磁性全向輪的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于橫過表面的多向輪，其包括至少一個輪轂。所述輪轂限定旋轉的第一軸向方向。多個滾子圍繞輪轂的外側圓周布置。滾子被安裝用于沿第二軸向方向旋轉，該第二軸向方向與第一軸向方向成一角度。輪子包括安裝到輪轂的至少一個磁體。輪轂由可磁誘導的材料制成，該材料使所述至少一個磁體的磁通朝向被橫過的表面集中。
【專利說明】磁性全向輪
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基于2013年11月30日遞交的美國臨時專利申請序列號N0.61/910,320并要求其優(yōu)先權，該申請通過引用整體并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及磁性輪和全向輪。
【背景技術】
[0004]在各種文件中已知具有不同設計的其他輪子，例如包括題目為“Omniiheelbased driving device with belt transmiss1n mechanism”(具有帶傳動機構的基于全向輪的驅動裝置)的美國專利N0.8 ,308 ,604;題目為“Dynamically balanced in-linewheel vehicle”(動平衡的嵌入輪式車輛)的美國專利公開N0.2008/0295595;題目為“Magnetic wheel for vehicles”(用于車輛的磁性輪)的美國專利N0.7，233，221;題目為“Magnetic wheel”(磁性輪)的美國專利公開N0.2012/0200380 ；以及Lee, Seung-heui等人的題目為“Recognit1n of Corros1n State Based on Omnidirect1nal Mobile Robotfor Inspect1n of CAS for Oil Tanker Annual Conference 2008”(針對油輪年會2008的CAS的基于用于檢查的全向移動機器人的腐蝕狀態(tài)識別)的文章。這些文件所描述的輪子和車輛的具體設計和特征可以通過回顧其各自所披露的內容而被最佳地理解。

【發(fā)明內容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于橫過表面的多向輪。該多向輪包括至少一個輪轂，所述至少一個輪轂限定旋轉的第一軸向方向。多個滾子圍繞所述至少一個輪轂的外側圓周布置，該滾子被安裝用于沿第二軸向方向旋轉，該第二軸向方向與第一軸向方向成一角度。該多向輪包括至少一個磁體，所述至少一個磁體安裝到所述至少一個輪轂。輪轂由可磁誘導的材料制成，該材料使所述至少一個磁體的磁通朝向被橫過的表面集中。
[0006]根據(jù)另一方面，所述至少一個磁體被安裝用于相對于輪轂旋轉。
[0007]根據(jù)又一方面，多個磁體每個被連接至相應的輻條，其中，輻條被安裝用于相對于沿第一軸向方向布置的輪軸自由旋轉。
[0008]根據(jù)再一方面，滾子的數(shù)量、尺寸和間隔使得多向輪在橫過表面時接近理想的圓形旋轉。
[0009]根據(jù)另外的方面，每個滾子包括三個分段件，且其中，分段件的尺寸和形狀被設置以使得多向輪在橫過表面時接近理想的圓形旋轉。
[0010]根據(jù)另外的方面，所述至少一個輪轂包括可移開地連接的第一部件和第二部件，且其中，第一和第二部件限定用于接收滾子的凹部。
[0011]根據(jù)另外的方面，設置多個楔形安裝件，其用于將滾子連接至所述至少一個輪轂。
[0012]根據(jù)再一方面，所述至少一個磁體是高溫磁體。
[0013]根據(jù)另一方面，所述至少一個磁體是永磁體。
