CN114104099A - 一种单轮转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单轮转向机构，包括：驱动部；定向轮组件，设置在驱动部的下方；转向轴，竖立设置在驱动部的一侧；转向轴的顶端与驱动部驱动连接，转向轴的底端用于与定向轮组件驱动连接；控制部，与驱动部电连接；限位模块，包括套设在转向轴上的凸轮和设置在凸轮外侧的限位件；凸轮和转向轴连接；限位件与驱动部电连接，当转向轴的转动的角度超过阈值时，凸轮挤压限位件，从而导致限位件被触发。凸轮和转向轴连接，使得凸轮可随转向轴转动。当转向轴的转动的角度超过阈值时，凸轮挤压限位件，从而导致限位件被触发。又由于；限位件与驱动部电连接，当限位件被触发后，控制部改变驱动部的输出，可使转向轴往回转动，可避免转向角度过大。

Description

一种单轮转向机构

技术领域

本发明涉及转向机构领域，尤其涉及一种单轮转向机构。

背景技术

单轮转向机构通常安装在自动行驶车辆上，用于调整车辆的行驶方向。传统的转向机构通常是应用在驾驶型车辆上，以人力驱动为主，有的具有电动或液压助力机构。这类传统转向机构需要人力驱动，结构不够紧凑，转向力较小，拓展性差，难以应用于自动行驶与电控行驶类设备。

在自动导航行驶设备中，转向机构是其中必不可少的核心部件，转向机构能提供的转向力、转向精度、转向角度影响着设备载荷、速度、灵活度等各项指标。现有的单轮转向机构通常不具备限位功能，导致车辆可能转向角度过大，进而可能发生安全事故。

因此，现有技术存在缺陷，有待改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单轮转向机构，旨在解决现有技术中单轮转向机构不具备限位功能的问题。

本发明解决技术问题所采用的一技术方案如下：

一种单轮转向机构，包括：

驱动部；

定向轮组件，设置在所述驱动部的下方；

转向轴，竖立设置在所述驱动部的一侧；所述转向轴的顶端与所述驱动部驱动连接，所述转向轴的底端用于与所述定向轮组件驱动连接；

控制部，与所述驱动部电连接；

限位模块，包括套设在所述转向轴上的凸轮和设置在所述凸轮外侧的限位件；所述凸轮和所述转向轴连接；所述限位件与所述驱动部电连接，当所述转向轴的转动的角度超过阈值时，所述凸轮挤压所述限位件，从而导致所述限位件被触发。

进一步的，所述限位件包括限位体、压缩体和滚轮；

所述限位体固定设置；所述限位体与所述控制部电连接；

所述压缩体位于所述限位体朝向所述凸轮的一侧，所述压缩体沿所述转向轴的径向设置；所述压缩体与所述限位体连接，从而向所述限位体传递压缩量；

所述滚轮位于所述压缩体朝向所述凸轮的一侧，所述滚轮与所述压缩体转动连接，且所述滚轮的轴线与所述转向轴的轴线平行；当所述凸轮的边缘接触到所述滚轮时，所述滚轮转动。

进一步的，所述凸轮的周侧的边缘包括第一轮廓、第二轮廓和第三轮廓；所述第二轮廓位于所述第一轮廓和所述第三轮廓之间，所述第二轮廓的两端分别与所述第一轮廓以及所述第三轮廓连接；

