CN207889812U - 双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，它包括支撑板、转动盘、转向外齿圈和双轮驱动总成，转动盘固定设置在支撑板的上表面的居中位置，转向外齿圈套设在转动盘的外侧，且转向外齿圈与转动盘之间通过轴承可转动连接；双轮驱动总成用于驱动舵轮驱动装置在地面的滚动行走、以及利用双轮差速的差动原理实现驱动总成进行转弯换向行走，双轮驱动总成设置在支撑板的下方，双轮驱动总成包括支撑架和两个内置电机的行星减速轮毂，两个内置电机的行星减速轮毂分别通过支撑架并排地设置在支撑板的下方，以使得两个内置电机的行星减速轮毂保持同轴旋转。本实用新型结构紧凑，空间体积小、控制简单、运行精度较高、工作性能稳定可靠。

Description

双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种舵轮驱动装置，具体来说，涉及一种用于驱动自动导引运输车的双轮差动式驱动的舵轮驱动装置。

背景技术

AGV小车(Automated Guided Vehicle)即为“自动导引运输车”，俗称“无人搬运车”，其是指装备有电磁或光学等自动导引装置，并能够沿预先设定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的承重型运输车。AGV小车种类繁多，根据驱动转向方式的不同，可分为单舵轮驱动AGV、双舵轮驱动AGV、四舵轮驱动AGV、双轮差速驱动AGV、以及由麦克纳姆轮驱动的全向AGV，无论哪种转向方式的AGV，其舵轮驱动装置性能的稳定性以及空间体积大小是AGV小车能否得到大范围推广应用的关键。然而，现有技术中AGV小车的舵轮驱动装置还存在以下缺陷：1)现有的舵轮驱动AGV或者双舵轮驱动AGV的舵轮驱动装置通常均采用外置电机驱动舵轮的结构设计，即在舵轮的一侧设置电机以驱动舵轮进行行驶，由于电机的体积较大，尤其对于双舵轮驱动AGV来说，就会造成舵轮驱动装置的整体体积较大，结构复杂臃肿，影响了舵轮驱动装置的应用场合以及增加了舵轮驱动装置的生产加工成本；2)现有的舵轮驱动装置通常采用有刷电机驱动舵轮行走的结构设计，其中有刷电机的可靠性较低、体积较大，使得AGV小车常常受到一些物料运输现场工艺以及空间高度要求的限制，存在很大的局限性；3)AGV小车采用差速转向驱动装置实现转向行驶，差速转向驱动装置是利用两个电机转速的差速比实现转向，而传统差速转向驱动装置转向效果差、转向稳定性差、结构复杂、设计成本高、转向操作过程繁琐。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型的目的是提供一种结构紧凑，空间体积小、控制简单、运行精度较高、工作性能稳定可靠的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，它包括支撑板、转动盘、转向外齿圈和双轮驱动总成，所述转动盘固定设置在所述支撑板的上表面的居中位置，所述转向外齿圈套设在所述转动盘的外侧，且所述转向外齿圈与所述转动盘之间通过轴承可转动连接；所述双轮驱动总成用于驱动舵轮驱动装置在地面的滚动行走、以及利用双轮差速的差动原理实现驱动总成进行转弯换向行走，所述双轮驱动总成设置在所述支撑板的下方，所述双轮驱动总成包括支撑架和两个内置电机的行星减速轮毂，所述两个内置电机的行星减速轮毂分别通过所述支撑架并排地设置在所述支撑板的下方，以使得两个内置电机的行星减速轮毂保持同轴旋转。

