CN111572270B - 一种防磨损麦克纳姆轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防磨损麦克纳姆轮，包括滚轮总成和辅助轮，所述滚轮总成与辅助轮同轴并且固定连接；所述滚轮总成包括滚轮组件和驱动组件，所述滚轮组件均布于滚轮总成的外径圆周上，所述驱动组件驱动滚轮组件沿滚轮总成的径向方向扩展和收缩运动，所述滚轮组件伸出至极限位置时滚轮总成的外径大于辅助轮的外径，所述滚轮组件收缩至极限位置时滚轮总成的外径小于辅助轮的外径。本发明通过采用伸缩式的麦克纳姆轮与传统车轮结合起来使用，在转向行驶工况下采用麦克纳姆轮行驶，在直线行驶工况下采用传统车轮行驶，这样可有效降低麦克纳姆轮滚轮的磨损速度，提高使用寿命。

Description

一种防磨损麦克纳姆轮

技术领域

本发明涉及一种滚柱型车轮，特别涉及一种防磨损麦克纳姆轮，属于车轮结构技术领域。

背景技术

近年来，麦克纳姆轮作为一种能实现全方位移动的车轮，在工业制造、机器人等领域的运用越来越广泛，装有麦克纳姆轮的移动平台通过多个车轮的运动组合便可以实现在狭小空间内的全向移动。然而，麦克纳姆轮滚轮的外围仅为一层包覆胶，由于滚轮与地面之间的摩擦力会存在沿轴向的分力，使得摩擦力较大，长时间工作容易磨损，而且麦克纳姆轮的滚轮本身没有传统轮胎那样好的减震能力，所受路面冲击全部由滚轮外围的包覆胶承受，在不平路面上工作时极易损坏包覆胶，造成滚轮报废。

为减小滚轮磨损速度、缓解冲击、延长其使用寿命，目前已出现不少相关专利：

中国实用新型专利CN201420092246.1涉及一种麦克纳姆轮，包括两块相对设置的轮辐,两块轮辐之间设有多个辊轮，辊轮的中心轴通过螺帽和轮辐固定相连，辊轮的中心轴上套设有轴承、轴承保护圈和调节垫圈，轴承、轴承保护圈和调节垫圈位于辊轮和轮辐之间，轮辐和螺帽之间设有弹簧垫圈；辊轮包括中空的辊芯，辊芯通过套筒套在中心轴上，辊芯外包覆有聚氨酯胶层，轴承的外圈镶嵌在辊芯内。该实用新型专利提供的麦克纳姆轮，通过调节垫圈和弹簧垫圈提供一定的弹性形变，一定程度上减小了运动过称中辊轮所受的路面冲击，缓解了磨损。

中国实用新型专利CN201822103204.4涉及一种减震麦克纳姆轮，包括滚轮、滚轮组件。该实用新型通过使用T型滑块、缓冲槽和轮辐板构成密闭封腔，在轮辐板适当位置开设轮辐通风孔，构成气压减震系统，可以克服较强振动，另外，该实用新型还通过在滚轮端部设置端部垫圈，在滚轮轴孔内设滚轮轴套的方式，在低成本的前提下，缓解了传统麦克纳姆轮的滚轮转动时存在的阻力较大，端部易磨损的问题。该实用新型提出的减震麦克纳姆轮在一定程度上保护了滚轮，延长了其使用寿命。

然而，以上两篇专利所提出的麦克纳姆轮结构以及目前现有的其他一些专利对滚轮寿命的提升程度都较小，无法从根本解决滚轮易磨损、易损坏的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种防磨损麦克纳姆轮，采用伸缩式的麦克纳姆轮与传统车轮结合起来使用，在转向行驶工况下采用麦克纳姆轮行驶，在直线行驶工况下采用传统车轮行驶，这样可有效降低麦克纳姆轮滚轮的磨损速度，提高使用寿命。

