專利名稱：萬向輪的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及萬向輪，尤其是力線直通觸地點的無固定軸球型萬向輪。
現在生活中使用的球型萬向輪和查詢中國專利所有關于球型萬向輪的文獻，至今不能夠解決的根本問題是高承載時球輪轉動失靈且磨損快壽命短。其原因是現有技術不能實現承力的滾珠與殼體內壁、與殼內球輪面之間保持持續不斷的純滾動，而僅能達到滑動和滾動兼滑動的水平。要克服上述現有技術的缺點，必須使現有技術球型萬向輪內的滾珠實現不斷循環，以支持球輪以滾動方式實現萬向運動。申請號88214749.8，公告號CN2040450U所述的《無軸萬向輪》，據其說明書、附圖和權利要求書，所述及“凹槽最外圈為滾珠回流槽，它與滾珠間隙較大，滾珠在回流槽內不受輪座的壓力，而是在中部受壓滾珠的推擠下，自動向空缺處回流”是無法實現的，因不論在受壓珠或地球重力作用下，回流槽內的滾珠只會靠向槽壁越壓越緊。
本實用新型的目的是(1)提供一系列萬向輪，該萬向輪的共同特點是滾珠實現循環，以支持球輪始終保持純滾動；(2)提供安裝摩擦輪的萬向輪；(3)提供安裝擋塵密封圈的萬向輪；(4)提供在球型萬向輪下增安球輪的萬向輪；(5)提供安裝制動裝置的萬向輪；(6)提供同時安裝摩擦輪、擋塵密封圈、新增球輪和制動裝置以及其它功能裝置的萬向輪或同時安裝其中部分功能裝置的萬向輪。
為實現上述目的，本實用新型采用下列方案第一種方案是，在殼內球輪面相對而承力處設置核體，核體同殼體內壁間有傳力柱使二者固定連接；滾珠分布于殼體內壁和殼內球輪面同核體壁面間構成的夾層空腔之中當球輪在受壓狀態下，繞其不定軸滾動前進時，滾珠在夾層空腔中繞核體滾動或游動并形成循環。根據需要，可以設置減小傳力柱對游動滾珠阻力的裝置——導向分珠體；核體呈覆蓋球輪小部分、一半和大部分這三種情況；當核體覆蓋球輪一半和多半時，由于球輪前進反向側布有滾珠，故萬向輪運行和換向更加靈活。導向分珠體有兩種結構(1)導向分珠體是當傳力柱在保證承擔一定壓力的條件下盡可能細的圓柱狀結構體；這種結構便于循環游動的滾珠繞傳力柱而通過。(2)導向分珠體由與圓柱狀的傳力柱吻合相套并可繞其靈活旋轉的環狀體、較短的鍥狀頭或錐狀頭和較長的尾翼組成，上述鍥狀頭或錐狀頭和尾翼的底部分別固定連接于環狀體直徑兩端的外環面上，同環面相接處最好與環狀體外環面相切，鍥狀頭或錐狀頭和尾翼的指向同圍繞傳力柱的夾層空腔的走向相吻合。這種裝置便于萬向輪在較高速運動時進一步減小傳力柱對循環游動的滾珠的阻力。萬向輪中的傳力柱可設置一根或多根。
第二種方案是，殼體開口向下，在殼體內壁上，位于殼內球輪面相對承力處設置同殼體固定連接并向下凸出的承力凸體；滾珠布于承力凸體壁面同殼內球輪面和殼內壁面間構成的夾層空腔之中；承力凸體可設置成凸體側邊線呈平行的H型和凸體側邊線呈夾角的A型和V型；承力凸體可覆蓋球面小部分、一半或大部分這三種情況；當球輪前進方向同側聚集的滾珠上升達到承力凸體基部，并受其反壓力和后續滾珠支承及地球重力共同作用而向下移到球輪前進反向側的萬向輪為承力臺型萬向輪；當球輪前進方向同側聚集的滾珠在地球重力和后續滾珠支承的共同作用下，始終在達不到承力凸體基部就向下移到球輪前進反向側的萬向輪為承力柱型萬向輪。
