CN220053387U - 一种易于轮毂组装的全向轮及带有该全向轮的移动工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种易于轮毂组装的全向轮及带有该全向轮的移动工具，属于全向轮领域。本实用新型的全向轮，包括轮毂组件和呈圆周分布安装在轮毂组件外周的若干滚动体组件，滚动体组件包括滚动体和承载支架，轮毂组件包括轮毂安装套和设于轮毂安装套两端的法兰板，轮毂安装套的一端或两端与对应端的法兰板采用轴孔套接定位配合，法兰板的外周与对应滚动体组件的承载支架通过紧固件连接。利用法兰板实现各个滚动体组件的组装，并利用轮毂安装套对法兰板进行轴向定位和支撑，能够简单快捷地将轮毂安装套、两端的法兰板和各组滚动体组件组装在一起，组装工艺简单方便，能够有效降低全向轮的制造成本，大大提高使用该全向轮的移动工具的市场竞争力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全向轮，更具体地说，涉及一种易于轮毂组装的全向轮及带有该全向轮的移动工具。
背景技术
全向轮是一种能够在不同方向移动的轮子，其可以像正常车轮轴向滚动，也可以使用车轮上的滚动体侧向移动，实现轴向旋转和侧向移动两个自由度的运动，具有移动灵活、转向半径小等优点，广泛用于行走机器人、手推车和电动轮椅车等，实现小半径转向。
常见的全向轮主要有麦克纳姆轮、双排全向轮和单排全向轮。麦克纳姆轮是由成一定角度的小轮组合成大轮，其主要缺点在于小轮(滚动体)倾斜间隔分布，使其轴向旋转过程中容易产生振动；双排全向轮是在轮毂上设置两排错开的滚轮(滚动体)，其两排滚轮拟合的外圆也呈多边形结构，移动时也存在颠簸的情况，并且结构相对复杂，厚度较厚，占用空间较大；单排全向轮利用轮毂外周的小轮(滚动体)包络成一个完整圆，结构较为紧凑，轴向旋转运动的振动小，且侧向移动也更加灵活，尤其在电动轮椅等对舒适性和转向灵活性有较高要求的场合得到了较多应用。
全向轮的滚动体沿圆周方向安装在轮毂上形成轴向滚动的大轮，全向轮上的滚动体数量一般较多，且滚动体的承载支架大多采用螺栓固定在轮毂上，装配操作相对较为繁琐。例如中国专利申请号201210202379.5公开的“新型全向轮结构”，其轮毂部分由轮毂、左侧盖板和右侧盖板组成，左右侧盖板通过螺栓螺母紧固在轮毂上，左右侧盖板分别采用螺钉与各个滚动体的支承座固定连接，结构设计复杂，装配操作繁琐，并且轮毂部分重量大，导致全向轮较为笨重，制作成本高。又如中国专利号ZL201921910272.X公开的“一种装配式单排全向轮”，其轮毂座上一体加工有轴承座，滚动体的承载支架通过紧固螺钉安装在轮毂座的一侧，这种方式虽然结构较为简单，但承载支架由轮毂座单侧偏心支撑，滚动体受载后容易产生一定的扭力，容易影响各个滚动体的工作稳定性，并且一体结构的轮毂座制造成本高，导致全向轮的成本大幅增加。
发明内容
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有全向轮的轮毂与滚动体装配工艺复杂、制造成本高等不足，提供一种易于轮毂组装的全向轮及带有该全向轮的移动工具，采用本实用新型的技术方案，利用法兰板实现各个滚动体组件的组装，并利用轮毂安装套对法兰板进行轴向定位和支撑，能够简单快捷地将轮毂安装套、两端的法兰板和各组滚动体组件组装在一起，组装工艺简单方便，能够有效降低全向轮的制造成本；将该全向轮应用于移动工具中，使得移动工具转向灵活方便，进一步降低了移动工具的成本，能够大大提高使用该全向轮的移动工具的市场竞争力。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，包括轮毂组件和呈圆周分布安装在轮毂组件外周的若干滚动体组件，所述滚动体组件包括滚动体和承载支架，所述滚动体自由旋转地安装在承载支架上，所述轮毂组件包括轮毂安装套和设于轮毂安装套两端的法兰板，所述轮毂安装套的一端或两端与对应端的法兰板采用轴孔套接定位配合，所述法兰板的外周与对应滚动体组件的承载支架通过紧固件固定连接。
更进一步地，所述法兰板的中部轴向定位在轮毂安装套上后，该法兰板外周与承载支架的接触面之间具有间距ΔH，使得通过紧固件与承载支架锁紧后的法兰板中部向外侧拱起。
更进一步地，所述轮毂安装套两端对法兰板中部的轴向定位面之间的距离H1，比承载支架两侧对法兰板外周的定位接触面之间的距离H2大2×ΔH，所述法兰板为平面板材结构，通过紧固件与承载支架锁紧后的法兰板中部向外侧拱起。
更进一步地，ΔH＝0.1～0.5mm。