[0014]根據(jù)另外的方面，所述至少一個磁體是電磁體。
[0015]根據(jù)另一方面，滾子由可磁誘導的材料制成，其改善磁通集中。
[0016]根據(jù)另一方面，其中，滾子被修飾以增大摩擦力。
[0017]根據(jù)另一方面，其中，磁體由不可磁誘導的環(huán)部覆蓋。
[0018]根據(jù)另外的方面，提供了一種用于橫過表面的多向輪，其包括至少兩個可磁誘導的本體，該本體被安裝用于繞第一軸向方向旋轉，該第一軸向方向沿第一軸線。一個或多個磁體繞第一軸線同心地布置，所述磁體具有磁極，是磁體被取向以使得其磁極沿第一軸向方向取向、并且面朝同一方向，所述一個或多個磁體安裝在所述至少兩個可磁誘導的本體之間。多個滾子圍繞每個可磁誘導的本體的外側圓周布置，滾子被安裝以用于沿第二軸向方向旋轉，該第二軸向方向與第一軸向方向成一角度?？纱耪T導的本體使所述一個或多個磁體的磁通朝向被橫過的表面集中。
[0019]根據(jù)另一方面，所述一個或多個磁體是圓盤形的。
[0020]根據(jù)再一方面，所述一個或多個磁體是環(huán)形的。
[0021]根據(jù)另外的方面，所述一個或多個磁體繞第一軸線同心地布置、并與該軸線在徑向上間隔開。
[0022]根據(jù)再一方面，所述一個或多個磁體被安裝以用于相對于所述至少兩個可磁誘導的本體旋轉。
[0023]根據(jù)另一方面，所述至少兩個可磁誘導的本體的尺寸和形狀被設置并且滾子被布置在該本體上，以使得所述兩個可磁誘導的本體和行進表面之間的距離最小化，其該距離未跨過滾子和行進表面之間的接觸圓。
[0024]根據(jù)另外的方面，所述至少兩個可磁誘導的本體可移開地連接，且其中，所述至少兩個可磁誘導的本體限定用于接收滾子的凹部。
[0025]根據(jù)再一方面，設置多個楔形安裝件，以用于將滾子連接到所述至少兩個可磁誘導的本體，且其中，所述楔形安裝件是可磁誘導的。
[0026]根據(jù)另一方面，包括由可磁誘導的材料制成的一個或多個集中器構件，所述材料使所述一個或多個磁體的磁通進一步朝向被橫過的表面集中。
[0027]根據(jù)另一方面，所述一個或多個磁體是高溫磁體。
[0028]根據(jù)再一方面，所述一個或多個磁體是永磁體。
[0029 ]根據(jù)另一方面，滾子由可磁誘導的材料制成，該材料改善磁通集中。
[0030]根據(jù)另一方面，其中，滾子被修飾以增加摩擦力。
[0031]根據(jù)另一方面，其中，磁體由不可磁誘導的環(huán)部覆蓋。
[0032]根據(jù)另一方面，其中，所述兩個本體具有至少一個螺紋孔，以用于在拆卸多向輪期間將磁體從本體分離。
【附圖說明】
[0033]圖1A以分解視圖示出根據(jù)第一布置的磁性全向輪；
[0034]圖1B示出圖1A的磁性全向輪的組裝視圖；
[0035]圖1C以組裝視圖示出根據(jù)第二布置的磁性全向輪；
[0036]圖1D示出圖1C的磁性全向輪的分解視圖；
[0037]圖2示出根據(jù)第三布置的磁性全向輪；
[0038]圖3A-3C示出根據(jù)第四布置的磁性全向輪；
[0039]圖4A示出根據(jù)第五布置的磁性全向輪的前視圖；
[0040]圖4B示出圖4A的全向輪的第一磁體構造；
[0041 ]圖4C示出圖4A的全向輪的第二磁體構造；
[0042]圖4D示出圖4A的磁性全向輪的等軸視圖；
[0043]圖4E示出圖4A的磁性全向輪的分解視圖；
[0044]圖4F示出根據(jù)第六布置的磁性輪的分解視圖；
[0045]圖4G示出圖4F的磁性輪的組裝視圖；
[0046]圖5A-5C不出根據(jù)第七布置的磁性全向輪；
[0047]圖6A和6B示出根據(jù)第八布置的磁性全向輪；
[0048]圖7A-7D示出根據(jù)第九布置的磁性全向輪；