所述第一轮廓的直径恒定为第一距离；当所述定向轮组件直线行驶时，所述滚轮位于所述第一轮廓的外侧；

所述第二轮廓的直径由第一距离逐渐增大至第二距离；当所述定向轮组件转动时，所述滚轮的位置由所述第一轮廓的外侧逐渐变为所述第二轮廓的外侧；

当所述定向轮组件转动的角度达到阈值时，所述滚轮位于所述第一轮廓和所述第二轮廓的连接点处，且所述滚轮与所述凸轮接触，从而触发所述限位件；

所述第三轮廓的直径恒定为第二距离。

进一步的，所述压缩体的最大压缩量大于所述滚轮在所述第一轮廓和所述第二轮廓的连接点处时所述压缩体的压缩量。

进一步的，所述驱动部包括电动机、同步带轮组和锥齿轮组；

所述电动机设置在所述定向轮组件的上方；

所述同步带轮组设置在所述电动机的周侧，所述同步带轮组的输入端与所述电动机的输出端驱动连接；

所述锥齿轮组设置在所述电动机的周侧，所述锥齿轮组的输入端与所述同步带轮组的输出端驱动连接。

进一步的，所述同步带轮组包括与所述电动机的输出端驱动连接的第一带轮、设置在所述第一带轮的径向一侧的第二带轮和套设在所述第一带轮和所述第二带轮上的同步带。

进一步的，所述电动单轮转向机构还包括张紧轮、底板、安装板和限位销；

所述张紧轮设置在所述第一带轮和所述第二带轮之间；

所述底板位于所述张紧轮轴向的一侧，所述底板与所述张紧轮连接；

所述安装板设置在所述底板背离所述张紧轮的一侧；所述安装板朝向所述底板的侧面开设有腰形孔，所述腰形孔沿竖直方向设置；

所述限位销上下可动地穿设在所述腰形孔内，所述限位销朝向所述底板的一端与所述底板连接。

进一步的，所述锥齿轮组包括与所述第二带轮驱动连接的第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮；所述第二锥齿轮的轴线竖直设置；

所述单轮转向机构还包括传动轴；所述传动轴的轴线与所述第二锥齿轮的轴线垂直，所述第二带轮和所述第一锥齿轮均穿设在所述传动轴上。

进一步的，所述单轮转向机构还包括设置在所述定向轮组件上方的固定板；

所述电动机、所述同步带轮组和所述锥齿轮组均设置在所述固定板上。

进一步的，所述单轮转向机构还包括用于探测磁场的磁导航模块；

所述磁导航模块设置在所述定向轮组件的前方，所述磁导航模块与所述控制部电连接。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：

本发明中，所述转向轴设置在所述驱动部的一侧，且所述转向轴的顶端与所述驱动部驱动连接，所述转向轴的底端用于与定向轮组件驱动连接，以驱动所述定向轮组件转动。所述限位模块包括套设在所述转向轴上的凸轮和设置在所述凸轮外侧的限位件，所述凸轮和所述转向轴连接，使得所述凸轮可随所述转向轴转动。当所述转向轴的转动的角度超过阈值时，所述凸轮挤压所述限位件，从而导致所述限位件被触发。又由于；所述限位件与所述驱动部电连接，当所述限位件被触发后，所述控制部改变所述驱动部的输出，可使所述转向轴往回转动，可避免转向角度过大。现对于现有技术中的单轮转向机构，可避免出现转向角度过大的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例中单轮转向机构的结构示意图。

图2是本发明一实施例中限位件的结构示意图。

图3是本发明一实施例中凸轮的结构示意图。

图4是本发明一实施例中单轮转向机构的侧视图。

图5是本发明一实施例中单轮转向机构的轴侧图。

图6是本发明一实施例中单轮转向机构的俯视图。

图7是本发明一实施例中单轮转向机构的剖视图。

附图标记说明：

100、单轮转向机构；

1、电动机；2、同步带轮组；21、第一带轮；22、第二带轮；3、锥齿轮组；31、第一锥齿轮；32、第二锥齿轮；41、转向轴；42、固定板；43、轴套；44、圆锥滚子轴承；45、传动轴；5、定向轮组件；51、轮子；52、肋板；53、连接板；54、安装座；61、底板；62、安装板；63、腰形孔；64、张紧轮；65、磁导航模块；66、支架；7、限位件；71、限位体；72、压缩体；73、滚轮；8、凸轮；81、第一轮廓；82、第二轮廓；83、第三轮廓。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，在本发明的一个实施例中，提供了一种单轮转向机构100，该单轮转向机构100包括竖立设置的转向轴41、设置在所述转向轴41一侧的驱动部、设置在所述驱动部下方的定向轮组件5、与所述驱动部电连接的控制部(图未示)和位于所述转向轴41周侧的限位模块。所述定向轮组件5受力偏转即可实现定向。所述驱动部用于为所述转向轴41提供转动所需的力。所述转向轴41大致呈圆柱状，所述转向轴41竖立设置。所述转向轴41的顶端与所述驱动部驱动连接，所述转向轴41的底端用于与定向轮组件5驱动连接，使得所述转向轴41转动后可带动所述定向轮组件5转动。所述控制部用于控制所述驱动部，以改变所述驱动部输出的扭矩的方向和大小，使得所述定向轮组件5沿顺时针或逆时针转动。在本实施例中，所述控制部为可编程逻辑控制器，但是所述控制部并不局限于可编程逻辑控制器，示例性地，所述控制部还可以为单片机。

