CN203681148U - 万向轮以及具有这种万向轮的全向运动车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种万向轮，具有：能够围绕转动轴（RT）转动的轮彀（112）；两个与轮彀相连接、相对于轮彀同轴地设置的轮盘（113a，113b）；多个球状滚动体（111），这些滚动体设置在轮盘之间并沿车轮（110a-110d）的圆周护套均匀地分布，其中，这些滚动体的滚轴（RL）以相对于轮彀的转动轴（RT）的对角线角度的方向取向，并关于轮盘可自由转动地支承在它们彼此相对的端部上。为了在保持相对置的轮盘的情况下实现对于运行需求牢固耐用的万向轮，将滚动体（111）可自由转动地支承在支座元件（114）上，并将支座元件固定在两个轮盘上。本实用新型还涉及一种具有这种万向轮的全向运动车辆。

Description

万向轮以及具有这种万向轮的全向运动车辆

技术领域

本实用新型涉及一种万向轮和一种具有这种万向轮的全向运动车辆。

背景技术

万向轮可用于使车辆沿所要求的任意方向运动，而不必将车轮铰接地安装在车辆上。在此可以设置两个前转动驱动装置和两个后转动驱动装置，每个驱动装置都具有万向轮。这些驱动器是能够单独控制的，并且与地面接触的滚轮被倾斜地设置，在此,第一对角对的车轮沿相同的方向倾斜地运行，第二对角对的车轮以相对于第一对角对为直角倾斜地运行。

在现有技术中所公知的万向轮具有可围绕转动轴转动的轮彀，其中，两个与轮彀相连的轮盘相对于轮彀同轴设置并具有多个球状滚动体，这些滚动体设置在轮盘之间并沿车轮的圆周护套均匀地分布，其中，这些滚动体的滚轴以相对于轮彀的转动轴的对角线角度的方向取向，并关于轮盘可自由转动地支承在它们彼此相对的端部上。这些滚动体通过对应的轴承直接支承在轮盘的内侧面上。在此将轮盘用作滚动体的承载元件。这样做的缺点在于，必须在制造技术上使所有的轴支承件相互协调一致，以使所有滚动体同中心、没有支撑偏差且彼此对称地定位。其后果之一便是这种车轮的装配成本很高，因为在装配期间必须很耗时地反复调整滚动体的正确位置。此外在特定的场合下，施加在万向轮上的高转矩会造成轮彀扭曲，由此使一个轮盘相对于另一个轮盘转动，从而可能使所有经过调整的滚动体的位置发生移动。这在在彼此相对的轮盘中间设有滚动体的应用中已经得到证实。

这些车轮在外周上具有相对于转动轴成45°角取向的滚子（Rollen）。滚子的表面是拱形的，因此使得车轮在上面滚动的圆周面形成一环形。车轮的承载结构通过两个侧壁构成。滚子的转动轴借助于支承面定位在侧壁上。通过两个侧壁的相对转动，使得滚子支承在其中的两个导向件的轴错位。这适用于所有的滚子。这导致对所有滚子的支承出现问题。在两个侧壁上、用于车轮外周上的所有滚子的支承点必须成对地相对取向，并且支承点的轴线要彼此对齐。当这些没有做到时，各个车轮的支承件就会发生轴错位，这会造成对滚子的支承出现问题，而这是应该加以避免的。因此在现有技术中必须以很窄的公差来制造侧壁。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种在保持相对的轮盘的情况下对于运行需求牢固耐用的万向轮。

本实用新型的另一目的在于提出一种在保持相对的轮盘的情况下能够在滚动体的较高的位置精度下制造和运行的万向轮。

根据本实用新型，这种万向轮具有：可围绕转动轴转动的轮彀；两个与轮彀相连接的轮盘，它们相对于轮彀同轴地设置；多个球状的滚动体，这些滚动体设置在轮盘之间并沿车轮的圆周护套均匀分布，其中，这些滚动体的滚轴以相对于轮彀的转动轴的对角线角度的方向取向，并关于轮盘可自由转动地支承在它们彼此相对的端部上；和支座元件，滚动体可自由转动地支承在该支座元件上，在此，每个滚动体可自由转动地支承在各自的支座元件上，各个支座元件固定在两个轮盘上，并且各个万向轮分别与各自的驱动器相连接，其中，对每个驱动器能够独立于其他的驱动器就转速以及转动方向进行控制。

