CN103935412B - 模块化橡胶履带轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化橡胶履带轮，涉及一种履带行走装置。包括框架、模块化驱动轮、导向轮系、模块化负重轮系、独立摆臂悬架和橡胶履带。采用多个负重轮组、多维平衡悬架和直线移动式随动张紧结构或固定式张紧结构，具有曲轨转向和助力转向功能，各组件和整体均模块化，能实现高速重载越野工程车辆的快速轮履互换，大幅度减小车辆接地比压，增强附着力，提高车辆在恶劣地形上的平顺性、稳定性和通过性，保持稳定的牵引力，且工作可靠性高，使用维修方便。同时可根据车辆载荷选择不同的模块化橡胶履带轮构型。

Description

模块化橡胶履带轮

技术领域

本发明涉及一种履带行走装置，属于履带式车辆技术领域，尤其是一种模块化的轮履可互换的模块化橡胶履带轮。

背景技术

目前，工程车辆主要有轮式和履带式两种车型。针对不同的地形，需要采用不同的车型进行作业。轮式车辆适用于地形较平，地表较硬的普通地面。履带式车辆适用于地表松软，地形恶劣的地面。履带轮是一种兼有轮胎和履带特点的特殊行走装置，主要用于解决车辆在滩涂、沼泽、沙漠、田地、冰雪、砾石等复杂恶劣地形中通过性不好的问题；相比整体式履带，履带轮具有更好的地形适应能力和较小的转向半径；相比普通轮胎，履带轮具有更大的接地面积和更小的接地比压的优点，且附着性、通过性、平顺性、稳定性和牵引性都有较大提升。

中国专利CN102069856 B公开了一种装载机可更换履带轮，该履带轮采用中间支撑式基架结构，通过基架连接驱动轮、支撑轮组、导向轮组和张紧轮组。其中支撑轮组采用三轴系摆动式结构，减缓了路面对履带轮的冲击载荷，导向轮组与张紧轮组采用卡槽式结构与基架连接，支撑轮、导向轮、张紧轮采用包胶结构。履带采用轮齿型结构，内部用芳纶帘线代替钢丝，有效的减轻了履带重量，形成了可直接与现有轮胎进行互换的重载履带轮产品。

中国专利CN202529053 U公开了一种采用弹簧减震的三角履带行走装置。该装置两侧前导轮采用铰接随动式张紧机构，支重轮采用两排8个一级平衡悬架结构，分为驱动系统和减震承载系统。驱动系统的结构是：在驱动桥的轮毂上固定有法兰轴，在法兰轴上固定有驱动轮。橡胶履带与导轮以及支重轮靠摩擦力带动传动，导轮位于履带架的两端。减震承载系统的结构是：三角架上端套在法兰轴上，下端套在履带架表面的轴上，弹簧套在履带架表面的轴上，履带架通过摆动轴、三角板以及支重轮轴与支重轮相连接，履带架通过连杆轴、导轮轴导轮板连接两端的导轮。该装置有两排共8个支重轮和4个导轮。支重轮可以绕摆动轴摆动，提高车辆减震能力和路面适应能力。

中国专利CN200967502 Y公开一种震源车三角履带轮系统。该系统由行走系统和车身重量支撑系统组成，行走系统结构：在驱动桥的轮载上固定有驱动轮，驱动轮外表面上有齿孔。橡胶履带内表面上有齿块，外表面有“人”字形凸起的花纹。驱动轮与两个导向轮之间的位置关系是三角形。重量支撑系统是：驱动桥固定在车架上，安装架固定在驱动桥上，摆动架通过主销轴与安装架连接，摆动架能绕主销轴摆动。摆动架前方有张紧装置，后方有刚性拉杆。摆动架下部通过轴销连接有两套支重轮。该实用新型提高了震源车在沙漠、泥土等地表下的行驶能力，减小了接地比压，增加了附着力。

