阅读说明：本技术 一种万向轮及具有该万向轮的载体 (Universal wheel and carrier with same ) 是由 易祖冲 于 2018-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及滚轮技术领域,尤其涉及一种万向轮及具有该万向轮的载体。万向轮包括支撑盘和轮组,轮组安装于支撑盘的旋转轴上,轮组包括轮组运动轴,旋转轴的轴线与轮组运动轴的中线重合。载体包括上述的万向轮。本发明提供的万向轮的旋转轴的轴线与轮组运动轴的中线重合,不存在位置偏差而导致运动滞后问题,减小了转向时产生的阻尼,载体在侧向和反向运动时稳定性好；此外,在承载较大的负载时,车体不存在摆尾现象。(The invention relates to the technical field of rollers, in particular to a universal wheel and a carrier with the same. The universal wheel comprises a supporting disc and a wheel set, the wheel set is installed on a rotating shaft of the supporting disc, the wheel set comprises a wheel set moving shaft, and the axis of the rotating shaft is overlapped with the center line of the wheel set moving shaft. The carrier comprises the above-described universal wheel. The axis of the rotating shaft of the universal wheel provided by the invention is superposed with the center line of the moving shaft of the wheel set, so that the problem of motion lag caused by position deviation does not exist, the damping generated during steering is reduced, and the stability of the carrier during lateral and reverse motion is good; in addition, when a large load is borne, the tail swinging phenomenon does not exist in the vehicle body.)

一种万向轮及具有该万向轮的载体

技术领域

本发明涉及滚轮技术领域，尤其涉及一种万向轮及具有该万向轮的载体。

背景技术

万向轮是一种应用非常普遍的机械结构，由于其简单、灵活的特点，得到了广泛的应用。目前市面上的偏心被动万向轮主要是利用偏心滞后运动实现转向的功能，偏心被动万向轮虽然制造成本低且容易制造，但是转向阻尼比较大，还存在运动滞后导致侧向或反向运动时车体姿态不稳的问题。此外，在承载较大的负载时，车体还存在摆尾的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种万向轮及具有该万向轮的载体，不存在位置偏差而导致运动滞后的问题，转向阻尼小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种万向轮，包括支撑盘和轮组，所述轮组安装于所述支撑盘的旋转轴上，所述轮组包括轮组运动轴，所述旋转轴的轴线与所述轮组运动轴的中线重合。

作为优选技术方案，所述轮组包括两个滚轮，所述轮组运动轴包括第一转轴和第二转轴，两个所述滚轮分别设置在所述第一转轴和所述第二转轴上，且两个所述滚轮同轴线，至少一个所述滚轮连接有用于驱动所述滚轮转动的驱动组件。

作为优选技术方案，所述驱动组件包括驱动电机和与所述驱动电机的输出轴连接的变速器，所述变速器的输出端与所述滚轮连接。

作为优选技术方案，所述变速器的外侧设有第一轴承，所述第一轴承套设在所述变速器的外壳上，所述滚轮套设在所述第一轴承上。

作为优选技术方案，所述轮组上设有第二轴承，所述第二轴承的端面与所述轮组固定连接，所述旋转轴的一端与所述第二轴承的内圈固定连接。

作为优选技术方案，所述轮组包括两组滚轮组，两组所述滚轮组以所述旋转轴为对称中心对称设置在所述轮组运动轴上，两组所述滚轮组均包括至少一个滚轮，且每个所述滚轮分别与所述轮组运动轴转动连接。

作为优选技术方案，每个所述滚轮与所述轮组运动轴的连接处分别对应设有第三轴承，所述第三轴承的内圈与所述轮组运动轴固定连接，所述滚轮套设在所述第三轴承的外圈上。

作为优选技术方案，两组所述滚轮组均包括两个滚轮，分别为a轮、b轮、c轮和d轮，所述a轮的线速度等于所述d轮的线速度，所述b轮的线速度等于所述c轮的线速度，且所述a轮的线速度大于所述b轮的线速度，所述d轮的线速度大于所述c轮的线速度。

作为优选技术方案，还包括用于驱动所述轮组转向的转向驱动装置，所述转向驱动装置包括齿轮组和驱动器，所述齿轮组包括与所述驱动器连接的主动齿轮和与所述主动齿轮啮合的被动齿轮，所述被动齿轮设置于所述轮组上，并且通过第四轴承套设在所述旋转轴上。