[0049]圖8A示出一車輛，其包括磁性全向輪；
[0050]圖SB示出第二車輛，其包括磁性全向輪。
【具體實施方式】
[0051 ]參考圖1A和1B，示出了磁性全向輪10。全向輪10包括輪轂12和多個滾子14，所述滾子圍繞輪轂12的外側圓周設置。所述滾子垂直于輪轂12的軸向旋轉方向布置。輪轂12可以包括朝向輪轂的中心延伸以安裝到輪軸13的輻條或其他結構(例如圓形的材料腹板)。滾子14和以下討論的滾子可以經由銷、突出部、轉軸、或允許滾子旋轉的其他適當?shù)慕Y構安裝到輪轂12。滾子可以由材料制成、或具有表面紋路(例如，橡膠、軟塑料、或具有表面紋路的鋼材等)、或可以滾花、或具有表面涂層，使得所述滾子可以提供足夠摩擦系數(shù)以便輪子提供牽引力，使得當車輛的重量與磁體16所提供的法向力抵消時，所述輪子可以車輛沿垂直和/或上下顛倒的取向驅動車輛/使車輛轉向，如以下更為詳細地討論的。滾子也可以由可磁誘導的材料制成，并且包含增大摩擦力的處理。由此，可以減小所需要的磁體的力，這會增加車輛以正面朝上的取向行進時的效率。
[0052]輪轂12允許繞限定第一軸向方向的輪軸13沿著箭頭“A”所指示的方向旋轉。滾子14允許沿箭頭“B”所指示的方向旋轉，該箭頭沿著垂直于第一軸向方向的第二軸向方向。(替換地，麥克納姆(Mecanun)類型的輪子可以替換地被使用，在這一情況下，滾子相對于輪轂成45°安裝)。這樣，全向輪允許具有兩個自由度的旋轉。這一布置對于必須在嚴格受限的范圍內操作的車輛特別有用，諸如用于檢查管道、箱體和其他金屬結構的機器人車輛。
[0053]磁盤16定位在輪轂12內。磁盤16可以安裝到輪轂，用于相對于輪轂的自由旋轉。磁盤16提供磁通量力，并且一個或多個磁體的材料、尺寸/數(shù)量和強度被選擇為保持全向輪與含鐵的表面材料(例如鋼制的箱體或管道壁)接觸。另外，含鐵盤18可以布置在磁盤16的側面上，以便將來自磁盤16的磁通量力進一步引導朝向含鐵的表面，借此增強所述盤和所述表面之間的吸引力。這一布置導致更強的輪子的保持力。不可磁誘導的環(huán)(例如，不可磁誘導的塑料環(huán))可以圍繞磁體布置，用以保護磁體不暴露于環(huán)境，同時用以避免輪轂、盤和/或行進表面之間的漏磁“短路”。還可以使用所述環(huán)鎖定所述盤和/或輪轂的旋轉，從而迫使磁體和盤/輪轂一起旋轉。
[0054]盤18可以由鋼(或其他可磁性極化/可可磁誘導的材料)制成，該盤封閉輪轂12的內部部分，由此使磁通耦合在輪轂12的每一側上。由此，經由磁體16和盤18，輪子10提供了沿輪子在其上移動的金屬表面方向的拉力，同時經由輪轂12和滾子14的旋轉允許輪子沿該表面的運動具有兩個自由度。
[0055]含鐵盤18可以附接至輪轂12，且可以包括用于附接至輪軸13的軸向安裝孔19。盤18和輪軸13之間的附接可以被固定，使得輪軸13可以用于驅動全向輪10，諸如當全向輪10連接到機器人車輛時。替換地，盤18可以經由旋轉連接件連接到輪軸13，使得全向輪可以相對于輪軸13自由轉動，諸如當全向輪10是被其他器件驅動的機器人車輛的被動跟隨輪時。磁盤16還可以固定地附接或旋轉附接到輪軸13，使得其可以分別隨輪軸旋轉或相對于軸自由旋轉。此外，除了磁盤16或作為其替代，磁性環(huán)或多個磁體陣列可以定位在輪轂12內。磁體(一個或多個)(例如，盤、環(huán)、陣列等)被對齊使其被極化為對于輪子10的相反的面具有相反的磁性。由此，例如，磁體可以全部被對齊，使得所有的磁體對輪子的一面表現(xiàn)為南極，對輪子的另一面表現(xiàn)為北極。磁體可以繞輪子的軸線同心且與該軸線徑向分開地布置。磁體可以是高溫磁體(例如，可以承受高溫而不發(fā)生磁場強度的不可以接受的退化的磁體)。所述磁體還可以是永磁體、電磁體、或其組合。