中国专利CN202911827 U公开一种三角形橡胶履带轮。应用于石油地震勘探可控震源车。车桥一端安装主框架，原轮胎位置连接驱动轮；摆动架分别铰接主框架和前摆动梁、后摆动梁；前摆动梁一端有导向槽，套装张紧轮轴，内置张紧油缸；后摆动梁一端连接导向轮轴；支重摆臂轴的中间位置分别用球面关节轴承铰接前摆动梁、后摆动梁，两端套装支重摆臂绕球面关节轴承上下摆动，支重摆臂绕支重摆臂轴摆动。该实用新型可将轮系所承受的力按比例分配到支重轮、张紧轮及导向轮，避免应力集中损坏轮系和履带。

中国专利CN102514641 A公开了一种带悬浮减震装置的三角履带行走系统，支架两端安装有张紧轮和引导轮，上方安装有驱动轮，支重轮与支架通过悬浮减震装置连接，张紧轮与支架通过V字型摆动架连接，摆动架与支架之间设有起调节履带松紧的调节杆，支架、摆动架和调节杆构成可以使张紧轮摆动的连杆机构。该发明采用了一级悬浮减震装置提高了整机的越障能力并保证了减震效果，适用于轻型滑移装载机的轮胎式与履带式快速切换。

综上所述，现有模块化橡胶履带轮产品主要有以下几个问题:

一是转向动力不足，由于接地面积较大，相比轮胎需要较大转向力，造成车辆转向困难，且易出现脱带；

二是负重轮数量偏少，基本都采用两组四排负重轮，负重轮总数不超过8个，接地压力分布不均匀，平均最大接地压力较高，配套重型车辆（8t以上）时通过性较差；同时模块化负重轮系平衡悬架维数少，平顺性较差；

三是模块化负重轮系采用三个负重轮组时，中部负重轮组未采用摆臂悬架，在凹凸地形行驶时，模块化负重轮系适应地形变化能力不强，平顺性较差；

四是张紧机构大都采用固定式或铰接随动式，不能满足负重轮大范围摆动时，维持橡胶履带环轮系周长不变；

五是行驶速度低，由于橡胶履带大都采用有芯金结构，只能满足低速行驶（15km/h以下）；

六是部分采用中间支撑式或称为分别安装式（模块化橡胶履带轮框架安装在车桥轮毂上，驱动轮安装在驱动轴上），不能实现模块化组装，拆卸费时费力，不能快速实现轮履互换。因此目前国内适用于行驶速度超过20km/h，自重8吨以上的高速重载越野工程车辆的模块化橡胶履带轮的应用研究极少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化橡胶履带轮，能够适用于行驶速度超过20km/h，自重8吨以上的高速重载越野工程车辆，可根据车辆载荷选择不同的模块化橡胶履带轮构型，实现整体模块化与轮胎快速互换：能大幅度减小车辆接地比压，增强附着力，提高车辆在恶劣地形上的平顺性、稳定性和通过性，保持稳定的牵引力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种模块化橡胶履带轮，包括框架、橡胶履带，还包括设于框架上方的模块化驱动轮、设于框架下方的负重轮系独立摆臂悬架和至少设于框架一端的导向轮系，所述履带采用无芯金结构，其内表面上的驱动角与模块化驱动轮外表面啮合、且所述履带环绕模块化驱动轮、导向轮系和负重轮系所述模块化驱动轮包括三个结构相同、且可拼装成圆筒状结构的驱动销板和一个法兰盘，所述每个驱动销板包括内止动环、外止动环和在其外圆周上均匀焊接的驱动销，所述三个驱动销板通过螺栓固定在法兰盘上，所述法兰盘与框架通过轴承连接。

所述导向轮系包括两套，两套导向轮系分别为随动导向轮系和固定导向轮系，两套导向轮系分别安装在框架两端。

所述导向轮系包括一套安装在框架一端的随动导向轮系。

所述导向轮系包括一套安装在框架一端的固定导向轮系。

所述随动导向轮系采用直线移动式随动张紧机构，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，随动导向轮系包括蓄能器、张紧油缸、随动导向轮连接板、导向轮橡胶衬套、导向轮和导向轮枢轴；所述蓄能器安装在框架上，蓄能器内惰性气体的压力变化通过液压油路带动张紧油缸活塞杆伸出或缩回实现；所述张紧油缸活塞端通过导向轮橡胶衬套与随动导向轮连接板弹性连接，另一端通过销轴铰接在框架上；所述随动导向轮连接板两端安装两个导向轮枢轴，导向轮枢轴两端分别安装两个导向轮；所述随动导向轮连接板上焊接有滑块，与框架一端滑槽滑动配合；所述随动导向轮系可绕导向轮橡胶衬套实现摆动，摆动的轴线位置与X轴和直线位移的方向均垂直，通过框架上滑槽的内侧对摆动限位，当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，车辆液压系统替代蓄能器为张紧油缸提供动力。

