CN104626877A - 全方位移动车轮及具有该车轮的全方位移动车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种改善了乘坐舒适性的全方位移动车轮及具有该车轮的全方位移动车辆。全方位移动车轮(100)包括:大致圆筒形状的轮毂(50),其以能够绕车轴(A)旋转的方式设置;多个滚轮,所述多个滚轮具有沿着与轮毂(50)的径向交叉的方向延伸的轴线,并且,所述滚轮的外轮廓具有与以车轴(A)为中心的圆的曲率一致的曲率;支承部,其将各滚轮以绕各轴线旋转自如的方式安装,且以各滚轮的外轮廓配置于单一圆周上的方式支承各滚轮;橡胶管(51、52),其以与轮毂(50)的圆筒部(50a)的外周面和支承部的内周面(22)在径向上接触的状态夹设于轮毂(50)的圆筒部(50a)的外周面与支承部的内周面(22)之间。
Description
技术领域
本发明涉及全方位移动车轮及具有该全方位移动车轮的全方位移动车辆。
背景技术
以往,公知有绕车轴地配置有向与车辆的直进方向正交的横向旋转的多个旋转滚轮而成的带有旋转体的车轮(例如,参照专利文献1。)。
根据专利文献1记载的带有旋转体的车轮,通过组合向车辆的直进方向的移动和向与该直进方向正交的横向的移动,由此可实现在车辆的接地面向全方位的移动。
专利文献1:日本专利第3682248号公报
在专利文献1的带有旋转体的车轮中,成为旋转体由合成树脂成形、或是在由合成树脂成形的芯部的周围配置由橡胶等成形的外筒部而成的结构。并且,旋转体借助轴承臂20固定于轮圈2,并经由轮圈2固定于车轴1。从旋转体传递到轴承臂20的来自车轮的接地面的振动等直接经由车轴1传递到车辆。
由于旋转体与车轮整体的大小相比为小尺寸,因此难以使旋转体自身具有充分地吸收来自接地面的振动等的减振功能。而且,由旋转体自身无法吸收的来自接地面的振动等会直接传递到车辆,因此在车轮越过台阶时、在不良路面上行驶时,乘坐舒适性变差。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的,其目的在于提供一种抑制来自接地面的振动等向车轴的传递、改善乘坐舒适性的全方位移动车轮及具有该全方位移动车轮的全方位移动车辆。
为了达到上述目的,本发明采用以下的手段。
本发明的一方案涉及的全方位移动车轮,包括:大致圆筒形状的轮毂部,其以能够绕车轴旋转的方式设置;多个滚轮,所述多个滚轮在与所述车轴正交的平面内,具有沿着与所述轮毂部的径向交叉的方向延伸的轴线,所述滚轮的外轮廓具有与以所述车轴为中心的圆的曲率一致的曲率;支承部,其将各所述滚轮以绕各所述轴线旋转自如的方式安装,且以各所述滚轮的外轮廓配置于单一圆周上的方式支承各滚轮,所述支承部具有比所述轮毂部的外周面的直径大的内周面;弹性构件,其以在径向上与所述轮毂部的外周面和所述支承部的内周面接触的状态夹设于所述轮毂部的外周面与所述支承部的内周面之间。
根据本发明的一方案涉及的全方位移动车轮,从接地面传递到滚轮的振动等经由以将滚轮绕轴线旋转自如的方式安装的支承部的内周面而向大致圆环形状的弹性构件传递。从接地面传递到滚轮的振动等,其一部分被弹性构件吸收后,经由弹性构件而传递到设置成可绕车轴旋转的大致圆筒形状的轮毂部的外周面。
如此,根据本发明的一方案涉及的全方位移动车轮,在传递来自接地面的振动等的滚轮与设置成可绕车轴旋转的轮毂部之间夹有弹性构件,来自接地面的振动等不会直接传递到轮毂部。
因而,能够提供一种抑制来自接地面的振动等向车轴的传递,改善了乘坐舒适性的全方位移动车轮。
