CN103182900B - 一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮，包轮毂、车轮传动轴、螺母、减速器传动轴、牙嵌式传动轴、圆螺母、牙嵌式离合套、拨叉、压簧和轴承；减速器传动轴和牙嵌式传动轴的端面固定连接，轴承套装在牙嵌式传动轴的外表面；圆螺母套装在牙嵌式传动轴的外表面；牙嵌式传动轴上设有离合爪的端面和牙嵌式离合套上设有离合爪的端面相对；车轮传动轴的端面固定连接在轮毂上，车轮传动轴的轴体位于牙嵌式传动轴的内腔中；拨叉的一端和牙嵌式离合套的凹槽相配合，拨叉的另一端通过螺母固定连接在车轮传动轴端面；压簧位于牙嵌式离合套和车轮传动轴的端面之间。在车辆出现动力源故障时，通过外部操纵使得车轮轴与传动轴分离，继而轻松推动车体。

Description

一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮

技术领域

本发明属车辆工程中一种全方位移动车轮，具体来说，涉及一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮。

背景技术

麦克纳姆轮（Mecanum Wheel）是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人Bengt Lion发明，所以也叫Lion 轮，而他工作于Mecanum AB公司。该轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上再沿与轴线成45o方向安装若干可以自由旋转的小滚子，这样在车轮滚动时，小滚子就会产生侧向运动。通过麦克纳姆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。

1975年，Lion获得美国专利（专利号3,746,112，直接稳定自驱动车，“Directionally Stable Self Propelled Vehicle”），1980年美国海军买得该专利并进行军事应用开发，1996年该专利失效后，美国及世界众多大学、研究机构和公司进行应用开发和再发明，应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅、弹药运输车、移动机器人等。

采用全方位移动技术后，可以显著提高搬运效率和灵活性、减小货物存储空间20％～30％、尤其对于狭小空间移动物体，具有不可取代的作用。目前，成功的应用例子有美国AirTrix公司的Sidewinder全方位移动叉车、COBRA全方位移动升降机、MP2全方位搬运拖车、全方位弹药转载机；卡内基梅隆大学的全方位机器人、美国Ominx公司的全方位移动轮椅、喷气发动机全方位移动托架等产品。包括我国在内的世界众多大学也开展了麦克纳姆轮的应用和控制研究，但是多集中在移动机器人方面的应用研究，形成产品的很少。

目前，国际上的基于麦克纳姆轮的全方位移动机构，都采用四个电机驱动、并进行转速精确控制，然后经减速后分别驱动四个轮子转动，实现车体的全方位移动。但是，当电机或减速器出现故障时，车体难以移动，需要耗费大量的人力推动车体移动。复杂工程工作环境，迫切要求可以在动力源出现故障时，全方位车辆能轻松推动，本发明即是为此目的而设计的。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮，在装有麦克纳姆轮的车辆出现动力源故障时，通过外部操纵使得车轮轴与传动轴分离，继而轻松推动车体移动，同时，车轮装卸方便，安全可靠。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮，该车轮包括设有内腔的轮毂、车轮传动轴、螺母，以及位于轮毂内腔中的减速器传动轴、端面设有离合爪的牙嵌式传动轴、圆螺母、端面设有离合爪的牙嵌式离合套、拨叉、压簧和两个轴承；

减速器传动轴和牙嵌式传动轴的端面固定连接，轴承套装在牙嵌式传动轴的外表面，轴承的外环与轮毂的内壁配合，轮毂的内壁上设有凸台，凸台嵌至在两个轴承之间；圆螺母套装在牙嵌式传动轴的外表面，且圆螺母的端面与一个轴承的端面相抵；牙嵌式传动轴上设有离合爪的端面和牙嵌式离合套上设有离合爪的端面相对，车轮传动轴包括端面、与端面固定连接的轴体，车轮传动轴的端面通过螺栓固定连接在轮毂上，车轮传动轴的轴体位于牙嵌式传动轴的内腔中；牙嵌式离合套上设有凹槽，拨叉的一端和牙嵌式离合套的凹槽相配合，拨叉的另一端穿过车轮传动轴的端面，并通过螺母固定连接在车轮传动轴端面外侧；压簧套装在车轮传动轴的轴体上，且压簧位于牙嵌式离合套和车轮传动轴的端面之间。

进一步，所述的内嵌离合器式麦克纳姆车轮，还包括轴承套，轴承套套装在牙嵌式传动轴的外侧，且轴承套和牙嵌式传动轴间隙配合，两个轴承的内环分别和轴承套过盈配合。

进一步，所述的内嵌离合器式麦克纳姆车轮，还包括调整垫片和螺母止动垫圈，调整垫片和螺母止动垫圈套装在牙嵌式传动轴的外侧，且调整垫片和螺母止动垫圈布设在圆螺母和轴承之间，且调整垫片与轴承端面相贴。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

