CN210337581U - 一种移动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种移动装置，包括一动力源、由该动力源驱动的沿Y轴横向设置的输入轴；所述输入轴两侧各与一输出轮同轴连接，所述输出轮两侧各设有至少一轴向为Y向的导轮Ⅰ，及位于相邻一对车轮各自上方位置设有轴向为Z向的双联同步轮；所述双联同步轮、导轮Ⅰ、输出轮之间通过可扭曲变向的同步带实现传动；所述双联同步轮两侧各自通过至少一轴向沿X向的导轮Ⅱ与轴向沿Y向的行走带轮实现同步带传动；所述行走带轮与车轮同轴连接或同轴传动。本实用新型替换掉了传统的转向梯形机构，减轻重量，同时不受转向梯形限制，四个车轮可以各自独立完成转向；带传动也替换了传统的传动零件，减轻了重量。

Description

一种移动装置

技术领域

本实用新型涉及一种移动装置，具体来说，是一种全轮驱动、全轮转向的移动装置。

背景技术

现有的能够实现全轮驱动、全轮转向移动装置，在轮子驱动/转向的动力和传动上，一般结构设计都比较复杂，一般行走驱动需要两个以上的动力源，如果只采用一个动力源，则传动结构会很复杂，设计和制造难度均较大，同时往往会空间不足，成本较高；

现有的精密度较高的移动装置，例如能够实现全轮驱动、全轮转向移动装置，在车身平衡性的设计上，具有不足之处，导致移动装置对地面的适应能力较差，不利于移动装置行走的安全性和稳定性；

此外，现有的移动装置，车轮转向的时候，都需要与地面产生滑动摩擦，一般由于结构上的设计局限，无法实现纯滚动的转向形式，这对于位置精度要求较高的移动装置而言，十分不利；同时，对于某些特殊领域，地面粗糙度极高，车轮耐磨性需求就非常高，造成车轮成本高，且缩短了移动装置的寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种全轮转向移动装置，通过柔性传动结构的设计，通过动力传输方向的多次改变，实现单个动力源条件下的全轮行走驱动，与转向动力巧妙实现良好配合。

本实用新型采取以下技术方案：

一种移动装置，包括一动力源、由该动力源驱动的沿Y轴横向设置的输入轴1；所述输入轴1两侧各与一输出轮同轴连接，所述输出轮两侧各设有至少一导轮Ⅰ14，及位于相邻一对车轮12各自上方位置设有联动带轮；所述联动带轮、导轮Ⅰ14、输出轮之间通过可扭曲变向的带实现传动；所述联动带轮两侧各自通过至少一导轮Ⅱ21与行走带轮13实现同步带传动；所述行走带轮与车轮12同轴连接或同轴传动。

进一步的，所述动力源包括一主动力源、一副动力源；输入轴1包括位于同一轴线的轴一A6和轴二A7，连接在差速器A2的两侧，离合器安装在轴一A6上；差速器轮与差速器A2相连，离合器轮与离合器A12相连，主动力源通过主电机带轮、差速器轮与差速器A2相连，副动力源通过副动力源轮、离合器轮、离合器与轴一A6连接；直线行驶、前轮转向、全轮转向时，离合器松开，主动力源作为动力输入；若动力不足，离合器接合，副动力源最为辅助输入动力；原地转向时，主动力源电磁刹车抱死，副动力源作为动力来源，动力输入差速器A2，差速器A2两侧轴转速相同，转速相反。

进一步的，所述移动装置具有平衡摇臂机构，该平衡摇臂机构包括一长臂C5、长臂C5中部通过销轴C7与车身连接；长臂C5两端通过球铰各与一短臂C4连接，短臂C4通过球铰与移动装置两侧的摆腿C3连接，摆腿C3与车轮相对固定；摆腿C3自身与对应车轮转轴转动连接；一对短臂C4与摆腿C3连接的位置处于同一对应位置，该位置与车轮转轴具有一设定间距。

进一步的，包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮12转动连接，另一端固定设置转向动力源；转向动力源的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，所述车轮12与从动轮同步转动，主动轮通过同步带或链条带动从动轮转动，主动轮与从动力的传动比等于：转向转动轴到车轮中心的距离与车轮半径之比。

更进一步的，所述主动轮与从动轮的传动比相等，所述转向转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径。

