CN110978926B - 一种多级非独立悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级非独立悬架系统，包括两组悬架结构和中间支撑件，每组悬架结构包括至少两级悬架，两组悬架结构的两个一级悬架通过中间支撑件连接，每组悬架结构的相邻两级悬架之间安装具有导向功能的过渡结构，两组悬架结构的两个末级悬架与机架连接。不同级悬架弹性元件的刚性有一定区别，多级悬架组合实现驱动轮的上跳、下跳动作；本发明的多级非独立悬架系统允许导向机构具有一定的摆动角，且限制在一个方向摆动，能够保证驱动轮与地面有效接触；多级悬架结构，可以实现轮式机器人在空载和重载两种情况下，机器人的整体高度保持不变或微小变化，这样有利于直接潜入轿车、工装车等底部较低的设备，尤其可用于超薄轮式机器人。

Description

一种多级非独立悬架系统

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种多级非独立悬架系统。

背景技术

目前高负载的轮式机器人，尤其是差速驱动的轮式机器人，悬架部分比较单一，不能保证驱动轮在不平路面、越障时与路面有效接触；而且由于悬架尺寸限制，整车高度比较高，很难做到超薄；并在空载和重载两种情况下，轮式机器人很难做到整体高度保持不变或微小变化，导致无法直接潜入轿车、工装车等底部较低的设备，进行运输、搬运。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种多级非独立悬架系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多级非独立悬架系统，包括两组悬架结构和中间支撑件，每组悬架结构包括至少两级悬架，两组悬架结构的两个一级悬架通过中间支撑件连接，每组悬架结构的相邻两级悬架之间安装具有导向功能的过渡结构，两组悬架结构的两个末级悬架与机架连接。

进一步地，两组悬架结构分别与两个轮组件配合，所述轮组件采用驱动轮或从动轮。

进一步地，每级悬架包括弹性元件和至少一个导向机构，通过导向机构实现上下伸缩运动；导向机构通过滑动元件与导向轴配合实现，或者通过导轨与滑块配合实现；一个具体实例：滑动元件可以采用直线轴承、滑动轴承或耐磨材料。

进一步地，一级悬架具有预压结构，为其弹性元件提供初始压力，能够对弹性元件进行预紧，调节悬架系统的初始高度；一个具体实例：可采用螺钉与螺母座配合实现。

进一步地，每组悬架结构各级悬架的弹性元件刚度依次降低。

进一步地，一级悬架的导向机构与中间支撑件连接处安装摆动轴承，摆动轴承可以采用调心球轴承或关节轴承。

进一步地，一级悬架的导向机构采用滑动元件与导向轴配合实现时，该导向轴穿过摆动轴承，允许导向轴相对于中间支撑件具有一定的摆动角，该导向轴的轴端螺纹连接限位块，限位块与中间支撑件的槽孔配合，实现导向轴相对于中间支撑件仅在一个方向的摆动；一级悬架的导向机构采用导轨与滑块配合实现时，导轨作为移动端，导轨一端与滑块配合，另一端通过圆柱轴结构与摆动轴承配合。

进一步地，二级到末级悬架的导向机构由可调心的滑动元件(优选为可调心的直线轴承)和导向轴配合构成，导向轴穿过滑动元件，能够在滑动元件中小角度摆动。

进一步地，过渡结构由导轨、球头柱塞、滑块组成，若干球头柱塞嵌入滑块中，球头柱塞的球头与导轨底面接触，球头柱塞的球头是可以被压缩的，使得过渡结构既可以上下运动导向，也允许一定的俯仰角。

一种轮式机器人，包括至少一个上述的多级非独立悬架系统。

本发明的有益效果是：本发明的多级非独立悬架系统允许导向机构的导向轴具有一定的摆动角，且限制在一个方向摆动，能保证驱动轮与地面有效接触；一级悬架具有预压结构，可采用螺钉、螺母座相配合的方式对弹性元件进行预紧，调节悬架系统的初始高度；各级悬架的弹性元件刚度依次降低，多级悬架组合实现驱动轮的上跳、下跳动作；多级悬架结构的载重会递级传递，不同刚度弹性元件的变形量不同，根据变形量的不同用来提高车轮对地面不平度的适应性和越障性。本发明多级非独立悬架系统应用于轮式机器人，可以实现轮式机器人在空载和重载两种情况下，机器人的整体高度保持不变或微小变化，这样有利于直接潜入轿车、工装车等底部较低的设备，尤其可用于超薄轮式机器人。

附图说明

图1为本发明一种多级非独立悬架系统示意图；

图2为本发明一种多级非独立悬架系统结构图；

图3为本发明悬架结构视角1；

图4为本发明悬架结构视角2；

图5为本发明一级悬架局部剖视图；

图6为本发明二级悬架局部剖视图；

图7为本发明中间支撑件结构示意图；

图8为本发明导轨结构示意图；

图9为本发明滑块结构示意图；

图中，悬架结构1、中间支撑件2、机架3、一级悬架4、末级悬架5、过渡结构6、一级弹簧7、一级导向机构8、悬架支撑座9、压缩件10、直线轴承11、导向轴12、摆动轴承13、圆孔面14、限位块15、槽孔16、螺钉17、螺母座18、导轨19、滑块20、螺纹孔21、末级弹簧22、末级导向机构23、轮组件24。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，本实施例提供的一种多级非独立悬架系统，包括两组悬架结构1和中间支撑件2，每组悬架结构1包括至少两级悬架，如图3、4所示，每组悬架结构1包括一级悬架4、次级悬架、末级悬架5，两个一级悬架4均与中间支撑件2固定连接，相邻两级悬架之间安装具有导向功能的过渡结构6，末级悬架5安装在机架3上。两组悬架结构1分别与两个轮组件24配合，轮组件24可以采用驱动轮或从动轮。优选地，两组悬架结构1对称设置在中间支撑件2的两侧。

