CN109968938B - 一种前后轮可同步升降的减震小车底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，包括底盘，底盘的中部凹形板上固定有伺服电机，伺服电机通过升降传动机构与左右升降架间的齿轮齿条配合带动左右升降架作升降运动，左右升降架的前后端均安装有减震器，减震器的下端固定于活动架上，活动架可转动地连接于“工”型框架的四角处且活动架的外端安装有车轮，左升降架和右升降架通过减震器牵引活动架转动而带动四个车轮同步升降运动。本发明利用变速箱采用小功率的伺服电机控制底盘升降运动、定位精度高，后轮采用平衡车车轮，可由自身的驱动器驱动行驶，前轮采用万向轮，可由后轮带动行驶，转向灵活，节约成本，四个车轮上分别安装减震器，可保护小车平稳通过陡坡或凹坑，保护车轮。

Description

一种前后轮可同步升降的减震小车底盘

技术领域

本发明属于升降减震底盘技术领域，尤其涉及一种前后轮可同步升降的减震小车底盘。

背景技术

现有的升降减震底盘多采用麦克纳姆轮的全方位升降底盘，麦克纳姆轮可以任意方向运动，但受力较差，容易打滑，效率低，此外，基于麦克纳姆轮的底盘多采用滚珠丝杆实现升降，而该结构无减震功能，在坎坷路面容易损伤底盘。为解决上述弊端，一些具有减震功能的麦克纳姆轮可升降底盘应运而生，其减震装置多采用弹簧或阻尼器或气缸，但这些减震装置往往需要独立控制驱动，它们无法和升降装置有效联动，资源利用率低，增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，该小车底盘的前后轮由伺服电机控制驱动同步升降、受力强，前轮可通过后轮带动进行任意方向转动，后轮自带独立电机和驱动器，无需额外配置驱动电机，减震器与升降架有效联动，可随升降架的升降对前后轮进行独立实时减震，资源利用率高，升降和转动操作方便且减震效率高。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，包括底盘，底盘为“工”型框架，“工”型框架的中部为凹形板，凹形板的底板上固定有伺服电机，伺服电机通过升降传动机构与左升降架和右升降架间的齿轮齿条配合带动左右升降架作升降运动，左升降架和右升降架的前后端均安装有减震器，减震器的下端固定于活动架上，活动架可转动地连接于“工”型框架的四角处，且活动架的外端安装有车轮，左升降架和右升降架通过减震器牵引活动架转动而带动四个车轮同步升降运动。

进一步地，所述伺服电机可设定扭矩，当伺服电机的受力大于设定的扭矩时，伺服电机的电机轴将沿受力方向转动。

进一步地，所述伺服电机通过伺服电机支架固定于凹形板上，所述伺服电机支架上设置有中间转轴孔。

进一步地，所述伺服电机的前端还安装有减速箱，所述减速箱通过变速箱支架固定于凹形板上，所述变速箱支架上设置有中间转轴孔。

进一步地，所述升降传动机构包括输入齿轮、中间转轴齿轮、中间转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、前升降轴、后升降轴和直齿轮，所述输入齿轮安装于减速箱前端伺服电机的输出轴上，所述输入齿轮与中间转轴齿轮啮合连接，所述中间转轴齿轮安装于中间转轴上，所述中间转轴通过轴承穿设中间转轴孔安装于伺服电机支架和变速箱支架上，所述中间转轴的前后端还分别安装有第一锥齿轮，前后端的第一锥齿轮分别与前后端的第二锥齿轮啮合连接，前后端的第二锥齿轮分别安装于前升降轴和后升降轴上，所述前升降轴和后升降轴通过轴承分别固定于前升降轴安装架和后升降轴安装架上，所述前升降轴安装架和后升降轴安装架固定于凹形板的前后端，所述直齿轮分别安装于前升降轴和后升降轴的左右端。

进一步地，所述左升降架和右升降架的中部为镂空矩形框架，所述矩形框架的前后端内侧面设置有齿条，四个直齿轮通过轮齿与齿条的配合带动左升降架和右升降架作同步升降运动，并进而通过减震器和活动架带动四个车轮同步升降运动运动。

进一步地，所述减震器的上端均铰接有减震器安装架，四个减震器安装架分别固定于左升降架和右升降架的前后端。

进一步地，所述活动架包括左前活动架、右前活动架、左后活动架和右后活动架，所述左前活动架、右前活动架、左后活动架和右后活动架通过铰链分别固定于“工”型框架的四角处。