在本方案的全方位移动车轮中可以为如下结构,即,包括:一对第一限制构件,所述一对第一限制构件固定于所述轮毂部和所述支承部中的任意一方,且以与所述弹性构件的所述车轴方向上的两端面接触的状态配置;第二限制构件,其固定于所述轮毂部和所述支承部中的任意另一方,且配置于所述车轴方向上的所述一对第一限制构件之间,所述弹性构件包括:第一弹性构件,其以在所述车轴方向上与所述一对第一限制构件中的一方的所述第一限制构件和所述第二限制构件接触的状态夹设于一方的所述第一限制构件与所述第二限制构件之间;第二弹性构件,其以在所述车轴方向上与所述一对第一限制构件中的另一方的所述第一限制构件和所述第二限制构件接触的状态夹设于另一方的所述第一限制构件与所述第二限制构件之间。
根据上述结构,在轮毂部和支承部中的至少任意一方受到沿车轴方向移动的外力的情况下,在一对第一限制构件的任意一方与第二限制构件之间以在车轴A方向上接触的状态夹着的第一或第二弹性构件发生收缩,产生反抗外力的反作用力。通过该反作用力的作用,即使在轮毂部及支承部的至少任意一方受到沿车轴方向移动的外力的情况下,也能由第一或第二弹性构件吸收外力,轮毂部及支承部的车轴方向上的相对位置得以保持。
在上述方案的全方位移动车轮中可以是,所述弹性构件是发泡海绵体或内部封入有气体的中空管。
通过这样,使用发泡海绵体或内部封入有气体的中空管,可以抑制从滚轮传递的振动等传递到车轴。
在本方案的全方位移动车轮中,所述弹性构件可以是大致圆环形状的构件。
通过这样,弹性构件成为被轮毂部的外周面与支承部的内周面夹着整周的状态,能够更可靠地抑制来自接地面的振动等直接传递到轮毂部。
在上述结构中,所述弹性构件可以为在周向上分割的多个圆弧构件构成的大致圆环形状的构件。
通过这样,使用相同形状的小尺寸构件来形成弹性构件,可以降低弹性构件的制造成本。
在本方案的全方位移动车轮中,所述弹性构件可以由在同一圆周上隔开间隔地配置的圆弧形状的多个圆弧构件构成。
通过这样,与在同一圆周上的整周范围配置大致圆环形状的弹性构件的情况相比,可以使弹性构件的尺寸为小尺寸。
本发明的一方案的全方位移动车辆包括上述任一项所述的全方位移动车轮。
通过这样,能够提供一种具有抑制来自接地面的振动等向车轴的传递、改善乘坐舒适性的全方位移动车轮的全方位移动车辆。
发明效果
根据本发明,具有如下效果:能够提供一种抑制来自接地面的振动等向车轴的传递、改善乘坐舒适性的全方位移动车轮及具有该全方位移动车轮的全方位移动车辆。
附图说明
图1是表示一实施方式的全方位移动车轮的主视图。
图2是图1所示的全方位移动车轮的剖视图。
图3是图1所示的全方位移动车轮的分解立体图。
图4是图1所示的全方位移动车轮的B-B向视剖视图。
图5是表示其他实施方式涉及的橡胶管的主视图。
符号说明
10、11:板状构件(一对第一限制构件)
20:第一支承构件(支承部)
21:第二支承构件(支承部)
22:内周面
30、31:大径滚轮
40、41:小径滚轮
50:轮毂(轮毂部)
50a:圆筒部
50b:圆环部(第二限制构件)
51:橡胶管(第一弹性构件)
52:橡胶管(第二弹性构件)
100:全方位移动车轮
A:车轴
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的一实施方式的全方位移动车轮100。
本实施方式涉及的全方位移动车轮100与其他车轮一起连结于车辆,作为车辆行驶时的从动轮发挥作用。全方位移动车轮100以能够绕图3所示的车轴A旋转的方式被安装。
全方位移动车轮100例如在后轮为2个驱动轮、前轮为1个或2个从动轮的车辆中作为从动轮发挥作用。或者,在4轮车辆中,作为通过传送带等从后轮的2个驱动轮传递驱动力的前轮的2个从动轮发挥作用。
