CN111301057B - 一种带辅助支撑的行走转向轮结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可以行走转向的移动机构，特别涉及一种带辅助支撑的行走转向轮结构。包括转向电机、套筒、花键轴、花键轴轴套、转向板及带行走电机的车轮悬挂机构，其中花键轴可转动地设置于套筒内，转向电机设置于套筒的上端、且输出端与花键轴连接，花键轴的下端通过花键轴轴套与转向板连接，转向板可沿轴向移动，带行走电机的车轮悬挂机构与转向板连接。本发明利用花键轴作为主支撑轴，同时实现支撑和导向，能够传递较大转矩，可以同时实现导向和传递扭矩功能，且承载能力强。

Description

一种带辅助支撑的行走转向轮结构
技术领域
本发明涉及一种可以行走转向的移动机构，特别涉及一种带辅助支撑的行走转向轮结构。
背景技术
行走转向轮是移动机器人的重要组成部分，也是机器人行走的动力来源。行走转向轮结构需要包括行进机构和转向机构，由于其工作环境很可能较为复杂，因此在设计时需要充分考虑传动可靠、配合严密以及运行稳定等问题。目前市场上已有的行走转向轮结构，虽然应用广泛且较为成熟，但由于结构上的不足，常常会在遇到地面不平的室外环境时出现灵活性下降和运行不平稳的情况，导致轮子所支撑的平台在室外的使用受到限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种带辅助支撑的行走转向轮结构，以使得移动平台的抗振性能及室外工作能力得到提高。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带辅助支撑的行走转向轮结构，包括转向电机、套筒、花键轴、花键轴轴套、转向板及带行走电机的车轮悬挂机构，其中花键轴可转动地设置于套筒内，所述转向电机设置于所述套筒的上端、且输出端与花键轴连接，所述花键轴的下端通过花键轴轴套与转向板连接，所述转向板可沿轴向移动，所述带行走电机的车轮悬挂机构与所述转向板连接。
所述套筒的下端设有带凹槽端盖，所述花键轴上套设有位于所述带凹槽端盖和所述花键轴轴套之间的减振弹簧。
所述带凹槽端盖与所述转向板之间设有辅助导向支撑机构，所述辅助导向支撑机构用于所述转向板沿周向旋转及沿轴向移动的导向和支撑。
所述辅助导向支撑机构包括辅助弹簧、辅助支撑杆及锁紧套，其中辅助支撑杆为两个、且对称设置于所述花键轴的两侧，所述辅助支撑杆的上端贯穿所述带凹槽端盖上设有的通孔、且套设有辅助弹簧，所述辅助支撑杆的下端与所述转向板可沿周向滑动地连接，所述锁紧套套设于所述花键轴轴套的外侧、且可相对转动，所述锁紧套与所述辅助支撑杆固定连接。
所述转向板上设有轴套安装孔及对称设置于轴套安装孔两侧的支撑杆限位槽，两个支撑杆限位槽为沿周向开设的弧形槽。
所述锁紧套通过轴承II与所述花键轴轴套连接。
所述带凹槽端盖上设有凹槽，所述减振弹簧的一端容置于所述带凹槽端盖上的凹槽内，另一端与所述花键轴轴套抵接。
所述花键轴通过两个轴承I与所述套筒连接。
所述带行走电机的车轮悬挂机构连接在所述转向板的下方。
本发明的优点及有益效果是：
本发明可以通过对辅助支撑上的辅助弹簧进行预紧，使得行走转向轮的减振效果大大提高，整体拥有既能够独立行走又能够转向的结构布局，每个轮可以实现独立的行走和转向功能。
本发明利用辅助弹簧预紧进行辅助支撑的方案，增加结构紧凑性的同时，增加结构垂向刚度，使得轮系抗振性能提升(小振微振，大振减小)。
本发明利用花键轴作为主支撑轴，同时实现支撑和导向，能够传递较大转矩，可以同时实现导向和传递扭矩功能，且承载能力强。