所述固定导向轮系采用直线移动式固定张紧机构，包括固定张紧移动板、固定导向轮连接板、导向轮橡胶衬套、导向轮、导向轮枢轴和张紧螺栓；所述固定张紧移动板一端的端面顶在张紧螺栓底部，另一端通过导向轮橡胶衬套与固定导向轮连接板弹性连接；所述固定导向轮连接板两端安装两个导向轮枢轴，导向轮枢轴两端分别安装两个导向轮；所述固定导向轮连接板上焊接有滑块，与框架一端滑槽滑动配合；所述固定导向轮系可绕导向轮橡胶衬套实现摆动，摆动的轴线位置与X轴和直线位移的方向均垂直，通过框架上滑槽的内侧对摆动限位。

所述负重轮系包括两套平行排列于框架下方两端的双排负重轮组，所述负重轮系还包括设于两套双排负重轮组之间的一套单排负重轮组或第三套双排负重轮组，单排负重轮组或第三套双排负重轮组均借助于独立摆臂悬架与框架连接。

所述双排负重轮组和单排负重轮组均分别通过双排橡胶球铰和单排橡胶球铰与框架连接，其中每排均包含四个负重轮；所述单排负重轮组包括平衡悬架、负重轮轴、悬架限位销、负重轮橡胶衬套和负重轮；所述平衡悬架两端各安装有一个负重轮轴和一个悬架限位销，所述负重轮轴通过负重轮橡胶衬套与平衡悬架弹性连接，两端安装有两个负重轮，使该对负重轮可绕负重轮橡胶衬套的芯轴摆动；所述悬架限位销与平衡悬架过盈配合，所述单排橡胶球铰包括金属外套、弹性橡胶体、金属内套和芯轴；所述金属外套和弹性橡胶体为四瓣结构，两个相对的为一组，构成相互垂直的两组球铰类橡胶弹性元件；所述上下安装的一组弹性橡胶体内均嵌有一个金属内套，使得两组球铰类橡胶弹性元件的刚度性能不同，并可以通过调整金属内套的刚度，实现球铰类橡胶弹性元件的变刚度，减少单排负重轮组的俯仰幅度；所述芯轴外包两组球铰类橡胶弹性元件后整体压入负重轮轴，所述双排橡胶球铰不包括金属内套，实现双排橡胶球铰在各个方向刚度性能相同。

所述独立摆臂悬架与中部负重轮组连接，包括摆臂、摆臂橡胶球铰和摆臂油缸或弹性元件，中部为双排负重轮组时，所述摆臂底端通过双排橡胶球铰与双排负重轮连接，可实现双排负重轮绕各个方向有一定范围的摆动，同时摆臂底端焊接有两个限位块，实现双排负重轮绕Y轴和X轴的摆动限位；中部为单排负重轮组时，所述摆臂底端通过单排橡胶球铰与单排负重轮连接，可实现单排负重轮绕各个方向有一定范围的摆动，且俯仰幅度小于其他两个方向的摆动幅度；所述摆臂中部通过摆臂橡胶球铰与框架连接，所述摆臂顶端通过摆臂油缸或弹性元件与框架连接；当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，采用摆臂油缸，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，采用弹性元件，所述摆臂油缸活塞端通过销轴和球铰套与摆臂铰接，能在销轴轴线方向上滑动以及三个方向的转动，另一端与框架铰接，所述弹性元件可采用空气弹簧等元件。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明具有曲轨转向功能，能够在车辆转向时，大幅减少橡胶履带与地面的滑动摩擦，以减少转向阻力矩，同时减少橡胶履带磨损和脱带风险，提高橡胶履带寿命；