技术方案：一种防磨损麦克纳姆轮，包括滚轮总成和辅助轮，所述滚轮总成与辅助轮同轴并且固定连接；所述滚轮总成包括滚轮组件和驱动组件，所述滚轮组件均布于滚轮总成的外径圆周上，所述驱动组件驱动滚轮组件沿滚轮总成的径向方向扩展和收缩运动，所述滚轮组件伸出至极限位置时滚轮总成的外径大于辅助轮的外径，所述滚轮组件收缩至极限位置时滚轮总成的外径小于辅助轮的外径。本发明通过采用伸缩式的麦克纳姆轮与传统车轮结合起来使用，在转向行驶工况下采用麦克纳姆轮行驶，在直线行驶工况下采用传统车轮行驶，这样可有效降低麦克纳姆轮滚轮的磨损速度，提高使用寿命。

优选项，所述滚轮组件包括滚轮本体、滚轮轴、滚轮架和复位弹簧，所述滚轮本体通过滚轮轴安装在滚轮架上，所述滚轮本体以滚轮轴为转动轴自由转动，所述滚轮轴与滚轮总成的轴线呈45°夹角；所述复位弹簧位于滚轮架与驱动组件之间。

优选项，所述驱动组件包括液压缸体和活塞杆，所述活塞杆与滚轮架固定连接，所述液压缸体位于滚轮总成中心呈中空的圆柱状结构，所述液压缸体中心设有中央油腔，沿径向方向设有与中央油腔连通的压力油道，所述活塞杆安装于压力油道内；所述液压缸体两侧分别设有“凸”字形限位槽，所述滚轮架两侧分别设有“T”字形限位块，所述限位块安装在限位槽内并且限位块与限位槽之间设有复位弹簧。采用液压式的结构也有很好的减震与抗冲击能力。当需要转向时中央油腔充入高压油液，高压油液对压力油道内的活塞杆施加压力，活塞杆推动滚轮架沿滚轮总成的径向方向伸出，在限位块与限位槽的作用下达到所述滚轮组件伸出的极限位置，此时滚轮总成的外径大于辅助轮的外径，滚轮总成参与行走转向工作；反之，在复位弹簧的作用下，滚轮组件收缩至极限位置，滚轮总成的外径小于辅助轮的外径，辅助轮完成直线行走。

优选项，为了提高本发明的可靠性，所述驱动组件包括驱动轮本体和驱动棘轮，所述滚轮组件一侧设有铰接部，所述滚轮组件通过铰接部与驱动轮本体铰接，同时滚轮组件与驱动轮本体之间设有复位弹簧；所述滚轮组件底部设有接触部，所述接触部在复位弹簧的作用下与驱动棘轮表面紧密接触。通过驱动棘轮的转动能够实现驱动组件对滚轮组件的控制实现滚轮总成的扩展和收缩，机械驱动更加可靠。

优选项，为了实现平稳切换，所述接触部的端部设有滚动部件，所述滚动部件紧贴驱动棘轮表面进行滚动。

优选项，所述驱动组件包括导向环、驱动杆和驱动轴，所述导向环沿径向方向上设有导向孔，所述驱动杆与滚轮架固定连接，所述驱动杆贯穿导向孔后与驱动轴的外表面紧密接触，所述驱动轴包括驱动部、收缩部和中间部，所述驱动部和收缩部为两段同轴的圆柱形结构，所述驱动部的直径大于收缩部的直径，所述中间部为连接驱动部和收缩部的圆锥状结构，所述驱动轴可以沿其轴线方向往复运动。当需要滚轮总成参与行走转向时，驱动轴通过沿轴线方向移动，驱动部与驱动杆底部接触，驱动杆推动滚轮架沿导向孔轴线方向向外伸展，此时滚轮总成的外径大于辅助轮的外径，滚轮总成参与行走转向工作；反之，收缩部与驱动杆底部接触，在复位弹簧的作用下，驱动杆带动滚轮架沿导向孔轴线方向向内收缩，滚轮总成的外径小于辅助轮的外径，辅助轮完成直线行走。