本发明将减震弹簧安装于轴套内部，节约空间，便于安装。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的轴测图；
图3为本发明中花键轴的安装示意图；
图4为本发明中转向板的结构示意图；
图5为本发明中套筒的结构示意图；
图6为本发明中带凹槽端盖的结构示意图；
图7为本发明中花键轴的结构示意图；
图8为本发明中花键轴轴套的结构示意图；
图9为本发明中转向板的结构示意图。
图中：1为转向电机，2为套筒，2-1为转向电机连接法兰，2-2为安装法兰，2-3为端盖连接法兰，3为轴承I，4为花键轴，5为辅助弹簧，6为带凹槽端盖，7为辅助支撑杆，8为减振弹簧，9为花键轴轴套，9-1为抗剪装置，9-2为花键套，10为转向板，10-1为轴套安装孔，10-2为支撑杆限位槽，11为轴承II，12为锁紧套，13为带行走电机的车轮悬挂机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-2所示，本发明提供的一种带辅助支撑的行走转向轮结构，包括转向电机1、套筒2、花键轴4、花键轴轴套9、转向板10及带行走电机的车轮悬挂机构13，其中花键轴4可转动地设置于套筒2内，转向电机1设置于套筒2的上端、且输出端与花键轴4连接，花键轴4的下端通过花键轴轴套9与转向板10连接，转向板10可沿轴向移动，带行走电机的车轮悬挂机构13与转向板10连接。
花键轴4通过两个轴承I3与套筒2连接，套筒2的下端设有带凹槽端盖6，位于下方的轴承I 3外圈被带凹槽端盖6压紧。花键轴4上套设有位于带凹槽端盖6和花键轴轴套9之间的减振弹簧8。
如图6所示，带凹槽端盖6上设有凹槽，减振弹簧8的一端容置于带凹槽端盖6上的凹槽内，另一端与花键轴轴套9抵接。当带行走电机的车轮悬挂机构13受到冲击后传递到转向板10，与之连接的花键轴轴套9压缩减振弹簧8达到减振效果。
带凹槽端盖6与转向板10之间设有辅助导向支撑机构，辅助导向支撑机构用于转向板10沿周向旋转及沿轴向移动的导向和支撑。带行走电机的车轮悬挂机构13连接在转向板10的下方。
如图3-4所示，辅助导向支撑机构包括辅助弹簧5、辅助支撑杆7及锁紧套12，其中辅助支撑杆7为两个、且对称设置于花键轴4的两侧，辅助支撑杆7的上端贯穿带凹槽端盖6上设有的通孔、且套设有辅助弹簧5，辅助弹簧5的上端通过螺母卡在辅助支撑杆7上，安装时辅助弹簧5需要进行预紧安装。
辅助支撑杆7的下端与转向板10可沿周向滑动地连接，锁紧套12套设于花键轴轴套9的外侧、且通过轴承II11与花键轴轴套9连接，锁紧套12与辅助支撑杆7固定连接。
如图9所示，转向板10上设有轴套安装孔10-1及对称设置于轴套安装孔10-1两侧的支撑杆限位槽10-2，两个支撑杆限位槽10-2为沿周向开设的弧形槽。辅助支撑杆7穿过支撑杆限位槽10-2，并可在支撑杆限位槽10-2内转动。
如图5所示，套筒2包括转向电机连接法兰2-1、安装法兰2-2和端盖连接法兰2-3，转向电机1通过螺栓与转向电机连接法兰2-1连接，带凹槽端盖6通过螺栓与端盖连接法兰2-3连接，端盖连接法兰2-3固定安装在移动平台主体，即套筒2在车轮行进转向时相对与车体不动。
如图7-9所示，花键轴轴套9包括：对称设置于外表面上的抗剪装置9-1和设置于内孔的花键套9-2，花键轴4与花键套9-2配合，实现周向固定。花键轴轴套9的抗剪装置9-1安装到轴套安装孔10-1中并用螺栓连接。位于转向板10下方的花键轴轴套9的外表面安装有轴承II11的内圈，轴承II11的外圈被套在锁紧套12内，锁紧套12与转向板10之间留有间隙。