（1）在动力源出现故障时，车体仍然能被轻松移动。在本发明的内嵌离合器式麦克纳姆车轮中，当动力源出现故障时，拧动螺母，移动拨叉，使牙嵌式传动轴上的离合爪与牙嵌式离合套上的离合爪相互分开，进而使离合器处于分离状态。另外，车轮轮毂与端面设有离合爪的牙嵌式传动轴是通过轴承连接的，当推动车体时，只需克服车轮与地面之间的摩擦力即可。

（2）车轮装卸、安装方便。在本发明的内嵌离合器式麦克纳姆车轮中，只需将车轮传动轴连带着与之连接的牙嵌式离合套、拨叉、压簧、螺母作为一个整体，从轮毂上卸下，再将调整垫片、螺母止动垫圈、圆螺母从牙嵌式传动轴上卸下，整个车轮便能连着轴承和轴承套作为一个整体，轻松拆卸，方便维修。安装时，亦如此，步骤与拆卸时相反。

（3）由于采用内嵌式离合器，结构紧凑。在本发明的内嵌离合器式麦克纳姆车轮中，离合器内嵌在车轮轮毂内，没有占用额外的空间，又很好的利用了轮毂内的空余空间，结构紧凑。

（4）离合操作方便。在本发明的内嵌离合器式麦克纳姆车轮中，让离合器分离时，只需拧动螺母；让离合器结合时，只需将之前拧动的螺母拧回原来位置，牙嵌式离合套便能依靠压簧的弹力轻松、准确的与牙嵌式传动轴啮合。

附图说明

图1为本发明的结构剖视图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的侧视图。

图中有：轮毂1、减速器传动轴2、牙嵌式传动轴3、轴承套4、圆螺母5、牙嵌式离合套6、拨叉7、压簧8、车轮传动轴9、螺母10、轴承11、调整垫片12、螺母止动垫圈13、凸台101。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1至图3所示，本发明的一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮，包括设有内腔的轮毂1、车轮传动轴9、螺母10，以及位于轮毂1内腔中的减速器传动轴2、端面设有离合爪的牙嵌式传动轴3、圆螺母5、端面设有离合爪的牙嵌式离合套6、拨叉7、压簧8和两个轴承11。轮毂1的内腔中设有离合器。减速器传动轴2和牙嵌式传动轴3的端面固定连接，轴承11套装在牙嵌式传动轴3的外表面，轴承11的外环与轮毂1的内壁配合。轮毂1的内壁上设有凸台101，凸台101嵌至在两个轴承11之间。圆螺母5套装在牙嵌式传动轴3的外表面，且圆螺母5的端面与一个轴承11的端面相抵。牙嵌式传动轴3上设有离合爪的端面和牙嵌式离合套6上设有离合爪的端面相对。当牙嵌式传动轴3的离合爪和牙嵌式离合套6的离合爪相配合时，牙嵌式传动轴3的转动，能够带动牙嵌式离合套6转动；当牙嵌式传动轴3的离合爪和牙嵌式离合套6的离合爪分离时，牙嵌式传动轴3的转动，不能够带动牙嵌式离合套6转动，牙嵌式离合套6停止转动。车轮传动轴9包括端面和与端面固定连接的轴体。车轮传动轴9的端面通过螺栓固定连接在轮毂1上，车轮传动轴9的轴体位于牙嵌式传动轴3的内腔中。牙嵌式离合套6上设有凹槽，拨叉7的一端与牙嵌式离合套6的凹槽相配合，拨叉7的另一端穿过车轮传动轴9的端面，并通过螺母10固定连接在车轮传动轴9端面外侧。压簧8套装在车轮传动轴9的轴体上，且压簧8位于牙嵌式离合套6和车轮传动轴9的端面之间。压簧8始终抵着牙嵌式离合套6和车轮传动轴9。

进一步，所述的内嵌离合器式麦克纳姆车轮，还包括轴承套4，轴承套4套装在牙嵌式传动轴3的外侧，且轴承套4和牙嵌式传动轴3间隙配合，两个轴承11的内环分别和轴承套4过盈配合。通过设置轴承套4，使得车轮装卸、安装方便。拆卸车轮式，只需将车轮传动轴9连带着与之连接的牙嵌式离合套6、拨叉7、压簧8、螺母10作为一个整体，从轮毂1上卸下，再将圆螺母5从牙嵌式传动轴3上卸下，整个车轮便能连着轴承11和轴承套4作为一个整体，轻松拆卸。