第三種方案是，殼體開口向上，滾珠夾于殼內壁同球輪面之間，在殼內近殼體開口端為厚度大于或等于滾珠直徑的空腔，與球輪相對且同球心的凹面可覆蓋球輪小部分、一半或大部分；球輪直徑兩端腔壁可設置成互相平行的H型或呈夾角的A型或V型；當球輪前進方向同側聚集的滾珠上升到達空腔頂部，并受其反壓力和后續滾珠支承及地球重力共同作用而向下移到球輪前進反向側的萬向輪為反壓型萬向輪；當球輪前進方向同側聚集的滾珠在地球重力和后續滾珠支承的共同作用下，始終在達不到空腔頂部就向下移到球輪前進反向側的萬向輪為重力型萬向輪；根據需要，重力型萬向輪的球輪上方可增安一個或數個球輪。根據需要，新增球輪的周圍可安裝摩擦輪。該萬向輪可設置在特定的軌道的底部和側面以運送各種規格的重物。
第四種方案是，殼體開口向下，殼體內壁包裹球輪一半以上，滾珠吻合夾于殼體內壁同球輪面之間，在接近開口端的殼體壁同球輪面構成的空腔厚度大于或等于滾珠直徑；根據需要，可在滾珠群中摻雜直徑更小的滾珠。
第五種方案是，滾珠夾于殼體球輪面同殼體壁之間，在殼內接近殼體開口端空腔厚度大于或等于滾珠直徑；在球輪相對而承力的殼體上安置同滾珠相互強烈吸引的物體。與球輪相對的且同球心的殼體凹面可覆蓋球輪面小部分、一半或大部分；空腔可設置為球輪直徑兩端腔壁互相平行的A型或呈夾角的A型或V型；根據需要，相互吸引物體可選擇磁體和鋼鐵材料。
上述各種方案萬向輪可據需要而安裝擋塵密封圈，該擋塵密封圈由與殼體開口處沿萬向輪承力方向相扣合的環狀體和使環狀體同殼體相連接的部件——連接件組成，連接件是繞環狀體周圍布置的伸縮性強的彈性物，其一端連接于環狀體，另一端同殼體相連。該擋塵密封圈可動態地隨時保持將球輪封閉以阻止灰塵進入殼體內部。
上述各種方案萬向輪，可據需要而安裝摩擦輪，摩擦輪是減小球輪在其前進反向側同殼體內壁間摩擦阻力的裝置，該裝置是沿球輪球心所在的平面而此平面重直于通過球輪心和球輪觸地點所在的直線，沿該平面在與球輪相套的殼體壁上安裝數目不少于3枚的且最好是均勻地繞球輪排列的，其固定軸線位于該平面上的輪子，該裝置保證球輪更靈活地朝任意方向運動。
上述各種方案萬向輪，可據需要而在一個或數個萬向輪觸地球輪下方設置新增球輪，其外包裹新增殼體，新增殼體同萬向輪殼體固定連接，新增球輪一端同萬向輪的球輪相接承力，其另一端從新增殼體內凸露出部分球輪面；根據需要，新增球輪可選擇不同硬度和表面造形的球體充當；根據需要，新增殼體上可以安裝摩擦輪；根據需要，可安裝擋塵密封圈。這樣可擴大萬向輪應用范圍，如可制作大型車輛上用的萬向輪。
