CN110014833A - 一种能升降与旋转的差速驱动轮系装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能升降与旋转的差速驱动轮系装置，包括：旋转支撑架总成顶部设转向支承，与旋转支撑架总成连接；伸缩执行机构设在旋转支撑架总成前端外侧；浮动车架设在旋转支撑架总成内，后端与旋转支撑架总成的后端活动铰接；该浮动车架的前端为升降端，与伸缩执行机构的伸缩端铰接，能由伸缩执行机构驱动进行上下升降；差速驱动行走总成通过弹性浮动悬挂结构与浮动车架连接，处于旋转支撑架总成的底部，能驱动旋转支撑架总成和其上各部件行走和旋转；浮动车架能带动差速驱动行走总成在旋转支撑架总成上升降。该轮系装置能在一定范围升降、原地360°旋转、按任意方向直线移动、绕任意虚拟轴弧线移动，能方便在行驶状态和维护状态之间切换。

Description

一种能升降与旋转的差速驱动轮系装置

技术领域

本发明涉及机械传动领域，尤其涉及一种能升降与旋转的差动驱动轮系装置。

背景技术

目前在车辆、平台等移动设备中的行走驱动方式大体分为单轮驱动和双轮驱动，其中，单轮驱动的转向功能和驱动力是由机械和液压驱动形式实现，在单轮驱动轮系中，轮体中心与旋转中心一致，旋转时只需给旋转机构驱动力和方向即可动作，由于轮体以自身轴线旋转，对轮胎胎面摩擦较大，不适于做过多的原地旋转，且承载力越大，原地旋转时的磨损越严重。所以就出现了双轮驱动的驱动轮系，双轮驱动轮系的旋转方式和动力与单轮类同，行走驱动分别由两个单轮独立驱动，由于转向旋转的要求，目前应用最广泛的是单轮轮上驱动形式，一组轮系中的两个驱动轮同轴线但没有机械连接，各自有独立的驱动系统，旋转时使两个轮子产生转速差或转向相反就可以实现轮系的旋转和转向。双轮驱动轮系这种结构在非铺装路面可正常使用，但在铺装路面上使用就会降低轮胎的使用寿命，并且轮系旋转结构受力情况比较恶劣，需要有强壮的轮系旋转结构来承载两个驱动轮不同步带来的偏航力，其根本原因就是由于两个轮子的驱动系统各自独立，无法100％做到行驶时的动力分配的实时调整，使得驱动力分配上存在偏差，会使其中一个轮体过度磨损，而驱动力的偏差作用力也会体现在轮系支撑结构上，使支撑结构受偏载。

另外，目前现有的驱动轮系只有部分才具有升降功能，但目前的驱动轮系都不具备独立的减震悬挂系统和独立的收起维护功能，无法通过减震吸收震动，也无法保证运行平稳和由于地面起伏造成每组轮系承载受力的不均匀，也无法将轮系运动部分独立收起，不便于检修、更换等维护保养工作，且驱动轮系一直受载荷，不利于减缓机构疲劳和增加结构稳定性。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其运行平稳且转向灵活，自身能进行360°旋转，在停止和维护保养时能独立收起，不仅便于日常维护且能减缓机构疲劳保证机构稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种能升降与旋转的差动驱动轮系装置，包括：

转向支承、旋转支撑架总成、浮动车架、伸缩执行机构、弹性浮动悬挂结构、差速驱动行走总成和支撑底架；其中，

所述旋转支撑架总成顶部设置所述转向支承(1)，该转向支承(1)与所述旋转支撑架总成(2)刚性连接；

所述伸缩执行机构(4)设在所述旋转支撑架总成(2)前端外侧，能在所述旋转支撑架总成(2)上进行上下伸缩；

所述浮动车架(3)设在所述旋转支撑架总成(2)内，该浮动车架(3)后端与所述旋转支撑架总成(2)的后端活动铰接构成能绕铰接点旋转的活动支撑结构；该浮动车架(3)的前端为升降端，该升降端与所述伸缩执行机构(4)的伸缩端铰接，能由所述伸缩执行机构(4)伸缩端的伸缩驱动进行上下升降；

所述差速驱动行走总成(5)通过所述弹性浮动悬挂结构(7)与所述浮动车架(3)底部连接，处于所述旋转支撑架总成(2)的底部，能驱动所述旋转支撑架总成(2)和其上的各部件行走和旋转；