本发明具有助力转向功能，通过改变橡胶履带接地压力分布，使橡胶履带接地压力向中部集中，进一步减小转向阻力矩，轻松实现履带车辆转向；

本发明具有多维平衡悬架结构增强履带车辆顺应地形变化能力，保证各个负重轮载荷均匀分配，避免橡胶履带出现不均匀温升；并补偿振动，提高车辆行驶的平顺性和通过性；

本发明采用多个负重轮组，使模块化橡胶履带轮配备重型车辆（8~16t）时接地比压均匀；采用中部负重轮组时，通过独立摆臂悬架，使中部负重轮组与橡胶履带有稳定的接触和基本恒定的压力，进而使模块化橡胶履带轮更好地实现适应地形变化，提高行驶平顺性。

本发明导向轮系具有直线移动式随动张紧结构，能满足各个负重轮大范围摆动条件下，维持橡胶履带环轮系周长不变，同时橡胶履带与模块化驱动轮包角基本不变，且维持橡胶履带较小的恒定张紧力，减少模块化橡胶履带轮各组件的磨损，提高使用寿命；

本发明橡胶履带采用无芯金、积极驱动形式，满足模块化橡胶履带轮重载高速（大于20km/h）使用要求。

本发明可整体模块化与轮胎互换，同时各组件模块化组装，本发明能大幅度减小车辆接地比压，增强附着力，提高车辆在恶劣地形上的平顺性、稳定性和通过性，保持稳定的牵引力；工作可靠性高，使用维修方便。

附图说明

图1是本发明采用一侧安装随动导向轮系、另一侧安装固定导向轮系、三个双排负重轮组、与车辆无动力连接构型时等轴测装配结构示意图；

图2是图1中未安装履带时的结构示意图；

图3是本发明采用仅一侧安装随动导向轮系、三个双排负重轮组、与车辆有动力连接构型时等轴测装配结构示意图；

图4是本发明采用仅一侧安装随动导向轮系、两侧各采用一个双排负重轮组、中部采用一个单排负重轮组、与车辆无动力连接构型时等轴测装配结构示意图；

图5是本发明采用仅一侧安装固定导向轮系、仅采用两个双排负重轮组、与车辆无动力连接构型时等轴测装配结构示意图；

图6是图2中模块化模块化驱动轮的结构示意图；

图7是图2中框架和导向轮系的结构示意图；

图8是图4中单排负重轮组的分解示意图；

图9a是图12中单排橡胶球铰的结构示意图；

图9b是图9a的A-A向剖视图；

图10a是图11中双排橡胶球铰的结构示意图；

图10b是图10a的B-B向剖视图；

图11是图2中独立摆臂悬架和双排负重轮组的结构示意图；

图12是图3中独立摆臂悬架和单排负重轮组的结构示意图；

图13a是图11中摆臂橡胶球铰的结构示意图；

图13b是图13a的C-C向剖视图；

图14a是模块化橡胶履带轮直线行驶状态示意图；

图14b是模块化橡胶履带轮曲轨转向状态示意图；

图中：1-独立摆臂悬架，2-橡胶履带，3-模块化驱动轮，4-框架，5-导向轮系，6-模块化负重轮系，7-驱动销，8-法兰盘，9-内止动环，10-外止动环，11-蓄能器，12-张紧油缸，13-随动导向轮连接板，14-导向轮橡胶衬套，15-滑块，16-导向轮，17-导向轮枢轴，18-导向轮枢轴，19-导向轮，20-固定导向轮连接板，21-导向轮橡胶衬套，22-固定张紧移动板，23-张紧螺栓，24-平衡悬架，25-悬架限位销，26-负重轮橡胶衬套，27-负重轮轴，28-负重轮，29-金属外套，30-弹性橡胶体，31-金属内套，32-芯轴，33-摆臂，34-弹性元件，35-摆臂橡胶球铰，36-摆臂限位销，37-双排橡胶球铰，38-摆臂油缸，39-单排橡胶球铰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种模块化橡胶履带轮，包括框架4、模块化驱动轮3、导向轮系5、模块化负重轮系6、独立摆臂悬架1、橡胶履带2。采用悬臂式框架4，模块化驱动轮3安装在框架4上方；导向轮系5安装在框架4一侧或两侧；模块化负重轮系6安装在框架4下方，若构型包含中部负重轮组时通过独立摆臂悬架1与框架4连接；橡胶履带2采用无芯金结构，环绕模块化驱动轮3、导向轮系5和模块化负重轮系6旋转；橡胶履带2采用积极驱动形式，内表面的驱动角与模块化驱动轮3上的驱动销啮合，传递驱动力。