为了进一步实现本发明，所述双轮驱动总成还包括两个轮毂胶套，所述两个轮毂胶套分别固定套设在两个内置电机的行星减速轮毂上。

为了进一步实现本发明，所述内置电机的行星减速轮毂包括驱动电机、电机座、内行星架、一级太阳齿轮、一级行星齿轮、一级内齿圈、外行星架、二级行星齿轮、二级内齿圈、第二轴承、第三轴承和第四轴承，所述内行星架由一体成型的圆筒结构与封闭端面两部分组成，所述驱动电机通过电机座固定设置在所述内行星架的圆筒结构的内腔中；所述内行星架的封闭端面的中心位置设有允许驱动电机的输出轴穿过的通孔；所述一级太阳齿轮固定设置在驱动电机的输出轴上，所述内行星架的封闭端面上围绕一级太阳齿轮绕设有三个一级行星齿轮，三个一级行星齿轮分别枢设于所述内行星架的封闭端面上；所述一级内齿圈套设在三个一级行星齿轮以及内行星架的外围，所述一级太阳齿轮设置在一级内齿圈内并与三个一级行星齿轮均啮合，同时三个一级行星齿轮均与一级内齿圈啮合；所述内行星架与一级内齿圈通过第二轴承可转动连接，外行星架套设在内行星架的外围，外行星架通过第三轴承与内行星架可转动连接，所述一级内齿圈与外行星架均与支撑架固定连接；所述三个二级行星齿轮分别枢设于外行星架上的行星齿轮轴上，所述内行星架的圆筒结构上对应于三个二级行星齿轮的位置固定套设有二级太阳齿轮，所述二级内齿圈套设在三个二级行星齿轮以及外行星架的外侧，所述二级内齿圈通过两个第四轴承与外行星架可转动连接，所述三个二级行星齿轮均与二级太阳齿轮啮合，且三个二级行星齿轮均与二级内齿圈啮合。

为了进一步实现本发明，所述一级太阳齿轮与所述内行星架的封闭端面的通孔之间通过第一轴承可转动连接。

为了进一步实现本发明，所述三个一级行星齿轮均匀地布置在所述内行星架的封闭端面的外侧面上，相邻两个一级行星齿轮之间的夹角为120°。

为了进一步实现本发明，所述外行星架为中部开设有左右贯通的套孔的环形支架。

为了进一步实现本发明，所述三个二级行星齿轮均匀地布置在二级行星架上，且相邻两个二级行星齿轮之间的夹角为120°。

为了进一步实现本发明，所述舵轮驱动装置还包括用于检测驱动总成转向角度的监测与采集的舵角检测模块，所述角度检测模块包括舵角传感器和舵角齿轮，所述舵角传感器固定设置在支撑板上，所述舵角齿轮的外轮齿与所述转向外齿圈的外轮齿啮合，所述舵角齿轮与所述舵角传感器连接。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其双轮驱动总成包括两个内置电机的行星减速轮毂，两个内置电机的行星减速轮毂通过双轮差动结构设计提供AGV小车的行走动力，同时能够通过差速驱动实现AGV的转向功能，当需要转向时，通过控制器控制双轮驱动总成的两个内置电机的行星减速轮毂的速度差实现AGV小车的转弯，结构紧凑，空间体积小、控制简单、运行精度较高、工作性能稳定可靠。本实用新型既可以克服现有技术中的单舵轮转向不够灵活的缺陷，还可以克服传统的双舵轮式驱动需要通过同时控制两个舵轮的转向和速度实现小角度转弯变道控制难度大的缺陷，以及解决了传统的双舵轮式驱动需要配置两套舵轮、增加用户的使用成本的问题。

2、本实用新型的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，双轮驱动总成的每一内置电机的行星减速轮毂采用行星减速轮毂内嵌设驱动电机，将驱动电机与行星减速机构结合为一体，克服传统外置电机驱动舵轮的不足，不仅有效减小了AGV小车驱动机构的占用的体积空间，不仅应用于空间有限、通道狭窄的特殊场合，拓宽了AGV小车的推广应用范围，还可有效地保护了驱动电机在行驶的过程中不受到碰撞或者损坏，有效延长了舵轮驱动装置的使用寿命。