进一步的，每个车轮12各自对应一转向电机10，所述转向电机10的输出轴设置为与所述双联同步轮同轴。

进一步的，所述动力源是电动机19，所述输出轮是输出带轮16，所述双联同步轮是联动带轮4，所述输出轮是输出带轮16；所述行走带轮是行走带轮13；所述联动带轮、导轮Ⅰ14、输出带轮16通过一级同步带同步传动；所述双联同步轮、导轮Ⅱ21、行走带轮13通过二级同步带6同步传动。

进一步的，所述导轮Ⅱ21固定在所述转向节臂18上。

进一步的，所述联动带轮4、转向节臂18、导轮Ⅰ14、导轮Ⅱ21均固定在摆动桥17上，所述摆动桥17通过轴承与轴系相连并可绕轴系旋转；转向节臂18与摆动桥17相连并能够绕转向电机轴轴线旋转。

更进一步的，所述轴一A6作为移动装置一侧的车轮的动力输入，轴二A7作为移动装置另一侧的车轮的动力输入。

本实用新型的有益效果在于：

1)巧妙设计带传动形式，使摆臂动力输入方向与转向动力输入相同，然后通过同步带的扭转，使摆臂动力输出方向转90°，与车轮旋转方向相同，从而完成车轮行驶的同时，也可以进行转向，替换掉了传统的转向梯形机构，减轻重量，同时不受转向梯形限制，四个车轮可以各自独立完成转向；同步带传动也替换了传统的传动零件，减轻了重量。

2)使用同步带轮及导轮，完成了动力传输方向的改变。四个轮子皆为驱动轮，每个轮子可由转向电机驱动完成独立转向，四个轮子配合可实现直线行驶、前轮转向、全轮转向、原地转向等功能，具有结构轻便、动力传递效率高、控制精确等特点。

3)通过动力传输方向的多次改变，实现单个动力源条件下的全轮行走驱动，同时与各车轮独立设置的转向动力实现巧妙配合。

4)转向幅度大，X向和Y向均可作为行进方向，可以不区分前后和两侧方向。

5)仅采用两个行走驱动动力源，通过电磁离合器，巧妙实现，两个动力源的单一或一同输入，同时通过其中一动力源抱死，另一动力源输入，实现原地转向功能，结构简单，实施方便。

6)提供了移动装置平衡摇臂机构，使移动装置能对行驶过程中的不平衡、不稳定的情况实现对车身的自适应的调整。

7)实现车轮在任何条件下均能纯滚动转向，有利于提高移动装置的位置精度；即使处于极高粗糙度地面的情况下，也无需特殊的耐磨车轮，降低车轮成本的同时，提高移动装置的寿命。

附图说明

图1是本实用新型移动装置其中一摆腿及其上固定的部件的示意图。

图2是本实用新型移动装置的摆腿、车轮、平衡摇臂等结构结构的组合示意图。

图3是移动装置的外形示意图，图中标出了驱动车轮的同步带的布置。

图4是移动装置的双功率流差速转向驱动机构的结构示意图。

图5是移动装置处于普通的直线行走状态下动力输入的示意图。

图6是当动力不足时，移动装置采用副电机补充动力输入时的示意图。

图7是前轮转向时，动力输入的示意图。

图8是原地转向时，动力输入的示意图。此时主电机电磁刹车抱死，副电机作为动力来源。

图9是纯滚动转向轮装置的主视图。

图10是移动装置平衡摇臂机构的长臂和短臂的连接示意图。

图11是移动装置平衡摇臂机构的结构示意图。

图12是处于平衡状态下，移动装置平衡摇臂机构的示意图。

图13是处于极限的平衡自调节的状态下，移动装置平衡摇臂机构的示意图。

图中，1、输入轴；2、一级同步带；3、摆腿中钣金件；4、联动带轮；5、同步带轮轴；6、二级同步带；7、摆臂钣金件；8、同步带轮轴装端盖；9、摆腿金件；10、转向电机；11、编码器；12、车轮；13、行走带轮；14、导轮Ⅰ；15、导轮支架；16、输出带轮；17.摆动桥，18.转向节臂，19.电动机，20.平衡摇臂，21.导轮Ⅱ。