[0056]磁體的尺寸、強度和數(shù)量可以變化，以便通過將一個或另一個磁盤、環(huán)或陣列互換，和/或將磁盤、環(huán)或陣列替換為具有高磁通、低磁通或適于意圖操作條件的期望量的盤/環(huán)/陣列的相同結構的布置(例如，通過改變磁體的尺寸和/或材料)，以便控制輪子和表面之間的吸引力。所述輪轂可以包括設置有腔室的結構，該腔室用于單獨地或組合地安裝這些磁體形狀(即盤、環(huán)或陣列)中的任一個或全部，使得磁通強度和磁場形狀可以適用于意圖的應用。這提供了用于期望的應用的特定選擇的磁通時的可擴展性和靈活性。相應地，磁力可以在一定情況下增加，其中，例如一個或多個輪子連接到相對較重的機器人檢查車輛。輪子、其輪轂、滾子和磁體的尺寸可以基于從非常小的機器人車輛到較大的客車的各種應用而設置。此外，相對于滾子本身是磁性的設計，位于輪轂中的磁性盤、磁性環(huán)、或磁體的陣列具有明顯的優(yōu)勢。這一設計減小了磁干涉和磁場變化，所述磁干涉和磁場變化會減小對表面的吸引力、并潛在地損壞或干涉電子設備。另外，本設計允許繞輪轂12的圓周使用兩組滾子。
[0057]該布置在需要橫過三維結構的應用中特別有用，所述三維結構由含鐵材料制成，諸如管道和箱體等。磁性全向輪允許在垂直的表面上行進，并且允許上下顛倒地行進，因為磁體提供了足夠的吸引力以在這些取向中保持輪子和表面之間的接觸。磁性全向輪還可以用于其他形式的運輸中，諸如用于在例如工廠倉庫中移動貨物的滾子系統(tǒng)的一部分。
[0058]參考圖1C和1D，示出了全向輪10a，其類似于圖1A和IB所示的全向輪10，但是含鐵盤18a的直徑更大。如圖1C可以見，含鐵盤18a的尺寸被確定使得它們的直徑僅小于圍繞輪子的輪轂設置的滾子14a的圓周直徑。相應地，含鐵盤18a更靠近輪子橫過的表面。該結構布置優(yōu)化了磁通朝向表面的方向，以增加輪子和表面之間的吸引力。除非以其他方式具體指出，上述實施例的許多特點和特征可以應用于以下實施例。
[0059]參考圖2，包括兩組輪轂21和滾子22的全向輪20—起安裝到一共用單元中。如可以在該實施例中看到的，滾子22的數(shù)量、尺寸、形狀和間隔可以相對于輪轂21的直徑變化，使得全向輪具有近乎理想的圓形輪廓。這樣的構造致使輪子在功能上接近理想的圓形旋轉輪廓，該圓形旋轉輪廓會消除由于輪子的形狀導致的顛簸、振蕩、失速點和驅動力變化。相應地，隨著輪轂旋轉以及一個滾子移動離開與行進表面的接觸，相繼地下一滾子被帶入與表面接觸。由此，單個滾子的表面接觸點一起形成圓。該布置消除了輪子行進中的“顛簸”，否則會由于輪子落入相繼的滾子之間的“間隙”(例如如果它們間隔得過遠的話)中而導致所述“顛簸”。作為一個非限制性例子，隨著輪轂直徑增加，圍繞輪轂布置的滾子的數(shù)量增加，使得所述滾子在輪轂旋轉時保持與表面的平滑接觸。此外，近乎理想的接觸圓意味著在輪子的旋轉度和行進的距離之間存在線性關系，由此改善位置控制和準確度。
[0060]如圖3A、3B和3C所示，全向輪30具有滾子32，所述滾子具有橢圓的、三部件分段的形狀，所述滾子也繞輪轂形成近乎理想的圓形并能消除輪子行進時的顛簸。輪子30可以包括在輪子的每側上的兩個輪轂34。每個輪轂34包括用于安裝滾子32的安裝支架36。滾子包括三個區(qū)段32a、32b和32c，它們被成形以形成具有橢圓形狀的部件。滾子經由銷37和軸承38被所述軸承由支架中的安裝孔支撐。間隔環(huán)39可以布置在兩個輪轂34之間，該間隔環(huán)限定了兩個輪轂之間的腔室。磁體可以布置在所述兩個輪轂之間的腔室中。
