CN107640236A - 一种用于驱动轮的内外轴传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于驱动轮的内外轴传动装置，包括弹性履带，所述弹性履带的左端轴连接着车轮，在弹性履带的右端通过传动轴滑动连接撑开机构，所述撑开机构的右端轴连接着内轴，所述内轴设置在外轴的内部，在外轴的右端与撑开机构之间设置有摆臂，所述外轴的外表面还通过轴承座与减速齿轮组相连接，所述减速齿轮组的右端还设置有减速器，所述减速器的输入端由电机驱动，所述轴承座设置在摆臂的右端，采用了内外轴的结构形式，利用电动机经过与其集成的行星齿轮减速器将驱动动力传给内轴，提供整个机器人平台的轮式运动，实现机器人的直线和转弯等所需的动力，增加了稳定性，进一步提高了越障能力。

Description

一种用于驱动轮的内外轴传动装置

技术领域

本发明涉及驱动轮技术领域，具体为一种用于驱动轮的内外轴传动装置。

背景技术

移动机器人已经广泛应用在侦查、巡视、警戒、扫雷排险等危险与恶劣环境中，其工作环境既可能是结构化环境，也可能是自然环境下的复杂、未知、多变的非结构化环境。所以，越障能力是检验移动机器人的道路通过性的重要指标，目前的移动机器人主要使用轮履复合式驱动装置作为机器人的驱动力，但是还存在一定的问题：

(1)轮履复合式移动平台比较常见的是由两组履带摆臂和4个车轮组成，路况好时收起摆臂，采用车轮前进，发挥轮式的快速性和灵活性；遇到障碍物时可以放下摆臂辅助越障，或者后端摆臂旋转180°形成两节履带式移动平台，从而发挥履带式优越的越障能力，因此移动速度和攀爬性能都比较好。但是车轮和履带分开设计，使机构变的复杂，轮履只是叠加而无法转换，结构不紧凑；

(2)现有的移动装置都是采用四轮式移动平台，移动速度快，可靠性高，结构简单，成本低，但是路面适应性差，无法上下楼梯，遇到松软路面，车轮容易发生打滑。

(3)现有的驱动装置由于驱动轮之间的传动效率较差以及摩擦阻力，使得驱动效率较差，实用性不强。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种用于驱动轮的内外轴传动装置，采用内外轴双轴的结构形式，实现摆臂的同轴摆动，使得机器人能够达到平衡，使用带有卡槽的车轮提高了与地面接触的摩擦力，有效的防止了车轮打滑，并且使用齿轮传动和电机驱动轴承的方式，减少了传动效率损失和摩擦阻力，提高了驱动效率，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于驱动轮的内外轴传动装置，包括弹性履带，所述弹性履带的左端轴连接着车轮，在弹性履带的右端通过传动轴滑动连接撑开机构，所述撑开机构的右端轴连接着内轴，所述内轴设置在外轴的内部，在外轴的右端与撑开机构之间设置有摆臂，所述摆臂贯穿连接在内轴和外轴之间，所述外轴的外表面还通过轴承座与减速齿轮组相连接，所述减速齿轮组的右端还设置有减速器，所述减速器的输入端由电机驱动，且电机设置在减速器的右端，所述轴承座设置在摆臂的右端，所述撑开机构包括曲柄、连杆和辅助轮，所述曲柄通过开设在其内部的反思螺纹与传动轴螺纹连接，在曲柄的两端均通过连杆与摆杆相连接，所述摆杆的两端均滑动连接辅助轮。

作为本发明一种有选的技术方案，所述曲柄和摆杆均采用双层结构设计，中间放置有连杆。

作为本发明一种有选的技术方案，所述连杆与曲柄、摆杆的转动关节处均通过轴承相连接。

作为本发明一种有选的技术方案，所述连杆采用弧形结构设计，且曲柄设置有V型结构，分开角度设计为100°。

作为本发明一种有选的技术方案，所述车轮由左片轮、右片轮和轮盖组成，所述左片轮和右片轮的外表面均设置有轮盖，且左片轮和右片轮之间通过转轴相连接，且在转轴的两端均通过驱动电机与轮盖固定连接，且驱动电机设置在轮盖的外表面上。

