CN219312500U - 一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电机传动技术领域，具体涉及一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系。本实用新型包括轮系安装架、开设在轮系安装架的底板上用于转动安装车轮组件的安装位、固定安装在轮系安装架上端的舵轮电机以及固定安装在轮系安装架中间梁上的航向电机。本实用新型的航向电机巧妙的设置在轮系安装架上位于车轮的外侧，避免了现有技术中将航向电机设置在车轮内部需要额外安装电滑环进行布线的缺陷，大大降低了成本，同时采用航向主动齿轮、环形从动齿轮以及交叉滚子轴承实现车轮组件在水平面上的旋转运动，不需要严格要求布线的精准性，完全的解决了舵轮电机在转动时，航向电机的电线出现的绞线问题。

Description

一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系

技术领域

本实用新型属于电机传动技术领域，具体涉及一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系。

背景技术

近年来，舵轮被广泛的中国移动机器人行业中，现有技术中，舵轮电机连接电滑环来解决电机在公转时绞线的问题，即航向电机设置在轮子的内部与车轮直连，其电机自身的线通过电滑环和外界相连，此种方式能够一定程度上解决了电机公转时绞线的问题，但电滑环定制价格昂贵，使得整个舵机轮系成本较高需要整体布线稍困难，容易出现问题，同时电滑环固定困难导致整体集成性不够高，不够美观。

移动机器人的应用场景、性能要求、空间大小的不同，往往需要的电滑环的材料、形状也有所不同，需要对电滑环进行定制，成本高、增加轮系重量的同时安装和拆卸较为复杂，布线出现问题难以排查。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的成本高、布线困难的缺陷，提供了一种从本质上解决布线、绞线问题的基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，包括轮系安装架、开设在所述轮系安装架的底板上用于转动安装车轮组件的安装位、固定安装在所述轮系安装架上端的舵轮电机以及固定安装在所述轮系安装架中间梁上的航向电机；所述航向电机与所述舵轮电机的输出轴朝向均与所述轮系安装架的底板垂直设置；

所述舵轮电机的输出轴与所述车轮组件通过锥齿轮传动组传动连接，实现车轮组件的车轮前后方向上的移动；所述车轮组件与所述航向电机通过齿轮组传动连接，实现车轮组件在水平面上的转动。

进一步地，所述车轮组件包括车轮架和转动安装在所述车轮架上的车轮；所述车轮架与所述轮系安装架通过交叉滚子轴承转动连接。

进一步地，所述锥齿轮传动组包括与所述舵轮电机的输出轴同轴设置的舵轮主动齿轮、与所述舵轮主动齿轮外啮合连接的舵轮从动齿轮、与所述舵轮从动齿轮同轴设置的第一锥齿轮以及与所述第一锥齿轮外啮合连接并垂直换向传动的第二锥齿轮；

所述第二锥齿轮与所述车轮同轴设置，所述舵轮从动齿轮和所述第一锥齿轮均转动安装在所述车轮架上。

进一步地，所述齿轮组包括与所述航向电机输出轴同轴设置的航向主动齿轮和与所述航向主动齿轮外啮合连接且设置在所述车轮组件外周的环形从动齿轮；所述环形从动齿轮安装在所述车轮架上。

进一步地，所述轮系安装架包括底板、两对称固定在所述底板上的竖板、与所述竖板固定安装的倾斜板以及设置在竖板靠近所述倾斜板位置的中间梁。

进一步地，所述车轮靠近所述舵轮电机的一侧安装有用于防止灰尘落入的防护罩。

进一步地，所述舵轮主动齿轮处安装有用于给车轮正向的绝对值编码器。

本实用新型的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系的有益效果是：

1、本实用新型的航向电机巧妙的设置在轮系安装架上位于车轮的外侧，避免了现有技术中将航向电机设置在车轮内部需要额外安装电滑环进行布线的缺陷，大大降低了成本，同时采用航向主动齿轮、环形从动齿轮以及交叉滚子轴承实现车轮组件在水平面上的旋转运动，不需要严格要求布线的精准性，完全的解决了舵轮电机在转动时，航向电机的电线出现的绞线问题。

2、本实用新型的舵轮电机通过锥齿轮传动组带动车轮进行前后方向上的移动，采用竖直方向的舵轮电机、利用锥齿轮将竖直方向上的转动转化为水平方向上的转动，方便拆卸和安装，易检修，集成性高。

