CN110203279B - 一种纯滚动转向轮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转向轮装置，具体来说，是一种纯滚动转向轮装置。一种纯滚动转向轮装置，包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮转动连接，另一端固定设置转向电机；转向电机的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，所述转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径。本发明实现车轮在任何条件下均能纯滚动转向，有利于提高小车的位置精度；即使处于极高粗糙度地面的情况下，也无需特殊的耐磨车轮，降低车轮成本的同时，提高小车的寿命。巧妙设计了双联带轮、摆臂导轮、行走带轮，实现转向与行走功能的良好组合。

Description

一种纯滚动转向轮装置
技术领域
本发明涉及一种转向轮装置，具体来说，是一种纯滚动转向轮装置。
背景技术
现有的能够实现全轮驱动、全轮转向小车，在轮子驱动/转向的动力和传动上，一般结构设计都比较复杂，一般行走驱动需要两个以上的动力源，如果只采用一个动力源，则传动结构会很复杂，设计和制造难度均较大，同时往往会空间不足，成本较高。
此外，现有的小车，车轮转向的时候，都需要与地面产生滑动摩擦，一般由于结构上的设计局限，无法实现纯滚动的转向形式，这对于位置精度要求较高的小车而言，十分不利；同时，对于某些特殊领域，地面粗糙度极高，车轮耐磨性需求就非常高，造成车轮成本高，且缩短了小车的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯滚动转向轮装置，实现车轮在任何条件下均能纯滚动转向，有利于提高小车的位置精度，即使处于极高粗糙度地面的情况下，也无需特殊的耐磨车轮，降低车轮成本的同时，提高小车的寿命。
本发明采取以下技术方案：
一种纯滚动转向轮装置，包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮12转动连接，另一端固定设置转向动力源；转向动力源的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，所述车轮12与从动轮同步转动，主动轮通过同步带带动从动轮转动，主动轮与从动轮的传动比等于：转向转动轴到车轮中心的距离与车轮半径之比。
进一步的，所述主动轮与从动轮的传动比相等，所述转向转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径。
进一步的，所述转向动力源是转向电机2。
进一步的，所述转向节臂包括相互连接的转向节臂钣金件3和摆臂钣金件9；所述车轮12固定在摆臂钣金件9上。
更进一步的，所述转向电机2固定在转向节臂钣金件3上，转向电机轴与带轮轴端盖4、带轮轴5、双联带轮6相连，带轮轴端盖4与转向节臂钣金件3固连；双联带轮6是所述主动轮，行走带轮10是所述从动轮，所述车轮12与行走带轮10同轴固定。
再进一步的，设竖直方向为Z向，车轮行走方向为X向，与XOZ平面垂直的方向是Y向；所述双联带轮6的轴向为Z向；所述转向节臂钣金件3上固定设置一对摆臂导轮7，所述摆臂导轮7的轴向沿X向；所述双联带轮6、一对摆臂导轮7、行走带轮10构成的带轮传动机构为车轮12提供行走动力。
再进一步的，导轮能够绕摆臂导轮轴8旋转，摆臂导轮轴8固定在摆臂钣金件9上，车轮12可绕车轮轴11转动，车轮轴11安装在摆臂钣金件9上。
再进一步的，同步带经双联带轮6上部输入动力，双联带轮6下部输出动力，经导轮7改变同步带运动方向，把动力传递到行走带轮10上及车轮12上；保证车轮中心到转向电机2轴中心的水平距离与车轮半径相等。
进一步的，所述转向电机2设有编码器1。
一种采用上述纯滚动转向轮装置的小车，所述小车设有四个所述纯滚动转向轮装置，转向电机2调整前车轮12角度时，车轮为纯滚动；四个转向电机同时控制各自车轮独立转动，进行原地转向时，四个车轮中垂线均通过小车中心，此时车轮为纯滚动。
本发明的有益效果在于：
1）实现车轮在任何条件下均能纯滚动转向，有利于提高小车的位置精度；
2）即使处于极高粗糙度地面的情况下，也无需特殊的耐磨车轮，降低车轮成本的同时，提高小车的寿命。
3）巧妙设计了双联带轮、摆臂导轮、行走带轮，实现转向与行走功能的良好组合。
附图说明
图1是本发明纯滚动转向轮装置的主视图。
图2是本发明纯滚动转向轮装置安装在小车上的一组件的结构示意图。
图3是本发明小车的结构示意图。
图中，1.编码器，2.转向电机，3.转向节臂钣金件，4.带轮轴端盖，5.带轮轴，6.双联带轮，7.摆臂导轮，8.摆臂导轮轴，9.摆臂钣金件，10.行走带轮，11.车轮轴，12.车轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一种纯滚动转向轮装置，包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮12转动连接，另一端固定设置转向动力源；转向动力源的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，所述车轮12与从动轮同步转动，主动轮通过同步带带动从动轮转动，主动轮与从动力的传动比等于：转向转动轴到车轮中心的距离与车轮半径之比。
