專利名稱：適于硬質地面的滾筒式全方位車輪的制作方法
技術領域：
適于硬質地面的滾筒式全方位車輪技術領域[0001]本實用新型涉及了一種全方位車輪，特別是一種適于硬質地面的滾筒式全方位車輪。
背景技術：
[0002]全方位車輪，經適當組合可形成全方位運動系統。全方位系統能實現平面上3個坐標的3個自由度運動，即可實現前進、后退運動，左、右橫移運動，繞車體中心的旋轉運動。裝有全方位運動系統的車輛機動性強，沒有移動死區，特別適合在狹小空間內移動作業。因此全方位運動系統廣泛應用于移動機器人、工業車輛的行走系統中。[0003]全方位運動系統必須采用全方位輪才能構成。目前全方位運動系統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。其中單個螺旋滾筒輪的結構類似于一個水平放置的蝸桿，安裝于車體底盤下，地面充當一個巨大的蝸輪，其行走原理類似于蝸輪與蝸桿的嚙合原理，車載動力驅動螺旋滾筒輪旋轉，地面的嚙合反作用力就是使車體移動的力。四個這樣的獨立驅動的滾筒輪水平安裝后就構成一種螺旋滾筒輪式全方位運動系統，由于四個輪子的螺旋線方向不同，且驅動速度大小及轉向可控，因此地面對四個輪子的驅動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動系統沿3個自由度方向運動的驅動力。螺旋滾筒式全方位運動系統的運動條件要求螺旋滾筒輪必須與地面形成類似的嚙合關系，從而要求地面必須是可塑的，因此該系統只適合于在沙地、海底等松軟地面環境下運行。上述兩方面的技術缺陷限制了螺旋滾筒輪式全方位運動系統在機器人或工業車輛中的應用，因為大部分機器人及工業車輛運行在水泥、柏油或木質等硬質地面上。[0004]螺旋滾筒式全方位運動系統存在的技術缺陷是(1)不適于硬質地面運行，如水泥地面、柏油公路、室內地面等環境，原因是與硬質地面不能形成充分的嚙合作用，很容易打滑，而且因為其鋼質滾筒的齒面對硬質地面具有很大到刮擦作用，會破壞硬質地面；(2) 系統行走的機械效率較低，原因是螺旋滾筒輪與地面的作用是滑動摩擦作用。總之，產生上述兩方面缺陷的原因在于螺旋滾筒輪的結構不適應硬質地面。發明內容[0005]本實用新型針對現有全方位車輪不適于硬質地面運行和系統行走的機械效率低的問題，提出了一種適于硬質地面運行和系統行走的機械效率高的滾筒式全方位車輪。[0006]本實用新型所述的適于硬質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整體芯軸；所述芯軸通過兩端軸伸安裝于車體底板下，同時通過所述的軸伸將動力輸入給整個車輪；[0007]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3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旋向，且均為30度升角。所述螺旋槽的槽距為單條螺旋槽導程的四分之一。相鄰所述的螺旋槽中的滾輪部件在圓周方向錯開四分之一圈。所述滾輪的外周嵌套硬質橡膠輪緣。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，取裝配好的滾筒式全方位車輪4套，其中2套左旋，2個右旋輪組成一套全方位運動系統。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，再將每一車輪聯接在各自獨立的驅動源上，這樣就組成了一款可以全方位運動的汽車運動系統。本實用新型的有益效果是(1)車輪與地面的相互作用由滑動摩擦變為滾動摩擦，提高了系統的行走機械效率，減少了車輪對地面的劃傷破壞作用。因此適宜在如水泥、柏油、石材等工業廠房及公路等硬質地面上行走；( 整體車輪與地面的接觸部分是由硬質橡膠制成的輪緣部分，不僅起到防滑的作用，同時進一步減小了車輪對地面的劃擦損傷，因此該車輪可在如木質地板、瓷磚地板等家居環境中使用，擴大了使用范圍。

圖1是本實用新型的總體結構示意圖圖2是本實用新型的滾筒式芯軸結構示意圖圖3是本實用新型的滾輪部件的結構示意圖圖4是本實用新型構成的全方位行走系統結構示意圖
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型參照附圖本實用新型所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，包括滾筒式芯軸1、滾輪部件2，所述芯軸1分為中段11、過渡段12、軸伸13，所述中段11是外表面均勻分布具有相同升角螺旋槽111的圓柱體；所述過渡段12將所述的軸伸13與所述的中段11連接形成一個整體芯軸1 ；所述芯軸1通過兩端軸伸13安裝于車體底板下，同時通過所述的軸伸13將動力輸入給整個車輪；所述滾輪部件2包括滾輪支架21、滾輪22、滾輪軸23、軸承蓋24、向心推力球軸承25和鉸制螺釘沈，所述滾輪部件2通過所述滾輪支架21安裝在所述螺旋槽111中；所述的滾輪22通過軸承23、軸承蓋M固定安裝于滾輪軸承23上；所述滾輪軸23的兩端分別用鉸制螺釘沈固定在滾輪支架21的兩個支座上。所述過渡段12為空心的圓錐體。所述螺旋槽111分左右兩個旋向，且均為30度升角。[0027]所述螺旋槽111的槽距為單條螺旋槽導程的四分之一。相鄰所述的螺旋槽111中的滾輪部件2在圓周方向錯開四分之一圈。所述滾輪22的外周嵌套硬質橡膠輪緣。所述的滾輪支架21的安裝面與所述的螺旋槽111外表面相吻合的弧面。所述的螺旋槽111槽寬與所述的滾輪部件2的安裝底板寬度為間隙配合。使用時，取裝配好的滾筒式全方位車輪4套，其中2套左旋，2套右旋組成一套全方位運動系統；將4套全方位輪分別通過軸伸13安裝于車底盤下，使4套輪子組成一個矩形輪組布局，所有滾輪部件2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，再將每一車輪聯接在各自獨立的驅動源上，這樣就組成了一款可以全方位運動的汽車運動系統。本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求1.適于硬質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整體芯軸；所述芯軸通過兩端軸伸安裝于車體底板下，同時通過所述的軸伸將動力輸入給整個車輪；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支座上。
2.如權利要求1所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于所述過渡段為空心的圓錐體。
3.如權利要求1所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于所述螺旋槽分左右兩個旋向，且均為的30度升角。
4.如權利要求3所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于所述螺旋槽的槽距為單條螺旋槽導程的四分之一。
5.如權利要求4所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于相鄰所述的螺旋槽中的滾輪部件在圓周方向錯開四分之一圈。
6.如權利要求5所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于所述滾輪的外周嵌套硬質橡膠輪緣。
7.如權利要求6所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于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。
8.如權利要求5所述的適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，其特征在于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。
專利摘要適于硬質地面的滾筒式全方位車輪，包括滾筒式芯軸、滾輪部件，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整體芯軸；所述芯軸通過兩端軸伸安裝于車體底板下，同時通過所述的軸伸將動力輸入給整個車輪；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上；所述的滾輪通過軸承、軸承蓋固定安裝于滾輪軸承中；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支座上。本實用新型有益效果提高系統行走機械效率，減少車輪對地面的傷破壞，能在室內外硬質底面上有效行走。
文檔編號B60B19/00GK202319710SQ201120482240
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者王一治 申請人:杭州師范大學