CN219749394U - 万向轮、底盘以及机械设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种万向轮、底盘以及机械设备，万向轮包括万向轴、轮架、承重轮、导向轮、辅助轮以及履带，轮架的一端与万向轴转动连接，承重轮、导向轮以及辅助轮均与轮架的另一端转动连接，承重轮、导向轮以及辅助轮分别能够以各自的轴线进行转动，承重轮和辅助轮的的轴线均与导向轮的轴线相平行且均与万向轴的轴线相垂直，辅助轮和导向轮之间通过履带连接，履带与地面之间的距离大于承重轮与地面之间的距离。将辅助轮和导向轮通过履带连接，在提高越障能力的同时，避免卡住障碍物，减小占用空间，而且履带与地面之间的距离大于承重轮与地面之间的距离，在平地上时，可避免履带与地面接触，减少履带的磨损以及转动时的阻力。

Description

万向轮、底盘以及机械设备

技术领域

本实用新型涉及滚轮技术领域，特别是涉及一种万向轮、底盘以及机械设备。

背景技术

随着工业科技的不断发展，万向轮在生活中的应用越来越广泛，无论是在机械设备、家具、生产流水线等，都会使用到滚轮。滚轮在生活中的应用还是比较多，其种类大致可分两种：一种是没有旋转功能的固定轮；还有一种是可以允许360度旋转的万向轮。其中，万向轮活动自如，所以人们对万向轮的需求越来越大，关键是万向轮活动灵活，使用范围大，在使用安装有万向轮的产品时，移动比较省力，而且可以向任何角度调节产品位置，节省了人工成本。

例如，目前市面上的移动机器人的底盘主要形式为“两驱差速+四个万向轮”，相较于其他形式的底盘，结构简洁、性价比高，在室内低障碍物的场景得到了广泛的应用。采用万向轮结构的底盘，其跨越障碍物和沟槽的能力取决于万向轮的大小，万向轮的直径越大，则跨越障碍物和沟槽的能力越强。但是，大尺寸的万向轮会增加回转半径，占据大量的底盘空间，不利于底盘布局设计。因此，现有万向轮中，有少量的万向轮采用高度不同的双排或多排轮子设计，即采用承重轮和导向轮设计，虽然，这种设计可以减小万向轮的占用空间，但是，这种设计在遇到棱角比较凸出的障碍物时，跨越障碍物的能力大大下降，而且承重轮和导向轮之间的间隙容易卡住障碍物，并损坏承重轮或导向轮。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种万向轮、底盘以及机械设备，以解决现有技术中双排或多排万向轮容易卡住障碍物的问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

本实用新型提供一种万向轮，包括万向轴、轮架、承重轮、导向轮、辅助轮以及履带，所述轮架的一端与所述万向轴转动连接，所述轮架能够以所述万向轴的轴线为中心进行转动，所述承重轮、所述导向轮以及所述辅助轮均与所述轮架的另一端转动连接，所述承重轮、所述导向轮以及所述辅助轮分别能够以各自的轴线进行转动，所述承重轮和所述辅助轮的轴线均与所述导向轮的轴线相平行，且均与所述万向轴的轴线相垂直，所述导向轮和所述辅助轮与地面之间的距离均大于所述承重轮与地面之间的距离，所述辅助轮和所述导向轮之间通过所述履带连接，所述履带与地面之间的距离大于所述承重轮与地面之间的距离。

进一步地，所述承重轮与所述辅助轮同轴设置，所述辅助轮的半径小于所述承重轮的半径，所述辅助轮位于两个所述承重轮之间并与两个所述承重轮之间形成环形凹槽，所述环形凹槽与所述辅助轮同轴设置，所述履带位于所述环形凹槽内，所述环形凹槽的深度大于所述履带的厚度。