进一步，所述的内嵌离合器式麦克纳姆车轮，还包括调整垫片12和螺母止动垫圈13，调整垫片12和螺母止动垫圈13套装在牙嵌式传动轴3的外侧，且调整垫片12和螺母止动垫圈13布设在圆螺母5和轴承11之间，且调整垫片12与轴承11端面相贴。调整垫片12、螺母止动垫圈13和圆螺母5配套使用，可以起到定位和锁紧的作用。

上述结构的内嵌离合器式麦克纳姆车轮中，牙嵌式传动轴3通过螺栓与减速器传动轴2连接，牙嵌式传动轴3可与减速器传动轴2一起转动。轴承套4套装在牙嵌式传动轴3上，呈间隙配合。轴承11套装在轴承套4上，呈过盈配合。轮毂1装在轴承11上，呈过渡配合。调整垫片12、圆螺母止动垫圈13、圆螺母5装在牙嵌式传动轴3上，锁紧轴承11。端面上带有离合爪的牙嵌式离合套6用花键与车轮传动轴9间隙配合联接，并可轴向移动。牙嵌式传动轴3上的离合爪与牙嵌式离合套6上的离合爪对应，且能啮合。车轮传动轴9通过螺钉与轮毂1固定连接，可带动轮毂1转动。拨叉7的一端与牙嵌式离合套6上的孔间隙配合联接，另一端与车轮传动轴9上的孔间隙配合联接，且拨叉该端有一段螺纹，与螺母10配合联接。压簧8的预紧力使牙嵌式传动轴3上的离合爪与牙嵌式离合套6上的离合爪互相啮合，并锁定其位置，此时离合器处于接合状态，当拧动螺母10时，拨叉7连同牙嵌式离合套6被拉动向车轮传动轴9一侧轴向移动，使牙嵌式传动轴3上的离合爪与牙嵌式离合套6上的离合爪相互分开，此时离合器处于分离状态。当离合器处于分离状态时，就切断了轮毂1与减速器传动轴2之间的动力连接。此时，依靠外力，就可以推动轮毂1转动。因此，当电机或减速器出现故障时，让离合器处于分离状态，便可轻松简单的推动车体。

另外，使用轴承套4后，轴承套4和牙嵌式传动轴3间隙配合。当把车轮传动轴9从轮毂1上卸下时，轴承套4也可随车轮传动轴9轻松卸下。

Claims (3)

1.一种内嵌离合器式麦克纳姆车轮，其特征在于，该内嵌离合器式麦克纳姆车轮包括设有内腔的轮毂(1)、车轮传动轴(9)、螺母(10)，以及位于轮毂(1)内腔中的减速器传动轴(2)、端面设有离合爪的牙嵌式传动轴(3)、圆螺母(5)、端面设有离合爪的牙嵌式离合套(6)、拨叉(7)、压簧(8)和两个轴承(11)；减速器传动轴(2)和牙嵌式传动轴(3)的端面固定连接，轴承(11)套装在牙嵌式传动轴(3)的外表面，轴承(11)的外环与轮毂(1)的内壁配合，轮毂(1)的内壁上设有凸台(101)，凸台(101)嵌至在两个轴承(11)之间；圆螺母(5)套装在牙嵌式传动轴(3)的外表面，且圆螺母(5)的端面与一个轴承(11)的端面相抵；牙嵌式传动轴(3)上设有离合爪的端面和牙嵌式离合套(6)上设有离合爪的端面相对，车轮传动轴(9)包括端面、与端面固定连接的轴体，车轮传动轴(9)的端面通过螺栓固定连接在轮毂(1)上，车轮传动轴(9)的轴体位于牙嵌式传动轴(3)的内腔中；牙嵌式离合套(6)上设有凹槽，拨叉(7)的一端与牙嵌式离合套(6)的凹槽相配合，拨叉(7)的另一端穿过车轮传动轴(9)的端面，并通过螺母(10)固定连接在车轮传动轴(9)端面外侧；压簧(8)套装在车轮传动轴(9)的轴体上，且压簧(8)位于牙嵌式离合套(6)和车轮传动轴(9)的端面之间。

2.按照权利要求1所述的内嵌离合器式麦克纳姆车轮，其特征在于，还包括轴承套(4)，轴承套(4)套装在牙嵌式传动轴(3)的外侧，且轴承套(4)和牙嵌式传动轴(3)间隙配合，两个轴承(11)的内环分别和轴承套(4)过盈配合。

3.按照权利要求1所述的内嵌离合器式麦克纳姆车轮，其特征在于，还包括调整垫片(12)和螺母止动垫圈(13)，调整垫片(12)和螺母止动垫圈(13)套装在牙嵌式传动轴(3)的外侧，且调整垫片(12)和螺母止动垫圈(13)布设在圆螺母(5)和轴承(11)之间，且调整垫片(12)与轴承(11)端面相贴。