CN207550345U - 一种具有姿态调整机构的关节履带 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及履带车辆或履带式移动机器人的一种移动机构，一种具有姿态调整机构的关节履带，在大轮旋转轴(17)和驱动空心轴(26)之间，套置一端有链盘的姿态调整空心轴(28)，三轴同轴线可相互转动；姿态调整空心轴(28)的插入端经扭矩减震机构连接杆形摆臂(13)，摆臂(13)的另一端转动连接小轮(2)；所述摆臂(13)的长度方向与大轮(14)和小轮(2)轴线的连线一致；履带总成具有接地角度调整功能，可跨越障碍适应复杂的路面环境，可实现履带接地角度的主动调整，具有较好仿地形能力，提高履带地面附着力,衰减履带前端受到的扭转振动、缓和冲击和降低噪声的作用；结构简单、紧凑，零件受力合理，操纵姿态调整方便，操纵效果、效率好。

Description

一种具有姿态调整机构的关节履带

【技术领域】

本实用新型涉及履带车辆或履带式移动机器人的一种移动机构，具体来说，是涉及一种履带车辆或履带式移动机器人可调整姿态的一种关节机构。

【背景技术】

履带车辆或履带式移动机器人作为一种特殊的移动装置,在复杂危险的工作环境下进行作业时，不平路面会影响履带总成的接地性能，同时，地面上的障碍物也会对履带式机器人移动平台产生一定的冲击载荷，影响移动机器人移动平台的正常工作。传统的关节履带为刚性连接，无法吸收地面障碍物产生的冲击载荷。并且当刚性连接的关节履带遇到凹凸不平的路面时，仿地形能力较差。当通过地面较高凸块时，刚性关节履带有可能会出现履带悬空的状态。

【实用新型内容】

本实用新型目的为了解决上述问题和现有技术的不足，提供一种可实现履带接地角度的主动调整，具有较好仿地形能力，提高履带地面附着力功能的关节履带结构。

本实用新型的目的由以下技术方案实现。

一种具有姿态调整机构的关节履带，在大轮旋转轴上套置一端有链盘的驱动空心轴，

驱动空心轴驱动大轮旋转，拨动履带运行，带动小轮旋转，其特征在于：

在大轮旋转轴和驱动空心轴之间，套置一端有链盘的姿态调整空心轴，三轴同轴线可相互转动；

姿态调整空心轴的插入端经扭矩减震机构连接杆形摆臂，摆臂的另一端固定连接小轮支撑旋转轴；所述摆臂的长度方向与大轮旋转轴和小轮支撑旋转轴的连线一致；

所述扭矩减震机构为：

在姿态调整空心轴的插入端垂直固定扭转减震主动盘，两片扭转减震从动盘分别配置、夹持在所述扭转减震主动盘的两侧，在扭转减震主动盘上沿周向装置若干弹簧，在两侧扭转减震从动盘的相应位置开设相应尺寸的弹簧孔，所述弹簧嵌入所述弹簧孔，使得扭转减震主动盘上弹簧的弹力可以传递给扭转减震从动盘上的弹簧孔；