进一步地，所述辅助轮与所述承重轮同步转动；或所述辅助轮与所述承重轮相互独立转动。

进一步地，所述承重轮与所述辅助轮非同轴设置，所述辅助轮与所述承重轮相互独立转动。

进一步地，所述导向轮的数量为多个且均与所述辅助轮位于同一转动平面上，相邻两个所述导向轮中，远离所述辅助轮的所述导向轮与地面之间的距离大于另一个所述导向轮与地面之间的距离。

进一步地，所述万向轮还包括驱动电机和障碍物检测器，所述驱动电机用于驱动所述导向轮和/或所述辅助轮转动，所述障碍物检测器用于检测所述万向轮前方是否存在障碍物。

进一步地，所述轮架设有第一固定板和第二固定板，所述承重轮和所述辅助轮均与所述第一固定板转动连接，所述导向轮与所述第二固定板转动连接。

进一步地，所述万向轮还包括连接板，所述万向轴的一端与所述轮架连接，所述万向轴的另一端与所述连接板连接。

本申请还提供一种底盘，包括如上所述的万向轮。

本申请还提供一种机械设备，包括如上所述的底盘。

本实用新型有益效果在于：将辅助轮和导向轮通过履带连接，从而可避免障碍物卡入辅助轮和导向轮之间的间隙里面，在提高越障能力的同时，减小占用空间；而且履带与地面之间的距离大于承重轮与地面之间的距离，在平地上运动时，可避免履带与地面接触，减少履带的磨损以及转动时的阻力。

附图说明

图1是本实用新型中万向轮的结构示意图；

图2是本实用新型中万向轮的仰视立体结构示意图；

图3是本实用新型中万向轮的拆分结构示意图。

图中：万向轴1、轮架2、第一固定板21、第二固定板22、承重轮3、环形凹槽301、导向轮4、履带5、连接板6、安装孔61、辅助轮7。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的万向轮、底盘以及机械设备的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

图1是本实用新型中万向轮的结构示意图。图2是本实用新型中万向轮的仰视立体结构示意图。图3是本实用新型中万向轮的拆分结构示意图。

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种万向轮，包括万向轴1、轮架2、承重轮3、导向轮4、辅助轮7以及履带5。轮架2的一端与万向轴1转动连接，轮架2能够以万向轴1的轴线为中心进行转动。承重轮3、导向轮4以及辅助轮7均与轮架2的另一端转动连接，承重轮3、导向轮4以及辅助轮7分别能够以各自的轴线进行转动。承重轮3和辅助轮7的轴线均与导向轮4的轴线相平行，且均与万向轴1的轴线相互垂直，例如，万向轴1的轴线沿竖直方向，承重轮3、导向轮4以及辅助轮7的轴线均沿水平方向。导向轮4和辅助轮7与地面之间的距离大于承重轮3与地面之间的距离，辅助轮7和导向轮4之间通过履带5连接，从而使得履带5与地面之间形成一定夹角，遇到较高障碍时容易通过，增强越障性能；而且履带5与地面之间的距离大于承重轮3与地面之间的距离，在平地上运动时，可避免履带5与地面接触，减少履带5的磨损以及万向轮在转动时的阻力。

本实施例将辅助轮7和导向轮4之间通过履带5连接，遇到较高障碍时容易通过，增强越障性能，而且履带5还可避免障碍物(例如石子)卡入辅助轮7和导向轮4之间的间隙里面。相对于现有技术中采用大直径的万向轮，本申请可以在提高越障能力的同时，减小占用空间；相对现有技术中采用双排和多排的万向轮，本申请可以避免障碍物卡入辅助轮7和导向轮4之间的间隙里面，提高万向轮的越障能力。另外，还将导向轮4和辅助轮7与地面之间的距离设置为大于承重轮3与地面之间的距离，使得履带5与地面之间的距离大于承重轮3与地面之间的距离，在平地上运动时，可避免履带5与地面接触，减少履带5的磨损以及万向轮在转动时的阻力。