所述限位模块包括套设在所述转向轴41上的凸轮8和设置在所述凸轮8外侧的限位件7。所述凸轮8大致呈盘状，所述凸轮8的轴线与所述转向轴41的轴线重合，所述凸轮8和所述转向轴41连接，使得所述凸轮8可随所述转向轴41转动。当所述转向轴41的转动的角度超过阈值时，所述凸轮8挤压所述限位件7，从而导致所述限位件7被触发，阈值指的是预设的最大转向角度，该角度由人工设定。又由于所述限位件7与所述驱动部电连接，当所述限位件7被触发后，所述控制部改变所述驱动部的输出，可使所述转向轴41往回转动，可避免转向角度过大。现对于现有技术中的单轮转向机构，可避免出现转向角度过大的问题。

具体地，请参阅图1至图3，作为本实施例的一种具体实现方式，所述限位件7为滚珠柱塞型限位开关，所述限位件7包括限位体71、压缩体72和滚轮73。所述限位体71大致呈块状，所述限位体71固定设置，所述限位体71与所述控制部电连接，以向所述控制部传输电信号。所述压缩体72位于所述限位体71朝向所述凸轮8的一侧，所述压缩体72沿所述转向轴41的径向设置，即所述压缩体72受到来自所述转向轴41径向的压力后，所述压缩体72可被压缩。所述压缩体72与所述限位体71连接，从而向所述限位体71传递压缩量。所述滚轮73位于所述压缩体72朝向所述凸轮8的一侧，所述滚轮73与所述压缩体72转动连接，且所述滚轮73的轴线与所述转向轴41的轴线平行，因此当所述滚轮73与所述凸轮8的侧面接触时，所述滚轮73能够沿自身的轴线转动。

由于所述凸轮8随所述转向轴41一起转动，因此当所述转向轴41转动的角度超过阈值时，所述凸轮8挤压所述压缩体72，从而可触发所述限位件7，同时所述限位件7向所述控制部传递电信号，所述控制部改变所述驱动部的输出方向，形成一个闭环反馈系统，从而避免该单轮转向机构100的转向角度过大。

具体地，请参阅图3，作为本实施例的一种具体实现方式，所述凸轮8的周侧的边缘包括第一轮廓81、第二轮廓82和第三轮廓83，所述第二轮廓82位于所述第一轮廓81和所述第三轮廓83之间，所述第二轮廓82的两端分别与所述第一轮廓81以及所述第三轮廓83连接。

所述第一轮廓81为图3中的ab段，所述第一轮廓81的直径恒定为第一距离L1。当所述定向轮组件5直线行驶时，即所述转向轴41不转动时，所述滚轮73位于所述第一轮廓81的外侧。此时所述滚轮73与所述凸轮8的边缘呈间隔状态或所述滚轮73与所述凸轮8的边缘处于接触但没有力的作用的状态。在本实施例中，所述滚轮73与所述凸轮8的边缘处于接触但没有力的作用的状态，可避免所述压缩体72长期受到挤压导致损坏。

所述第二轮廓82为图3中的bc段，所述第二轮廓82的直径由第一距离L1逐渐增大至第二距离L2。当所述定向轮组件5转动时，所述滚轮73的位置由所述第一轮廓81的外侧逐渐变为所述第二轮廓82的外侧，即所述凸轮8相对所述滚轮73逐渐转动至bc段。

