CN111469949A - 一种转向装置、舵轮和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种转向装置、舵轮和机器人，涉及AGV小车结构技术领域。转向装置包括保护壳、回转支承、动态密封件和第一密封圈。保护壳包括安装板和盖，安装板和盖形成容纳腔，安装板中部具有通孔。回转支承设置于容纳腔中，且回转支承的内圈安装于安装板。动态密封件用于填充盖与回转支承的外圈之间的缝隙使回转支承的外圈与盖动态密封配合。第一密封圈环设于通孔以填充安装板与回转支承的内圈之间的缝隙使回转支承的内圈与安装板密封配合。本申请在并未过多增大转向装置的外形尺寸的前提下，使整个回转支承的上部和下部均与外界密封连接，从而有利于整体达到IP55防水防尘等级。

Description

一种转向装置、舵轮和机器人

技术领域

本申请涉及AGV小车结构技术领域，具体而言，涉及一种转向装置、舵轮和机器人。

背景技术

当前的舵轮主要应用于无尘车间、仓库等洁净的室内环境，其回转支承、刹车等部位全部裸露在外，尚没有能够达到IP55防水防尘等级的舵轮产品。

而建筑机器人对于底盘舵轮的要求较高，除了各项运动参数达标之外，最主要的一点就是对于工地恶劣环境的适应性，因此防水防尘能力必不可少。如果采用回转支承、刹车等部位全部裸露在外的拖轮，不仅防水防尘性能受限于关键零部件自身的防护等级，工地环境特有的碎石、飞溅的工地水也会影响舵轮的工作稳定性。

高度通用化、集成化的舵轮，对于外形尺寸有严格的限制，并且后期维护要简便。而标准的密封结构要么结构臃肿，要么加工成本高昂，维修拆装麻烦且耗时长。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种转向装置、舵轮和机器人，其在不影响拆装以及外形尺寸的前体下能够提高其防水防尘效果，有利于整体达到IP55防水防尘等级。

第一方面，本申请实施例提供一种转向装置，其包括保护壳、回转支承、动态密封件和第一密封圈。

保护壳包括安装板和盖，盖和安装板可拆卸连接，安装板和盖之间形成容纳腔，安装板中部具有通孔。

回转支承设置于容纳腔中，且回转支承的内圈安装于安装板。

动态密封件用于填充盖与回转支承的外圈之间的缝隙使回转支承的外圈与盖动态密封配合。

第一密封圈环设于通孔以填充安装板与回转支承的内圈之间的缝隙使回转支承的内圈与安装板密封配合。

在上述实现过程中，动态密封件使回转支承的外圈在保证回转性能不受到影响的情况下防止粉尘和水从盖与回转支承的外圈之间的缝隙进入到容纳腔内，进而影响到回转支承的外圈与转向电机机构的传动连接。第一密封圈用于防止粉尘和水从安装板的通孔进入并穿过安装板与回转支承的内圈之间的缝隙到达容纳腔内，从而影响到回转支承的内圈和外圈的相对转动以及回转支承的外圈与转向电机机构的传动连接。

保护壳的底壁为安装板，盖的高度和回转支承的可以高度相等或略高于回转支承的高度。即本申请可以在并未过多增大转向装置的外形尺寸的前提下，使整个回转支承的上部和下部均与外界密封连接，从而有利于整体达到IP55防水防尘等级。

在一种可能的实施方案中，转向装置还包括第二密封圈，第二密封圈设置于安装板和盖之间，盖的边缘具有与安装板的边缘配合的外唇部，安装板具有第二凸台，第二密封圈位于外唇部与第二凸台之间，且第二密封圈的高度大于第二凸台的高度。

在上述实现过程中，盖的边缘设置的与安装板的边缘配合的外唇部能够防止水流对第二密封圈的直接冲击；第二密封圈能够通过被挤压提供弹性力使盖和安装板之间的缝隙被填满；第二凸台不仅能够限定第二密封圈的位置，同时能够防止从第二密封圈底部渗透进来的水直接流到容纳腔的中部。在一种可能的实施方案中，回转支承的外圈包括第一齿轮和位于第一齿轮上侧的第一凸台，动态密封件环设于第一凸台以填充盖与第一凸台之间的缝隙使回转支承的外圈与盖密封配合。

