CN113306536B - 一种可用于轮腿式车辆的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可用于轮腿式车辆的制动系统，包括用于与车身连接的轮腿机构，所述轮腿机构包括与车身转动连接的大腿，所述大腿末端活动连接有小腿，所述小腿末端活动安装有车轮，所述车轮通过轴承座传动连接有轮毂电机，所述轮腿机构上设置有制动系统，所述制动系统包括与所述车轮同步转动的刹车盘，所述刹车盘外侧配合设置有刹车卡钳，所述刹车卡钳通过刹车线连接有控制端，所述控制端设置于车身上，且位于靠近车身与大腿连接位置处；所述控制端能够通过所述刹车线控制所述刹车卡钳锁紧所述刹车盘。本发明能够通过机械制动系统配合电制动作用于车轮，达到轮式状态下的行车制动和驻车制动，以及足式状态下锁死轮胎的目的。

Description

一种可用于轮腿式车辆的制动系统

技术领域

本发明涉及轮腿式车辆相关技术领域，特别是涉及一种可用于轮腿式车辆的制动系统。

背景技术

近年来，随着工业化的不断发展，足式、轮式移动平台被广泛应用于各种任务场景。轮腿式车辆是一种结合了传统轮式平台和足式平台的新型复合移动平台，它兼具了轮式运动的快速性和足式运动的高机动性，在探险、救灾、军事等多个领域具有广泛的研究价值和应用前景。轮腿式车辆在轮式运动时，需要有良好的制动能力来满足其减速需求，在驻车时同样需要良好的制动能力，如坡道驻车时对于减速需求大，需要良好的制动能力才能满足快速制动不滑坡；在足式运动时，需要将车轮锁死，以避免迈腿时轮滑动所引起的车辆失稳、控制复杂等问题。

现有的轮腿式移动平台大多没有设计单独的制动系统，通常采用电机制动的方式进行制动。仅靠电机制动的制动方式对电机要求较高，电机长时间堵转发热会影响电机的使用寿命，且电制动制动力矩小，仅适用于车速较低的场合。当轮腿式移动平台以足式状态行走时，需要对轮子进行锁死，而采用电机制动的方式常常会使车轮无法锁死产生滑动，影响平台的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于轮腿式车辆的制动系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过机械制动系统配合电制动作用于车轮，达到轮式状态下制动、足式状态下锁死轮胎的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种可用于轮腿式车辆的制动系统，包括用于与车身连接的轮腿机构，所述轮腿机构包括与车身转动连接的大腿，所述大腿末端活动连接有小腿，所述小腿末端活动安装有车轮，所述车轮通过轴承座传动连接有轮毂电机，所述轮腿机构上设置有制动系统，所述制动系统包括与所述车轮同步转动的刹车盘，所述刹车盘外侧配合设置有刹车卡钳，所述刹车卡钳通过刹车线连接有控制端，所述控制端设置于车身上，且位于靠近车身与大腿连接位置处；所述控制端能够通过所述刹车线控制所述刹车卡钳锁紧所述刹车盘，由于刹车盘与车轮是同步转动的，从而本发明可以通过刹车卡钳与刹车盘的配合，通过限制刹车盘的转动，达到机械制动车轮的目的，与轮毂电机的电机制动车轮相配和，实现了机械制动和电机制动双重制动的效果，大大的提高了车轮制动能力。

可选的，所述控制端包括步进电机，所述步进电机通过电机座固定设置于车身上，所述步进电机的输出轴上径向连接有摇臂，所述摇臂通过所述刹车线与所述刹车卡钳连接。步进电机连接有控制单元，控制单元下达指令后，步进电机转动，带动摇臂摆动一定的角度，进而牵扯刹车线收缩，刹车线底部末端拉扯并控制刹车卡钳动作，实现对刹车盘的抱紧动作，进而可以灵活机动的达到快速刹车的目的。