所述浮动车架(3)能带动所述差速驱动行走总成(5)在所述旋转支撑架总成(2)上升降。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其有益效果为：

通过在承担载荷的旋转支撑架总成下面设置由伸缩执行机构连接的浮动车架，由浮动车架经弹性浮动悬挂结构连接差速驱动行走总成，能方便支撑和收起浮动车架和差速驱动行走总成，这样使差速驱动行走总成5的驱动轮不再受力，便于维修及保证结构稳定性；通过浮动悬挂结构能起到更好的减震作用，保证差速驱动行走总成运行的平稳；通过在旋转支撑架总成顶部设置转向支承，能对旋转支撑架总成及其上部件起到承载、转向和驱动旋转的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置运行状态示意图一；

图3为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置运行状态示意图二；

图4为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置运行状态示意图三；

图5为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置的俯视示意图四；

图6为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置的维护状态示意图一；

图7为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置的维护状态示意图二；

图8为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动轮系装置的维护状态示意图三；

图9为本发明实施例提供的能升降和旋转的差速驱动一种组合形式示意图；

图中各标号为：1-转向支承；11-从动齿轮；12-驱动齿轮；2-旋转支撑架总成；3-浮动车架；4-伸缩执行机构；5-差速驱动行走总成；51-驱动轮；52-车架；53-车桥差速器；6-支撑底架；7-弹性浮动悬挂结构；8-路面；10-差速驱动轮系装置；20-移动平台。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，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，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1至8所示，本发明实施例提供一种能升降与旋转的差动驱动轮系装置，包括：

转向支承1、旋转支撑架总成2、浮动车架3、伸缩执行机构4、弹性浮动悬挂结构7、差速驱动行走总成5和支撑底架6；其中，

所述旋转支撑架总成2顶部设置所述转向支承1，该转向支承1与所述旋转支撑架总成2刚性连接；

所述伸缩执行机构4设在所述旋转支撑架总成2前端外侧，能在所述旋转支撑架总成2上进行上下伸缩；

所述浮动车架3设在所述旋转支撑架总成2内，该浮动车架3后端与所述旋转支撑架总成2的后端活动铰接构成能绕铰接点旋转的活动支撑结构；该浮动车架3的前端为升降端，该升降端与所述伸缩执行机构4的伸缩端铰接，能由所述伸缩执行机构4伸缩端的伸缩驱动进行上下升降；