如后所述,全方位移动车轮100包括以可绕车轴A旋转的方式被设置的板状构件10、11,在与车轴A正交的平面内具有沿与板状构件10、11的径向正交的方向延伸的轴线的多个滚轮。全方位移动车轮100在受到车轴A方向的力时,多个滚轮绕各轴线旋转,由此可实现沿车轴A方向的移动。
如此,全方位移动车轮100通过绕车轴A旋转而可实现向与车轴A正交的方向的车辆移动,并且也能实现沿着车轴A方向的车辆移动。通过将绕车轴A的旋转与沿车轴A方向的移动组合,由此具备全方位移动车轮100的车辆(全方位移动车辆)能够相对于接地面向全方位移动。
接着,说明本实施方式涉及的全方位移动车轮100的具体结构。
本实施方式涉及的全方位移动车轮包括:固定于轴承部(图4中虚线所示)的圆环状的轮毂50;隔开间隔地配置在该轮毂50的径向外方的滚轮组装体;配置于径向上被该滚轮组装体及轮毂50所夹着的位置的圆环状的橡胶管51(第一弹性构件)及橡胶管52(第二弹性构件)。
轮毂50是被设置成能够绕车轴A旋转的大致圆筒形状的构件,与和车轴A同轴配置的轴承部(图4中虚线所示)连结。如图3及图4所示,轮毂50由与车轴A同轴配置的圆筒部50a和在与车轴A正交的平面上配置的圆环部50b构成。圆环部50b配置在圆筒部50a的车轴A方向的大致中心部。
滚轮组装体包括:一对大径滚轮30、31及将这些大径滚轮30、31安装于板状构件10、11的第一支承构件20;一对小径滚轮40、41及将这些小径滚轮40、41安装于板状构件10、11的第二支承构件21。第一支承构件20及第二支承构件21以使一对大径滚轮30、31及一对小径滚轮40、41的外轮廓配置于单一圆周上的方式支承各滚轮。
橡胶管51、52是分别与轮毂50的外周面和第一及第二支承构件20、21(支承部)的内周面径向接触的状态夹置于轮毂50的外周面和第一及第二支承构件20、21(支承部)的内周面之间的大致圆环形状的中空构件。橡胶管51、52的内部被以规定压力封入的气体(例如空气)充满。橡胶管51、52的内周面以与轮毂50的外周面接触的状态配置。此外,橡胶管51、52的外周面以与构成滚轮组装体的第一支承构件20及第二支承构件21的内周面接触的状态配置。
如此,橡胶管51、52以分别与轮毂50和滚轮组装体接触的状态配置。因此,在从轴承部(未图示)向轮毂50传递绕车轴A旋转的驱动力时,该驱动力经由橡胶管51、52而传递到第一支承构件20及第二支承构件21,使全方位移动车轮100绕车轴A旋转。
接着,详细说明滚轮组装体的结构。
如图2所示,滚轮组装体所具有的一对大径滚轮30、31在与车轴A正交的平面内,具有沿与板状构件10、11的径向正交(交叉)的方向延伸的轴线X1。此外,如图2所示,滚轮组装体所具有的一对小径滚轮40、41在与车轴A正交的平面内具有沿与板状构件10、11的径向正交(交叉)的方向延伸的轴线X2。
一对大径滚轮30、31被第一支承构件20(支承部)以绕轴线X1旋转自如的方式安装于板状构件10、11上。此外,一对小径滚轮40、41被第二支承构件21(支承部)以绕轴线X2旋转自如的方式安装于板状构件10、11上。
如图1~图3所示,第一支承构件20配置在被一对大径滚轮30、31夹着的位置来支承大径滚轮30、31,所述一对大径滚轮30、31的大径侧的端面相对。同样,第二支承构件21配置在被一对小径滚轮40、41夹着的位置来支承小径滚轮40、41,所述一对小径滚轮40、41的大径侧的端面相对。
第一支承构件20和第二支承构件21在板状构件10、11的周向上交替配置。第一支承构件20与第二支承构件21的配置间隔是绕轴线A每隔30°配置的间隔。