可选的，所述摇臂上开设有摇臂孔，所述刹车线一端穿过所述摇臂孔后固定连接有铅块。铅块的设置，既可以将刹车线顶部末端固定卡接于摇臂孔位置处，又可以与摇臂相配和，拉紧刹车线，对刹车线的控制更为精准和可靠。可以预见的是，此处并不仅仅限制于铅块，其他结构的限位件也可以起到对刹车线限位和拉紧的效果，此处也可以不设置其他部件，仅仅依靠刹车线与摇臂固定连接，刹车线可以采用绳结等结构固定，也可以起到固定并拉紧刹车线的效果。

可选的，位于所述摇臂和所述刹车卡钳之间的所述刹车线通过多个线夹和线管贴合设置于所述轮腿机构外侧。线夹和线管起到了对刹车线的保护和限位作用，其均匀布置，从而可以对柔性的刹车线起到一定限位作用，避免其随意缠绕，影响使用，同时线管还可以对转折、关节等位置处的刹车线起到一定的保护作用，避免刹车线在关节位置处过度磨损，提高了刹车线的使用寿命。

可选的，所述线夹包括第一线夹、第二线夹、第三线夹、第四线夹和第五线夹；所述第一线夹布置在所述电机座上，所述第二线夹布置在所述大腿外侧上部，所述第三线夹布置在所述大腿外侧下部，所述第四线夹布置在所述小腿外侧上部，所述第五线夹布置在所述小腿外侧下部，所述刹车线一端与所述摇臂固定连接，另一端依次穿过所述第一线夹、第二线夹、第三线夹、第四线夹和第五线夹后与所述刹车卡钳固定连接。

可选的，所述线管包括设置于所述轮腿机构外侧的第一线管和第二线管；所述第一线管布置于所述第一线夹和第二线夹之间，且所述第一线管一端固定于所述第二线夹上；所述第二线管布置于所述第三线夹和第四线夹之间，且所述第二线管两端分别固定于所述第三线夹和第四线夹上；所述刹车线一端与所述摇臂固定连接，另一端依次穿过所述第一线夹、第一线管、第二线夹、第三线夹、第二线管、第四线夹、第五线夹后与所述刹车卡钳固定连接。

可选的，所述小腿外侧下端固定设置有副座，所述刹车卡钳固定安装于所述副座上，且所述刹车卡钳一端与所述副座固定连接，另一端与所述刹车盘配合设置。

可选的，所述小腿底部末端固定设置有轴承，所述轴承上转动套设有轴承座，所述轴承座一侧与所述轮毂电机的转动端固定连接，所述刹车盘固定设置于所述轴承座上，所述车轮固定套设于所述轴承座上，且所述车轮、刹车盘和所述轮毂电机的转动端能够同步转动。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过机械制动系统配合轮毂电机的电制动作用于车轮，达到轮式状态下行车制动和驻车制动、足式状态下锁死轮胎的目的，实现了机械制动与电机制动相配和的双制动效果。其中，线夹和线管起到了对刹车线的保护和限位作用，其均匀布置，从而可以对柔性的刹车线起到一定限位作用，避免其随意缠绕，影响使用，同时线管还可以对转折、关节等位置处的刹车线起到一定的保护作用，避免刹车线在关节位置处过度磨损，提高了刹车线的使用寿命；铅块的设置，既可以将刹车线顶部末端固定卡接于摇臂孔位置处，又可以与摇臂相配和，拉紧刹车线，对刹车线的控制更为精准和可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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的附图。