两片扭转减震从动盘与扭转减震主动盘围绕大轮旋转轴可有弹性地往复转动；

两侧的扭转减震从动盘由垂直于盘面的螺栓连接，在扭转减震主动盘的相应位置开设腰形长孔，保证连接扭转减震从动盘的螺栓位于腰形长孔内往复转动不受阻碍；

所述摆臂的一端固定在外侧的扭转减震从动盘轴孔位置。

本技术方案在大轮上共有三根轴：大轮旋转轴、驱动空心轴和姿态调整空心轴，三轴同轴线可相互转动；

大轮旋转轴起支撑大轮作用；

驱动空心轴：驱动空心轴由链条转动带动一端有链盘的驱动空心轴转动，驱动大轮旋转，拨动履带运行，带动小轮旋转；

姿态调整空心轴是本专利的主要内容，通过上述所述结构和内容，往复小范围旋转，实现关节履带的姿态调整。

所谓的关节履带姿态调整即摆臂末端上的小轮绕大轮轴旋转，实现履带总成接地角的调整，通常履带的下边为一水平线，大轮和小轮的轴心分别可作垂直地面的左右两条垂直线，与大轮及小轮轴心的连线构成一直角梯形，在运行中沿着地面保持或近似一直角梯形。本实用新型的机构要有意识、故意破坏此直角梯形，通过机构，通过摇臂部件的向上或向下，改变上方斜边与小轮下垂线的夹角大小，或大、或小，实现吸收地面障碍物产生的冲击载荷，并且当刚性连接的关节履带遇到凹凸不平的路面时，提高仿地形能力，当通过地面较高凸块时，避免出现刚性关节履带有可能会出现的履带悬空状态。

该履带总成还可实现轮履复用的功能，将摆臂以及履带卸载下来，在轮毂上加装轮胎，可作为轮式行走装置。

进一步，扭转减震主动盘和两片扭转减震从动盘均为圆片形，在扭转减震主动盘的外周边均匀分布开设3或4个开口向外的矩形凹口，或者开设矩形孔，置入圆柱弹簧；在扭转减震从动盘的相应位置开设与圆柱弹簧相应的矩形弹簧孔，且一矩形长边连接向外侧呈小于45度夹角的挡板，当扭转减震主动盘和两片扭转减震从动盘由螺栓连接时，所述圆柱弹簧被夹持在两侧矩形弹簧孔中。

进一步，在扭转减震主动盘的外周边均匀分布开设4个开口向外的矩形凹口；

所述挡板与所述矩形弹簧孔形状、尺寸相同，为冲裁时冲切三边后折弯形成。

进一步，在所述摆臂的杆件上，位于大轮旋转轴和小轮支撑旋转轴之间固定与大轮旋转轴或小轮支撑旋转轴平行的负重轮轴，在负重轮轴上通过一对扭力方向相反，分别向履带外侧施加推力的扭簧装配一对负重轮。

进一步，在所述姿态调整空心轴和驱动空心轴之间配置深沟球轴承4号。

进一步，摆臂的另一端固定连接小轮支撑旋转轴，经深沟球轴承2号配置于小轮的轴孔。

进一步，调姿态电机经链条驱动姿态调整空心轴顺转或逆转实现关节履带小轮端升起或下降。

本实用新型的优点及和有益效果：

1、履带总成具有接地角度调整功能，可跨越障碍(比如爬楼梯)，适应复杂的路面环境，可实现履带接地角度的主动调整，具有较好仿地形能力，提高履带地面附着力；

2、扭转减震机构起到衰减在复杂地面行驶过程中履带前端受到的扭转振动、缓和冲击和降低噪声的作用；

3、本实用新型结构简单、紧凑，零件受力合理，操纵姿态调整方便，操纵效果、效率好；

4、可实现轮履复用的功能，适用于不同的作业环境；

另外，履带总成中的两个张紧轮依靠预压的扭簧使得两组负重轮具有张开的趋势，不仅起到了张紧的作用，还起到了一定的负重作用。

【附图说明】

图1为本实用新型具有姿态调整机构的关节履带一种实施方式的总体结构轴测图；

图2为图1关节履带从侧面观察的正视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本实用新型一实施方式中包括摆臂、弹簧弹性机构主要工作部件装配的轴测图；

图5为本实用新型一实施方式中扭转减震机构的零件装配分解轴测图；

图6为本实用新型一实施方式中负重轮轴及扭簧的一对负重轮装配分解轴测图。

图中符号说明如下：

1是履带、2是小轮、3是小轮互换毂、4是深沟球轴承1号、5是小轮支撑旋转轴、6是深沟球轴承2号、7是滑动轴承1、8是负重轮1、9是负重轮旋转轴套、10是扭簧、11是负重轮摆臂、12是负重轮2、13是摆臂、14是大轮、15是深沟球轴承3号、16是圆螺母、17是大轮旋转轴、18是弹性挡圈、19是滑动轴承2、20是扭转减震主动盘、21是扭转减震从动盘、22是弹簧、23是扭转减震从动盘、24是大轮互换毂、25是制动盘、26是轮边驱动链轮、27是轮边支撑法兰、28是姿态调整链轮、29是深沟球轴承4号、30是弹簧垫圈1、31是螺母1、32是螺母2、33是弹簧垫圈2、34是内六角螺钉、a是弹簧孔、b是螺栓、c是挡板。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型内容进一步详述如下：