更进一步地，所述滚动体的母线为圆弧线，且滚动体的外径沿轴向由一端向另一端逐渐增大，所述滚动体的大径端具有向内侧凹陷的容纳槽；相邻所述滚动体组件中的滚动体首尾嵌入间隙配合，各个所述滚动体的母线均位于同一包络圆上。
更进一步地，所述轮毂安装套的端部设有定位环台，所述定位环台的内侧具有环台定位面，所述法兰板的中部具有与定位环台间隙配合的中心孔，所述法兰板的中心孔套设在对应侧的定位环台上，并通过环台定位面对法兰板中部轴向定位。
更进一步地，所述法兰板的外周具有若干呈圆周辐状分布的连接臂，所述连接臂与对应滚动体组件的承载支架通过紧固件固定连接。
更进一步地，所述承载支架的两侧分别设有与上述连接臂相配合的定位槽，所述定位槽的内侧具有与连接臂定位接触的抵接面；
所述定位槽的抵接面上设有螺钉孔，所述连接臂上对应设有通孔，所述紧固件为自攻螺钉，所述自攻螺钉穿过通孔旋拧在对应的螺钉孔内实现连接臂与承载支架的连接。
本实用新型的一种移动工具，包括上述的易于轮毂组装的全向轮。
更进一步地，该移动工具为电动轮椅，所述电动轮椅的前轮和/或后轮采用上述的全向轮。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，其包括轮毂组件和呈圆周分布安装在轮毂组件外周的若干滚动体组件，滚动体组件包括滚动体和承载支架，滚动体自由旋转地安装在承载支架上，轮毂组件包括轮毂安装套和设于轮毂安装套两端的法兰板，轮毂安装套的一端或两端与对应端的法兰板采用轴孔套接定位配合，法兰板的外周与对应滚动体组件的承载支架通过紧固件固定连接；利用法兰板实现各个滚动体组件的组装，并利用轮毂安装套对法兰板进行轴向定位和支撑，能够简单快捷地将轮毂安装套、两端的法兰板和各组滚动体组件组装在一起，形成全向轮整体结构，组装工艺简单方便，能够有效降低全向轮的制造成本；
(2)本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，其法兰板的中部轴向定位在轮毂安装套上后，该法兰板外周与承载支架的接触面之间具有间距ΔH，使得通过紧固件与承载支架锁紧后的法兰板中部略向外侧拱起；或者，轮毂安装套两端对法兰板中部的轴向定位面之间的距离H1，比承载支架两侧对法兰板外周的定位接触面之间的距离H2大2×ΔH，法兰板为平面板材结构，通过紧固件与承载支架锁紧后的法兰板中部略向外侧拱起；这样，能够使安装后的法兰板中部向外侧轻微拱起变形，不仅锁紧牢固可靠，能够保证法兰板与轮毂安装套结合稳定牢靠，而且能够提高法兰板的耐压性能，提高全向轮的整体承载能力；
(3)本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，其滚动体的母线为圆弧线，且滚动体的外径沿轴向由一端向另一端逐渐增大，滚动体的大径端具有向内侧凹陷的容纳槽；相邻滚动体组件中的滚动体首尾嵌入间隙配合，各个滚动体的母线均位于同一包络圆上，全向轮结构紧凑，包络圆完整，轴向旋转运动的振动小，侧向移动灵活；
(4)本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，其轮毂安装套的端部设有定位环台，定位环台的内侧具有环台定位面，法兰板的中部具有与定位环台间隙配合的中心孔，法兰板的中心孔套设在对应侧的定位环台上，并通过环台定位面对法兰板中部轴向定位，轮毂安装套与法兰板组装结构简单，加工制作方便；
(5)本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，其法兰板的外周具有若干呈圆周辐状分布的连接臂，连接臂与对应滚动体组件的承载支架通过紧固件固定连接，采用连接臂设计，能够方便与对应承载支架定位组装，并且连接臂更易使法兰板产生轻微拱起变形，使得法兰板与滚动体组件连接牢固稳定；
(6)本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮，其承载支架的两侧分别设有与上述连接臂相配合的定位槽，定位槽的内侧具有与连接臂定位接触的抵接面；定位槽的抵接面上设有螺钉孔，连接臂上对应设有通孔，紧固件为自攻螺钉，自攻螺钉穿过通孔旋拧在对应的螺钉孔内实现连接臂与承载支架的连接；采用该设计，能够利用定位槽提高与连接臂的结合稳定性，便于滚动体组件受力向法兰板的传递，减小对紧固件的剪切作用；并且采用自攻螺钉连接，连接操作简单方便，加工和制造成本更低；
(7)本实用新型的一种移动工具，其带有上述的全向轮，使得移动工具转向灵活方便，进一步降低了移动工具的成本，能够大大提高使用该全向轮的移动工具的市场竞争力；
(8)本实用新型的一种移动工具，该移动工具为电动轮椅，电动轮椅的前轮和/或后轮采用上述的全向轮，使得电动轮椅转向灵活方便，转弯半径小，并进一步降低了电动轮椅的制造成本，提高了电动轮椅的市场竞争优势。
