CN116080750B - 一种自动行驶电动舵轮转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动行驶电动舵轮转向装置，主要涉及舵轮转向技术领域，包括主体框架板，主体框架板上设有主体竖直轴、主动力轴，主动力轴上固定安装有第一转轮，主动力轴上还滑动安装有移动杆，移动杆上设有往复齿轮，主动力轴上滑动安装有第二转轮，主动力轴的另一端转动安装有输出齿轮，主动力轴的一侧转动安装有右传递齿轮，另一侧转动安装有左传递齿轮，主体竖直轴的外侧设有两组调控组件，调控组件包括角度大齿轮，角度大齿轮转动安装在上层板上，上层板上固定安装有棘轮，角度大齿轮上固定安装有推板，推板上滑动安装有卡杆，中层板上转动安装有圆盘；本发明能够实现舵轮的转向，并且能够提前设定好舵轮转动的角度。

Description

一种自动行驶电动舵轮转向装置

技术领域

本发明主要涉及舵轮转向技术领域，具体涉及一种自动行驶电动舵轮转向装置。

背景技术

舵轮，是指集成了驱动电机、转向电机、减速机等一体化的机械结构，相比传统AGV小车差速控制方式，舵轮集成化高，适配性强，配合控制器和低压IXL伺服驱动器，可快速部署AGV、移动式机器人等，舵轮还可以应用在汽车、火车等设备上。普通的舵轮是通过不同的电机来实现转动与转向，并且不能根据实际情况控制舵轮在指定转动角度。

现有技术中公告号为CN213846452U的中国实用新型专利公开了一种转向装置，包括转向电机、小锥齿轮、承重轴承、转向电机支撑板、轮架板、封罩、大锥齿轮和转向管，转向电机的输出轴固定有小锥齿轮并且转向电机的输出轴与承重轴承相配合，承重轴承安装在转向电机支撑板上，转向电机支撑板与轮架板固定连接，轮架板上固定有封罩，封罩上转动设置有大锥齿轮，并且大锥齿轮与小锥齿轮相啮合，大锥齿轮的轮毂与转向管固定连接，转向电机转动带动转向管转动；该专利虽然也是转向装置，但是不能根据实际情况设定指定转动角度，并且也无法与舵轮配合使用。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于上述存在的问题，本发明需要提供一种自动行驶电动舵轮转向装置，利用差速转向获得较小转弯半径，实现舵轮转向，且能够提前预设转向的角度。

（二）技术方案

针对上述技术问题，本发明提供了一种自动行驶电动舵轮转向装置，包括主体框架板，主体框架板上固定安装有主体竖直轴，主体框架板上转动安装有主动力轴，主动力轴上固定安装有第一转轮，主动力轴的一端滑动安装有移动杆，移动杆上设有往复齿轮，主动力轴上滑动安装有第二转轮，所述的第二转轮转动安装在主动力轴上；主动力轴的另一端转动安装有输出齿轮；主动力轴的一侧转动安装有右传递齿轮，另一侧转动安装有左传递齿轮，主体框架板上设有两组变向组件，两组变向组件用于带动输出齿轮转动；沿主体竖直轴的高度方向，设置有上下两组调控组件，两组调控组件中心对称，所述的调控组件包括角度大齿轮，角度大齿轮转动安装在上层板上，上层板上固定安装有棘轮，角度大齿轮上固定安装有推板，推板上滑动安装有卡杆，中层板上转动安装有圆盘，主体竖直轴带动圆盘转动。

进一步地，所述的移动杆包括往复套筒，所述的往复齿轮固定安装在往复套筒上，往复套筒与主体框架板之间设有多个往复气缸，往复套筒与主体框架板之间设有缓冲弹簧，所述的往复套筒上设有三角块，主体框架板上转动安装有圆板，动力接头与圆板之间设有弹簧，主动力凸台固定安装在主动力轴上，所述的动力接头上设有三角形凹槽，动力接头上还设有凹槽，凹槽的形状与主动力凸台形状相同；所述的往复套筒与移动架连接，第二转轮转动安装在移动架上。

