一种麦克纳姆轮[实用新型专利]

(10)授权公告号 (45)授权公告日 2014.08.06
C N 203752789
U (21)申请号 201420092246.1
(22)申请日 2014.03.03
B60B 19/12(2006.01)
(73)专利权人上海汇聚自动化科技有限公司
地址201611 上海市松江区车墩镇留业路
99弄13号
(72)发明人张海峰 陈晓 管德宏 张德明
郝浩 徐良兴
(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司
31001
代理人
金碎平
(54)实用新型名称
一种麦克纳姆轮
(57)摘要
本实用新型公开了一种麦克纳姆轮，包括两
块相对设置的轮辐,所述两块轮辐之间设有多个
辊轮，所述辊轮的中心轴通过螺帽和轮辐固定相
连，所述辊轮的中心轴上套设有轴承、轴承保护圈
和调节垫圈，所述轴承、轴承保护圈和调节垫圈位
于辊轮和轮辐之间，所述轮辐和螺帽之间设有弹
簧垫圈；所述辊轮包括中空的辊芯，所述辊芯通
过套筒套在中心轴上，所述辊芯外包覆有聚氨酯
胶层，所述轴承的外圈镶嵌在辊芯内。

本实用新型
提供的麦克纳姆轮，通过设置轴承保护圈和调节
垫圈将辊轮和轮辐隔开一定距离，便于辊轮通过
中心轴顺滑转动，通过调节垫圈和弹簧垫圈提供
一定的弹性形变，有效减小运动过称中辊轮的磨
损，提高大冲击载荷下移动的实时性和精度。

(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)授权公告号CN 203752789 U
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1.一种麦克纳姆轮，包括两块相对设置的轮辐（2）,所述两块轮辐（2）之间设有多个辊轮（1），所述辊轮（1）的中心轴（6）通过螺帽（3）和轮辐（2）固定相连，其特征在于，所述辊轮（1）的中心轴（6）上套设有轴承（5）、轴承保护圈（4）和调节垫圈（8），所述轴承（5）、轴承保护圈（4）和调节垫圈（8）位于辊轮（1）和轮辐（2）之间，所述轮辐（2）和螺帽（3）之间设有弹簧垫圈（7）。

2.如权利要求1所述的麦克纳姆轮，其特征在于，所述辊轮（1）包括中空的辊芯（11），所述辊芯（11）通过套筒（12）套在中心轴（6）上，所述辊芯（11）外包覆有聚氨酯胶层（13），所述轴承（5）的外圈镶嵌在辊芯（11）内。

3.如权利要求2所述的麦克纳姆轮，其特征在于，所述辊芯（11）和聚氨酯胶层（13）之间设有粘合剂层。

4.如权利要求2所述的麦克纳姆轮，其特征在于，所述辊芯（11）和辊轮（1）的外形大致相同。

5.如权利要求4所述的麦克纳姆轮，其特征在于，所述辊芯（11）和辊轮（1）的外形均为纺锤形。

权 利 要 求 书CN 203752789 U
一种麦克纳姆轮
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种全方位移动轮，尤其涉及一种麦克纳姆轮。

背景技术
[0002] 麦克纳姆轮主要用于全方位移动方式。

该方式是基于一个有许多位于中心轮周边轮轴（即辊轮）围绕中心轮转动的原理上，这些成角度的周边轮轴把多个（4的倍数个）中心轮组成的移动系统中的一部分的中心轮转向力转化到另一部分中心轮法向力上面。

依靠各自中心轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变中心轮自身的方向。

在它的轮缘上斜向分布着许多小辊子，故轮子可以横向滑移。

小辊子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个辊轮的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。

辊轮有3个自由度，在绕自身转动的同时又能绕车轴转动，还能绕辊子与地面接触点转动。

这使得麦克纳姆轮也具备了3个自由度，绕轮轴的转动、沿辊轮轴线垂线方向的平动和绕辊轮与地面接触点的转动。

通过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。

而采用了麦克纳姆轮的车辆不会因为车轮的不规则而产生震颤。

中心轮装配有呈圆周分布的多只辊子，辊子与中心轮轮轴呈一定角度。

[0003] 麦克纳姆轮承受的载荷为周期性冲击载荷，辊轮也承受周期性冲击载荷，即麦克纳姆轮每旋转一周，辊轮和地面接触一次，并承受一次地面作用的冲击载荷。

辊轮受到的冲击载荷明显大于麦克纳姆轮所受到的冲击载荷，因此在运动过称中辊轮的磨损会比较严重。

因此辊轮的整个结构刚性就变得至关重要了。

由此可知，麦克纳姆轮的辊轮是整个轮体构成的关键之一，辊轮的外形结构以及装配结构会直接影响全向车移动时，所有轮子配合转动的顺滑程度，以及移动角度的准确性。

实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种麦克纳姆轮，兼具刚性结构和弹性形变，能够大大减小运动过称中辊轮的磨损，从而大大提高大冲击载荷下移动的实时性和精度。