如图3所示，承重轮3和辅助轮7同轴设置，辅助轮7的半径小于承重轮3的半径，辅助轮7位于两个承重轮3之间并与两个承重轮3之间形成环形凹槽301，环形凹槽301与辅助轮7同轴设置，履带5位于环形凹槽301内，环形凹槽301的深度大于履带5的厚度。通过将辅助轮7设置于两个承重轮3之间并形成环形凹槽301，从而可以为履带5起到一定的限位作用，避免履带5脱落；而且将承重轮3和辅助轮7同轴设置，还可以减少转轴的数量，减少制作成本。

进一步地，辅助轮7可以与承重轮3同步转动，即承重轮3在转动时，辅助轮7跟随转动，从而带动履带5一起运动，因此，可以提高万向轮的越障能力。其中，辅助轮7和承重轮3通过同一个轴承与轮架2连接，从而实现辅助轮7与承重轮3的同步转动。辅助轮7可以与承重轮3分开制作，然后组装在一起，由于承重轮3起到承重作用，容易损坏，当承重轮3损坏时，便于只更换承重轮3，降低维护成本。当然，辅助轮7也可以与承重轮3一体成型，即采用一个较宽的轮子，并在轮子中间制作环形凹槽301，环形凹槽301两侧为承重轮3，环形凹槽301中间为辅助轮7，但是承重轮3在损坏时，需要将辅助轮7和承重轮3一同更换。

在另一实施例中，辅助轮7也可以与承重轮3相互独立转动，即承重轮3在转动时，辅助轮7不会跟随转动，当遇到障碍物驱动履带5运动时，履带5才会带着辅助轮7转动。例如，辅助轮7和承重轮3通过不同轴承和同一个轴杆与轮架2连接，从而实现辅助轮7与承重轮3的相互独立转动。

在另一实施例中，承重轮3和辅助轮7也可采用非同轴设置，辅助轮7与承重轮3相互独立转动，即承重轮3和辅助轮7的轴线相互错开，承重轮3和辅助轮7分别采用一个转轴与轮架2连接。其中，承重轮3和辅助轮7的轴线之间的距离小于承重轮3和辅助轮7的半径之和，甚至承重轮3和辅助轮7的轴线之间的距离可以小于承重轮3或辅助轮7的半径，从而避免承重轮3和辅助轮7之间会卡入障碍物。

本实施例中，导向轮4的数量为多个且均与辅助轮7位于同一转动平面上，即多个导向轮4与辅助轮7在同一个平面上转动，该平面垂直于导向轮4的轴线，辅助轮7与导向轮4也在同一转动平面上转动，从而保证履带5的正常运动。相邻两个导向轮4中，远离辅助轮7的导向轮4与地面之间的距离大于另一个导向轮4与地面之间的距离，即距离辅助轮7越远的导向轮4，距离地面的高度越高，从而使得履带5与地面之间形成一定夹角，而且多个导向轮4可以为履带5提供更好的支撑，以提高越障性能。本实施例中，导向轮4的数量为两个，辅助轮7的数量为一个，在垂直于导向轮4轴线的平面上，两个导向轮4的轴线与辅助轮7的轴线呈三角形，即两个导向轮4的圆心与辅助轮7的圆心呈三角形结构，从而使得履带5与地面之间形成的夹角在朝向辅助轮7的方向逐级减小，以提高越障时的稳定性。

进一步地，万向轮还包括驱动电机和障碍物检测器，驱动电机用于驱动导向轮4和/或辅助轮7转动，即驱动电机可以通过齿轮结构与导向轮4和/或辅助轮7联动，从而驱动导向轮4和/或辅助轮7转动。障碍物检测器用于检测万向轮前方是否存在障碍物，当障碍物检测器检测到万向轮前方存在障碍物时，则万向轮控制驱动电机驱动导向轮4和/或辅助轮7转动，从而使得万向轮可以轻松越过障碍物，提高越障能力。

