專利名稱：全方位輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪子，尤其涉及一種可以各個(gè)方向行走的全方位輪。
背景技術(shù)：
全方位是可以直接朝任意方向移動(dòng)的一種驅(qū)動(dòng)方式，全方位輪在一個(gè)輪轂的周圍 均勻分布若干輥輪的機(jī)構(gòu)，輪轂通過動(dòng)力傳動(dòng)，為主動(dòng)輪，輥輪安裝在輪轂的端面，可自由 轉(zhuǎn)動(dòng)。全方位輪是實(shí)現(xiàn)全方位行走的基礎(chǔ)。目前，在我國(guó)，全方位輪大多為輕載荷、小功率實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，主要應(yīng)用于小機(jī)器人的 運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究等方面，其結(jié)構(gòu)一般以輥輪采用端頭固定方式，輥輪在輪轂側(cè)面投影輪廓線 只是接近圓，這樣在輪轂軸上很容易產(chǎn)生周期性跳動(dòng)，對(duì)輥輪產(chǎn)生周期性沖擊，損失很多驅(qū) 動(dòng)功率，減少驅(qū)動(dòng)的有效載荷，也增加了駕駛的難度?，F(xiàn)有技術(shù)“02156^7”公開了一種新型的全方位輪，設(shè)有腰鼓形的滾子，滾子直接 嵌入輪轂之中，安裝和更換滾子都十分的不方便，而且特定的豎直嵌入，使全方位輪在轉(zhuǎn)換 方向的時(shí)候反應(yīng)也不夠靈敏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)輥輪產(chǎn)生周期性沖擊，驅(qū)動(dòng)功率損失多，驅(qū)動(dòng)的有效載 荷減少，駕駛難度高的不足，提供了一種運(yùn)行平穩(wěn)、高效率且可用于大型全方位移動(dòng)平臺(tái)上 的全方位輪。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決
全方位輪，包括輪轂和輥輪，輪轂包括輪轂主體和輥輪支撐架，輪轂主體外圓周處均勻 分布安裝斜槽，輥輪通過輥輪軸采用兩端支撐的方式安裝在輥輪支撐架上，輥輪支撐架通 過安裝孔安裝在輪轂主體上，每個(gè)輥輪軸與輪轂軸成夾角。作為優(yōu)選，全部輥輪安裝在輪轂上后，全方位輪的側(cè)面投影為一個(gè)整圓。作為優(yōu)選，輥輪軸與輪轂軸成45°夾角。保證輪子可以任意便捷方向的行駛。作為優(yōu)選，輪轂主體的安裝斜槽面上設(shè)有底面安裝孔，對(duì)應(yīng)安裝斜槽的輪轂主體 側(cè)面設(shè)有側(cè)面安裝孔。作為優(yōu)選，輥輪支撐架包括支撐架底板和兩端的支撐臂，支撐臂上設(shè)有軸孔，安裝 輥輪軸。支撐架底板的底板上表面和底板下表面對(duì)應(yīng)呈圓弧狀，底板下表面設(shè)有底板安裝 斜槽，底板安裝斜槽與輪轂呈一定角度，底板安裝斜槽頂面設(shè)有底板安裝斜槽頂面安裝孔， 底板安裝斜槽側(cè)面設(shè)有底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔，底板上表面對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽設(shè)有上表 面凹槽。底板安裝斜槽和輪轂安裝斜槽利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔和輪 轂側(cè)面安裝孔利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽頂面安裝孔和輪轂槽面的底面安裝孔利用 螺紋配合安裝。底板上表面對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽的上表面凹槽，使螺紋的螺母頭有空間存在， 不會(huì)和輥輪發(fā)生干涉。作為優(yōu)選，輥輪包括輥輪外套和輥輪主體，輥輪兩端設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)部設(shè)有限位凸臺(tái)。輥輪外套由橡膠之類的材料制成，輥輪主體由金屬制造，凹槽和凸臺(tái)均是為軸承定位 提供結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，輥輪主體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)空腔結(jié)構(gòu)。