一种切换结构及应用其的转向轮模组和自动导引车的制作方法 专利技术说明

自行车,非机动车装置制造技术1.本发明涉及一种切换结构、转向轮模组和自动导引车，尤其涉及一种能够改变转向轮工作模式的切换结构及应用其的转向轮模组和自动导引车。背景技术：2.转向轮可分为被动转向轮及主动转向轮，被动转向轮的主要特点是控制转向轮转向的转向轴(竖直方向)并没有通过转向轮的滚动轴(水平方向)，被动转向轮的转向轴通常是通过转向轮的外缘(外径)附近，如此，当人力往某一方向推动对象(例如小推车)时，对象底部的被动转向轮能够被动地转向至目标方向；主动转向轮的主要特点是控制转向轮转向的转向轴(竖直方向)直接设置于转向轮的滚动轴(水平方向)的正上方，亦即，转向轴往下直接通过或者接近滚动轴，如此，即使对象(例如电动车)没有前进，也可在原地轻易地改变转向轮的方向。3.现有技术中，自动导引车(agv)的转向轮用的还是被动转向轮较多，主要是因为被动转向轮可直接买成品，能够节省机构设计时间，但是被动转向轮在狭小的区域移动很不灵活，需要先前进拖动转向轮后才能改变方向，无法像主动转向轮一样，在原地就可以改变方向。但是将主动转向轮应用于agv上，也存在一个较大的问题，即当agv的电力系统没有电或者出现异常时，由于转向轴和滚动轴没有错位，所以即使解开可前进马达的离合器，也无法用人力直接拖着agv朝目标方向前进，如此，使得采用主动转向轮的agv在一些必须有备援方案的特定场合(例如医院)就不能使用；或者，有时在产线或者库房内，作业员想直接用人力微调一下位置都不行，如此使得其使用也不是很方便。技术实现要素：4.为了改善上述的问题，本发明提供一种能够改变转向轮工作模式的切换结构及应用其的转向轮模组和自动导引车。5.根据本发明的一方面，本发明提供一种能够改变转向轮工作模式的切换结构，用于转向轮，包括：6.承载件，该承载件具有通孔；7.转向架，该转向架可转动地设置于该承载件的通孔上，该转向架向下延伸形成第一连接部；8.转向蜗轮，该转向蜗轮和转向架同轴设置，该转向蜗轮的内壁具有第一啮合部；9.第一连杆，该第一连杆具有相对的第一端部及第二端部，该第一连杆的第一端部连接于该转向轮的滚动轴上，该第一连杆的第二端部连接于该第一连接部上，该第一连杆于该第一端部及第二端部之间还具有第二连接部；10.第二连杆，该第二连杆具有相对的第三端部及第四端部，该第二连杆的第三端部连接于该第二连接部；及11.转向轴，该转向轴具有相对的第五端部及第六端部，该转向轴于该第五端部及该第六端部之间还具有第二啮合部，该第二啮合部与该第一啮合部相匹配，该转向轴穿过该转向架及该转向蜗轮，且该第五端部突出于该转向架的下方并与该第二连杆的第四端部连接，该第六端部突出于该转向蜗轮的上方；12.其中，当上拉该转向轴以使该第二啮合部进入该第一啮合部并与该第一啮合部啮合时，该转向轴藉由该第一连杆及第二连杆以使该转向轮沿第一方向移动，使得该转向轮的滚动轴位于该转向轴的正下方，该转向轮切换为主动转向轮；当下压该转向轴以使该第二啮合部与该第一啮合部分离而进入该环状结构并止挡于该转向架时，该转向轴藉由该第一连杆及第二连杆以使该转向轮沿第二方向移动，使得该转向轮的滚动轴偏移而不在该转向轴的正下方，该转向轮切换为被动转向轮，其中该第二方向与该第一方向相反。13.作为可选的技术方案，该转向蜗轮沿该第一啮合部的周缘设有突出的环状结构，该环状结构伸入该通孔内。14.作为可选的技术方案，该转向架具有凸台部，该凸台部位于该第二啮合部的下方，当下压该转向轴以使该第二啮合部与该第一啮合部分离而进入该环状结构后，该第二啮合部被该凸台部止挡以阻止该第二啮合部进一步下移。15.作为可选的技术方案，当该转向轮切换为被动转向轮时，该转向轴的该第二啮合部往下移动离开该第一啮合部。16.作为可选的技术方案，该转向轴的第五端部设有第三连接部，该第三连接部与该第二连杆的第四端部连接，该转向架的下方形成有第二凹槽；当该转向轮切换为主动转向轮时，该第三连接部嵌入于该第二凹槽内。17.作为可选的技术方案，还包括转向蜗杆，该转向蜗杆一端与驱动马达连接，该转向蜗轮的外壁具有第三啮合部，该转向蜗杆具有与该第三啮合部相匹配的第四啮合部，该第四啮合部与该第三啮合部啮合。18.作为可选的技术方案，还包括限位架，该限位架覆盖于该转向蜗轮上并固定于该承载件上，该限位架可于竖直方向上限制该转向蜗轮的位移。19.根据本发明的另一方面，本发明还提供一种转向轮模组，包括转向轮及上文所述的切换结构，该转向轮与该切换结构连接。20.根据本发明的另一方面，本发明还提供一种自动导引车，包括上文所述的转向轮模组。21.