需要指出的是本发明能够应用于高速重载越野工程车辆，可根据车辆载荷选择不同的模块化橡胶履带轮构型，包含：导向轮系构型、模块化负重轮系构型和动力源三方面内容；其中：

1.导向轮系构型包括：一是一侧安装随动导向轮系，另一侧安装固定导向轮系，如图1、图2所示；二是仅一侧安装随动导向轮系，如图3、图4所示；三是仅一侧安装固定导向轮系，如图5所示；

2.模块化负重轮系构型包括：一是采用三个双排负重轮组，如图1、图2、图3所示；二是两侧各采用一个双排负重轮组、中部采用一个单排负重轮组，如图4所示；三是仅采用两个双排负重轮组，如图5所示；

3.动力源包括：一是与车辆有动力连接，如图3所示；二是与车辆无动力连接，如图1、图2、图4、图5所示；

特别需要注意的是：选择不同的模块化橡胶履带轮构型需要由以上三项相互组合而成，即本发明的模块化橡胶履带轮共有18种构型。

为了更好的说明具体实施方式，本发明设定全局笛卡尔坐标系，Z轴垂直水平面向上，X轴为模块化驱动轮轴线方向，指向车体内侧，Y轴为橡胶履带纵向中线方向。

如图6所示，所述模块化驱动轮包括三个驱动销板和一个法兰盘8。所述三个驱动销板包括内止动环9、外止动环10和在其外圆周上焊接有均匀分布的驱动销7，所述内止动环9、外止动环10的作用是防止橡胶履带在驱动轮上产生过大位移，所述三个驱动销板通过螺栓固定在法兰盘8上，所述法兰盘8与框架4通过轴承连接，通过螺栓与车辆驱动轴连接；模块化组装，结构简单，便于装卸。

所述导向轮系分两类情形，一是模块化橡胶履带轮一侧安装随动导向轮系，另一侧安装固定导向轮系，如图1、图2所示；二是模块化橡胶履带轮仅一侧安装随动导向轮系，如图3、图4所示；三是模块化橡胶履带轮仅一侧安装固定导向轮系，如图5所示。

所述随动导向轮系采用直线移动式随动张紧机构，分两类情形，一是与车辆有动力连接，如图3所示，二是与车辆无动力连接，如图1、图2、图4、图5所示。

如图7所示，无动力连接时，随动导向轮系包括蓄能器11、张紧油缸12、随动导向轮连接板13、导向轮橡胶衬套14、导向轮16和导向轮枢轴17；所述蓄能器11安装在框架4上，蓄能器11内惰性气体的压力变化通过液压油路带动张紧油缸12活塞杆伸出或缩回；所述张紧油缸12活塞端通过导向轮橡胶衬套14与随动导向轮连接板13弹性连接，另一端通过销轴铰接在框架4上；所述随动导向轮连接板13两端安装两个导向轮枢轴17，导向轮枢轴17两端分别安装两个导向轮16；所述随动导向轮连接板13上焊接有滑块15，与框架4一端滑槽滑动配合，由地形起伏引起橡胶履带2张紧力的变化，使张紧油缸12伸出或缩回与蓄能器11中压力变化达到平衡，实现随动导向轮系沿框架4上的滑槽进行直线移动，进而在模块化橡胶履带轮行驶时达到随动张紧橡胶履带2的目的，所述直线移动与Y轴有一定夹角，与X轴垂直；所述随动导向轮系可绕导向轮橡胶衬套14实现摆动，摆动的轴线位置与X轴和直线位移的方向均垂直，通过框架4上滑槽的内侧对摆动限位。有动力连接与无动力连接的区别在于车辆液压系统为张紧油缸12提供恒定的油压输入。