进一步地，所述的移动架包括往复卡环，往复卡环转动安装在往复架上，往复架滑动安装在主体框架板上，往复卡环上固定安装有往复环套，往复环套上设有凹槽，所述的第二转轮固定安装在往复卡环上；输出齿轮与输出凸台固定连接，输出齿轮转动安装在主体框架板上，往复环套上的凹槽与输出凸台的形状相同。

进一步地，所述的两组变向组件结构相同，在主体框架板上轴对称分布，靠近左传递齿轮的变向组件与左传递齿轮之间设有同步带组件；所述的变向组件包括传递小齿轮，传递小齿轮固定安装在传递杆上，传递杆转动安装在主体框架板上，传递杆上固定安装有挡环；手动连接套滑动安装在传递杆上，手动连接套与手动杆转动连接，手动杆上固定安装有手动板，手动杆滑动安装在主体框架板上，两组变向组件中任意一个传递大齿轮将与输出齿轮形成齿轮配合。

进一步地，所述的推板包括角度套筒，角度套筒固定安装在角度大齿轮上，角度套筒上固定安装有角度立板，所述的角度立板上滑动安装有卡杆。

进一步地，所述的卡杆包括角度卡杆，角度卡杆滑动安装在角度立板上，角度卡杆上固定安装有卡杆底部块，卡杆底部块上设有斜面，角度卡杆与角度立板之间设有卡杆弹簧，所述的角度卡杆上转动安装有棘爪；所述的圆盘用于带动角度卡杆滑动。

进一步地，所述的圆盘包括复位盘，复位盘转动安装在中层板上，复位盘内设有滑槽，复位盘的滑槽内滑动安装有卡块，卡块与复位盘之间设有小弹簧；复位板转动时利用斜面带动角度卡杆滑动。

进一步地，所述的上层板内设有槽，槽内设有卷簧，卷簧的一端固定安装在上层板上，另一端固定安装在角度套筒上。

进一步地，所述的第一转轮上设有孔，所述的第二转轮上设有凸起。

本发明与现有技术相比的有益效果是：1、本发明设置了两组中心对称的调控组件，可以在使舵轮在两个方向预设好转动角度，通过转动角度大齿轮，使卡杆底部块与复位板脱离接触，在棘轮棘爪的配合下，将角度大齿轮转动指定角度，从而为主体竖直轴设置好能够转动的角度；2、本发明设置了移动杆，移动杆上设有往复齿轮，通过移动杆与主动力凸台配合，利用主动力凸台带动往复齿轮转动获取动力，移动杆上还连接有移动架，移动架上转动安装有第二转轮，移动架与输出凸台配合带动输出齿轮转动，利用输出齿轮带动第二转轮转动，利用齿轮大小不同、齿数比不同的原理，实现第二转轮转速大于第一转轮，进而使舵轮发生偏移，产生角度的变化，当舵轮转动到指定角度后，能利用圆盘复位；3、本发明设置了两组变向组件，两组变向组件中的任意一个传递大齿轮与输出齿轮配合，能够带着主体竖直轴向不同的方向转动。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明转向机构局部第一角度结构示意图。

图3为本发明转向机构局部第二角度结构示意图。

图4为本发明转向机构局部第三角度结构示意图。

图5为图4中A-A处剖视图。

图6为本发明转向机构局部第四角度结构示意图。

图7为本发明转向机构局部第五角度结构示意图。

图8为图7中B-B处剖视图。

图9为图8中A1处局部放大示意图。

图10为本发明转向机构局部第六角度结构示意图。

图11为图10中A2处局部放大示意图。

附图标号：1-转向机构；101-主动力轴；102-主动力电机；103-主体框架板；104-主体竖直轴；105-底层板；106-下层板；107-中层板；108-上层板；109-左传递齿轮；110-同步齿轮；111-同步皮带；112-矩形槽；113-传递大齿轮；114-手动杆；115-手动板；116-手动连接套；117-挡环；118-传递杆；119-右传递齿轮；120-传递小齿轮；121-输出齿轮；122-输出凸台；123-往复环套；124-往复卡环；125-第二转轮；126-第一转轮；127-往复架；128-主动力凸台；129-动力接头；130-往复套筒；131-往复齿轮；132-缓冲弹簧；133-往复气缸；134-角度大齿轮；135-角度套筒；136-棘轮；137-角度卡杆；138-复位盘；139-复位板；140-角度立板；141-卷簧；142-小弹簧；143-卡块；144-棘爪；145-卡杆弹簧；146-卡杆底部块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此通过本发明的示意性实施例以及说明解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例：如图1-图11所示的一种自动行驶电动舵轮转向装置，包括转向机构1，转向机构1包括主体框架板103，主体框架板103上固定安装有主体竖直轴104，主体框架板103上转动安装有主动力轴101，主体框架板103上固定安装有主动力电机102，主动力轴101与主动力电机102的输出轴固定连接。

