CN113306649A - 一种悬架与驱动系统的集成布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种悬架与驱动系统的集成布置结构，包括驱动系统和悬架，悬架包括第一减振部和第二减振部，第一减振部一端通过外侧安装套安装于连接套上，另一端用于与第一大腿臂连接；连接套远离第一减振部的一端能够通过支撑轴承与第二大腿臂连接，第二减振部一端与连接套固定连接，另一端能够通过轴承安装于第一大腿臂上；驱动系统包括大腿电机和小腿电机，大腿电机固定设置于大腿电机安装座上，第一大腿臂和第二大腿臂上端设置于大腿电机安装座内，大腿电机与第一大腿臂上端传动连接，小腿电机固定设置于第二大腿臂上端外侧，且小腿电机与连接套端部传动连接。本发明能够使轮腿式车辆在轮式或轮腿复合运动模式下有效减振，可靠性高，减振效果好。

Description

一种悬架与驱动系统的集成布置结构

技术领域

本发明涉及轮腿式车辆减振技术领域，特别是涉及一种悬架与驱动系统的集成布置结构。

背景技术

随着社会和科技的不断进步，轮腿式车辆作为一种具有多模态、高机动性的平台，其在军事、救援、野外作业等领域具有广阔的发展前景和应用潜力。由于轮腿式车辆兼具腿式和轮式的特点，因此对腿部驱动与减振元件的布置方式是影响其性能、安全与寿命的重要因素。

目前，电驱动的轮腿式移动平台或足式移动平台大多将驱动系统和减振系统分开布置，将驱动髋关节和膝关节的电机集成于车体和大腿之间，大多无被动减振或仅用简单的弹簧或缓冲式足底机构来实现缓冲减振。这种布置方式会使得腿部重量增加，导致机器人能耗高、足式运动状态下响应缓慢等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬架与驱动系统的集成布置结构，以解决上述现有技术存在的问题，使轮腿式车辆能够在轮式或轮腿复合运动模式下有效减振，可靠性高，减振效果好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种悬架与驱动系统的集成布置结构，包括驱动系统和悬架，所述悬架包括第一减振部，所述第一减振部内设置有能够相对转动的第二减振部，所述第一减振部一端通过外侧安装套安装于连接套上，另一端用于与第一大腿臂连接；所述连接套远离第一减振部的一端能够通过支撑轴承与第二大腿臂连接，所述第二减振部一端与所述连接套固定连接，另一端能够通过轴承安装于第一大腿臂上；所述驱动系统包括大腿电机和小腿电机，所述大腿电机固定设置于大腿电机安装座一侧，第一大腿臂上端设置于大腿电机安装座内，且第一大腿臂通过第一大腿臂支撑轴承与大腿电机安装座连接，第一大腿臂远离大腿电机的一侧与第二大腿臂固定连接，所述第一大腿臂和第二大腿臂上端设置于所述大腿电机安装座内，所述大腿电机与所述第一大腿臂上端传动连接，所述小腿电机通过螺栓固定设置于所述第二大腿臂上端外侧，且所述小腿电机的转动部与所述连接套端部传动连接，第一大腿臂和第二大腿臂之间通过大腿臂安装螺栓固定连接，从而第一大腿臂和第二大腿臂共同组成大腿，能够同步运动。

可选的，所述第一减振部包括扭簧支撑座，所述扭簧支撑座上套设有扭簧，所述扭簧一端与所述连接套固定连接，另一端与所述扭簧支撑座固定连接；所述扭簧支撑座一端通过所述外侧安装套安装于所述连接套一端外侧，另一端能够通过内侧安装套安装于所述第一大腿臂上。

可选的，所述第二减振部包括碟簧座，所述碟簧座穿设于所述扭簧支撑座内，且所述碟簧座一端通过螺栓与所述连接套一端内侧固定连接，所述碟簧座另一端能够通过轴承安装于所述第一大腿臂上；所述碟簧座上自靠近连接套的一端至远离连接套的一端依次轴向安装有碟簧、碟簧压板、弹子、弹子盘、内齿摩擦片、外齿摩擦片和挡板；所述挡板外侧设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述挡板之间设置有止动垫圈；所述内齿摩擦片采用弧形齿与所述碟簧座连接，所述外齿摩擦片采用弧形齿与所述扭簧支撑座的内壁连接。

