TWI616356B - 全向輪裝置 - Google Patents

Abstract

一種全向輪裝置，包含一主動輪單元、複數彼此相間隔地環設於該主動輪單元上的從動輪單元，及一剎車單元。該剎車單元包括複數設置於該等從動輪單元內側的蹄片，及一連動該等蹄片的驅動件。在高速行駛時，可控制該驅動件將該等蹄片向外撐開以迫抵並鎖定該等從動輪單元，使該等從動輪鎖定而無法轉動，從而減少與地面的滑差。也可避免停駐於斜坡等地時，因受到側向力而產生滑動，並克服習知因滑差而無法高速行駛之問題。

Description

全向輪裝置

本發明是有關於一種全向輪裝置，特別是指一種具有剎車單元的全向輪裝置。

隨著自動控制技術的推進，許多大型工廠逐漸採用無人車輛來進行點對點的物品搬運，但採用一般輪胎的無人車轉向時迴轉半徑較大且不夠靈活，因此目前許多無人車改採用全向輪來使無人車獲得更靈活的運動方式。

參閱圖1，為一習知的麥克納姆式全向輪裝置1，其包含一主動輪11、複數相間隔地環設於該主動輪11外周面的輪架12，及複數分別設置於該等輪架12上的輪組13，每一輪組13包括兩個分別樞設於相對應輪架12的兩相反側，且為同軸設置的從動輪131。該等輪組13是斜向排列，使每一從動輪131的軸心線是與該主動輪11的軸心線夾設45度角。

由於該等從動輪131可各自轉動，因此會和地板產生滑差，使該全向輪裝置1是斜向移動，透過多個全向輪裝置1的配合及滑差的運用，可讓無人車作出左右平移、原地旋轉，及無轉向半徑迴轉等動作。然而該等從動輪131和地板接觸時會滑差轉動，因此既使在直線時仍無法進行高速移動，導致作業時間增加並降低作業效率。此外，當該全向輪裝置1停駐於斜面時，雖然該主動輪11是鎖定狀態，但該等從動輪131並未被鎖定而仍可轉動，因此當該全向輪裝置1受到側向力時，容易沿側向滑動而造成安全問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種可鎖定該等從動輪的全向輪裝置。

於是，本發明全向輪裝置，包含一主動輪單元、複數彼此相間隔地環設於該主動輪單元上的從動輪單元，及一剎車單元。該剎車單元包括複數設置於該等從動輪單元內側的蹄片，及一連動該等蹄片的驅動件。該驅動件可操作地將該等蹄片向外撐開以迫抵該等從動輪單元。

本發明之功效在於：使用者可依需求控制該驅動件以帶動該等蹄片，當在低速轉向或橫向平移時，該等蹄片為收合狀態而不觸及該等從動輪單元，此時該等從動輪單元是不鎖定而可自由轉動，提供滑差以增加靈活性。當在高速行駛時，控制該驅動件使該等蹄片向外撐開而迫抵該等從動輪單元，使該等從動輪鎖定而無法轉動，以減少與地面的滑差，也可避免停駐於斜坡等地時，因受到側向力而產生滑動，並克服習知因滑差而無法高速行駛之問題。

參閱圖2、圖3及圖4，本發明全向輪裝置2之一實施例，包含一主動輪單元3、複數彼此相間隔地環設於該主動輪單元3上的從動輪單元4，及一設置於該主動輪單元3及該從動輪單元4之間的剎車單元5。該主動輪單元3包括一主輪體31，及二分別固設於該主輪體31之兩相反側的外襯片32。每一外襯片32具有一鎖設於該主輪體31上的蓋設部321、複數彼此等角度相間隔地由該蓋設部321向外延伸的延伸部322，及複數分別由該等延伸部322向外延伸並相對於相對應延伸部322扭曲的彎折部323。每一從動輪單元4包括一個兩端分別穿設該等外襯片32的輪軸41，及一樞設於該輪軸41上而可相對於該輪軸41旋轉的從動輪體42。每一輪軸41的兩端分別插設於該等外襯片32的相對應彎折部323上，使得每一從動輪體42的軸心線與該主輪體31的軸心線夾設出一固定角度，在本實施例中，該固定角度為45度。

