模块化直线驱动及转向一体轮制造技术

一种模块化直线驱动及转向一体轮，包括水平承载架、直线行驶驱动电机、直线行驶驱动减速器、转向驱动电机、转向驱动减速器和转向角度测量总成；转向驱动电机、转向驱动减速器及转向角度测量总成均固定安装在水平承载架上，转向驱动电机与转向驱动减速器的输入端连接，转向驱动减速器的输出连接有齿轮连接盘，齿轮连接盘上固定连接有过渡连接架；直线行驶驱动电机与直线行驶驱动减速器连接且两者一并固定安装在过渡连接架上；转向角度测量总成包括旋转编码器、连接轴及小齿轮。该一体轮将直线驱动及转向紧凑的设计在一起，集成性强，可以根据不同的车身规格自由组合，转向角度范围大，可以保证车体完成原地的360°回转。

【技术实现步骤摘要】
模块化直线驱动及转向一体轮
本专利技术涉及一种用于机器人和车辆的驱动及转向的一体车轮，属于车轮

技术介绍
如今电动汽车技术发展迅速，新型的轮毂驱动技术增深了人们对驱动的认识。所谓的轮毂驱动，其最大的优点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂驱动技术早在1900年就已产生，当时保时捷公司制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。但是无论是何种轮毂驱动方式，其主要解决的是车辆直线行驶时的车轮-动力集成，并没有将转向驱动一并集成到车轮里；考虑到有限的机构布局，实际车辆的转向范围局限性很大。
技术实现思路
为了克服现有车轮技术存在的不足，本专利技术提供一种结构紧凑，动态性好，可独立直线驱动、制动和转向的模块化直线驱动及转向一体轮。本专利技术的模块化直线驱动及转向一体轮，采用下述技术方案：该模块化直线驱动及转向一体轮，包括水平承载架、直线行驶驱动电机、直线行驶驱动减速器、转向驱动电机、转向驱动减速器和转向角度测量总成；转向驱动电机、转向驱动减速器及转向角度测量总成均固定安装在水平承载架上，转向驱动电机与转向驱动减速器的输入端连接，转向驱动减速器的输出端连接有齿轮连接盘，齿轮连接盘上固定连接有过渡连接架；直线行驶驱动电机与直线行驶驱动减速器连接且两者一并固定安装在过渡连接架上，直线行驶驱动减速器的输出端连接有轮体；转向角度测量总成包括旋转编码器、连接轴及小齿轮，旋转编码器安装在水平承载架上，连接轴通过轴承座安装在水平承载架上，连接轴的一端安装小齿轮，小齿轮与齿轮连接盘啮合，连接轴的另一端与旋转编码器连接。轮体由轮辋和套装在轮辋上的轮胎组成；水平承载架、转向驱动电机、转向驱动减速器、齿轮连接盘和过渡连接架组成转向传动链；直线行驶驱动电机和直线行驶驱动减速器组成直线行驶传动链。直线行驶传动链通过过渡连接架和齿轮连接盘与转向传动链的输出端相连，保证了转向时的直线行驶不受影响。整个一体轮由水平承载架通过中间连接架与车身连接。直线行驶时，直线行驶驱动电机输出转速和扭矩，输送给直线行驶驱动减速器，该减速器输出相应转速和扭矩驱动车轮旋转完成直线运行；制动时直线行驶驱动电机由底层伺服控制直接提供制动矩，使车轮减速或者停止。转向时，转向驱动电机输出转速和扭矩，输送給转向驱动减速器，该减速器输出相应的转速和扭矩驱动齿轮连接盘和过渡连接架，从而带动直线行驶驱动链完成转角运动；由于转向驱动电机的输出轴线通过轮胎的中心，因此能保证车轮原地打转，从而使车辆完成原地360°回转；转向电机输出扭矩驱动转向驱动减速器带动齿轮连接盘转动时，将运动传递到与之相啮合的小车轮上，从而带动连接轴及旋转编码器轴转动，输出电位信号，识别转过的角度。本专利技术的动力由电机提供，直线行驶驱动和转向驱动传动链均设计在轮辋内部，正、反转角度范围依据车身调整，依据不同规格的车身，调节车轮的前进位姿，重设旋转编码器的初始位即可实现。本专利技术具有以下特点：1.将直线驱动及转向紧凑的设计在一起，机构紧凑，集成性强；2.具有独立的底层伺服控制模块，可以根据不同的车身规格自由组合；3.转向角度范围大，正、反转角度之和接近360°，组形成车后，可以保证车体完成原地的360°回转。附图说明图1是本专利技术模块化直线驱动及转向一体轮的外形示意图。图2是本专利技术模块化直线驱动及转向一体轮的轮辋内驱动机构的示意图。图3是本专利技术模块化直线驱动及转向一体轮的内部构造示意图。图中1.中间连接架，2.