[0005] 本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种麦克纳姆轮，包括两块相对设置的轮辐,所述两块轮辐之间设有多个辊轮，所述辊轮的中心轴通过螺帽和轮辐固定相连，其中，所述辊轮的中心轴上套设有轴承、轴承保护圈和调节垫圈，所述轴承、轴承保护圈和调节垫圈位于辊轮和轮辐之间，所述轮辐和螺帽之间设有弹簧垫圈。

[0006] 上述的麦克纳姆轮，其中，所述辊轮包括中空的辊芯，所述辊芯通过套筒套在中心轴上，所述辊芯外包覆有聚氨酯胶层，所述轴承的外圈镶嵌在辊芯内。

[0007] 上述的麦克纳姆轮，其中，所述辊芯和聚氨酯胶层之间设有粘合剂层。

[0008] 上述的麦克纳姆轮，其中，所述辊芯和辊轮的外形大致相同。

[0009] 上述的麦克纳姆轮，其中，所述辊芯和辊轮的外形均为纺锤形。

[0010] 本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的麦克纳姆轮，通过设置轴承保护圈和调节垫圈将辊轮和轮辐隔开一定距离，便于辊轮可以通过中心轴来顺滑的转动，通过调节垫圈和弹簧垫圈提供一定的弹性形变，有效减小运动过称中辊轮的磨损，从而大大提高大冲击载荷下移动的实时性和精度。

此外，本实用新型通过辊芯外包覆聚氨酯胶层形成的辊轮，所述辊芯和辊轮的外形大致相同，从而避免麦克纳姆轮轴与地面的高度产生非线性变化而导致车体产生非线性扭动和胶层开裂。

附图说明
[0011] 图1为本实用新型麦克纳姆轮结构示意图；
[0012] 图2为本实用新型麦克纳姆轮的辊轮装配结构示意图；
[0013] 图3为本实用新型麦克纳姆轮的辊轮本体结构示意图。

[0014] 图中：
[0015] 1辊轮 2轮辐 3螺帽
[0016] 4轴承保护圈 5轴承 6中心轴
[0017] 7弹簧垫圈 8调节垫圈 11辊芯
[0018] 12套筒 13聚氨酯胶层
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

[0020] 图1为本实用新型麦克纳姆轮结构示意图；图2为本实用新型麦克纳姆轮的辊轮装配结构示意图。

[0021] 请参见图1和图2，本实用新型提供的麦克纳姆轮包括两块相对设置的轮辐2,所述两块轮辐2之间设有多个辊轮1，所述辊轮1的中心轴6通过螺帽3和轮辐2固定相连，其中，所述辊轮1的中心轴6上套设有轴承5、轴承保护圈4和调节垫圈8，所述轴承5、轴承保护圈4和调节垫圈8位于辊轮1和轮辐2之间，所述轮辐2和螺帽3之间设有弹簧垫圈7。

[0022] 图3为本实用新型麦克纳姆轮的辊轮本体结构示意图。

[0023] 请继续参见图3，本实用新型提供的麦克纳姆轮，其中，所述辊轮1包括中空的辊芯11，所述辊芯11通过套筒12套在中心轴6上，所述辊芯11外包覆有聚氨酯胶层13，所述轴承5的外圈镶嵌在辊芯11内。

聚氨酯胶层13是用来保护整个辊轮，提供一定的弹性形变，聚氨酯胶层13包裹在辊芯11上；辊芯11是辊子的刚性支撑；轴承5的外圈镶嵌在辊芯11内，中心轴6两侧的轴承保护圈4和调节垫圈8和套筒12将轴承5的内圈夹紧，然后在中间穿过中心轴6，这样辊芯11就可以通过轴承5围绕中心轴6转动了。

对中心轴6两头攻出螺纹，就可以将整个辊轮通过螺帽3固定在两边轮辐2之间了。

[0024] 本实用新型提供的麦克纳姆轮，所述辊芯11和辊轮1的外形大致相同；所述辊芯11和辊轮1的外形优选均为纺锤形。

如果纺锤形辊轮配合圆柱形辊轮，容易使得辊子中部胶层的厚度t和末端胶层的厚度t`是不一样的。

这种方法的弊端就在于，辊子承受载荷时，胶层的形变沿着轴向由两端到中心会产生非线性变化，所以胶层的内应力也会使得整个胶层沿着轴向由中心向两端产生形变，这必然会导致麦克纳姆轮轴与地面的高度产生非线性
变化，并使车体产生非线性扭动，还会导致胶层开裂。

此外，为了保证辊芯11和聚氨酯胶层13之间的可靠固定，所述辊芯11和聚氨酯胶层13之间设有粘合剂层，并采用喷砂处理的方法清除辊芯11表面不利于胶接的有机或无机物，给表面提供适当的粗糙度，增加有效粘接面积，改善粘合剂对被粘物表面的浸润性，改善粘附性能。

[0025] 虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

图1
图2
图3。