在此实施例中，所述主动轮与从动轮的传动比相等，所述转向转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径。如图1所示，图中两个距离X相等，摆臂绕转向轴旋转同时齿形带绕带轮转动，皮带相对带轮运动带动轮子滚动，因轮子线速度与摆臂线速度相等，车轮实现纯滚动。
在此实施例中，参见图1，所述转向节臂包括相互连接的转向节臂钣金件3和摆臂钣金件9；所述车轮12固定在摆臂钣金件9上。
在此实施例中，继续参见图1，所述转向电机2固定在转向节臂钣金件3上，转向电机轴与带轮轴端盖4、带轮轴5、双联带轮6相连，带轮轴端盖4与转向节臂钣金件3固连。
在此实施例中，继续参见图1-2，设竖直方向为Z向，车轮行走方向为X向，与XOZ平面垂直的方向是Y向；所述双联带轮6的轴向为Z向；所述转向节臂钣金件3上固定设置一对摆臂导轮7，所述摆臂导轮7的轴向沿X向；所述车轮12与行走带轮10同轴固定；所述双联带轮6、一对摆臂导轮7、行走带轮10构成的带轮传动机构为车轮12提供行走动力。
在此实施例中，继续参见图1，导轮能够绕摆臂导轮轴8旋转，摆臂导轮轴8固定在摆臂钣金件9上，车轮12可绕车轮轴11转动，车轮轴11安装在摆臂钣金件9上。
在此实施例中，继续参见图1，同步带经双联带轮6上部输入动力，双联带轮6下部输出动力，经导轮7改变同步带运动方向，把动力传递到行走带轮10上及车轮12上；保证车轮中心到转向电机2轴中心的水平距离与车轮半径相等。图1-2中，双联带轮6分为上下两部分，分别用于动力输入和动力输出。
在此实施例中，继续参见图1，所述转向电机2设有编码器1。
一种采用上述的纯滚动转向轮装置的小车，所述小车设有四个所述纯滚动转向轮装置，转向电机2调整前车轮12角度时，车轮为纯滚动；四个转向电机同时控制各自车轮独立转动，进行原地转向时，四个车轮中垂线均通过小车中心，此时车轮为纯滚动。
本发明实现车轮在任何条件下均能纯滚动转向，有利于提高小车的位置精度，即使处于极高粗糙度地面的情况下，也无需特殊的耐磨车轮，降低车轮成本的同时，提高小车的寿命。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种纯滚动转向轮装置，其特征在于：
包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮（12）转动连接，另一端固定设置转向动力源；
转向动力源的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，
所述车轮（12）与从动轮同步转动，主动轮通过同步带带动从动轮转动，主动轮与从动轮的传动比等于：转向转动轴到车轮中心的距离与车轮半径之比；
所述转向转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径；
所述转向动力源是转向电机（2）；所述转向电机（2）固定在转向节臂钣金件（3）上，转向电机轴与带轮轴端盖（4）、带轮轴（5）、双联带轮（6）相连，带轮轴端盖（4）与转向节臂钣金件（3）固连；双联带轮（6）是所述主动轮，行走带轮（10）是所述从动轮，所述车轮（12）与行走带轮（10）同轴固定；
设竖直方向为Z向，车轮行走方向为X向，与XOZ平面垂直的方向是Y向；所述双联带轮（6）的轴向为Z向；所述转向节臂钣金件（3）上固定设置一对摆臂导轮（7），所述摆臂导轮（7）的轴向沿X向；所述双联带轮（6）、一对摆臂导轮（7）、行走带轮（10）构成的带轮传动机构为车轮（12）提供行走动力；
同步带经双联带轮（6）上部输入动力，双联带轮（6）下部输出动力，经导轮（7）改变同步带运动方向，把动力传递到行走带轮（10）上及车轮（12）上；保证车轮中心到转向电机（2）轴中心的水平距离与车轮半径相等。
2.如权利要求1所述的纯滚动转向轮装置，其特征在于：所述转向节臂包括相互连接的转向节臂钣金件（3）和摆臂钣金件（9）；所述车轮（12）固定在摆臂钣金件（9）上。
3.如权利要求2所述的纯滚动转向轮装置，其特征在于：导轮能够绕摆臂导轮轴（8）旋转，摆臂导轮轴（8）固定在摆臂钣金件（9）上，车轮（12）可绕车轮轴（11）转动，车轮轴（11）安装在摆臂钣金件（9）上。
4.如权利要求1所述的纯滚动转向轮装置，其特征在于：所述转向电机（2）设有编码器（1）。
5.一种采用权利要求1所述的纯滚动转向轮装置的小车，其特征在于：所述小车设有四个所述纯滚动转向轮装置，转向电机（2）调整前车轮（12）角度时，车轮为纯滚动；四个转向电机同时控制各自车轮独立转动，进行原地转向时，四个车轮中垂线均通过小车中心，此时车轮为纯滚动。
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