支座元件能够使用于滚动体的相对的支承部位精确地取向，而与作用于轮彀或轮盘上的扭转力无关。各个滚动体可以预装在其支座元件上。这意味着可以分别、相互独立地准确调整各个滚动体的支承件。这种独立的可调整性可以关于支座元件来实现并因此与轮盘无关。

因此每个滚动体都拥有自己的支座元件。也就是说，每个滚动体的支承件将设置在自己的支座元件上。由此使得各个滚动体能够支承在各自的支座元件上，并能够独立地关于该支座元件就对齐、偏移、间距和公差来进行调整。由此可以使每个滚动体都成为预装的滚动体单元。然后可以简单地将多个滚动体单元固定在车轮或轮盘上。

以上所提出的滚子在车轮圆周上的插入和支承使得车轮可以使用较小的轮彀。在此，车轮具有侧壁，通过该侧壁可以克服轮彀和滚子之间的间隔。滚子支承在安装于每个滚子的边条（Steg）上的保持件中。

此外还具有以下优点：

各个滚子的支承都相互独立，并因此可以单独进行调整。

基于滚子的相互独立性，将不再对侧壁、即轮盘的制造公差有很大的要求。

车轮的支承结构将通过车轮上的两个侧壁或轮盘来实现。这将允许车轮采用任意大小的轮彀。

每个滚子都在自己的边条上受到支承，该边条与两个侧壁或轮盘相互连接。

可以以很少的材料开销对车轮结构实现强化，因为通过轮彀、两个侧壁或轮盘以及可能的边条可以实现封闭的力线通量（Kraftfluss）。

因此，根据本实用新型的解决方案以及下面所描述的具体实施方式的目的在于：

使滚子在车轮圆周上的支承件是相互独立的。

使滚子在车轮圆周上的支承件可以彼此分开地进行调整。

使车轮的侧盘或轮盘可以小于根据现有技术的这种类型的车轮的公差制成，根据该公差可以确定所有支承件的位置以及因此而确定滚子关于侧盘或轮盘的位置。

使车轮具有与总重量相匹配的较高的刚性。

使车轮的轮彀或其他支承结构的扭转不再损害滚子的支承件。

支座元件可以成边条状地从滚动体的第一端面向第二端面延伸，并为了实现其固定而在车轮的轮盘之间设置彼此在端侧相对置的法兰部。支座元件在此形成横向载体，其在轮盘边缘区域内还实现对车轮的附加加固。这种边条状的支座元件构成了两个用于所属的滚动体的相对置的支承部位的很大程度上的刚性连接。这种边条状的支座元件可以一体化地制成。其特别是可以具有矩形的横截面。

在一种扩展方案中，可以将支座元件的法兰部固定在轮盘的彼此相向的内侧面上。在另一种扩展方案中，例如也可以将支座元件固定在轮盘的外周区域中。这种在外周上的固定特别可以是力配合和/或形状配合地实现。为此轮盘不必具有圆形轮廓。相反，轮盘可以具有异于圆形的轮廓，例如多边形或其他星形轮廓。通过这样的外周轮廓可以定义支座元件的位置并由此定义滚动体的位置。

在此，法兰部可以具有凸起，用以形状配合地嵌入轮盘的凹槽中。支座元件的法兰部的凸起在此形状配合地嵌入轮盘的凹槽中。该凹槽可以具有适于形成壁龛状凹部的各种形态，支座元件的与之相匹配的凸起可以形状配合地嵌入该凹槽中。这样的凸起和凹槽可用作支座元件在车轮上的至少一个形状配合地预固定，而不需要单独的固定装置。因此例如可以通过单纯地将支座元件插入轮盘的凹槽中实现预固定，在此，通过在支座元件和轮盘端面上的夹紧力，例如通过可拆卸的螺丝连接实现可承但负载的固定。还可以利用其他的固定装置替代螺丝连接。这些固定装置可以是可拆卸或不可拆卸的。

在支座元件的一种实施方式中，可以为每个滚动体的彼此相对的端面分别配置固定支架（Haltewinkel），在此，在滚动体和固定支架之间分别设置转动轴承并将固定支架固定支座元件上。为了使各个滚动体能够通过其相对的端面可转动地支承在支座元件上，支座元件必须成C形地围夹住滚动体。支座元件可以一体化地例如浇铸制成，或者整体铣磨而成。但是就制造技术而言有利的是将支座元件设计为由多部分组成的。在这种情况下，支座元件例如可以由平整的平面基础支承件构成，并将两个彼此相对的固定支架固定在该基础支承件上，以获得成C形的支座元件。这样做的优点在于：在将固定支架固定在基础支承件上之前，就制造技术而言可以在固定支架上容易地建立用于容纳转动轴承元件（例如滚珠轴承或滚子轴承）的支承件。固定支架例如可以通过螺丝与基础支承件相连接。因此也可以基于这种螺丝连接的可拆卸性根据需要（例如由于磨损）而更换单个的轴承或固定支架。

