CN111169245A - 一种独立万向移动轮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立万向移动轮系统，包括行进机构、转向机构、轮支架以及减震机构，行进机构包括驱动轮盘、第一花键轴、传动机构以及行进轮，驱动轮盘的中心轴向设置有第一花键孔，第一花键轴的花键位于第一花键孔内，传动机构安装于轮支架上，行进轮通过传动机构与第一花键轴的下端连接；转向机构包括位于转向轮盘和第二花键轴，转向轮盘的中心轴向设置有第二花键孔，第二花键轴的花键位于第二花键孔内，并与第二花键孔内壁作轴向滑动配合，第二花键轴轴向套接于第一花键轴外，第二花键轴的下端与轮支架的上端固定连接；减震机构设置于转向轮盘与第二花键轴之间。本发明采用减震机构与车轮分体设计，传动机构的传动稳定性不受减震机构影响。

Description

一种独立万向移动轮系统

技术领域

本发明涉及车轮结构技术领域，具体涉及一种独立万向移动轮系统。

背景技术

在现有的车辆结构中，往往都是采用前后桥两端分别连接两个车轮的方式，在转向上存在较大的转弯半径，转弯时行驶速度也比较慢，不能够灵活转向，这样就在狭窄的路面环境和复杂的地面中，难以满足使用要求。所以，要解决这个问题，必须在车辆轮结构上加以改变，设计独立轮系统，让每个轮子都能够成为一个驱动和转向的独立结构，才能在转向灵活性和通过性上加以保证，可以在复杂的地面上运动灵活自如，并且使用多个驱动轮，解决负载大，避免深陷等诸多问题，在智能物流，自动驾驶，以及特殊用途车辆上，有广泛的应用。

在申请号为201910902006.0的中国发明专利公开了一种差速轮组结构的全方位八轮越野车，其中的差速轮组结构通过方向电机驱动方向小齿轮旋转而带动轮组固定架旋转，进而带动车轮转向，并通过动力电机驱动差速轮组旋转行进，且方向小齿轮与差速轮组相互独立，从而实现让每个轮子都能够成为一个驱动和转向的独立结构。但是，该放案的差速轮组中，车轮与减震机构直接连接，并随减震机构的震动而在轮组固定架上上下位移，同时车轮受传动链条带动旋转，因此，当车轮和动力驱动轴之间因减震机构运动到相对距离改变时，传动链条也随之松紧变化。为了确保传动稳定，该方案申请人设计了张紧链轮自动调节传动链轮的松紧，而张紧链轮设置于一端具有扭簧的张紧臂，即张紧链轮对传动链轮松紧的自动调节实质是通过扭簧实现的，也即整个差速轮组的传动稳定完全依靠扭簧。然而，在车辆自重以及货物载重的载荷下，震动所产生的反复冲击力对扭簧的强度和韧性是极大的考验，一旦扭簧失效或损坏，车辆行驶发生颠簸时，差速轮组的传动则会出现间歇失效，甚至出现传动链条脱落而导致传动彻底失效。

综上所述，上述专利申请方案的减震机构与传动机构一体的设计显然存在明显的缺陷，本发明为克服其缺陷而设计。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种独立万向移动轮系统，采用减震机构与车轮分体设计，传动机构的传动稳定性不受减震机构影响，减震可靠的同时，确保传动稳定。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种独立万向移动轮系统，包括行进机构、转向机构、轮支架以及减震机构；

行进机构包括驱动轮盘、第一花键轴、传动机构以及行进轮，驱动轮盘的中心轴向设置有第一花键孔，第一花键轴的花键位于第一花键孔内，并与第一花键孔内壁作轴向滑动配合，传动机构安装于轮支架上，行进轮通过传动机构与第一花键轴的下端连接；

转向机构包括位于转向轮盘和第二花键轴，转向轮盘同轴位于驱动轮盘下方，并与驱动轮盘可转动地连接，转向轮盘的中心轴向设置有第二花键孔，第二花键轴的花键位于第二花键孔内，并与第二花键孔内壁作轴向滑动配合，第二花键轴轴向套接于第一花键轴外，并与第一花键轴作转动配合，第二花键轴的下端与轮支架的上端固定连接；