3、本实用新型的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，将行星减速传动机构、驱动轮、驱动电机三者集成于一体，即将驱动电机直接设置在行星减速传动机构的内部空间，优化了舵轮驱动装置的内部结构，总体减小了舵轮驱动装置的占用空间以及总体尺寸，使得减速传递过程中的旋转扭矩传递地更加柔和、连续、稳定，还有效增加了舵轮驱动装置在减速制动过程中的传递速比范围。

4、本实用新型的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，克服了AGV小车采用差速转向驱动装置实现转向行驶的转向效果差、转向稳定性差，容易发生故障，成本高，变更速速过程繁琐的缺陷，使得AGV小车的转弯换向更加稳定、灵活、精确，操控简便，设计科学，结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的三维结构示意图；

图2为图1的分解图；

图3为本实用新型的剖视结构示意图；

图4为本实用新型的内置电机的行星减速轮毂的结构示意图；

图5为图4的分解图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步阐述，其中，本实用新型的方向以图1为标准。

如图1至图5所示，本实用新型的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，它包括支撑板1、转动盘2、转向外齿圈3、双轮驱动总成4和舵角检测模块(图中未示出)，其中：

支撑板1呈横向设置(支撑板1与水平面平行)，转动盘2固定设置在支撑板1的上表面的居中位置，转向外齿圈3套设在转动盘2的外侧，且转向外齿圈3的内侧面与转动盘2的外圆周面之间通过轴承可转动连接，转向外齿圈3与自动导引运输车(AGV小车)固定连接。

双轮驱动总成4设置在支撑板1的下表面，双轮驱动总成4用于驱动舵轮驱动装置在地面的滚动行走、以及利用双轮差速的差动原理实现驱动总成进行转弯换向行走，双轮驱动总成4包括支撑架41、两个内置电机的行星减速轮毂42和两个轮毂胶套43，支撑架41固定设置在支撑板1的下方，两个内置电机的行星减速轮毂42分别通过支撑架41并排可转动地设置在支撑板1的下方，且两个内置电机的行星减速轮毂42的转动方向保持一致，即两个内置电机的行星减速轮毂42保持同轴旋转，两个轮毂胶套43分别固定套设在两个内置电机的行星减速轮毂42的外侧面上，以增大摩擦与起到减震的作用。

每一内置电机的行星减速轮毂42包括驱动电机421、电机座422、内行星架423、一级太阳齿轮424、一级行星齿轮425、一级内齿圈426、外行星架427、二级行星齿轮428、二级内齿圈429、第一轴承(图中未示出)、第二轴承10、第三轴承20和第四轴承30，内行星架423为呈横向设置的一端开口、另一端封闭的筒状结构，内行星架423由一体成型的圆筒结构4231与封闭端面4232两部分组成，电机座422固定设置在支架上并容纳于内行星架423的圆筒结构4231的内腔中，驱动电机421通过电机座422固定设置在内行星架423的圆筒结构4231的内腔中，驱动电机21采用无刷电机；内行星架423的封闭端面4232的中心位置设有允许驱动电机421的输出轴4211穿过的通孔，以使得驱动电机421的输出轴4211自内行星架423的圆筒结构4231的内腔中延伸至内行星架423的封闭端面4232的外侧(远离内行星架423的圆筒结构4231的一侧)；一级太阳齿轮424固定设置在驱动电机421的输出轴4211上并位于内行星架423的封闭端面4232的外侧，一级太阳齿轮424与内行星架423的封闭端面4232的通孔之间通过第一轴承可转动连接；内行星架423的封闭端面4232的外侧面(远离内行星架423的圆筒结构4231的一侧面)上围绕一级太阳齿轮424绕设有三个一级行星齿轮425，三个一级行星齿轮425分别通过轴承可旋转地枢设于内行星架423的封闭端面4232的外侧面上，且三个一级行星齿轮425均匀地布置在内行星架423的封闭端面4232的外侧面上，相邻两个一级行星齿轮425之间的夹角为120°；一级内齿圈426套设在三个一级行星齿轮425以及内行星架423的外围，一级太阳齿轮424设置在一级内齿圈426内并与三个一级行星齿轮425均啮合，同时三个一级行星齿轮425均与一级内齿圈426啮合，增大了啮合面积，提高了承载能力。内行星架423与一级内齿圈426通过第二轴承10可转动连接，外行星架427套设在内行星架423的外围，外行星架427通过第三轴承20与内行星架423可转动连接，一级内齿圈426与外行星架427均与支撑架41固定连接，从而使得内行星架423可以相对一级内齿圈426与外行星架427发生同轴旋转转动；外行星架427为一呈纵向(轴向朝左右方向，径向朝上下方向)设置且其中部开设有左右贯通的套孔的环形支架，三个二级行星齿轮428分别通过轴承可旋转地枢设于外行星架427上的行星齿轮轴上，三个二级行星齿轮428均匀地布置在二级行星架428上，且相邻两个二级行星齿轮428之间的夹角为120°；内行星架423的圆筒结构4231的外侧壁上对应于三个二级行星齿轮428的位置固定套设有二级太阳齿轮4233，二级内齿圈429套设在三个二级行星齿轮428以及外行星架427的外侧，二级内齿圈429通过两个第四轴承30与外行星架427可转动连接，以使得二级内齿圈429可相对于外行星架427发生同轴旋转转动。三个二级行星齿轮428均与二级太阳齿轮4233啮合，且三个二级行星齿轮428均与二级内齿圈429啮合。轮毂胶套43固定套设在二级内齿圈429的外侧面上，为了提高舵轮驱动装置高速行走的稳定性，轮毂胶套43采用耐磨的橡胶材料制成。