[0061]輪子30的“近乎理想的圓形”設計可以消除可以導致輪軸振蕩的顛簸，所述顛簸轉而可以導致附接至軸的車輛的振蕩。這樣的振蕩可以與該車輛的操作干涉，和/或干擾安裝在該車輛上的任何傳感器或儀器(諸如例如檢查機器人)，并且，這樣的振蕩通過本文的實施例的結構被最小化。另外，近乎理想的圓形設計可以消除失速點，否則，所述失速點可以由于不完美的輪子落入相繼的滾子之間的低谷中而發(fā)生。一旦這樣的不完美的輪子落入那些低谷中的一個，則需要額外的扭力使輪子從該低谷中旋轉出來和旋轉到下一滾子上。另夕卜，如果所述不完美的輪子停止轉動，則輪子將存在繼續(xù)旋轉的傾向，直到其在滾子之間的低谷中的一個中休止。這將與車輛的操作干涉，并且由于輪子旋轉到下一低谷的本質性傾向，使得難以在準確位置停止車輛。此外，相反地，近乎理想的圓形構造有助于保持連續(xù)的磁通，以便最小化這些問題及其他問題(如果沒有消除的話)。
[0062]參考圖4A-4G，全向輪40包括位于兩個輪轂42之間的磁體41的陣列，每個輪轂具有滾子44。磁體41可以安裝到安裝組件46 ο安裝組件46可以包括朝向組件46的中心延伸的結構(例如輻條、圓形腹板等)，使得組件可以安裝到輪軸A，組件46及其上的磁體41能夠相對于所述輪軸、并且相對于輪轂42和滾子44自由地旋轉。如圖4E所示，安裝組件46包括廂體47。磁體41插入到每個相應的廂體47中并因此被支撐。每個廂體47的頂部部分包括連接部分，其朝向圍繞輪軸A布置的套筒成角度布置。連接部分的角度可以基于要被支撐的磁體的數(shù)量而選擇，以使得所述廂體繞圓形輪軸等角度地間隔。替換地，兩個輪轂42可以是一體結構的一部分，該一體結構具有連接兩個輪轂的柱形延伸部，在該情況下，組件46的尺寸和形狀適于繞所述柱形延伸部自由旋轉。如可以圖4F和4G所示，安裝在廂體中的磁體還可以與不具有滾子的輪子一起使用。
[0063]磁體41圍繞組件46設置，且相對于彼此以不同角度取向。所述取向的角度可以包括例如20°、30°、45°、60°、90°、120°，或其他合適的角度。圖4B示出安裝在安裝組件46(在此示出為安裝盤)上的磁體相對于彼此以90°取向。這樣，當輪子橫過表面并遇到表面之間的接合部(諸如金屬箱體的底面43和壁部45之間的接合部)時，磁體41a中的一個可以第一角度朝向底部表面取向，以不同角度安裝的另一磁體41b可以朝向壁部表面45取向。由此，兩個不同的磁體可以同時提供兩個不同表面之間的吸引保持力。這樣的結構布置增強了全向輪在沿第一表面行進至第二表面(例如從底部到壁部)的過渡能力，因為兩個表面之間的吸引力總是被保持。另外，隨著輪子過渡到下一表面，提供對新表面的吸引力的磁體41保持其與該表面的磁性抓力，并且該磁體可以相對于全向輪自由旋轉。由此，隨著壁部變?yōu)樾碌摹暗撞俊?，所述陣列中與壁部接合的磁體從具有向前的取向旋轉為具有向后的取向，而之前具有向下取向的磁體現(xiàn)在具有向后取向。隨著輪子在表面之間過渡，該自由旋轉的布置減小了全向輪與表面解耦的機會，因為不需要一個磁體“接管”提供吸引力。在表面之間的過渡開始時提供吸引力的相同磁體在所述過渡完成后保持吸引力。替換地，如圖4C所示，磁體41可以安裝在獨立的、偏移的輻條48上，使得磁體不僅相對于輪軸和全向輪自由旋轉，還可以相對于彼此自由旋轉。在這一布置中，磁體40可以旋轉至一取向，該取向在接合部處的表面之間具有最大程度的磁性吸引。例如，如果接合部處的表面以銳角取向，例如相對于彼此成85°，自由旋轉的磁體中的一個可以保持朝向第一表面取向，而另一磁體可以自由旋轉以在85°角度處朝向另一表面取向。優(yōu)選地，安裝組件46和輻條48的直徑被選擇以使得所述磁體的表面沒有延伸超過滾子。通過這一方式，所述磁體可以保持與所述表面足夠接近，以提供磁性接合而不接觸表面及產生摩擦力。
