本发明涉及可双向伸出和缩回的轮腿机构及包括这种轮腿机构的车辆。
背景技术：
1、us2021/122030a1公开了一种仿生自动操作装置，包括本体和沿从前至后方向间隔布置的多组轮式腿组件，轮式腿组件中的每组轮式腿组件包括沿从左至右方向对称布置的两个轮式腿组件。两个轮式腿组件布置在本体的左侧和右侧，每个轮式腿组件包括腿组件和叶轮。腿组件的动力输出轴连接至叶轮以驱动叶轮。自动操作装置还包括悬挂装置，该悬挂装置设置在本体中并与所述多组轮式腿装置中的至少两组轮式腿装置连接，其中，所述至少两组轮式腿装置分别布置在最前端部处和最后端部处。悬挂装置包括多个驱动组件，每个驱动组件连接至对应的腿组件，以用于将腿组件驱动成抬起或压下。每个驱动组件包括电动缸以及布置在电动缸上的伸缩杆，其中，电动缸构造成将伸缩杆驱动成伸出或缩回。
2、本发明的目的在于提出一种新型的、可双向伸出和缩回的轮腿机构以及包括至少一个这种轮腿机构的车辆。该目的通过具有权利要求1的特征的轮腿机构以及具有权利要求9的特征的车辆来实现。本发明的优选的或有利的实施方式由从属权利要求、以下描述和附图来揭示。
技术实现思路
1、根据本发明的第一方面的用于车辆的本发明的可双向伸出和缩回的轮腿机构包括缩放联接支腿组件，该缩放联接支腿组件具有以铰接的方式联接在一起的多个联接支腿，其中，在第一联接支腿上布置有轮毂马达和与轮毂马达以可操作的方式连接的转向致动器，并且轮毂马达设计成使与轮毂马达以驱动的方式连接的车辆的轮旋转，并且其中，转向致动器设计成设定车辆的轮的转向角度，轮腿机构还包括旋转驱动器，该旋转驱动器用于定位联接支腿，所述旋转驱动器以驱动的方式布置在第二联接支腿与第三联接支腿之间的第一接头上，其中，旋转驱动器设计成将以铰接的方式联接在一起的联接支腿之间的相对角度位置设定成使得能够沿车辆的纵向方向和/或竖向方向调节轮毂马达相对于旋转驱动器的位置。
2、缩放联接支腿组件的联接支腿的特定布置以及旋转驱动器与缩放联接支腿组件的连接使得轮毂马达能够沿着相关轨迹移动，该轨迹取决于旋转驱动器的旋转方向，使得能够沿车辆的纵向方向和/或竖向方向将轮毂马达相对于旋转驱动器进行调节。因此，轮毂马达能够相对于旋转驱动器并且因此相对于车辆的底盘双向伸出和缩回，以便能够执行需要至少暂时调节轮毂马达相对于旋转驱动器或底盘的位置的车辆的特定功能。例如，这种功能可能是爬上或爬下某个楼层和/或转弯。该轮毂马达的轨迹可以大致具有圆形或椭圆形的形状。还可以设想的是，轮毂马达的轨迹大致具有三角形或正方形的形状、特别是具有圆角的形状。轨迹的形状取决于缩放联接支腿组件的几何形状以及旋转驱动器与缩放联接支腿组件的连接的位置和角度。缩放联接支腿组件优选地在车辆的相应的轮的接触表面上产生呈圆角矩形形式的矩形轨迹。这种轮腿机构能够实现在车辆的竖向方向和/或纵向方向上的异步伸出和缩回。
3、旋转驱动器与缩放联接支腿组件联接的第一接头应当被理解为缩放联接支腿组件或轮腿机构的致动接头，缩放联接支腿组件的联接支腿经由该致动接头相对于彼此被调节。通过调节联接支腿，轮毂马达相对于旋转驱动器的上述定位是沿着限定的轨迹实现的。有利地，仅需单个旋转驱动器就能够调节轮毂马达相对于旋转驱动器的位置。
4、旋转驱动器设计成使得可以对缩放联接支腿组件、特别是联接支腿进行位置控制。出于该目的，旋转驱动器优选地连接至能够监测旋转驱动器的驱动轴、特别是转子轴的旋转角度位置的控制装置。驱动轴的旋转角度位置与缩放联接支腿组件的特定几何形状相结合，为控制装置提供了关于每个单独联接支腿的位置信息，并最终提供了有关轮毂马达相对于旋转驱动器在车辆的纵向方向和/或竖向方向上的位置信息。一方面，旋转驱动器控制联接支腿的运动，并且另一方面，旋转驱动器至少可以间接地监测联接支腿和/或轮毂马达的位置。具有扭矩传感器的三级无刷行星齿轮马达适合作为旋转驱动器，因为这种驱动器是紧凑的，并且能够通过精确的位置控制实现高扭矩输出。然而，轮腿机构并不限于这种特定的齿轮马达，而是包括所有紧凑的且通过精确的位置控制提供高扭矩输出的齿轮马达。