综上所述，转向轮可藉由本发明的切换结构根据不同的情境需求自由地于主动工作模式和被动工作模式之间切换，也就是说，与本发明的切换结构结合后的转向轮(即转向轮模组)可根据不同的情境需求切换为主动转向轮或被动转向轮，如此一来，与本发明的切换结构结合后的转向轮(转向轮模组)可完美地结合主动转向轮和被动转向轮各自的优点。而应用了本发明的转向轮模组的自动导引车，在正常情况下，可以以主动转向轮的工作模式驱动自动导引车自动前行，而在非正常情况下(例如电力系统没电或者电力系统出现异常的情况)，可以下压转向轴以使得转向轮切换为被动转向轮，从而使得在异常情况下，可以用外力例如人力、其他台载具、或拖车头等，直接拉动载具前进及转弯，此时转向轮可顺着被外力拉动的方向而配合改变方向。22.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。附图说明23.图1～图2为本发明中转向轮为主动转向轮工作模式时于不同视角下的示意图；24.图3～图4为本发明中转向轮为被动转向轮工作模式时于不同视角下的示意图；25.图5为本发明中转向轮为主动转向轮工作模式时的剖面图；26.图6为本发明中转向轮为被动转向轮工作模式时的剖面图；27.图7为本发明中转向轮模组的爆炸示意图。具体实施方式28.图1～图2为本发明中转向轮为主动转向轮工作模式时于不同视角下的示意图；图3～图4为本发明中转向轮为被动转向轮工作模式时于不同视角下的示意图；图5为本发明中转向轮为主动转向轮工作模式时的剖面图；图6为本发明中转向轮为被动转向轮工作模式时的剖面图；图7为本发明中转向轮模组的爆炸示意图。29.请参考图1至图7，本发明提供一种能够改变转向轮10工作模式的切换结构，包括承载件20、转向架30、转向蜗轮40、第一连杆50、第二连杆60及转向轴70。承载件20(例如承载件20具体为一承载板，即承载件20整体呈板状)具有通孔201；转向架30对应此通孔201的位置而套设于承载件20，且转向架30向下延伸形成第一连接部301，第一连接部301例如可呈挂耳状；转向蜗轮40对应此通孔201的位置而设置于承载件20上，转向蜗轮40的内壁具有第一啮合部401，且转向蜗轮40沿第一啮合部401的周缘设有突出的环状结构402，环状结构402伸入通孔201内(但不限于此，于其他实施例中，也可以是承载件设置一环状结构，对应地，转向蜗轮上设置供环状结构穿过的凹槽，由此，承载件藉由环状结构与转向蜗轮连接)；第一连杆50具有相对的第一端部501及第二端部502，第二连杆60具有相对的第三端部601及第四端部602，第一连杆50的第一端部501具有第一连接孔5011，第一连杆50的第一端部501藉由第一连接孔5011连接于转向轮10的滚动轴101上，第一连杆50的第二端部502具有第一连接轴5021，第一连接轴5021连接于第一连接部301的挂耳内，第一连杆50于第一端部501及第二端部502之间还具有第二连接部503(例如第一连杆50的中部设置第二连接部503)，第二连接部503连接于第二连杆60的第三端部601，其中，第二连接部503具有第二连接孔5031，第二连杆60的第三端部601具有第二连接轴6011，第二连接轴6011穿过第二连接孔5031以实现第三端部601与第二连接部503之间的连接；另外，转向轴70具有相对的第五端部701及第六端部702，转向轴70于第五端部701及第六端部702之间还具有第二啮合部703(例如转向轴70的中部设置第二啮合部703)，第二啮合部703与第一啮合部401相匹配，转向轴70穿过转向架30及转向蜗轮40，且第五端部701突出于转向架30的下方并与第二连杆60的第四端部602连接，第六端部702突出于转向蜗轮40的上方；30.其中，当上拉转向轴70的第六端部702以使第二啮合部703进入第一啮合部401并与第一啮合部401啮合时，转向轴70的垂直作动传递至第一连杆50及第二连杆60，并藉由第一连杆50及第二连杆60的连动以使转向轮10沿第一方向(例如-x方向)移动，使得转向轮10的滚动轴101位于转向轴70的正下方，此时，转向轮10切换为主动转向轮；当下压转向轴70的第六端部702以使第二啮合部703与第一啮合部401分离而进入环状结构402并止挡于转向架30时，转向轴70的垂直作动传递至第一连杆50及第二连杆60，并藉由第一连杆50及第二连杆60的连动以使转向轮10沿第二方向(例如﹢x方向)移动，使得转向轮10的滚动轴101偏移而不在转向轴70的正下方(较佳地，例如使得转向轮10的滚动轴101偏移而令转向轮10的外缘位于转向轴70的正下方)，此时，转向轮10切换为被动转向轮，其中第二方向与第一方向相反。31.为了向处于主动状态的转向轮10提供转向力量，本发明的切换机构还包括转向蜗杆80，转向蜗杆80的一端与驱动马达(未绘示)连接；同时，转向蜗轮40的外壁具有第三啮合部403，且转向蜗杆80具有与第三啮合部403相匹配的第四啮合部801，第四啮合部801与第三啮合部403啮合。