专利名称：用于拉杆箱的电动行走机构的制作方法
用于拉杆箱的电动行走机构技术领域
本发明属于机械电子控制技术领域，涉及一种拉杆箱，具体涉及一种用于拉杆箱 的电动行走机构。
背景技术：
为了人们出行方便，现有的行李箱和工程箱基本都设有滚轮和拉杆。行走时只要 拉动拉杆，箱子即可在地上滚动，比较省力。但随着生活节奏的加快，人们出行时需要携带 大量物品，特别是专业人员外出需要携带各种设备等物品，通过人力拉动很费力，而且也限 制了箱体的加大，因此，带有电动行走机构的行李箱和工程箱亟待问世。发明内容
本发明的目的是提供一种用于拉杆箱的电动行走机构，解决现有拉杆箱采用人力 拉行存在的问题，实现拉杆箱的电动行走。
本发明的目的是这样实现的，一种用于拉杆箱的电动行走机构，包括传动轴和轮 毂且通过离合器连接，离合器与拉杆连接；传动轴包括左、右传动轴，左、右传动轴分别与差 速器两端的输出轴连接，差速器上通过第一锥形齿轮与电机输出轴连接。
本发明的特点还在于
离合器包括传动轴上设置的主动盘、从动盘及弹簧，从动盘与轮毂固定连接，主动 盘通过弹簧挤压与从动盘接触连接，传动轴与主动盘接触部分的横截面为六棱柱形，通过 传动轴带动主动盘转动，主动盘与从动盘之间通过摩擦力传递动力从而带动轮毂转动。
离合器还包括竖直齿条和横向齿条，竖直齿条与拉杆连接，横向齿条通过齿轮与 竖直齿条连接，横向齿条的一端与主动盘的外边缘卡接，拉杆向下运动时通过竖直齿条、齿 轮带动横向齿条拉动主动盘向内移动，与从动盘分离。
差速器包括分别设置在左、右传动轴上的第二锥形齿轮，左传动轴上设有齿轮固 定架，齿轮固定架的一端为圆筒形且固设与电机输出轴连接的第一锥形齿轮，齿轮固定架 的另一端有两个分叉，两个分叉的端部各固设有一个第三锥形齿轮且均与分别固设于左、 右传动轴上的两个第二锥形齿轮啮合。
还包括弹簧避震柱和差速器箱体，差速器设置在差速器箱体内，差速器两端的输 出轴从差速器箱体伸出与左右传动轴连接，差速器箱体上设有可纵向转动的上臂板和下臂 板，上臂板和下臂板的末端固定于传动轴固定架，拉杆箱箱体上设有弹簧固定支架，弹簧固 定支架上穿设弹簧连接柱，弹簧避震柱的一端设置在下臂板上，另一端连接在弹簧连接柱 上。
左右传动轴与差速器箱体两端伸出的两个输出轴分别构成关节结构，每个关节结 构能使传动轴进行一个平面内的摆动，两个关节结构形成的摆动平面是垂直的，关节结构 能使传动轴与电机输出轴同等速度转动，同时，传动轴的末端能做圆锥摆动。
用于拉杆箱的电动行走机构通过蓄电池给电机供电。
用于拉杆箱的电动行走机构还包括多功能插座，多功能插座包括面板和设置在面 板上的插孔和辅助按钮，插孔之间设有支撑块，支撑块与辅助按钮通过连杆及连杆上的转 轴构成杠杆，拔出插头时按下辅助按钮，连杆绕转轴旋转，支撑块上行将插头撑起，从而可 将插头轻松拔出。
支撑块上套装有复位弹簧，复位弹簧的上端固定于面板，下端为自由端，转轴固设 于面板的底面。
支撑块外面设有绝缘套筒。
插孔包括两相插孔和三相插孔。
面板上还设有USB接口。
本发明还包括报警装置，报警装置包括作为主控制器的单片机、无线收发模块和 蜂鸣器，单片机通过检测无线收发模块是否能进行正常发射、接收信号而判断所要保护的 物品是否在安全范围内，若超出安全范围，单片机通过蜂鸣器发出报警信号。
本发明具有如下有益效果
1、本发明结构简单、轻便。当拉杆箱使用者遇到拥堵路段或者两个轮子被障碍物 完全卡死的时候，给拉杆一个向后的推力，这个推力将通过拉杆传递到离合器，使车轮脱离 动力传输，传动轴就不会因为轮子的卡死而承受很大的力矩，从而起到保护电机的作用。
2、本发明机动、灵活。当左右传动轴两端的轮子受到不等阻力时，轮子之间的转速 差会通过第三锥形齿轮的自转来平衡，使得两端轮子的旋转不干涉，从而顺利拐弯，并避免 了轮子的磨损，减少了电能的损耗。
3、本发明可使上下臂板随传动轴同时向上运动压迫弹簧避震柱，从而达到吸震和 减震的效果。
