CN2142405Y

CN2142405Y - 万向轮

Info

Publication number: CN2142405Y
Application number: CN 92214048
Authority: CN
Inventors: 谢中全
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-09-22
Anticipated expiration: 2002-01-13

Abstract

本实用新型提供了纯滚动的球形万向轮实施方案，其优点是解决了现有技术无法克服的缺点——高承载时转动失灵和磨损快寿命短的问题。其特点是：在球轮相对承力处设置带有球窝和使滚珠循环的夹层状腔道的核体，可在球轮向外凸出相对处增设另一球轮，另外可根据需要选择同制动装置、挡尘密封圈、摩擦轮等辅助功能装置组合，使本球形万向轮的性能更趋完善。本万向轮广泛适用于生产和生活各领域。

Description

本实用新型涉及万向轮，尤其是力线直通触地点的无固定轴球型万向轮。

现在生活中使用的球型万向轮和查询中国专利所有关于球型万向轮的文献，至今不能够解决的根本问题是：高承载时球轮转动失灵且磨损快寿命短。其原因是现有技术不能实现承力的滚珠与壳体内壁、与壳内球轮面之间保持持续不断的纯滚动，而仅能达到滑动和滚动兼滑动的水平。要克服上述现有技术的缺点，必须使现有技术球型万向轮内的滚珠实现不断循环，以支持球轮以滚动方式实现万向运动。申请号88214749.8，公告号CN2040450U所述的《无轴万向轮》，据其说明书、附图和权利要求书，所述及“凹槽最外圈为滚珠回流槽，它与滚珠间隙较大，滚珠在回流槽内不受轮座的压力，而是在中部受压滚珠的推挤下，自动向空缺处回流”是无法实现的，因不论在受压珠或地球重力作用下，回流槽内的滚珠只会靠向槽壁越压越紧。

本实用新型的目的是：（1）提供一系列万向轮，该万向轮的共同特点是滚珠实现循环，以支持球轮始终保持纯滚动；（2）提供安装摩擦轮的万向轮；（3）提供安装挡尘密封圈的万向轮；（4）提供在球型万向轮下增安球轮的万向轮；（5）提供安装制动装置的万向轮；（6）提供同时安装摩擦轮、挡尘密封圈、新增球轮和制动装置以及其它功能装置的万向轮或同时安装其中部分功能装置的万向轮。

为实现上述目的，本实用新型采用下列方案：

第一种方案是，在壳内球轮面相对而承力处设置核体，核体同壳体内壁间有传力柱使二者固定连接；滚珠分布于壳体内壁和壳内球轮面同核体壁面间构成的夹层空腔之中当球轮在受压状态下，绕其不定轴滚动前进时，滚珠在夹层空腔中绕核体滚动或游动并形成循环。根据需要，可以设置减小传力柱对游动滚珠阻力的装置——导向分珠体；核体呈覆盖球轮小部分、一半和大部分这三种情况；当核体覆盖球轮一半和多半时，由于球轮前进反向侧布有滚珠，故万向轮运行和换向更加灵活。导向分珠体有两种结构：（1）导向分珠体是当传力柱在保证承担一定压力的条件下尽可能细的圆柱状结构体；这种结构便于循环游动的滚珠绕传力柱而通过。（2）导向分珠体由与圆柱状的传力柱吻合相套并可绕其灵活旋转的环状体、较短的锲状头或锥状头和较长的尾翼组成，上述锲状头或锥状头和尾翼的底部分别固定连接于环状体直径两端的外环面上，同环面相接处最好与环状体外环面相切，锲状头或锥状头和尾翼的指向同围绕传力柱的夹层空腔的走向相吻合。这种装置便于万向轮在较高速运动时进一步减小传力柱对循环游动的滚珠的阻力。万向轮中的传力柱可设置一根或多根。

第二种方案是，壳体开口向下，在壳体内壁上，位于壳内球轮面相对承力处设置同壳体固定连接并向下凸出的承力凸体；滚珠布于承力凸体壁面同壳内球轮面和壳内壁面间构成的夹层空腔之中；承力凸体可设置成凸体侧边线呈平行的H型和凸体侧边线呈夹角的A型和V型；承力凸体可覆盖球面小部分、一半或大部分这三种情况；当球轮前进方向同侧聚集的滚珠上升达到承力凸体基部，并受其反压力和后续滚珠支承及地球重力共同作用而向下移到球轮前进反向侧的万向轮为承力台型万向轮；当球轮前进方向同侧聚集的滚珠在地球重力和后续滚珠支承的共同作用下，始终在达不到承力凸体基部就向下移到球轮前进反向侧的万向轮为承力柱型万向轮。