所述差速驱动行走总成5通过所述弹性浮动悬挂结构7与所述浮动车架3底部连接，处于所述旋转支撑架总成2的底部，能驱动所述旋转支撑架总成2和其上的各部件行走和旋转；

所述浮动车架3能带动所述差速驱动行走总成5在所述旋转支撑架总成2上升降。

上述装置中，转向支承1包括：

从动齿轮、驱动齿轮和转向驱动装置；其中，

所述从动齿轮与所述旋转支撑架总成2顶部刚性连接，所述驱动齿轮经转轴设在所述从动齿轮侧面与所述从动齿轮啮合构成转动副；

所述转向驱动装置与所述驱动齿轮连接。

上述装置中，旋转支撑架总成2包括：

支撑顶架和支撑底架6；

所述支撑顶架设在所述支撑底架6上，所述支撑底架6的底部设有多个支撑底脚。

上述装置中，支撑顶架由顶板和四个支撑柱组成；其中，所述顶板固定设在所述四个支撑柱顶端，所述四个支撑柱的底部与所述支撑底架6上端连接；

所述支撑底架6由支撑框架和四根支撑杆组成，所述支撑框架与所述四根支撑杆的底部固定连接，所述四根支撑杆的底部均设有支撑底脚。

上述装置中，差速驱动行走总成5包括：

两组驱动轮、车架和车桥差速器；

所述车桥差速器设在所述车架上，所述两组驱动轮分别设在所述车桥差速器两侧的所述车架上，所述两组驱动轮经所述车桥差速器连接成同轴不直连的驱动结构；

所述车架通过所述弹性浮动悬挂结构7与所述浮动车架3底部连接。

优选的，每组驱动轮中至少包括一个驱动轮，可以是实心轮胎或充气轮胎。

上述装置中，浮动车架3为平板结构体。

上述装置中，伸缩执行机构4采用液压伸缩机构、气动伸缩机构或机械伸缩机构中的任一种。

上述装置中，转向支承1与所述旋转支撑架总成2顶部的刚性连接处在竖直方向上与所述差速驱动行走总成5的竖向轴心同轴。

使用时，可由两组上述轮系装置或两组以上轮系装置组合使用，具体可根据支撑平台的尺寸和荷载设置轮系装置的数量形成承载平台，适用于各类移动观众平台，移动舞台，游艺花车及中大型移动平台。其组合形式及布置方式、数量以移动平台结构和尺寸确定，最终形成移动平台轮系组合由中央控制台统一控制、相互协同，使移动平台的运行与单组可升降差速驱动轮系一致(具体可参见图9)。

本发明的装置双轮结构，可直线往复，可弧线转向，能自身360°旋转，运动灵活性高；运行时可以升起，停止和维护保养时可以独立收起，支撑交于刚性的支架底架，保证了轮系装置整体的稳定可靠，更便于独立拆装和日常维护；并且，该装置具有大的承载能力，便于采用模块化结构，便于制造与维修。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种能升降与旋转的差速驱动轮系装置，是一种能在一定范围升降、能原地360°旋转、能按任意方向直线移动以及绕任意虚拟轴弧线移动，且便于在行驶状态和维护状态之间切换的差速驱动轮系装置，适于在平整铺装路面上使用，转向支承1按承载点布置位置安装于旋转支撑架总成2上；浮动车架3与旋转支撑架总成2一端活动铰接，另一端与伸缩执行机构4连接，差速驱动行走总成5的主结构采用弹性浮动悬挂结构7与浮动车架3连接，差速驱动行走总成5的传动采用差速器传动形式。上述装置中，旋转支撑架总成2承担从浮动车架3和差速驱动行走总成5传递来的载荷，转向支承1是旋转驱动执行机构，起承载和驱动旋转的功能；伸缩执行机构4连接在旋转支撑架总成2和浮动车架3之间，能支撑和收起浮动车架3和差速驱动行走总成5。旋转支撑架总成2下部设有刚性连接的支撑底架6，在浮动车架3和差速驱动行走总成5收起时起支撑荷载的作用，使差速驱动行走总成5的驱动轮不再受力，便于维修及保证结构稳定性。

如图2～图8所示，上述装置中，转向支承1通过回转支撑与旋转支撑架总成2的顶板联接，转向支承1的驱动齿轮与旋转支撑架总成2顶部刚性连接的从动齿轮啮合联接成转动副，转向动力经转向支承1的驱动齿轮带动与转向支承1的从动齿轮以及其所连接的装配为一体的旋转支撑架总成2、浮动车架3、伸缩执行机构4和差速驱动行走总成5，以驱动齿轮的Z轴为回转中心进行360°旋转，并能在任意角度停止，进而实现转向；整个差速驱动轮系装置能在驱动下做直线、弧线移动和旋转动作。进一步的，浮动车架3的升降功能可以在停止时和维修时，通过伸缩执行机构4收起浮动车架3和差速驱动行走总成5，使旋转支撑架总成2上支撑的平台的荷载通过与旋转支撑架总成2连接的支撑底架6支撑，稳定的停在维修区域或停止区，此时，由于差速驱动行走总成5完全收起脱离路面不受外力，可在多组能升降与旋转差速驱动轮系装置组合使用时，方便每组轮系装置的单独检修与维护，也可以减缓差速驱动行走总成5的压力，保证结构的稳定性。

上述差速驱动行走总成5采用弹性浮动悬挂结构7与浮动车架3连接，使得在该装置行驶时，差速驱动行走总成5能吸收路面一定范围内的起伏带来的震动颠簸，并且弹性浮动悬挂结构7的多个方向的稳定杆能起到稳定差速驱动行走总成5的作用。

上述轮系装置的结构尺寸可根据相关承载量级的大小而对应设计，整个结构形式和原理不变。差速驱动行走总成5的传动核心是采用了差速器总成，通过两个半轴分别驱动两侧的驱动轮，利用中间差速器的特性，可以使差速驱动行走总成5在弧线和旋转运行时自动补偿两侧轮差和轮体转动方向，如需要较大的扭矩，可以使驱动轴末端连接一定速比的轮边减速机构，可以得到更大的启动力矩和低速扭矩。

