CN205112850U - 独轮万向轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种独轮万向轮，其包括主轮，所述主轮的内部为空心结构，还包括多个副轮、多个驱动轮、联动主轮的主传动机构和联动各驱动轮的副传动机构，所述的多个副轮等间隔安装在主轮的外圆周上，所述的多个驱动轮安装于主轮内并且在同一圆周上等间隔分布，所述的驱动轮和副轮的旋转轴均垂直主轮的旋转轴，各驱动轮的旋转轴与相应副轮的旋转轴平行，并且旋转轴相平行的驱动轮和副轮的外圆表面紧密贴合。本实用新型的独轮万向轮结构简单，可圆弧转弯和平移转弯，从而灵活性强。

Description

独轮万向轮

技术领域

本实用新型涉及一种车轮，尤其涉及一种独轮万向轮。

背景技术

车轮是人类在搬运东西的劳动实践中逐渐地发现的，有狭义车轮和广义车轮之分。其中，狭义的车轮是指汽车的四轮，在行驶系中的重要部件，其功用包括：第一、支承整车、减少摩擦；第二、通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生—驱动力和制动力，汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；第三、承担越障提高通过性的作用等。

广义的车轮包括车轮式、履带式、仿生式等。车轮式的应用非常广泛，如单轮电平车、双轮电平车、四轮桥车、多轮货车等。中国“玉兔号”和美国“机遇号”和“好奇号”都是采用六轮悬挂式车轮。履带式的应用也非常广泛，如在军事上使用履带式坦克；在救灾和拆弹时使用履带式机器人；在工地上使用履带式挖掘机；在农田使用履带式农业机械。越障性能强的仿生式车轮车通常用在障碍物较多的场合。这都是车轮日益发展的结果，根据需求设计满足性能的各种车轮，大大提高了人们的生活和生产。

人类出行需要更简洁更灵活的交通工具，对车轮的优化和改进是迫切需求的。车轮的两个作用是减少摩擦和实行换向。现在多在车轮的摩擦和数量上改进，以减少重量，降低能耗，提高换向性能，增加灵活性。但是，通过研究发现，车轮式交通工具所实现的车轮功能没能完全满足需求。例如，单轮的电动车，它利用陀螺仪传感器控制平衡，高功率的电动机驱动，可以获得很好的动力，但是需操作者倾斜身体来控制车轮的方向，不易把握和控制。两轮的自行车、两轮的平衡车、四轮的桥车，需要车辆左右两个车轮产生转速差，达到转向的效果，但是需要增加差速器，结构复杂，而且转向的轨迹仅是圆弧形，换向性能不好。双履带式是依靠履带的反向转动二原点打转，但是履带笨重。麦克纳姆轮式是依靠四个不同转动的车轮实现圆弧转弯，原点打转，平行移动，但是越障能力差，仅能在平面运动。因此，有必要设计一种新型车轮，以改善前述缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种独轮万向轮，结构简单，可圆弧转弯和平移转弯，从而灵活性强。

为实现上述目的，本实用新型提供一种独轮万向轮，包括主轮，所述主轮的内部为空心结构，还包括多个副轮、多个驱动轮、联动主轮的主传动机构和联动各驱动轮的副传动机构，所述的多个副轮等间隔安装在主轮的外圆周上，所述的多个驱动轮安装于主轮内并且在同一圆周上等间隔分布，所述的驱动轮和副轮的旋转轴均垂直主轮的旋转轴，各驱动轮的旋转轴与相应副轮的旋转轴平行，并且旋转轴相平行的驱动轮和副轮的外圆表面紧密贴合。

作为本实用新型的进一步改进，所述的多个副轮中的每三个副轮通过万向传动轴连接传动，每三个相互连接的副轮中处于中间位置的副轮与对应的驱动轮紧密贴合。

作为本实用新型的更进一步改进，各所述副轮通过轮架安装在主轮上，且副轮通过滑动轴承与轮架间隙装配。

作为本实用新型的更进一步改进，所述副轮是由两个半轮组合而成，该两个半轮通过螺钉连接。

作为本实用新型的更进一步改进，与各副轮紧密贴合的驱动轮均有两个，该两个驱动轮与副轮的两端接触，并且该两个驱动轮通过一短轴连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述主轮的二相对侧面中部均分别安装有主轴和副轴，副轴伸入主轮内部，所述主传动机构为安装在主轴上的主链轮，所述副传动机构包括一副链轮、一主锥齿轮、多个副锥齿轮、多个传动轴、多个驱动主锥齿轮和多个驱动副锥齿轮，所述副链轮位于主轮外并且安装在副轴上，所述的主锥齿轮、副锥齿轮、传动轴和驱动主锥齿轮和驱动副锥齿轮均位于主轮内，主锥齿轮安装在副轴上，各副锥齿轮均与主锥齿轮啮合，各副锥齿轮通过一所述传动轴与一所述驱动主锥齿轮连接，各驱动主锥齿轮与一所述驱动副锥齿轮啮合，与各副轮紧密贴合的两个驱动轮之间连接的短轴上安装有一所述驱动副锥齿轮。