一种具有姿态调整机构的关节履带，

在大轮旋转轴17上套置一端有链盘的驱动空心轴26，

驱动空心轴26驱动大轮14旋转，拨动履带1运行，带动小轮2旋转，其特征在于：

在大轮旋转轴17和驱动空心轴26之间，套置一端有链盘的姿态调整空心轴28，三轴同轴线可相互转动；与大轮旋转轴17一致一共有三根轴同轴可相互转动。

姿态调整空心轴28的插入端经扭矩减震机构连接杆形摆臂13，摆臂13的另一端转动连接小轮2；所述摆臂13的长度方向与大轮14和小轮2的连线一致；通过姿态调整空心轴28的往复摆动，有弹性地经弹性机构连接摆臂13转动，使得小轮2上升或下降，改变关节履带的行走姿态。

所述扭矩减震机构为：

在姿态调整空心轴28的插入端垂直固定扭转减震主动盘20，两片扭转减震从动盘21、23分别配置、夹持在所述扭转减震主动盘20的两侧，在扭转减震主动盘20上沿周向装置若干弹簧22，在两侧扭转减震从动盘21、23的相应位置开设相应尺寸的弹簧孔a，所述弹簧22嵌入所述弹簧孔a，使得扭转减震主动盘20上弹簧22的弹力可以传递给扭转减震从动盘21、23上的弹簧孔a；两片扭转减震从动盘21、23与扭转减震主动盘20围绕大轮旋转轴17可有弹性地往复转动。两片扭转减震从动盘21、23分别配置、夹持在所述扭转减震主动盘20的两侧，通过扭转减震主动盘20的来回转动，周向装置的若干弹簧22压迫、传递给两侧扭转减震从动盘21、23，产生滞后、有弹性地来回转动。使得姿态调整空心轴28的往复、来回转动不仅传递给了摆臂13、小轮支撑旋转轴5，而且还提供了弹性的滞后和缓冲。

两侧的扭转减震从动盘21、23由垂直于盘面的螺栓b连接，在扭转减震主动盘20的相应位置开设腰形长孔，保证连接扭转减震从动盘21、23的螺栓b位于腰形长孔内往复转动不受阻碍；为了让两个从动盘一个主动盘形成一个整体，必须由螺栓b穿接连接，因此采用此方案，中间主动盘20的相应位置开设腰形长孔，避开了对螺栓转动的障碍。

所述摆臂13的一端固定在外侧的扭转减震从动盘21轴孔位置。摆臂13随扭转减震从动盘21转动而转动，也即往复摆动而摆动。

扭转减震主动盘20和两片扭转减震从动盘21、23均为圆片形；且扭转减震主动盘20的直径小于扭转减震从动盘21、23的直径，如图5所示。

在扭转减震主动盘20的外周边均匀分布开设3或4个开口向外的矩形凹口，置入圆柱弹簧22；在扭转减震从动盘21、23的相应位置开设与圆柱弹簧22相应的矩形弹簧孔a，且一矩形长边连接向外侧呈小于45度夹角的挡板c，当扭转减震主动盘20和两片扭转减震从动盘21、23由螺栓b连接时，所述圆柱弹簧被夹持在两侧矩形弹簧孔中。

当然，扭转减震主动盘20的直径也可以与扭转减震从动盘21、23的直径相同，此场合，在扭转减震主动盘20的外周边均匀分布开设3或4个开口向外的矩形凹口的深度加深，或者不呈矩形凹口形，而是直接相应位置开设矩形孔。