如图7所示，所述固定导向轮系采用直线移动式固定张紧机构，包括固定张紧移动板22、固定导向轮连接板20、导向轮橡胶衬套21、导向轮19、导向轮枢轴18和张紧螺栓23；所述固定张紧移动板22一端的端面顶在张紧螺栓23底部，另一端通过导向轮橡胶衬套21与固定导向轮连接板20弹性连接；所述固定导向轮连接板20两端安装两个导向轮枢轴18，导向轮枢轴18两端分别安装两个导向轮19；所述固定导向轮连接板20上焊接有滑块，与框架4一端滑槽滑动配合，可通过转动张紧螺栓23实现固定导向轮连接板20沿框架4上的滑槽进行直线移动，进而在装配模块化橡胶履带轮时达到调节橡胶履带2预张紧力的目的，所述直线移动与Y轴有一定夹角，与X轴垂直；所述固定导向轮系可绕导向轮橡胶衬套21实现摆动，摆动的轴线位置与X轴和直线位移的方向均垂直，通过框架4上滑槽的内侧对摆动限位。

所述模块化负重轮系分三类情形，一是采用三个双排负重轮组，如图1、图2、图3所示；二是两侧两侧各采用一个双排负重轮组、中部采用一个单排负重轮组，如图4所示；三是仅采用两个双排负重轮组，如图5所示，可根据车辆载荷选择采用何种情形。所述双排负重轮组和单排负重轮组均分别通过双排橡胶球铰37和单排橡胶球铰39与框架4连接，其中每排均包含四个负重轮，如图9、图10所示；

如图8所示，所述单排负重轮组包括平衡悬架24，负重轮轴27，悬架限位销25，负重轮橡胶衬套26、负重轮28；所述平衡悬架24两端各安装有一个负重轮轴27和一个悬架限位销25，所述负重轮轴27通过负重轮橡胶衬套26与平衡悬架24弹性连接，两端安装有两个负重轮28，使该对负重轮28可绕负重轮橡胶衬套26的芯轴摆动；所述悬架限位销25与平衡悬架24过盈配合，实现负重轮轴27的摆动限位；

如图9a、9b所示，所述单排橡胶球铰39包括金属外套29、弹性橡胶体30、金属内套31、芯轴32；所述金属外套29和弹性橡胶体30为四瓣结构，两个相对的为一组，构成相互垂直的两组球铰类橡胶弹性元件；所述上下安装的一组弹性橡胶体30均内嵌一个金属内套31，使得两组球铰类橡胶弹性元件的刚度性能不同，并可以通过调整金属内套31的刚度，实现球铰类橡胶弹性元件的变刚度，减少单排负重轮组的俯仰幅度；所述芯轴32外包两组球铰类橡胶弹性元件后整体压入负重轮轴27。如图10a、10b所示，所述双排橡胶球铰37结构与单排橡胶球铰39类似，区别在于双排橡胶球铰37不包括金属内套31，实现双排橡胶球铰37在各个方向刚度性能相同。

所述负重轮28和导向轮16均采用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）材料外包合成橡胶结构。

