一种全向轮及移动设备

技术领域

本发明涉及全向轮技术领域，具体是一种全向轮及移动设备。

背景技术

全向轮是一种能实现两个方向滚动的轮，常见结构是由多个滚轮围合形成全向轮，全向轮整体可绕其中心轴旋转，每个滚轮还可绕自身中心轴旋转，从而使安装多组此全向轮的移动设备，可以实现360度全向移动，减小移动设备的转弯半径。

现有的全向轮主要分为单排全向轮和多排全向轮。多排全向轮是通过多排相互交错布置的滚轮组成投影连贯的轮胎面，轮胎面尺寸较大，对路面平整度要求高，但由于胎面错位，导致高速运时颠簸利害，而且结构较复杂，造价较高，安装麻烦。而单排全向轮是通过交替排的大滚轮、小滚轮组成轮胎面，一定程度上解决了多排全向轮的缺陷。但传统的单排全向轮，各个滚轮之间的间隙较大，导致全向轮的连贯性较差，因此会产生比较大的噪声和震动。

为了解决单排全向轮连贯性差的问题，通常是利用两个小滚轮支架实现对大滚轮的固定，但在实际生产和应用中存在装配困难、使用时仍然容易产生噪声和震动以及运行稳定性较差的问题。为了解决装配困难问题，目前有些单排全向轮将各个滚轮均设置为两段或多段的分体式结构并由对应支架的两侧进行悬挂式安装，但是这种分体式滚轮会导致轮胎面连贯性较差，使用时容易产生噪声和震动，另外，由于采用单侧悬挂式安装，滚轮的转轴与支架的连接端需要承受较大的弯矩，会影响全向轮的结构强度、运行稳定性、承载能力和使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的任务之一是提供一种全向轮，装配方便，零件互换性好，制造安装成本低，而且轮胎面连贯性好，使用时不易产生噪声和震动，具有较好的结构强度、运行稳定性、承载能力和使用寿命；任务之二是提供一种采用该全向轮的移动设备。

本发明任务之一通过下列技术方案来实现：

一种全向轮，包括轮毂，以及若干个支架、大滚轮和小滚轮，大滚轮的外径大于小滚轮的外径，支架的相对两侧分别设有大轮支撑位和小轮支撑位，大轮支撑位和小轮支撑位的位置相错开且二者轴线不平行，各支架绕轮毂周向正反交替排列并与之进行直接或间接固定连接，任一支架的大轮支撑位与其一侧相邻支架的大轮支撑位同轴正对，小轮支撑位与其另一侧相邻支架的小轮支撑位同轴正对，从而使各个支架之间形成了交替排列的大轮安装位和小轮安装位，各个大滚轮、小滚轮分别一一对应安装在大轮安装位、小轮安装位并通过其两侧的支架进行支撑。

作为优选的技术方案，所述支架为一体式Z形弯折结构，其中支架的内端朝向所述轮毂的轴心，支架的外端处设有所述小轮支撑位，靠近支架外端的第一转角处设有所述大轮支撑位，所述大滚轮的轴向两端设有能够容纳支架外端及第一转角的内凹空间，从而使所述小滚轮能部分伸入内凹空间中。

作为优选的技术方案，所述支架的内端设有圆弧面，并通过该圆弧面与所述轮毂的外圆周相贴合。

作为优选的技术方案，所述轮毂的两端通过止口结构定位安装了两个连接板，所述支架上靠近内端的部分为连接部，各个支架的连接部均位于两个连接板之间，且其上设有至少一个供铆钉穿过的第一安装孔，连接板上设有对应的第二安装孔，各支架均通过至少一个铆钉与两侧的连接板固定连接在一起。