进一步地，轮架2设有第一固定板21和第二固定板22，承重轮3与第一固定板21转动连接，导向轮4与第二固定板22转动连接。其中，第一固定板21和第二固定板22相互平行，导向轮4通过销轴与第二固定板22转动连接，当然，导向轮4与销轴之间还可以设置轴承，以减小导向轮4与销轴之间的摩擦力。

进一步地，万向轮还包括连接板6，万向轴1的一端与轮架2连接，万向轴1的另一端与连接板6连接，万向轮通过连接板6与其他器械结构(例如底盘)固定。连接板6还设有多个安装孔61，从而便于与其他器械结构拆卸。

本申请还提供一种底盘，包括如上所述的万向轮。万向轮通过连接板6安装于机械设备的底盘上。

本申请还提供一种机械设备，包括如上所述的底盘。其中，机械设备例如为机器人、小推车等。

在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限定，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种万向轮，其特征在于，包括万向轴(1)、轮架(2)、承重轮(3)、导向轮(4)、辅助轮(7)以及履带(5)，所述轮架(2)的一端与所述万向轴(1)转动连接，所述轮架(2)能够以所述万向轴(1)的轴线为中心进行转动，所述承重轮(3)、所述导向轮(4)以及所述辅助轮(7)均与所述轮架(2)的另一端转动连接，所述承重轮(3)、所述导向轮(4)以及所述辅助轮(7)分别能够以各自的轴线进行转动，所述承重轮(3)和所述辅助轮(7)的轴线均与所述导向轮(4)的轴线相平行，且均与所述万向轴(1)的轴线相垂直，所述导向轮(4)和所述辅助轮(7)与地面之间的距离均大于所述承重轮(3)与地面之间的距离，所述辅助轮(7)和所述导向轮(4)之间通过所述履带(5)连接，所述履带(5)与地面之间的距离大于所述承重轮(3)与地面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，所述承重轮(3)与所述辅助轮(7)同轴设置，所述辅助轮(7)的半径小于所述承重轮(3)的半径，所述辅助轮(7)位于两个所述承重轮(3)之间并与两个所述承重轮(3)之间形成环形凹槽(301)，所述环形凹槽(301)与所述辅助轮(7)同轴设置，所述履带(5)位于所述环形凹槽(301)内，所述环形凹槽(301)的深度大于所述履带(5)的厚度。

3.根据权利要求2所述的万向轮，其特征在于，所述辅助轮(7)与所述承重轮(3)同步转动；或所述辅助轮(7)与所述承重轮(3)相互独立转动。

4.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，所述承重轮(3)与所述辅助轮(7)非同轴设置，所述辅助轮(7)与所述承重轮(3)相互独立转动。

5.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，所述导向轮(4)的数量为多个且均与所述辅助轮(7)位于同一转动平面上，相邻两个所述导向轮(4)中，远离所述辅助轮(7)的所述导向轮(4)与地面之间的距离大于另一个所述导向轮(4)与地面之间的距离。

6.根据权利要求1-5任一项所述的万向轮，其特征在于，所述万向轮还包括驱动电机和障碍物检测器，所述驱动电机用于驱动所述导向轮(4)和/或所述辅助轮(7)转动，所述障碍物检测器用于检测所述万向轮前方是否存在障碍物。

7.根据权利要求1-5任一项所述的万向轮，其特征在于，所述轮架(2)设有第一固定板(21)和第二固定板(22)，所述承重轮(3)和所述辅助轮(7)均与所述第一固定板(21)转动连接，所述导向轮(4)与所述第二固定板(22)转动连接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的万向轮，其特征在于，所述万向轮还包括连接板(6)，所述万向轴(1)的一端与所述轮架(2)连接，所述万向轴(1)的另一端与所述连接板(6)连接。

9.一种底盘，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的万向轮。

10.一种机械设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的底盘。