可选的，所述连接套一端为圆筒状的连接部，所述连接部上均匀开设有多个轴向设置的条形槽，所述连接套另一端为定位部，所述定位部一端与所述连接部一体成型，所述定位部为阶梯状套筒结构，所述定位部远离所述连接部的一端设置有延展筒，所述扭簧支撑座一端通过所述外侧安装套安装于所述延展筒上。碟簧和碟簧压板设置于碟簧座与延展筒之间，弹子、弹子盘、内齿摩擦片、外齿摩擦片和挡板位于碟簧座与扭簧支撑座之间。

可选的，所述小腿电机的转动部通过螺栓固定连接有端盖，所述端盖上设置有端面齿，所述端盖通过端面齿与所述连接部末端传动连接；所述连接部通过第二大腿臂支撑轴承设置于所述第二大腿臂上。

可选的，所述连接部上套设有主动同步带轮，所述主动同步带轮与所述连接部过盈配合连接，且所述主动同步带轮一端与所述连接套的定位部抵接，另一端通过套设于所述连接部上的隔套与所述第二大腿臂支撑轴承限位；所述主动同步带轮通过同步带与位于小腿与大腿连接位置处的被动同步带轮传动连接。大腿与小腿铰接处用连接轴连接，连接轴与小腿之间装有过渡套，被动同步带轮装到小腿到叉子头部，并用6个销与小腿连接。

可选的，所述大腿电机安装座固定设置于车体上，所述大腿电机安装座外侧上方固定设置有电磁销，所述电磁销下端安装有连接块，所述连接块能够穿过所述大腿电机安装座和第一大腿臂上端的通孔后与所述扭簧支撑座抵接。

可选的，所述隔套为圆环状结构，且所述隔套靠近所述主动同步带轮的一端外壁上一体成型有环形定位凸起。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明结构简单、集成度高，且定位精度好；当采用轮式或轮腿复合式运动时，本发明与大腿电机之间通过电磁销相对固定设置，轮子受到来自地面的未知冲击时，冲击载荷会作用于小腿电机上，小腿电机通过传动连接的悬架机构将载荷卸掉，实现缓冲。本发明相较于在大小腿之间布置扭簧，使用简单扭簧减振的轮腿机器人，集成度高，可靠性好，能够应对多模态运动下的未知激励，减振效果好。本发明安装于大腿上端部后，能够实现两种状态的切换，即轮式运动时能够工作减振，当腿式运动时电磁销上行，解除设备与大腿电机等的固定，从而使得设备可以与小腿电机同步转动，不再作为减振设备工作，且不影响大小腿电机正常运转，实现了两种状态下的快速切换。

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为本发明悬架与驱动系统的集成布置结构剖面示意图；

图2为本发明悬架与驱动系统的集成布置结构爆炸图；

其中，100为悬架与驱动系统的集成布置结构、1为连接套、101为连接部、102为定位部、103为延展筒、2为第一大腿臂、3为第二大腿臂支撑轴承、4为第二大腿臂、5为大腿电机、6为小腿电机、7为大腿电机安装座、8为第一大腿臂支撑轴承、9为大腿臂安装螺栓、10为扭簧支撑座、11为扭簧、12为外侧安装套、13为内侧安装套、14为碟簧座、15为碟簧座内侧安装轴承、16为碟簧、17为碟簧压板、18为弹子、19为弹子盘、20为内齿摩擦片、21为外齿摩擦片、22为挡板、23为锁紧螺母、24为止动垫圈、25为端盖、26为主动同步带轮、27为隔套、28为电磁销、29为第一大腿臂外侧安装套、30为同步带。

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悬架与驱动系统的集成布置结构，以解决上述现有技术存在的问题，使轮腿式车辆能够在轮式或轮腿复合运动模式下有效减振，可靠性高，减振效果好。