附图说明
图1为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮的立体结构示意图；
图2为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮的一侧轮毂拆分状态示意图；
图3为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮的正视结构示意图；
图4为图3中局部剖视部分的放大图；
图5为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮中轮毂组件的拆分状态示意图；
图6为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮中轮毂组件的组合状态示意图；
图7为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮中轮毂组件的组合状态剖视示意图；
图8为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮的另一实施例立体结构示意图；
图9为本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮的另一实施例中轮毂拆分状态示意图。
示意图中的标号说明：
10、滚动体组件；11、滚动体；12、承载支架；12-1、定位槽；12-1a、抵接面；12-2、螺钉孔；
20、轮毂组件；21、轮毂安装套；21-1、定位环台；21-1a、环台定位面；21-2、传动轴孔；22、法兰板；22-1、连接臂；22-1a、通孔；22-2、中心孔；23、紧固件；24、轴承；25、隔套；26、螺栓。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
[实施例]
结合图1至图7所示，本实施例的一种易于轮毂组装的全向轮，包括轮毂组件20和呈圆周分布安装在轮毂组件20外周的若干滚动体组件10，滚动体组件10包括滚动体11和承载支架12，滚动体11自由旋转地安装在承载支架12上，组装形成的全向轮既能够绕轮毂组件20的轴向滚动，也能够利用滚动体11进行侧向移动。与现有全向轮不同的是，轮毂组件20包括轮毂安装套21和设于轮毂安装套21两端的法兰板22，轮毂安装套21的一端或两端与对应端的法兰板22采用轴孔套接定位配合，法兰板22的外周与对应滚动体组件10的承载支架12通过紧固件23固定连接。在一个法兰板22与轮毂安装套21采用轴孔套接定位配合时，另一个法兰板22与轮毂安装套21可以采用焊接、铆接、螺栓连接等方式固定在一起。在本实施例中，优选方案是将两个法兰板22分别与轮毂安装套21轴孔套接配合，这样能够使得法兰板22和轮毂安装套21单独加工制作，降低了轮毂组件20的制作难度。安装时，可以先将各个滚动体组件10的承载支架12通过紧固件23固定在一侧的法兰板22上，然后安装好轮毂安装套21和另一侧的法兰板22，并用紧固件23将该侧法兰板22与各个滚动体组件10的承载支架12固定连接在一起。采用上述的轮毂组装结构，利用法兰板22实现各个滚动体组件10的组装，并利用轮毂安装套21对法兰板22进行轴向定位和支撑，能够简单快捷地将轮毂安装套21、两端的法兰板22和各组滚动体组件10组装在一起，组装工艺简单方便，能够有效降低全向轮的制造成本。
如图3和图4所示，在本实施例中，法兰板22的中部轴向定位在轮毂安装套21上后，该法兰板22外周与承载支架12的接触面之间具有间距ΔH，使得通过紧固件23与承载支架12锁紧后的法兰板22中部向外侧拱起。这样，在紧固件23锁紧后，法兰板22外周向内轻微变形，使得法兰板22中部形成拱起结构，这样不仅锁紧牢固可靠，能够保证法兰板22与轮毂安装套21结合稳定牢靠，而且能够提高法兰板22的耐压性能，提高全向轮的整体承载能力。本实施例中的法兰板22可以采用平面板材结构，且在法兰板22为平面板材结构时，法兰板22的上述拱起结构可以设计为：轮毂安装套21两端对法兰板22中部的轴向定位面之间的距离H1，比承载支架12两侧对法兰板22外周的定位接触面之间的距离H2大2×ΔH，通过紧固件23与承载支架12锁紧后的法兰板22中部向外侧拱起，这样能够保证每侧大概拱起ΔH。也即：轮毂安装套21对法兰板22中部的轴向定位面，比同一侧法兰板22外周与承载支架12的接触面向外侧凸出大概ΔH，使得通过紧固件23与承载支架12锁紧后的法兰板22中部向外侧拱起，保证法兰板22与轮毂安装套21上连接稳定可靠。在本实施例中，ΔH＝0.1～0.5mm，优选取值为0.2mm。