减震机构设置于转向轮盘与第二花键轴之间，在转向轮盘位置固定不动时，减震机构用于缓减第一花键轴和第二花键轴随行进轮震动而产生的震动。

进一步地，减震机构包括固定板、导向轴、减震弹簧、外固定套、内固定套和连接板；连接板的中部开设有供第一花键轴穿过的过孔，并固定于第二花键轴的下端，轮支架的上端与连接板的下端面固定连接；内固定套的上端周向固定于连接板的边缘，并同轴可转动地连接于外固定套内，外固定套的下端周向外壁具有水平向外凸出的凸环；固定板的中部开设有供第二花键轴穿过的过孔，并可转动地连接于转向轮盘的下端；导向轴竖直穿过固定板，并与固定板固定连接，凸环上对应导向轴开设有滑孔，导向轴的下端穿过滑孔，并与滑孔作滑动配合；减震弹簧套设于导向轴外，并位于固定板和凸环之间。

进一步地，凸台上端面对应导向轴固定设置有位于减震弹簧内的直线导套，导向轴位于直线导套内，并与直线导套内壁作轴向滑动配合。

进一步地，转向轮盘的下端具有轴向伸出的延伸环，固定板的中部通过轴承与延伸环可转动地连接。

进一步地，外固定套通过轴承与内固定套可转动地连接。

进一步地，传动机构包括主动锥齿轮、从动锥齿轮、换向轴、主动传动轮、从动传动轮、传动件和差速器，主动锥齿轮套接并固定于第一花键轴的下端，从动锥齿轮套接并固定于换向轴上，并与主动锥齿轮啮合，换向轴水平可转动地安装于轮支架上，主动传动轮套接并固定于换向轴上，从动传动轮套接并固定于差速器的输入轴上，传动件连接主动传动轮和从动传动轮，行进轮设置一对，并分别与差速器的两输出轴连接。

进一步地，换向轴通过轴承可转动地安装于轮支架上。

进一步地，行进轮通过轴承与轮支架可转动地连接。

进一步地，第一花键轴通过轴承与第二花键轴作转动配合。

进一步地，驱动轮盘的下端面中部围绕其花键孔开设有第一环形槽，转向轮盘的上端面中部围绕其花键孔开设有第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽之间设置有轴套，驱动轮盘的下端通过位于第一环形槽内的轴承与轴套可转动地连接，转向轮盘的上端通过位于第二环形槽内的轴承与轴套可转动地连接。

本发明的有益效果体现在：

1、由于减震机构设置于转向轮盘与第二花键轴之间，在转向轮盘位置固定不动时，减震机构用于缓减第一花键轴和第二花键轴随行进轮震动而产生的震动，第一花键轴和第二花键轴随减震机构的运动而在相应的花键孔内轴向运动从，而实现对车轮的减震，且减震机构不直接与车轮连接，不干涉传动机构的传动动作，即采用减震机构与车轮分体设计，传动机构的传动稳定性不受减震机构影响，减震可靠的同时，确保传动稳定。

2、由于驱动轮盘和转向轮盘可转动地连接，第一花键轴的花键位于驱动轮盘上的花键孔内，第二花键轴的花键位于转向轮盘的花键孔内，且第二花键轴轴向套接于第一花键轴外，并与第一花键轴作转动配合，故驱动轮盘带动第一花键轴经过传动机构带动行进轮旋转行进，转向轮盘带动第二花键轴经轮支架带动行进轮转向，二者相互独立，互不干涉，让每个轮子都能够成为一个驱动和转向的独立结构，才能在转向灵活性和通过性上加以保证，可以在复杂的地面上运动灵活自如，并且车轮尺寸也能够随需要更改，不受空间限制，亦可使用多个驱动轮，解决负载大，避免深陷等诸多问题，在智能物流，自动驾驶，以及特殊用途车辆上，有广泛的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的外部结构示意图；