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和附图2所示，本发明提供一种悬架与驱动系统的集成布置结构100，包括驱动系统和悬架，悬架包括第一减振部，第一减振部内设置有能够相对转动的第二减振部，第一减振部一端通过外侧安装套安装于连接套1上，另一端用于与第一大腿臂2连接；连接套1远离第一减振部的一端能够通过第二大腿臂支撑轴承3与第二大腿臂4连接，第二减振部一端与连接套1固定连接，另一端能够通过轴承安装于第一大腿臂2上；驱动系统包括大腿电机5和小腿电机6，大腿电机5固定设置于大腿电机安装座7一侧，第一大腿臂2上端设置于大腿电机安装座7内，且第一大腿臂2一端通过第一大腿臂支撑轴承8与大腿电机安装座7连接，第一大腿臂2另一端通过第一大腿臂外侧安装套29与大腿电机安装座7连接，第一大腿臂2远离大腿电机5的一侧与第二大腿臂4固定连接，第一大腿臂2上端设置于大腿电机安装座7内，第二大腿臂4上端设置于大腿电机安装座7外侧，大腿电机5与第一大腿臂2上端传动连接，本实施例采用直驱的方式连接，小腿电机6通过螺栓固定设置于第二大腿臂4上端外侧，且小腿电机6的转动部与连接套1端部传动连接，第一大腿臂2和第二大腿臂4之间通过大腿臂安装螺栓9固定连接，从而第一大腿臂2和第二大腿臂4共同组成大腿，能够同步运动。

具体的，第一减振部包括扭簧支撑座10，扭簧支撑座10上套设有扭簧11，扭簧11一端与连接套1固定连接，另一端与扭簧支撑座10固定连接；扭簧支撑座10一端通过外侧安装套12安装于连接套1一端外侧，另一端能够通过内侧安装套13安装于第一大腿臂2上。第二减振部包括碟簧座14，碟簧座14穿设于扭簧支撑座10内，且碟簧座14一端通过螺栓与连接套1一端内侧固定连接，碟簧座14另一端能够通过碟簧座内侧支撑轴承安装于第一大腿臂2上，该轴承为碟簧座内侧安装轴承15；碟簧座14上自靠近连接套1的一端至远离连接套1的一端依次轴向安装有碟簧16、碟簧压板17、弹子18、弹子盘19、内齿摩擦片20、外齿摩擦片21和挡板22；挡板22外侧设置有锁紧螺母23，锁紧螺母23与挡板22之间设置有止动垫圈24；内齿摩擦片20采用弧形齿与碟簧座14连接，外齿摩擦片21采用弧形齿与扭簧支撑座10的内壁连接。

进一步优选的，连接套1一端为圆筒状的连接部101，连接部101上均匀开设有多个轴向设置的条形槽，连接套1另一端为定位部102，定位部102一端与连接部101一体成型，定位部102为阶梯状套筒结构，定位部102远离连接部的一端设置有延展筒103，扭簧支撑座10一端通过外侧安装套12安装于延展筒103上。碟簧16和碟簧压板17设置于碟簧座14与延展筒103之间，弹子18、弹子盘19、内齿摩擦片20、外齿摩擦片21和挡板22位于碟簧座14与扭簧支撑座10之间。

小腿电机6的转动部通过螺栓固定连接有端盖25，端盖25上设置有端面齿，端盖25通过端面齿与连接部101末端传动连接；连接部101通过第二大腿臂支撑轴承3设置于第二大腿臂4上。连接部101上套设有主动同步带轮26，主动同步带轮26与连接部101过盈配合连接，且主动同步带轮26一端与连接套1的定位部102抵接，另一端通过套设于连接部101上的隔套27与第二大腿臂支撑轴承3限位，隔套27为圆环状结构，且隔套27靠近主动同步带轮29的一端外壁上一体成型有环形定位凸起；主动同步带轮26通过同步带30与位于小腿与大腿连接位置处的被动同步带轮传动连接。大腿与小腿铰接处用连接轴连接，连接轴与小腿之间装有过渡套，被动同步带轮装到小腿到叉子头部，并用6个销与小腿连接。

大腿电机安装座7固定设置于车体上，大腿电机安装座7外侧上方固定设置有电磁销28，电磁销28下端安装有连接块，连接块能够穿过大腿电机安装座7和第一大腿臂2上端的通孔后与扭簧支撑座10抵接。