优选项，为了实现平稳切换，所述驱动杆端部设滚动部件，所述滚动部件在驱动轴表面滚动。所述滚动部件沿驱动轴的驱动部、中间部和收缩部平稳的来回往复运动。

有益效果：本发明减小了麦克纳姆轮滚轮的工作时间，从而有效降低了滚轮的磨损速度，同时液压式的结构可以减震，且抗冲击性较好，可以很好的仿真滚轮包覆胶的破裂损坏，极大地提高了麦克纳姆轮滚轮的使用寿命。

附图说明

图1为本发明滚轮总成收缩状态的结构示意图；

图2为本发明滚轮总成扩展状态的结构示意图；

图3为本发明滚轮组件的分解图；

图4为本发明第一实施例液压缸体的结构示意图；

图5为本发明第一实施例液压缸体的局部剖视图；

图6为本发明第二实施例滚轮总成扩展状态的结构示意图；

图7为本发明第二实施例滚轮总成收缩状态的结构示意图

图8为本发明第三实施驱动组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例一

如图1、2、3、4和5所示，一种防磨损麦克纳姆轮，包括滚轮总成1和辅助轮2，所述滚轮总成1与辅助轮2同轴并且固定连接；所述滚轮总成1包括滚轮组件11和驱动组件12，所述滚轮组件11均布于滚轮总成1的外径圆周上，所述驱动组件12驱动滚轮组件11沿滚轮总成1的径向方向扩展和收缩运动，所述滚轮组件11伸出至极限位置时滚轮总成1的外径大于辅助轮2的外径，所述滚轮组件11收缩至极限位置时滚轮总成1的外径小于辅助轮2的外径。

本发明通过采用伸缩式的麦克纳姆轮与传统车轮结合起来使用，在转向行驶工况下采用麦克纳姆轮行驶，在直线行驶工况下采用传统车轮行驶，这样可有效降低麦克纳姆轮滚轮的磨损速度，提高使用寿命。

所述滚轮组件11包括滚轮本体111、滚轮轴112、滚轮架113和复位弹簧114，所述滚轮本体111通过滚轮轴112安装在滚轮架113上，所述滚轮本体111以滚轮轴112为转动轴自由转动，所述滚轮轴112与滚轮总成1的轴线呈45°夹角；所述复位弹簧114位于滚轮架113与驱动组件12之间。

所述驱动组件12包括液压缸体121和活塞杆122，所述活塞杆122与滚轮架113固定连接，所述液压缸体121位于滚轮总成1中心呈中空的圆柱状结构，所述液压缸体121中心设有中央油腔1211，沿径向方向设有与中央油腔1211连通的压力油道1212，所述活塞杆122安装于压力油道1212内；所述液压缸体121两侧分别设有“凸”字形限位槽1213，所述滚轮架113两侧分别设有“T”字形限位块115，所述限位块115安装在限位槽1213内并且限位块115与限位槽1213之间设有复位弹簧114。

采用液压式的结构也有很好的减震与抗冲击能力。当需要转向时中央油腔1211充入高压油液，高压油液对压力油道1212内的活塞杆122施加压力，活塞杆122推动滚轮架113沿滚轮总成1的径向方向伸出，在限位块115与限位槽1213的作用下达到所述滚轮组件11伸出的极限位置，此时滚轮总成1的外径大于辅助轮3的外径，滚轮总成1参与行走转向工作；反之，在复位弹簧114的作用下，滚轮组件11收缩至极限位置，滚轮总成1的外径小于辅助轮2的外径，辅助轮2完成直线行走。

实施例二

如图6和7所示，一种防磨损麦克纳姆轮，包括滚轮总成1和辅助轮2，所述滚轮总成1与辅助轮2同轴并且固定连接；所述滚轮总成1包括滚轮组件11和驱动组件12，所述滚轮组件11均布于滚轮总成1的外径圆周上，所述驱动组件12驱动滚轮组件11沿滚轮总成1的径向方向扩展和收缩运动，所述滚轮组件11伸出至极限位置时滚轮总成1的外径大于辅助轮2的外径，所述滚轮组件11收缩至极限位置时滚轮总成1的外径小于辅助轮2的外径。