进一步地，所述车轮包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，所述左前轮和右前轮分别安装于左前轮安装板和右前轮安装板的下端，所述左前轮和右前轮均为万向轮，所述左后轮安装于左后轮安装板的左端，所述右后轮安装于右后轮安装板的右端，所述左后轮和右后轮均为平衡车车轮，所述平衡车车轮正转向前移动，反转向后移动。

本发明具有以下有益效果：

1）采用伺服电机控制驱动传动机构，传动机构与升降架通过齿轮齿条配合带动“工”型车架升降，并进而带动前后轮同步升降运动，伺服电机可在行驶中按照设定改变底盘高度，进而调节中心，定位精度高，前后轮受力均匀，不易打滑；

2）后轮采用平衡车车轮，自带电机和驱动器，无需额外配置车轮行驶驱动电机，减少了车轮驱动机构，前轮采用万向轮，随后轮的移动而被带动移动和转动，也无需行驶驱动机构，转向灵活，降低生产成本；

3）小车减震时需要转速慢，但扭矩大，本发明在伺服电机前安装变速箱，使得可以采用小功率的伺服电机，节约成本；

4）减震器随伺服电机和传动机构对车架的升降调节对前后四轮进行独立实时减震，可保护小车在陡坡或阶梯等复杂地面上行驶时各精密零部件和底盘车轮不受损，延长底盘和小车使用寿命，节省维护费。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的伺服电机和传动机构连接示意图；

图3是图1的K视结构示意图；

图4是图3的俯视图。

其中的附图标记为：底盘1、伺服电机2、左升降架3、右升降架4、减震器5、活动架6、车轮7、伺服电机支架8、减速箱9、变速箱支架10、输入齿轮11、中间转轴齿轮12、中间转轴13、第一锥齿轮14、第二锥齿轮15、前升降轴16、后升降轴17、直齿轮18、前升降轴安装架19、后升降轴安装架20、减震器安装架21、左前活动架22、右前活动架23、左后活动架24、右后活动架25、左前轮26、右前轮27、左后轮28、右后轮29、左前轮安装板30、右前轮安装板31、左后轮安装板32、右后轮安装板33。

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。

如图1所示，本发明的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，包括底盘1，底盘1为“工”型框架，“工”型框架的中部为凹形板，凹形板的底板上固定有伺服电机2，伺服电机2通过升降传动机构与左升降架3和右升降架4间的齿轮齿条配合带动左右升降架作升降运动，左升降架3和右升降架4的前后端均安装有减震器5，减震器5的下端固定于活动架6上，活动架6可转动地连接于“工”型框架的四角处，且活动架6的外端安装有车轮7，左升降架3和右升降架4通过减震器5牵引活动架6转动而带动四个车轮同步升降。

实施例中，伺服电机2可设定扭矩，当伺服电机2的受力大于设定的扭矩时，伺服电机2的电机轴将沿受力方向转动。

如图2所示，伺服电机2通过伺服电机支架8固定于凹形板上，伺服电机支架8上设置有中间转轴孔。

如图2所示，伺服电机2的前端还安装有减速箱9，减速箱9通过变速箱支架10固定于凹形板上，变速箱支架10上设置有中间转轴孔。

如图2所示，升降传动机构包括输入齿轮11、中间转轴齿轮12、中间转轴13、第一锥齿轮14、第二锥齿轮15、前升降轴16、后升降轴17和直齿轮18，输入齿轮11安装于减速箱9前端伺服电机2的输出轴上，输入齿轮11与中间转轴齿轮12啮合连接，中间转轴齿轮12安装于中间转轴13上，中间转轴13通过轴承穿设中间转轴孔安装于伺服电机支架8和变速箱支架10上，中间转轴13的前后端还分别安装有第一锥齿轮14，前后端的第一锥齿轮14分别与前后端的第二锥齿轮15啮合连接，前后端的第二锥齿轮15分别安装于前升降轴16和后升降轴17上，前升降轴16和后升降轴17通过轴承分别固定于前升降轴安装架19和后升降轴安装架20上，前升降轴安装架19和后升降轴安装架20固定于凹形板的前后端，直齿轮18分别安装于前升降轴16和后升降轴17的左右端。