如此，当转向轮10处于主动转向轮的工作模式时，驱动马达的输出可通过转向蜗杆80传递至转向蜗轮40及转向轴70，从而藉由第一连杆50及第二连杆60让转向轮10改变前进方向。值得注意的是，当转向轮10处于主动状态时，转向轮10的滚动轴101设计为接近转向轴70的下方附近，亦即转向轮10和地面的接触点接近转向轴70的下方，此特征使承载件20在原地静止未前进时，就能靠驱动马达力量改变转向轮10的前进方向。如此，本发明可根据实际应用需求灵活地切换转向轮的工作模式。事实上，本发明中的切换机构是设计应用于有主动转向马达的载具，例如自动导引车等，故正常情况下是令转向轮10处于主动状态，即转向轮10处于主动转向轮的工作模式，并靠转向蜗杆80处连接的马达齿轮箱进行主动方向控制，但是当发生特殊状况，例如与转向蜗杆80连接的驱动马达或电力系统异常，使得驱动马达转向无法正常运作时，可通过切换机构让转向轮10从主动状态切换至被动状态，即令转向轮10切换为被动转向轮的工作模式，在被动转向模式时，转向轴70的第二啮合部703与转向蜗轮40的第一啮合部401分离而不再受驱动马达影响，此时转向轮10的滚动轴101离开转向轴70的正下方，此时可以用外力例如人力、其他台载具、或拖车头等，直接拉动载具前进及转弯，此时转向轮10的滚动轴101不在转向轴70的正下方，亦即转向轮10和地面的接触点不在可自由旋转的转向轴70的正下方，故转向轮10可随着外力拉动载具的方向而边前进边改变方向。32.请继续参考图5～图7，本发明的切换机构还包括轴承90，轴承90用于当转向轮机构(转向轮10、转向架30、第一连杆50及第二连杆60等整组机构)承受承载件20的重量负荷时，转向架30仍能低阻力的轻易转动。33.具体地，转向架30具有凸出沿302及凸台部303，凸台部303位于第二啮合部703的下方，凸出沿302位于凸台部303的外围，且凸出沿302与凸台部303之间形成第一凹槽304；转向轴70的第五端部701设有第三连接部7011，第三连接部7011与第二连杆60的第四端部602连接，较佳的，凸台部303的下方可挖空形成和第三连接部7011形状相匹配的第二凹槽3032，如此，当转向轮10切换为主动转向轮时，第三连接部7011可嵌入于第二凹槽3032内，使得转向轴70和转向架30不能互相旋转运动，转向轴70也无法再进一步往上移动，如此可减少转向系统的游隙(游隙是指驱动马达不转或锁定时，用外力直接去改变转向轮方向，仍然可以左右移动一点点，但能够移动的范围不会太大，因为游隙太大会造成无法精准控制主动转向的方向)及降低主动转向时连接轴(即第二连接轴6011和第一连接轴5021)的力量负荷。34.请继续参考图5～图7，本发明的切换结构，还包括环形固定架11，藉由环形固定架11可将转向架30固定于承载件20的下表面。具体地，环形固定架11锁固于承载件20的下表面，环形固定架11的内壁具有下沉沿111，且下沉沿111与转向架30的凸出沿302相匹配，用以避免转向架30往下脱离主结构。35.于本实施例中，为了使转向蜗轮40能够更稳定的设置于承载件20的上表面，本发明的切换结构还包括限位架12，限位架12覆盖于转向蜗轮40上并固定于承载件20的上表面，限位架12于竖直方向(例如z方向)上限制转向蜗轮40的位移。于本发明的另一实施例中，还提供一种转向轮模组100，所述转向轮模组100包括转向轮10及上文所述的切换结构，转向轮10与切换结构连接，至于具体的连接方式，可参考上文所述，于此不另赘述。36.于本发明的另一实施例中，还提供一种自动导引车，所述自动导引车包括上文所述的转向轮模组100。37.综上所述，转向轮可藉由本发明的切换结构根据不同的情境需求自由地于主动工作模式和被动工作模式之间切换，也就是说，与本发明的切换结构结合后的转向轮(即转向轮模组)可根据不同的情境需求切换为主动转向轮或被动转向轮，如此一来，与本发明的切换结构结合后的转向轮(转向轮模组)可完美地结合主动转向轮和被动转向轮各自的优点。而应用了本发明的转向轮模组的自动导引车，在正常情况下，可以以主动转向轮的工作模式驱动自动导引车自动前行，而在非正常情况下(例如电力系统没电或者电力系统出现异常的情况)，可以下压转向轴以使得转向轮切换为被动转向轮，从而使得在异常情况下，可以用外力例如人力、其他台载具、或拖车头等，直接拉动载具前进及转弯，此时转向轮可顺着被外力拉动的方向而配合改变方向。38.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。









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