图2为本发明实施例的内部结构示意图。

附图中，1-驱动轮盘，2-转向轮盘，3-导向轴，4-减震弹簧，5-外固定套，6-凸环，7-传动件，8-从动传动轮，9-差速器，10-行进轮，11-轮支架，12-内固定套，13-直线导套，14-固定板，15-第二花键轴，16-第一花键轴，17-轴套，18-延伸环，19-连接板，20-主动锥齿轮，21-换向轴，22-从动锥齿轮，23-主动传动轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1和图2所示，一种独立万向移动轮系统，包括行进机构、转向机构、轮支架11以及减震机构；

行进机构包括驱动轮盘1、第一花键轴16、传动机构以及行进轮10，驱动轮盘1的中心轴向设置有第一花键孔，第一花键轴16的花键位于第一花键孔内，并与第一花键孔内壁作轴向滑动配合，传动机构安装于轮支架11上，行进轮10通过传动机构与第一花键轴16的下端连接，其中，驱动轮盘1采用齿轮或带轮；

转向机构包括位于转向轮盘2和第二花键轴15，转向轮盘2同轴位于驱动轮盘1下方，并与驱动轮盘1可转动地连接，转向轮盘2的中心轴向设置有第二花键孔，第二花键轴15的花键位于第二花键孔内，并与第二花键孔内壁作轴向滑动配合，第二花键轴15轴向套接于第一花键轴16外，并与第一花键轴16作转动配合，第二花键轴15的下端与轮支架11的上端固定连接，其中转向轮盘2采用齿轮或带轮；

减震机构设置于转向轮盘2与第二花键轴15之间，在转向轮盘2位置固定不动时，减震机构用于缓减第一花键轴16和第二花键轴15随行进轮10震动而产生的震动。

具体的，减震机构包括固定板14、导向轴3、减震弹簧4、外固定套5、内固定套12和连接板19；连接板19的中部开设有供第一花键轴16穿过的过孔，并固定于第二花键轴15的下端，轮支架11的上端与连接板19的下端面固定连接；内固定套12的上端周向固定于连接板19的边缘，并同轴可转动地连接于外固定套5内，外固定套5的下端周向外壁具有水平向外凸出的凸环6；固定板14的中部开设有供第二花键轴15穿过的过孔，并可转动地连接于转向轮盘2的下端；导向轴3竖直穿过固定板14，并与固定板14固定连接，凸环6上对应导向轴3开设有滑孔，导向轴3的下端穿过滑孔，并与滑孔作滑动配合；减震弹簧4套设于导向轴3外，并位于固定板14和凸环6之间；其中，连接板与第二花键轴一体成型，凸环与外固定套一体成型，内固定环的上端与连接板的边缘焊接固定，导向轴设置四根，并均匀分布与固定板四周。将导向轴3固定安装于车辆底盘上，行进轮10在行驶过程中遇颠簸震动时，轮支架11同步运动，从而带动第二花键轴15以及与第二花键轴15可转动地连接的第一花键轴16同步在相应的花键孔内轴向运动，由于轮支架11的上端固定于连接板19，且连接板19固定于第二花键轴15的下端，故而第二花键轴15的运动带动连接板19、内固定套12、外固定套5和凸环6受导向轴3限制而上下直线运动，连接板19、内固定套12、外固定套5和凸环6的上下运动带动减震弹簧4在固定板14的限制下压缩或放松，从而实现减震机构的减震功能，减震结构更为稳定可靠，且不干涉传动机构的传动，确保传动机构传动稳定。

具体的，凸台上端面对应导向轴3固定设置有位于减震弹簧4内的直线导套13，导向轴3位于直线导套13内，并与直线导套13内壁作轴向滑动配合。利用直线导套13限定导向轴3进行直线运动，从而保证减震机构减震稳定可靠。