作为本实用新型的更进一步改进，还包括使每两个驱动轮与相应副轮紧密贴合的多个压紧机构，各所述压紧机构包括挡板、弹簧和支撑架，所述挡板固定在主轮内，所述支撑架活动装设于主轮内，所述的驱动主锥齿轮、驱动副锥齿轮和驱动轮均位于支撑架内，所述传动轴贯穿安装在挡板和支撑架上，所述弹簧套装在传动轴上，且弹簧弹性压缩在挡板和支撑架之间。

作为本实用新型的更进一步改进，所述驱动轮为橡胶滚轮。

作为本实用新型的进一步改进，所述主轮是由两块形状相同的钣金件构成，所述的两块钣金件通过固定柱连接。

与现有技术相比，本实用新型的独轮万向轮的有益效果如下：

(1)通过在主轮上设置旋转轴与主轮垂直的副轮，从而独轮万向轮可圆弧转弯和平移转弯，可实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，即运动方向是万种的，灵活性强，从而可减少车轮转向、掉头需要的空间和运动距离，非常适合转运空间有限、作业通道狭窄，而且车辆可以采用单轮结构，以减轻轮系的重量和提高轮系灵活性，增加空间利用率以及降低人力成本方面具有明显的效果，因而在生活、生产、环保、救灾、军事等领域有着广泛的应用前景。

(2)结构简单，成本低廉。

(3)采用压紧机构，可实现驱动轮与副轮紧密接触，形成纯滚动，从而实现副传动的稳定性和可靠性。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为独轮万向轮的主视图。

图2为独轮万向轮的侧视图。

图3为独轮万向轮内部部分的结构示意图。

图4为副轮的剖视结构示意图。

图5为独轮万向轮的主运动示意图。

图6为独轮万向轮的副运动示意图。

图7为独轮万向轮的复合运动示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1-4，所述的独轮万向轮包括主轮1、多个副轮2、多个驱动轮3、联动主轮1的主传动机构、联动各驱动轮3的副传动机构、以及多个压紧机构。所述主轮1的内部为空心结构，所述的多个副轮2等间隔安装在主轮1的外圆周上，所述的多个驱动轮3安装于主轮1内并且在同一圆周上等间隔分布，所述的驱动轮3和副轮2的旋转轴均垂直主轮1的旋转轴，副轮2和主轮1相互独立运动，各驱动轮3的旋转轴与相应副轮2的旋转轴平行，并且旋转轴相平行的驱动轮3和副轮2的外圆表面紧密贴合，从而驱动轮3可将动力依靠摩擦力传递给副轮2。

具体而言，所述主轮1是由两块形状相同的钣金件构成，所述的两块钣金件通过固定柱连接。所述主轮1采用质量轻且不易变形的铝合金材料制成。所述主轮1的二相对侧面中部均分别安装有主轴4和副轴5，副轴5伸入主轮1内部，并且伸入主轮1内部的副轴5上安装有内轴承6，副轴5在主轮1外部的外围设有固定在主轮1上的护套7，主轴4和护套7上均装有外轴承8，内轴承6和外轴承8均为滚动轴承，主轴4和护套7上还分别用于安装载重物架，主轴4和护套7上的载重物架上均分别安装电机，主轴4和护套7上的载重物架上的电机相互独立。

所述的多个副轮2中的每三个副轮2通过万向传动轴9连接传动，每三个相互连接的副轮2中处于中间位置的副轮2与对应的驱动轮3紧密贴合。各所述副轮2通过轮架10安装在主轮1上，且副轮2通过滑动轴承与轮架10间隙装配。所述副轮2是由两个半轮组合而成，该两个半轮通过螺钉连接。

与各副轮2紧密贴合的驱动轮3均有两个，该两个驱动轮3与副轮2的两端接触，并且该两个驱动轮3通过一短轴11连接，短轴11的两端安装有滚动轴承。所述驱动轮3采用橡胶滚轮，从而成本低廉。

所述主传动机构为安装在主轴4上的主链轮12，主链轮12的动力由主轴4上的载重物架上的电机通过链条输送过来，主链轮12获得动力转动后可使主轮1转动，从而实现主运动。主链轮12与主轮1通过螺栓连接固定。

所述副传动机构包括一副链轮13、一主锥齿轮14、多个副锥齿轮15、多个传动轴16和多个驱动主锥齿轮17和多个驱动副锥齿轮18，所述副链轮13位于主轮1外并且安装在副轴5上。所述的主锥齿轮14、副锥齿轮15、传动轴16、驱动主锥齿轮17和驱动副锥齿轮18均位于主轮1内并且沿主轮1的径向方向分布，主锥齿轮14安装在副轴5上，且各副锥齿轮15均与主锥齿轮14啮合，各副锥齿轮15通过一所述传动轴16与一所述驱动主锥齿轮17连接，各驱动主锥齿轮17与一所述驱动副锥齿轮18啮合，与各副轮2紧密贴合的两个驱动轮3之间连接的短轴11上安装有一所述驱动副锥齿轮18。所述副链轮13的动力由护套7上的载重物架上的电机通过链条输送过来，副链轮13获得动力转动后可依次通过副轴5、主锥齿轮14、副锥齿轮15、传动轴16、驱动主锥齿轮17、驱动副锥齿轮18、短轴11以及驱动轮3的传动使副轮2转动，从而实现副运动。