如图1、图2所示，实现行走及转向功能的方法为：由带行走电机的车轮悬挂机构13上的行走电机通过带传动带动轮子实现行走动作、转向电机1及花键轴4转动并带动和花键轴轴套9固定安装的转向板10随转，其中转向板10转动时，带动带行走电机的车轮悬挂机构13转动，从而实现机构的转向功能。
本发明实现辅助支撑的方法为：在带凹槽端盖6和辅助支撑杆7之间安装辅助弹簧5时，对辅助弹簧5进行压缩，即带有预紧的安装，从而减振弹簧8也被压紧。当振动传递到带行走电机的车轮悬挂机构13时，减振弹簧8压缩达到减振效果。由于辅助弹簧5的存在，减振弹簧8压缩量较不带辅助弹簧5时会偏小，能够使得较小的振动微振，较大的振动振幅减小的效果。同时，由于辅助弹簧5的预压缩，预紧力的存在起到了对系统的支撑作用，避免了只有花键轴4上的减振弹簧8作为单独支撑的问题，提高了结构整体的稳定性。
本发明提供的一种带有辅助支撑功能的行走轮结构，采用两弹簧预紧进行辅助支撑的方案，增加结构紧凑性的同时，使得轮子能够达到“小振微振，大振减小“的效果，极大地提高了移动平台的抗振性能及室外工作能力。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带辅助支撑的行走转向轮结构，其特征在于，包括转向电机(1)、套筒(2)、花键轴(4)、花键轴轴套(9)、转向板(10)及带行走电机的车轮悬挂机构(13)，其中花键轴(4)可转动地设置于套筒(2)内，所述转向电机(1)设置于所述套筒(2)的上端、且输出端与花键轴(4)连接，所述花键轴(4)的下端通过花键轴轴套(9)与转向板(10)连接，所述转向板(10)可沿轴向移动，所述带行走电机的车轮悬挂机构(13)与所述转向板(10)连接；
所述套筒(2)的下端设有带凹槽端盖(6)，所述花键轴(4)上套设有位于所述带凹槽端盖(6)和所述花键轴轴套(9)之间的减振弹簧(8)；
所述带凹槽端盖(6)与所述转向板(10)之间设有辅助导向支撑机构，所述辅助导向支撑机构用于所述转向板(10)沿周向旋转及沿轴向移动的导向和支撑；
所述辅助导向支撑机构包括辅助弹簧(5)、辅助支撑杆(7)及锁紧套(12)，其中辅助支撑杆(7)为两个、且对称设置于所述花键轴(4)的两侧，所述辅助支撑杆(7)的上端贯穿所述带凹槽端盖(6)上设有的通孔、且套设有辅助弹簧(5)，所述辅助支撑杆(7)的下端与所述转向板(10)可沿周向滑动地连接，所述锁紧套(12)套设于所述花键轴轴套(9)的外侧、且可相对转动，所述锁紧套(12)与所述辅助支撑杆(7)固定连接。
2.根据权利要求1所述的带辅助支撑的行走转向轮结构，其特征在于，所述转向板(10)上设有轴套安装孔(10-1)及对称设置于轴套安装孔(10-1)两侧的支撑杆限位槽(10-2)，两个支撑杆限位槽(10-2)为沿周向开设的弧形槽。
3.根据权利要求1所述的带辅助支撑的行走转向轮结构，其特征在于，所述锁紧套(12)通过轴承II(11)与所述花键轴轴套(9)连接。
4.根据权利要求1所述的带辅助支撑的行走转向轮结构，其特征在于，所述带凹槽端盖(6)上设有凹槽，所述减振弹簧(8)的一端容置于所述带凹槽端盖(6)上的凹槽内，另一端与所述花键轴轴套(9)抵接。
5.根据权利要求1所述的带辅助支撑的行走转向轮结构，其特征在于，所述花键轴(4)通过两个轴承I(3)与所述套筒(2)连接。
6.根据权利要求1所述的带辅助支撑的行走转向轮结构，其特征在于，所述带行走电机的车轮悬挂机构(13)连接在所述转向板(10)的下方。
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