主动力轴101上固定安装有第一转轮126，第一转轮126固定安装在花键套上，花键套固定安装在主动力轴101上，主动力轴101上设有花键，主动力轴101上还设有环形凹槽，花键套的两端卡在环形凹槽内，使花键套不能滑动，只能跟随主动力轴101一起转动。

移动杆包括往复套筒130，往复齿轮131固定安装在往复套筒130上，往复套筒130滑动安装在主动力轴101上，往复套筒130与主体框架板103之间设有多个往复气缸133，往复气缸133的一端固定安装在圆环上，圆环转动安装在主体框架板103上，往复气缸133的活动端固定安装在复套筒130上，往复套筒130与主体框架板103之间设有缓冲弹簧132，缓冲弹簧132的一端固定安装在往复齿轮131上，另一端固定安装在圆环上，往复套筒130上设有三角块，主体框架板103上固定安装有一个支撑板，支撑板上转动安装有一个圆板，动力接头129与圆板之间设有弹簧，弹簧的一端固定安装在圆板上，另一端固定安装在动力接头129上，主动力凸台128固定安装在主动力轴101上，动力接头129上设有三角形凹槽，动力接头129上还设有凹槽，凹槽的形状与主动力凸台128形状相同，动力接头129靠近主动力凸台128后，主动力凸台128经进入动力接头129的凹槽内；往复套筒130与移动架连接，第二转轮125转动安装在移动架上。

移动架包括往复卡环124，往复卡环124滑动安装在主体框架板103上，往复卡环124转动安装在往复架127上，往复架127滑动安装在主体框架板103设置的支撑杆上，使往复架127只能水平滑动，往复卡环124上固定安装有往复环套123，往复环套123上设有凹槽，第二转轮125固定安装在往复卡环124上；输出齿轮121转动安装在主体框架板103上，输出齿轮121上固定安装有输出凸台122，往复环套123上的凹槽与输出凸台122的形状相同，输出凸台122能进入往复环套123上的凹槽内，并由输出凸台122带动往复环套123转动；往复套筒130转动安装在往复架127上。

主动力轴101的一侧转动安装有右传递齿轮119，另一侧转动安装有左传递齿轮109，右传递齿轮119和左传递齿轮109均转动安装在主体框架板103上。

沿主体竖直轴104的高度方向，设置有上下两组调控组件，两组调控组件中心对称，调控组件包括角度大齿轮134，角度大齿轮134转动安装在上层板108上，上层板108上固定安装有棘轮136，角度大齿轮134上固定安装有推板；本发明中两组调控组件中的角度大齿轮134在车辆设置的凹槽内，可以手动接触角度大齿轮134，并转动角度大齿轮134，在角度大齿轮134上设置表示角度的刻度，转动角度大齿轮134时能得知转动角度；两组调控组件中的角度大齿轮134转动方向不同，设置两组的目的是为了能够在角度大齿轮134的顺时针转动方向和逆时针转动方向都能提前预设角度。

推板包括角度套筒135，角度套筒135固定安装在角度大齿轮134上，角度套筒135上固定安装有角度立板140，角度立板140上滑动安装有卡杆。

卡杆包括角度卡杆137，角度卡杆137滑动安装在角度立板140上，角度卡杆137上固定安装有卡杆底部块146，卡杆底部块146上设有斜面，角度卡杆137与角度立板140之间设有卡杆弹簧145，卡杆弹簧145的一端固定安装在角度卡杆137上，另一端固定安装在角度立板140上；角度卡杆137上转动安装有棘爪144，角度卡杆137上设有小圆柱，小圆柱为棘爪144的转动支点，棘爪144与小圆柱之间设有弹簧；圆盘用于带动角度卡杆137滑动。