[0064]參考圖5A-5C，具有兩部件輪轂52的全向輪50被示出。每個輪轂52包括兩個半部，即包括基部52a和蓋部52b?；?2a和蓋部52b每個包括多個凹部53以接收滾子54?；?2a和蓋部52b包括孔55，該孔的尺寸和形狀適于在蓋部52b連接到基部52a時接收滾子軸56。該構造允許輪轂52簡單的組裝。當蓋部52從基部52a移開時，滾子54可以布置在它們各自的凹部53中。當滾子就位時，蓋部52b可以例如經由緊固件(例如螺釘或螺栓)附接到基部52a。一旦每個輪轂52被組裝，所述兩個輪轂52可以與布置在兩個輪轂之間的間隔環(huán)57連接到一起。間隔環(huán)57限定腔室，磁體58可以插入到該腔室中。間隔環(huán)57的尺寸可以變化，以容納更大或更小的磁體，由此允許基于具體的應用而調整磁力。另外，輪轂52和間隔環(huán)57可以包括對應的分度槽口(indexing notch)59。分度槽口59確保每個輪轂52以相對于另一輪轂的適當圓形取向而附接。如圖5C所示，輪轂52以相位偏移的取向附接，使得一個輪轂的滾子54與另一輪轂的滾子之間的間隙對齊。使?jié)L子相位偏移有助于減小輪子在表面上旋轉時的顛簸。
[0065]參考圖6A和6B，具有兩部件輪轂62的全向輪60被示出。全向輪60類似于全向輪50，在于它們都包括具有用于安裝滾子的基部和蓋部的輪轂。對于全向輪60來說，每個輪轂的基部62包括凹部64。每個凹部限定腔室，磁體可以插入到腔室中。因此，因為凹部接收磁體，所以不需要間隔環(huán)。輪轂可以具有至少一個螺紋孔，該螺紋孔用于在拆卸多向輪期間將磁體從本體上分離。
[0066]參考圖7A-7D，具有安裝楔76的全向輪70被示出。全向輪70包括兩個輪轂72，間隔環(huán)73布置在這兩個輪轂之間，其中，間隔環(huán)73限定用于接收磁體74的腔室。每個輪轂72包括多個滾子75，所述輪滾經由安裝楔76附接到輪轂。輪轂72包括多個安裝孔77a，該安裝孔77a對應于每個安裝楔76上的安裝孔77b，使得安裝楔可以連接至輪轂(例如，經由緊固件，諸如螺釘、螺栓、鉚釘、銷等)。每個安裝楔包括軸安裝孔78，其尺寸和形狀適于接收軸79。如圖所示，滾子75安裝在軸79上，該軸79支撐在安裝楔76的軸安裝孔78中。安裝楔76經由安裝孔77a和77b附接到輪轂72。在該布置中，輪子可以容易地組裝和拆卸。另外，安裝楔76可以由可磁誘導的材料(例如，含鐵材料)制成，其用作磁通集中器。安裝楔的尺寸和形狀可以變化，使得安裝楔的邊緣和表面之間的距離D減小，這致使輪子和表面之間的磁吸引力增加。在滾子旋轉為與表面接觸時，距離D可以被最小化直至滾子所限定的邊界。如上文所述，該接觸邊界本質上是圓的，并且通過各個滾子的表面接觸點一起限定。期望的是，設置輪轂或其部件(例如安裝楔)的形狀和尺寸，使得輪轂延伸直至所述圓形邊界而不跨過該邊界?？邕^圓形邊界會產生輪轂和表面之間的摩擦接觸，并與滾子的滾動干涉。
[0067]參考圖8A，示出了用于機器人車輛的驅動系統(tǒng)80。驅動系統(tǒng)80包括磁性全向輪82和驅動輪84。磁性全向輪82附接到驅動系統(tǒng)80的底盤，且沿第一軸向方向取向。驅動輪84附接到驅動系統(tǒng)80的底盤85，且沿與第一軸向方向垂直的第二軸向方向取向。驅動輪84可以被驅動(例如，經由電機和齒輪組)，以提供驅動系統(tǒng)80的向前和向后的運動。盡管全向輪82垂直于驅動輪84，但是全向輪上的滾子86與驅動輪84對齊，因此，驅動系統(tǒng)80可以以相對小的、由全向輪自身引入的摩擦力橫過表面。全向輪也可以被驅動(例如經由電機和齒輪組)，以便致使全向輪旋轉，因為全向輪82安裝為垂直于驅動輪84，所以致使驅動系統(tǒng)80樞轉。這樣，車輛可以通過分別控制驅動輪84和全向輪82的旋轉而以簡單的方式被驅動和轉向。全向輪82可以是本文所述的全向輪構造中的任意一種。圖8B示出鏈式系統(tǒng)，其中，包括全向輪82和驅動輪84 二者的驅動系統(tǒng)80與僅包括驅動輪的附加驅動系統(tǒng)88鏈接。由此，可以增加車輛的驅動功率和牽引力，同時保持簡單的設計。
