CN203681134U - 一体化磁吸附麦克纳姆轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及属车辆工程领域，具体来说，涉及一种一体化磁吸附麦克纳姆轮，内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘安装在轮芯套筒上，轮缘辊子安装在内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘之间，环形永磁体的一端与内侧辊子安装盘固定连接，另一端与外侧辊子安装盘固定连接，传动轴连接件与外侧辊子安装盘固定连接，内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘分别通过轴承安装在轮芯套筒的两端。本实用新型的轮缘辊子及辊子安装盘由安装在轮芯套筒上的轴承支撑，使得轮缘辊子及辊子安装盘产生的径向负载作用在与车体固接的轮芯套筒上，而减速器输出轴通过传动轴连接件带动轮缘辊子及辊子安装盘旋转，只提供扭矩，不承受径向负载，大大改善了减速器输出轴的受力情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及属车辆工程领域，具体来说，涉及一种一体化磁吸附麦克纳姆轮。
背景技术
麦克纳姆轮（Mecanum Wheel）是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人Bengt Lion发明，所以也叫Lion轮，而他工作于Mecanum AB公司。麦克纳姆轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘再沿与轴线成45度角方向安装若干可以自由旋转的小辊子，这样在车轮滚动时，小辊子就会产生侧向运动。通过多个麦克纳姆轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。
1975年，Lion获得美国专利,专利号3，746,112，专利名称Directionally Stable Self Propelled Vehicle（中文翻译：直接稳定自驱动车）。1980年美国海军买得该专利并进行军事应用开发，1996年该专利失效后，美国及世界众多大学、研究机构和公司进行应用开发和再发明，应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅、弹药运输车、移动机器人等。
采用全方位移动技术后，可以显著提高搬运效率和灵活性、减小货物存储空间20%~30%、尤其对于狭小空间移动物体，具有不可取代的作用。目前，成功的应用例子有美国AirTrax公司的Sidewinder全方位移动叉车、COBRA全方位移动升降机、MP2全方位搬运拖车、全方位弹药装载机；卡内基梅隆大学的全方位机器人、美国Ominx公司的全方位移动轮椅、喷气发动机全方位移动托架等产品。包括我国在内的世界众多大学也开展了麦克纳姆轮的应用和控制研究，但是多集中在移动机器人方面的应用研究，形成产品的很少。
目前涉及麦克纳姆全方位移动机构的专利有：
1、瑞士Lion的美国专利“直接稳定自驱动车”（U.S. Pat. No.3746112，“Directionally Stable Self Propelled Vehicle”），首先发明了麦克纳姆轮。
2、美国AirTrax公司的美国专利“低振动全方位轮”（U.S. Pat. No.6340065和6547340，“Low Vibration Omni-Directional Wheel”）,美国专利“低振动全方位轮设计方法”（U.S. Pat. No.6394203，“Method for designing low-vibration Omni-Directional Wheels”）,美国专利“地面搬运设备用全方位自驱动车”（U.S. Pat. No.5701966，“Omni-Directional self-propelled vehicle for ground handling of equipment”）在Lion的基础上，针对载荷作用下，因麦克纳姆轮辊子与地面接触面积变化而导致弹性变形不均匀，引起的车体上下振动，发明了低噪声全方位轮及其设计方法，并将该技术运用于地面搬运车设计。
3、美国专利“全方位武器装填车”（U.S. Pat. No.6668950，“Omni-directional munitions handling vehicle”），美国专利“飞机维护装置和维护方法”（U.S. Pat. No.6477730，“Aircraft maintenance apparatus and method of maintaining aircraft”），正在申请的美国专利“先进武器装填者”（U.S. Pat. No.EP20050472003，“Advanced weapons loader”），都是将麦克纳姆轮运用于各类搬运装备的发明。