如图1和图2，同时可参照图8和图9，本实施例的易于轮毂组装的全向轮，其为一种单排全向轮，滚动体11的母线为圆弧线，且滚动体11的外径沿轴向由一端向另一端逐渐增大，滚动体11的大径端具有向内侧凹陷的容纳槽；相邻滚动体组件10中的滚动体11首尾嵌入间隙配合，各个滚动体11的母线均位于同一包络圆上，形成单排全向轮结构。该全向轮既能够绕轮毂组件20的轴向滚动，也能够利用滚动体组件10进行侧向移动，且全向轮结构紧凑，包络圆完整，轴向旋转运动的振动小，侧向移动灵活。滚动体11可通过转轴安装在对应的承载支架12上，滚动体11与转轴之间还可设置轴套、轴承等转动支承件，使得滚动体11能够自由旋转。
参照图4至图7所示，本实施例的一种易于轮毂组装的全向轮，其轮毂安装套21的端部设有定位环台21-1，定位环台21-1的内侧具有环台定位面21-1a，法兰板22的中部具有与定位环台21-1间隙配合的中心孔22-2，法兰板22的中心孔22-2套设在对应侧的定位环台21-1上，并通过环台定位面21-1a对法兰板22中部轴向定位。环台定位面21-1a即为上述对法兰板22中部的轴向定位面。采用该轴孔配合结构，轮毂安装套21与法兰板22组装结构简单，加工制作方便。在本实施例中，根据全向轮的驱动形式，可以采用不同的轮毂安装套21，在全向轮作为从动轮使用时，如图6和图7所示，轮毂安装套21为轴承套，在轮毂安装套21内设有一对轴承24，两个轴承24之间可采用隔套25定位。在全向轮作为驱动轮使用时，如图8和图9所示，轮毂安装套21为传动套，其具有传动轴孔21-2，传动轴孔21-2内可以设置键槽或内花键等传动结构，以实现与动力机构的连接；为了保证扭矩的稳定传动，轮毂安装套21与对应端的法兰板22之间通过螺栓26连接。
进一步参照图2至图7所示，在本实施例中，法兰板22的外周具有若干呈圆周辐状分布的连接臂22-1，连接臂22-1与对应滚动体组件10的承载支架12通过紧固件23固定连接。采用连接臂22-1设计，能够方便与对应承载支架12定位组装，并且连接臂22-1更易使法兰板22产生轻微拱起变形，使得法兰板22与滚动体组件10连接牢固稳定。进一步地，承载支架12的两侧分别设有与上述连接臂22-1相配合的定位槽12-1，定位槽12-1的内侧具有与连接臂22-1定位接触的抵接面12-1a。连接臂22-1能够容纳在定位槽12-1内，便于滚动体组件10受力向法兰板22的传递，减小对紧固件23的剪切作用。定位槽12-1的抵接面12-1a上设有螺钉孔12-2，连接臂22-1上对应设有通孔22-1a，紧固件23为自攻螺钉，自攻螺钉穿过通孔22-1a旋拧在对应的螺钉孔12-2内实现连接臂22-1与承载支架12的连接。采用自攻螺钉连接，连接操作简单方便，加工和制造成本更低。上述的抵接面12-1a即为承载支架12两侧对法兰板22外周的定位接触面。每个承载支架12与同侧的法兰板22的对应连接臂22-1之间均通过两个自攻螺钉固定连接，连接牢固可靠。为了便于空间布置，自攻螺钉可以设计为一大一小，保证连接强度。上述的轮毂安装套21和法兰板22可以采用不锈钢或普通碳钢制作。承载支架12可采用玻纤增强尼龙材质制作，例如采用30％玻纤增强尼龙材质注塑成型，一体成型出定位槽12-1和螺钉孔12-2，便于自攻螺钉连接固定。
本实施例还公开了一种移动工具，该移动工具包括上述的易于轮毂组装的全向轮。移动工具可以是行走机器人、手推车和电动轮椅车等等。一般而言，全向轮可以作为移动工具的转向轮，使得移动工具转向灵敏且转弯半径更小。采用上述全向轮的移动工具，转向灵活方便，进一步降低了移动工具的成本，能够大大提高使用该全向轮的移动工具的市场竞争力。
进一步优选地，该移动工具为电动轮椅，电动轮椅的前轮和/或后轮采用上述的全向轮，在作为转向轮使用过程中，全向轮既能够绕轮毂组件20的轴向滚动，也能够利用滚动体11进行侧向移动，方便了电动轮椅的灵活转向，转弯半径小，并进一步降低了电动轮椅的制造成本，提高了电动轮椅的市场竞争优势。
本实用新型的一种易于轮毂组装的全向轮及带有该全向轮的移动工具，利用法兰板实现各个滚动体组件的组装，并利用轮毂安装套对法兰板进行轴向定位和支撑，能够简单快捷地将轮毂安装套、两端的法兰板和各组滚动体组件组装在一起，组装工艺简单方便，能够有效降低全向轮的制造成本；将该全向轮应用于移动工具中，使得移动工具转向灵活方便，进一步降低了移动工具的成本，能够大大提高使用该全向轮的移动工具的市场竞争力。