所述第三轮廓83为图3中的cd段，所述第三轮廓83的直径恒定为第二距离L2。当所述定向轮组件5转动的角度达到阈值时，所述滚轮73位于所述第一轮廓81和所述第二轮廓82的连接点处，即所述第二轮廓82和所述第三轮廓83的连接点为预设的最大转向角度。当所述凸轮8的第二轮廓82刚转动至所述第一轮廓81与所述第二轮廓82的连接点处时，所述滚轮73与所述凸轮8之间具有相互作用力，但此时所述限位件7没有被触发，当所述凸轮8转动至所述第二轮廓82和所述第三轮廓83的连接处时，所述限位件7被触发，此时所述控制部开始调整所述驱动部的输出，从而避免转动角度过大。

在本实施例中，所述限位件7设有两个，两个限位件7沿所述转向轴41的轴线对称分布，对应地，所述凸轮8的边缘沿两个所述限位件7的连线的中垂线对称分成左右两块，左右两块的边缘均设有所述第一轮廓81、所述第二轮廓82和所述第三轮廓83，且左右两块凸轮8上的所述第一轮廓81、所述第二轮廓82和所述第三轮廓83均沿两个所述限位件7的连线的中垂线对称分布，使得所述转向轴41沿顺时针或逆时针转动时都有限位功能。

所述第一轮廓81和所述第二轮廓82的连接处光滑过渡，可避免所述滚轮73由与所述第一轮廓81接触变成与所述第二轮廓82接触时遭受冲击，可使转向过程更加平稳。

请参阅图1，所述滚轮73与所述定向轮组件5之间的夹角为γ，所述第一轮廓81对应的弧段的夹角为α，所述第二轮廓82对应的弧段的夹角为β。γ小于α，使得所述定向轮组件5沿指向行驶时，所述滚轮73位于所述第一轮廓81的外侧。通常45°≤α+β－γ≤90°，即所述转向轴41的转向角度的阈值大致为45°至90°。但所述转向轴41的转向角度并不局限于45°至90°。在一个具体的实施例中，γ＝45°，α＝90°，β＝45°。

具体地，请参阅图1至图3，作为本实施例的一种具体实现方式，所述压缩体72的最大压缩量大于所述滚轮73在所述第一轮廓81和所述第二轮廓82的连接点处时所述压缩体72的压缩量，因此，当所述限位件7失效时，即使所述转向轴41转动的角度超过阈值时，所述限位件7不被压缩损坏，可延长所述限位件7的使用寿命。

具体地，请参阅图4至图6，作为本实施例的一种具体实现方式，所述驱动部包括电动机1、同步带轮组2和锥齿轮组3。所述电动机1设置在所述定向轮组件5的上方，所述电动机1为单轮转向机构100的动力源。所述电动机1为步进电机或伺服电机，以便于调整电动机1输出的速度和力矩。为便于描述，现以所述电动机1为参照，将所述电动机1的长度方向记为长度方向，将所述电动机1的宽度方向记为宽度方向，将所述电动机1的高度方向记为高度方向或竖直方向。所述同步带轮组2沿宽度方向设置，且所述同步带轮组2位于所述电动机1输出端的一侧。所述同步带轮组2的输入端与所述电动机1的输出端驱动连接，以输出所述电动机1的转矩。所述锥齿轮组3的输入端与所述同步带轮组2的输出端驱动连接，所述锥齿轮组3的输出端与所述转向轴41驱动连接，以驱动所述转向轴41转动。所述转向轴41用于与定向轮组件5连接，以驱动定向轮组件5转动。相对于现有技术中使用连杆传动，可输出更精准的转向角度。所述同步带轮组2的输出端与所述锥齿轮组3的输入端驱动连接，使得该单轮转向机构100能传输更大的力矩。并且，可通过调整所述同步带轮组2和所述锥齿轮组3的传动比，精准地控制转向角度。并且，通过调整传动比可使所述转向轴41输出较大的转矩，使得该转向机构具有较广的使用范围。

具体地，请参阅图4至图6，作为本实施例的一种具体实现方式，所述同步带轮组2包括与所述电动机1的输出端驱动连接的第一带轮21、设置在所述第一带轮21的径向一侧的第二带轮22和套设在所述第一带轮21和所述第二带轮22上的同步带(图未示)。所述第一带轮21为所述同步带轮组2的输入端，所述第二带轮22为所述同步带轮组2的输出端。所述第一带轮21的直径小于所述第二带轮22的直径，即所述同步带轮组2可起减速作用，可精确调整所述电动机1的输出速度。