如此结构比较紧凑，圆柱弹簧22提供和传递弹力较好，工艺性好，易加工、易组装，使用也可靠。

在扭转减震主动盘20的外周边均匀分布开设4个开口向外的矩形凹口；一般使用，开设四个矩形凹口为宜，结构不复杂，提供弹力足够。

所述挡板c与所述矩形弹簧孔a形状、尺寸相同，为冲裁时冲切三边后折弯形成。简洁的加工工艺，冲裁、折弯一次成形，也恰好阻挡圆柱弹簧22向外侧掉落。

在所述摆臂13的杆件上，位于大轮旋转轴17和小轮支撑旋转轴5之间固定与大轮旋转轴17或小轮支撑旋转轴5平行的负重轮轴8，在负重轮轴8上通过一对扭力方向相反，分别向履带外侧施加推力的扭簧10装配一对负重轮12。在本专利中，为防止履带松懈，影响关节履带的姿态调整，采用本技术方案可得以消除和预防，本技术结构简单，效果显著。

在所述姿态调整空心轴28和驱动空心轴26之间配置深沟球轴承4号29。增加两者之间的转动，使得姿态调整更加灵活有效。

摆臂的另一端固定连接小轮支撑旋转轴5，经深沟球轴承2号6配置于小轮2的轴孔。本技术方案同样实现了“摆臂13的另一端转动连接小轮2”，而且，还可以将深沟球轴承2号6配置于小轮互换毂3，然后再与小轮2的轴孔配合连接。小轮互换毂3的结构为在圆筒的外壁伸出一圈圆环，圆环面上开设螺孔，便于更换不同规格的小轮2。

调姿态电机经链条驱动姿态调整空心轴28顺转或逆转实现关节履带小轮端升起或下降。根据实地需要关节履带小轮的升起或下降，调整空心轴28顺转或逆转。

本实用新型是一种有姿态调整机构的关节履带结构，它主要由驱动传动机构、姿态调整机构及各类连接件构成。它们之间的位置连接关系是：驱动传动机构前端通过轮边驱动链轮与外部动力源相连接，动力传递路线相继为：轮边驱动链轮、大轮、履带、小轮；姿态调整机构前端通过姿态调整链轮与调姿态电机相连接，姿态调整力矩通过扭转减震机构传递到摆臂上；姿态调整链轮轴从主驱动链轮轴中穿过；扭转减震机构主动盘与姿态调整链轮轴相连接，末端与摆臂相连接。张紧及负重机构与摆臂固结，上下两个负重轮分别与履带的接地端与悬空端相连接；

所述的驱动传动机构的具体实施方式如图3所示。驱动链轮26通过花键与大轮互换毂24相连接，大轮14与大轮互换毂24通过四个内六角螺栓连接，通过深沟球轴承4号围绕姿态调整链轮轴以及轮边支撑法兰27转动。大轮14、小轮2与橡胶履带1之间通过橡胶块啮合传递动力。驱动力矩通过轮边驱动链轮26传递到大轮14上，并带动橡胶履带1与小轮2转动。

所述的姿态调整机构的具体实施方式如图3、图4所示。姿态调整链轮轴28穿过驱动链轮26，并通过花键与扭转减震机构中的扭转减震主动盘20连接，其内部通过滑动轴承轴承安装在大轮旋转轴17上。摆臂13通过法兰与扭转减震机构中外侧的扭转减震从动盘21相连接。姿态调整力矩由姿态调整链轮传递到扭转减震机构，并带动摆臂13围绕大轮旋转轴17旋转实现履带接地角度的调整。

所述的扭转减震机构的具体实施方式如图3、图5所示。扭转减震主动盘20通过花键与姿态调整链轮相连。扭转减震主动盘20与扭转减震从动盘21、23圆周上的对应位置都开有4个矩形窗孔，在每个窗孔装有一个弹簧22，借以实现它们之间在周向上的弹性连接。扭转减震从动盘21、23通过螺栓连接，并将扭转减震主动盘20夹在中间，扭转减震主动盘20与扭转减震从动盘21、23的窗孔有翻边，使4个减振弹簧22不至脱出。扭转减震主动盘20开有4个弧形腰形窗孔，从动盘的连接螺栓b可在弧形腰形窗孔中滑动，允许扭转减震主动片20与扭转减震从动盘21、23之间可以相对转动一个角度。工作时，随着扭转减震从动盘21、23围绕扭转减震主动片20的相对转动而压缩弹簧，起到扭转减震的作用。