本发明还提供了一种载体，包括上述的万向轮，且载体上设置至少两对所述万向轮。

本发明的有益效果：本发明所述的万向轮的旋转轴的轴线与轮组运动轴的中线重合，不存在位置偏差而导致运动滞后问题，减小了转向时产生的阻尼，载体在侧向和反向运动时稳定性好；此外，在承载较大的负载时，载体不存在摆尾现象。

附图说明

图1是本发明实施例所述的旋转轴的轴线与轮组运动轴的中线的位置关系示意图；

图2是本发明实施例一所述的万向轮的立体示意图；

图3是本发明实施例一所述的万向轮剖面结构示意图；

图4是本发明实施例一所述的安装有万向轮的载体向前或者向后移动的示意图；

图5是本发明实施例一所述的安装有万向轮的载体向左或向右移动的示意图；

图6是本发明实施例一所述的安装有万向轮的载体斜向向前或者向后移动的示意图；

图7是本发明实施例一所述的安装有万向轮的载体原地旋转的示意图；

图8是本发明实施例二所述的万向轮的剖面结构示意图；

图9是本发明实施例二所述的安装有万向轮的载体向前或者向后移动的示意图；

图10是本发明实施例二所述的安装有双动力主动万向轮的载体向左或向右移动的示意图；

图11是本发明实施例二所述的安装有万向轮的载体斜向向前或者向后移动的示意图；

图12是本发明实施例二所述的安装有万向轮的载体原地旋转的示意图；

图13是本发明实施例三所述的万向轮的立体结构示意图；

图14是本发明实施例三所述的万向轮的剖面结构示意图；

图15是本发明实施例三所述的安装有万向轮的车体向前或者向后移动的示意图；

图16是本发明实施例三所述的安装有万向轮的车体向左或者向右移动的示意图；

图17是本发明实施例三所述的安装有万向轮的车体斜向前后移动的示意图；

图18是本发明实施例三所述的安装有万向轮的车体原地旋转的示意图。

图中：

1、支撑盘；2、轮组；21、滚轮；211、a轮；212、b轮；213、c轮；214、d轮；215、主动轮；216、被动轮；22、第二轴承；23、第三轴承；3、轮组运动轴；31、第一转轴；32、第二转轴；4、驱动组件；41、驱动电机；42、变速器；43、第一轴承；5、被动齿轮；6、旋转轴；7、第四轴承；8、箱体；9、连接块；10、第五轴承；11、第六轴承；12、固定支架；121、横板；122、侧板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种万向轮，包括支撑盘1和轮组2，轮组2安装于支撑盘1的旋转轴6上，轮组2包括轮组运动轴3，旋转轴6的轴线与轮组运动轴3的中线重合。

如图1所示，本实施例提供的万向轮的旋转轴6的轴线与轮组运动轴3的中线重合，不存在位置偏差而导致运动滞后问题，减小了转向时产生的阻尼，载体在侧向和反向运动时稳定性好；此外，在承载较大的负载时，车体不存在摆尾现象。

在本实施例中，如图3所示，支撑盘1与载体固定连接，旋转轴6的一端与支撑盘1固定连接，且固定连接在支撑盘1的中部，旋转轴6的轴线与支撑盘1的旋转轴线重合，旋转轴6的另一端与轮组2转动连接。具体地，在轮组2上设置第二轴承22，旋转轴6的另一端插接在第二轴承22上，且与第二轴承22的内圈固定连接。

另外地，支撑盘1与载体固定连接，旋转轴6的一端还可以与支撑盘1的中部转动连接，且旋转轴6的轴线与支撑盘1的旋转轴线重合，旋转轴6的另一端与轮组2固定连接。具体地，将第二轴承22固定在支撑盘1上，旋转轴6的一端插接在第二轴承22上，且与第二轴承22的内圈固定连接。

另外地，还可以将旋转轴6的两端分别与支撑盘1和轮组2固定连接，而支撑盘1与载体旋转连接，支撑盘1与载体的连接方式均为现有技术，在此不再详细阐述。

在本实施例中，如图3所示，轮组2包括两个滚轮21，轮组运动轴3包括第一转轴31和第二转轴32，两个滚轮21分别设置在第一转轴31和第二转轴32上，且两个滚轮21同轴线，由于轮组运动轴3包括分开设置的第一转轴31和第二转轴32，那么旋转轴6的轴线与主动轮215和被动轮216的轴线的中线重合。其中一个滚轮21连接有驱动组件4，所述驱动组件4驱动滚轮21顺时针或逆时针旋转。连接有驱动组件4的滚轮定义为主动轮215，另一个滚轮21被定义为被动轮216。