第三种方案是，壳体开口向上，滚珠夹于壳内壁同球轮面之间，在壳内近壳体开口端为厚度大于或等于滚珠直径的空腔，与球轮相对且同球心的凹面可覆盖球轮小部分、一半或大部分；球轮直径两端腔壁可设置成互相平行的H型或呈夹角的A型或V型；当球轮前进方向同侧聚集的滚珠上升到达空腔顶部，并受其反压力和后续滚珠支承及地球重力共同作用而向下移到球轮前进反向侧的万向轮为反压型万向轮；当球轮前进方向同侧聚集的滚珠在地球重力和后续滚珠支承的共同作用下，始终在达不到空腔顶部就向下移到球轮前进反向侧的万向轮为重力型万向轮；根据需要，重力型万向轮的球轮上方可增安一个或数个球轮。根据需要，新增球轮的周围可安装摩擦轮。该万向轮可设置在特定的轨道的底部和侧面以运送各种规格的重物。

第四种方案是，壳体开口向下，壳体内壁包裹球轮一半以上，滚珠吻合夹于壳体内壁同球轮面之间，在接近开口端的壳体壁同球轮面构成的空腔厚度大于或等于滚珠直径；根据需要，可在滚珠群中掺杂直径更小的滚珠。

第五种方案是，滚珠夹于壳体球轮面同壳体壁之间，在壳内接近壳体开口端空腔厚度大于或等于滚珠直径；在球轮相对而承力的壳体上安置同滚珠相互强烈吸引的物体。与球轮相对的且同球心的壳体凹面可覆盖球轮面小部分、一半或大部分；空腔可设置为球轮直径两端腔壁互相平行的A型或呈夹角的A型或V型；根据需要，相互吸引物体可选择磁体和钢铁材料。

上述各种方案万向轮可据需要而安装挡尘密封圈，该挡尘密封圈由与壳体开口处沿万向轮承力方向相扣合的环状体和使环状体同壳体相连接的部件——连接件组成，连接件是绕环状体周围布置的伸缩性强的弹性物，其一端连接于环状体，另一端同壳体相连。该挡尘密封圈可动态地随时保持将球轮封闭以阻止灰尘进入壳体内部。

上述各种方案万向轮，可据需要而安装摩擦轮，摩擦轮是减小球轮在其前进反向侧同壳体内壁间摩擦阻力的装置，该装置是沿球轮球心所在的平面而此平面重直于通过球轮心和球轮触地点所在的直线，沿该平面在与球轮相套的壳体壁上安装数目不少于3枚的且最好是均匀地绕球轮排列的，其固定轴线位于该平面上的轮子，该装置保证球轮更灵活地朝任意方向运动。

上述各种方案万向轮，可据需要而在一个或数个万向轮触地球轮下方设置新增球轮，其外包裹新增壳体，新增壳体同万向轮壳体固定连接，新增球轮一端同万向轮的球轮相接承力，其另一端从新增壳体内凸露出部分球轮面；根据需要，新增球轮可选择不同硬度和表面造形的球体充当；根据需要，新增壳体上可以安装摩擦轮；根据需要，可安装挡尘密封圈。这样可扩大万向轮应用范围，如可制作大型车辆上用的万向轮。

上述各种方案万向轮，可据需要安装制动装置，该制动装置由螺杆、螺腔、螺臂和杆头组成；螺腔呈圆筒状贯穿壳体，一端通向承力凹面内，承力凹面中有一凹窝同螺腔相通，螺腔在凹窝中向球轮方向形成一环状凸壁。螺腔内有螺纹；螺杆穿过螺腔，螺杆壁上有与螺腔内的螺纹相匹配的螺纹；螺杆一端同杆头相连接，杆头可选用橡胶等材料做成；螺杆另一端同螺臂相连；螺臂为环状或条状力臂；根据需要，可在螺杆或螺臂上设置可调的单向旋转阀。这样使万向轮可以根据需要而随时定位。