作为本发明一种有选的技术方案，所述驱动电机与轮盖之间通过联轴器相连接，所述联轴器通过卡扣与轮盖相连接。

作为本发明一种有选的技术方案，所述弹性履带的内外表面上均开设有齿槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用了内外轴的结构形式，利用电动机经过与其集成的行星齿轮减速器和末级圆柱齿轮减速副将驱动动力传给内轴，提供整个机器人平台的轮式运动，实现机器人的直线和转弯等所需的动力，增加了稳定性，进一步提高了越障能力；

(2)本发明通过安装在弹性履带右侧面的撑开机构保证弹性履带运动的稳定性，在移动机器人靠近高的障碍物时，利用撑开机构打开弹性履带压在障碍物上，然后靠履带铺路越过障碍物，这样机器人越障高度有所提高，比一般的履带机器人具有越障优势。

(3)本发明的车轮设计成左、右两片轮的形式，安装在机器人支架外轮轴承上，片轮内侧是内齿轮结构，用于传递驱动力，外侧是齿槽，用于和弹性履带啮合传递运动。轮盖略高于片轮，保证履带不轴向窜动，同时轮盖中心装上轴承，用卡环卡住轴承，保证片轮的轴向定位。轮盖和片轮固连，可以绕轮盖中心进行转动，这样支架连接轴上固连的零件就不会随外轮一起转动，以便能够适应路况经常变化的工作场所。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的撑开机构结构示意图；

图3为本发明的车轮结构示意图；

图4为本发明的弹性履带结构示意图。

图中：1-弹性履带；2-车轮；3-撑开机构；4-摆臂；5-内轴；6-外轴；7-轴承座；8-减速齿轮组；9-减速器；10-传动轴；11-曲柄；12-连杆；13-摆杆；14-辅助轮；15-轴承；16-右片轮；17-左片轮；18-轮盖；19-转轴；20-驱动电机；21-齿槽；22-电机；23-联轴器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例：

如图1和图4所示，本发明提供了一种用于驱动轮的内外轴传动装置，包括弹性履带1，所述弹性履带1的左端轴连接着车轮2，所述弹性履带1的内外表面上均开设有齿槽21，弹性履带1的内外侧有齿，内侧的齿参与传动啮合，传递驱动力矩，外侧的齿主要用于移动防滑。该弹性履带主要采用耐磨且抗疲劳的高拉力硅胶材料制成，弹性履带不仅要传递运动，还会被经常的拉伸或收缩，以便能够适应路况经常变化的工作场所。

在弹性履带1的右端通过传动轴10滑动连接撑开机构3，所述撑开机构3的右端轴连接着内轴5，所述内轴5设置在外轴6的内部，在外轴6的右端与撑开机构3之间设置有摆臂4，所述摆臂4贯穿连接在内轴5和外轴6之间，所述外轴6的外表面还通过轴承座7与减速齿轮组8相连接，所述减速齿轮组8的右端还设置有减速器9，所述减速器9的输入端由电机22驱动，且电机22设置在减速器9的右端，所述轴承座7设置在摆臂4的右端，所述撑开机构3包括曲柄11、连杆12和辅助轮14，所述曲柄11通过开设在其内部的反丝螺纹与传动轴10螺纹连接，在曲柄11的两端均通过连杆12与摆杆13相连接，所述摆杆13的两端均滑动连接辅助轮14，其中曲柄11、连杆12、摆杆13和外接机架构成可以联动的两套曲柄连杆机构。当传动轴10带动曲柄11转动时，摆杆13在连杆12的带动下发生摆动。当摆杆13张开时，通过上面的辅助轮14来撑开弹性履带1，然后机器人就可以采用履带方式前进。当摆杆13收回到外轮内部时，则弹性履带1在弹力作用下会随之收回，此时机器人可以采用车轮方式前进。此打开机构通过运动机构的结构变换来实现，两种结构之间是一种重构的关系。

如图2所示：所述曲柄11和摆杆13均采用双层结构设计，在曲柄11和摆杆13中间放置有连杆12，所述连杆12与曲柄11、摆杆13的转动关节处均通过轴承15相连接，增加转动灵活性。所述连杆12采用弧形结构设计，且曲柄11设置有V型结构，分开角度设计为100°，有效防止了中间位置死点的产生。辅助轮为了便于安装，设计成两片轮形式，通过轮轴固定在一起，为了保证撑开时与履带的横向接触面积，辅助轮横向尺寸要尽量加大，这样就可以防止履带撑开时与辅助轮接触边缘发生较大凹陷。。