图1为本发明可用于轮腿式车辆的制动系统结构示意图；

图2为本发明可用于轮腿式车辆的制动系统侧视图；

图3为本发明可用于轮腿式车辆的制动系统的刹车卡钳结构示意图；

其中，100为可用于轮腿式车辆的制动系统、1为大腿、2为小腿、3为车轮、4为轮毂电机、5为刹车盘、6为刹车卡钳、7为刹车线、8为步进电机、9为电机座、10为摇臂、11为第一线夹、12为第二线夹、13为第三线夹、14为第四线夹、15为第五线夹、16为第一线管、17为第二线管、18为轴承座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可用于轮腿式车辆的制动系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过机械制动系统配合电制动作用于车轮，达到轮式状态下制动、足式状态下锁死轮胎的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考附图1-附图3所示，本发明提供一种可用于轮腿式车辆的制动系统100，包括用于与车身连接的轮腿机构，轮腿机构包括与车身转动连接的大腿1，大腿1末端铰接有小腿2，小腿2末端活动安装有车轮3，车轮3通过轴承座传动连接有轮毂电机4，轮腿机构上设置有制动系统，制动系统包括与车轮3同步转动的刹车盘5，刹车盘5外侧配合设置有刹车卡钳6，刹车卡钳6通过刹车线7连接有控制端，控制端设置于车身上，且位于靠近车身与大腿1连接位置处；控制端能够通过刹车线7控制刹车卡钳6锁紧刹车盘5，刹车卡钳6为现有结构，其通过刹车线7的拉扯，可以使刹车卡钳6的制动摩擦片与刹车盘6两侧的盘面紧密接触，实现对刹车盘5盘面的夹紧和抱死，进而实现制动效果，当刹车线7停止拉扯并回位时，刹车卡钳6的摩擦片可以在弹簧的作用下回位，与刹车盘5的盘面脱离接触，解除制动状态，此处对于刹车卡钳6具体的结构不做过多赘述。由于刹车盘5与车轮3是同步转动的，从而本发明可以通过刹车卡钳6与刹车盘5的配合，通过限制刹车盘5的转动，达到机械制动车轮3的目的，与轮毂电机4的电机制动车轮3相配和，实现了机械制动和电机制动双重制动的效果，大大的提高了车轮3制动能力。

具体的，控制端包括步进电机8和电磁离合器等结构，步进电机8通过电机座9固定设置于车身上，且步进电机8通过螺栓与电机座9固连，步进电机8的输出轴上径向连接有摇臂10，摇臂10通过刹车线7与刹车卡钳6连接。步进电机8连接有控制单元，控制单元下达指令后，步进电机8转动，带动摇臂10摆动一定的角度，进而牵扯刹车线7收缩，刹车线7底部末端拉扯并控制刹车卡钳6动作，实现对刹车盘5的抱紧动作，进而可以灵活机动的达到快速刹车的目的。

摇臂10上开设有摇臂孔，刹车线7一端穿过摇臂孔后固定连接有铅块。铅块的设置，既可以将刹车线7顶部末端固定卡接于摇臂孔位置处，又可以与摇臂10相配和，拉紧刹车线7，对刹车线7的控制更为精准和可靠。位于摇臂10和刹车卡钳6之间的刹车线7通过多个线夹和线管贴合设置于轮腿机构外侧。线夹和线管起到了对刹车线7的保护和限位作用，其均匀布置，从而可以对柔性的刹车线7起到一定限位作用，避免其随意缠绕，影响使用，同时线管还可以对转折、关节等位置处的刹车线7起到一定的保护作用，避免刹车线7在关节位置处过度磨损，提高了刹车线7的使用寿命。线夹包括第一线夹11、第二线夹12、第三线夹13、第四线夹14和第五线夹15；第一线夹11布置在电机座9上，第二线夹12布置在大腿1外侧上部，第三线夹13布置在大腿1外侧下部，第四线夹14布置在小腿2外侧上部，第五线夹15布置在小腿2外侧下部，刹车线7一端与摇臂10固定连接，另一端依次穿过第一线夹11、第二线夹12、第三线夹13、第四线夹14和第五线夹15后与刹车卡钳6固定连接。线管包括设置于轮腿机构外侧的第一线管16和第二线管17；第一线管16布置于第一线夹11和第二线夹12之间，且第一线管16一端固定于第二线夹12上；第二线管17布置于第三线夹13和第四线夹14之间，且第二线管17两端分别固定于第三线夹13和第四线夹14上；刹车线7一端与摇臂10固定连接，另一端依次穿过第一线夹11、第一线管16、第二线夹12、第三线夹13、第二线管17、第四线夹14、第五线夹15后与刹车卡钳6固定连接。

小腿2外侧下端固定设置有副座，刹车卡钳6固定安装于副座上，且刹车卡钳6一端与副座固定连接，另一端与刹车盘5配合设置。小腿2底部末端固定设置有轴承，轴承上转动套设有轴承座18，轴承座18一侧与轮毂电机4的转动端固定连接，刹车盘5通过螺栓固定设置于轴承座18上，车轮3固定套设于轴承座18上，且车轮3、刹车盘5和轮毂电机4的转动端能够同步转动。