本万向轮具有如下积极效果：（1）高承载下运行或转向灵活；（2）同量承载下寿命大为增强；（3）有效承载能力大幅度提高；（4）具有防尘和制动性能和更广阔的应用领域。

图1是核体型万向轮的核体覆盖球轮小部分的万向轮示意图；

图2是核体型万向轮的核体覆盖球轮一半的万向轮示意图；

图3是核体型万向轮的核体覆盖球轮大部分的万向轮示意图；

图4是核体型万向轮的导向分珠体为园柱状的万向轮示意图；

图5是核体型万向轮的导向分珠体为环状体的万向轮示意图；

图6是核体型万向轮的传力柱为一根柱体的万向轮示意图；

图7是核体型万向轮的传力柱为多根柱体的万向轮示意图；

图8是承力凸体型万向轮凸体边呈平行状的万向轮示意图；

图9是承力凸体型万向轮凸体边呈A状夹角的万向轮示意图；

图10是承力凸体型万向轮凸体边呈V状夹角万向轮示意图；

图11是承力凸体型万向轮的承力凹面覆盖球轮小部分的万向轮示意图；

图12是承力凸体型万向轮的承力凹面覆盖球轮一半的万向轮示意图；

图13是承力凸体型万向轮的承力凹面覆盖球轮大部分的万向轮示意图；

图14是承力台型万向轮示意图；

图15是承力柱型万向轮示意图；

图16是开口向上万向轮的承力凹面包裹球轮小部分的万向轮示意图；

图17是开口向上万向轮的承力凹面包裹球轮一半的万向轮示意图；

图18是开口向上万向轮的承力凹面包裹球轮大部分的万向轮示意图；

图19是开口向上万向轮沿水平方向球轮直径两侧空腔呈平行的万向轮示意图；

图20是开口向上万向轮沿水平方向球轮直径两侧空腔呈A状夹角的万向轮示意图；

图21是开口向上万向轮沿水平方向球轮直径两侧空腔呈V状夹角的万向轮示意图；

图22是开口向上的反压型万向轮示意图；

图23是开口向上的重力型万向轮示意图；

图24是包裹球轮一半以上的万向轮近壳体开口端空腔厚度大于滚珠直径的万向轮示意图；

图25是包裹球轮一半以上的万向轮近壳体开口端空腔厚度等于滚珠直径的万向轮示意图；

图26是包裹球轮一半以上的万向轮的滚珠中掺杂更小滚珠的万向轮示意图；

图27是带磁体万向轮承力凹面包裹球轮小部分的万向轮示意图；

图28是带磁体万向轮承力凹面包裹球轮一半的万向轮示意图；

图29是带磁体万向轮承力凹面包裹球轮大部分的万向轮示意图；

图30是带磁体的万向轮球轮直径两端空腔呈平行的万向轮示意图；

图31是带磁体的万向轮球轮直径两端空腔呈A状夹角的万向轮示意图；

图32是带磁体的万向轮球轮直径两端空腔呈V状夹角的万向轮示意图；

图33是带挡尘密封圈、摩擦轮、新增球轮和制动装置的万向轮示意图。

Claims

1、一种球形万向轮，由球轮、滚珠、壳体和外连件组成；壳体包裹球轮，球轮从壳体中凸露出部分球轮面于壳外；滚珠包裹于壳内，在壳内球轮面相对而承力处设置核体，核体同壳体内壁间有传力柱使二者固定连接；滚珠分布于壳体内壁和壳内球轮面同核体壁面间构成的夹层空腔之中；可以设置减小传力柱对游动滚珠阻力的装置-导向分珠体；壳内球轮面相对承力的核体表面，是当单层滚珠吻合地夹于壳内球轮面上时与球轮同球心的凹面；壳体上有同其他物体相连接的部件-外连件；可以安装制动装置、挡尘密封圈和减小球轮在其前进反向侧同壳体内壁间摩擦阻力的装置-摩擦轮，以及其他功能装置；其特征在于：

核体呈：

A、覆盖球轮小部分；

B、覆盖球轮一半；

C、覆盖球轮大部分。

导向分珠体有两种结构：

D、导向分珠体是当传力柱在保证承担一定压力的条件下尽可能细的圆柱状结构体；

E、导向分珠体由与传力柱吻合相套并可绕其灵活旋转的环状体、较短的契状头或锥状头和较长的尾翼组成，上述契状头或锥状头和尾翼的底部分别固定连接于环状体直径两端的外环面上，同环面相连接处最好与环状体外环面相切，契状头或锥状头和尾翼的指向同围绕传力柱的夹层空腔的走向相吻合；

传力柱有如下两种情况：

F、传力柱为一根柱体；

G、传力柱为多根柱体。

2、根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于：传力柱与核体之间在相接处以相近的粗细过渡并融为一体，使得位于壳内球轮面相对承力处的核体形成为同壳体固定连接并向下凸出的承力凸体；滚珠布于承力凸体壁面同壳内球轮面和壳内壁面构成的夹层空腔之中；承力凸体侧边线可设置成：