5、轮毂马达是能够用于驱动或支承车辆的电动毂马达的一部分。轮毂马达能够连接至上面提及的控制装置以控制车辆的驱动。因此，控制装置能够实现多种功能。包括毂马达的轮毂马达优选地是布置在第一联接支腿上的无刷马达。轮毂马达优选地在空间上布置在车辆的相关的轮内，并且能够直接或经由轮辋连接至车辆的轮胎。
6、与轮毂马达一起附接至联接支腿组件的第一联接支腿的端部的转向致动器旨在用于调节轮毂马达的转向角度，以便能够在操作期间对车辆进行导航。借助于转向致动器，可以实现车辆的完整运动。转向致动器设计成使得能够为转向设定高扭矩。转向致动器可以直接或经由齿轮连接至毂马达。
7、术语“以可操作的方式连接”或“以驱动的方式连接”应当被理解为意味着转向致动器的输出轴能够直接连接至轮腿机构的轮毂马达，或者转向致动器的输出端与轮毂马达之间能够定位有其他元件、特别是传动元件例如一个或更多个轴或齿轮、齿轮级等。
8、联接支腿优选地是杆状或管状元件，其例如经由肩螺栓、锁紧螺母、螺钉、法兰衬套等以铰接的方式彼此连接。肩螺栓与锁紧螺母将各支腿保持在其位置中并与各接头一起形成组件、即轮腿机构的缩放联接支腿组件。联接支腿经由相应的铰接连接平滑地或以最小的摩擦抵靠彼此旋转。紧固件被选择成使得摩擦损失保持最小。这允许旋转驱动器被设计成相对较小且紧凑的。
9、缩放联接支腿组件使得所提出的轮腿机构能够产生齿轮轨迹，在下文中也称为轨迹，使得所提出的轮腿机构能够沿车辆的竖向轴线和纵向轴线两者异步地伸出和缩回。例如，配备有所提出的轮腿机构或多个轮腿机构的车辆、特别是自动驾驶的自动操作装置能够爬台阶、调节平台高度或底盘高度、可变地调节轴距长度和/或使平台或底盘稳定或使平台或底盘倾斜，从而使得在校正转弯时避免平台或底盘的任何摆动。此外，通过改变联接支腿的长度和/或接头相对于彼此的位置，轮腿机构的轨迹的大小和形状可以被改变。
10、优选地，缩放联接支腿组件包括至少四个联接支腿，其中，第一联接支腿以铰接的方式联接至第二联接支腿和第四联接支腿，并且其中，第三联接支腿以铰接的方式联接至第二联接支腿和第四联接支腿。换句话说，第一联接支腿和第三联接支腿两者以铰接的方式联接至第二联接支腿和第四联接支腿。对于轮腿机构的期望功能，只要缩放联接支腿组件恰好具有四个联接支腿，其中每个联接支腿都以铰接的方式连接至恰好两个其他联接支腿就足够了。
11、根据一个示例性实施方式，缩放联接支腿组件具有六个联结支腿。第五联接支腿和/或第六联接支腿可以设计为第一联接支腿和第三联接支腿或者第二联接支腿和第四联接支腿的镜像。这允许缩放联接支腿组件被制造得更加稳定。
12、优选地，轮腿机构还优选地包括底盘支架，该底盘支架布置在第四联接支腿上并且设计成将轮腿机构紧固至车辆的底盘。底盘支架能够设计成使得轮腿机构能够被拧紧或铆接至车辆的底盘或平台。
13、轮毂马达和转向致动器优选地经由定子元件彼此连接，该定子元件经由轴承元件径向和轴向地安装在第一联接支腿上。定子元件应当被理解为在转向致动器与轮毂马达之间建立刚性连接的支承件或叉。定子元件通过轴承元件保持在缩放联接支腿组件的第一联接支腿的端部处。优选地，轴承元件为双列角接触球轴承。轮毂马达优选基本上竖向地布置在转向致动器下方并经由定子元件与转向致动器连接。定子元件布置成能够通过转向致动器绕定子元件的纵向轴线旋转。轴承元件将定子元件轴向和径向地支承在缩放联接支腿组件上。
14、此外，优选地在轮毂马达上布置有制动器。制动器包括具有转子的制动钳。当来自轮毂马达的电反馈不足时，具有转子的制动钳提供必要的机械制动力。制动器可以是液压同心制动缸(cbc)。然而，轮腿机构并不限于cbc制动器；而是，可以使用任何已知的紧凑的并产生高制动力的具有转子的液压制动钳和/或机械制动钳。