上述各種方案萬向輪，可據需要安裝制動裝置，該制動裝置由螺桿、螺腔、螺臂和桿頭組成；螺腔呈圓筒狀貫穿殼體，一端通向承力凹面內，承力凹面中有一凹窩同螺腔相通，螺腔在凹窩中向球輪方向形成一環狀凸壁。螺腔內有螺紋；螺桿穿過螺腔，螺桿壁上有與螺腔內的螺紋相匹配的螺紋；螺桿一端同桿頭相連接，桿頭可選用橡膠等材料做成；螺桿另一端同螺臂相連；螺臂為環狀或條狀力臂；根據需要，可在螺桿或螺臂上設置可調的單向旋轉閥。這樣使萬向輪可以根據需要而隨時定位。
本萬向輪具有如下積極效果(1)高承載下運行或轉向靈活；(2)同量承載下壽命大為增強；(3)有效承載能力大幅度提高；(4)具有防塵和制動性能和更廣闊的應用領域。


圖1是核體型萬向輪的核體覆蓋球輪小部分的萬向輪示意圖；圖2是核體型萬向輪的核體覆蓋球輪一半的萬向輪示意圖；圖3是核體型萬向輪的核體覆蓋球輪大部分的萬向輪示意圖；圖4是核體型萬向輪的導向分珠體為園柱狀的萬向輪示意圖；圖5是核體型萬向輪的導向分珠體為環狀體的萬向輪示意圖；圖6是核體型萬向輪的傳力柱為一根柱體的萬向輪示意圖；圖7是核體型萬向輪的傳力柱為多根柱體的萬向輪示意圖；圖8是承力凸體型萬向輪凸體邊呈平行狀的萬向輪示意圖；圖9是承力凸體型萬向輪凸體邊呈A狀夾角的萬向輪示意
圖10是承力凸體型萬向輪凸體邊呈V狀夾角萬向輪示意圖；
圖11是承力凸體型萬向輪的承力凹面覆蓋球輪小部分的萬向輪示意圖；
圖12是承力凸體型萬向輪的承力凹面覆蓋球輪一半的萬向輪示意圖；
圖13是承力凸體型萬向輪的承力凹面覆蓋球輪大部分的萬向輪示意圖；
圖14是承力臺型萬向輪示意圖；
圖15是承力柱型萬向輪示意圖；
圖16是開口向上萬向輪的承力凹面包裹球輪小部分的萬向輪示意圖；
圖17是開口向上萬向輪的承力凹面包裹球輪一半的萬向輪示意圖；
圖18是開口向上萬向輪的承力凹面包裹球輪大部分的萬向輪示意圖；
圖19是開口向上萬向輪沿水平方向球輪直徑兩側空腔呈平行的萬向輪示意圖；圖20是開口向上萬向輪沿水平方向球輪直徑兩側空腔呈A狀夾角的萬向輪示意圖；圖21是開口向上萬向輪沿水平方向球輪直徑兩側空腔呈V狀夾角的萬向輪示意圖；圖22是開口向上的反壓型萬向輪示意圖；圖23是開口向上的重力型萬向輪示意圖；圖24是包裹球輪一半以上的萬向輪近殼體開口端空腔厚度大于滾珠直徑的萬向輪示意圖25是包裹球輪一半以上的萬向輪近殼體開口端空腔厚度等于滾珠直徑的萬向輪示意圖；圖26是包裹球輪一半以上的萬向輪的滾珠中摻雜更小滾珠的萬向輪示意圖；圖27是帶磁體萬向輪承力凹面包裹球輪小部分的萬向輪示意圖；圖28是帶磁體萬向輪承力凹面包裹球輪一半的萬向輪示意圖；圖29是帶磁體萬向輪承力凹面包裹球輪大部分的萬向輪示意圖；圖30是帶磁體的萬向輪球輪直徑兩端空腔呈平行的萬向輪示意圖；圖31是帶磁體的萬向輪球輪直徑兩端空腔呈A狀夾角的萬向輪示意圖；圖32是帶磁體的萬向輪球輪直徑兩端空腔呈V狀夾角的萬向輪示意圖；圖33是帶擋塵密封圈、摩擦輪、新增球輪和制動裝置的萬向輪示意圖。