[0068]上述主題僅作為闡釋提供，而不應視為限制?？梢詫ι鲜鲋黝}做出不跟隨本文所示和所述的示例實施例和應用的各種修改和變化，而不偏離所附權利要求的本發(fā)明的真實精神與范圍。
【主權項】
1.一種用于橫過表面的多向輪，包括: 至少一個輪轂，所述至少一個輪轂限定旋轉的第一軸向方向； 多個滾子，其圍繞所述至少一個輪轂的外側圓周布置，所述滾子被安裝用于沿第二軸向方向旋轉，該第二軸向方向與第一軸向方向成一角度;和至少一個磁體，所述至少一個磁體安裝到所述至少一個輪轂， 其中，所述輪轂由可磁誘導的材料制成，該材料使所述至少一個磁體的磁通朝向被橫過的表面集中。2.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述至少一個磁體被安裝用于相對于所述輪轂自由旋轉。3.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，多個磁體的每個連接至相應的輻條，其中，輻條被安裝用于相對于沿第一軸向方向布置的輪軸自由旋轉。4.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，滾子的數(shù)量、尺寸和間隔使得輪子在橫過表面時接近理想的圓形旋轉。5.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，每個滾子包括三個分段件，且其中，分段件的尺寸和形狀合適以使得多向輪在橫過表面時接近理想的圓形旋轉。6.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述至少一個輪轂包括可移開地連接的第一部件和第二部件，且其中，第一和第二部件限定用于接收滾子的凹部。7.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，還包括多個楔形安裝件，用于將所述滾子連接至所述至少一個輪轂。8.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述至少一個磁體是高溫磁體。9.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述至少一個磁體是永磁體。10.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述至少一個磁體是電磁體。11.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述滾子由可磁誘導的材料制成，以輔助集中磁通。12.根據(jù)權利要求1所述的多向輪，其中，所述滾子被修飾以增大摩擦力。13.根據(jù)權利要求11所述的多向輪，其中，所述磁體通過不可磁誘導的環(huán)部覆蓋。14.一種用于橫過表面的多向輪，包括: 至少兩個可磁誘導的本體，其被安裝用于繞沿第一軸線的第一軸向方向旋轉； 一個或多個磁體，其繞所述第一軸線同心地布置，所述磁體具有磁極，并且所述磁體被取向以使其磁極沿第一軸向方向取向并面朝同一方向，所述一個或多個磁體被安裝在所述至少兩個可磁誘導的本體之間；和 多個滾子，其圍繞每個可磁誘導本體的外側圓周布置，所述滾子被安裝用于沿第二軸向方向旋轉，該第二軸向方向與第一軸向方向成一角度， 其中，所述可磁誘導的本體使所述一個或多個磁體的磁通朝向被橫過的表面集中。