參閱圖2、圖4，及圖5，該剎車單元5包括二沿該主輪體31的外周面設置的蹄片51、一設置於該主輪體31上而位於該等蹄片51之間的驅動件52、一個兩端分別連接該等蹄片51的彈性件53，及一相反於該驅動件52地設置於該主輪體31上的電控模組54。參閱圖4、圖5，及圖6，每一蹄片51具有多個分別對應該等從動輪體42的外凸段511、一樞設於該主輪體31上的樞接端512，及一相反於該樞接端512的連動端513。該等外凸段511是分別對應該等從動輪體42地向外凸出，但實際上的起伏並不明顯而使得該等蹄片51以肉眼觀之時仍呈弧狀，圖6僅是為了便於說明而將該等外凸段511放大的示意圖，並非實際比例。參閱圖4、圖5，及圖7，該等樞接端512間相間隔一距離以供該電控模組54設置。該驅動件52具有一電連接該電控模組54且沿該主輪體31的軸向方向與該等蹄片51相間隔設置的馬達521，及一連接該馬達521且位於該等蹄片51之間的凸輪522。該等連動端513彼此相間隔一距離，以使該凸輪522位於該等連動端513之間，且該凸輪522具有二相間隔距離較小的第一推抵端523，及二相間隔距離較大的第二推抵端524。該彈性件53的兩相反端是如圖4所示地分別連接該等連動端513，並恆提供一使該等連動端513相互靠近以靠抵該凸輪522的拉力。該電控模組54具有一位於該等樞接端512之間並電連接該馬達521的電源541，及一控制該電源541的控制板542。

參閱圖4、圖7及圖8，該控制板542可控制該電源541供電，以使該馬達521可帶動該凸輪522相對於該主輪體31在如圖7所示的一非煞車位置，及一如圖8所示的剎車位置間旋轉。當該凸輪522位於該非煞車位置時，該等第一推抵端523分別觸抵該等蹄片51之連動端513，此時該等蹄片51是呈收合狀態而使內側面貼合該主輪體31，使得該等蹄片51不觸及該等從動輪體42，進而使該等從動輪體42可旋轉而不被鎖定。

使用者可操作該控制板542以控制該電源541，使得該馬達521帶動該凸輪522旋轉九十度而位於該剎車位置，當該凸輪522位於該剎車位置時，該等第二推抵端524分別推抵該等連動端513，由於該等第二推抵端524間的距離較大，因此使該等連動端513彼此相互遠離，從而將該等蹄片51如圖9所示地向外撐開，進而使該等蹄片51之該等外凸段511(見圖6)分別迫抵並鎖定該等從動輪體42，使該等從動輪體42受摩擦力影響而無法轉動。需要特別說明的是，該彈性件53恆提供一使該等連動端513復位的拉力，當該凸輪522受控制而轉回該非剎車位置時，該彈性件53的拉力會拉動該等蹄片51，使該等蹄片51收合而復位。

使用者可依需求在進行轉向或平移時使該凸輪522相對於該主輪體31位於該非剎車位置，使該等從動輪體42不被鎖定而可自由轉動，以維持靈活轉向之特性。在進行直線移動時，操作該控制板542使其控制該電源541供電，以啟動該馬達521旋轉九十度，使該凸輪522旋轉至該剎車位置，進而鎖定該等從動輪體42而使該等從動輪體42無法轉動，減少滑差以進行高速移動，如此便可維持全向輪的無迴轉半徑轉向及平移等動作，亦能在必要時進行快速移動，可提高作業效率。此外，藉由鎖定該等從動輪體42，於斜坡等地停駐時也可避免因受側推力影響而滑動。該剎車單元5結構簡單且電路配置單純，可整合於該主動輪單元3及該從動輪單元4之間，不但可有效利用畸零空間，且透過簡單的配置便可對應目前市面上的全向輪，泛用性高。

綜上所述，透過該凸輪522在該非剎車位置及該剎車位置間旋轉，可帶動該等蹄片51向內收合或向外撐開，從而達到不鎖定或鎖定該等從動輪單元4之功效，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧全向輪裝置
3‧‧‧主動輪單元
31‧‧‧主輪體
32‧‧‧外襯片
321‧‧‧蓋設部
322‧‧‧延伸部
323‧‧‧彎折部
4‧‧‧從動輪單元
41‧‧‧輪軸
42‧‧‧從動輪體
5‧‧‧剎車單元
51‧‧‧蹄片
511‧‧‧外凸段
512‧‧‧樞接端
513‧‧‧連動端
52‧‧‧驅動件
521‧‧‧馬達
522‧‧‧凸輪
523‧‧‧第一推抵端
524‧‧‧第二推抵端
53‧‧‧彈性件
54‧‧‧電控模組
541‧‧‧電源
542‧‧‧控制板