設(shè)置為空腔結(jié)構(gòu)不僅節(jié)約了材料，還 可以提高輪子運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，減小負(fù)載。作為優(yōu)選，輥輪呈橄欖形，中部直徑大于兩端直徑。每個(gè)輥輪軸與輪轂軸成某一個(gè) 相同的角度，全部輥輪在全方位輪上的側(cè)面投影形成一個(gè)整圓。作為優(yōu)選，輥輪軸一端設(shè)有臺(tái)階，第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，另一端設(shè)有螺紋孔。第一 臺(tái)階由輥輪支撐架的支撐臂定位，第二臺(tái)階由軸承定位。作為優(yōu)選，輥輪軸兩端設(shè)有鎖片，鎖片由螺母固定。鎖片形狀和軸端的螺栓頭形狀 配合，用螺母將鎖片固定在支撐臂上。按照本發(fā)明的技術(shù)方案，全方位輪能夠運(yùn)行更加平穩(wěn)、效率更高，而且可用于大型 全方位移動(dòng)平臺(tái)上。


圖1為本發(fā)明的主視圖； 圖2為本發(fā)明的左視圖3為本發(fā)明輪轂的主視圖； 圖4為本發(fā)明輪轂的仰視圖； 圖5為本發(fā)明輪轂和輪轂支撐架的半剖視1-輪轂；10-輪轂主體；11-安裝斜槽；12-側(cè)面安裝孔；14-底面安裝孔；2-輪轂支撐 架；21-支撐架底板；22-支撐臂；221-軸孔；23-底板下表面；24-底板上表面；241-上 表面凹槽；25-底板安裝斜槽；251-底板安裝斜槽側(cè)面；252-底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔； 253-底板安裝斜槽頂面；2M-底板安裝斜槽頂面安裝孔；3-輥輪；31-輥輪外套；32-輥 輪主體；321-限位凸臺(tái)；322-凹槽；33-空腔；4-輥輪軸；40-臺(tái)階；401-第一臺(tái)階；402-H 二臺(tái)階；42-鎖片；421-螺母；43-螺栓；430-螺紋孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 實(shí)施例1
根據(jù)附圖1到附圖5，全方位輪，包括輪轂1和輥輪3，輪轂1包括輪轂主體10和輥輪 支撐架2，輪轂主體10外圓周處均勻分布安裝斜槽11，輥輪3通過輥輪軸4采用兩端支撐 方式安裝在輥輪支撐架2上，輥輪支撐架2通過安裝孔安裝在輪轂主體10上，每個(gè)輥輪軸 4與輪轂1軸成某一個(gè)相同的夾角，全部輥輪3安裝在輪轂1上后，全方位輪的側(cè)面投影為 一個(gè)整圓。在輥輪3所受到的壓力，通過輥輪軸4傳遞到輥輪支撐架2上，再傳遞到輪轂1 軸上。輥輪軸4與輪轂軸成45°夾角。輪轂1的安裝斜槽11的面上設(shè)有底面安裝孔14， 對(duì)應(yīng)安裝斜槽11的輪轂側(cè)面設(shè)有側(cè)面安裝孔12。輥輪支撐架2包括支撐架底板21和兩 端的支撐臂22，支撐臂22上設(shè)有軸孔221，安裝輥輪軸4。支撐架底板21的底板上表面M 和底板下表面23對(duì)應(yīng)呈圓弧狀，底板下表面23設(shè)有底板安裝斜槽25，底板安裝斜槽25與 輪轂1軸線呈一定角度，底板安裝斜槽頂面253設(shè)有底板安裝斜槽頂面安裝孔254，底板安
4裝斜槽側(cè)面251設(shè)有底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔252，底板上表面M對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽25設(shè) 有上表面凹槽Ml。輥輪3包括輥輪外套31和輥輪主體32，輥輪3兩端設(shè)有凹槽322，凹 槽322內(nèi)部設(shè)有限位凸臺(tái)321。輥輪外套31由橡膠之類的材料制成，輥輪主體32由金屬 制造，凹槽322和限位凸臺(tái)321均是為軸承41定位提供結(jié)構(gòu)。輥輪主體32內(nèi)部設(shè)有一個(gè) 空腔33結(jié)構(gòu)。設(shè)置為空腔33結(jié)構(gòu)不僅節(jié)約了材料，還可以提高輪子運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，減小負(fù) 載。