作为优选的技术方案，所述大滚轮包括大轮胎面、大轮芯、大轮轴和第一轴承，大轮胎面与大轮芯固接，大轮轴通过第一轴承与大轮芯进行可转动连接，所述大轮支撑位处设有用于配合大轮轴的第一轴孔，大轮轴的两端分别穿过相邻两个所述支架上的第一轴孔并通过第一螺钉与两个支架进行固定连接，大轮轴的两端还设有用于对支架进行轴向限位的阶梯结构；所述小滚轮包括小轮胎面、小轮芯、小轮轴和第二轴承，小轮胎面与小轮芯固接，小轮轴通过第二轴承与小轮芯进行可转动连接，小轮轴的两端分别设有缺口结构，所述小轮支撑位处设有配合小轮轴的第二轴孔，小轮轴的两端分别穿过相邻两个支架上的第二轴孔，并通过缺口结构对小轮轴进行周向定位和轴向定位。

作为优选的技术方案，其中一个小滚轮为可压缩小滚轮，可压缩小滚轮的小轮轴为分体式设计，包括左小轮轴、右小轮轴和压缩弹簧，左小轮轴和/或右小轮轴的一端设有轴孔并进行套接，压缩弹簧置于轴孔内且两端分别弹性抵顶左小轮轴和右小轮轴。

作为优选的技术方案，所述全向轮还包括主轴，所述轮毂与主轴的一端通过两个第三轴承进行可转动连接，两个第三轴承之间安装一个隔套进行轴向定位，主轴的端部安装垫圈和第二螺钉，将轮毂与主轴进行轴向固定。

本发明任务之二通过下列技术方案来实现：

一种移动设备，包括移动设备主体和安装在移动设备主体上的前面所述的全向轮。

和现有技术相比，本发明提供的全向轮，主要具有以下创新点：①利用若干个结构完全相同的支架绕轮毂周向正反交替排列，便在轮毂周向形成了交替的大轮安装位和小轮安装位，各个大滚轮、小滚轮均能够通过两侧的支架进行支撑，该结构设计使得装配极为灵活方便，各个滚轮均可以为预装好的模块化结构，装配时各个滚轮与支架逐个按顺序拼装即可，装配难度低，效率高；而且零件互换性好，制造安装成本低；另外，相比单侧悬挂式安装，具有更好的结构强度、运行稳定性、承载能力和使用寿命；进一步，各个滚轮也均不需要采用分体式结构，轮胎面连贯性好，使用时不容易产生噪声和震动。②支架为一体式Z形弯折结构，利用其外端及第一转角处分别设置小轮支撑位和大轮支撑位，从而使支架外端、第一转角以及部分小滚轮能够伸入大滚轮两端的内凹空间中，使大滚轮、小滚轮的间隙更小，全向轮的结构更加紧凑，轮胎面的连贯性更好。③通过在支架内端设置圆弧面与轮毂外圆周相贴合，利用轮毂圆周面对各支架进行径向定位，能够使各个支架均与轮毂保持同心，保证全向轮外圆行走面装配圆度，且能降低装配难度，提高装配效率和质量。④通过设置两个连接板来固定连接支架和轮毂，并利用铆钉将所有支架及两侧的连接板固定连接在一起，能够消除各滚轮的安装间隙，避免出现滚轮松动现象，且亦能降低装配难度，提高装配效率和质量。⑤通过将其中一个小滚轮设计为可压缩小滚轮，可压缩小滚轮的小轮轴做分体式设计，分两段安装，将该小滚轮作为最后安装的滚轮，对位后沿支架导向斜槽下压该可压缩小滚轮，其小轮轴长度收缩，压到第二轴孔位置后，小轮轴两端由压缩弹簧作用力伸长插入支架的第二轴孔内，小轮轴与支架完成装配，从而能有效解决最后一个小滚轮安装难的问题。

