CN217294239U - 一种立式舵轮驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种立式舵轮驱动装置，包括基板、回转支承、轮架、驱动机构和转向组件，基板上设有第一安装孔和第二安装孔；回转支承包括转动连接的内圈和外圈，内圈与基板固定连接并与第一安装孔连通，外圈上设有一圈外齿；箱体与外圈固连，箱体上设有与内部腔室连通的开口，驱动组件安装在基板一侧，并贯穿第一安装孔和内圈至内部腔室，传动组件设于内部腔室内，传动组件一端与驱动组件齿合连接，另一端与轮架连接；转向组件安装在基板一侧，并贯穿第二安装孔至基板的另一侧与外圈齿合连接。通过驱动组件实现行走功能，再利用回转支承外圈与内圈的转动连接，外圈与转向组件齿合连接实现转向功能，一个舵轮集行走和转向于一体。

Description

一种立式舵轮驱动装置

技术领域

本实用新型涉及AGV机器人的技术领域，尤其涉及一种立式舵轮驱动装置。

背景技术

随着近几年AGV机器人技术在国内的迅速普及，各种形式的AGV层出不穷，车体结构越来越紧凑，自动化控制程度越来越高，也给AGV生产厂家提出了更高的要求。特别是在电动叉车、建筑机器人、清洁机器人等领域，承载能力高，空间结构小，易于控制的AGV动力系统需求越来越迫切。

目前，舵轮驱动是AGV机器人中比较常见的一种驱动方式，特别是针对重载工况，基本都是采用舵轮驱动的方式。现有的AGV机器人中多采用差速驱动装置驱动AGV运动与实现其转弯。差速驱动装置的原理是AGV的两个驱动轮分别由两个电机驱动，通过调节两个电机的转速、转向实现AGV的直行与转弯。差速驱动对电机的转动精度要求高、控制难度大。使用差速驱动时，如果采用电机与驱动轮直接连接的方式，驱动轮转向空间大，电机轴受力大，容易损坏电机，且如果仅使用一个驱动轮时无法实现转向功能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种立式舵轮驱动装置，旨在实现一个舵轮能够实现AGV车行走和转向的同时，无需差速驱动装置，使其结构更为紧凑、安装使用空间更小。

本实用新型的实施例提供一种立式舵轮驱动装置，包括：

基板，所述基板上间隔设有第一安装孔和第二安装孔；

回转支承，包括转动连接的内圈和外圈，所述内圈一端面与所述基板固定连接，所述内圈与所述第一安装孔连通，所述外圈上设有一圈外齿；

轮架，活动设于所述回转支承远离所述基板一侧；

驱动机构，包括箱体、驱动组件和传动组件，所述箱体与所述外圈固定连接，所述箱体的上端设有与内部腔室连通的开口，以使所述第一安装孔、内圈和所述内部腔室连通，所述驱动组件安装在所述基板的一侧，并贯穿所述第一安装孔和所述内圈至所述箱体的内部腔室，所述传动组件设于所述内部腔室内，所述传动组件的一端与所述驱动组件齿合连接，所述传动组件的另一端与所述轮架连接，所述驱动组件通过所述传动组件驱动所述轮架转动；以及，

转向组件，安装在所述基板的一侧，并贯穿所述第二安装孔至所述基板的另一侧与所述外圈齿合连接，用于驱动所述外圈转动。

可选地，所述驱动组件包括：

驱动电机，所述驱动电机安装在所述基板上，所述驱动电机的驱动轴贯穿所述第一安装孔延伸至所述箱体内；以及，

第一齿轮，所述第一齿轮固定在所述驱动电机的驱动轴上，用于与所述传动组件齿合连接。

可选地，所述箱体的内部腔室包括由上至下依次设置的第一腔体、第一通孔和第二腔体，所述第一通孔分别与所述第一腔体和所述第二腔体连通；所述箱体侧壁上设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第二腔体连通；