如图2所示,构成滚轮组装体的多个第一支承构件20和多个第二支承构件21具有比轮毂50的圆筒部50a的外周面的直径大的内周面22。在图1所示的主视图中,内周面22配置在图中虚线所示的圆周上。
此外,如图1~图3所示,大径滚轮30、31及小径滚轮40、41为其外轮廓具有与以车轴A为中心的圆的曲率一致的曲率的形状。
如此,滚轮组装体具有与以车轴A为中心的圆的曲率一致的曲率的形状的外轮廓,各滚轮绕与板状构件10、11的径向正交的方向的轴线旋转。因此,具有滚轮组装体的全方位移动车轮100能够向沿着车轴A的方向移动。
接着,说明固定多个第一支承构件20和多个第二支承构件21的板状构件10、11。
图1及图3所示的板状构件10、11(一对第一限制构件)是在与车轴A正交的平面上被设置成可绕车轴A旋转的板状的构件。如图1及图3所示,在板状构件10上设有多个贯通孔12、13、14、15,在板状构件11上设有多个贯通孔16、17、18、19。另外,在图3中,为了容易理解全方位移动车轮100的构造,为将后述的大径滚轮30、31和小径滚轮40、41的一部分切离的状态。
板状构件10的贯通孔12、13分别与后述的第一支承构件20的紧固孔20a、20b对应。通过外周面形成有外螺纹的紧固螺钉(未图示)穿过贯通孔12、13分别紧固于紧固孔20a、20b,由此,第一支承构件20被固定于板状构件10。第一支承构件20的紧固孔20a、20b沿图3所示的车轴A方向贯通,分别与板状构件11的贯通孔16、17相对。通过外周面形成有外螺纹的紧固螺钉(未图示)穿过贯通孔16、17而分别紧固于紧固孔20a、20b,由此,第一支承构件20被固定于板状构件11。
板状构件10的贯通孔14、15分别与后述的第二支承构件21的紧固孔21a、21b对应。通过外周面形成有外螺纹的紧固螺钉(未图示)穿过贯通孔14、15而分别紧固于紧固孔21a、21b,由此,第二支承构件21被固定于板状构件10。第二支承构件21的紧固孔21a、21b沿图3所示的车轴A方向贯通,分别与板状构件11的贯通孔18、19相对。通过外周面形成有外螺纹的紧固螺钉(未图示)穿过贯通孔18、19而分别紧固于紧固孔21a、21b,由此,第二支承构件21被固定于板状构件11。
如此,多个第一支承构件20和多个第二支承构件21以被夹持于板状构件10与板状构件11之间的状态被固定。另外,在板状构件10与板状构件11之间,以夹着轮毂50及配置于轮毂50的车轴A方向的两侧的橡胶管51、52的状态被固定。
接着,参照图3及图4说明橡胶管51及橡胶管52的配置。
图4是图1所示的全方位移动车轮的B-B向视剖视图。
如图4所示,橡胶管51、52以在轮毂50的径方向(图4中与车轴A正交的方向)分别与轮毂50的圆筒部50a的外周面和第一及第二支承构件20、21的内周面22接触的状态被夹于轮毂50的圆筒部50a的外周面和第一及第二支承构件20、21的内周面22之间。
在轮毂50的圆环部50b,在比圆筒部50a更接近车轴A的部分设有贯通孔50c、50d。通过在贯通孔50c、50d中插入紧固螺钉而紧固于设于轴承部的紧固孔,从而轮毂50相对于轴承部被固定。图4所示的虚线表示固定有插入于贯通孔50c、50d的紧固螺钉和轮毂50的轴承部。
如图4所示,板状构件10通过紧固螺钉10a穿过贯通孔12紧固于紧固孔20a而固定于第一支承构件20。同样,板状构件11通过紧固螺钉11a穿过贯通孔16紧固于紧固孔20a而固定于第一支承构件20。通过板状构件10、11固定于第一支承构件20,由此成为橡胶管51的车轴A方向的一个端面与板状构件10接触、橡胶管52的车轴A方向的一个端面与板状构件11接触的状态。如此,板状构件10、11(一对第一限制构件)以与橡胶管51、52(弹性构件)的车轴A方向的两端面接触的状态被配置。