下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是实施例1中全向轮的立体结构示意图；

图2是实施例1中全向轮沿垂直轮毂轴线的剖面图；

图3是实施例1中全向轮沿穿过轮毂轴线的剖面图；

图4是小滚轮及其两侧大滚轮的装配示意图；

图5是可压缩小滚轮及其两侧大滚轮的装配示意图；

图6是支架的结构示意图。

其中，主轴1，第三轴承101，隔套102，垫圈103，第二螺钉104，小滚轮2，小轮胎面201，小轮芯202，小轮轴203，第二轴承204，左小轮轴205，右小轮轴206，压缩弹簧207，大滚轮3，大轮胎面301，大轮芯302，第一轴承303，大轮轴304，连接板4，铆钉5，支架6，第一轴孔601，第二轴孔602，第一安装孔603，轮毂7。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。另外，应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分；“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个；“若干”、“多个”等类似词语表示两个或两个以上。除非另行指出，“前”、“后”、“下”、“上”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“安装”、“连接”、“枢接”等类似词语应做广义理解，可以直接相连，也可以通过中间元件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

如图1-6所示，本实施例提供了一种全向轮，包括轮毂7，以及若干个支架6、大滚轮3和小滚轮2，大滚轮3的外径大于小滚轮2的外径，支架6的相对两侧分别设有大轮支撑位和小轮支撑位，大轮支撑位和小轮支撑位的位置相错开且二者轴线不平行，各支架6绕轮毂7周向正反交替排列并与之进行直接或间接固定连接，任一支架6的大轮支撑位与其一侧相邻支架6的大轮支撑位同轴正对，小轮支撑位与其另一侧相邻支架6的小轮支撑位同轴正对，从而使各个支架6之间形成了交替排列的大轮安装位和小轮安装位，各个大滚轮3、小滚轮2分别一一对应安装在大轮安装位、小轮安装位并通过其两侧的支架6进行支撑。

本实施例提供的全向轮，利用若干个结构完全相同的支架6绕轮毂7周向正反交替排列，便在轮毂7周向形成了交替的大轮安装位和小轮安装位，各个大滚轮3、小滚轮2均能够通过两侧的支架6进行支撑，该结构设计使得装配极为灵活方便，各个滚轮均可以为预装好的模块化结构，装配时各个滚轮与支架6逐个按顺序拼装即可，装配难度低，效率高；而且零件互换性好，制造安装成本低；另外，相比单侧悬挂式安装，具有更好的结构强度、运行稳定性、承载能力和使用寿命；进一步，各个滚轮也均不需要采用分体式结构，轮胎面连贯性好，使用时不容易产生噪声和震动。

作为本实施例的一个优选方案，如图6所示，所述支架6为一体式Z形弯折结构，其中支架6的内端朝向所述轮毂7的轴心，支架6的外端处设有所述小轮支撑位，靠近支架6外端的第一转角处设有所述大轮支撑位，所述大滚轮3的轴向两端设有能够容纳支架6外端及第一转角的内凹空间，从而使所述小滚轮2能部分伸入内凹空间中。本方案中，通过将支架6设计为一体式Z形弯折结构，利用其外端及第一转角处分别设置小轮支撑位和大轮支撑位，从而使支架6外端、第一转角以及部分小滚轮2能够伸入大滚轮3两端的内凹空间中，使大滚轮3、小滚轮2的间隙更小，全向轮的结构更加紧凑，轮胎面的连贯性更好。

作为本实施例的一个优选方案，所述支架6的内端设有圆弧面，并通过该圆弧面与所述轮毂7的外圆周相贴合。本方案中，能够利用轮毂7圆周面对各支架6进行径向定位，能够使各个支架6均与轮毂7保持同心，保证全向轮外圆行走面装配圆度，且能降低装配难度，提高装配效率和质量。

作为本实施例的一个优选方案，所述轮毂7的两端通过止口结构(附图中未示出)定位安装了两个连接板4，所述支架6上靠近内端的部分为连接部，各个支架6的连接部均位于两个连接板4之间，且其上设有两个供铆钉5穿过的第一安装孔603，连接板4上设有对应的第二安装孔，各支架6均通过两个铆钉5与两侧的连接板4固定连接在一起。本方案中，通过设置两个连接板4来固定连接支架6和轮毂7，并利用铆钉5将所有支架6及两侧的连接板4固定连接在一起，能够消除各滚轮的安装间隙，避免出现滚轮松动现象，且亦能降低装配难度，提高装配效率和质量。