權利要求1.一種球形萬向輪，由球輪、滾珠、殼體和外連件組成；殼體包裹球輪，球輪從殼體中凸露出部分球輪面于殼外；滾珠包裹于殼內，在殼內球輪面相對而承力處設置核體，核體同殼體內壁間有傳力柱使二者固定連接；滾珠分布于殼體內壁和殼內球輪面同核體壁面間構成的夾層空腔之中；可以設置減小傳力柱對游動滾珠阻力的裝置-導向分珠體；殼內球輪面相對承力的核體表面，是當單層滾珠吻合地夾于殼內球輪面上時與球輪同球心的凹面；殼體上有同其他物體相連接的部件-外連件；可以安裝制動裝置、擋塵密封圈和減小球輪在其前進反向側同殼體內壁間摩擦阻力的裝置-摩擦輪，以及其他功能裝置；其特征在于核體呈A、覆蓋球輪小部分；B、覆蓋球輪一半；C、覆蓋球輪大部分。導向分珠體有兩種結構D、導向分珠體是當傳力柱在保證承擔一定壓力的條件下盡可能細的圓柱狀結構體；E、導向分珠體由與傳力柱吻合相套并可繞其靈活旋轉的環狀體、較短的契狀頭或錐狀頭和較長的尾翼組成，上述契狀頭或錐狀頭和尾翼的底部分別固定連接于環狀體直徑兩端的外環面上，同環面相連接處最好與環狀體外環面相切，契狀頭或錐狀頭和尾翼的指向同圍繞傳力柱的夾層空腔的走向相吻合；傳力柱有如下兩種情況F、傳力柱為一根柱體；G、傳力柱為多根柱體。
2.根據權利要求1所述的萬向輪，其特征在于傳力柱與核體之間在相接處以相近的粗細過渡并融為一體，使得位于殼內球輪面相對承力處的核體形成為同殼體固定連接并向下凸出的承力凸體；滾珠布于承力凸體壁面同殼內球輪面和殼內壁面構成的夾層空腔之中；承力凸體側邊線可設置成A、呈平行的H型；B、呈夾角的A型；C、呈夾角的V型；承力凸體上與球輪相對的凹面可設為D、覆蓋球輪面小部分；E、覆蓋球輪面一半；F、覆蓋球輪面大部分；據滾珠運動狀態可分為G、球輪前進方向側聚集的滾珠上升達到承力凸體基部，并受其反壓力和后續滾珠支承及地球重力共同作用而向下移到球輪前進反向側的萬向輪為承力臺型萬向輪；H、球輪前進方向同側聚集的滾珠在地球重力和后續滾珠支承的共同作用下，始終在達不到承力凸體基部就向下移到球輪前進反向側的萬向輪為承力柱型萬向輪。
3.一種球形萬向輪，由球輪、滾珠、殼體和外連件組成；殼體包裹球輪，球輪從殼體中凸露出部分球輪面于殼外；滾珠包裹于殼內，殼內球輪面相對承力處，是當單層滾珠吻合地夾于殼內球輪面上時與球輪同球心的凹面；殼體上有同其他物體相連接的部件——外連件；可以安裝制動裝置、擋塵密封圈和減小球輪在其前進反向側同殼體內壁間摩擦阻力的裝置——摩擦輪，以及其他功能裝置；其特征在于殼體開口向上，滾珠夾于殼內壁同球輪面之間，在近殼體開口端的殼內為厚度大于或等于滾珠直徑的空腔；與球輪相對且同球心的凹面可分為A、覆蓋球輪小部分；B、覆蓋球輪一半；C、覆蓋球輪大部分；球輪水平方向直徑兩側空腔可設置成D、呈平行的H型；E、呈夾角的A型；F、呈夾角的V型；據滾珠運行狀態可分為G、球輪前進方向同側聚集的滾珠上升到達空腔頂部，并受其反壓力和后續滾珠支承及地球重力共同作用而向下移到球輪前進反向側的反壓型萬向輪；H、球輪前進方向同側聚集的滾珠在地球重力和后續滾珠支承的共同作用下，始終在達不到空腔頂部就向下移到球輪前進反向側的重力型萬輪；重力型萬向輪的球輪上方可增安一個或數個球輪；增安的球輪周圍可安裝摩擦輪；
