萬向輪以及具有這種萬向輪的全向運動車輛的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種萬向輪，具有：能夠圍繞轉動軸（RT）轉動的輪彀（112）；兩個與輪彀相連接、相對于輪彀同軸地設置的輪盤（113a，113b）；多個球狀滾動體（111），這些滾動體設置在輪盤之間并沿車輪（110a-110d）的圓周護套均勻地分布，其中，這些滾動體的滾軸（RL）以相對于輪彀的轉動軸（RT）的對角線角度的方向取向，并關于輪盤可自由轉動地支承在它們彼此相對的端部上。為了在保持相對置的輪盤的情況下實現對于運行需求牢固耐用的萬向輪，將滾動體（111）可自由轉動地支承在支座元件（114）上，并將支座元件固定在兩個輪盤上。本實用新型還涉及一種具有這種萬向輪的全向運動車輛。
【專利說明】萬向輪以及具有這種萬向輪的全向運動車輛
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種萬向輪和一種具有這種萬向輪的全向運動車輛。
【背景技術】
[0002]萬向輪可用于使車輛沿所要求的任意方向運動，而不必將車輪鉸接地安裝在車輛上。在此可以設置兩個前轉動驅動裝置和兩個后轉動驅動裝置，每個驅動裝置都具有萬向輪。這些驅動器是能夠單獨控制的，并且與地面接觸的滾輪被傾斜地設置，在此，第一對角對的車輪沿相同的方向傾斜地運行，第二對角對的車輪以相對于第一對角對為直角傾斜地運行。
[0003]在現有技術中所公知的萬向輪具有可圍繞轉動軸轉動的輪彀，其中，兩個與輪彀相連的輪盤相對于輪彀同軸設置并具有多個球狀滾動體，這些滾動體設置在輪盤之間并沿車輪的圓周護套均勻地分布，其中，這些滾動體的滾軸以相對于輪彀的轉動軸的對角線角度的方向取向，并關于輪盤可自由轉動地支承在它們彼此相對的端部上。這些滾動體通過對應的軸承直接支承在輪盤的內側面上。在此將輪盤用作滾動體的承載元件。這樣做的缺點在于，必須在制造技術上使所有的軸支承件相互協調一致，以使所有滾動體同中心、沒有支撐偏差且彼此對稱地定位。其后果之一便是這種車輪的裝配成本很高，因為在裝配期間必須很耗時地反復調整滾動體的正確位置。此外在特定的場合下，施加在萬向輪上的高轉矩會造成輪彀扭曲，由此使一個輪盤相對于另一個輪盤轉動，從而可能使所有經過調整的滾動體的位置發生移動。這在在彼此相對的輪盤中間設有滾動體的應用中已經得到證實。
[0004]這些車輪在外周上具有相對于轉動軸成45°角取向的滾子(Rollen)。滾子的表面是拱形的，因此使得車輪在上面滾動的圓周面形成一環形。車輪的承載結構通過兩個側壁構成。滾子的轉動軸借助于支承面定位在側壁上。通過兩個側壁的相對轉動，使得滾子支承在其中的兩個導向件的軸錯位。這適用于所有的滾子。這導致對所有滾子的支承出現問題。在兩個側壁上、用于車輪外周上的所有滾子的支承點必須成對地相對取向，并且支承點的軸線要彼此對齊。當這些沒有做到時，各個車輪的支承件就會發生軸錯位，這會造成對滾子的支承出現問題，而這是應該加以避免的。因此在現有技術中必須以很窄的公差來制造側壁。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提出一種在保持相對的輪盤的情況下對于運行需求牢固耐用的萬向輪。
[0006]本實用新型的另一目的在于提出一種在保持相對的輪盤的情況下能夠在滾動體的較高的位置精度下制造和運行的萬向輪。
[0007]根據本實用新型，這種萬向輪具有:可圍繞轉動軸轉動的輪彀；兩個與輪彀相連接的輪盤，它們相對于輪彀同軸地設置；多個球狀的滾動體，這些滾動體設置在輪盤之間并沿車輪的圓周護套均勻分布，其中，這些滾動體的滾軸以相對于輪彀的轉動軸的對角線角度的方向取向，并關于輪盤可自由轉動地支承在它們彼此相對的端部上；和支座元件，滾動體可自由轉動地支承在該支座元件上，在此，每個滾動體可自由轉動地支承在各自的支座元件上，各個支座元件固定在兩個輪盤上，并且各個萬向輪分別與各自的驅動器相連接，其中，對每個驅動器能夠獨立于其他的驅動器就轉速以及轉動方向進行控制。
[0008]支座元件能夠使用于滾動體的相對的支承部位精確地取向，而與作用于輪彀或輪盤上的扭轉力無關。各個滾動體可以預裝在其支座元件上。這意味著可以分別、相互獨立地準確調整各個滾動體的支承件。這種獨立的可調整性可以關于支座元件來實現并因此與輪盤無關。