作为本实施例的一个优选方案，如图4所示，所述大滚轮3包括大轮胎面301、大轮芯302、大轮轴304和两个第一轴承303，大轮胎面301与大轮芯302固接，大轮芯302的中间设计两个轴承孔来安装第一轴承303，大轮轴304通过第一轴承303与大轮芯302进行可转动连接，所述大轮支撑位处设有用于配合大轮轴304的第一轴孔601，大轮轴304的两端分别穿过相邻两个所述支架6上的第一轴孔601并通过第一螺钉305与两个支架6进行固定连接，大轮轴304的两端还设有用于对支架6进行轴向限位的阶梯结构；所述小滚轮2包括小轮胎面201、小轮芯202、小轮轴203和第二轴承204，小轮胎面201与小轮芯202固接，小轮芯202的两端设计两个轴承孔来安装第二轴承204，小轮轴203通过第二轴承204与小轮芯202进行可转动连接，小轮轴203的两端分别设有缺口结构，所述小轮支撑位处设有配合小轮轴203的第二轴孔602，小轮轴203的两端分别穿过相邻两个支架6上的第二轴孔602，并通过缺口结构对小轮轴203进行周向定位和轴向定位。本方案中，大滚轮3和小滚轮2的轮轴、轮芯与轮胎面均为预装好的模块化结构，不需要在装配全向轮时进行组装，可以减少全向轮装配时的零件数量，简化装配工艺，使装配更加快捷；通过在大轮轴304上设置阶梯结构，能够防止第一螺钉收过紧时支架6挤压第一轴承303导致其转动不畅，确保大滚轮3能顺滑转动；通过设置缺口结构对小轮轴203进行周向定位和轴向定位，能够增强小滚轮2装配的稳固性，且结构简单，装配方便。

作为本实施例的一个优选方案，如图5所示，其中一个小滚轮2为可压缩小滚轮，可压缩小滚轮的小轮轴203为分体式设计，包括左小轮轴205、右小轮轴206和压缩弹簧207，左小轮轴205和右小轮轴206的一端设有轴孔并进行套接，压缩弹簧207置于轴孔内且两端分别弹性抵顶左小轮轴205和右小轮轴206。本方案中，通过将其中一个小滚轮2设计为可压缩小滚轮，可压缩小滚轮的小轮轴203做分体式设计，分两段安装，将该小滚轮作为最后安装的滚轮，对位后沿支架6导向斜槽下压该可压缩小滚轮，其小轮轴203长度收缩，压到第二轴孔602位置后，小轮轴203两端由压缩弹簧207作用力伸长插入支架6的第二轴孔602内，小轮轴203与支架6完成装配，从而能有效解决最后一个小滚轮2安装难的问题。

作为本实施例的一个优选方案，大轮胎面301和小轮胎面201均选用减振性能良好的橡胶制作，能有效减小全向轮行走时振动；大滚轮3和小滚轮2的外径均为从中间至两端逐渐缩小以使全向轮的轮胎面为连贯的圆形。

作为本实施例的一个优选方案，所述全向轮还包括主轴1，所述轮毂7与主轴1的一端通过两个第三轴承101进行可转动连接，两个第三轴承101之间安装一个隔套102进行轴向定位，主轴1的端部安装垫圈103和第二螺钉104，将轮毂7与主轴1进行轴向固定。

作为本实施例的一个优选方案，为减小全向轮行走时振动，大滚轮3和小滚轮2的胎面选用减振性能良好的橡胶制作，

实施例2：

一种移动设备，包括移动设备主体和安装在移动设备主体上的全向轮，该全向轮采用实施例1中的全向轮，因此具有前述的有益效果，此处不再赘述，实施例2的附图予以省略。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的实施方式，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它实施方式。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的实施方式。