一种全方位轮及使用该全方位轮的全向移动平台

摘要

本发明涉及运动机构领域，尤其是一种全方位轮及使用该全方位轮的全向移动平台。全方位轮包括轮毂及通过辊子轴装配在轮毂上的整体式辊子，辊子轴的两端凸出于对应的辊子且该凸出于辊子的部分上设有外螺纹，轮毂包括相对设置的左、右支撑转盘以及同轴连接在左、右两支撑转盘之间的轴套，辊子轴的一端插装在左支撑转盘上设置的安装孔中并通过螺母固定，右支撑转盘在辊子轴固定在左支撑转盘上后靠拢轴套并与轴套可拆的固定连接，右支撑转盘上设有用于在右支撑转盘从右向左向轴套靠拢的过程中为辊子轴相对于右支撑转盘的活动让位的让位孔，辊子轴远离左支撑转盘的一端插装在对应的让位孔中并通过螺母固定；解决了全方位轮的强度差、易失效的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及运动机构领域，尤其是一种全方位轮及使用该全方位轮的全向移动平台。

背景技术

麦克纳母轮是一种全方位移动车轮，该车轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上再沿与轴线呈45°方向安装若干可以自由旋转的小辊子，这样在车轮滚动时，小辊子就会产生侧向运动。通过麦克纳母轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。

目前，市场上基于麦克纳母轮衍生的全方位轮有很多，这种全方位轮通常由主动轮和被动辊子组成，前者主动运动时后者能被动转动。

美国专利US6394203B1公开了一种用于万向移动叉车的全方位轮，该全方位轮有一个刚性内置轮毂，轮毂圆周上支撑着6个辊子，辊子可绕自身的中心线自由转动且其中心线与车轮轴线呈45°夹角，辊子以垂直于轴线的平面对称剖分成两半且与轮毂采用中心支撑、两端悬臂结构，每半个辊子通过两个角接触轴承装配在辊子轴上，轴承利用螺接在辊子轴上的螺母进行消隙；上述结构使得构成辊子的两部分之间有较大的间隙，对应辊子与地面的接触不连续，车轮滚动过程中会产生周期性振动，使得对应的移动平台难以稳定移动，无法用于高速移动的场合。

针对上述问题，中国专利ZL2011104182058公开了一种适用于高精度大承载的全方位轮，该全方位轮包括轮毂及辊子；轮毂包括左、右相对设置的左支撑转盘、右支撑转盘及连接在左、右支撑转盘之间的轴套；辊子通过辊子轴可沿自身轴线转动的装配在轮毂上，具体地说，左、右支撑转盘各自的内侧设有安装槽，辊子轴的两端分别位于对应的两个安装槽中并通过设在安装槽槽壁上的圆周紧固件固定，所述圆周紧固件为螺钉，所有辊子的外轮廓在轮毂的轴线方向上投影成一个整圆，辊子可以沿自身的轴线转动，辊子的外轮廓作为全方位轮滚动时与地面的接触面；该全方位轮解决了传统的全方位轮在高速运转时的震动频率高的问题，但是，由于辊子是通过辊子轴与螺钉的配合装配在轮毂上的，因此螺钉在全方位轮运转的过程中需要承担部分的力，而该部分力极易在螺钉与辊子轴的连接处集中而造成辊子轴损坏或螺钉变形，此种情况一旦出现，则必然会造成全方位轮的失效。因此该全方位轮存在强度差、易失效的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全方位轮，以解决现有的全方位轮的强度差、易失效的问题。

由于会在运动过程中产生振动而造成的无法应用于高速移动场合的问题。

同时，本发明的目的还在于提供使用上述全方位轮的全向移动平台。

为了解决上述问题，本发明的全方位轮采用以下技术方案：一种全方位轮，包括轮毂及通过对应的辊子轴装配在轮毂上的整体式辊子，辊子轴的轴线与轮毂的轴线之间具有45°的夹角，所述辊子轴的两端凸出于对应的辊子且该凸出于辊子的部分上设有外螺纹，所述轮毂包括相对设置的左、右支撑转盘以及同轴连接在左、右两支撑转盘之间的轴套，辊子轴的一端插装在左支撑转盘上设置的安装孔中并通过螺母固定，右支撑转盘在辊子轴固定在左支撑转盘上后从右向左的靠拢轴套并与轴套可拆的固定连接，右支撑转盘上设有用于在右支撑转盘从右向左向轴套靠拢的过程中为辊子轴相对于右支撑转盘的活动让位的让位孔，辊子轴远离左支撑转盘的一端插装在对应的让位孔中并通过螺母固定。