以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种易于轮毂组装的全向轮，包括轮毂组件(20)和呈圆周分布安装在轮毂组件(20)外周的若干滚动体组件(10)，所述滚动体组件(10)包括滚动体(11)和承载支架(12)，所述滚动体(11)自由旋转地安装在承载支架(12)上，其特征在于：所述轮毂组件(20)包括轮毂安装套(21)和设于轮毂安装套(21)两端的法兰板(22)，所述轮毂安装套(21)的一端或两端与对应端的法兰板(22)采用轴孔套接定位配合，所述法兰板(22)的外周与对应滚动体组件(10)的承载支架(12)通过紧固件(23)固定连接。
2.根据权利要求1所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：所述法兰板(22)的中部轴向定位在轮毂安装套(21)上后，该法兰板(22)外周与承载支架(12)的接触面之间具有间距ΔH，使得通过紧固件(23)与承载支架(12)锁紧后的法兰板(22)中部向外侧拱起。
3.根据权利要求1所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：所述轮毂安装套(21)两端对法兰板(22)中部的轴向定位面之间的距离H1，比承载支架(12)两侧对法兰板(22)外周的定位接触面之间的距离H2大2×ΔH，所述法兰板(22)为平面板材结构，通过紧固件(23)与承载支架(12)锁紧后的法兰板(22)中部向外侧拱起。
4.根据权利要求2或3所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：ΔH＝0.1～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：所述滚动体(11)的母线为圆弧线，且滚动体(11)的外径沿轴向由一端向另一端逐渐增大，所述滚动体(11)的大径端具有向内侧凹陷的容纳槽；相邻所述滚动体组件(10)中的滚动体(11)首尾嵌入间隙配合，各个所述滚动体(11)的母线均位于同一包络圆上。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：所述轮毂安装套(21)的端部设有定位环台(21-1)，所述定位环台(21-1)的内侧具有环台定位面(21-1a)，所述法兰板(22)的中部具有与定位环台(21-1)间隙配合的中心孔(22-2)，所述法兰板(22)的中心孔(22-2)套设在对应侧的定位环台(21-1)上，并通过环台定位面(21-1a)对法兰板(22)中部轴向定位。
7.根据权利要求1或2或3或5所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：所述法兰板(22)的外周具有若干呈圆周辐状分布的连接臂(22-1)，所述连接臂(22-1)与对应滚动体组件(10)的承载支架(12)通过紧固件(23)固定连接。
8.根据权利要求7所述的易于轮毂组装的全向轮，其特征在于：所述承载支架(12)的两侧分别设有与上述连接臂(22-1)相配合的定位槽(12-1)，所述定位槽(12-1)的内侧具有与连接臂(22-1)定位接触的抵接面(12-1a)；
所述定位槽(12-1)的抵接面(12-1a)上设有螺钉孔(12-2)，所述连接臂(22-1)上对应设有通孔(22-1a)，所述紧固件(23)为自攻螺钉，所述自攻螺钉穿过通孔(22-1a)旋拧在对应的螺钉孔(12-2)内实现连接臂(22-1)与承载支架(12)的连接。
9.一种移动工具，其特征在于：包括权利要求1至8任意一项所述的易于轮毂组装的全向轮。
10.根据权利要求9所述的移动工具，其特征在于：该移动工具为电动轮椅，所述电动轮椅的前轮和/或后轮采用上述的全向轮。
Priority Applications (1)
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| CN202321296511.3U CN220053387U (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种易于轮毂组装的全向轮及带有该全向轮的移动工具 |
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Family
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2023
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