舵角检测模块用于检测驱动总成转向角度的监测与采集，角度检测模块包括舵角传感器和舵角齿轮，舵角传感器固定设置在支撑板1上，舵角齿轮的外轮齿与转向外齿圈3的外轮齿啮合，舵角齿轮与舵角传感器连接。

本实用新型的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置的基本工作原理与基本工作过程：通电后，双轮驱动总成4的两个内置电机的行星减速轮毂42在控制器的控制下，驱动电机421驱动一级太阳齿轮424转动，一级太阳齿轮424带动与其啮合配合的三个一级行星齿轮425在内行星架423的封闭端面4232上发生自转，由于三个一级行星齿轮425同时与固定设置的一级内齿圈426的内轮齿啮合配合，使得三个一级行星齿轮425在自转的同时，并沿着一级内齿圈426形成的圆环形轨迹围绕一级太阳齿轮424进行公转，三个一级行星齿轮425在公转的过程中，不断带动内行星架423转动，内行星架423在转动的过程中通过套设在其圆筒结构4231的外侧壁上的二级太阳齿轮4233带动三个二级行星齿轮428自转，由于外行星架427是固定不动的，外行星架427与套设在内行星架423的外围二级内齿圈429通过两个第四轴承30与外行星架427可转动连接，三个二级行星齿轮428与二级内齿圈429的内轮齿啮合，从而通过三个二级行星齿轮428不断带动二级内齿圈429相对于外行星架427发生同轴旋转的滚动运动，由于轮毂胶套43直接套设在二级内齿圈429的外圆周面上，从而实现了通过驱动电机421驱动内置电机的行星减速轮毂42在地面滚动行走的过程。当需要转向时，通过控制器控制双轮驱动总成4的两个内置电机的行星减速轮毂42的速度差实现AGV小车的转弯。本实用新型结构紧凑，空间体积小、控制简单、运行精度较高、工作性能稳定可靠。本实用新型既可以克服现有技术中的单舵轮转向不够灵活的缺陷，还可以克服传统的双舵轮式驱动需要通过同时控制两个舵轮的转向和速度实现小角度转弯变道控制难度大的缺陷，以及解决了传统的双舵轮式驱动需要配置两套舵轮、增加用户的使用成本的问题。此外，本实用新型通过双轮差动结构设计提供AGV小车的行走动力，同时能够通过差速驱动实现AGV的转向功能，其可以应用于空间有限、通道狭窄的特殊场合，拓宽了AGV小车的推广应用范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：它包括支撑板、转动盘、转向外齿圈和双轮驱动总成，所述转动盘固定设置在所述支撑板的上表面的居中位置，所述转向外齿圈套设在所述转动盘的外侧，且所述转向外齿圈与所述转动盘之间通过轴承可转动连接；所述双轮驱动总成用于驱动舵轮驱动装置在地面的滚动行走、以及利用双轮差速的差动原理实现驱动总成进行转弯换向行走，所述双轮驱动总成设置在所述支撑板的下方，所述双轮驱动总成包括支撑架和两个内置电机的行星减速轮毂，所述两个内置电机的行星减速轮毂分别通过所述支撑架并排地设置在所述支撑板的下方，以使得两个内置电机的行星减速轮毂保持同轴旋转。