圆盘包括复位盘138，复位盘138转动安装在中层板107上，复位盘138内设有滑槽，复位盘138的滑槽内滑动安装有卡块143，卡块143与复位盘138之间设有小弹簧142，小弹簧142的一端固定安装在复位盘138上，另一端固定安装在卡块143上；复位板139转动时利用斜面带动角度卡杆137滑动，卡杆底部块146的斜面和复位板139的斜面上设有传感器，传感器与往复气缸133电性连接。

底层板105固定安装在车体或者被使用对象上，下层板106、中层板107、上层板108三者之间固定连接，且根据实际情况固定安装在车体或者被使用对象上。

主体框架板103上设有两组变向组件，两组变向组件结构相同，在主体框架板103上轴对称分布，靠近左传递齿轮109的变向组件与左传递齿轮109之间设有同步带组件。

变向组件包括传递小齿轮120，传递小齿轮120固定安装在传递杆118上，传递杆118转动安装在主体框架板103上，传递杆118上固定安装有挡环117，挡环117用于限制手动连接套116的滑动距离，传递杆118上设有花键；手动连接套116上设有花键槽，手动连接套116滑动安装在传递杆118上，手动连接套116与手动杆114转动连接，手动杆114上固定安装有手动板115，手动杆114滑动安装在主体框架板103设置的矩形槽112上，拨动两组变向组件中的任意一个手动板115，使两组变向组件中任意一个传递大齿轮113与输出齿轮121形成齿轮配合；靠近左传递齿轮109的传递小齿轮120为同步齿轮，也可以是皮带轮。

同步带组件包括同步皮带111，同步齿轮110与左传递齿轮109之间固定连接，同步齿轮110也可以是皮带轮，当同步齿轮110是皮带轮时，靠近左传递齿轮109的传递小齿轮120为皮带轮；同步齿轮110转动安装在主体框架板103上，同步皮带111套设在靠近左传递齿轮109的传递小齿轮120上，同步皮带111套设在同步齿轮110上。

上层板108内设有槽，槽内设有卷簧141，卷簧141的一端固定安装在上层板108上，另一端固定安装在角度套筒135上，卷簧141用于使角度大齿轮134复位。

第一转轮126上设有孔，第二转轮125上设有凸起，第二转轮125上的凸起卡入第一转轮126的孔内后，第一转轮126带动第二转轮125一起转动。

本发明工作原理：本发明正常情况下，启动主动力电机102带动主动力轴101转动，主动力轴101带动第一转轮126转动，利用第一转轮126移动。

本发明可以提前预设整体转动角度，也就是主体竖直轴104的转动角度，手动推动角度大齿轮134转动，角度大齿轮134转动时角度套筒135、角度立板140一起转动，当角度立板140转动时，卡杆底部块146将脱离与复位板139的接触，在卡杆弹簧145的作用下，角度卡杆137将下降，棘爪144将卡入棘轮136内，棘轮136能防止角度大齿轮134反转，此时若继续转动角度大齿轮134，由于棘爪144与角度卡杆137之间设有弹簧，棘爪144将在棘轮136外侧滑动，通过棘轮136上的刻度得知转动角度，达到预定角度之后停止转动角度大齿轮134，主体竖直轴104能够转动的角度范围提前预设完成。

当需要改变本发明主体竖直轴104的转动方向时，根据情况选择拨动左传递齿轮109一侧的手动板115或者拨动右传递齿轮119一侧的手动板115；例如，拨动左传递齿轮109一侧的手动板115，手动杆114将带动手动连接套116滑动，手动连接套116带动传递大齿轮113滑动，使传递大齿轮113与输出齿轮121形成齿轮配合，右传递齿轮119一侧传递大齿轮113不与输出齿轮121啮合，然后启动往复气缸133。

启动往复气缸133，往复气缸133的活动端推动往复齿轮131、往复套筒130滑动，往复套筒130滑动靠近动力接头129，往复套筒130上的三角块插入动力接头129的三角槽内，并推动动力接头129后退，主动力凸台128将被容纳到动力接头129的凹槽内，由主动力凸台128带动动力接头129转动，进而带动往复套筒130、往复齿轮131转动。