本实用新型还涉及一种可全向运动的车辆，该车辆配备有具有如上所述的根据本实用新型的特征的万向轮。

此外，本实用新型还涉及一种对用于使独立的操纵器运动的全向运动车辆的应用。

附图说明

下面根据实施例对本实用新型进行详细说明。其中：

图1以示意图示出了全向运动车辆；

图2以透视图示出了根据本实用新型的、完整的万向轮；

图3以透视图示出了如图2所示的万向轮，其具有唯一的根据本实用新型的滚动体和位于其在轮盘上的安装位置上的支座元件；

图4以透视图示出了如图3所示的带有支座元件的单独的滚动体。

具体实施方式

图1示出了一种全向运动车辆106，其具有底盘107以及第一几何形状的轮轴108和第二几何形状的轮轴109。在沿着第一轮轴108的方向上，底盘107承载着右前万向轮110a和左前万向轮110b。在沿第二轮轴109的方向上，底盘107承载着右后万向轮110c和左后万向轮110d。各个万向轮110a、110b、110c、110d分别与各自的驱动器相连接。对于各个驱动器不仅可以独立于其他的驱动器就转速进行控制，而且还可以就转动方向进行控制。对角线轮对110a、110c和110b、110d中的一个具有滚动体111，这些滚动体沿同一方向以角度W相对于轮轴108或轮轴109倾斜延伸地取向。对角线轮对110a、110c和110b、110d中的另一个具有滚动体111，这些滚动体沿同一方向以与角度W相反的角度V相对于轮轴108或轮轴109倾斜延伸地取向。通常以45°的角度W或V设置这些滚动体。但是在具体的实施方式中，也可以其他的角度W或V实现，例如在30°和60°之间。如果所有四个车轮110a、110b、110c和110d以相同的转速并沿相同的转动方向运动，则车辆106将直线行进。如果各同一车轴108或109的车轮110a、110b、110c和110d彼此反向转动且所有的车轮110a、110b、110c和110d具有相同的转速，则车辆106向侧面运动，也就是垂直于原有的行进方向运动。如果对角线轮对110a、110d或110b、110c分别以相同的转速转动且所有的110a、110b、110c和110d具有同一转动方向，则车辆106沿对角线或斜向运动，即在前进方向和侧向方向之间存在一定的角度。如果右侧的轮对110a、110c以一个转动方向运动，而左侧的另一轮对110b、110d以相反的转动方向运动，则车辆106围绕其中心转动。

在图2中示出了根据本实用新型的万向轮110的一个实施例。该万向轮110具有轮彀112。轮彀112可围绕转动轴RT转动。在轮彀112的相对的端部上法兰连接两个轮盘113a和113b。轮盘113a和113b具有圆盘形设计并相对于两个轮彀112同轴设置。通过轮盘113a和113b将输送到两个112上的转矩传送到滚动体111上。万向轮110具有多个滚动体111，这些滚动体彼此之间以均匀的间距沿着万向轮110的护套区域分散设置。根据车轮直径和滚动体直径可以为各个万向轮110配置不同数量的滚动体111。所有的滚动体111通过其滚轴RL以一定的对角角度定向，也就是以相同的方式和相同的角度W相对于转动轴RT倾斜定向。通常以45°的角度设置滚动体111。但是在具体情况下也可以其他的角度实现，例如在30°和60°之间。各个滚动体111可转动地支承在各自的支座元件114上。

在图3和图4中详细示出了支座元件114。在图3中示出了如图2所示的万向轮110，为清楚起见只示出了一个根据本实用新型的滚动体111和位于其在轮盘113a和113b上的安装位置中的支座元件114。支座元件114具有平整的平面基础支承件115。该基础支承件115具有矩形的横截面。在基础支承件115的彼此相对的狭长端面上设有法兰部116a、116b。法兰部116a、116b用于将基础支承件115固定在轮盘113a和113b的内侧面上。为了实现这种固定，法兰部116a、116b具有凸起117a和117b（图4）。凸起117a和117b在支座元件114的安装位置上嵌入位于轮盘113a和113b的内侧面上的对应凹槽118a和118b中。凹槽118a和118b边缘开口地设置在轮盘113a和113b的圆周上，从而能够使基础支承件115沿径向方向插入预装在轮彀112上的两个轮盘113a和113b之间。基础支承件115在轮盘113a和113b上的最终固定通过使未示出的螺丝穿过轮盘113a和113b上的孔119来实现。