轮毂50的圆环部50b(第二限制构件)固定于轮毂50,配置在车轴A方向的板状构件10、11之间。
在板状构件10与圆环部50b之间以在车轴A方向接触的状态夹着橡胶管51。同样,在板状构件11与圆环部50b之间以在车轴A方向接触的状态夹着橡胶管52。
图4是图1所示的全方位移动车轮100的B-B向视剖视图,表示大径滚轮30、31与接地面G接地的状态。小径滚轮40、41与接地面G接地的状态未图示,但与图4同样。
如此,橡胶管51、52配置在径向上被滚轮组装体及轮毂50夹着的位置。而且,橡胶管51配置在车轴A方向上被板状构件10和圆环部50b夹着的位置,橡胶管52配置在车轴A方向上被板状构件11和圆环部50b夹着的位置。
在以上的说明中,板状构件10、11固定于第一及第二支承构件20、21。也可以取代之,将板状构件10、11固定于轮毂50的圆筒部50a的车轴A方向的两端部。在将板状构件10、11固定于轮毂50时,不需要轮毂50的圆环部50b,而替代圆环部50b地在第一及第二支承构件20、21的内周面固定相当于圆环部50b的构件。
如此,板状构件10、11(一对第一限制构件)只要固定于第一及第二支承构件20、21或轮毂50的任意一方即可。而且,圆环部50b(第二限制构件)只要固定于第一及第二支承构件20、21或轮毂50的任意另一方即可。
对以上说明的本实施方式的全方位移动车轮100所起到的作用及效果进行说明。
根据本实施方式的全方位移动车轮100,从接地面G传递到大径滚轮30、31及小径滚轮40、41的振动等经由以使各滚轮绕轴线X1、X2旋转自如的方式安装的第一及第二支承构件20、21的内周面22而传递到大致圆环形状的橡胶管51、52。从接地面G传递到大径滚轮30、31及小径滚轮40、41的振动等,其一部分被橡胶管51、52吸收后,经由大致圆环形状的橡胶管51、52而传递到以可绕车轴A旋转的方式设置的大致圆筒形状的轮毂50的圆筒部50a的外周面。
如此,根据本实施方式的全方位移动车轮100,橡胶管51、52介于被传递了来自接地面G的振动等的大径滚轮30、31及小径滚轮40、41和设置成可绕车轴A旋转的轮毂50之间,来自接地面G的振动等不会直接传递到轮毂50。
因此,能够提供一种抑制来自接地面G的振动等向车轴A的传递、改善了乘坐舒适性的全方位移动车轮100。
此外,根据本实施方式的全方位移动车轮100,在轮毂50及支承部(第一支承构件20、第二支承构件21)的至少任一方受到沿车轴A方向移动的外力的情况下,在一对板状构件10、11的任一方与轮毂50的圆环部50b之间以在车轴A方向接触的状态夹着的橡胶管51或橡胶管52发生收缩。由于该收缩,橡胶管51或橡胶管52产生反抗所述外力的反作用力。通过该反作用力的作用,即使在轮毂50及支承部(第一支承构件20、第二支承构件21)的至少任一方受到沿车轴A方向移动的外力的情况下,也能由橡胶管51或橡胶管52吸收外力。而且,轮毂50及支承部(第一支承构件20、第二支承构件21)的车轴A方向上的相对位置得以保持。
〔其他实施方式〕
在上述实施方式中,作为以在径向接触的状态夹于轮毂50与第一及第二支承构件20、21的内周面之间的圆环构件,使用了内部封入有气体的中空橡胶管51、52,但也可以是其他方式。
例如,作为以在径向上接触的状态夹于轮毂50与第一及第二支承构件20、21的内周面之间的圆环构件,可以使用发泡氨基甲酸乙酯等发泡海绵体。