本实施例在其中一个滚轮21上加装驱动组件4，将现有技术中的滑动摩擦变成了滚动摩擦，延长了万向轮的使用寿命；此外，在牵引力相同的情况下，提高了万向轮的负载量。

具体地，驱动组件4包括驱动电机41，驱动电机41的输出轴连接有变速器42，驱动电机41的输出轴定义为第一转轴31，变速器42的输出轴与主动轮215连接。

轮组2还包括箱体8，上述的旋转轴6直接与箱体8的外侧连接，驱动电机41置于箱体8内，驱动电机41的输出轴伸出箱体8外侧与变速器42连接，变速器42固定在箱体8的一侧外部。变速器42的外侧设有第一轴承43，第一轴承43套设在变速器42的外壳上，且第一轴承43的内圈与变速器42的外壳固定连接，主动轮215套设在第一轴承43上，且第一轴承43的外圈与主动轮215固定连接。驱动电机41驱动变速器42工作，变速器42带动主动轮215旋转。此外，上述驱动组件4还可以是其它结构，在此不再详细叙述。

箱体8与变速器42相对的一侧的外部设有连接块9，连接块9上设有第五轴承10，第五轴承10的内圈固定在连接块9上，被动轮216套设在第五轴承10上，且第五轴承10的外圈与被动轮216固定连接。连接块9与箱体8相对的一侧中部设有第二转轴32，第二转轴32的一端与连接块9转动连接，第二转轴32的另一端与被动轮216固定连接。在本实施例中，连接块9上设置第六轴承11，第六轴承11的外圈与连接块9固定连接，第六轴承11的内圈套设在第二转轴32上，实现里第二转轴32与连接块9的转动连接，也可以采用其它结构形式实现第二转轴32与连接块9的转动连接，在此不再详细阐述。

本实施例还提供了一种载体，包括上述的万向轮。可以在载体上设置两对、四对或者更多对万向轮。本实施例中的万向轮可以以多种组合的形式驱动载体前进、后退、左移、右移、斜向前后移以及原地旋转等。

图4所示的是安装有万向轮的载体向前或者向后移动的示意图，图中所述的载体上安装有四个本实施例中提供的具有单驱动力的主动万向轮，四个万向轮均朝向同一方向设置，且主动轮215均置于载体的外侧，被动轮216置于载体的内侧，为了实现载体向前或者向后移动，四个轮组2上的主动轮215均朝逆时针或顺时针方向转动。

图5是将图4中的一组斜对角设置的两个万向轮同时顺时针旋转90°，另一组斜对角设置的两个万向轮同时逆时针旋转90°，使主动轮215均置于载体的外侧，被动轮216置于载体的内侧，为了实现载体向左或者向右移动，四个轮组2上的主动轮215均朝逆时针或顺时针方向转动。

图6是将图5中的四个万向轮同时顺时针旋转一定的角度，使主动轮215均置于外侧，被动轮216置于内侧，为了实现载体沿一定的角度前进或者后退，四个轮组2上的主动轮215均朝逆时针或顺时针方向转动。

图7所示的是安装有单动力的主动万向轮的载体原地旋转示意图，将四个轮组2中的主动轮215设置在同一侧，且四个主动轮215均同时朝逆时针或顺时针方向旋转，以实现载体360°任意角度正反转。

通过上述列举的四种情况可知，载体移动的方向取决于主动轮215设置的位置以及主动轮215旋转的方向，载体前进、后退、左移、右移、斜向前后移动以及原地旋转不局限于上述对主动轮215的布置方式以及主动轮215旋转的方向，在此不再一一叙述。

载体上不仅仅局限于设置上述四个具有单动力的万向轮，单动力的万向轮还可以与其它类型的万向轮组合安装在载体上，在此不再详细叙述。

实施例二

如图8所示，本实施例提供的轮组2包括两个滚轮21，两个滚轮21分别连接有用于驱动滚轮21顺时针旋转或逆时针旋转的驱动组件4。两个滚轮21的旋转方向相反时，可以驱动轮组2绕支撑盘1的中心顺实现旋转或逆时针旋转。本实施例中万向轮的其它结构与实施例一中的万向轮的结构相同。

本实施例提供了具有双动力的主动万向轮，两个滚轮21均连接有驱动组件4，将现有技术中的滑动摩擦转换成了滚动摩擦，延长了万向轮的使用寿命；此外，在牵引力相同的情况下，与现有技术中的万向轮相比，此万向轮承载的负载量更大。

如图8所示，在两个滚轮21之间设有箱体8。本实施例中的驱动组件4与实施一中的驱动组件4的结构相同，且驱动组件4与滚轮21连接的方式与实施例一中的连接方式也相同，在此不再详细阐述。区别在于两组驱动组件4的驱动电机41均置于箱体8内，且两个驱动电机41背靠背设置在箱体8内。