本发明通过采用伸缩式的麦克纳姆轮与传统车轮结合起来使用，在转向行驶工况下采用麦克纳姆轮行驶，在直线行驶工况下采用传统车轮行驶，这样可有效降低麦克纳姆轮滚轮的磨损速度，提高使用寿命。

所述滚轮组件11包括滚轮本体111、滚轮轴112、滚轮架113和复位弹簧114，所述滚轮本体111通过滚轮轴112安装在滚轮架113上，所述滚轮本体111以滚轮轴112为转动轴自由转动，所述滚轮轴112与滚轮总成1的轴线呈45°夹角；所述复位弹簧114位于滚轮架113与驱动组件12之间。

所述驱动组件12包括驱动轮本体123和驱动棘轮124，所述滚轮组件11一侧设有铰接部116，所述滚轮组件11通过铰接部116与驱动轮本体123铰接，同时滚轮组件11与驱动轮本体123之间设有复位弹簧114；所述滚轮组件11底部设有接触部117，所述接触部117在复位弹簧114的作用下与驱动棘轮124表面紧密接触。通过驱动棘轮124的转动能够实现驱动组件12对滚轮组件11的控制实现滚轮总成1的扩展和收缩，机械驱动更加可靠。

所述接触部117的端部设有滚动部件，所述滚动部件紧贴驱动棘轮124表面进行滚动。

实施例三

如图8所示，一种防磨损麦克纳姆轮，包括滚轮总成1和辅助轮2，所述滚轮总成1与辅助轮2同轴并且固定连接；所述滚轮总成1包括滚轮组件11和驱动组件12，所述滚轮组件11均布于滚轮总成1的外径圆周上，所述驱动组件12驱动滚轮组件11沿滚轮总成1的径向方向扩展和收缩运动，所述滚轮组件11伸出至极限位置时滚轮总成1的外径大于辅助轮2的外径，所述滚轮组件11收缩至极限位置时滚轮总成1的外径小于辅助轮2的外径。

本发明通过采用伸缩式的麦克纳姆轮与传统车轮结合起来使用，在转向行驶工况下采用麦克纳姆轮行驶，在直线行驶工况下采用传统车轮行驶，这样可有效降低麦克纳姆轮滚轮的磨损速度，提高使用寿命。

所述滚轮组件11包括滚轮本体111、滚轮轴112、滚轮架113和复位弹簧114，所述滚轮本体111通过滚轮轴112安装在滚轮架113上，所述滚轮本体111以滚轮轴112为转动轴自由转动，所述滚轮轴112与滚轮总成1的轴线呈45°夹角；所述复位弹簧114位于滚轮架113与驱动组件12之间。

所述驱动组件12包括导向环125、驱动杆126和驱动轴127，所述导向环125沿径向方向上设有导向孔1251，所述驱动杆126与滚轮架113固定连接，所述驱动杆126贯穿导向孔1251后与驱动轴127的外表面紧密接触，所述驱动轴127包括驱动部1271、收缩部1272和中间部1273，所述驱动部1271和收缩部1272为两段同轴的圆柱形结构，所述驱动部1271的直径大于收缩部1272的直径，所述中间部1273为连接驱动部1271和收缩部1272的圆锥状结构，所述驱动轴127可以沿其轴线方向往复运动。当需要滚轮总成1参与行走转向时，驱动轴127通过沿轴线方向移动，驱动部1271与驱动杆126底部接触，驱动杆126推动滚轮架113沿导向孔1251轴线方向向外伸展，此时滚轮总成1的外径大于辅助轮2的外径，滚轮总成1参与行走转向工作；反之，收缩部1272与驱动杆126底部接触，在复位弹簧114的作用下，驱动杆126带动滚轮架116沿导向孔1251轴线方向向内收缩，滚轮总成1的外径小于辅助轮2的外径，辅助轮2完成直线行走。