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體圖，說明一習知的麥克納姆式全向輪裝置； 圖2是一立體分解圖，說明本發明全向輪裝置之一實施例； 圖3是一立體分解圖，輔助說明圖2另一側的態樣； 圖4是一示意圖，說明本實施例中之一剎車單元的配置方式； 圖5是一不完整的立體圖，說明本實施例中之一驅動件； 圖6是一立體圖，說明本實施例中之一蹄片； 圖7是一不完整的示意圖，說明本實施例之一凸輪位於一非剎車位置； 圖8是一不完整的示意圖，說明該凸輪位於一剎車位置；及 圖9是一示意圖，說明當該凸輪位於該剎車位置時，該剎車單元的態樣。

2‧‧‧全向輪裝置

3‧‧‧主動輪單元

31‧‧‧主輪體

4‧‧‧從動輪單元

42‧‧‧從動輪體

5‧‧‧剎車單元

51‧‧‧蹄片

512‧‧‧樞接端

513‧‧‧連動端

52‧‧‧驅動件

522‧‧‧凸輪

53‧‧‧彈性件

54‧‧‧電控模組

541‧‧‧電源

542‧‧‧控制板

Claims (10)

1. 一種全向輪裝置，包含： 一主動輪單元； 複數從動輪單元，彼此相間隔地環設於該主動輪單元上；及 一剎車單元，包括複數設置於該等從動輪單元內側的蹄片，及一連動該等蹄片的驅動件，該驅動件可操作地將該等蹄片向外撐開以迫抵該等從動輪單元。
2. 如請求項1所述的全向輪裝置，其中，該主動輪單元包括一主輪體，及二分別固定於該主輪體兩相反側的外襯片，該等從動輪單元環設於該主輪體上且位於該等外襯片之間，該等蹄片位於該主輪體及該等從動輪單元之間。
3. 如請求項2所述的全向輪裝置，其中，該剎車單元之每一蹄片具有一樞設於該主動輪單元上的樞接端，及一相反於該樞接端的連動端，該驅動件可操作地推動該等連動端使該等蹄片迫抵該等從動輪單元。
4. 如請求項3所述的全向輪裝置，其中，該剎車單元之該等蹄片的數量為二，該驅動件具有一馬達，及一可被該馬達驅動且位於該等連動端之間的凸輪，該馬達可帶動該凸輪旋轉，以推動該等連動端而使該等連動端相互遠離，從而撐開該等蹄片以迫抵該等從動輪單元。
5. 如請求項4所述的全向輪裝置，其中，該剎車單元還包括一個兩端分別連接該等蹄片之連動端的彈性件，該彈性件恆提供一使該等連動端相互靠近的拉力。
6. 如請求項5所述的全向輪裝置，其中，該驅動件之凸輪具有二第一推抵端及二第二推抵端，該等第一推抵端之間的距離小於該等第二推抵端之間的距離，該馬達可帶動該凸輪相對於該主輪體在一非剎車位置及一剎車位置間旋轉，當該凸輪位於該非剎車位置時，該等第一推抵端分別觸抵該等連動端，且該等蹄片不觸抵該等從動輪單元，當該凸輪位於該剎車位置時，該等第二推抵端分別推抵該等連動端，且該等蹄片迫抵該等從動輪單元。
7. 如請求項6所述的全向輪裝置，其中，該剎車單元的每一蹄片具有多個對應該等從動輪單元的外凸段，當該凸輪位於該剎車位置時，該等蹄片之該等外凸段分別迫抵該等從動輪單元。
8. 如請求項4所述的全向輪裝置，其中，該剎車單元還包括一設置於該主動輪單元之主輪體上並電連接該驅動件之馬達的電控模組。
9. 如請求項2所述的全向輪裝置，其中，每一從動輪單元包括一穿設該等外襯片的輪軸，及一樞設於該輪軸上的從動輪體。
10. 如請求項9所述的全向輪裝置，其中，該主動輪單元之每一外襯片具有一鎖設於該主輪體上的蓋設部、複數分別對應該等從動輪體地由該蓋設部向外延伸的延伸部，及複數分別由該等延伸部向外延伸並分別供該等輪軸插設的彎折部，每一彎折部相對於相對應的延伸部扭曲。