在上述实现过程中，动态密封件填充于回转支承的第一凸台与盖之间的缝隙使回转支承的外圈与盖密封配合，避免动态密封件影响到回转支承的外圈的第一齿轮与转向电机机构的传动连接。

在一种可能的实施方案中，盖具有侧壁，动态密封件用于填充侧壁与第一凸台之间的缝隙使回转支承的外圈与盖动态密封配合。

在上述实现过程中，动态密封件填充于回转支承的第一凸台与盖的侧壁之间的缝隙使回转支承的外圈与盖密封配合，盖的高度与回转支承的高度相同，从而避免防水防尘结构增加整个转向装置的高度和外形尺寸。

在一种可能的实施方案中，安装板设置有环设于通孔的第一凹槽，第一密封圈安装于第一凹槽中。

在上述实现过程中，第一凹槽用于限定第一密封圈的位置，并且增大第一密封圈与安装板的接触面积，提高密封效果。

在一种可能的实施方案中，转向装置包括接近开关和密封板，安装板的底部设置有第二凹槽，接近开关安装于第二凹槽内，第二凹槽的边缘具有填充有密封胶的密封槽，密封板通过密封槽内的密封胶与第二凹槽配合密封连接。

在一种可能的实施方案中，密封板具有过线孔，密封槽设置有涂覆有密封胶的第三凹槽，第三凹槽与过线孔位置对应，第三凹槽的表面的密封胶被挤压至过线孔从而密封过线孔。

在一种可能的实施方案中，安装板设置有用于连接转向电机机构的安装孔，安装孔设置有第三密封圈。

第二方面，本申请实施例提供一种舵轮，其包括上述的转向装置。

在上述实现过程中，本申请提供的舵轮在并未过多增大其外形尺寸的前提下，具有良好的防水防尘效果，能够被广泛的应用于恶劣的环境中。

第三方面，本申请实施例提供一种机器人，其包括上述的舵轮。

在上述实现过程中，本申请提供的机器人能够被广泛的应用于恶劣的环境中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本申请实施例的转向装置的装配示意图；

图2为本申请实施例的转向装置的俯视图；

图3为本申请实施例的转向装置的剖视图；

图4为本申请实施例的转向装置的局部示意图；

图5为本申请实施例的转向装置的底面方向的结构示意图；

图6为本申请实施例的舵轮的装配示意图；

图7为本申请实施例的舵轮的结构示意图。

图标：10-转向装置；100-安装板；101-第一凹槽；102-第二凸台；103-密封槽；104-第三凹槽；105-安装孔；200-盖；201-侧壁；202-顶壁；203-外唇部；210-限位部；300-回转支承；301-第一齿轮；302-第一凸台；410-动态密封件；420-第一密封圈；430-第二密封圈；440-第三密封圈；450-第四密封圈；460-第五密封圈；470-第六密封圈；500-接近开关；600-密封板；610-过线孔；710-第二齿轮；720-转向电机；730-转向减速机；11-支撑座；12-轮胎；13-行走减速机；14-第一驱动侧板；15-第二驱动侧板；16-行走电机；17-刹车；18-刹车齿轮；19-刹车防尘罩；20-第一减震器；21-第二减震器；22-减震器连接轴；30-舵轮。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将71结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1～3，本申请提供一种转向装置10，其包括保护壳、回转支承300、动态密封件410和第一密封圈420。

保护壳包括安装板100和盖200，安装板100和盖200可拆卸连接，安装板100和盖200之间形成容纳腔，回转支承300设置于容纳腔内，且回转支承300的内圈安装于安装板100。

在如图1～3所示的实施例中，安装板100和盖200通过螺栓可拆卸连接。在本申请其他一些实施例中，安装板100和盖200还可以通过卡扣或锁扣连接。

安装板100中部具有通孔，其通孔用于与回转支承300中部的通孔配合对齐。在如图1～3所示的实施例中，安装板100中部的通孔的内径与回转支承300中部的通孔的内径相等，将回转支承300的内圈安装于安装板100后，回转支承300的通过与安装板100中部的通孔配合对齐。