具体的，转向轮盘2的下端具有轴向伸出的延伸环18，固定板14的中部通过轴承与延伸环18可转动地连接。实现转向轮盘2的下端与固定板14的中部可转动连接，并确保连接可靠性。

具体的，外固定套5通过轴承与内固定套12可转动地连接。实现外固定套5通过轴承与内固定套12可转动地连接，并确保连接可靠性。

具体的，传动机构包括主动锥齿轮20、从动锥齿轮22、换向轴21、主动传动轮23、从动传动轮8、传动件7和差速器9，主动锥齿轮20套接并固定于第一花键轴16的下端，从动锥齿轮22套接并固定于换向轴21上，并与主动锥齿轮20啮合，换向轴21水平可转动地安装于轮支架11上，主动传动轮23套接并固定于换向轴21上，从动传动轮8套接并固定于差速器9的输入轴上，传动件7连接主动传动轮23和从动传动轮8，行进轮10设置一对，并分别与差速器9的两输出轴连接；其中主动传动轮23和从动传动轮8均采用带轮或齿轮，传动件7对应主动传动轮23和从动传动轮8采用皮带或链条。实现传动机构承接第一花键轴16的动力传动于行进轮10，传动稳定可靠，同时，采用差速器9能够有效保证一对行进轮10在原地转向和普通转向运动时提供一对行进轮10滚动的速度差，减小行进轮10与地面的摩擦。

具体的，换向轴21通过轴承可转动地安装于轮支架11上。实现换向轴21与轮支架11可转动地连接，并确保连接可靠性。

具体的，行进轮10通过轴承与轮支架11可转动地连接。在行进轮10与差速器9的输出轴连接的同时，再与轮支架11可转动地连接，有效提高行进轮10的装配可靠性，并保护差速器9的结构稳定性，延长差速器9的使用寿命。

具体的，第一花键轴16通过轴承与第二花键轴15作转动配合。实现第一花键轴16与第二花键轴15可转动地连接，并确保连接可靠性。

具体的，驱动轮盘1的下端面中部围绕其花键孔开设有第一环形槽，转向轮盘2的上端面中部围绕其花键孔开设有第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽之间设置有轴套17，驱动轮盘1的下端通过位于第一环形槽内的轴承与轴套17可转动地连接，转向轮盘2的上端通过位于第二环形槽内的轴承与轴套17可转动地连接。利用轴套17与相应的轴承配合实现驱动轮盘1与转向轮盘2可转动地连接，并确保连接可靠性。

本独立万向移动轮系统由导向轴3的下端固定安装于车辆底盘上，完成与车辆装配，其运转方式如下：

行驶状态：采用行驶电机通过链条或皮带带动驱动轮盘1旋转，从而带动第一花键轴16旋转，再逐次经过主动锥齿轮20、从动主齿轮、换向轴21、主动传动轮23、传动件7、从动传动轮8和差速器9传动带动行进轮10旋转行进；

转向状态：采用转向电机通过链条或皮带带动转向轮盘2旋转，从而带动第二花键轴15旋转，再逐次经过连接板19和轮支架11传递力带动行进轮10转向；

减震状态：行进轮10在行驶过程中遇颠簸震动时，轮支架11同步运动，从而带动第二花键轴15以及与第二花键轴15可转动地连接的第一花键轴16同步在相应的花键孔内轴向运动，由于轮支架11的上端固定于连接板19，且连接板19固定于第二花键轴15的下端，故而第二花键轴15的运动带动连接板19、内固定套12、外固定套5、凸环6以及直线导套13受导向轴3限制而上下直线运动，连接板19、内固定套12、外固定套5、凸环6以及直线导套13的上下运动带动减震弹簧4在固定板14的限制下压缩或放松，从而实现减震机构的减震功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种独立万向移动轮系统，包括行进机构、转向机构、轮支架(11)以及减震机构，其特征在于：