当往复套筒130移动时，还带着往复架127滑动，往复架127带动往复卡环124、往复环套123滑动，往复环套123将靠近输出凸台122，输出凸台122卡入往复环套123的凹槽内，此时，往复齿轮131与左传递齿轮109形成齿轮配合带动左传递齿轮109转动，在同步齿轮110、同步皮带111的作用下带动左传递齿轮109一侧的传递杆118转动，进而使该侧的传递大齿轮113带动输出齿轮121转动，输出齿轮121将在输出凸台122的作用下最终带动第二转轮125转动，第二转轮125与第一转轮126转动方向相同，由于往复齿轮131、左传递齿轮109大齿轮带动小齿轮转动会加速的原理作用，使第二转轮125的转动速度大于第一转轮126的转动速度，两者速度不一致时，此时本发明的主体竖直轴104将会发生偏移。

当主体竖直轴104在上述预设角度范围内转动时，在卡块143的作用下，将带动复位盘138转动，复位盘138转动直至复位板139的斜面与卡杆底部块146的斜面接触，并由复位板139将角度卡杆137顶起，棘爪144将脱离与棘轮136的接触，当角度卡杆137完全顶起后，触发传感器，传感器将信号传递给往复气缸133，往复气缸133将带动往复套筒130收缩，往复环套123将脱离与输出凸台122的接触，往复套筒130与动力接头129断开连接，第二转轮125上的凸起重新插入第一转轮126的孔内，第二转轮125缺乏大的转动速度之后，主体竖直轴104将复位，主体竖直轴104将带动复位盘138复位，角度大齿轮134则在卷簧141的作用下复位。

当需要使本发明往另一方向转动时，则拨动右传递齿轮119一侧的手动板115，使手动杆114带动传递大齿轮113滑动，传递大齿轮113与输出齿轮121形成齿轮啮合，左传递齿轮109一侧的传递大齿轮113将不与输出齿轮121啮合，然后再次启动往复气缸133，重复上述步骤，使第二转轮125与第一转轮126分离，往复齿轮131与右传递齿轮119啮合，右传递齿轮119与传递小齿轮120啮合带动该侧的传递杆118转动，传递大齿轮113带动输出齿轮121转动，最终使第二转轮125与第一转轮126的转动方向相反，且由于第二转轮125的转动速度大于第一转轮126，本发明会再次发生偏移，主体竖直轴104偏移到预定的角度之后，再次复位。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.一种自动行驶电动舵轮转向装置，包括主体框架板（103），主体框架板（103）上固定安装有主体竖直轴（104），主体框架板（103）上转动安装有主动力轴（101），主体框架板（103）上固定安装有主动力电机（102），主动力轴（101）与主动力电机（102）的输出轴固定连接，主动力轴（101）上固定安装有第一转轮（126），其特征在于，主动力轴（101）的一端滑动安装有移动杆，移动杆上设有往复齿轮（131），主动力轴（101）上滑动安装有第二转轮（125），所述的第二转轮（125）转动安装在主动力轴（101）上；主动力轴（101）的另一端转动安装有输出齿轮（121）；

主动力轴（101）的一侧转动安装有右传递齿轮（119），另一侧转动安装有左传递齿轮（109），往复齿轮（131）与左传递齿轮（109）之间以及往复齿轮（131）与右传递齿轮（119）之间能够啮合或脱离；往复齿轮（131）为大齿轮，左传递齿轮（109）与右传递齿轮（119）为小齿轮，主体框架板（103）上设有两组变向组件，两组变向组件用于带动输出齿轮（121）转动；

沿主体竖直轴（104）的高度方向，设置有上下两组调控组件，两组调控组件中心对称，用于在两个方向预设转动角度；所述的调控组件包括角度大齿轮（134），角度大齿轮（134）转动安装在上层板（108）上，上层板（108）上固定安装有棘轮（136），角度大齿轮（134）上固定安装有推板，推板上滑动安装有卡杆，中层板（107）上转动安装有圆盘，主体竖直轴（104）带动圆盘转动；