所述同步带、所述第一带轮21以及所述第二带轮22上均设有齿，且所述同步带上的齿与所述第一带轮21上的齿以及所述第二带轮22上的齿啮合。所述第一带轮21安装在所述电动机1的输出轴上，随所述电动机1的输出轴转动。所述第一带轮21转动的同时带动所述同步带转动，所述同步带转动带动所述第二带轮22转动，可实现通过所述同步带轮组2输出所述电动机1输出的扭矩。同步带轮组2传动时，传动比准确，无滑动，可提高转向精度。并且，同步带轮组2具有缓冲、减震能力，使得该单轮转向机构100可稳定运行。

具体地，请参阅图4至图6，作为本实施例的一种具体实现方式，所述单轮转向机构100还包括张紧轮64、底板61和安装板62。所述张紧轮64设置在所述第一带轮21和所述第二带轮22之间。所述底板61位于所述张紧轮64轴向的一侧，所述底板61与所述张紧轮64连接，具体地，所述张紧轮64通过转轴可转动地安装在所述底板61朝向所述电动机1的一侧。所述底板61背离所述张紧轮64的一侧凸设有限位销，所述限位销大致呈圆柱形。

所述安装板62设置在所述底板61背离所述张紧轮64的一侧。所述安装板62朝向所述底板61的侧面开设有腰形孔63，所述腰形孔63沿竖直方向设置。所述限位销上下可动地穿设在所述腰形孔63内，即所述限位销与所述腰形孔63过盈配合从而卡设在所述腰形孔63内，通过调整所述限位销在所述腰形孔63内的位置，从而实现调整所述底板62的高度，进而调整所述张紧轮64的高度。设置所述张紧轮64可使得所述同步带张紧，可防止同步带轮组2因所述同步带松弛导致传动比发生变化。并且，所述张紧轮64具有不同的安装高度，通过调整所述张紧轮64的位置，可使所述同步带在所述张紧轮64的作用下一直处于张紧状态。

具体地，请参阅图4至图6，作为本实施例的一种具体实现方式，述锥齿轮组3包括与所述第二带轮22驱动连接的第一锥齿轮31和与所述第一锥齿轮31啮合的第二锥齿轮32。所述第一锥齿轮31为所述锥齿轮组3的输入端，所述第一锥齿轮31与所述第二带轮22平行设置。所述第二锥齿轮32为所述锥齿轮组3的输入端，所述第二锥齿轮32的轴线竖直设置。所述第二锥齿轮32与所述转向轴41驱动连接，以通过所述转向轴41的转向改变所述定向轮组件5的旋转角度。所述第二锥齿轮32的齿数多于所述第一锥齿轮31的齿数，即所述锥齿轮组3可起减速作用，所述同步带轮组2的一次减速配合所述锥齿轮组3的二次减速，可精准的调整所述的转向角度，使得所述单轮转向机构100具有较高的转向精准度。

所述第一锥齿轮31和所述第二锥齿轮32均为斜齿锥齿轮，斜齿锥齿轮啮合性能好、传动平稳，可使该单轮转向机构100具有运行平稳的优点。

具体地，请参阅图5和图7，作为本实施例的一种具体实现方式，所述单轮转向机构100还包括传动轴45，所述传动轴45大致呈圆柱状。所述传动轴45的轴线与所述第二锥齿轮32的轴线垂直，所述第二带轮22和所述第一锥齿轮31均穿设在所述传动轴45上，以实现所述第二带轮22和所述第一锥齿轮31的同步转动。

具体地，请参阅图5，作为本实施例的一种具体实现方式，所述电动机1水平设置，即所述电动机1平躺设置，可使所述电动机1与所述同步带轮组2之间紧密布置，可使所述单轮转向机构100的结构更加紧凑。所述电动机1的输出轴朝向所述同步带轮组2设置，可便于所述同步带轮组2与所述电动机1连接输出所述电动机1的转矩。