所述的张紧及负重机构的具体实施方式如图6所示。负重轮12通过旋转副安装在负重轮摆臂11上，可通过负重轮旋转轴套管9围绕负重轴8转动。扭簧10的两端分别与上下两组负重轮摆臂11相连接，且处于压缩状态，预压的扭簧使得两组负重轮具有张开的趋势。

Claims (7)

1.一种具有姿态调整机构的关节履带，

在大轮旋转轴(17)上套置一端有链盘的驱动空心轴(26)，

驱动空心轴(26)驱动大轮(14)旋转，拨动履带(1)运行，带动小轮(2)旋转，其特征在于：

在大轮旋转轴(17)和驱动空心轴(26)之间，套置一端有链盘的姿态调整空心轴(28)，三轴同轴线可相互转动；

姿态调整空心轴(28)的插入端经扭矩减震机构连接杆形摆臂(13)，摆臂(13)的另一端转动连接小轮(2)；所述摆臂(13)的长度方向与大轮(14)和小轮(2)轴线的连线一致；

所述扭矩减震机构为：

在姿态调整空心轴(28)的插入端垂直固定扭转减震主动盘(20)，两片扭转减震从动盘(21、23)分别配置、夹持在所述扭转减震主动盘(20)的两侧，在扭转减震主动盘(20)上沿周向装置若干弹簧(22)，在两侧扭转减震从动盘(21、23)的相应位置开设相应尺寸的弹簧孔(a)，所述弹簧(22)嵌入所述弹簧孔(a)，使得扭转减震主动盘(20)上弹簧(22)的弹力可以传递给扭转减震从动盘(21、23)上的弹簧孔(a)；

两片扭转减震从动盘(21、23)与扭转减震主动盘(20)围绕大轮旋转轴(17)可有弹性地往复转动；

两侧的扭转减震从动盘(21、23)由垂直于盘面的螺栓(b)连接，在扭转减震主动盘(20)的相应位置开设腰形长孔，保证连接扭转减震从动盘(21、23)的螺栓(b)位于腰形长孔内往复转动不受阻碍；

所述摆臂(13)的一端固定在外侧的扭转减震从动盘(21)轴孔位置。

2.根据权利要求1所述具有姿态调整机构的关节履带，其特征在于：

扭转减震主动盘(20)和两片扭转减震从动盘(21、23)均为圆片形，在扭转减震主动盘(20)的外周边均匀分布开设3或4个开口向外的矩形凹口，或者开设矩形孔，置入圆柱弹簧(22)；在扭转减震从动盘(21、23)的相应位置开设与圆柱弹簧(22)相应的矩形弹簧孔(a)，且一矩形长边连接向外侧呈小于45度夹角的挡板(c)，当扭转减震主动盘(20)和两片扭转减震从动盘(21、23)由螺栓(b)连接时，所述圆柱弹簧被夹持在两侧矩形弹簧孔中。

3.根据权利要求2所述具有姿态调整机构的关节履带，其特征在于：

在扭转减震主动盘(20)的外周边均匀分布开设4个开口向外的矩形凹口；

所述挡板(c)与所述矩形弹簧孔(a)形状、尺寸相同，为冲裁时冲切三边后折弯形成。

4.根据权利要求1所述具有姿态调整机构的关节履带，其特征在于：在所述摆臂(13)的杆件上，位于大轮旋转轴(17)和小轮支撑旋转轴(5)之间固定与大轮旋转轴(17)或小轮支撑旋转轴(5)平行的负重轮轴(8)，在负重轮轴(8)上通过一对扭力方向相反，分别向履带外侧施加推力的扭簧(10)装配一对负重轮(12)。

5.根据权利要求1所述具有姿态调整机构的关节履带，其特征在于：在所述姿态调整空心轴(28)和驱动空心轴(26)之间配置深沟球轴承4号(29)。

6.根据权利要求1所述具有姿态调整机构的关节履带，其特征在于：摆臂(13)的另一端固定连接小轮支撑旋转轴(5)，经深沟球轴承2号(6)配置于小轮(2)的轴孔。

7.根据权利要求1所述具有姿态调整机构的关节履带，其特征在于：调姿态电机经链条驱动姿态调整空心轴(28)顺转或逆转实现关节履带小轮端升起或下降。