所述轴套与左、右支撑转盘之间各自通过两组以上导向柱和导向孔在左右方向上导向配合。

左支撑转盘上的安装孔的中心线与插装在其中的辊子轴的轴线共线，辊子轴插装在对应的安装孔中的部分的外径与其所在的安装孔的孔径相等。

安装孔包括从左支撑转盘的内侧至外侧依次设置的通过段及定位段，所述通过段与定位段之间形成面向左支撑转盘左方的台阶面，所述定位段中径向防窜动的设有定位垫圈，定位垫圈被压装在安装孔内的台阶面与对应的螺母之间，所述定位垫圈的内孔的中心线与对应的辊子轴的轴线共线，辊子轴的外径与对应的定位垫圈的内孔的孔径相等。

所述让位孔包括从右支撑转盘的内侧至外侧依次设置的让位段及限位段，所述让位段与限位段之间形成面向右支撑转盘右方的台阶面，所述限位段中径向防窜动的设有限位垫圈，限位垫圈被压装在让位孔内的台阶面与对应的螺母之间，所述限位垫圈的内孔的中心线与对应的辊子轴的轴线共线，辊子轴的外径与对应的限位垫圈的内孔的孔径相等。

本发明的全向移动平台采用以下技术方案：一种全向移动平台，包括平台体及装配在平台体上的全方位轮，所述全方位轮包括轮毂及通过对应的辊子轴装配在轮毂上的整体式辊子，辊子轴的轴线与轮毂的轴线之间具有45°的夹角，所述辊子轴的两端凸出于对应的辊子且该凸出于辊子的部分上设有外螺纹，所述轮毂包括相对设置的左、右支撑转盘以及同轴连接在左、右两支撑转盘之间的轴套，辊子轴的一端插装在左支撑转盘上设置的安装孔中并通过螺母固定，右支撑转盘在辊子轴固定在左支撑转盘上后从右向左的靠拢轴套并与轴套可拆的固定连接，右支撑转盘上设有用于在右支撑转盘从右向左向轴套靠拢的过程中为辊子轴相对于右支撑转盘的活动让位的让位孔，辊子轴远离左支撑转盘的一端插装在对应的让位孔中并通过螺母固定。

所述轴套与左、右支撑转盘之间各自通过两组以上导向柱和导向孔在左右方向上导向配合。

左支撑转盘上的安装孔的中心线与插装在其中的辊子轴的轴线共线，辊子轴插装在对应的安装孔中的部分的外径与其所在的安装孔的孔径相等。

安装孔包括从左支撑转盘的内侧至外侧依次设置的通过段及定位段，所述通过段与定位段之间形成面向左支撑转盘左方的台阶面，所述定位段中径向防窜动的设有定位垫圈，定位垫圈被压装在安装孔内的台阶面与对应的螺母之间，所述定位垫圈的内孔的中心线与对应的辊子轴的轴线共线，辊子轴的外径与对应的定位垫圈的内孔的孔径相等。

所述让位孔包括从右支撑转盘的内侧至外侧依次设置的让位段及限位段，所述让位段与限位段之间形成面向右支撑转盘右方的台阶面，所述限位段中径向防窜动的设有限位垫圈，限位垫圈被压装在让位孔内的台阶面与对应的螺母之间，所述限位垫圈的内孔的中心线与对应的辊子轴的轴线共线，辊子轴的外径与对应的限位垫圈的内孔的孔径相等。

由于发明的全方位轮的辊子轴的两端凸出于对应的辊子且该凸出于辊子的部分上设有外螺纹，辊子轴的一端插装在左支撑转盘上设置的安装孔中并通过螺母固定，右支撑转盘在辊子轴固定在左支撑转盘上后从右向左的靠拢轴套并与轴套可拆的固定连接，右支撑转盘上设有用于在右支撑转盘从右向左向轴套靠拢的过程中为辊子轴相对于右支撑转盘的活动让位的让位孔，辊子轴远离左支撑转盘的一端插装在对应的让位孔中并通过螺母固定，因此，在该全方位轮工作时，用于支撑辊子的部件为一体式的辊子轴，较之现有技术中靠螺钉与辊子轴结合的支撑辊子的形式，从根本上杜绝了螺钉与辊子轴的连接处的应力集中问题，另外，由于支撑辊子的部件仅为一体的辊子轴，也大大的提高了辊子轴的强度，从而可有效的解决辊子轴在与轮毂的配合处的变形问题的出现，解决了解决现有的全方位轮的强度差、易失效的问题。