具体地，请参阅图4，作为本实施例的一种具体实现方式，所述单轮转向机构100还包括定向轮组件5，所述定向轮组件5设置在所述电动机1的下方，所述定向轮组件5与所述转向轴41背离所述电动机1的一端驱动连接，具体地，所述定向轮组件5包括竖立设置的轮子51、设置在所述轮子51两侧的肋板52和设置在所述轮子51上方的连接板53。所述轮子51使用转轴与两所述肋板52连接，使得所述轮子51可转动。所述连接板53的两端分别与两个所述肋板52连接。

所述转向轴41的底部还设有安装座54。所述安装座54大致呈板状，所述安装座54位于所述转向轴41和所述连接板53之间，所述安装座54与所述转向轴41的底端焊接连接。所述安装座54与所述连接板53通过螺栓连接，以实现所述安装座54与所述定向轮组件5的连接。当所述转向轴41转动时，所述转向轴41带动所述安装座54和所述定向轮组件5转动，以实现所述转向轴41与所述定向轮组件5的驱动连接。由于所述安装座54与所述定向轮组件5的连接板53通过螺栓连接，因此所述定向轮组件5具有便于安装和拆卸的优点。

所述凸轮8通过螺栓安装在所述安装座54的上表面。

具体地，请参阅图4，作为本实施例的一种具体实现方式，所述单轮转向机构100还包括设置在所述定向轮组件5上方的固定板42。所述固定板42大致呈板状，所述固定板42为基础安装平台，所述电动机1、所述同步带轮组2和所述锥齿轮组3均设置在所述固定板42上。所述限位件7通过螺栓固定在所述固定板42的底面上。

具体地，请参阅图7，作为本实施例的一种具体实现方式，所述单轮转向机构100还包括圆锥滚子轴承44和轴套43。所述轴套43大致呈圆筒状，所述轴套43套设在所述转向轴41上，且所述轴套43穿设在所述固定板42上，所述轴套43与所述固定板42固定连接，以保护其内部的转向轴41。所述圆锥滚子轴承44设置在所述轴套43内，且套设在所述转向轴41上，所述圆锥滚子轴承44抗压能力更高，使得该单轮转向机构100可适用于重型自动导航行驶设备中。

具体地，请参阅图4，作为本实施例的一种具体实现方式，所述单轮转向机构100还包括用于探测磁场的磁导航模块65。所述磁导航模块65设置在所述定向轮组件5的前方，具体地，所述单轮转向机构100还包括用于安装所述磁导航模块65的支架66，所述支架66的顶端与所述连接板53连接。所述支架66的中部呈竖直状态，且位于所述轮子51的前方。所述支架66的底端水平弯折以用于安装所述磁导航模块65。所述磁导航模块65与所述控制部电连接，所述磁导航模块65通过内置的磁导航传感器(图未示)探测使用环境中的预埋磁场，并将探测到的磁场信号反馈给所述控制部，所述控制部根据接收到的信号实时调整所述电动机1的输出，以控制所述定向轮组件5的转动角度，以实现自动导航。

综上所述，本发明提供了一种单轮转向机构100，本发明中，所述转向轴41设置在所述驱动部的一侧，且所述转向轴41的顶端与所述驱动部驱动连接，所述转向轴41的底端用于与定向轮组件5驱动连接，以驱动所述定向轮组件5转动。所述限位模块包括套设在所述转向轴41上的凸轮8和设置在所述凸轮8外侧的限位件7，所述凸轮8和所述转向轴41连接，使得所述凸轮8可随所述转向轴41转动。当所述转向轴41的转动的角度超过阈值时，所述凸轮8挤压所述限位件7，从而导致所述限位件7被触发。又由于；所述限位件7与所述驱动部电连接，当所述限位件7被触发后，所述控制部改变所述驱动部的输出，可使所述转向轴41往回转动，可避免转向角度过大。现对于现有技术中的单轮转向机构，可避免出现转向角度过大的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

当然，本发明上述实施例的描述较为细致，但不能因此而理解为对本发明的保护范围的限制，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围，本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种单轮转向机构，其特征在于，包括：

驱动部；

定向轮组件，设置在所述驱动部的下方；

转向轴，竖立设置在所述驱动部的一侧；所述转向轴的顶端与所述驱动部驱动连接，所述转向轴的底端用于与所述定向轮组件驱动连接；

控制部，与所述驱动部电连接；

限位模块，包括套设在所述转向轴上的凸轮和设置在所述凸轮外侧的限位件；所述凸轮和所述转向轴连接；所述限位件与所述驱动部电连接，当所述转向轴的转动的角度超过阈值时，所述凸轮挤压所述限位件，从而导致所述限位件被触发。