輥輪3呈橄欖形，中部直徑大于兩端直徑。輥輪軸4 一端設(shè)有臺(tái)階40，第一臺(tái)階401和 第二臺(tái)階402，另一端設(shè)有螺紋孔430。底板安裝斜槽25和輪轂安裝斜槽11利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽側(cè)面安裝 孔252和輪轂側(cè)面安裝孔12利用螺紋配合安裝，底板安裝斜槽頂面安裝孔245和輪轂槽面 的底面安裝孔14利用螺紋配合安裝。底板上表面24對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽25的上表面凹槽 對(duì)1，使螺紋的螺母頭有空間存在，不會(huì)和輥輪3發(fā)生干涉。將軸承41和輪轂3設(shè)置在輥輪 軸4上，輥輪軸4設(shè)有臺(tái)階40的一端，第一臺(tái)階401由輥輪支撐架2的支撐臂22定位，第 二臺(tái)階402由軸承41定位。用螺栓43固定住輥輪軸41，鎖片42形狀與螺栓43頭形狀配 合，用螺母將鎖片42固定在支撐臂22上，使配合不易松動(dòng)。在實(shí)例中，輪轂主體10采用銅鋁合金加工，并進(jìn)行局部熱處理以提高強(qiáng)度。如附 圖2所示，輪轂主體10外圓周處均勻分布8個(gè)懸臂，每個(gè)懸臂上加工有安裝孔，用于安裝輥 輪軸4，輥輪安裝孔與輪轂軸4的夾角為45度，使全方位輪在任意角度旋轉(zhuǎn)時(shí)，受力均勻一 致。輪轂主體10內(nèi)側(cè)有定位孔，使其與電機(jī)減速器密切安裝，并通過螺栓連接緊固。輪轂 主體10內(nèi)側(cè)為安裝面，外側(cè)有加強(qiáng)筋，從而在減少輪轂主體10重量的同時(shí)提高其強(qiáng)度和韌 性。懸臂輥輪軸4安裝孔軸線與輪轂主體10中截面的交點(diǎn)均勻地分布在一個(gè)圓周上。輥輪3包括輥輪主體32和輥輪外套31，以平臺(tái)的載荷能力、全方位輪的安裝尺寸 為基礎(chǔ)，以選用軸承41的安裝尺寸為約束條件，利用Mecanum輪的相關(guān)知識(shí)，確定輥輪軸4 的尺寸以及輥輪3的外形輪廓圖形，并在機(jī)械加工繪圖軟件中用若干段圓弧近似等速螺旋 線，并在數(shù)控加工中心中加工而成。為了便于加工，通過計(jì)算，采用圓形，其直徑大小在旋轉(zhuǎn) 45°后與其在全方位輪上側(cè)面投影基本吻合，即投影為圓形，這種設(shè)計(jì)方式改變了全方位 輪原理所要求的等速螺旋線方式，其加工工藝性有了極大的改善，保證了加工精度。輥輪體內(nèi)孔分別有與軸承外軸承端面和內(nèi)端面相配合的定位面，其材質(zhì)根據(jù)設(shè)計(jì) 需要而確定。輥輪體的外廓以輥輪外套為依據(jù)均勻減小一定尺寸，為增加并增加與輥輪外 套配合的緊密性，可以增加一定的鑲嵌槽。輥輪外套31的內(nèi)外表面通過開模完成，其材質(zhì)為具有一定耐磨性的聚氨酯。實(shí)施例2
應(yīng)用全方位輪的移動(dòng)平臺(tái)由電源網(wǎng)絡(luò)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)、接口電路、綜合控制器、電機(jī)控制 器、電機(jī)、減速器、車體以及多個(gè)全方位輪等構(gòu)成。電源網(wǎng)絡(luò)通過電纜與綜合控制器、多個(gè)電機(jī)控制器相連，為其提供電能；CAN總線 網(wǎng)絡(luò)將綜合控制器、電機(jī)控制器連在一起，形成信號(hào)交互網(wǎng)絡(luò)；接口電路連接駕駛員作手柄 和綜合控制器，完成駕駛員指令信號(hào)的整形、濾波和轉(zhuǎn)換；綜合控制器內(nèi)設(shè)置有全方位移動(dòng) 控制部件，通過CAN總線與電機(jī)控制器相連；電機(jī)控制器通過三相電纜、傳感器信號(hào)線與電 機(jī)相連；電機(jī)通過減速器和全方位輪連接。全方位平臺(tái)的左前全方位輪和右后全方位輪一致，右前全方位輪和左后全方位輪一致，且左前全方位輪和右前全方位輪的輥輪軸4成90度；