4、国内全方位车轮相关的专利有：
东南大学 王兴松的“内嵌式直齿换向麦克纳姆轮”（200910035212.2）、“麦克纳姆轮全方位移动车及其驱动方法”（200910035188.2）、“一体化锥齿换向麦克纳姆轮”（200920231933.6）、中国船舶重工集团第七一三研究所 侯彬；李亚明；连斌；李冠峰；申勇；唐长平；张涛的“全方位叉车”（201120344907.1）。
综上所述，现有的麦克纳姆轮全方位移动机构常见的不足主要有：（1）麦克纳姆轮直接安装在减速器输出轴上，由于麦克纳姆轮厚度较大，因此对减速器输出轴产生较大的径向负载，对减速器造成不利影响；（2）麦克纳姆轮本身不具备磁吸附功能。
发明内容
为了克服现有的麦克纳姆轮在安装结构和磁吸附功能方面存在的上述不足之处，现在特提出一种一体化磁吸附麦克纳姆轮。
为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：
一体化磁吸附麦克纳姆轮，包括车体连接法兰、轴承、轮芯套筒、内侧辊子安装盘、轮缘辊子、环形永磁体、传动轴连接件、外侧辊子安装盘，所述车体连接法兰与车体固定连接，所述轮芯套筒与所述车体连接法兰固定连接，所述内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘安装在轮芯套筒上，所述轮缘辊子安装在内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘之间，所述环形永磁体的一端与内侧辊子安装盘的内侧固定连接，另一端与外侧辊子安装盘的内侧固定连接，所述传动轴连接件与外侧辊子安装盘固定连接，所述内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘分别通过轴承安装在轮芯套筒的两端；所述轮缘辊子、内侧辊子安装盘、外侧辊子安装盘和环形永磁体构成的轮缘组合体，所述轮缘组合体安装在轮芯套筒上。
进一步的，所述轮芯套筒外侧安装有作为轴承的限位的轴端挡圈。
进一步的，所述环形永磁体设置在轮缘辊子和轮芯套筒之间。
进一步的，所述传动轴连接件中央设有键槽孔与减速器输出轴连接。所述减速器输出轴通过传动轴连接件带动内侧辊子安装盘、轮缘辊子、环形永磁体和外侧辊子安装盘构成的轮缘组合体绕轮芯套筒旋转。
进一步的，所述传动轴连接件与减速器输出轴为平键连接、花键连接或者抱紧连接。
进一步的，所述轮芯套筒为中空的环形套筒结构，减速器输出轴穿过轮芯套筒与传动轴连接件相连。
进一步的，所述内侧辊子安装盘和外侧辊子安装盘为低碳钢安装盘。
本实用新型的优点在于：
1、本实用新型的轮缘辊子及辊子安装盘由安装在轮芯套筒上的轴承支撑，使得轮缘辊子及辊子安装盘产生的径向负载作用在与车体固接的轮芯套筒上，而减速器输出轴通过传动轴连接件带动轮缘辊子及辊子安装盘旋转，只提供扭矩，不承受径向负载，大大改善了减速器输出轴的受力情况。
2、本实用新型在轮芯套筒和轮缘辊子之间的空间内设置沿厚度方向充磁的环形永磁体，并配合低碳钢制造的辊子安装盘，与导磁壁面构成磁路，使得麦克纳姆轮在保持结构紧凑的同时能够提供较强的磁吸附力。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图。
图2是本实用新型的剖视图。
图3是本实用新型磁路示意图。
附图中：车体连接法兰1、轴承2、轮芯套筒3、轴承定位套筒4、内侧辊子安装盘5、轮缘辊子6、环形永磁体7、轴端挡圈8、传动轴连接件9、外侧辊子安装盘10、减速器输出轴11。
具体实施方式
实施例1
参照图1和图2，一体化磁吸附麦克纳姆轮包括车体连接法兰1、轴承2、轮芯套筒3、内侧辊子安装盘5、轮缘辊子6、环形永磁体7、传动轴连接件9、外侧辊子安装盘10，所述车体连接法兰1与车体固定连接，所述轮芯套筒3与所述车体连接法兰1固定连接，所述内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10安装在轮芯套筒3上，所述轮缘辊子6安装在内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10之间，所述环形永磁体7的一端与内侧辊子安装盘5的内侧固定连接，另一端与外侧辊子安装盘10的内侧固定连接，所述传动轴连接件9与外侧辊子安装盘10固定连接，所述内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10分别通过轴承2安装在轮芯套筒3的两端；所述轮缘辊子6、内侧辊子安装盘5、外侧辊子安装盘10和环形永磁体7构成的轮缘组合体，所述轮缘组合体安装在轮芯套筒3上。减速器输出轴11通过传动轴连接件9带动内侧辊子安装盘5、轮缘辊子6、环形永磁体7和外侧辊子安装盘10构成的轮缘组合体绕轮芯套筒3旋转。