每两个驱动轮3与相应副轮2通过一所述压紧机构的压紧实现紧密贴合，所述压紧机构包括挡板19、弹簧20和支撑架21，所述的挡板19、弹簧20和支撑架21沿主轮1的径向方向分布，所述挡板19固定在主轮1内并接近副轴5，所述支撑架21活动装设于主轮1内并接近副轮2，所述的驱动主锥齿轮17、驱动副锥齿轮18和驱动轮3均位于支撑架21内，且所述驱动副锥齿轮18和驱动轮3通过短轴11和短轴11两端的滚动轴承安装在支撑架21上，所述传动轴16贯穿安装在挡板19和支撑架21上，所述弹簧20套装在传动轴16上，且弹簧20弹性压缩在挡板19和支撑架21之间，通过弹簧20的作用，可使支撑架21成径向运动，将驱动轮3压紧在副轮2上，实现驱动轮3与副轮2紧密接触，形成纯滚动，从而实现副传动的稳定性和可靠性。

请参考图5，当动力仅输入到主链轮12时，主轮1实现主运动，即向前滚动或向后滚动。

请参考图6，当动力仅输入到副链轮13时，副轮2实现副运动，即向左平动或向右平动。

请参考图7，当动力既输入到主链轮12，又输入到副链轮13时，独轮万向轮实现复合运动，即向左前运动、向右前运动、向左后运动、向右后运动。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (9)

1.一种独轮万向轮，包括主轮，其特征在于：所述主轮的内部为空心结构，还包括多个副轮、多个驱动轮、联动主轮的主传动机构和联动各驱动轮的副传动机构，所述的多个副轮等间隔安装在主轮的外圆周上，所述的多个驱动轮安装于主轮内并且在同一圆周上等间隔分布，所述的驱动轮和副轮的旋转轴均垂直主轮的旋转轴，各驱动轮的旋转轴与相应副轮的旋转轴平行，并且旋转轴相平行的驱动轮和副轮的外圆表面紧密贴合。

2.如权利要求1所述的独轮万向轮，其特征在于：所述的多个副轮中的每三个副轮通过万向传动轴连接传动，每三个相互连接的副轮中处于中间位置的副轮与对应的驱动轮紧密贴合。

3.如权利要求2所述的独轮万向轮，其特征在于：各所述副轮通过轮架安装在主轮上，且副轮通过滑动轴承与轮架间隙装配。

4.如权利要求3所述的独轮万向轮，其特征在于：所述副轮是由两个半轮组合而成，该两个半轮通过螺钉连接。

5.如权利要求2所述的独轮万向轮，其特征在于：与各副轮紧密贴合的驱动轮均有两个，该两个驱动轮与副轮的两端接触，并且该两个驱动轮通过一短轴连接。

6.如权利要求5所述的独轮万向轮，其特征在于：所述主轮的二相对侧面中部均分别安装有主轴和副轴，副轴伸入主轮内部，所述主传动机构为安装在主轴上的主链轮，所述副传动机构包括一副链轮、一主锥齿轮、多个副锥齿轮、多个传动轴、多个驱动主锥齿轮和多个驱动副锥齿轮，所述副链轮位于主轮外并且安装在副轴上，所述的主锥齿轮、副锥齿轮、传动轴和驱动主锥齿轮和驱动副锥齿轮均位于主轮内，主锥齿轮安装在副轴上，各副锥齿轮均与主锥齿轮啮合，各副锥齿轮通过一所述传动轴与一所述驱动主锥齿轮连接，各驱动主锥齿轮与一所述驱动副锥齿轮啮合，与各副轮紧密贴合的两个驱动轮之间连接的短轴上安装有一所述驱动副锥齿轮。

7.如权利要求6所述的独轮万向轮，其特征在于：还包括使每两个驱动轮与相应副轮紧密贴合的多个压紧机构，各所述压紧机构包括挡板、弹簧和支撑架，所述挡板固定在主轮内，所述支撑架活动装设于主轮内，所述的驱动主锥齿轮、驱动副锥齿轮和驱动轮均位于支撑架内，所述传动轴贯穿安装在挡板和支撑架上，所述弹簧套装在传动轴上，且弹簧弹性压缩在挡板和支撑架之间。

8.如权利要求7所述的独轮万向轮，其特征在于：所述驱动轮为橡胶滚轮。

9.如权利要求1所述的独轮万向轮，其特征在于：所述主轮是由两块形状相同的钣金件构成，所述的两块钣金件通过固定柱连接。