15.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體是圓盤狀的。16.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體是環(huán)形的。17.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體繞第一軸線同心地布置，并且與該軸線在徑向上間隔開。18.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體被安裝為用于相對于所述至少兩個可磁誘導的本體旋轉。19.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述至少兩個可磁誘導的本體的尺寸和形狀合適且滾子被布置在所述本體上，以使得所述兩個可磁誘導的本體和行進表面之間的距離最小化而未跨過滾子和行進表面之間的接觸圓。20.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述至少兩個可磁誘導的本體可移開地連接，且其中，所述至少兩個可磁誘導的本體限定用于接收滾子的凹部。21.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，還包括多個楔形安裝件，以用于將滾子連接到所述至少兩個可磁誘導的本體，且其中，所述楔形安裝件是可磁誘導的。22.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，還包括由可磁誘導的材料制成的一個或多個集中器構件，其進一步將所述一個或多個磁體的磁通朝向被橫過的表面集中。23.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體是高溫磁體。24.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體是永磁體。25.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述一個或多個磁體是電磁體。26.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，滾子的數(shù)量、尺寸和間隔使得該多向輪在橫過表面時接近理想的圓形旋轉。27.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，每個滾子包括三個分段件，且其中，分段件的尺寸和形狀合適以使得該多向輪在橫過表面時接近理想的圓形旋轉。28.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述滾子由可磁誘導的材料制成，以輔助集中磁通。29.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述滾子被修飾以增大摩擦力。30.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述磁體由不可磁誘導的環(huán)部覆蓋。31.根據(jù)權利要求14所述的多向輪，其中，所述兩個本體具有至少一個螺紋孔，以用于在拆卸多向輪期間將磁體從本體上分離。
【文檔編號】B60B19/00GK106061754SQ201480072184
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年11月24日
【發(fā)明人】B.帕羅特, P.E.C.Z.岡薩雷斯, A.奧塔, F.A.拉蒂夫, H.特里吉
【申請人】沙特阿拉伯石油公司