如图3所示：所述车轮2由左片轮17、右片轮16和轮盖18组成，所述左片轮17和右片轮16的外表面均设置有轮盖18，且左片轮17和右片轮16之间通过转轴19相连接，且在转轴19的两端均通过驱动电机20与轮盖18固定连接，且驱动电机20设置在轮盖18的外表面上；所述驱动电机20与轮盖18之间通过联轴器23相连接，所述联轴器23通过卡扣与轮盖18相连接。所述车轮2是机器人前进的驱动轮，既保证了打开机构能收回到外轮内部，还保证了打开机构不随外轮一起转动，同时外轮与弹性履带设计成啮合传动的方式，设计成左、右两片轮的形式，安装在支架外轮轴承上，使得稳定性提高。

综上所述，本发明的主要特点在于：

(1)本发明采用了内外轴的结构形式，利用电动机经过与其集成的行星齿轮减速器和末级圆柱齿轮减速副将驱动动力传给内轴，提供整个机器人平台的轮式运动，实现机器人的直线和转弯等所需的动力，增加了稳定性，进一步提高了越障能力；

(2)本发明通过安装在弹性履带右侧面的撑开机构保证弹性履带运动的稳定性，在移动机器人靠近高的障碍物时，利用撑开机构打开弹性履带压在障碍物上，然后靠履带铺路越过障碍物，这样机器人越障高度有所提高，比一般的履带机器人具有越障优势。

(3)本发明的车轮设计成左、右两片轮的形式，安装在机器人支架外轮轴承上，片轮内侧是内齿轮结构，用于传递驱动力，外侧是齿槽，用于和弹性履带啮合传递运动。轮盖略高于片轮，保证履带不轴向窜动，同时轮盖中心装上轴承，用卡环卡住轴承，保证片轮的轴向定位。轮盖和片轮固连，可以绕轮盖中心进行转动，这样支架连接轴上固连的零件就不会随外轮一起转动，以便能够适应路况经常变化的工作场所。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：包括弹性履带(1)，所述弹性履带(1)的左端轴连接着车轮(2)，在弹性履带(1)的右端通过传动轴(10)滑动连接撑开机构(3)，所述撑开机构(3)的右端轴连接着内轴(5)，所述内轴(5)设置在外轴(6)的内部，在外轴(6)的右端与撑开机构(3)之间设置有摆臂(4)，所述摆臂(4)贯穿连接在内轴(5)和外轴(6)之间，所述外轴(6)的外表面还通过轴承座(7)与减速齿轮组(8)相连接，所述减速齿轮组(8)的右端还设置有减速器(9)，所述减速器(9)的输入端由电机(22)驱动，且电机(22)设置在减速器(9)的右端，所述轴承座(7)设置在摆臂(4)的右端，所述撑开机构(3)包括曲柄(11)、连杆(12)和辅助轮(14)，所述曲柄(11)通过开设在其内部的反丝螺纹与传动轴(10)螺纹连接，在曲柄(11)的两端均通过连杆(12)与摆杆(13)相连接，所述摆杆(13)的两端均滑动连接辅助轮(14)。

2.根据权利要求1所述的一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：所述曲柄(11)和摆杆(13)均采用双层结构设计，在曲柄(11)和摆杆(13)中间放置有连杆(12)。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：所述连杆(12)与曲柄(11)、摆杆(13)的转动关节处均通过轴承(15)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：所述连杆(12)采用弧形结构设计，且曲柄(11)设置有V型结构，分开角度设计为100°。

5.根据权利要求1所述的一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：所述车轮(2)由左片轮(17)、右片轮(16)和轮盖(18)组成，所述左片轮(17)和右片轮(16)的外表面均设置有轮盖(18)，且左片轮(17)和右片轮(16)之间通过转轴(19)相连接，且在转轴(19)的两端均通过驱动电机(20)与轮盖(18)固定连接，且驱动电机(20)设置在轮盖(18)的外表面上。

6.根据权利要求1所述的一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：所述驱动电机(20)与轮盖(18)之间通过联轴器(23)相连接，所述联轴器(23)通过卡扣与轮盖(18)相连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于驱动轮的内外轴传动装置，其特征在于：所述弹性履带(1)的内外表面上均开设有齿槽(21)。