两个滚轮21同时顺时针旋转或逆时针旋转且等速度旋转时，实现了轮组2的向前或向后移动；两个滚轮21同时顺时针或逆时针旋转且非等速时，则实现万向轮的正反转运动；两个滚轮21反向且等速度旋转时，则实现万向轮的正反转向运动。设置双动力的主动万向轮可以更加灵活地驱动载体沿任何方向移动。

本实施例还提供了一种载体，包括上述的万向轮。可以在载体上设置两对、四对或者更多对万向轮。本实施例中的万向轮可以与实施例一中的万向轮或者其它类型的万向轮配合安装在载体上，可以以多种组合方式的形式驱动载体前进、后退、左移、右移、斜向前后移动以及原地旋转等。

图9所示的是安装有两对双动力的主动万向轮的载体向前或者向后移动的示意图，图中所述的载体上安装有四个双动力主动万向轮，每个万向轮中的两个滚轮21均同时顺时针旋转或逆时针旋转，且等速度旋转，可以实现载体的前进或者后退。

图10是图9中的四个万向轮同时向右旋转90°，每个万向轮中的两个滚轮21均同时顺时针旋转或逆时针旋转，且等速度旋转，可以实现载体的左移或者右移。

图11是将图10中的四个万向轮同时顺时针或者逆时针旋转一定的角度，如果每个万向轮同时顺时针旋转一定的角度，可以使两个滚轮21朝同一方向旋转，同时左侧滚轮21旋转的速度大于右侧滚轮21旋转的速度；还可以使两个滚轮21反向且等速旋转。然后再控制每个万向轮中的两个滚轮21均同时顺时针旋转或逆时针旋转，且等速旋转，以实现载体的斜向前移或者后退。

图12所示的是安装有双动力的主动万向轮的载体原地旋转示意图，可以将四个轮组2中的两个滚轮21同时朝顺时针或逆时针方向旋转，且两个滚轮21的转速不等；还可以使四个轮组2中的两个滚轮21反向且等速旋转，实现载体的原地正反转旋转。

通过上述列举的四种情况可知，载体移动的方向取决于两个滚轮21旋转的方向以及两者的转速是否相同，载体的前进、后退、左移、右移、斜向前后移动以及原地旋转不局限于上述的对两个滚轮的控制方式，在此不再一一叙述。

实施例三

如图13和图14所示，本实施例提供的万向轮包括支撑盘1和轮组2，所述轮组2安装于所述支撑盘1的旋转轴6上，所述轮组2包括轮组运动轴3，所述旋转轴6的轴线与所述轮组运动轴3的中线重合。

万向轮的旋转轴6的轴线与轮组运动轴3的中心重合，不存在位移偏差而导致运动滞后的问题，减小了转向时产生的阻尼，载体在侧向和反向运动时稳定性好，在承载较大的负载时，载体不再存在摆尾现象。

在本实施例中，如图14所示，支撑盘1与载体固定连接，旋转轴6的一端与支撑盘1固定连接，且固定连接在支撑盘1的中部，旋转轴6的轴线与支撑盘1的旋转轴线重合，旋转轴6的另一端与轮组2转动连接。具体地，在轮组2上设置第四轴承7，旋转轴6的另一端插接在第四轴承7上，且与第四轴承7的内圈固定连接。

万向轮还包括驱动轮组2转向的转向驱动装置，转向驱动装置包括齿轮组和驱动器(图中未示出)，齿轮组包括与驱动器连接的主动齿轮(图中未示出)和与主动齿轮啮合的被动齿轮5，旋转轴6插接在第四轴承7上，第四轴承7的一侧面与轮组2固定连接，第四轴承7的内圈与旋转轴6固定连接，被动齿轮5套设在第四轴承7上，其与第四轴承7的外圈固接。驱动器驱动主动齿轮旋转，主动齿轮带动被动齿轮5旋转，进而使轮组2旋转一定的角度，通过外部输入转向动力，提高了万向轮的转向精度，且同心转向，运动姿态准确，在承载较大的负载时，车体不再存在摆尾的现象。

此外，转向驱动装置还可以是带轮结构或者链轮结构，实现轮组2的360°任意角度的正反转，在此不再详细叙述。也可以不设置上述的转向驱动装置，借助外力实现万向轮的转弯。