如图4所示，在凸起117a和117b的端面上设置螺纹120，螺丝经过孔119拧入其中。滚动体111在相对的端面上具有轴颈121a和121b并将它们引入轴支承件122a和122b中。轴支承件122a和122b固定在对应的固定支架123a和123b中。为此，固定支架123a具有在图4中垂直示出的、用于轴支承件122a的支架侧边124a和水平示出的支架侧边125a，固定支架123a通过这两个侧边固定在基础支承件115上。固定支架123b以相同的方式具有在图4中垂直示出的、用于轴支承件122b的支架侧边124b和水平示出的支架侧边125b，固定支架123b通过这两个侧边固定在基础支承件115上。滚动体111位置确定地、可转动地支承在图4中垂直示出的支架侧边124a和124b之间。在安装过程中，首先相对于基础支承件115的位置面126b推动固定支架123b，并使固定支架123b的前侧面127b与基础支承件115的前侧面128b齐平。随后通过孔129b将固定支架123b用螺丝拧在基础支承件115上。现在将滚动体111安装在轴支承件122b中并将固定支架123a放置在滚动体111的轴颈121a上。通过装配板130使固定支架123b到达所对准的位置中，在该位置上可以就对齐、偏移、间距和公差对滚动体111的支承进行调整。同时使固定支架123a的前侧面127a与基础支承件115的前侧面128a齐平。随后通过孔129a将固定支架123a用螺丝拧在基础支承件115上。在固定好固定支架123a之后可以将装配板130从基础支承件115上移除。

由此就可以将各个滚动体111预安装在其支座元件114上。其结果是：可以单独地、相互独立地精确调整滚动体111的各个轴支承件122a、122b。这种独立的可调整性可以关于支座元件114实现并因此与轮盘113a和113b无关。

Claims (7)

1.一种万向轮，具有：

可围绕转动轴（RT）转动的轮彀（112）；

两个与所述轮彀（112）相连接的轮盘（113a，113b），它们相对于所述轮彀（112）同轴地设置；

多个球状滚动体（111），这些滚动体设置在所述轮盘（113a，113b）之间并沿车轮（110a-110d）的圆周护套均匀分布，其中，这些滚动体的滚轴（RL）以相对于所述轮彀（112）的转动轴（RT）的对角线角度的方向取向，并关于所述轮盘（113a，113b）可自由转动地支承在它们彼此相对的端部上；

其特征在于，具有支座元件（114），所述滚动体（111）可自由转动地支承在该支座元件上，其中，每个滚动体（111）可自由转动地支承在各自的支座元件（114）上，各个支座元件（114）固定在两个轮盘（113a，113b）上，并且各个万向轮（110a，110b，110c，110d）分别与各自的驱动器相连接，其中，对每个驱动器能够独立于其他的驱动器就转速以及转动方向进行控制。

2.如权利要求1所述的万向轮，其中，所述支座元件（114）成边条状地从所述滚动体（111）的第一端面向第二端面延伸，并且为了固定该支座元件（114）而在所述车轮（110a-110d）的轮盘（113a，113b）之间设置彼此在端侧相对置的法兰部（116a，116b）。

3.如权利要求2所述的万向轮，其中，所述支座元件（114）固定在所述轮盘（113a，113b）的外圆周上。

4.如权利要求2所述的万向轮，其中，所述支座元件（114）的法兰部（116a，116b）固定在所述轮盘（113a，113b）的彼此相向的内侧面上。

5.如权利要求4所述的万向轮，其中，所述法兰部（116a，116b）具有凸起（117a，117b），用以形状配合地嵌入所述轮盘（113a，113b）的凹槽（118a，118b）中。

6.如权利要求1至5中任一项所述的万向轮，其中，为各个滚动体（111）的彼此相对的端面分别配置固定支架（123a，123b），在所述滚动体（111）和所述固定支架（123a，123b）之间分别设置转动轴承（122a，122b）并将所述固定支架（123a，123b）固定在所述支座元件（114）上。

7.一种能够全向运动的车辆（106），具有如权利要求1至6中任一项所述的万向轮（110a-110d）。

Images