本发明悬架机构使用时，当轮腿式车辆采用轮式或轮腿式运动时，大腿、小腿摆臂依靠各自电机控制转至某固定角度时，电磁销28掉电，推杆带动销子和连接块向下运动，弹簧在自身弹力的作用下伸长，进而带动连接块插入大腿电机安装座7的长圆孔、大腿上端的长圆孔，并顶住扭簧支撑座10，大腿电机安装座7固定于车体上，从而实现大腿电机安装座7、大腿和扭簧支撑座10三者的周向固定，大腿电机机械锁死，扭簧支撑座10固定，此时与悬架机构连接的减振机构能够发挥作用，当车辆过障碍路面时，小腿被路面上的障碍撞击，小腿反向通过销、被动同步带轮、同步带、主动同步带轮、连接套、碟簧座连接，实现碟簧座14和连接套1的同时旋转，连接套1的定位部102的外圆柱面固定连接有扭簧11，扭簧11另一端与扭簧支撑座10固定连接，从而可以起到初步的缓冲效果，碟簧座14上装有碟簧16，碟簧压板17，弹子18，弹子盘19，内齿摩擦片20，外齿摩擦片21，挡板22等零件；碟簧座14旋转时，依靠弹子18在弹子盘19中的球形螺旋槽中的圆周运动，可以实现外齿摩擦21片和内齿摩擦片20的轴向压紧，从而实现车辆的减振缓冲效果；实现对地面冲击的缓冲，实现减振，避免车体发生晃动、倾覆。当采用腿式运动时，电磁销28通电时，在电磁力的作用下，销子向上运动，弹簧压缩，连接块从长圆孔中抽出，大腿电机安装座7、大腿、扭簧支撑座10三者的周向固定消失，大腿摆臂、大腿电机能够自由转动，减振机构随小腿电机转动，小腿电机运行时能够带动悬架机构跟随转动，不会对小腿的运动产生干涉，从而避免影响驱动系统对腿部关节的控制。

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 (7)

1.一种悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：包括驱动系统和悬架，所述悬架包括第一减振部，所述第一减振部内设置有能够相对转动的第二减振部，所述第一减振部一端通过外侧安装套安装于连接套上，另一端用于与第一大腿臂连接；所述连接套远离第一减振部的一端能够通过支撑轴承与第二大腿臂连接，所述第二减振部一端与所述连接套固定连接，另一端能够通过轴承安装于第一大腿臂上；所述驱动系统包括大腿电机和小腿电机，所述大腿电机固定设置于大腿电机安装座上，所述第一大腿臂和第二大腿臂上端设置于所述大腿电机安装座内，所述大腿电机与所述第一大腿臂上端传动连接，所述小腿电机固定设置于所述第二大腿臂上端外侧，且所述小腿电机与所述连接套端部传动连接。

2.根据权利要求1所述的悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：所述第一减振部包括扭簧支撑座；所述扭簧支撑座一端通过所述外侧安装套安装于所述连接套一端外侧，另一端能够通过内侧安装套安装于所述第一大腿臂上；所述第二减振部包括碟簧座，所述碟簧座穿设于所述扭簧支撑座内，且所述碟簧座一端通过螺栓与所述连接套一端内侧固定连接，所述碟簧座另一端通过碟簧座内侧支撑轴承安装于所述第一大腿臂上。

3.根据权利要求2所述的悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：所述连接套一端为圆筒状的连接部，所述连接部上均匀开设有多个轴向设置的条形槽，所述连接套另一端为定位部，所述定位部一端与所述连接部一体成型，所述定位部为阶梯状套筒结构，所述定位部远离所述连接部的一端设置有延展筒，所述扭簧支撑座一端通过所述外侧安装套安装于所述延展筒上。

4.根据权利要求3所述的悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：所述小腿电机的转动部通过螺栓固定连接有端盖，所述端盖上设置有端面齿，所述端盖通过端面齿与所述连接部末端传动连接；所述连接部通过第二大腿臂支撑轴承设置于所述第二大腿臂上。

5.根据权利要求4所述的悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：所述连接部上套设有主动同步带轮，所述主动同步带轮与所述连接部过盈配合连接，且所述主动同步带轮一端与所述连接套的定位部抵接，另一端通过套设于所述连接部上的隔套与所述第二大腿臂支撑轴承限位；所述主动同步带轮通过同步带与位于小腿与大腿连接位置处的被动同步带轮传动连接。

6.根据权利要求5所述的悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：所述大腿电机安装座固定设置于车体上，所述大腿电机安装座外侧上方固定设置有电磁销，所述电磁销下端安装有连接块，所述连接块能够穿过所述大腿电机安装座和第一大腿臂上端的通孔后与所述扭簧支撑座抵接。

7.根据权利要求5所述的悬架与驱动系统的集成布置结构，其特征在于：所述隔套为圆环状结构，且所述隔套靠近所述主动同步带轮的一端外壁上一体成型有环形定位凸起。

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