如图2和3所示，左升降架3和右升降架4的中部为镂空矩形框架，矩形框架的前后端内侧面设置有齿条，四个直齿轮18通过轮齿与齿条的配合带动左升降架3和右升降架4作同步升降运动，并进而通过减震器5和活动架6带动四个车轮同步升降运动。

如图3所示，减震器5的上端均铰接有减震器安装架21，四个减震器安装架21分别固定于左升降架3和右升降架4的前后端。

如图4所示，活动架6包括左前活动架22、右前活动架23、左后活动架24和右后活动架25，左前活动架22、右前活动架23、左后活动架24和右后活动架25通过铰链分别固定于“工”型框架的四角处。

如图4所示，车轮包括左前轮26、右前轮27、左后轮28和右后轮29，左前轮26和右前轮27分别安装于左前轮安装板30和右前轮安装板31的下端，左前轮26和右前轮27均为万向轮，左后轮28安装于左后轮安装板32的左端，右后轮29安装于右后轮安装板33的右端，左后轮28和右后轮29均为平衡车车轮，平衡车车轮正转向前移动，反转向后移动。

实施例一：在平整路面行驶时，本前后轮可同步升降的减震小车底盘的四个车轮均着地，左后轮28和右后轮29分别通过自带的驱动器控制驱动行驶，并进一步带动左前轮26和右前轮27行驶，当需要直线前进时，右后轮29的控制器和左后轮28的控制器分别控制右后轮29和左后轮28正转前进，并进一步带动两前轮前进，即可小车底盘的直线前进；当需要直线后退时，右后轮29的控制器和左后轮28的控制器分别控制右后轮29和左后轮28反转后退，进一步带动两前轮后退，即可小车底盘的直线后退；当需要左转时，右后轮29的控制器控制右后轮29正转前进，左后轮28的控制器控制左后轮28反转后退，并带动两个前轮转动，即可实现小车底盘的左转；当需要右转时，右后轮29的控制器控制右后轮29反转后退，左后轮28的控制器控制左后轮28正转前进，并带动两个前轮转动，即可实现小车底盘的右转。

实施例二：本发明的每个车轮与对应的减震器5组成独立的减震系统，当小车底盘的单轮受力，如左前轮26压在石头时，在左升降架3固定的情况下，左前活动架22上的减震器5被压缩，在减震器5被压缩至一定程度将停止压缩，从而起到缓震作用，可保持车身平稳，避免损伤小车上的精密零部件和车轮。

实施例三：当小车快速越过陡坡，地面施加给车轮的力通过减震器5、左升降架3、右升降架4和升降传动机构传递给伺服电机2，伺服电机2的受扭矩大于设定的扭矩时，伺服电机2驱动输入齿轮11顺时针转，输入齿轮11通过齿轮传动带动中间转轴齿轮12逆时针转动，中间转轴齿轮12通过中间转轴13带动前后侧的第一锥齿轮14同步逆时针转动，前侧的第一锥齿轮14通过齿轮传动带动前侧的第二锥齿轮15顺时针转动，后侧的第一锥齿轮14通过齿轮传动带动后侧的第二锥齿轮15逆时针转动，前侧的第二锥齿轮15进一步带动前升降轴16左右端的直齿轮18同步顺时针转动，后侧的第二锥齿轮15进一步带动后升降轴17左右端的直齿轮18同步逆时针转动，通过左升降架3和右升降架4的前后端内侧面的齿条与直齿轮18间的齿轮齿条配合，左右升降架作上升运动，并通过四个减震器5带动四个车轮同步升起，在四个车轮同步升起的同时由于轮底紧贴地面，四个车轮通过活动架6带动底盘1下降，从而通过左右升降架的上升和减震器5的压缩配合，对底盘1起到缓震作用，可保持车身平稳。

实施例四：当小车快速通过凹坑，四个车轮悬空，失去地面对车轮的支撑作用力，伺服伺服电机2的受扭矩小于设定的扭矩时，伺服电机2控制输入齿轮11逆时针转，输入齿轮11进一步带动中间转轴齿轮12顺时针转动，中间转轴齿轮12通过中间转轴13带动前后侧的第一锥齿轮14同步顺时针转动，前后侧的第一锥齿轮14分别带动前后侧的第二锥齿轮15逆时针和顺时针转动，前后侧的第二锥齿轮15进一步带动前后侧的两个直齿轮18同步逆时针和顺时针转动，四个直齿轮18通过与左升降架3和右升降架4的齿轮齿条配合带动左右升降架下降，左右升降架通过减震器5带动四个车轮同步下降触地，保持车身平稳，从而通过伺服电机2控制左右升降架带动四个车轮同步升降运动，保证四个车轮受力均匀，通过四个减震器18随左右升降架进行伸缩运动发挥缓震作用，使得小车可平稳通过障碍物。