A、呈平行的H型；

B、呈夹角的A型；

C、呈夹角的V型；

承力凸体上与球轮相对的凹面可设为：

D、覆盖球轮面小部分；

E、覆盖球轮面一半；

F、覆盖球轮面大部分；

据滚珠运动状态可分为：

G、球轮前进方向侧聚集的滚珠上升达到承力凸体基部，并受其反压力和后续滚珠支承及地球重力共同作用而向下移到球轮前进反向侧的万向轮为承力台型万向轮；

H、球轮前进方向同侧聚集的滚珠在地球重力和后续滚珠支承的共同作用下，始终在达不到承力凸体基部就向下移到球轮前进反向侧的万向轮为承力柱型万向轮。

3、一种球形万向轮，由球轮、滚珠、壳体和外连件组成；壳体包裹球轮，球轮从壳体中凸露出部分球轮面于壳外；滚珠包裹于壳内，壳内球轮面相对承力处，是当单层滚珠吻合地夹于壳内球轮面上时与球轮同球心的凹面；壳体上有同其他物体相连接的部件——外连件；可以安装制动装置、挡尘密封圈和减小球轮在其前进反向侧同壳体内壁间摩擦阻力的装置——摩擦轮，以及其他功能装置；其特征在于：壳体开口向上，滚珠夹于壳内壁同球轮面之间，在近壳体开口端的壳内为厚度大于或等于滚珠直径的空腔；与球轮相对且同球心的凹面可分为：

A、覆盖球轮小部分；

B、覆盖球轮一半；

C、覆盖球轮大部分；

球轮水平方向直径两侧空腔可设置成：

D、呈平行的H型；

E、呈夹角的A型；

F、呈夹角的V型；

据滚珠运行状态可分为：

G、球轮前进方向同侧聚集的滚珠上升到达空腔顶部，并受其反压力和后续滚珠支承及地球重力共同作用而向下移到球轮前进反向侧的反压型万向轮；

H、球轮前进方向同侧聚集的滚珠在地球重力和后续滚珠支承的共同作用下，始终在达不到空腔顶部就向下移到球轮前进反向侧的重力型万轮；重力型万向轮的球轮上方可增安一个或数个球轮；增安的球轮周围可安装摩擦轮；

4、一种球形万向轮，由球轮、滚珠、壳体和外连件组成；壳体包裹球轮，球轮从壳体中凸露出部分球轮面于壳外；滚珠包裹于壳内，壳内球轮面相对承力处，是当单层滚珠吻合地夹于壳内球轮面上时与球轮同球心的凹面；壳体上有同其他物体相连接的部件——外连件；可以安装制动装置、挡尘密封圈以及其他功能装置；其特征在于：壳体开口向下，壳体内壁包裹球轮一半以上，滚珠吻合夹于壳体内壁同球轮之间，在接近壳体开口端空腔厚度：

A、大于滚珠直径；

B、等于滚珠直径；

可在滚珠群中：

C、掺杂直径更小的滚珠。

5、根据权利要求4所述的万向轮，其特征在于：在于与球轮相对而承力的壳体凹面方向安置同滚珠相互强列吸引的物体；壳体内承力凹面呈：

A、覆盖球轮小部分；

B、覆盖球轮一半；

C、覆盖球轮大部分；

球轮直径两端空腔壁可设置为：

D、呈互相平行的H型；

E、呈夹角的A型；

F、呈夹角的V型；

相互吸引的物体可选用磁性材料和钢铁。

6、根据权利要求1至5所述的任意一种万向轮，其特征在于：挡尘密封圈由与壳体开口处沿万向轮承力方向相扣合的环状体和使环状体同壳体相连接的部件——连接件组成，连接件是绕环状体周围布置的伸缩性强的弹性物，其一端连接于环状体，另一端同壳体相连。

7、根据权利要求1至6所述的任意一种万向轮，其特征在于：减小球轮在其前进反向侧同壳体内壁间摩擦阻力的装置——摩擦轮，是沿球轮球心所在的平面而此平面垂直于通过球轮心和球轮触地点所在的直线，在与球轮相套的壳体壁上安装数目不少于3枚，且最好是均匀地绕球轮排列，其固定轴线位于该平面上的轮子。

8、根据权利要求1或2或4或5或6或7所述的任意一种万向轮，其特征在于：在一个或数个万向轮触地球轮下方设置新增球轮，其外包裹新增壳体，新增壳体同万向轮壳体固定连接，新增球轮一端同万向轮的球轮相接承力，其另一端从新增壳体内凸露出部分球轮面；新增球轮可选择不同材料；新增壳体上可以安装摩擦轮和档尘密封圈。

9、根据权利要求1或2或4或5或6或7或8所述的任意一种万向轮，其特征在于：制动装置由螺杆、螺腔、螺臂和杆头组成；螺腔呈筒状贯穿壳体，一端通向承力凹面内，承力凹面中有一凹窝同螺腔相通，螺腔在凹窝中向球轮方向形成一环状凸壁，螺腔内有螺纹、螺杆穿过螺腔，螺杆壁上有与螺腔内的螺纹相匹配的螺纹；螺杆一端同杆头相连接，杆头可选用橡胶等材料做成；杆头指向壳内球轮面；螺杆另一端在壳外同螺臂相连，螺臂为环状或条状力臂；可在螺杆或螺臂上设置单向旋转阀。