实施例2
参照图1和图2，一体化磁吸附麦克纳姆轮包括车体连接法兰1、轴承2、轮芯套筒3、内侧辊子安装盘5、轮缘辊子6、环形永磁体7、传动轴连接件9、外侧辊子安装盘10，所述车体连接法兰1与车体固定连接，所述轮芯套筒3与所述车体连接法兰1固定连接，所述内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10安装在轮芯套筒3上，所述轮缘辊子6安装在内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10之间，所述环形永磁体7的一端与内侧辊子安装盘5的内侧固定连接，另一端与外侧辊子安装盘10的内侧固定连接，所述传动轴连接件9与外侧辊子安装盘10固定连接，所述内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10分别通过轴承2安装在轮芯套筒3的两端；所述轮缘辊子6、内侧辊子安装盘5、外侧辊子安装盘10和环形永磁体7构成的轮缘组合体，所述轮缘组合体安装在轮芯套筒3上。
所述轮芯套筒3外侧安装有作为轴承2的限位的轴端挡圈8。所述环形永磁体7设置在轮缘辊子6和轮芯套筒3之间。所述传动轴连接件9中央设有键槽孔与减速器输出轴11连接。所述减速器输出轴11通过传动轴连接件9带动内侧辊子安装盘5、轮缘辊子6、环形永磁体7和外侧辊子安装盘10构成的轮缘组合体绕轮芯套筒3旋转。所述传动轴连接件9与减速器输出轴11为平键连接、花键连接或者抱紧连接。
所述轮芯套筒3为中空的环形套筒结构，减速器输出轴11穿过轮芯套筒3与传动轴连接件9相连。所述内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10为低碳钢安装盘。
参照图3，环形永磁体7一端与内侧辊子安装盘5固接，另一端与外侧辊子安装盘10固接，环形永磁体7沿厚度方向充磁，内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10采用低碳钢（如Q235）制造，环形永磁体7配合内侧辊子安装盘5和外侧辊子安装盘10，与导磁壁面构成磁路，由于该磁路的气隙较小，因此可以对导磁壁面形成较强的磁吸附力。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而己，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：包括车体连接法兰（1）、轴承（2）、轮芯套筒（3）、内侧辊子安装盘（5）、轮缘辊子（6）、环形永磁体（7）、传动轴连接件（9）、外侧辊子安装盘（10），所述车体连接法兰（1）与车体固定连接，所述轮芯套筒（3）与所述车体连接法兰（1）固定连接，所述内侧辊子安装盘（5）和外侧辊子安装盘（10）安装在轮芯套筒（3）上，所述轮缘辊子（6）安装在内侧辊子安装盘（5）和外侧辊子安装盘（10）之间，所述环形永磁体（7）的一端与内侧辊子安装盘（5）的内侧固定连接，另一端与外侧辊子安装盘（10）的内侧固定连接，所述传动轴连接件（9）与外侧辊子安装盘（10）固定连接，所述内侧辊子安装盘（5）和外侧辊子安装盘（10）分别通过轴承（2）安装在轮芯套筒（3）的两端；所述轮缘辊子（6）、内侧辊子安装盘（5）、外侧辊子安装盘（10）和环形永磁体（7）构成的轮缘组合体，所述轮缘组合体安装在轮芯套筒（3）上。
2.根据权利要求1所述的一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：所述轮芯套筒（3）外侧安装有作为轴承（2）的限位的轴端挡圈（8）。
3.根据权利要求2所述的一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：所述环形永磁体（7）设置在轮缘辊子（6）和轮芯套筒（3）之间。
4.根据权利要求3所述的一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：所述传动轴连接件（9）中央设有键槽孔与减速器输出轴（11）连接。
5.根据权利要求4所述的一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：所述传动轴连接件（9）与减速器输出轴（11）为平键连接、花键连接或者抱紧连接。
6.根据权利要求4所述的一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：所述轮芯套筒（3）为中空的环形套筒结构，减速器输出轴（11）穿过轮芯套筒（3）与传动轴连接件（9）相连。
7.根据权利要求1所述的一体化磁吸附麦克纳姆轮，其特征在于：所述内侧辊子安装盘（5）和外侧辊子安装盘（10）为低碳钢安装盘。
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