安装板100内表面设置有环设于通孔的第一凹槽101，且第一凹槽101与第一密封圈420的形状配合，第一密封圈420安装于第一凹槽101内并且被限位于第一凹槽101中以填充安装板100与回转支承300的内圈之间的缝隙使回转支承300的内圈与安装板100密封配合，从而防止粉尘和水从安装板100的通孔进入并穿过安装板100与回转支承300的内圈之间的缝隙到达容纳腔内，避免影响到回转支承300的内圈和外圈的相对转动以及回转支承300的外圈与转向电机720机构的传动连接。第一凹槽101能够防止第一密封圈420移动到回转支承300的外圈或安装板100通孔的位置，以避免使第一密封圈420影响到回转支承300的外圈与转向电机720机构的传动连接或避免回转支承300的内圈与安装板100密封配合失效。同时，第一凹槽101能够增大第一密封圈420与安装板100的接触面积，进而增加安装板100与回转支承300的内圈的密封性。

可选地，第一密封圈420包括O型圈。

本申请并不限定安装板100的形状，在如图1～3所示的实施例中，为了留有转向电机720机构与回转支承300的外圈传动连接的位置，安装板100的形状为异形，其包括半圆形部分和长方形部分，其中半圆形部分的直径等于长方形的长。在本申请其他一些实施例中，安装板100的形状可以根据需求以及转向电机720机构的结构决定。

盖200包括侧壁201，盖200的上顶面形成通孔，当回转支承300设置于安装板100和盖200形成的容纳腔时，回转支承300的外圈上的连接孔露出，用于连接上部结构。

盖200用于与安装板100配合，当安装板100的形状为异形时，盖200的横截面也为与安装板100相同的异形。

在如图1～3所示的实施例中，盖200的侧壁201的横截面也包括半圆形部分和长方形部分，其中半圆形部分的直径等于长方形的长。

可选地，当侧壁201的横截面为异形时，盖200还包括顶壁202，使盖200的上顶面形成与回转支承300配合的圆形通孔。

动态密封件410环设于回转支承300的外圈以填充盖200与回转支承300的外圈之间的缝隙使回转支承300的外圈与盖200动态密封配合。

回转支承300的外圈包括第一齿轮301和位于第一齿轮301上侧的第一凸台302，且第一齿轮301的外径大于第一凸台302的外径。回转支承300的外圈的上部为第一凸台302，下部为第一齿轮301，动态密封件410环设于回转支承300的外圈以填充盖200与第一凸台302之间的缝隙使回转支承300的外圈与盖200密封配合。

如图1～3所示的实施例中，盖200的顶壁202只设置于侧壁201的长方形部分的两个角的上侧，动态密封件410环设于回转支承300的外圈以填充侧壁201、顶壁202与第一凸台302之间的缝隙使回转支承300的外圈与盖200动态密封配合，此时盖200的高度与回转支承300的高度基本相等。在本申请其他一些实施例中，盖200的顶壁202还可以环设于盖200的侧壁201的上顶端，异形的动态密封件410环设于回转支承300的外圈以填充侧壁201、顶壁202与第一凸台302之间的缝隙使回转支承300的外圈与盖200动态密封配合，此时盖200的高度略微高于回转支承300的高度，高度差即为顶壁202的厚度。

可选地，动态密封件410包括骨架油封，骨架油封根据盖200与回转支承300的缝隙的形状定制得到。

可选地，侧壁201的上端还设置有限位部210，动态密封件410被限位于限位部210与第一齿轮301之间，防止动态密封件410在回转支承300的外圈与盖200的相对转动中脱离。

转向装置10还包括第二密封圈430，第二密封圈430设置于安装板100和盖200之间。

由于安装板100和盖200通过螺栓可拆卸连接，其窄边相对来说安装尺寸过小，无设置有第二密封圈430的第一凹槽101的位置。

请参阅图4，盖200的边缘具有与安装板100的边缘配合的外唇部203，安装板100具有第二凸台102，第二密封圈430位于外唇部203与第二凸台102之间，且第二密封圈430的高度大于第二凸台102的高度。其中，螺栓设置于外唇部203和第二密封圈430之间。