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。

Claims (8)

1.一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，包括底盘（1），其特征在于，所述底盘（1）为“工”型框架，所述“工”型框架的中部为凹形板，所述凹形板的底板上固定有伺服电机（2），所述伺服电机（2）通过升降传动机构与左升降架（3）和右升降架（4）间的齿轮齿条配合带动左右升降架作升降运动，所述左升降架（3）和右升降架（4）的前后端均安装有减震器（5），所述减震器（5）的下端固定于活动架（6）上，所述活动架（6）可转动地连接于“工”型框架的四角处，且活动架（6）的外端安装有车轮（7），所述左升降架（3）和右升降架（4）通过减震器（5）牵引活动架（6）转动而带动四个车轮同步升降运动；

所述升降传动机构包括输入齿轮（11）、中间转轴齿轮（12）、中间转轴（13）、第一锥齿轮（14）、第二锥齿轮（15）、前升降轴（16）、后升降轴（17）和直齿轮（18），所述输入齿轮（11）安装于减速箱（9）前端伺服电机（2）的输出轴上，所述输入齿轮（11）与中间转轴齿轮（12）啮合连接，所述中间转轴齿轮（12）安装于中间转轴（13）上，所述中间转轴（13）通过轴承穿设中间转轴孔安装于伺服电机支架（8）和变速箱支架（10）上，所述中间转轴（13）的前后端还分别安装有第一锥齿轮（14），前后端的第一锥齿轮（14）分别与前后端的第二锥齿轮（15）啮合连接，前后端的第二锥齿轮（15）分别安装于前升降轴（16）和后升降轴（17）上，所述前升降轴（16）和后升降轴（17）通过轴承分别固定于前升降轴安装架（19）和后升降轴安装架（20）上，所述前升降轴安装架（19）和后升降轴安装架（20）固定于凹形板的前后端，所述直齿轮（18）分别安装于前升降轴（16）和后升降轴（17）的左右端。

2.根据权利要求1所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述伺服电机（2）可设定扭矩，当伺服电机（2）的受力大于设定的扭矩时，伺服电机（2）的电机轴将沿受力方向转动。

3.根据权利要求2所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述伺服电机（2）通过伺服电机支架（8）固定于凹形板上，所述伺服电机支架（8）上设置有中间转轴孔。

4.根据权利要求3所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述伺服电机（2）的前端还安装有减速箱（9），所述减速箱（9）通过变速箱支架（10）固定于凹形板上，所述变速箱支架（10）上设置有中间转轴孔。

5.根据权利要求1所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述左升降架（3）和右升降架（4）的中部为镂空矩形框架，所述矩形框架的前后端内侧面设置有齿条，四个直齿轮（18）通过轮齿与齿条的配合带动左升降架（3）和右升降架（4）作同步升降运动，并进而通过减震器（5）和活动架（6）带动四个车轮同步升降运动。

6.根据权利要求5所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述减震器（5）的上端均铰接有减震器安装架（21），四个减震器安装架（21）分别固定于左升降架（3）和右升降架（4）的前后端。

7.根据权利要求1所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述活动架（6）包括左前活动架（22）、右前活动架（23）、左后活动架（24）和右后活动架（25），所述左前活动架（22）、右前活动架（23）、左后活动架（24）和右后活动架（25）通过铰链分别固定于“工”型框架的四角处。

8.根据权利要求5或7所述的一种前后轮可同步升降的减震小车底盘，其特征在于：所述车轮包括左前轮（26）、右前轮（27）、左后轮（28）和右后轮（29），所述左前轮（26）和右前轮（27）分别安装于左前轮安装板（30）和右前轮安装板（31）的下端，所述左前轮（26）和右前轮（27）均为万向轮，所述左后轮（28）安装于左后轮安装板（32）的左端，所述右后轮（29）安装于右后轮安装板（33）的右端，所述左后轮（28）和右后轮（29）均为平衡车车轮，所述平衡车车轮正转向前移动，反转向后移动。