3、本实用新型的舵轮主动齿轮处加装了绝对值编码器，通过持续供电可以让车轮始终可以自动正位，识别正方向。同时，舵轮电机工作时，给航向电机一个和舵轮电机数值一样的反向角速度补偿，实现车轮公转时不自转的情况，减少了在车轮转向时候车整体的偏移。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例的单轮舵轮轮系的整体结构图；

图2是本实用新型实施例的锥齿轮传动组件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的齿轮组的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的轮系安装架的结构示意图。

图中:1、轮系安装架，11、底板，12、安装位，13、竖板，14、倾斜板，15、中间梁，2、安装位，3、车轮组件，31、车轮架，32、车轮，33、交叉滚子轴承，4、舵轮电机，5、航向电机，6、锥齿轮传动组，61、舵轮主动齿轮，62、舵轮从动齿轮，63、第一锥齿轮，64、第二锥齿轮，7、齿轮组，71、航向主动齿轮，72、环形从动齿轮，8、防护罩，9、绝对值编码器。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-图3所示的本实用新型的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系的具体实施例，包括轮系安装架1、开设在所述轮系安装架1下底板11上用于转动安装车轮组件3的安装位2、固定安装在所述轮系安装架1上端的舵轮电机4以及固定安装在所述轮系安装架1中间梁15上的航向电机5；所述航向电机5与所述舵轮电机4的输出轴朝向均与所述轮系安装架1的底板11垂直设置；其中，所述舵轮电机4的输出轴与所述车轮组件3通过锥齿轮传动组6传动连接，实现车轮组件3的车轮32前后方向上的移动；所述车轮组件3与所述航向电机5通过齿轮组7传动连接，实现车轮组件3在水平面上的转动。

需要进一步地说明的是所述车轮组件3包括车轮架31和转动安装在所述车轮架31上的车轮32；所述车轮架31与所述轮系安装架1通过交叉滚子轴承33转动连接。交叉滚子轴承33自身的结构在现有技术中较为常见的结构，在此不再累述。

如图2所示，所述锥齿轮传动组6包括与所述舵轮电机4的输出轴同轴设置的舵轮主动齿轮61、与所述舵轮主动齿轮61外啮合连接的舵轮从动齿轮62、与所述舵轮从动齿轮62同轴设置的第一锥齿轮63以及与所述第一锥齿轮63外啮合连接并垂直换向传动的第二锥齿轮64；所述第二锥齿轮64与所述车轮32同轴设置，所述舵轮从动齿轮62和所述第一锥齿轮63均转动安装在所述车轮架31上。本实用新型的舵轮电机4通过锥齿轮传动组6带动车轮32进行前后方向上的移动，采用竖直方向的舵轮电机4、利用锥齿轮将竖直方向上的转动转化为水平方向上的转动，方便拆卸和安装，易检修，集成性高。

参照图3，所述齿轮组7包括与所述航向电机5输出轴同轴设置的航向主动齿轮71和与所述航向主动齿轮71外啮合连接且设置在所述车轮组件3外周的环形从动齿轮72；所述环形从动齿轮72安装在所述车轮架31上。

本实用新型的航向电机5巧妙的设置在轮系安装架1上位于车轮32的外侧，避免了现有技术中将航向电机5设置在车轮32内部需要额外安装电滑环进行布线的缺陷，大大降低了成本，同时采用航向主动齿轮71、环形从动齿轮72以及交叉滚子轴承33实现车轮组件3在水平面上的旋转运动，不需要严格要求布线的精准性，完全的解决了舵轮电机4在转动时，航向电机5的电线出现的绞线问题。

所述轮系安装架1包括底板11、两对称固定在所述底板11上的竖板13、与所述竖板13固定安装的倾斜板14以及设置在竖板13靠近所述倾斜板14位置的中间梁15。参照图1和图4，车轮组件3安装在底板11上的安装位2上，舵轮电机4安装在两倾斜板14的最上端，其中航向电机5固定安装在中间梁15上，有效的避免了两个电机之间传动过程中相互干扰的情况。