4、本发明配置的多功能插座在插孔之间设置支撑块，且与辅助按钮通过连杆及连 杆上的转轴构成杠杆，拔出插头时只要按下面板上的辅助按钮，即可将插头轻松拔出，使用 方便。
5、本发明实现了行李箱、工程箱等拉杆箱的电动行走，结构简单，使用灵活，极大 地方便了人们出行。
图1是本发明用于拉杆箱的电动行走机构结构图2是本发明用于拉杆箱的电动行走机构离合器结构图3是本发明用于拉杆箱的电动行走机构差速器结构图4是本发明用于拉杆箱的电动行走机构避震装置结构图5是本发明用于拉杆箱的电动行走机构报警系统的电路图6是本发明用于拉杆箱的电动行走机构多功能插座结构示意图7是本发明用于拉杆箱的电动行走机构多功能插座面板图。
图中，1.轮毂，2.传动轴，3.从动盘，4.推力轴承，5.滚珠轴承，6.主动盘，7.横 向齿条，8.齿箱，9.传动轴固定架，10.下臂板，11.上臂版，12.箱体固定架，13.弹簧固 定支架，14.弹簧连接柱，15.弹簧避震柱，16.差速器箱体，17.差速器，18.拉杆箱箱体， 19.防盗装置，20.拉杆，21.轮胎，22.避震支架，23.下箱体，24.左传动轴，25.第一锥形齿轮，26.齿轮固定架，27.右传动轴，28.第二锥形齿轮，29.第三锥形齿轮，30.距离调节器， 31.无线收发模块，32.单片机，33.电源，34.蜂鸣器，35. LED指示灯，36.延时系统，37.伺 服电机，38.辅助按钮，39.连杆I，40.连杆II，41.转轴I，42.转轴II，43.支撑杆，44.绝 缘套筒，45.插头46.双孔插座，47.三孔插座，48.两个USB (A型)接口，49.复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明创造进行详细说明。
实施例，一种用于拉杆箱的电动行走机构，参见图1，包括传动轴2和轮毂I且通过 离合器连接，离合器与拉杆20连接；传动轴2包括左传动轴24、右传动轴27，左传动轴24、 右传动轴27分别与差速器17两端的输出轴连接，差速器17通过第一锥形齿轮与电机输出 轴连接。
参见图2，离合器包括传动轴2，传动轴2的两端设有轮毂1，传动轴2上设有主动 盘6、从动盘3及弹簧；竖直齿条与拉杆20连接，横向齿条7通过齿轮与竖直齿条连接，横 向齿条7的一端与主动盘6的外边缘卡接。轮毂I外侧套上橡胶轮胎21就是完整的轱辘， 轮毂I通过螺丝连接在从动盘3上，主动盘6通过弹簧被挤压在从动盘3和轮毂I边缘上， 传动轴2跟主动盘6接触的部分横截面是六棱柱形,便于带动主动盘6转动,其余部分是光 滑的圆柱，便于避震支架22和从动盘3不随传动轴2旋转，主动盘6的边缘为台阶状，便于 横向齿条7可以将其卡住，横向齿条7伸进齿箱8与齿轮咬合。避震支架22套在传动轴2 上并且与弹簧避震柱15连接。
差速器17包括左传动轴24、右传动轴27，左传动轴24、右传动轴27的外端部分别 设有轮毂1，内端分别固设有第二锥形齿轮28，左传动轴24上设有齿轮固定架26，齿轮固定 架26的一端为圆筒形且固设与动力输出轴连接的第一锥形齿轮25，齿轮固定架26的另一 端有两个分叉，两个分叉的端部各固设有一个第三锥形齿轮29且均与分别固设于左传动 轴24、右传动轴27上的两个第二锥形齿轮28啮合。
参见图3，其中稳定整体架构的是齿轮固定架26，齿轮固定架26是一个Y字型叉， 左端是圆筒形状，可以穿过左传动轴24和轴承，右端分叉部分界面是长方体，厚度要可以 承受当拉杆箱满载时依然不变形，Y型叉右端连接第二锥形齿轮28部分截面变成圆柱，第 二锥形齿轮28和第三锥形齿轮29可以顺滑转动。左传动轴24和右传动轴27等粗，两轴 末端连接的第二锥形齿轮28与传动轴之间不能相对转动，Y型叉左端连接的第一锥形齿 轮25是用来接收电动机传来的动力，所以第一锥形齿轮25不能与Y型叉之间发生相对旋 转，也是通过键来固定。拉杆箱拐弯时，车轮的轨线是圆弧，如果拉杆箱向左转弯，圆弧的中 心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，如果仅仅使用一根轴连接 两个轮子，不仅会加大电能的消耗跟轮子的磨损，还会使拉杆箱转向困难，为了平衡这个差 异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。
