于阶梯轴300的设置，阶梯轴300的连接杆体320依次穿设第二转接孔121、第一转接孔1121和通孔221，使得弹性片220不会发生位置偏移，导致主动齿轮110无法与从动齿轮120重新啮合。

下面对弹片式过载保护离合结构10的具体工作原理进行详细说明：

请一并参阅图1、图2和图3，当舵机处于过负载状态时，主动齿轮110对从动齿轮120具有一个斜向下的力，由于力的的相互作用，从动齿轮120会对主动齿轮110一个斜向上的力f，亦即齿牙1221的斜面部分对内齿1122a的斜面部分有一个斜向上的力f，根据受力分析，力f可以分解成一个水平向左的力f1和垂直于主动齿轮110的力f2，在力f2的作用下，主动齿轮110会往靠近弹性片220的方向移动，由于筒体210与弹性片220相抵持，可以理解，当主动齿轮110往靠近弹性片220的方向移动时，筒体210对弹性片220进行压缩，弹性片220会对主动齿轮110有一个垂直主动齿轮110向下的力，当力f2大于弹性片220对主动齿轮110的力时，主动齿轮110和从动齿轮120就会与相互分离，防止舵机在过负载状态下还强行运行传动组件100，直接导致主动齿轮110和从动齿轮120损坏；同理，当舵机处于正常工作状态下，力f2小于弹性片220对主动齿轮110的力，此时，在弹性片220的作用下，主动齿轮110会重新与从动齿轮120啮合，传动组件100又可以重新运转工作。

需要说明的是，当主动齿轮110与从动齿轮重新啮合时，亦即各齿牙1221的斜面部分一一对应与各内齿1122a的斜面部分重新啮合，由于各齿牙1221和各内齿1122a均设置有斜面结构，使得在主动齿轮110与从动齿轮重新啮合时，齿牙1221可以顺着内齿1122a的斜面结构准确滑入齿牙嵌置槽1122b中，内齿1122a可以顺着齿牙1221的斜面结构准确滑入内齿嵌置槽1222中。上述这一过程可以大大提高主动齿轮110和从动齿轮120相互啮合的速率，且啮合效果佳。

还需要说明的是，容置槽112的开设用于容置从动齿轮120的齿牙环122部分，使得弹片式过载保护离合结构10的整体结构更加紧凑，不会过多占用舵机的内部空间，提高舵机内部空间的利用率。具体地，在一实施方式中，容置槽112的深度等于齿牙环122到轮齿环123之间的距离。如此，容置槽112的深度等于齿牙环122到轮齿环123之间的距离，可以使得容置槽112可以完全将齿牙环122收容至容置槽112内，亦即从动齿轮120除了齿牙环122收容至容置槽112内，轮齿环123和卡接部124全部外露于容置槽112外。轮齿环123用于其他舵机部件啮合；卡接部124用于与卡接杆体310远离端部的部分相抵持，由于从动齿轮120又会受到主动齿轮110的力，因此，为了防止从动齿轮120在主动齿轮作用力的情况下发生位置偏移，在从动齿轮120设置卡接部124，当从动齿轮120有一点点的移动趋势时，卡接部124就会与卡接杆体310远离端部的部分相抵持，对从动齿轮120起到限位固定的作用，有效地防止了从动齿轮120的移动，因为从动齿轮120没有设置相关的弹性片220，因此，倘若从动齿轮120同样发生移动，在没有任何外力的作用下，从动齿轮120不会与主动齿轮110重新啮合。还需要说明的是，为了进一步缩小弹片式过载保护离合结构10，在一实施方式中，主动齿轮远离容置槽的一侧上开设有限位槽，弹性片设置于限位槽内。如此，限位槽的开设，可以将弹性片收容至限位槽内，进一步缩小弹片式过载保护离合结构10的体积，使得弹片式过载保护离合结构10不会占用舵机内部过多的内部空间；此外，限位槽的内侧壁还可以对弹性片起到限位固定的作用，当弹性片有移动的趋势时，限位槽的内侧壁会与弹性片发生抵持，亦即限位槽的内侧壁会与弹性片发生相互作用，将弹性片限位固定在限位槽内，有效地防止弹性片发生位置偏移，导致弹性片让主动齿轮110与从动齿轮120复位啮合。