[0009]因此每個滾動體都擁有自己的支座元件。也就是說，每個滾動體的支承件將設置在自己的支座元件上。由此使得各個滾動體能夠支承在各自的支座元件上，并能夠獨立地關于該支座元件就對齊、偏移、間距和公差來進行調整。由此可以使每個滾動體都成為預裝的滾動體單元。然后可以簡單地將多個滾動體單元固定在車輪或輪盤上。
[0010]以上所提出的滾子在車輪圓周上的插入和支承使得車輪可以使用較小的輪彀。在此，車輪具有側壁，通過該側壁可以克服輪彀和滾子之間的間隔。滾子支承在安裝于每個滾子的邊條(Steg)上的保持件中。
[0011]此外還具有以下優點:
[0012]各個滾子的支承都相互獨立，并因此可以單獨進行調整。
[0013]基于滾子的相互獨立性，將不再對側壁、即輪盤的制造公差有很大的要求。
[0014]車輪的支承結構將通過車輪上的兩個側壁或輪盤來實現。這將允許車輪采用任意大小的輪彀。
[0015]每個滾子都在自己的邊條上受到支承，該邊條與兩個側壁或輪盤相互連接。
[0016]可以以很少的材料開銷對車輪結構實現強化，因為通過輪彀、兩個側壁或輪盤以及可能的邊條可以實現封閉的力線通量(Kraftfluss )。
[0017]因此，根據本實用新型的解決方案以及下面所描述的【具體實施方式】的目的在于:
[0018]使滾子在車輪圓周上的支承件是相互獨立的。
[0019]使滾子在車輪圓周上的支承件可以彼此分開地進行調整。
[0020]使車輪的側盤或輪盤可以小于根據現有技術的這種類型的車輪的公差制成，根據該公差可以確定所有支承件的位置以及因此而確定滾子關于側盤或輪盤的位置。
[0021]使車輪具有與總重量相匹配的較高的剛性。
[0022]使車輪的輪彀或其他支承結構的扭轉不再損害滾子的支承件。
[0023]支座元件可以成邊條狀地從滾動體的第一端面向第二端面延伸，并為了實現其固定而在車輪的輪盤之間設置彼此在端側相對置的法蘭部。支座元件在此形成橫向載體，其在輪盤邊緣區域內還實現對車輪的附加加固。這種邊條狀的支座元件構成了兩個用于所屬的滾動體的相對置的支承部位的很大程度上的剛性連接。這種邊條狀的支座元件可以一體化地制成。其特別是可以具有矩形的橫截面。
[0024]在一種擴展方案中，可以將支座元件的法蘭部固定在輪盤的彼此相向的內側面上。在另一種擴展方案中，例如也可以將支座元件固定在輪盤的外周區域中。這種在外周上的固定特別可以是力配合和/或形狀配合地實現。為此輪盤不必具有圓形輪廓。相反，輪盤可以具有異于圓形的輪廓，例如多邊形或其他星形輪廓。通過這樣的外周輪廓可以定義支座元件的位置并由此定義滾動體的位置。
[0025]在此，法蘭部可以具有凸起，用以形狀配合地嵌入輪盤的凹槽中。支座元件的法蘭部的凸起在此形狀配合地嵌入輪盤的凹槽中。該凹槽可以具有適于形成壁龕狀凹部的各種形態，支座元件的與之相匹配的凸起可以形狀配合地嵌入該凹槽中。這樣的凸起和凹槽可用作支座元件在車輪上的至少一個形狀配合地預固定，而不需要單獨的固定裝置。因此例如可以通過單純地將支座元件插入輪盤的凹槽中實現預固定，在此，通過在支座元件和輪盤端面上的夾緊力，例如通過可拆卸的螺絲連接實現可承但負載的固定。還可以利用其他的固定裝置替代螺絲連接。這些固定裝置可以是可拆卸或不可拆卸的。
[0026]在支座元件的一種實施方式中，可以為每個滾動體的彼此相對的端面分別配置固定支架(Haltewinkel),在此,在滾動體和固定支架之間分別設置轉動軸承并將固定支架固定支座元件上。為了使各個滾動體能夠通過其相對的端面可轉動地支承在支座元件上，支座元件必須成C形地圍夾住滾動體。支座元件可以一體化地例如燒鑄制成，或者整體統磨而成。但是就制造技術而言有利的是將支座元件設計為由多部分組成的。在這種情況下，支座元件例如可以由平整的平面基礎支承件構成，并將兩個彼此相對的固定支架固定在該基礎支承件上，以獲得成C形的支座元件。這樣做的優點在于:在將固定支架固定在基礎支承件上之前，就制造技術而言可以在固定支架上容易地建立用于容納轉動軸承元件(例如滾珠軸承或滾子軸承)的支承件。固定支架例如可以通過螺絲與基礎支承件相連接。因此也可以基于這種螺絲連接的可拆卸性根據需要(例如由于磨損)而更換單個的軸承或固定支架。
[0027]本實用新型還涉及一種可全向運動的車輛，該車輛配備有具有如上所述的根據本實用新型的特征的萬向輪。
[0028]此外，本實用新型還涉及一種對用于使獨立的操縱器運動的全向運動車輛的應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]下面根據實施例對本實用新型進行詳細說明。其中:
[0030]圖1以示意圖示出了全向運動車輛；
[0031]圖2以透視圖示出了根據本實用新型的、完整的萬向輪；
[0032]圖3以透視圖示出了如圖2所示的萬向輪，其具有唯一的根據本實用新型的滾動體和位于其在輪盤上的安裝位置上的支座元件；
[0033]圖4以透視圖示出了如圖3所示的帶有支座元件的單獨的滾動體。
【具體實施方式】
[0034]圖1示出了一種全向運動車輛106，其具有底盤107以及第一幾何形狀的輪軸108和第二幾何形狀的輪軸109。在沿著第一輪軸108的方向上，底盤107承載著右前萬向輪IlOa和左前萬向輪110b。在沿第二輪軸109的方向上，底盤107承載著右后萬向輪IlOc和左后萬向輪110d。各個萬向輪110a、110b、110c、IlOd分別與各自的驅動器相連接。對于各個驅動器不僅可以獨立于其他的驅動器就轉速進行控制，而且還可以就轉動方向進行控制。對角線輪對110a、IlOc和IlObUlOd中的一個具有滾動體111，這些滾動體沿同一方向以角度W相對于輪軸108或輪軸109傾斜延伸地取向。對角線輪對IlOaUlOc和110b、
IIOd中的另一個具有滾動體111，這些滾動體沿同一方向以與角度W相反的角度V相對于輪軸108或輪軸109傾斜延伸地取向。通常以45°的角度W或V設置這些滾動體。但是在具體的實施方式中，也可以其他的角度W或V實現，例如在30°和60°之間。如果所有四個車輪110a、110b、110c和IlOd以相同的轉速并沿相同的轉動方向運動，則車輛106將直線行進。如果各同一車軸108或109的車輪110a、110b、IlOc和IlOd彼此反向轉動且所有的車輪110a、110b、110c和IlOd具有相同的轉速，則車輛106向側面運動，也就是垂直于原有的行進方向運動。如果對角線輪對110a、IIOd或110b、IIOc分別以相同的轉速轉動且所有的110a、110b、110c和IlOd具有同一轉動方向，則車輛106沿對角線或斜向運動，即在前進方向和側向方向之間存在一定的角度。如果右側的輪對IlOaUlOc以一個轉動方向運動，而左側的另一輪對IlObUlOd以相反的轉動方向運動，則車輛106圍繞其中心轉動。
[0035]在圖2中示出了根據本實用新型的萬向輪110的一個實施例。該萬向輪110具有輪彀112。輪彀112可圍繞轉動軸RT轉動。在輪彀112的相對的端部上法蘭連接兩個輪盤113a和113b。輪盤113a和113b具有圓盤形設計并相對于兩個輪彀112同軸設置。通過輪盤113a和113b將輸送到兩個112上的轉矩傳送到滾動體111上。萬向輪110具有多個滾動體111，這些滾動體彼此之間以均勻的間距沿著萬向輪110的護套區域分散設置。根據車輪直徑和滾動體直徑可以為各個萬向輪110配置不同數量的滾動體111。所有的滾動體111通過其滾軸RL以一定的對角角度定向，也就是以相同的方式和相同的角度W相對于轉動軸RT傾斜定向。通常以45°的角度設置滾動體111。但是在具體情況下也可以其他的角度實現，例如在30°和60°之間。各個滾動體111可轉動地支承在各自的支座元件114上。
[0036]在圖3和圖4中詳細示出了支座元件114。在圖3中示出了如圖2所示的萬向輪110，為清楚起見只示出了一個根據本實用新型的滾動體111和位于其在輪盤113a和113b上的安裝位置中的支座元件114。支座元件114具有平整的平面基礎支承件115。該基礎支承件115具有矩形的橫截面。在基礎支承件115的彼此相對的狹長端面上設有法蘭部116a、116b。法蘭部116a、116b用于將基礎支承件115固定在輪盤113a和113b的內側面上。為了實現這種固定，法蘭部116a、116b具有凸起117a和117b(圖4)。凸起117a和117b在支座元件114的安裝位置上嵌入位于輪盤113a和113b的內側面上的對應凹槽118a和118b中。凹槽118a和118b邊緣開口地設置在輪盤113a和113b的圓周上，從而能夠使基礎支承件115沿徑向方向插入預裝在輪彀112上的兩個輪盤113a和113b之間。基礎支承件115在輪盤113a和113b上的最終固定通過使未示出的螺絲穿過輪盤113a和113b上的孔119來實現。