A1.差速器带轮，A2.差速器，A3.副电机，A4.电机输出带轮，A5.输出端盖，A6.长轴，A7.短轴，A8.同步带，A9.主电机，A10.电磁刹车器，A11.编码器，A12.电磁离合器，A13.电磁离合器带轮；

B1.编码器，B2.转向电机，B3.摆腿钣金件，B4.带轮轴端盖，B5.带轮轴，B6.双联带轮，B7.摆臂导轮，B8.摆臂导轮轴，B9.摆臂钣金件，B10.行走带轮，B11.车轮轴，B12.车轮。

C1、输出轴；C2、机架；C3、摆腿；C4、短臂；C5、长臂；C6、关节轴承；C7、销轴；C8、端盖；C9、输入轴，C10.导轮Ⅰ，C11.车轮，C12.导轮Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

参见图1-图2，一种全轮驱动、全轮转向的移动装置，包括一动力源、由该动力源驱动的沿Y轴横向设置的输入轴1；所述输入轴1两侧各与一输出轮同轴连接，所述输出轮两侧各设有至少一轴向为Y向的导轮Ⅰ14，及位于相邻一对车轮12各自上方位置设有轴向为Z向的双联同步轮；所述双联同步轮、导轮Ⅰ14、输出轮之间通过可扭曲变向的同步带实现传动；所述双联同步轮两侧各自通过至少一轴向沿X向的导轮Ⅱ21与轴向沿Y向的行走带轮实现同步带传动；所述行走带轮与车轮12同轴连接或同轴传动。其中，联动带轮可优选为双联同步带轮。

在此实施例中，参见图1，每个车轮12各自对应一转向电机10，所述转向电机10的输出轴设置为与所述双联同步轮同轴。

在此实施例中，参见图1-2，所述动力源是电动机19，所述输出轮是输出带轮16，所述双联同步轮是联动带轮4，所述输出轮是输出带轮16；所述行走带轮是行走带轮13；所述联动带轮、导轮Ⅰ14、输出带轮16通过一级同步带同步传动；所述双联同步轮、导轮Ⅱ21、行走带轮13通过二级同步带6同步传动。

在此实施例中，参见图2，所述车轮12固定在L形的转向节臂18上，摆臂一端与转向电机10的输出轴同轴连接，另一端带动车轮12实施转动动作。

在此实施例中，参见图1-2，所述导轮Ⅱ21固定在所述转向节臂18上。

在此实施例中，参见,1-2，所述联动带轮4、转向节臂18、导轮Ⅰ14、导轮Ⅱ21均固定在摆动桥17上，所述摆动桥17通过轴承与轴系相连并可绕轴系旋转；转向节臂18与摆动桥17相连并能够绕转向电机轴轴线旋转。

工作时，电动机19通过同步带轮、同步带与轴系相连，摆动桥17通过轴承与轴系相连并可绕轴系旋转，转向节臂18与摆动桥17相连并可以绕转向电机轴轴线旋转，安装在轴系上的输出带轮16与转向节臂18上的联动带轮4通过同步带相连，平衡摇臂20与两侧摆动桥17相连。

车轮旋转方向与车轮转向方向垂直。此带传动形式使摆臂动力输入方向与转向动力输入相同，然后通过同步带的扭转，使摆臂动力输出方向转90°，与车轮旋转方向相同，从而完成车轮行驶的同时，也可以进行转向，替换掉了传统的转向梯形机构，减轻重量，同时不受转向梯形限制，四个车轮可以各自独立完成转向。同步带传动也替换了传统的传动零件，减轻了重量。

使用同步带轮及导轮，完成了动力传输方向的改变。四个轮子皆为驱动轮，每个轮子可由转向电机驱动完成独立转向，四个轮子配合可实现直线行驶、前轮转向、全轮转向、原地转向等功能。具有结构轻便、动力传递效率高、控制精确等特点。