水平承载架，3.小齿轮，4.轴承座，5.旋转编码器，6.编码器支架，7.保护壳，8.支架，9.转向驱动减速器，10.齿轮连接盘，11.过渡连接架，12.直线行驶驱动电机，13.直线行驶驱动减速器，14.支架，15.轮胎，16.轮辋，17.圈体支架，18.转向驱动电机，19.连接轴，20.轴承。具体实施方式图1给出了本专利技术模块化直线驱动及转向一体轮的外形，其具体结构如图2和图3所示，主要分为轮体、转向传动链、直线行驶传动链和转角测量总成四部分。轮体由轮胎15、轮辋16和圈体支架17组成。轮胎15采用山地车公路充气胎，套装在轮辋16上。轮辋16采用山地轮辋，轮辋16固定安装圈体支架17上(两者也可以为一体结构)，圈体支架17与直线行驶驱动减速器13连接。转向传动链由水平承载架2、转向驱动电机18、转向驱动减速器9、齿轮连接盘10和过渡连接架11组成。转向驱动电机18通过支架8固定在水平承载架2上，水平承载架2上还安装有转向驱动电机的保护壳7。转向驱动减速器9也固定在水平承载架2上，并与转向驱动电机18连接。转向驱动减速器9的输出端连接有齿轮连接盘10，齿轮连接盘10上固定连接有过渡连接架11。直线行驶传动链由直线行驶驱动电机12和直线行驶驱动减速器13组成。直线行驶驱动电机12通过支架14固定安装在过渡连接架11上。直线行驶驱动减速器13也固定安装在在过渡连接架11上并与直线行驶驱动电机12连接。转角测量总成由小齿轮3、连接轴19、编码器支架6及旋转编码器5组成。旋转编码器5通过编码器支架6安装在水平承载架2上，同时将旋转编码器5的外壳固定住(图2中是将旋转编码器5的外壳与转向驱动电机的保护壳7相连)。连接轴19通过轴承20安装在轴承座4中，轴承座20固定安装在水平承载架2上。连接轴19的一端安装小齿轮3，连接轴19的另一端与旋转编码器5连接。直线行驶传动链通过过渡连接架11和齿轮连接盘10与转向传动链的输出端相连，保证了转向时的直线行驶不受影响。整个一体轮由水平承载架2通过其上连接的中间连接架1与机器人或车辆的车身固定。直线行驶时，直线行驶驱动电机12通过直线行驶驱动减速器13输出相应的转速和扭矩驱动由轮胎15、轮辋16和圈体支架17组成的轮体转动，此时转向驱动电机18由底层伺服控制，通过转向驱动减速器9输出制动矩保持与之相连的齿轮连接盘10和过渡连接架11方位不动，整个一体轮转向时，转向驱动电机18通过转向驱动减速器9输出相应的转速和扭矩驱动与之相连的齿轮连接盘10和过渡支撑架11，从而使固定在过渡支撑架上的直线行驶传动链及轮体转动；此时与齿轮连接盘10啮合的转角测量成总的小齿轮3也紧随转动，带动与之配合的连接轴19及旋转编码器5的转轴，由此输出电位信号，测出相应的转角。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化直线驱动及转向一体轮，包括水平承载架、直线行驶驱动电机、直线行驶驱动减速器、转向驱动电机、转向驱动减速器和转向角度测量总成；其特征是：转向驱动电机、转向驱动减速器及转向角度测量总成均固定安装在水平承载架上，转向驱动电机与转向驱动减速器的输入端连接，转向驱动减速器的输出连接有齿轮连接盘，齿轮连接盘上固定连接有过渡连接架；直线行驶驱动电机与直线行驶驱动减速器连接且两者一并固定安装在过渡连接架上，直线行驶驱动减速器的输出端连接有轮体；转向角度测量总成包括旋转编码器、连接轴及小齿轮，旋转编码器安装在水平承载架上，连接轴通过轴承座安装在水平承载架上，连接轴的一端安装小齿轮，小齿轮与齿轮连接盘啮合，连接轴的另一端与旋转编码器连接。

【技术特征摘要】
1.一种模块化直线驱动及转向一体轮，包括水平承载架、直线行驶驱动电机、直线行驶驱动减速器、转向驱动电机、转向驱动减速器和转向角度测量总成；其特征是：转向驱动电机、转向驱动减速器及转向角度测量总成均固定安装在水平承载架上，转向驱动电机与转向驱动减速器的输入端连接，转向驱动减速器的输出端连接有齿轮连接盘，齿轮连接盘上固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣学文，华子森，柴汇，庞俊岭，李贻斌，刘明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37