所述驱动杆126端部设滚动部件，所述滚动部件在驱动轴127表面滚动。所述滚动部件沿驱动轴127的驱动部1271、中间部1273和收缩部1272平稳的来回往复运动。

以上所述仅为本发明优选的实施例，并不用于限定本发明的保护范围，应当理解，在不违背本发明实质内容和精神的前提下，本领域技术人员所作任何修改、改进或等同替换等都将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：包括滚轮总成（1）和辅助轮（2），所述滚轮总成（1）与辅助轮（2）同轴并且固定连接；所述滚轮总成（1）包括滚轮组件（11）和驱动组件（12），所述滚轮组件（11）均布于滚轮总成（1）的外径圆周上，所述驱动组件（12）驱动滚轮组件（11）沿滚轮总成（1）的径向方向扩展和收缩运动，所述滚轮组件（11）伸出至极限位置时滚轮总成（1）的外径大于辅助轮（2）的外径，所述滚轮组件（11）收缩至极限位置时滚轮总成（1）的外径小于辅助轮（2）的外径。

2.根据权利要求1所述的防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：所述滚轮组件（11）包括滚轮本体（111）、滚轮轴（112）、滚轮架（113）和复位弹簧（114），所述滚轮本体（111）通过滚轮轴（112）安装在滚轮架（113）上，所述滚轮本体（111）以滚轮轴（112）为转动轴自由转动，所述滚轮轴（112）与滚轮总成（1）的轴线呈45°夹角；所述复位弹簧（114）位于滚轮架（113）与驱动组件（12）之间。

3.根据权利要求2所述的防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：所述驱动组件（12）包括液压缸体（121）和活塞杆（122），所述活塞杆（122）与滚轮架（113）固定连接，所述液压缸体（121）位于滚轮总成（1）中心呈中空的圆柱状结构，所述液压缸体（121）中心设有中央油腔（1211），沿径向方向设有与中央油腔（1211）连通的压力油道（1212），所述活塞杆（122）安装于压力油道（1212）内；所述液压缸体（121）两侧分别设有“凸”字形限位槽（1213），所述滚轮架（113）两侧分别设有“T”字形限位块（115），所述限位块（115）安装在限位槽（1213）内并且限位块（115）与限位槽（1213）之间设有复位弹簧（114）。

4.根据权利要求2所述的防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：所述驱动组件（12）包括驱动轮本体（123）和驱动棘轮（124），所述滚轮组件（11）一侧设有铰接部（116），所述滚轮组件（11）通过铰接部（116）与驱动轮本体（123）铰接，同时滚轮组件（11）与驱动轮本体（123）之间设有复位弹簧（114）；所述滚轮组件（11）底部设有接触部（117），所述接触部（117）在复位弹簧（114）的作用下与驱动棘轮（124）表面紧密接触。

5.根据权利要求4所述的防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：所述接触部（117）的端部设有滚动部件，所述滚动部件紧贴驱动棘轮（124）表面进行滚动。

6.根据权利要求2所述的防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：所述驱动组件（12）包括导向环（125）、驱动杆（126）和驱动轴（127），所述导向环（125）沿径向方向上设有导向孔（1251），所述驱动杆（126）与滚轮架（113）固定连接，所述驱动杆（126）贯穿导向孔（1251）后与驱动轴（127）的外表面紧密接触，所述驱动轴（127）包括驱动部（1271）、收缩部（1272）和中间部（1273），所述驱动部（1271）和收缩部（1272）为两段同轴的圆柱形结构，所述驱动部（1271）的直径大于收缩部（1272）的直径，所述中间部（1273）为连接驱动部（1271）和收缩部（1272）的圆锥状结构，所述驱动轴（127）可以沿其轴线方向往复运动。

7.根据权利要求6所述的防磨损麦克纳姆轮，其特征在于：所述驱动杆（126）端部设滚动部件，所述滚动部件在驱动轴（127）表面滚动。

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