可选地，第二密封圈430包括异形密封垫。

首先，盖200的边缘设置的与安装板100的边缘配合的外唇部203能够防止水流对第二密封圈430的直接冲击，形成第一道防护；其次，第二密封圈430能够被第二凸台102和外唇部203同时限定位置，当盖200与安装板100合并时，盖200与安装板100相互挤压，其之间的缝隙能够被第二密封圈430填充使安装板100和盖200密封配合，形成第二道防护；最后，由于第二凸台102高于第二密封圈430的底部，第二凸台102能够阻挡从第二密封圈430底部渗透进来的水直接流到容纳腔的中部，形成第三道防护。

本申请中的盖200与安装板100通过上述结构配合连接，使盖200与安装板100的连接处形成三道防护，可保证盖200与安装板100在锁紧力分布不均匀的情况下依旧保持整个容纳腔内滴水不进。

请参阅图1和图5，转向装置10包括接近开关500和密封板600，安装板100的外表面设置有第二凹槽，接近开关500安装于第二凹槽内，由于密封板600较薄，可能只有2mm厚，无法受力，在第二凹槽的边缘设置密封槽103。密封板600具有过线孔610，密封槽103设置有第三凹槽104，第三凹槽104与过线孔610位置对应。

在装配时，先在密封槽103内和第三凹槽104表面均涂覆密封胶，然后将密封板600盖200在密封槽103上，密封板600通过密封槽103内的密封胶与第二凹槽配合密封连接，同时第三凹槽104的表面的密封胶被挤压至出线孔从而将出线孔的空隙堵死实现密封。

安装板100位于其长方形部分的一个角设置有安装孔105，转向电机720机构通过安装孔105传动连接于回转支承300的外圈，安装孔105设置有第三密封圈440，转向电机720机构通过第三密封圈440与安装孔105密封连接。

可选地，第三密封圈440包括O型圈。

本申请的转向装置10的盖200与安装板100相适应，其横截面积与安装板100大小和形状均相等，即转向装置10并未在横向增加尺寸，并且盖200的高度与回转支承300基本相等或略高于回转支承300，即转向装置10并未在纵向增加尺寸。并且，转向装置10通过动态密封件410使回转支承300的外圈与盖200动态密封配合，第一密封圈420使回转支承300的内圈与安装板100密封配合，第二密封圈430以及盖200和安装板100的配合使盖200和安装板100密封配合，第三密封圈440使转向电机720机构与安装板100密封配合。本申请的转向装置10在不影响拆装以及外形尺寸的前体下依旧能够提高其防水防尘效果，有利于整体达到IP55防水防尘等级。

请参阅图2、图6和图7，本申请实施例还提供一种舵轮30，其包括传动装置、驱动装置、刹车17装置、减震装置和上述的转向装置10。

其中，转向装置10包括转向电机720机构。

需要说明的是，转向电机720机构可以包括第二齿轮710、转向减速机730和转向电机720，其中转向电机720传动连接转向减速机730的一端，转向减速机730的另一端传动连接于第二齿轮710，第二齿轮710于容纳腔内与回转支承300的外圈的第一齿轮301啮合传动连接，此时转向减速机730通过第三密封圈440与安装孔105密封连接。转向电机720机构还可以只包括第二齿轮710和转向电机720，转向电机720直接传动连接于第二齿轮710，此时转向电机720通过第三密封圈440与安装孔105密封连接。

传动装置包括支撑座11、轮胎12、行走减速机13、第一驱动侧板14、第二驱动侧板15、第四密封圈450和第五密封圈460。转向装置10通过螺栓依次穿过回转支承300的内圈和安装板100连接于支撑座11，行走减速机13穿过轮胎12中部的通孔，并且与轮胎12传动连接，第一驱动侧板14分别连接于支撑座11和行走减速机13的一端，第二驱动侧板15分别连接于支撑座11和行走减速机13的另一端，即第一驱动侧板14和第二驱动侧板15分别连接于行走减速机13设置于轮胎12两侧的两端，第四密封圈450设置于第一驱动侧板14与行走减速机13之间，第五密封圈460设置于第二驱动侧板15与行走减速机13之间，第四密封圈450和第五密封圈460能够防止水和粉尘从第一驱动侧板14或第二驱动侧板15与行走减速机13之间的缝隙进入到行走减速机13中，使舵轮30能够适应于恶劣的环境。