上述轮系装置的差速驱动行走总成5中，驱动轮可以是两个，也可以是多个，可采用实心轮胎或充气轮胎；伸缩执行机构4具体形式可采用液压伸缩机构或气动伸缩机构，也可采用机械或者多种混合组合形式伸缩机构。

图9示意了一种使用多个轮系装置的组合形式，但不限于此种组合。能升降与旋转的差速驱动轮系装置可根据荷载以及支撑平台的尺寸，布置两组或两组以上的可升降差速驱动轮系，形成承载平台，适用于各类移动观众平台，移动舞台，游艺花车及中大型移动平台。其组合形式及布置方式、数量以移动平台结构和尺寸确定，最终形成移动平台轮系组合由中央控制台统一控制、相互协同，使移动平台的运行与单组可升降差速驱动轮系一致。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，包括：

转向支承(1)、旋转支撑架总成(2)、浮动车架(3)、伸缩执行机构(4)、弹性浮动悬挂结构(7)、差速驱动行走总成(5)和支撑底架(6)；其中，

所述旋转支撑架总成(2)顶部设置所述转向支承(1)，该转向支承(1)与所述旋转支撑架总成(2)刚性连接；

所述伸缩执行机构(4)设在所述旋转支撑架总成(2)前端外侧，能在所述旋转支撑架总成(2)上进行上下伸缩；

所述浮动车架(3)设在所述旋转支撑架总成(2)内，该浮动车架(3)后端与所述旋转支撑架总成(2)的后端活动铰接构成能绕铰接点旋转的活动支撑结构；该浮动车架(3)的前端为升降端，该升降端与所述伸缩执行机构(4)的伸缩端铰接，能由所述伸缩执行机构(4)伸缩端的伸缩驱动进行上下升降；

所述差速驱动行走总成(5)通过所述弹性浮动悬挂结构(7)与所述浮动车架(3)底部连接，处于所述旋转支撑架总成(2)的底部，能驱动所述旋转支撑架总成(2)和其上的各部件行走和旋转；

所述浮动车架(3)能带动所述差速驱动行走总成(5)在所述旋转支撑架总成(2)上升降。

2.根据权利要求1所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述转向支承(1)包括：

从动齿轮、驱动齿轮和转向驱动装置；其中，

所述从动齿轮与所述旋转支撑架总成(2)顶部刚性连接，所述驱动齿轮经转轴设在所述从动齿轮侧面与所述从动齿轮啮合构成转动副；

所述转向驱动装置与所述驱动齿轮连接。

3.根据权利要求1或2所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述旋转支撑架总成(2)包括：

支撑顶架和支撑底架(6)；

所述支撑顶架设在所述支撑底架(6)上，所述支撑底架(6)的底部设有多个支撑底脚。

4.根据权利要求3所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述支撑顶架由顶板和四个支撑柱组成；其中，所述顶板固定设在所述四个支撑柱顶端，所述四个支撑柱的底部与所述支撑底架(6)上端连接；

所述支撑底架(6)由支撑框架和四根支撑杆组成，所述支撑框架与所述四根支撑杆的底部固定连接，所述四根支撑杆的底部均设有支撑底脚。

5.根据权利要求1或2所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述差速驱动行走总成(5)包括：

两组驱动轮、车架和车桥差速器；

所述车桥差速器设在所述车架上，所述两组驱动轮分别设在所述车桥差速器两侧的所述车架上，所述两组驱动轮经所述车桥差速器连接成同轴不直连的驱动结构；

所述车架通过所述弹性浮动悬挂结构(7)与所述浮动车架(3)底部连接。

6.根据权利要求1或2所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述浮动车架(3)为平板结构体。

7.根据权利要求1或2所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述伸缩执行机构(4)采用液压伸缩机构、气动伸缩机构或机械伸缩机构中的任一种。

8.根据权利要求1或2所述的能升降与旋转的差动驱动轮系装置，其特征在于，所述转向支承(1)与所述旋转支撑架总成(2)顶部的刚性连接处在竖直方向上与所述差速驱动行走总成(5)的竖向轴心同轴。