另外地，支撑盘1与载体固定连接，旋转轴6的一端还可以与支撑盘1的中部转动连接，且旋转轴6的轴线与支撑盘1的旋转轴线重合，旋转轴6的另一端与轮组2固定连接。具体地，将第四轴承7固定在支撑盘1上，旋转轴6的一端插接在第四轴承7上，且与第四轴承7的内圈固定连接。在此种连接方式下，被动齿轮5套装在第四轴承7上，且与第四轴承7的外圈固定连接，也可以不设置上述的转向驱动装置，借助外力实现万向轮的转弯。

另外地，还可以将旋转轴6的两端分别与支撑盘1和轮组2固定连接，而支撑盘1与载体旋转连接，支撑盘1与载体的连接方式均为现有技术，在此不再详细阐述。在此种情况下，可以不安装转向驱动装置，借助外力实现万向轮的旋转。

如图13和14所示，本实施例提供的轮组2包括两组滚轮组，两组滚轮组以旋转轴6为对称中心对称设置在轮组运动轴3上，旋转轴6的轴线与轮组运动轴3的中心重合，两组滚轮组均包括至少一个滚轮21，且每个滚轮21分别与轮组运动轴3转动连接。

此外，滚轮组还可以设置两组以上，每个滚轮组可以包括多个滚轮21，滚轮组设置的越多，万向轮承载的负载越大。由于本实施例中的万向轮是被动旋转的，在保证承载较大负载的前提下，单个滚轮21的宽度小，减小了滚轮21旋转时与地面的摩擦力。

在本实施例中，每个滚轮组中设置有两个滚轮21，四个滚轮21分别为a轮211、b轮212、c轮213和d轮214。如图14所示，每个滚轮21分别对应设置一个第三轴承23与轮组运动轴3连接，第三轴承23的内圈与轮组运动轴3固定连接，滚轮21套设在第三轴承23的外圈上，使得万向轮在旋转时，四个滚轮21的角速度相等而线速度不等。

在万向轮沿顺时针转弯时，置于外侧的滚轮组的a轮211和b轮212沿顺时针方向旋转，而置于内侧的c轮213和d轮214沿逆时针方向旋转，且四个滚轮21旋转的角速度一致，在旋转时，四个滚轮21的线速度的关系是：Sa＝Sd，Sb＝Sc，且Sa＞Sb，Sd＞Sc。在万向轮沿逆时针转弯时，置于外侧c轮213和d轮214沿顺时针方向旋转，置于内侧的a轮211和b轮212沿逆时针方向旋转，且四个滚轮21旋转的角速度一致，在旋转时，四个滚轮21的线速度的关系是：Sa＝Sd，Sb＝Sc，且Sa＞Sb，Sd＞Sc。此外，每组滚轮组还可以设置两个以上滚轮21，设置多个滚轮21实现各个滚轮21角速度相同，线速度不同，减少了万向轮的滑动摩擦阻力，延长了万向轮的使用寿命。此外，设置多轮组以及多个滚轮21极大地增加了万向轮的载荷量。

轮组2还包括固定支架12，在本实施例中，固定支架12包括横板121，横板121的两端分别连接有侧板122，且两块侧板122均与横板121垂直连接，轮组运动轴3的一端与其中的一块侧板122固定连接，轮组运动轴3的另一端与另一块侧板122固定连接。

本实施例还提供了一种载体，包括上述的万向轮。可以在载体上设置两对、四对或者更多对万向轮。本实施例中的万向轮可以与实施例一和/或实施例二中的万向轮配合安装在载体上，可以以多种组合方式的形式驱动载体前进、后退、左移、右移、斜向前后移动以及原地旋转等。

图15所示的是安装有万向轮的车体向前或者向后移动的示意图，图中车体上安装有四个万向轮，四个万向轮均朝同一方向设置，在车体向前移动或者向后移动时，四个滚轮21同时沿顺时针方向旋转或逆时针方向旋转。

图16是将图15中的四个万向轮的轮组2在转向驱动装置的驱动下沿逆时针旋转或沿顺时针旋转90°，在车体向左移或者向右移时，四个滚轮21同时沿逆时针方向或沿顺时针方向旋转。

图17是将图16中的万向轮旋转一定的角度，在旋转时，转向驱动装置驱动轮组2顺时针旋转或逆时针旋转一定的角度，车体斜向向前移或向后移时，四个滚轮21同时沿逆时针方向或顺时针方向旋转。

图18所示的是安装有四个万向轮的载体原地旋转示意图，转向驱动装置驱动轮组2连续顺时针旋转或逆时针旋转，四个万向轮的轮组2的转向相同，以实现车体360°任意角度的正反转。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。