如图5所示，一级悬架4，包括一级弹簧7和两个一级导向机构8，一级弹簧7采用模具弹簧，内置在悬架支撑座9中，压缩件10用于压缩一级弹簧7，两个一级导向机构8均采用直线轴承11和导向轴12组合，直线轴承11嵌入安装在悬架支撑座9两侧，导向轴12一端伸入直线轴承11中，另一端穿过摆动轴承13，摆动轴承13采用调心球轴承，两个摆动轴承13安装在压缩件10的两侧，与中间支撑件3的圆孔面14接触连接，限位块15螺纹连接在导向轴12的轴端，两个限位块15分别与中间支撑件3的两槽孔16配合，这样允许导向轴12相对于中间支撑件3具有一定的摆动角，并仅在一个方向的摆动；一级悬架4可以通过螺钉17、螺母座18对一级弹簧7进行预紧，调节悬架系统的初始高度。

次级悬架，也包括弹簧和两个导向机构，弹簧采用模具弹簧，两个导向机构均采用可调心直线轴承和导向轴配合实现，导向轴穿过直线轴承，能够在直线轴承中小角度摆动。

过渡结构6，包括导轨19和滑块20，两个导轨19安装在次级悬架的悬架支撑座上，连接末级悬架5的过渡结构的导轨安装在机架3上，滑块20安装在上一级悬架支撑座上，如图8、9所示，多个球头柱塞可以安装在滑块20上的螺纹孔21中，球头柱塞的球头与导轨19底面接触，球头柱塞的球头是可以被压缩的，过渡结构6既可以上下运动导向，也允许一定的俯仰角。

末级悬架5，包括末级弹簧22和两个末级导向机构23，末级弹簧22采用模具弹簧，两个末级导向机构23均采用可调心直线轴承和导向轴配合实现，导向轴穿过直线轴承，能够在直线轴承中小角度摆动，这样允许导向轴相对于机架3小角度摆动。

此外，导向机构还可以通过导轨与滑块配合实现，导轨作为移动端，导轨一端与滑块配合，另一端通过圆柱轴结构与摆动轴承配合；导轨另一端可以自身末端设置为圆柱轴结构，也可以通过圆柱轴结构的转接件与摆动轴承配合。摆动轴承13还可以采用关节轴承。

多级悬架的弹性元件刚度依次降低，载重后重量会通过一级悬架依次传递，传递到末级悬架，一级悬架的弹簧会锁定一个初始压力，弹簧不变化或变化比较小，二级到末级悬架的弹簧会有一定的压缩量，运动过程中多级悬架配合实现驱动轮上跳、下跳动作；两个驱动轮通过多级非独立悬架系统实现一起横向摆动，适应地面不平度、越障。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方案实施本发明。因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种多级非独立悬架系统，其特征在于，包括两组悬架结构和中间支撑件，每组悬架结构包括至少两级悬架，两组悬架结构的两个一级悬架通过中间支撑件连接，每组悬架结构的相邻两级悬架之间安装具有导向功能的过渡结构，两组悬架结构的两个末级悬架与机架连接；每级悬架包括弹性元件和至少一个导向机构，通过导向机构实现上下伸缩运动；导向机构通过滑动元件与导向轴配合实现，或者通过第一导轨与滑块配合实现；所述一级悬架具有预压结构，为其弹性元件提供初始压力，能够对弹性元件进行预紧，调节悬架系统的初始高度；每组悬架结构各级悬架的弹性元件刚度依次降低；所述一级悬架的导向机构与中间支撑件连接处安装摆动轴承；所述一级悬架的导向机构采用滑动元件与导向轴配合实现时，所述导向轴穿过摆动轴承，所述导向轴的轴端螺纹连接限位块，限位块与中间支撑件的槽孔配合；所述一级悬架的导向机构采用第一导轨与滑块配合实现时，第一导轨作为移动端，第一导轨一端与滑块配合，另一端通过圆柱轴结构与摆动轴承配合。

2.根据权利要求1所述的一种多级非独立悬架系统，其特征在于，两组悬架结构分别与两个轮组件配合，所述轮组件采用驱动轮或从动轮。

3.根据权利要求1所述的一种多级非独立悬架系统，其特征在于，二级到末级悬架的导向机构由可调心的滑动元件和导向轴配合构成，导向轴穿过滑动元件，能够在滑动元件中小角度摆动。

4.根据权利要求1所述的一种多级非独立悬架系统，其特征在于，所述过渡结构由第二导轨、球头柱塞、滑块组成，若干球头柱塞嵌入滑块中，球头柱塞的球头与第二导轨底面接触。

5.一种轮式机器人，其特征在于，包括至少一个权利要求1-4任一项所述的多级非独立悬架系统。