更进一步的，所述导向柱与导向孔的设置一方面方便了左、右支撑转盘之间与轴套之间的准确装配，另一方面也起到了防止左、右支撑转盘相对于轴套转动，即防止左右支撑转盘发生相对转动的作用；使左支撑转盘上的安装孔的中心线与插装在其中的辊子轴的轴线共线，辊子轴插装在对应的安装孔中的部分的外径与其所在的安装孔的孔径相等，可实现对辊子轴及辊子的精确安装，保证辊子轴与轴套的中心线之间的角度；将安装孔分为所述通过段及定位段可在方便辊子轴穿入（不需要再通过安装孔直接定位辊子轴，安装孔的孔径可相对的做的更大一点）的同时保证辊子轴的安装精度；让位孔的限位段及限位段中的限位垫圈的设置可有效地防止辊子轴的对应端在右支撑转盘上发生径向偏移。

附图说明

图1是本发明的全方位轮的实施例1的结构示意图；

图2是发明的全方位轮的实施例1的分解图；

图3是轴套与左支撑转盘的分解图；

图4是辊子与左支撑转盘的配合示意图；

图5是右支撑转盘在向轴套靠拢的过程中辊子轴刚刚进入对应的让位孔中时的状态图；

图6是限位垫圈的装配示意图；

图7是本发明的全向移动平台的结构示意图。

具体实施方式

本发明的全方位轮的实施例1，如图1-6所示，包括轮毂及整体式的辊子11，辊子11通过对应的辊子轴12装配在轮毂上，辊子11与对应的辊子轴12之间通过轴承装配在一起且辊子轴12的两端均凸出于对应辊子的两端，该凸出于辊子的部分上设有外螺纹，另外，辊子轴12的轴线与轮毂的轴线之间呈45°的夹角，轮毂包括相对设置的左支撑转盘13、右支撑转盘14及连接在左、右支撑转盘之间的轴套15，轴套15一方面将左、右支撑转盘固定连接在一起，另一方面起到与对应的轮轴连接的作用，本实施例中，左、右支撑转盘均是通过螺钉与轴套15可拆的连接在一起的，另外，轴套15的两端分别设有两个沿左右方向延伸的导向柱16，左、右支撑转盘上分别设有与导向柱16对应的导向孔，轴套15与左、右支撑转盘之间通过所述导向柱和导向孔在左右方向上导向配合；左支撑转盘13的边缘内侧处设有安装孔，辊子轴12的一端穿过该安装孔并用螺母固定，从而将辊子11与左支撑转盘13固定装配在了一起，本实施例中，安装孔的中心线与轮毂的中心线之间同样具有45°的夹角，辊子轴12的轴线与其插入的安装孔的中心线之间共线，安装孔的孔径与插在其中的辊子轴的外径相等，从而使得安装孔起到了定位辊子轴的作用，换言之，当辊子轴12一旦插入对应的安装孔后便在安装孔的作用下自动的与轮毂的中心线之间呈45°夹角；右支撑转盘14的边缘内侧处设有让位孔17，当辊子轴12的通过一端固定在左支撑转盘13上后，右支撑转盘14从右至左的向轴套15靠拢并固定在轴套15上，在右支撑转盘14从右向左的靠近轴套15时，辊子轴远离左支撑转盘的一端进入与之对应的让位孔中，让位孔为辊子轴在右支撑转盘向轴套靠近的过程中相对于右支撑转盘的位移让位，从而可防止右支撑转盘在靠近轴套的过程中被辊子轴卡死，本实施例中，每个让位孔均包括从右支撑转盘的内侧（左侧）至外侧（右侧）依次设置的让位段及限位段，所述让位段与限位段之间形成面向右支撑转盘右方的台阶面，所述限位段中径向防窜动的设有限位垫圈18，限位垫圈18被压装在让位孔内的台阶面与对应的螺母之间，限位垫圈的内孔的中心线与对应的辊子轴的轴线共线，辊子轴的外径与对应的限位垫圈的内孔的孔径相等，限位垫圈18的设置可有效地防止辊子轴的对应端在右支撑转盘上发生径向偏移或摆动。

在本发明的全方位轮的其它实施例中，上述全方位轮的实施例1中所述的安装孔还可以设为包括从左支撑转盘的内侧（右侧）至外侧依次设置的通过段及定位段，此种情况下，使所述通过段与定位段之间形成面向左支撑转盘左方的台阶面，在定位段中径向防窜动的设置定位垫圈，定位垫圈被压装在安装孔内的台阶面与对应的螺母之间，使所述定位垫圈的内孔的中心线与对应的辊子轴的轴线共线，辊子轴的外径与对应的定位垫圈的内孔的孔径相等；还可将左支撑转盘与轴套设为一体，仅将右支撑转盘与轴套通过螺钉可拆的连接在一起。

本发明的全向移动平台的实施例1，如图7所示，包括平台体101及装配在平台体101上装配的四个全方位轮102，全方位轮102的安装形式为现有技术，此处不予赘述，全方位轮102本身的结构与上述全方位轮的实施例1的结构相同，此处不予赘述。