所述传动组件包括：

第二齿轮，设于所述第一腔体内，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合；

第一准双曲面齿轮，设于所述第二腔体内，所述第一准双曲面齿轮与所述第二齿轮同轴设置；

齿轮轴，设于所述第一通孔内，所述齿轮轴的两端分别与所述第二齿轮和所述第一准双曲面齿轮连接；

第二准双曲面齿轮，设于所述第二腔体内，所述第二准双曲面齿轮与所述第一准双曲面齿轮相啮合；以及，

输出轴，设于所述第二通孔内，所述输出轴的两端分别与所述第二准双曲面齿轮和所述轮架连接；

其中，所述齿轮轴和所述输出轴垂直布置，所述齿轮轴和所述输出轴均通过轴承与所述箱体转动连接。

可选地，所述齿轮轴与所述第二齿轮连接的轴端、所述输出轴与所述第二准双曲面齿轮连接的轴端均为外花键结构，所述第二齿轮和所述第二准双曲面齿轮的轴孔均为内花键结构，所述内花键结构套合于所述外花键结构，并通过锁紧螺母锁紧固定。

可选地，所述转向组件包括：

转向减速机，所述转向减速机安装在所述基板上，所述转向减速机的输出轴贯穿所述第二安装孔延伸至所述基板的另一侧；

转向电机，所述转向电机安装在所述转向减速机的输入端，并位于所述基板的一侧；以及，

第三齿轮，所述第三齿轮固定在所述转向减速机的输出轴上，用于与所述外圈齿合连接。

可选地，所述轮架的外表面还包裹有一圈包胶层。

可选地，所述包胶层的支撑材质为聚氨酯或橡胶。

可选地，所述驱动电机为伺服电机。

可选地，所述转向电机为伺服电机。

可选地，所述伺服电机的供电压为DC24V、DC48V、DC72V中的任一种。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的立式舵轮驱动装置中通过传动组件将驱动组件与轮架连接，驱动轮架转动实现轮架的行走功能，再利用回转支承外圈与内圈的转动连接，外圈与转向组件齿合连接，而箱体固定在外圈上，转动组件驱动外圈转动时可以带动箱体转动，此时，可以带动设置在箱体内的传动组件和与传动组件连接的轮架一起随外圈转动，以实现轮架的转向功能。在使用过程中，将基板固定在AGV车架内，本实用新型提供的立式舵轮驱动装置集行走和转向于一体，一个舵轮可以同时实现AGV的行走功能和转向功能。

附图说明

图1是本实用新型提供的立式舵轮驱动装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中的剖面示意图。

图中：立式舵轮驱动装置100、基板1、回转支承2、内圈21、外圈22、轮架3、包胶层31、驱动机构4、箱体41、第一腔体411、第一通孔412、第二腔体413、驱动组件42、驱动电机421、第一齿轮422、传动组件43、第二齿轮431、第一准双曲面齿轮432、齿轮轴433、第二准双曲面齿轮434、输出轴435、转向组件5、转向电机51、第三齿轮52、限位开关53、转向减速机54。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1-图2所示，本实用新型的实施例提供的一种立式舵轮驱动装置100，包括基板1、回转支承2、轮架3、驱动机构4和转向组件5，所述基板1上间隔设有第一安装孔和第二安装孔；回转支承2包括转动连接的内圈21和外圈22，所述内圈21一端面与所述基板1固定连接，所述内圈21与所述第一安装孔连通，所述外圈22上设有一圈外齿；轮架3活动设于所述回转支承2远离所述基板1一侧；驱动机构4包括箱体41、驱动组件42和传动组件43，所述箱体41与所述外圈22固定连接，所述箱体41的上端设有与内部腔室连通的开口，以使所述第一安装孔、内圈21和所述内部腔室连通，所述驱动组件42安装在所述基板1的一侧，并贯穿所述第一安装孔和所述内圈21至所述箱体41的内部腔室，所述传动组件43设于所述内部腔室内，所述传动组件43的一端与所述驱动组件42齿合连接，所述传动组件43的另一端与所述轮架3连接，所述驱动组件42通过所述传动组件43驱动所述轮架3转动；以及，转向组件5安装在所述基板1的一侧，并贯穿所述第二安装孔至所述基板1的另一侧与所述外圈22齿合连接，用于驱动所述外圈22转动。

通过传动组件43将驱动组件42与轮架3连接，驱动轮架3转动实现轮架3的行走功能，再利用回转支承2外圈22与内圈21的转动连接，外圈22与转向组件5齿合连接，而箱体41固定在外圈22上，转动组件驱动外圈22转动时可以带动箱体41转动，此时，可以带动设置在箱体41内的传动组件43和与传动组件43连接的轮架3一起随外圈22转动，以实现轮架3的转向功能。在使用过程中，将基板1固定在AGV车架内，本实用新型提供的立式舵轮驱动装置100集行走和转向于一体，一个舵轮可以同时实现AGV的行走功能和转向功能。