参见图3-图8，全轮驱动、全轮转向移动装置的双功率流差速转向驱动机构，包括主电机A9、副电机A3、差速器A2、电磁离合器A12；轴一A6和轴二A7位于同一轴线，连接在差速器A2的两侧，电磁离合器A12安装在轴一A6上；差速器带轮A1与差速器A2相连，离合器带轮A13与电磁离合器A12相连，主电机9通过主电机带轮、差速器带轮A1与差速器A2相连，副电机A3通过副电机带轮、离合器带轮A13、电磁离合器A12与轴一A6连接；直线行驶、前轮转向、全轮转向时，电磁离合器A12松开，主电机A9作为动力输入；若动力不足，电磁离合器A12接合，副电机A3最为辅助输入动力；原地转向时，主电机A9电磁刹车抱死，副电机A3作为动力来源，动力输入差速器A2，差速器A2两侧轴转速相同，转速相反。

在此实施例中，参见图4，所述轴一A6作为移动装置一侧的车轮的动力输入，轴二A7作为移动装置另一侧的车轮的动力输入。此处，轴一A6为长轴，轴二A7为短轴；实际根据需要，也可将轴一设置为短轴，轴二设置为长轴。

在此实施例中，所述离合器是电磁离合器A12。

在另一实施例中，所述离合器是机械式离合器，附图未对此进行展示。

参见图9，本移动装置具有一种纯滚动转向轮装置，包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮12转动连接，另一端固定设置转向动力源；转向动力源的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，所述车轮12与从动轮同步转动，主动轮通过同步带或链条带动从动轮转动，主动轮与从动力的传动比等于：转向转动轴到车轮中心的距离与车轮半径之比。

在此实施例中，所述主动轮与从动轮的传动比相等，所述转向转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径。如图9所示，图中两个距离X相等，摆臂绕转向轴旋转同时齿形带绕带轮转动，皮带相对带轮运动带动轮子滚动，因轮子线速度与摆臂线速度相等，车轮实现纯滚动。

在此实施例中，参见图9，所述摆腿包括相互连接的摆腿钣金件B3和摆臂钣金件B9；所述车轮12固定在摆臂钣金件B9上。

在此实施例中，继续参见图9，所述转向电机B2固定在摆腿钣金件B3上，转向电机轴B8与带轮轴端盖B4、带轮轴B5、双联带轮B6相连，带轮轴端盖B4与摆臂钣金件B3固连。

在此实施例中，继续参见图9，设竖直方向为Z向，车轮行走方向为X向，与XOZ平面垂直的方向是Y向；所述双联带轮B6的轴向为Z向；所述摆腿钣金件B3上固定设置一对摆臂导轮B7，所述摆臂导轮B7的轴向沿X向；所述车轮12与行走带轮B10同轴固定；所述双联带轮B6、一对摆臂导轮B7、行走带轮B10构成的带轮传动机构为车轮12提供行走动力。

在此实施例中，继续参见图9，同步带经双联带轮B6上部输入动力，双联带轮B6下部输出动力，经导轮B7改变同步带运动方向，把动力传递到行走带轮B10上及车轮B12上；保证车轮中心到转向电机B2轴中心的水平距离与车轮半径相等。图9中，双联带轮B6分为上下两部分，分别用于动力输入和动力输出。

在此实施例中，继续参见图9，所述转向电机B2设有编码器B1。

本移动装置设有四个所述纯滚动转向轮装置，转向电机B2调整前车轮12角度时，车轮为纯滚动；四个转向电机同时控制各自车轮独立转动，进行原地转向时，四个车轮中垂线均通过移动装置中心，此时车轮为纯滚动。本方案实现车轮在任何条件下均能纯滚动转向，有利于提高移动装置的位置精度，即使处于极高粗糙度地面的情况下，也无需特殊的耐磨车轮，降低车轮成本的同时，提高移动装置的寿命。

参见图10-13，移动装置平衡摇臂机构，包括一长臂C5、长臂C5中部通过销轴C7与车身连接；长臂C5两端通过球铰各与一短臂C4连接，短臂C4通过球铰与移动装置两侧的摆腿C3连接，摆腿C3与车轮相对固定；摆腿C3自身与对应车轮转轴转动连接；一对短臂C4与摆腿C3连接的位置处于同一对应位置，该位置与车轮转轴具有一设定间距。

在此实施例中，参见图10和图11，所述长臂C5沿移动装置横向布置。

参见图10-13，当移动装置走过不平路面时，例如遇到一石头，其中一车轮会收到向上的推力，导致摆腿C3绕其转轴发生转动(车轮与之一同产生一定程度的上抬)，从而推动短臂C4发生位移，短臂C4带动长臂C5绕销轴C7转动，带动另一侧的短臂C4朝相反方向运动，进而带动另一侧的摆腿C3绕其转轴发生相反方向的转动；此时车身会发生一定程度的倾斜。

