[发明专利]差动式全方位车轮装置

说明书

技术领域：

本发明专利涉及一种利用差动轮系将转向、驱动功能集于一体的两自由度车轮装置，多个该类型的车轮装置构建的运动平台具有良好的全方运动能力。

背景技术

在文献《差动机构在全方位移动机器人上的应用》中作者提出了一种由差动轮系组成的两自由度的车轮机构，每个车轮组包涵一个主动轮和一个从动轮。该车轮组转向运动时，作用在主动轮和从动轮上的摩擦力会产生一个摩擦力矩，该力矩会驱动由多个该类车轮组构成的运动平台发生旋转，其结构仍存在一些不足之处，没有实现驱动与转向运动的解耦。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种改进的差动式全方位车轮装置。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种差动式全方位车轮装置，包括一个车轮、一个安装底板、以及与安装底板固定连接的一个驱动电机和一个回转电机，其特征在于所述的车轮安装在一个回转体上，所述的回转电机通过回转传动机构驱动所述回转体转动，所述的驱动电机通过驱动传动机构驱动所述的车轮转动，实现车轮转向和驱动组合，达到全方位驱动。

上所述的车轮安装在回转体上的结构是：由一块下连接板固定连接一块左支撑和一块右支撑构成叉形转向体，在左支撑和右支撑的下部各安装一个车轮轴轴承，所述车轮通过键安装在一根车轮轴而由所述两个车轮轴轴承支承。

上述回转传动机构是：所述回转电机的输出轴连接一根回转蜗杆，该回转蜗杆与一个回转蜗轮啮合，回转蜗轮固定安装在一个回转蜗轮安装架上，该回转蜗轮安装架的下端与所述回转体的下连接板固定连接；所述回转蜗轮安装架的内腔，通过两个转向用轴承支承于一根固定轴上，并由一个推力轴承实现垂直方向的轴向支承，所述固定轴与所述安装底板固定连接。

上述驱动传动机构是：所述驱动电机的输出轴连接一个主动蜗轮，主动齿轮与一个传动齿轮啮合，传动齿轮与一根驱动蜗杆同轴安装，驱动蜗杆与一个驱动蜗轮啮合，驱动蜗轮通过键安装在一根传动轴上，传动轴通过两个驱动用轴承插装在所述固定轴的中心孔中，而下端伸出固定轴而处在所述回转体的下连接板下面的轴端固定安装一个水平锥齿轮，水平锥齿轮与一个安装在左支撑内侧的垂直锥齿轮啮合，一个过渡齿轮与垂直锥齿轮同轴安装，过渡齿轮与一个驱动齿轮啮合，驱动齿轮固定安装在所述车轮轴上。

与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.通过在固定轴的内外设置支撑轴承，实现驱动和转向运动的组合，具有结构紧凑的优点；

2.在机构设计中增设了能够承受较大轴向力的推力轴承，并且设有传力隔圈，提高了该装置的承载能力。

3.通过蜗轮副自锁功能，实现了车轮支撑架的可靠锁定，即回转电机不工作时，车轮支撑架是不运动的，同时也使得回转电机不需要自带刹车机构，有利于机构的小型化。

4.借助锥齿轮差动轮系，实现了回转动轴线和驱动动力轴线的一致，实现了两个电机可以都是固定的。

5.在结构布置上，通过车轮副过渡实现了动力传动轴线(固定轴6的轴线)位与车轮宽度的中间平面内，理论上实现了零摩擦阻力矩。

附图说明：

图1本发明的一个实施例的总结构示意图

图2是图1的轴侧立体视图

图3是A-A剖视图

图4是去除了安装底板的轴侧立体视图

具体实施方式：

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：参见图1、图2和图3，一种差动式全方位车轮装置，包括一个车轮17、一个安装底板1、以及与安装底板固定连接的一个驱动电机33和一个回转电机32，其特征在于所述的车轮17安装在一个回转体38上，所述的回转电机32通过回转传动机构驱动所述回转体38转动，所述的驱动电机33通过驱动传动机构驱动所述的车轮17转动，实现车轮17转向和驱动组合，达到全方位驱动。

实施例二：本实施例基本上与实施例一相同，特别之处在于：车轮17安装在回转体38上的结构是：由一块下连接板12固定连接一块左支撑21和一块右支撑14构成叉形转向体38，在左支撑21和右支撑14的下部各安装一个车轮轴轴承20，所述车轮17通过键安装在一根车轮轴18而由所述两个车轮轴轴承20支承。

回转传动机构是：所述回转电机32的输出轴连接一根回转蜗杆37，该回转蜗杆37与一个回转蜗轮9啮合，回转蜗轮9固定安装在一个回转蜗轮安装架28上，该回转蜗轮安装架的下端与所述回转体38的下连接板12固定连接；所述回转蜗轮安装架28的内腔，通过两个转向用轴承7支承于一根固定轴6上，并由一个推力轴承8实现垂直方向的轴向支承，所述固定轴6与所述安装底板1固定连接。