具体地，所述驱动组件42包括驱动电机421和第一齿轮422，所述驱动电机421安装在所述基板1上，所述驱动电机421的驱动轴贯穿所述第一安装孔延伸至所述箱体41内；所述第一齿轮422固定在所述驱动电机421的驱动轴上，用于与所述传动组件43齿合连接。更具体地，所述驱动电机421为伺服电机。通过伺服电机驱动第一齿轮422转动，从而带动与之齿合连接的传动组件43转动。

具体地，所述箱体41的内部腔室包括由上至下依次设置的第一腔体411、第一通孔412和第二腔体413，所述第一通孔412分别与所述第一腔体411和所述第二腔体413连通；所述箱体41侧壁上设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第二腔体413连通；所述传动组件43包括第二齿轮431、第一准双曲面齿轮432、齿轮轴433、第二准双曲面齿轮434和输出轴435，第二齿轮431设于所述第一腔体411内，所述第二齿轮431与所述第一齿轮422相啮合；第一准双曲面齿轮432设于所述第二腔体413内，所述第一准双曲面齿轮432与所述第二齿轮431同轴设置；齿轮轴433设于所述第一通孔412内，所述齿轮轴433的两端分别与所述第二齿轮431和所述第一准双曲面齿轮432连接；第二准双曲面齿轮434设于所述第二腔体413内，所述第二准双曲面齿轮434与所述第一准双曲面齿轮432相啮合；以及，输出轴435设于所述第二通孔内，所述输出轴435的两端分别与所述第二准双曲面齿轮434和所述轮架3连接；其中，所述齿轮轴433和所述输出轴435垂直布置，所述齿轮轴433和所述输出轴435均通过轴承与所述箱体41转动连接。

此处，第一齿轮422与第二齿轮431啮合，驱动电机421带动第一齿轮422转动，第一齿轮422再带动第二齿轮431转动，第二齿轮431再通过齿轮轴433与第一准双曲面齿轮432同轴连接，使其运行的角速度保持一致，然后再通过与第一准双曲面齿轮432啮合的第二准双曲面齿轮434传递给轮架3，轮架3通过输出轴435与第二准双曲面齿轮434同轴设置，使得驱动电机421的驱动力传递给轮架3，使其转动行走。

值得注意的是，第一准双曲面齿轮432与齿轮轴433可为一体成型设置。

更具体地，此处，第二齿轮431的直径大于第一齿轮422的直径，以实现一级减速，并增大传递扭矩，第二准双曲面齿轮434的直径大于第一准双曲面齿轮432的直径，以实现二级减速，再次增大传递扭矩，带动轮架3运行，以实现立式舵轮的大承载行走功能。

本实施例中，输出轴435与箱体41之间的轴承为一对背靠背安装的圆锥滚子轴承。

具体地，所述齿轮轴433与所述第二齿轮431连接的轴端、所述输出轴435与所述第二准双曲面齿轮434连接的轴端均为外花键结构，所述第二齿轮431和所述第二准双曲面齿轮434的轴孔均为内花键结构，所述内花键结构套合于所述外花键结构，并通过锁紧螺母锁紧固定。通过内外花键结构连接，再利用锁紧螺母锁紧固定，可以使得传递扭矩和力更可靠。

具体地，所述转向组件5包括转向减速机54、转向电机51和第三齿轮52，所述转向减速机54安装在所述基板1上，所述转向减速机54的输出轴贯穿所述第二安装孔延伸至所述基板1的另一侧；所述转向电机51安装在所述转向减速机54的输入端，并位于所述基板1的一侧，所述第三齿轮52固定在所述转向减速机54的输出轴上，用于与所述外圈22齿合连接，所述转向电机51为伺服电机。

通过转向电机51旋转，转向减速机54带动第三齿轮52转动，在此过程中利用转向减速机54来增大输出扭矩，从而带动与之啮合的外圈22转动，进而带动轮架3部分转动，实现轮架3的转向功能。此处，第三齿轮52的直径小于外圈22的直径，以增大传递扭矩，实现立式舵轮的大承载转向功能。