还需要说明的是，在弹片式过载保护离合结构10的组装过程中，卡接杆体310顺序穿设第二转接孔121、第一转接孔1121和通孔221后，卡接杆体310的端部容置于容纳槽内，并且卡接杆体310的端部与容纳槽过盈配合。如此，第一转接孔1121、第二转接孔121以及通孔221的开设，可以使得弹性片220不会发生相对位移，弹性片220在工作过程中，始终被阶梯轴300限位，只要弹性片220稍微有一点移动趋势，通孔221的内边缘就会与连接杆体320的外侧壁相抵持，弹性片220不会因为受到了外力而发生与主动齿轮110的相对位移，弹性片220始终保持在准确的安装位置，此外，由于弹性片220不会相对主动齿轮110发生相对位移，在实际的安装过程中，弹性片220无法与主动齿轮110有连接关系，仅需将弹性片220放置在主动齿轮110上即可，大大节省了安装时间，提高安装效率。具体地，在一实施方式中，第一转接孔121的中心轴线、第二转接孔1121的中心轴线和通孔221的中心轴线相重合。

进一步地，请再次参阅图6，在一实施方式中，弹性片220包括圆顶部222和压持环体223，压持环体223设置于圆顶部222的外边缘上，圆顶部222与筒体210相抵持，压持环体223与主动齿轮110远离容置槽112的一侧面相抵持，圆顶部222与主动齿轮110之间设置有形变间隙，通孔221开设于圆顶部222上。如此，圆顶部222与主动齿轮110之间设置有形变间隙，使得圆顶部222可以具有一定的形变空间，让圆顶部222可以更好地对主动齿轮110产生作用力，亦即让主动齿轮110复位的更加迅速和准确；压持环体223的设置可以增大弹性片220与主动齿轮110之间的接触面积，让主动齿轮110可以更快的复位，与从动齿轮120重新啮合。具体地，在一实施方式，圆顶部222和压持环体223为一体成型结构。如此，虽然弹性片320具备弹性形变的功能，但在长期使用的过程中，弹性片还是可能因为机械强度不强而导致弹性片220损坏，以及弹性片220失去形变能力，主动齿轮110也就无法复位，因此，为了防止这一情况的发生，圆顶部222和压持环体223为一体成型结构，一体成型结构的设计可以增强弹性片220的整体机械强度，防止弹性片220在长期使用过程中损坏。

进一步地，在一实施方式中，圆顶部上开设有多个气孔，多个气孔以圆顶部的中心呈放射状分布在圆顶部的外侧边缘上。如此，在弹性片220对主动齿轮110的复位过程中，为了让弹性片220以更快的速度复位为初始状态，在圆顶部222上开设有若干气孔，气孔的开设由于外界空气可以更快的进入弹性片.220内部中，让弹性片220复位为初始状态，让主动齿轮110与从动齿轮120重新啮合的速率更快。

进一步地，请再次参阅图7，在一实施方式中，连接杆体320包括杆体321和嵌置凸起322，嵌置凸起322设置于杆体321上，嵌置凸起322容置于容纳槽2内，并且嵌置凸起322与容纳槽过盈配合，嵌置凸起322具有圆柱状结构，嵌置凸起322的直径小于杆体321的直径。如此，嵌置凸起322与容纳槽过盈配合，可以防止弹性片220对筒体310的作用力大于筒体210与嵌置凸起322的摩擦力，导致筒体210之间从嵌置凸起322从脱落，由于弹性片220发生形变，筒体210必须对弹性片220进行作用，因此，筒体210一旦脱落，弹性片220也就失去了形变的可能，无法对主动齿轮110进行复位啮合。具体地，在一实施方式中，杆体321和嵌置凸起322为一体成型结构。如此，杆体321和嵌置凸起322为一体成型结构可以提高连接杆体320的整体机械强度，延长连接杆体320的使用寿命。

本发明的弹片式过载保护离合结构及舵机，通过设置传动组件、复位弹性组件及阶梯轴。在实际的应用过程中，当舵机处于过载状态时，从动齿轮对主动齿轮向上的力大于弹性片对主动齿轮向下的力，此时，从动齿轮和主动齿轮相互分离；当舵机处于正常状态时，从动齿轮对主动齿轮向上的力小于弹性片对主动齿轮向下的力，此时，分离的主动齿轮和从动齿轮又会重新啮合，离合结构又可以重新正常使用，防止舵机处于过载状态时还强行运行离合结构，导致离合结构损坏；此外，由于弹性片的设置，相比于传统在离合结构内设置压力弹簧，大大缩小了离合结构的整体体积，占用较小的空间面积；再者，由于阶梯轴的设置，阶梯轴的连接杆体依次穿设第二转接孔、第一转接孔和通孔，使得弹性片不会发生位置偏移，导致主动齿轮无法与从动齿轮重新啮合。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。