2.根据权利要求1所述的单轮转向机构，其特征在于，所述限位件包括限位体、压缩体和滚轮；

所述限位体固定设置；所述限位体与所述控制部电连接；

所述压缩体位于所述限位体朝向所述凸轮的一侧，所述压缩体沿所述转向轴的径向设置；所述压缩体与所述限位体连接，从而向所述限位体传递压缩量；

所述滚轮位于所述压缩体朝向所述凸轮的一侧，所述滚轮与所述压缩体转动连接，且所述滚轮的轴线与所述转向轴的轴线平行；当所述凸轮的边缘接触到所述滚轮时，所述滚轮转动。

3.根据权利要求2所述的单轮转向机构，其特征在于，所述凸轮的周侧的边缘包括第一轮廓、第二轮廓和第三轮廓；所述第二轮廓位于所述第一轮廓和所述第三轮廓之间，所述第二轮廓的两端分别与所述第一轮廓以及所述第三轮廓连接；

所述第一轮廓的直径恒定为第一距离；当所述定向轮组件直线行驶时，所述滚轮位于所述第一轮廓的外侧；

所述第二轮廓的直径由第一距离逐渐增大至第二距离；当所述定向轮组件转动时，所述滚轮的位置由所述第一轮廓的外侧逐渐变为所述第二轮廓的外侧；

当所述定向轮组件转动的角度达到阈值时，所述滚轮位于所述第一轮廓和所述第二轮廓的连接点处，且所述滚轮与所述凸轮接触，从而触发所述限位件；

所述第三轮廓的直径恒定为第二距离。

4.根据权利要求3所述的单轮转向机构，其特征在于，所述压缩体的最大压缩量大于所述滚轮在所述第一轮廓和所述第二轮廓的连接点处时所述压缩体的压缩量。

5.根据权利要求1所述的单轮转向机构，其特征在于，所述驱动部包括电动机、同步带轮组和锥齿轮组；

所述电动机设置在所述定向轮组件的上方；

所述同步带轮组设置在所述电动机的周侧，所述同步带轮组的输入端与所述电动机的输出端驱动连接；

所述锥齿轮组设置在所述电动机的周侧，所述锥齿轮组的输入端与所述同步带轮组的输出端驱动连接。

6.根据权利要求5所述的单轮转向机构，其特征在于，所述同步带轮组包括与所述电动机的输出端驱动连接的第一带轮、设置在所述第一带轮的径向一侧的第二带轮和套设在所述第一带轮和所述第二带轮上的同步带。

7.根据权利要求6所述的单轮转向机构，其特征在于，所述单轮转向机构还包括张紧轮、底板、安装板和限位销；

所述张紧轮设置在所述第一带轮和所述第二带轮之间；

所述底板位于所述张紧轮轴向的一侧，所述底板与所述张紧轮连接；

所述安装板设置在所述底板背离所述张紧轮的一侧；所述安装板朝向所述底板的侧面开设有腰形孔，所述腰形孔沿竖直方向设置；

所述限位销上下可动地穿设在所述腰形孔内，所述限位销朝向所述底板的一端与所述底板连接。

8.根据权利要求7所述的单轮转向机构，其特征在于，所述锥齿轮组包括与所述第二带轮驱动连接的第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮；所述第二锥齿轮的轴线竖直设置；

所述单轮转向机构还包括传动轴；所述传动轴的轴线与所述第二锥齿轮的轴线垂直，所述第二带轮和所述第一锥齿轮均穿设在所述传动轴上。

9.根据权利要求8所述的单轮转向机构，其特征在于，所述单轮转向机构还包括设置在所述定向轮组件上方的固定板；

所述电动机、所述同步带轮组和所述锥齿轮组均设置在所述固定板上。

10.根据权利要求9所述的单轮转向机构，其特征在于，所述单轮转向机构还包括用于探测磁场的磁导航模块；

所述磁导航模块设置在所述定向轮组件的前方，所述磁导航模块与所述控制部电连接。

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