所述的移动杆包括往复套筒（130），所述的往复齿轮（131）固定安装在往复套筒（130）上，往复套筒（130）与主体框架板（103）之间设有多个往复气缸（133），往复套筒（130）与主体框架板（103）之间设有缓冲弹簧（132），所述的往复套筒（130）上设有三角块，主体框架板（103）上转动安装有圆板，动力接头（129）与圆板之间设有弹簧，主动力凸台（128）固定安装在主动力轴（101）上，所述的动力接头（129）上设有三角形凹槽，动力接头（129）上还设有凹槽，凹槽的形状与主动力凸台（128）形状相同；所述的往复套筒（130）与移动架连接，第二转轮（125）转动安装在移动架上；

所述的移动架包括往复卡环（124），往复卡环（124）转动安装在往复架（127）上，往复架（127）滑动安装在主体框架板（103）上，往复卡环（124）上固定安装有往复环套（123），往复环套（123）上设有凹槽，所述的第二转轮（125）固定安装在往复卡环（124）上；输出齿轮（121）与输出凸台（122）固定连接，输出齿轮（121）转动安装在主体框架板（103）上，往复环套（123）上的凹槽与输出凸台（122）的形状相同，输出凸台（122）能进入往复环套（123）上的凹槽内，并由输出凸台（122）带动往复环套（123）转动；

所述的两组变向组件结构相同，在主体框架板（103）上轴对称分布，靠近左传递齿轮（109）的变向组件与左传递齿轮（109）之间设有同步带组件；所述的变向组件包括传递小齿轮（120），传递小齿轮（120）固定安装在传递杆（118）上，传递杆（118）转动安装在主体框架板（103）上，传递杆（118）上固定安装有挡环（117）；手动连接套（116）滑动安装在传递杆（118）上，手动连接套（116）与手动杆（114）转动连接，手动杆（114）上固定安装有手动板（115），手动杆（114）滑动安装在主体框架板（103）上，两组变向组件中任意一个传递大齿轮（113）将与输出齿轮（121）形成齿轮配合；

拨动左传递齿轮（109）一侧的手动板（115），手动杆（114）将带动手动连接套（116）滑动，手动连接套（116）带动传递大齿轮（113）滑动，使传递大齿轮（113）与输出齿轮（121）形成齿轮配合；

拨动右传递齿轮（119）一侧的手动板（115），使手动杆（114）带动传递大齿轮（113）滑动，传递大齿轮（113）与输出齿轮（121）形成齿轮啮合；

所述的推板包括角度套筒（135），角度套筒（135）固定安装在角度大齿轮（134）上，角度套筒（135）上固定安装有角度立板（140），所述的角度立板（140）上滑动安装有卡杆；

所述的卡杆包括角度卡杆（137），角度卡杆（137）滑动安装在角度立板（140）上，角度卡杆（137）上固定安装有卡杆底部块（146），卡杆底部块（146）上设有斜面，角度卡杆（137）与角度立板（140）之间设有卡杆弹簧（145），所述的角度卡杆（137）上转动安装有棘爪（144），棘爪（144）用于与棘轮（136）卡合或脱离；所述的圆盘用于带动角度卡杆（137）滑动；

所述的圆盘包括复位盘（138），复位盘（138）转动安装在中层板（107）上，复位盘（138）内设有滑槽，复位盘（138）的滑槽内滑动安装有卡块（143），卡块（143）与复位盘（138）之间设有小弹簧（142），复位盘（138）包括复位板（139）；复位板（139）转动时利用斜面带动角度卡杆（137）滑动；

复位盘（138）转动直至复位板（139）的斜面与卡杆底部块（146）的斜面接触，并由复位板（139）将角度卡杆（137）顶起；卡杆底部块（146）的斜面和复位板（139）的斜面上设有传感器，传感器与往复气缸（133）电性连接；

所述的上层板（108）内设有槽，槽内设有卷簧（141），卷簧（141）的一端固定安装在上层板（108）上，另一端固定安装在角度套筒（135）上；

所述的第一转轮（126）上设有孔，所述的第二转轮（125）上设有凸起，第二转轮（125）上的凸起卡入第一转轮（126）的孔内后，第一转轮（126）带动第二转轮（125）一起转动。

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