[實(shí)用新型]適于硬質(zhì)地面的滾筒式全方位車輪

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120482240.1
• 申請(qǐng)日: 2011-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN202319710U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王一治
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B60B19/00
• 分類號(hào): B60B19/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及了一種全方位車輪，特別是一種適于硬質(zhì)地面的滾筒式全方位車輪。

背景技術(shù)

全方位車輪，經(jīng)適當(dāng)組合可形成全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。全方位系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)平面上3個(gè)坐標(biāo)的3個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)，左、右橫移運(yùn)動(dòng)，繞車體中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。裝有全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的車輛機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，沒有移動(dòng)死區(qū)，特別適合在狹小空間內(nèi)移動(dòng)作業(yè)。因此全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人、工業(yè)車輛的行走系統(tǒng)中。

全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)必須采用全方位輪才能構(gòu)成。目前全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中所采用的全方位輪有Mecanum輪系列、正交球輪及其變形系列、螺旋滾筒輪等形式。其中單個(gè)螺旋滾筒輪的結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)水平放置的蝸桿，安裝于車體底盤下，地面充當(dāng)一個(gè)巨大的蝸輪，其行走原理類似于蝸輪與蝸桿的嚙合原理，車載動(dòng)力驅(qū)動(dòng)螺旋滾筒輪旋轉(zhuǎn)，地面的嚙合反作用力就是使車體移動(dòng)的力。四個(gè)這樣的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的滾筒輪水平安裝后就構(gòu)成一種螺旋滾筒輪式全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，由于四個(gè)輪子的螺旋線方向不同，且驅(qū)動(dòng)速度大小及轉(zhuǎn)向可控，因此地面對(duì)四個(gè)輪子的驅(qū)動(dòng)力的大小和方向是變化的，不同反作用力的組合形成螺旋滾筒式全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)沿3個(gè)自由度方向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。螺旋滾筒式全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)條件要求螺旋滾筒輪必須與地面形成類似的嚙合關(guān)系，從而要求地面必須是可塑的，因此該系統(tǒng)只適合于在沙地、海底等松軟地面環(huán)境下運(yùn)行。上述兩方面的技術(shù)缺陷限制了螺旋滾筒輪式全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)器人或工業(yè)車輛中的應(yīng)用，因?yàn)榇蟛糠謾C(jī)器人及工業(yè)車輛運(yùn)行在水泥、柏油或木質(zhì)等硬質(zhì)地面上。

螺旋滾筒式全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)存在的技術(shù)缺陷是：(1)不適于硬質(zhì)地面運(yùn)行，如水泥地面、柏油公路、室內(nèi)地面等環(huán)境，原因是與硬質(zhì)地面不能形成充分的嚙合作用，很容易打滑，而且因?yàn)槠滗撡|(zhì)滾筒的齒面對(duì)硬質(zhì)地面具有很大到刮擦作用，會(huì)破壞硬質(zhì)地面；(2)系統(tǒng)行走的機(jī)械效率較低，原因是螺旋滾筒輪與地面的作用是滑動(dòng)摩擦作用。總之，產(chǎn)生上述兩方面缺陷的原因在于螺旋滾筒輪的結(jié)構(gòu)不適應(yīng)硬質(zhì)地面。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有全方位車輪不適于硬質(zhì)地面運(yùn)行和系統(tǒng)行走的機(jī)械效率低的問題，提出了一種適于硬質(zhì)地面運(yùn)行和系統(tǒng)行走的機(jī)械效率高的滾筒式全方位車輪。

本實(shí)用新型所述的適于硬質(zhì)地面的滾筒式全方位車輪，包括滾筒式芯軸、滾輪部件，其特征在于：所述芯軸分為中段、過渡段、軸伸，所述中段是外表面均勻分布具有相同升角螺旋槽的圓柱體；所述過渡段將所述的軸伸與所述的中段連接形成一個(gè)整體芯軸；所述芯軸通過兩端軸伸安裝于車體底板下，同時(shí)通過所述的軸伸將動(dòng)力輸入給整個(gè)車輪；

所述滾輪部件包括滾輪支架、滾輪、滾輪軸、軸承蓋、向心推力球軸承和鉸制螺釘，所述滾輪部件通過所述滾輪支架安裝在所述螺旋槽中；所述的滾輪通過軸承、軸承蓋固定安裝于滾輪軸承上；所述滾輪軸的兩端分別用鉸制螺釘固定在滾輪支架的兩個(gè)支座上。

所述過渡段為空心的圓錐體。

所述螺旋槽分左右兩個(gè)旋向，且均為30度升角。

所述螺旋槽的槽距為單條螺旋槽導(dǎo)程的四分之一。

相鄰所述的螺旋槽中的滾輪部件在圓周方向錯(cuò)開四分之一圈。

所述滾輪的外周嵌套硬質(zhì)橡膠輪緣。

所述的滾輪支架的安裝面與所述的螺旋槽外表面相吻合的弧面。

所述的螺旋槽槽寬與所述的滾輪部件的安裝底板寬度為間隙配合。

使用時(shí)，取裝配好的滾筒式全方位車輪4套，其中2套左旋，2個(gè)右旋輪組成一套全方位運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。將4套全方位輪分別通過軸伸安裝于車底盤下，使4套輪子組成一個(gè)矩形輪組布局，所有滾輪部件的芯軸同向，并且使處于同一矩形邊線上的兩套滾輪部件的旋向相反，再將每一車輪聯(lián)接在各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)源上，這樣就組成了一款可以全方位運(yùn)動(dòng)的汽車運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的有益效果是：(1)車輪與地面的相互作用由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，提高了系統(tǒng)的行走機(jī)械效率，減少了車輪對(duì)地面的劃傷破壞作用。因此適宜在如水泥、柏油、石材等工業(yè)廠房及公路等硬質(zhì)地面上行走；(2)整體車輪與地面的接觸部分是由硬質(zhì)橡膠制成的輪緣部分，不僅起到防滑的作用，同時(shí)進(jìn)一步減小了車輪對(duì)地面的劃擦損傷，因此該車輪可在如木質(zhì)地板、瓷磚地板等家居環(huán)境中使用，擴(kuò)大了使用范圍。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本實(shí)用新型的滾筒式芯軸結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本實(shí)用新型的滾輪部件的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4是本實(shí)用新型構(gòu)成的全方位行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型