駕駛員通過操控裝置將命令由接口電路進(jìn)入綜合控制器，綜合控制器根據(jù)全方位移動(dòng) 控制部件計(jì)算各全方位輪的速度，然后通過CAN通信接口將速度命令傳遞給各個(gè)電機(jī)控制 器，實(shí)現(xiàn)各全方位輪的綜合協(xié)調(diào)控制和平臺(tái)的全方位移動(dòng)。 總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等 變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.全方位輪，包括輪轂(1)和輥輪(3)，其特征在于輪轂(1)包括輪轂主體(10)和輥 輪支撐架(2)，輪轂主體(10)的外圓周處均勻分布安裝斜槽(11)，輥輪(3)通過輥輪軸(4) 采用兩端支撐安裝在輥輪支撐架(2 )上，輥輪支撐架(2 )通過安裝孔安裝在輪轂(1)上，每 個(gè)輥輪軸(4 )與輪轂(1)軸成夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪(3)安裝在輪轂(1)上后， 全方位輪的側(cè)面投影為一個(gè)整圓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪軸(4)與輪轂(1)軸成45° 夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輪轂主體(10)的安裝斜槽(11) 底面上設(shè)有底面安裝孔(14)，對(duì)應(yīng)安裝斜槽(11)的輪轂主體(10)側(cè)面設(shè)有側(cè)面安裝孔 (12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪支撐架(2)包括支撐架底 板(21)和兩端的支撐臂(22)，支撐臂(22)上設(shè)有軸孔(221)，所述支撐架底板(21)的底板 上表面(24)和底板下表面(23)對(duì)應(yīng)呈圓弧狀，底板下表面(23)設(shè)有底板安裝斜槽(25)，底 板安裝斜槽(25)與輪轂(1)軸線成角度，底板安裝斜槽頂面(253)設(shè)有底板安裝斜槽頂面 安裝孔(2M)，底板安裝斜槽側(cè)面(251)設(shè)有底板安裝斜槽側(cè)面安裝孔(252)，底板上表面 (24)對(duì)應(yīng)底板安裝斜槽(25)設(shè)有上表面凹槽(241)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪(3)包括輥輪外套(31)和 輥輪主體(32)，輥輪(3)兩端設(shè)有凹槽(322)，凹槽(322)內(nèi)部設(shè)有限位凸臺(tái)(321)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪主體(32)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)空 腔(33)結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪(3)呈橄欖形，中 部直徑大于兩端直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪軸(4)一端設(shè)有臺(tái)階(40)， 第一臺(tái)階(401)和第二臺(tái)階(402)，另一端設(shè)有螺紋孔(430)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的全方位輪，其特征在于所述輥輪軸(4)外端設(shè)有鎖片 (42)，鎖片(42)由螺母(421)固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輪子，尤其涉及一種可以各個(gè)方向行走的全方位輪。全方位輪，包括輪轂和輥輪，輪轂包括輪轂主體和輥輪支撐架，輪轂主體外圓周處均勻分布安裝斜槽，輥輪通過輥輪軸采用兩端支撐的方式安裝在輥輪支撐架上，輥輪支撐架通過安裝孔安裝在輪轂主體上，每個(gè)輥輪軸與輪轂軸成夾角。按照本發(fā)明的技術(shù)方案，全方位輪能夠運(yùn)行更加平穩(wěn)、效率更高，而且可用于大型全方位移動(dòng)平臺(tái)上。
文檔編號(hào)B60B19/12GK102059916SQ201010592950
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者俞榮校, 孫曉雨, 尚穎輝, 張健, 張?jiān)ツ? 朱烈新, 李瀚飛, 王冬, 王雙雙, 田鵬, 胡軍中, 趙玉慧, 郭文濤, 鄢雯, 閆永寶, 顏南明, 黃濤 申請(qǐng)人:張?jiān)ツ? 李瀚飛, 浙江美科斯叉車有限公司