进一步地，所述轮架3的外表面还包裹有一圈包胶层31，有利于增大轮架3与地面的摩擦力。具体地所述包胶层31的支撑材质为聚氨酯或橡胶，包胶层31的表面硬度可以根据其承重不同选择不同的硬度。

在AGV技术领域，通过设置驱动电机421和转向电机51均为伺服电机，有助于提高控制精度且易于控制。通常，所述伺服电机的供电压为DC24V、DC48V、DC72V中的任一种。

本实施例中，转向组件5还包括两个限位开关53，用于对轮架3的转向角度进行控制。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立式舵轮驱动装置，其特征在于，包括：

基板，所述基板上间隔设有第一安装孔和第二安装孔；

回转支承，包括转动连接的内圈和外圈，所述内圈一端面与所述基板固定连接，所述内圈与所述第一安装孔连通，所述外圈上设有一圈外齿；

轮架，活动设于所述回转支承远离所述基板一侧；

驱动机构，包括箱体、驱动组件和传动组件，所述箱体与所述外圈固定连接，所述箱体的上端设有与内部腔室连通的开口，以使所述第一安装孔、内圈和所述内部腔室连通，所述驱动组件安装在所述基板的一侧，并贯穿所述第一安装孔和所述内圈至所述箱体的内部腔室，所述传动组件设于所述内部腔室内，所述传动组件的一端与所述驱动组件齿合连接，所述传动组件的另一端与所述轮架连接，所述驱动组件通过所述传动组件驱动所述轮架转动；以及，

转向组件，安装在所述基板的一侧，并贯穿所述第二安装孔至所述基板的另一侧与所述外圈齿合连接，用于驱动所述外圈转动。

2.如权利要求1所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

驱动电机，所述驱动电机安装在所述基板上，所述驱动电机的驱动轴贯穿所述第一安装孔延伸至所述箱体内；以及，

第一齿轮，所述第一齿轮固定在所述驱动电机的驱动轴上，用于与所述传动组件齿合连接。

3.如权利要求2所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述箱体的内部腔室包括由上至下依次设置的第一腔体、第一通孔和第二腔体，所述第一通孔分别与所述第一腔体和所述第二腔体连通；所述箱体侧壁上设置有第二通孔，所述第二通孔与所述第二腔体连通；

所述传动组件包括：

第二齿轮，设于所述第一腔体内，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合；

第一准双曲面齿轮，设于所述第二腔体内，所述第一准双曲面齿轮与所述第二齿轮同轴设置；

齿轮轴，设于所述第一通孔内，所述齿轮轴的两端分别与所述第二齿轮和所述第一准双曲面齿轮连接；

第二准双曲面齿轮，设于所述第二腔体内，所述第二准双曲面齿轮与所述第一准双曲面齿轮相啮合；以及，

输出轴，设于所述第二通孔内，所述输出轴的两端分别与所述第二准双曲面齿轮和所述轮架连接；

其中，所述齿轮轴和所述输出轴垂直布置，所述齿轮轴和所述输出轴均通过轴承与所述箱体转动连接。

4.如权利要求3所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述齿轮轴与所述第二齿轮连接的轴端、所述输出轴与所述第二准双曲面齿轮连接的轴端均为外花键结构，所述第二齿轮和所述第二准双曲面齿轮的轴孔均为内花键结构，所述内花键结构套合于所述外花键结构，并通过锁紧螺母锁紧固定。

5.如权利要求1所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述转向组件包括：

转向减速机，所述转向减速机安装在所述基板上，所述转向减速机的输出轴贯穿所述第二安装孔延伸至所述基板的另一侧；

转向电机，所述转向电机安装在所述转向减速机的输入端，并位于所述基板的一侧；以及，

第三齿轮，所述第三齿轮固定在所述转向减速机的输出轴上，用于与所述外圈齿合连接。

6.如权利要求1所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述轮架的外表面还包裹有一圈包胶层。

7.如权利要求6所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述包胶层的支撑材质为聚氨酯或橡胶。

8.如权利要求2所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述驱动电机为伺服电机。

9.如权利要求5所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述转向电机为伺服电机。

10.如权利要求8或9所述的立式舵轮驱动装置，其特征在于，所述伺服电机的供电压为DC24V、DC48V、DC72V中的任一种。

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