由于平衡摇臂长臂C5绕销轴水平转动，平衡摇臂短臂C4带动摆腿C3上下摆动，达到车轮贴合地面的目的。从而实现自适应调整平衡的功能。

以上是本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本实用新型总的构思的前提下，这些变换或改进都有应当属于本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种移动装置，其特征在于：

包括一动力源、由该动力源驱动的沿Y轴横向设置的输入轴(1)；

所述输入轴(1)两侧各与一输出轮同轴连接，所述输出轮两侧各设有至少一导轮Ⅰ(14)，及位于相邻一对车轮(12)各自上方位置设有联动带轮；所述联动带轮、导轮Ⅰ(14)、输出轮之间通过可扭曲变向的带实现传动；

所述联动带轮两侧各自通过至少一导轮Ⅱ(21)与行走带轮(13)实现同步带传动；所述行走带轮与车轮(12)同轴连接或同轴传动。

2.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于：包括呈L形的转向节臂，转向节臂朝下的一端与车轮(12)转动连接，另一端固定设置转向动力源；转向动力源的输出动力部分与转向节臂相对固定，使转向节臂的转动轴竖直，且，所述车轮(12)与从动轮同步转动，主动轮通过同步带或链条带动从动轮转动，主动轮与从动力的传动比等于：转向转动轴到车轮中心的距离与车轮半径之比。

3.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于：所述动力源包括一主动力源、一副动力源；输入轴(1)包括位于同一轴线的轴一(A6)和轴二(A7)，连接在差速器(A2)的两侧，离合器安装在轴一(A6)上；差速器轮与差速器(A2)相连，离合器轮与离合器(A12)相连，主动力源通过主电机带轮、差速器轮与差速器(A2)相连，副动力源通过副动力源轮、离合器轮、离合器与轴一(A6)连接；直线行驶、前轮转向、全轮转向时，离合器松开，主动力源作为动力输入；若动力不足，离合器接合，副动力源最为辅助输入动力；原地转向时，主动力源电磁刹车抱死，副动力源作为动力来源，动力输入差速器(A2)，差速器(A2)两侧轴转速相同，转速相反。

4.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于：所述移动装置具有平衡摇臂机构，该平衡摇臂机构包括一长臂(C5)、长臂(C5)中部通过销轴(C7)与车身连接；长臂(C5)两端通过球铰各与一短臂(C4)连接，短臂(C4)通过球铰与移动装置两侧的摆腿(C3)连接，摆腿(C3)与车轮相对固定；摆腿(C3)自身与对应车轮转轴转动连接；一对短臂(C4)与摆腿(C3)连接的位置处于同一对应位置，该位置与车轮转轴具有一设定间距。

5.如权利要求3所述的移动装置，其特征在于：所述主动轮与从动轮的传动比相等，所述转向转动轴到车轮中心的距离，等于车轮的半径。

6.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于：每个车轮(12)各自对应一转向电机(10)，所述转向电机(10)的输出轴设置为与双联同步轮同轴。

7.如权利要求6所述的移动装置，其特征在于：所述动力源是电动机(19)，所述输出轮是输出带轮(16)，所述双联同步轮是联动带轮(4)，所述输出轮是输出带轮(16)；所述行走带轮是行走带轮(13)；所述联动带轮、导轮Ⅰ(14)、输出带轮(16)通过一级同步带同步传动；所述双联同步轮、导轮Ⅱ(21)、行走带轮(13)通过二级同步带(6)同步传动。

8.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于：所述导轮Ⅱ(21)固定在所述转向节臂(18)上。

9.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于：所述联动带轮(4)、转向节臂(18)、导轮Ⅰ(14)、导轮Ⅱ(21)均固定在摆动桥(17)上，所述摆动桥(17)通过轴承与轴系相连并可绕轴系旋转；转向节臂(18)与摆动桥(17)相连并能够绕转向电机轴轴线旋转。

10.如权利要求3所述的移动装置，其特征在于：所述轴一(A6)作为移动装置一侧的车轮的动力输入，轴二(A7)作为移动装置另一侧的车轮的动力输入。

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