2.根据权利要求1所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述双轮驱动总成还包括两个轮毂胶套，所述两个轮毂胶套分别固定套设在两个内置电机的行星减速轮毂上。

3.根据权利要求1或2所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述内置电机的行星减速轮毂包括驱动电机、电机座、内行星架、一级太阳齿轮、一级行星齿轮、一级内齿圈、外行星架、二级行星齿轮、二级内齿圈、第二轴承、第三轴承和第四轴承，所述内行星架由一体成型的圆筒结构与封闭端面两部分组成，所述驱动电机通过电机座固定设置在所述内行星架的圆筒结构的内腔中；所述内行星架的封闭端面的中心位置设有允许驱动电机的输出轴穿过的通孔；所述一级太阳齿轮固定设置在驱动电机的输出轴上，所述内行星架的封闭端面上围绕一级太阳齿轮绕设有三个一级行星齿轮，三个一级行星齿轮分别枢设于所述内行星架的封闭端面上；所述一级内齿圈套设在三个一级行星齿轮以及内行星架的外围，所述一级太阳齿轮设置在一级内齿圈内并与三个一级行星齿轮均啮合，同时三个一级行星齿轮均与一级内齿圈啮合；所述内行星架与一级内齿圈通过第二轴承可转动连接，外行星架套设在内行星架的外围，外行星架通过第三轴承与内行星架可转动连接，所述一级内齿圈与外行星架均与支撑架固定连接；所述三个二级行星齿轮分别枢设于外行星架上的行星齿轮轴上，所述内行星架的圆筒结构上对应于三个二级行星齿轮的位置固定套设有二级太阳齿轮，所述二级内齿圈套设在三个二级行星齿轮以及外行星架的外侧，所述二级内齿圈通过两个第四轴承与外行星架可转动连接，所述三个二级行星齿轮均与二级太阳齿轮啮合，且三个二级行星齿轮均与二级内齿圈啮合。

4.根据权利要求3所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述一级太阳齿轮与所述内行星架的封闭端面的通孔之间通过第一轴承可转动连接。

5.根据权利要求3所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述三个一级行星齿轮均匀地布置在所述内行星架的封闭端面的外侧面上，相邻两个一级行星齿轮之间的夹角为120°。

6.根据权利要求3所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述外行星架为中部开设有左右贯通的套孔的环形支架。

7.根据权利要求3所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述三个二级行星齿轮均匀地布置在二级行星架上，且相邻两个二级行星齿轮之间的夹角为120°。

8.根据权利要求1所述的双轮差动式驱动的新型舵轮驱动装置，其特征在于：所述舵轮驱动装置还包括用于检测驱动总成转向角度的监测与采集的舵角检测模块，所述角度检测模块包括舵角传感器和舵角齿轮，所述舵角传感器固定设置在支撑板上，所述舵角齿轮的外轮齿与所述转向外齿圈的外轮齿啮合，所述舵角齿轮与所述舵角传感器连接。