15、优选地，旋转驱动器包括以驱动的方式连接至第一接头的曲柄。曲柄优选地设计为曲柄轴。曲柄能够以在旋转方面固定的方式连接至旋转驱动器的驱动轴或者能够形成驱动轴。旋转驱动器的驱动力经由曲轴传输至缩放联接支腿组件、具体地传输至第一接头，该旋转驱动器设计成使得第二联接支腿与第三联接支腿之间的角度位置发生改变。这同时改变了同样以铰接的方式彼此联接的联接支腿的角度位置，使得位于第一联接支腿的端部处的轮毂马达的位置相对于旋转驱动器发生变化，并且因此也相对于底盘发生变化。因此，曲柄将旋转驱动器的旋转运动在缩放联接支腿组件的第一接头或致动接头处转换为圆形顺序的运动。
16、优选地，曲柄经由曲柄销与缩放联接支腿组件的第一接头以驱动的方式连接。曲柄销将缩放联接支腿组件与旋转驱动器和曲柄连接。曲柄销作为用于可双向伸出和缩回的轮腿机构的驱动接头，由此旋转驱动器提供关于轮腿机构的运动顺序的信息和联接支腿的相应位置的信息。曲柄销能够相对于曲柄偏心布置，由此曲柄销能够经由传动级以可操作的方式连接至曲柄或旋转驱动器的其余部分。同心组装也是可以设想的。曲柄销与第一接头同轴地布置。通过改变旋转驱动器的曲柄与曲柄销的连接角度，可以改变缩放联接支腿组件的力学性能，特别是可以改变旋转驱动器被致动时轮毂马达在其上移动的轨迹。
17、根据本发明的第一方面，根据本发明的车辆包括至少一个根据本发明的第一方面的可双向伸出和缩回的轮腿机构，其中，各个轮腿机构布置并支承在共用的底盘上。优选地，多个根据本发明的第一方面的轮腿机构连接至底盘，以便提供能够用于不同用途的车辆。该车辆能够特别设计为所谓的amr(自主移动的自动操作装置)，例如可以在其上运输货物。amr是一种能够在其环境中自主移动且无需外部支持的智能车辆。
18、该车辆优选地包括控制装置，该控制装置设计成分别控制多个轮腿机构，使得能够沿车辆的纵向方向和/或竖向方向对轮毂马达相对于相应的轮腿机构的旋转驱动器的位置进行调节。每个轮腿机构能够由控制装置进行单独控制。出于该目的，控制装置还可以与传感器进行通信，该传感器记录关于环境、车辆的运行状态、位置等的信息并将其提供至控制装置以用于评估，使得车辆、特别是相应的轮腿机构能够根据该信息被相应地控制。
19、根据本发明的第一方面的根据本发明的轮腿机构的技术效果、优点和实施方式的上述陈述、示例和限定内容还适用于根据本发明的第二方面的根据本发明的车辆，并且根据本发明的第二方面的根据本发明的轮腿机构的技术效果、优点和实施方式的陈述、示例和限定内容还适用于根据本发明的第一方面的根据本发明的车辆。
1.一种用于车辆(100)的可双向伸出和缩回的轮腿机构(1)，所述可双向伸出和缩回的轮腿机构包括缩放联接支腿组件(2)，所述缩放联接支腿组件具有以铰接的方式联接在一起的多个联接支腿(2.1至2.4)，其中，在第一联接支腿(2.1)上布置有轮毂马达(3)和与所述轮毂马达以操作性的方式连接的转向致动器(4)，并且所述轮毂马达(3)设计成用于使所述车辆(100)的与所述轮毂马达以驱动的方式连接的轮(102)旋转，并且其中，所述转向致动器(4)设计成设定所述车辆(100)的所述轮(102)的转向角度，所述轮腿机构(1)还包括旋转驱动器(5)，所述旋转驱动器用于定位所述联接支腿(2.1至2.4)，所述旋转驱动器(5)以驱动的方式布置在第二联接支腿(2.2)与第三联接支腿(2.3)之间的第一接头(6.1)上，其中，所述旋转驱动器(5)设计成将以铰接的方式联接在一起的所述联接支腿(2.1至2.4)之间的相对角度位置设定成使得能够沿所述车辆(100)的纵向方向和/或竖向方向调节所述轮毂马达(3)相对于所述旋转驱动器(5)的位置。
2.根据权利要求1所述的轮腿机构(1)，
3.根据权利要求2所述的轮腿机构(1)，
4.根据前述权利要求中的任一项所述的轮腿机构(1)，
5.根据权利要求4所述的轮腿机构(1)，
6.根据前述权利要求中的任一项所述的轮腿机构(1)，
7.根据前述权利要求中的任一项所述的轮腿机构(1)，
8.根据权利要求7所述的轮腿机构(1)，
9.一种车辆(100)，包括至少一个根据前述权利要求中的一项所述的可双向伸出和缩回的轮腿机构(1)，其中，相应的轮腿机构(1)布置并支承在共用的底盘(101)上。
10.根据权利要求9所述的车辆(100)，