参见图4，结构最内侧是包裹差速器17的差速器箱体16，前后两个半壳通过螺丝 和拉杆箱箱体18前部结合并把差速器17放在里面，左右两边为伸出差速器17两端的两个 输出轴，为了差速器箱体18的结构稳定，再在差速器箱体18的前后两个面加上两个由四个 螺丝固定的箱体固定架12，在差速器17两端的输出轴上连接传动轴2，在差速器箱体16上 连接可纵向转动的上臂板11和下壁板10，上臂板11和下壁板10的末端连接传动轴固定架9，固定上臂板11和下壁板10的相对位置，并且使传动轴2从中穿过，使传动轴2的上下摆 动和上臂板11和下壁板10的上下摆动三者始终平行，拉杆箱箱体18的上设有弹簧固定支 架13，弹簧固定支架13两端穿设弹簧连接柱14，这样，左右两边各装一个弹簧避震柱15，弹 簧避震柱15 —端连接在弹簧连接柱14上，另一端连接在下臂板10上。
参见图6、图7，本发明还包括多功能插座，面板为矩形平面，上面设有两相插孔 46、三相插孔47、USB接口 48及辅助按钮38。两相插孔46、三相插孔47的插孔之间均设有 支撑块43与相应的辅助按钮38通过连杆I 39、连杆II 40连接，连杆II 40上设有固定于面 板底部的转轴I 41作为支点，支撑块43与对应的辅助按钮38、连杆II 40及转轴I 41、转 轴II 42构成杠杆。支撑块43上套装有复位弹簧49，复位弹簧49的上端固定于面板，下端 为自由端。支撑块43外面设有绝缘套筒44。
充电完，拔出插头时按下辅助按钮38，连杆40绕转轴41旋转，支撑块43上行将插 头撑起，从而可将插头轻松拔出。之后复位弹簧49将支撑块43弹回原位，完成工作。
本发明传动轴2连接在差速器17上，可在实现传动动力的同时，在传动轴末端进 行圆锥摆运动，传动轴2与差速器箱体16两端的两个输出轴分别构成关节结构。每个关节 结构可以使传动轴2进行一个平面内的摆动，两个关节结构形成的摆动平面是垂直的，关 节结构可以达到使传动轴2与电机输出轴同等速度转动，同时，传动轴2的末端可以在一定 的范围内圆锥摆动。
当一个轮子受到向上的压力时，上臂板11和下壁板10会携带固定在其间的传动 轴2 —起向压力反方向收缩，实现吸震效果，从而达到避震目的。
当传动轴2两端的轮子受到不等阻力时，轮子的之间的转速差会通过第三锥形齿 轮29的自转来平衡，使得左端轮子的旋转与右端轮子的旋转不干涉。当传动轴2两侧的轮 子不受到任何阻力或者受到相等阻力时，动力通过第一锥形齿轮25传给Y型叉，Y型叉旋 转使得右端两个纵向的第二锥形齿轮28相对于传动轴2旋转而不发生自转，当两个轮子受 到不一样的阻力时，受到阻力大的一方会把阻力延传动轴2传给两个第二锥形齿轮28，此 时第二锥形齿轮28不但会围绕主传动轴2旋转，并且发生自转，进而不影响另一边轮子的 正常运动。
当拉杆箱使用者遇到拥堵路段或者两个轮子被障碍物完全卡死的时候人的本能 反应就是给拉杆箱的拉杆20 —个向后的推力，这个推力将通过拉杆20传递到离合器，使得 主动盘6压缩弹簧脱离从动盘3，需要注意的是，因为主动盘6与从动盘3之间是靠摩擦来 传导动力的，所以两盘一定要选择不同的材料，使得两者之间静摩擦因数较大。在轮胎没有 卡死或者客户正常速度运动时，弹簧挤压主动盘6，主动盘6挤压从动盘3，从动盘3通过主 动盘6与之接触面间的摩擦跟随主动盘6转动，当轮胎被卡死或者用户想突然降低速度甚 至于停止时，用户会下意识的给拉杆20 —个向后的力，这个力使得竖直的齿条向下运动， 通过齿箱8的齿轮使得横向齿条7向轮子的内向移动，从而拉住主动盘6跟随横向齿条7 同向同时移动，此时主动盘6挤压弹簧，弹簧收缩，主动盘6跟随传动轴2转动的同时脱离 对从动盘3的挤压，因为从动盘3与主动盘6之间没有了接触和挤压，跟传动轴2之间也可 以顺滑转动，所以此时从动轮3完全脱离了电动机的控制，由人来控制，当客户想要让电动 机再次介入时只要跟普通拉杆箱一样，拉着拉杆20往前一用力，主动盘6与从动盘3马上 接触并挤压，此时电动机介入，从动盘3与随主动盘6同速转动。