[0037]如圖4所示，在凸起117a和117b的端面上設置螺紋120，螺絲經過孔119擰入其中。滾動體111在相對的端面上具有軸頸121a和121b并將它們引入軸支承件122a和122b中。軸支承件122a和122b固定在對應的固定支架123a和123b中。為此，固定支架123a具有在圖4中垂直示出的、用于軸支承件122a的支架側邊124a和水平示出的支架側邊125a，固定支架123a通過這兩個側邊固定在基礎支承件115上。固定支架123b以相同的方式具有在圖4中垂直示出的、用于軸支承件122b的支架側邊124b和水平示出的支架側邊125b，固定支架123b通過這兩個側邊固定在基礎支承件115上。滾動體111位置確定地、可轉動地支承在圖4中垂直示出的支架側邊124a和124b之間。在安裝過程中，首先相對于基礎支承件115的位置面126b推動固定支架123b，并使固定支架123b的前側面127b與基礎支承件115的前側面128b齊平。隨后通過孔129b將固定支架123b用螺絲擰在基礎支承件115上。現在將滾動體111安裝在軸支承件122b中并將固定支架123a放置在滾動體111的軸頸121a上。通過裝配板130使固定支架123b到達所對準的位置中，在該位置上可以就對齊、偏移、間距和公差對滾動體111的支承進行調整。同時使固定支架123a的前側面127a與基礎支承件115的前側面128a齊平。隨后通過孔129a將固定支架123a用螺絲擰在基礎支承件115上。在固定好固定支架123a之后可以將裝配板130從基礎支承件115上移除。
[0038]由此就可以將各個滾動體111預安裝在其支座元件114上。其結果是:可以單獨地、相互獨立地精確調整滾動體111的各個軸支承件122a、122b。這種獨立的可調整性可以關于支座元件114實現并因此與輪盤113a和113b無關。
【權利要求】
1.一種萬向輪，具有: 可圍繞轉動軸(RT)轉動的輪彀(I 12)； 兩個與所述輪彀(112)相連接的輪盤(113a，113b)，它們相對于所述輪彀(112)同軸地設置； 多個球狀滾動體(111)，這些滾動體設置在所述輪盤(113a，113b)之間并沿車輪(IlOa-1lOd)的圓周護套均勻分布，其中，這些滾動體的滾軸(RL)以相對于所述輪彀(112)的轉動軸(RT)的對角線角度的方向取向，并關于所述輪盤(113a，113b)可自由轉動地支承在它們彼此相對的端部上； 其特征在于，具有支座元件(114),所述滾動體(111)可自由轉動地支承在該支座元件上，其中，每個滾動體(111)可自由轉動地支承在各自的支座元件(114)上，各個支座元件(114)固定在兩個輪盤(113a，113b)上，并且各個萬向輪(110a，110b，110c，IlOd)分別與各自的驅動器相連接，其中，對每個驅動器能夠獨立于其他的驅動器就轉速以及轉動方向進行控制。
2.如權利要求1所述的萬向輪，其中，所述支座元件(114)成邊條狀地從所述滾動體(111)的第一端面向第二端面延伸，并且為了固定該支座元件(114)而在所述車輪(I IOa-1 IOd)的輪盤(113a，113b)之間設置彼此在端側相對置的法蘭部(116a，116b)。
3.如權利要求2所述的萬向輪，其中，所述支座元件(114)固定在所述輪盤(113a，113b)的外圓周上。
4.如權利要求2所述的萬向輪，其中，所述支座元件(114)的法蘭部(116a，116b)固定在所述輪盤(113a，113b )的彼此相向的內側面上。
5.如權利要求4所述的萬向輪，其中，所述法蘭部(116a，116b)具有凸起(117a，117b)，用以形狀配合地嵌入所述輪盤(113a，113b)的凹槽(118a，118b)中。
6.如權利要求1至5中任一項所述的萬向輪，其中，為各個滾動體(111)的彼此相對的端面分別配置固定支架(123a，123b)，在所述滾動體(111)和所述固定支架(123a，123b)之間分別設置轉動軸承(122a，122b)并將所述固定支架(123a，123b)固定在所述支座元件(114)上。
7.一種能夠全向運動的車輛(106)，具有如權利要求1至6中任一項所述的萬向輪(IlOa-1lOd)0
【文檔編號】B60B33/04GK203681148SQ201320685648
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】斯文·布魯德尼克 申請人:庫卡羅伯特有限公司