本发明制动原理为：轮腿式车辆需要进行制动时，依据制动力矩需求首先通过轮毂电机4进行电机制动，当电机制动不足以达到要求的制动力矩时，控制单元为步进电机8输入相应的转角，步进电机8带动摇臂10旋转，摇臂10带动铅块拉紧刹车线7，刹车线7经过线夹、线管、作用于刹车卡钳6，刹车卡钳6锁紧刹车盘5，使车轮3转速下降，达到制动的目的。轮腿式车辆进行足式运动需要锁死车轮电机时，步进电机8输出最大角度，刹车线7作用于刹车卡钳6为刹车盘5输出最大制动力矩，使车轮电机锁死。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种可用于轮腿式车辆的制动系统，其特征在于：包括用于与车身连接的轮腿机构，所述轮腿机构包括与车身转动连接的大腿，所述大腿末端活动连接有小腿，所述小腿末端活动安装有车轮，所述车轮通过轴承座传动连接有轮毂电机，所述轮腿机构上设置有制动系统，所述制动系统包括与所述车轮同步转动的刹车盘，所述刹车盘外侧配合设置有刹车卡钳，所述刹车卡钳通过刹车线连接有控制端，所述控制端设置于车身上，且位于靠近车身与大腿连接位置处；所述控制端能够通过所述刹车线控制所述刹车卡钳锁紧所述刹车盘；所述控制端包括步进电机，所述步进电机通过电机座固定设置于车身上，所述步进电机的输出轴上径向连接有摇臂，所述摇臂通过所述刹车线与所述刹车卡钳连接；所述摇臂上开设有摇臂孔，所述刹车线一端穿过所述摇臂孔后固定连接有铅块；位于所述摇臂和所述刹车卡钳之间的所述刹车线通过多个线夹和线管贴合设置于所述轮腿机构外侧；通过机械制动系统配合电制动作用于车轮，达到轮式状态下制动、足式状态下锁死轮胎的目的。

2.根据权利要求1所述的可用于轮腿式车辆的制动系统，其特征在于：所述线夹包括第一线夹、第二线夹、第三线夹、第四线夹和第五线夹；所述第一线夹布置在所述电机座上，所述第二线夹布置在所述大腿外侧上部，所述第三线夹布置在所述大腿外侧下部，所述第四线夹布置在所述小腿外侧上部，所述第五线夹布置在所述小腿外侧下部，所述刹车线一端与所述摇臂固定连接，另一端依次穿过所述第一线夹、第二线夹、第三线夹、第四线夹和第五线夹后与所述刹车卡钳固定连接。

3.根据权利要求2所述的可用于轮腿式车辆的制动系统，其特征在于：所述线管包括设置于所述轮腿机构外侧的第一线管和第二线管；所述第一线管布置于所述第一线夹和第二线夹之间，且所述第一线管一端固定于所述第二线夹上；所述第二线管布置于所述第三线夹和第四线夹之间，且所述第二线管两端分别固定于所述第三线夹和第四线夹上；所述刹车线一端与所述摇臂固定连接，另一端依次穿过所述第一线夹、第一线管、第二线夹、第三线夹、第二线管、第四线夹、第五线夹后与所述刹车卡钳固定连接。

4.根据权利要求1所述的可用于轮腿式车辆的制动系统，其特征在于：所述小腿外侧下端固定设置有副座，所述刹车卡钳固定安装于所述副座上，且所述刹车卡钳一端与所述副座固定连接，另一端与所述刹车盘配合设置。

5.根据权利要求1所述的可用于轮腿式车辆的制动系统，其特征在于：所述小腿底部末端固定设置有轴承，所述轴承上转动套设有轴承座，所述轴承座一侧与所述轮毂电机的转动端固定连接，所述刹车盘固定设置于所述轴承座上，所述车轮固定套设于所述轴承座上，且所述车轮、刹车盘和所述轮毂电机的转动端能够同步转动。

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