箱下体23是为了将电机，前叉，差速器等部件固定在一起的结构，底部用的是一块工业木板，它具有重量轻，不易变 形的特性，其上有四个螺钉将前叉，以及固定在前叉箱体之内的差速器固定在木板上，同时 电机也会被固定在木板上，还有电池开关等部件。
本发明还包括报警装置，报警装置包括作为主控制器的单片机32、距离调节器 30、无线收发模块31、电源33和蜂鸣器34、LED指示灯35、延时系统36，单片机32通过检 测无线收发模块31是否能进行正常发射、接收信号而判断所要保护的物品是否在安全范 围内，通过距离调节器30，用户可以随意调节自己认为合适的范围来进行防盗措施，整个 报警装置由电源33供电，若超出安全范围，则通过蜂鸣器34发出由延时系统36控制时间 的报警信号并且LED指示灯35会发亮。
本实施例采用STC89LE52RC-3V单片机32作为主控制器，使用两块无线模块 31nrf24101分别作为发射和接受模块(安全范围为3——20m)，通过检测无线收发模块 31nrf24101是否能进行正常发射、接收信号而判断所要保护的物品是否在安全范围内。当 收发两模块之间的距离在“安全范围”(20m左右)时，系统正常工作，数据传输正常；若超出 该安全范围，则系统无法进行的正常数据传送，此时控制器(MCU)会发出报警信号，提醒主 人注意。该电路的工作流程为首先使接收电路上电，使接收模块处于接收状态，等待数据 的到来；然后运行单片机32上的程序，将单片寄存器内预先存放的数据发射出去。若发射 模块与接收模块的距离在“安全范围”内，接收模块会在Ims内接收到信号，不会报警。若 超出“安全范围”，接收模块就会是蜂鸣器34鸣叫报警，同时驱动伺服电机37使轮胎锁死不 能转动。
权利要求
1.一种用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于包括传动轴(2)和轮毂(I)且通过离合器连接，所述离合器与拉杆(20)连接；所述传动轴(2)包括左、右传动轴(24，27)，所述左、右传动轴(24，27)分别与差速器(17)两端的输出轴连接，所述差速器(17)通过第一锥形齿轮(25)与电机输出轴连接。
2.如权利要求1所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于所述离合器包括传动轴(2)上设置的主动盘(6)、从动盘(3)及复位弹簧(49)，所述从动盘(3)与轮毂(I)固定连接，所述主动盘(6)通过弹簧挤压与从动盘(3)接触连接，所述传动轴(2)与主动盘(6) 接触部分的横截面为六棱柱形，通过传动轴(2 )带动主动盘(6 )转动，主动盘(6 )与从动盘(3)之间通过摩擦力传递动力从而带动轮毂(I)转动。
3.如权利要求1所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于所述离合器还包括竖直齿条和横向齿条(7 )，所述竖直齿条与拉杆(20 )连接，所述横向齿条(7 )通过齿轮与竖直齿条连接，横向齿条(7)的一端与主动盘(2)的外边缘卡接，所述拉杆(20)向下运动时通过竖直齿条、齿轮带动横向齿条(7)拉动主动盘(6)向内移动，与从动盘(3)分离。
4.如权利要求1所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于所述差速器(17)包括分别设置在所述左、右传动轴(24，27)上的第二锥形齿轮(28)，所述左传动轴(24)上设有齿轮固定架(26)，所述齿轮固定架(26)的一端为圆筒形且固设与电机输出轴连接的第一锥形齿轮(25)，齿轮固定架(25)的另一端有两个分叉，两个分叉的端部各固设有一个第三锥形齿轮(29)且均与分别固设于左、右传动轴(24，25)上的两个第二锥形齿轮(28)啮入口 ο