4.一種球形萬向輪，由球輪、滾珠、殼體和外連件組成；殼體包裹球輪，球輪從殼體中凸露出部分球輪面于殼外；滾珠包裹于殼內，殼內球輪面相對承力處，是當單層滾珠吻合地夾于殼內球輪面上時與球輪同球心的凹面；殼體上有同其他物體相連接的部件——外連件；可以安裝制動裝置、擋塵密封圈以及其他功能裝置；其特征在于殼體開口向下，殼體內壁包裹球輪一半以上，滾珠吻合夾于殼體內壁同球輪之間，在接近殼體開口端空腔厚度A、大于滾珠直徑；B、等于滾珠直徑；可在滾珠群中C、摻雜直徑更小的滾珠。
5.根據權利要求4所述的萬向輪，其特征在于在于與球輪相對而承力的殼體凹面方向安置同滾珠相互強列吸引的物體；殼體內承力凹面呈A、覆蓋球輪小部分；B、覆蓋球輪一半；C、覆蓋球輪大部分；球輪直徑兩端空腔壁可設置為D、呈互相平行的H型；E、呈夾角的A型；F、呈夾角的V型；相互吸引的物體可選用磁性材料和鋼鐵。
6.根據權利要求1至5所述的任意一種萬向輪，其特征在于擋塵密封圈由與殼體開口處沿萬向輪承力方向相扣合的環狀體和使環狀體同殼體相連接的部件——連接件組成，連接件是繞環狀體周圍布置的伸縮性強的彈性物，其一端連接于環狀體，另一端同殼體相連。
7.根據權利要求1至6所述的任意一種萬向輪，其特征在于減小球輪在其前進反向側同殼體內壁間摩擦阻力的裝置——摩擦輪，是沿球輪球心所在的平面而此平面垂直于通過球輪心和球輪觸地點所在的直線，在與球輪相套的殼體壁上安裝數目不少于3枚，且最好是均勻地繞球輪排列，其固定軸線位于該平面上的輪子。
8.根據權利要求1或2或4或5或6或7所述的任意一種萬向輪，其特征在于在一個或數個萬向輪觸地球輪下方設置新增球輪，其外包裹新增殼體，新增殼體同萬向輪殼體固定連接，新增球輪一端同萬向輪的球輪相接承力，其另一端從新增殼體內凸露出部分球輪面；新增球輪可選擇不同材料；新增殼體上可以安裝摩擦輪和檔塵密封圈。
9.根據權利要求1或2或4或5或6或7或8所述的任意一種萬向輪，其特征在于制動裝置由螺桿、螺腔、螺臂和桿頭組成；螺腔呈筒狀貫穿殼體，一端通向承力凹面內，承力凹面中有一凹窩同螺腔相通，螺腔在凹窩中向球輪方向形成一環狀凸壁，螺腔內有螺紋、螺桿穿過螺腔，螺桿壁上有與螺腔內的螺紋相匹配的螺紋；螺桿一端同桿頭相連接，桿頭可選用橡膠等材料做成；桿頭指向殼內球輪面；螺桿另一端在殼外同螺臂相連，螺臂為環狀或條狀力臂；可在螺桿或螺臂上設置單向旋轉閥。
專利摘要本實用新型提供了純滾動的球形萬向輪實施方案，其優點是解決了現有技術無法克服的缺點——高承載時轉動失靈和磨損快壽命短的問題。其特點是在球輪相對承力處設置帶有球窩和使滾珠循環的夾層狀腔道的核體，可在球輪向外凸出相對處增設另一球輪，另外可根據需要選擇同制動裝置、擋塵密封圈、摩擦輪等輔助功能裝置組合，使本球形萬向輪的性能更趨完善。本萬向輪廣泛適用于生產和生活各領域。
文檔編號B60B33/08GK2142405SQ92214048
公開日1993年9月22日 申請日期1992年1月13日 優先權日1992年1月13日
發明者謝中全 申請人:謝中全