本实用新型实施例中所述车轮32靠近所述舵轮电机4的一侧安装有用于防止灰尘落入的防护罩8，在舵轮主动齿轮61处安装有用于给车轮32正向的绝对值编码器9，本实用新型的舵轮主动齿轮61处加装了绝对值编码器9，通过持续供电可以让车轮32始终可以自动正位，识别正方向。同时，舵轮电机4工作时，给航向电机5一个和舵轮电机4数值一样的反向角速度补偿，实现车轮32公转时不自转的情况，减少了在车轮32转向时候车整体的偏移。

本实施例中第一锥齿轮63和第二锥齿轮64为传动比是1:2的螺旋伞齿，所述第一锥齿轮63通过顶丝与直齿轮轴连接。其中第一锥齿轮63通过两个M5的顶丝与直齿轮轴相紧固，保证稳定以及最高效率传动的同时，降低了噪音，同时采用销连接，极大的减小了螺旋伞齿的安装误差。

舵轮电机4采用具有大扭矩的RoboMaster M3508 P19直流无刷减速电机，当航向电机5工作时，可以通过齿轮组7的传动，让水平平面的旋转变成下边轮子竖直平面的旋转。舵电机工作时，只需要给航向电机5一个和舵电机数值一样的反向角速度补偿，如假舵轮电机4角速度为a，那么航向电机5角速度就减a，就可以达到轮子公转时不自转的情况，减少了在轮子转向时候车整体的偏移。

本实施例的单轮舵轮轮系通过舵轮电机4、航向电机5、锥齿轮传动组6件以及齿轮系共同实现车轮32前后和旋转两个方向的运动，同时完全避免了现有技术中车轮32在做旋转运动或前后运动时出现的绞线情况。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：包括轮系安装架(1)、开设在所述轮系安装架(1)的底板(11)上用于转动安装车轮组件(3)的安装位(2)、固定安装在所述轮系安装架(1)上端的舵轮电机(4)以及固定安装在所述轮系安装架(1)中间梁(15)上的航向电机(5)；所述航向电机(5)与所述舵轮电机(4)的输出轴朝向均与所述轮系安装架(1)的底板(11)垂直设置；

所述舵轮电机(4)的输出轴与所述车轮组件(3)通过锥齿轮传动组(6)传动连接，实现车轮组件(3)的车轮(32)前后方向上的移动；所述车轮组件(3)与所述航向电机(5)通过齿轮组(7)传动连接，实现车轮组件(3)在水平面上的转动。

2.根据权利要求1所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述车轮组件(3)包括车轮架(31)和转动安装在所述车轮架(31)上的车轮(32)；所述车轮架(31)与所述轮系安装架(1)通过交叉滚子轴承(33)转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述锥齿轮传动组(6)包括与所述舵轮电机(4)的输出轴同轴设置的舵轮主动齿轮(61)、与所述舵轮主动齿轮(61)外啮合连接的舵轮从动齿轮(62)、与所述舵轮从动齿轮(62)同轴设置的第一锥齿轮(63)以及与所述第一锥齿轮(63)外啮合连接并垂直换向传动的第二锥齿轮(64)；

所述第二锥齿轮(64)与所述车轮(32)同轴设置，所述舵轮从动齿轮(62)和所述第一锥齿轮(63)均转动安装在所述车轮架(31)上。

4.根据权利要求3所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述第一锥齿轮(63)与所述第二锥齿轮(64)采用1:2的螺旋伞齿。

5.根据权利要求3所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述第一锥齿轮(63)通过顶丝与直齿轮轴连接。

6.根据权利要求3所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述齿轮组(7)包括与所述航向电机(5)输出轴同轴设置的航向主动齿轮(71)和与所述航向主动齿轮(71)外啮合连接且设置在所述车轮组件(3)外周的环形从动齿轮(72)；所述环形从动齿轮(72)安装在所述车轮架(31)上。

7.根据权利要求1所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述轮系安装架(1)包括底板(11)、两对称固定在所述底板(11)上的竖板(13)、与所述竖板(13)固定安装的倾斜板(14)以及设置在竖板(13)靠近所述倾斜板(14)位置的中间梁(15)。

8.根据权利要求2所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述车轮(32)靠近所述舵轮电机(4)的一侧安装有用于防止灰尘落入的防护罩(8)。

9.根据权利要求3-6任一项所述的一种基于垂直传动的新型单轮舵轮轮系，其特征在于：所述舵轮主动齿轮(61)处安装有用于给车轮(32)正向的绝对值编码器(9)。

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