行进机构包括驱动轮盘(1)、第一花键轴(16)、传动机构以及行进轮(10)，驱动轮盘(1)的中心轴向设置有第一花键孔，第一花键轴(16)的花键位于第一花键孔内，并与第一花键孔内壁作轴向滑动配合，传动机构安装于轮支架(11)上，行进轮(10)通过传动机构与第一花键轴(16)的下端连接；

转向机构包括位于转向轮盘(2)和第二花键轴(15)，转向轮盘(2)同轴位于驱动轮盘(1)下方，并与驱动轮盘(1)可转动地连接，转向轮盘(2)的中心轴向设置有第二花键孔，第二花键轴(15)的花键位于第二花键孔内，并与第二花键孔内壁作轴向滑动配合，第二花键轴(15)轴向套接于第一花键轴(16)外，并与第一花键轴(16)作转动配合，第二花键轴(15)的下端与轮支架(11)的上端固定连接；

减震机构设置于转向轮盘(2)与第二花键轴(15)之间，在转向轮盘(2)位置固定不动时，减震机构用于缓减第一花键轴(16)和第二花键轴(15)随行进轮(10)震动而产生的震动。

2.根据权利要求1所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

减震机构包括固定板(14)、导向轴(3)、减震弹簧(4)、外固定套(5)、内固定套(12)和连接板(19)；

连接板(19)的中部开设有供第一花键轴(16)穿过的过孔，并固定于第二花键轴(15)的下端，轮支架(11)的上端与连接板(19)的下端面固定连接；

内固定套(12)的上端周向固定于连接板(19)的边缘，并同轴可转动地连接于外固定套(5)内，外固定套(5)的下端周向外壁具有水平向外凸出的凸环(6)；

固定板(14)的中部开设有供第二花键轴(15)穿过的过孔，并可转动地连接于转向轮盘(2)的下端；

导向轴(3)竖直穿过固定板(14)，并与固定板(14)固定连接，凸环(6)上对应导向轴(3)开设有滑孔，导向轴(3)的下端穿过滑孔，并与滑孔作滑动配合；

减震弹簧(4)套设于导向轴(3)外，并位于固定板(14)和凸环(6)之间。

3.根据权利要求2所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

凸台上端面对应导向轴(3)固定设置有位于减震弹簧(4)内的直线导套(13)，导向轴(3)位于直线导套(13)内，并与直线导套(13)内壁作轴向滑动配合。

4.根据权利要求2所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

转向轮盘(2)的下端具有轴向伸出的延伸环(18)，固定板(14)的中部通过轴承与延伸环(18)可转动地连接。

5.根据权利要求2所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

外固定套(5)通过轴承与内固定套(12)可转动地连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

传动机构包括主动锥齿轮(20)、从动锥齿轮(22)、换向轴(21)、主动传动轮(23)、从动传动轮(8)、传动件(7)和差速器(9)，主动锥齿轮(20)套接并固定于第一花键轴(16)的下端，从动锥齿轮(22)套接并固定于换向轴(21)上，并与主动锥齿轮(20)啮合，换向轴(21)水平可转动地安装于轮支架(11)上，主动传动轮(23)套接并固定于换向轴(21)上，从动传动轮(8)套接并固定于差速器(9)的输入轴上，传动件(7)连接主动传动轮(23)和从动传动轮(8)，行进轮(10)设置一对，并分别与差速器(9)的两输出轴连接。

7.根据权利要求6所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

换向轴(21)通过轴承可转动地安装于轮支架(11)上。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

行进轮(10)通过轴承与轮支架(11)可转动地连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

第一花键轴(16)通过轴承与第二花键轴(15)作转动配合。

10.根据权利要求1-5所述的一种独立万向移动轮系统，其特征在于：

驱动轮盘(1)的下端面中部围绕其花键孔开设有第一环形槽，转向轮盘(2)的上端面中部围绕其花键孔开设有第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽之间设置有轴套(17)，驱动轮盘(1)的下端通过位于第一环形槽内的轴承与轴套(17)可转动地连接，转向轮盘(2)的上端通过位于第二环形槽内的轴承与轴套(17)可转动地连接。

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