在上述实施方式中,如图2及图3所示,橡胶管51、52是周向上未被分割的单一圆环构件,但也可以是其他方式。例如,如图5所示,可以将橡胶管51、52分别做成为由在周向上分割的多个(在图5所示的例子中为6个)圆弧构件54、55、56、57、58、59构成的圆环状的橡胶管53(圆环构件)。在该情况下,各圆弧构件54、55、56、57、58、59分别具有封入规定压力气体的空间。此外,各圆弧构件54、55、56、57、58、59以圆周方向上的两端面与相邻的其他圆弧构件接触的状态配置。
如此,能够使各圆弧构件54、55、56、57、58、59为相同形状的小尺寸构件,能够降低制造成本。而且,即使各圆弧构件54、55、56、57、58、59的任一个有破损,只要仅将有破损的构件更换即可。
而且,在该方式中,可以使夹于轮毂50的外周面与第一及第二支承构件20、21的内周面之间的构件为不具有圆弧构件54、55、56、57、58、59中的圆弧构件55、57、59的构件。在该情况下,圆弧构件54、56、58在同一圆周上等间隔地配置。
通过这样,与如图5所示在同一圆周上的整周上配置圆弧构件54、55、56、57、58、59的情况相比,可以减少圆弧构件的个数。
Claims (7)
1.一种全方位移动车轮,包括:
大致圆筒形状的轮毂部,其以能够绕车轴旋转的方式设置;
多个滚轮,所述多个滚轮在与所述车轴正交的平面内,具有沿着与所述轮毂部的径向交叉的方向延伸的轴线,所述滚轮的外轮廓具有与以所述车轴为中心的圆的曲率一致的曲率;
支承部,其将各所述滚轮以绕各所述轴线旋转自如的方式安装,且以各所述滚轮的外轮廓配置于单一圆周上的方式支承各滚轮,所述支承部具有比所述轮毂部的外周面的直径大的内周面;
弹性构件,其以在径向上与所述轮毂部的外周面和所述支承部的内周面接触的状态夹设于所述轮毂部的外周面与所述支承部的内周面之间。
2.根据权利要求1所述的全方位移动车轮,其特征在于,包括:
一对第一限制构件,所述一对第一限制构件固定于所述轮毂部和所述支承部中的任意一方,且以与所述弹性构件的所述车轴方向上的两端面接触的状态配置;
第二限制构件,其固定于所述轮毂部和所述支承部中的任意另一方,且配置于所述车轴方向上的所述一对第一限制构件之间,
所述弹性构件包括:第一弹性构件,其以在所述车轴方向上与所述一对第一限制构件中的一方的所述第一限制构件和所述第二限制构件接触的状态夹设于一方的所述第一限制构件与所述第二限制构件之间;第二弹性构件,其以在所述车轴方向上与所述一对第一限制构件中的另一方的所述第一限制构件和所述第二限制构件接触的状态夹设于另一方的所述第一限制构件与所述第二限制构件之间。
3.根据权利要求1或2所述的全方位移动车轮,其特征在于,
所述弹性构件是发泡海绵体或内部封入有气体的中空管。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的全方位移动车轮,其特征在于,
所述弹性构件为大致圆环形状的构件。
5.根据权利要求4所述的全方位移动车轮,其特征在于,
所述弹性构件为在周向上分割的多个圆弧构件构成的大致圆环形状的构件。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的全方位移动车轮,其特征在于,
所述弹性构件由在同一圆周上隔开间隔地配置的圆弧形状的多个圆弧构件构成。
7.一种全方位移动车辆,其包括权利要求1~6中的任一项所述的全方位移动车轮。
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