5.如权利要求1-4任一项所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于还包括弹簧避震柱(15)和差速器箱体(16)，所述差速器(17)设置在差速器箱体(16)内，差速器(17) 两端的输出轴从差速器箱体(16)伸出与所述左、右传动轴(24，27)连接，所述差速器箱体 (16)上设有可纵向转动的上臂板(11)和下臂板(10)，所述上臂板(11)和下臂板(10)的末端固定于传动轴固定架(9)，拉杆箱箱体(18)上设有弹簧固定支架(13)，所述弹簧固定支架(13)上穿设弹簧连接柱(14)，所述弹簧避震柱(15)的一端设置在下臂板(10)上，另一端连接在弹簧连接柱(14)上。
6.如权利要求5所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于所述左右传动轴 (24,27)与差速器箱体(16)两端伸出的两个输出轴分别构成关节结构，每个关节结构能使传动轴(2)进行一个平面内的摆动，两个关节结构形成的摆动平面是垂直的，关节结构能使传动轴(2)与电机输出轴同等速度转动，同时，传动轴(2)的末端能做圆锥摆动。
7.如权利要求1-4任一项所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于通过蓄电池给所述电机供电。
8.如权利要求1-4任一项所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于还包括多功能插座，所述多功能插座包括面板和设置在面板上的插孔(45)和辅助按钮(38)，插孔 (45 )之间设有支撑块(43 )，所述支撑块(43 )与辅助按钮(38 )通过连杆(40 )及连杆(40 )上的转轴(41)构成杠杆，拔出插头(45)时按下辅助按钮(38)，连杆(40)绕转轴(41)旋转，支撑块(43 )上行将插头(45 )撑起，从而可将插头(45 )轻松拔出。
9.如权利要求8所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于所述支撑块(43)上套装有复位弹簧(49)，所述复位弹簧(49)的上端固定于面板，下端为自由端，转轴(41)固设于面板的底面，支撑块(43 )外面设有绝缘套筒(44 )，插孔包括两相插孔(46 )和三相插孔 (47),面板上还设有USB接口(48)。
10.如权利要求1-4任一项所述的用于拉杆箱的电动行走机构，其特征在于还包括报警装置，所述报警装置包括作为主控制器的单片机(32)、无线收发模块(31)和蜂鸣器 (34)，所述单片机(32)通过检测无线收发模块(31)是否能进行正常发射、接收信号而判断所要保护的物品是否在安全范围内，若超出安全范围，单片机(32)通过蜂鸣器(34)发出报警信号。
全文摘要
一种用于拉杆箱的电动行走机构，包括传动轴和轮毂且通过离合器连接，离合器与拉杆连接；传动轴包括左、右传动轴，左、右传动轴分别与差速器两端的输出轴连接，差速器上通过第一锥形齿轮与电机输出轴连接。本发明结构简单、轻便，机动、灵活，当左右传动轴两端的轮子受到不等阻力时，轮子之间的转速差会通过第三锥形齿轮的自转来平衡，使得两端端轮子的旋转不干涉，从而顺利拐弯，并避免了轮子的磨损，减少了电能的损耗，并具有吸震和减震的效果，实现了行李箱、工程箱等拉杆箱的电动行走，结构简单，使用灵活，极大地方便了人们出行。
文档编号A45C13/38GK102987678SQ20121049977
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者刘书庆, 黄放, 李超, 奚波纹, 罗登, 徐超利, 王超, 龚雪 申请人:西安理工大学