可选地，第一驱动侧板14和第二驱动侧板15通过转轴连接于支撑座11。

可选地，第四密封圈450和第五密封圈460均包括O型圈。

驱动装置包括行走电机16，行走电机16连接于第一驱动侧板14。

刹车17装置包括刹车17、刹车防尘罩19和第六密封圈470，刹车17包括刹车齿轮18，刹车17连接于第二驱动侧板15，刹车防尘罩19套设于刹车17外，第六密封圈470设置于第二驱动侧板15与刹车17之间，第六密封圈470能够防止水和粉尘从第二驱动侧板15与刹车17之间的缝隙进入到刹车17中，同时刹车防尘罩19能够阻挡大部分水和粉尘进入到刹车17中，使舵轮30能够适应于恶劣的环境。

可选地，第六密封圈470包括O型圈。

减震装置包括第一减震器20、第二减震器21和减震器连接轴22，支撑座11设置有通孔，减震器连接轴22穿过通孔使其两端均布于轮胎12的两侧，第一减震器20的一端连接于减震器连接轴22的一端，第一减震器20的另一端连接于第一驱动侧板14，第二减震器21的一端连接于减震器连接轴22的另一端，第二减震器21的另一端连接于第二驱动侧板15。

转向装置10的回转支承300的外圈用于连接舵轮30上部结构，回转支承300的内圈则与转向电机720机构和整个下部结构固定连接，当转向电机720机构转动时，整个舵轮30能够相对于回转支承300的外圈发生转动，即舵轮30完成转向动作。

而行走减速机13两侧的行走电机16和刹车17分别进行驱动和制动，电机启动，轮胎12则会相对第一驱动侧板14和第二驱动侧板15转动，舵轮30完成行走动作。

本申请实施例还提供一种机器人，其包括上述的舵轮30。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向装置，其特征在于，所述转向装置包括：

保护壳，所述保护壳包括安装板和盖，所述盖和所述安装板可拆卸连接，所述安装板和所述盖之间形成容纳腔，所述安装板中部具有通孔；

回转支承，所述回转支承设置于所述容纳腔中，且所述回转支承的内圈安装于所述安装板；

动态密封件，所述动态密封件用于填充所述盖与所述回转支承的外圈之间的缝隙使所述回转支承的外圈与所述盖动态密封配合；

第一密封圈，所述第一密封圈环设于所述通孔以填充所述安装板与所述回转支承的内圈之间的缝隙使所述回转支承的内圈与所述安装板密封配合。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述转向装置还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述安装板和所述盖之间，所述盖的边缘具有与所述安装板的边缘配合的外唇部，所述安装板具有第二凸台，所述第二密封圈位于所述外唇部与所述第二凸台之间，且所述第二密封圈的高度大于所述第二凸台的高度。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述回转支承的外圈包括第一齿轮和位于所述第一齿轮上侧的第一凸台，所述动态密封件环设于所述第一凸台以填充所述盖与所述第一凸台之间的缝隙使所述回转支承的外圈与所述盖密封配合。

4.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述盖具有侧壁，所述动态密封件用于填充所述侧壁与所述第一凸台之间的缝隙使所述回转支承的外圈与所述盖动态密封配合。

5.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述安装板设置有环设于所述通孔的第一凹槽，所述第一密封圈安装于所述第一凹槽中。

6.根据权利要求1～5任一项所述的转向装置，其特征在于，所述转向装置包括接近开关和密封板，所述安装板的底部设置有第二凹槽，所述接近开关安装于所述第二凹槽内，所述第二凹槽的边缘具有填充有密封胶的密封槽，所述密封板通过所述密封槽内的密封胶与所述第二凹槽配合密封连接。

7.根据权利要求6所述的转向装置，其特征在于，所述密封板具有过线孔，所述密封槽设置有涂覆有密封胶的第三凹槽，所述第三凹槽与所述过线孔位置对应，所述第三凹槽的表面的密封胶被挤压至所述过线孔从而密封所述过线孔。

8.根据权利要求1～5任一项所述的转向装置，其特征在于，所述安装板设置有用于连接转向电机机构的安装孔，所述安装孔设置有第三密封圈。

9.一种舵轮，其特征在于，所述舵轮包括权利要求1～8任一项所述的转向装置。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求9所述的舵轮。

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