如图11所示，所述独立摆臂悬架1与中部负重轮组连接，包括摆臂33、摆臂橡胶球铰35、摆臂油缸38或弹性元件34，所述中部负重轮组可根据车辆载荷选择采用单排或者双排。如图9所示，采用双排负重轮组时，所述摆臂33底端通过双排橡胶球铰37与双排负重轮连接，可实现双排负重轮绕各个方向有一定范围的摆动，同时摆臂33底端焊接有两个限位块，实现双排负重轮绕Y轴和X轴的摆动限位；如图12所示，采用单排负重轮组时，所述摆臂33底端通过单排橡胶球铰39与单排负重轮连接，可实现单排负重轮绕各个方向有一定范围的摆动，且俯仰幅度小于其他两个方向的摆动幅度；所述摆臂33中部通过摆臂橡胶球铰35与框架4连接，所述摆臂橡胶球铰35结构与单排橡胶球铰39类似，如图13所示，可实现摆臂33绕各个方向有一定范围的摆动，且绕Y轴的摆动幅度小于其他两个方向的摆动幅度。所述摆臂33顶端通过摆臂油缸38或弹性元件34与框架4连接；当与车辆有动力连接时，采用摆臂油缸38，当与车辆无动力连接时，采用弹性元件34。所述摆臂油缸38活塞端通过销轴和球铰套与摆臂33铰接，能在销轴轴线方向上滑动以及三个方向的转动，另一端与框架4铰接。如图10a、10b所示，所述弹性元件34可采用空气弹簧等元件，弹性元件具34有较大的预压缩力使橡胶履带2的接地压力向中部集中，减小转向阻力矩。

如图12所示，当车辆不转向时，摆臂油缸38进油口恒压输入，实现独立摆臂悬架1绕摆臂橡胶球铰35上下摆动，并通过框架4上安装的两个摆臂限位销36进行摆动限位；由地形起伏引起独立摆臂悬架1上下摆动时，使摆臂油缸38伸出或缩回与液压系统中恒定压力变化达到平衡，进而保证中部负重轮组能够与橡胶履带2始终接触，提高车辆行驶平顺性。当车辆转向时，提高摆臂油缸38压力，增大中部负重轮组对橡胶履带2的压力，进而改变橡胶履带2接地压力分布，减小转向阻力矩，达到助力转向的目的。

如图14a和图14b所示，当车辆转向时，所述橡胶履带2和地面之间产生滑动摩擦，使橡胶履带2驱动角的两端与负重轮相接触，进而，橡胶履带2在模块化驱动轮3轴线方向上产生小范围的横向侧移，两侧负重轮组分别产生相对的小范围转动，转动方向垂直于地面，同时中部负重轮组产生小范围的横向位移，从而使整个负重轮系呈现曲线排列，此时导向轮系在橡胶履带2两侧的不均衡张紧下，导向轮系可绕导向轮橡胶衬套21平衡摆动，从而实现模块化橡胶履带轮的曲轨转向；当正常行驶时，各个负重轮组和导向轮系5在各自的橡胶球铰的回弹力下使橡胶履带2恢复直线行驶。曲轨转向可大幅减少橡胶履带2与地面的滑动摩擦，以减少转向阻力矩，同时减少橡胶履带2磨损和脱带风险，提高橡胶履带2寿命。

以上所述仅为本发明的几种具体实施例而己，以上实施例仅用于对本发明的技术方案和发明构思做说明而非限制本发明的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本专利的发明构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理、修改、等同替换、改进得到的其他技术方案，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1.一种模块化橡胶履带轮，包括框架（4）、橡胶履带，其特征在于：还包括设于框架（4）上方的模块化驱动轮（3）、设于框架（4）下方的负重轮系（6）、独立摆臂悬架（1）和至少设于框架（4）一端的导向轮系（5），所述履带采用无芯金结构，其内表面上的驱动角与模块化驱动轮（3）的驱动销（7）啮合、且所述履带环绕模块化驱动轮（3）、导向轮系（5）和负重轮系（6），所述模块化驱动轮（3）包括三个结构相同、且可拼装成圆筒状结构的驱动销板和一个法兰盘（8），每个所述驱动销板包括内止动环（9）、外止动环（10）和在其外圆周上均匀焊接的驱动销（7），三个所述驱动销板通过螺栓固定在法兰盘（8）上，所述法兰盘（8）与框架（4）通过轴承连接；

所述导向轮系（5）包括两套，两套导向轮系（5）分别为随动导向轮系（5）和固定导向轮系（5），两套导向轮系（5）分别安装在框架（4）两端；

所述随动导向轮系（5）采用直线移动式随动张紧机构，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，随动导向轮系（5）包括蓄能器（11）、张紧油缸（12）、随动导向轮连接板、导向轮橡胶衬套、导向轮和导向轮枢轴；所述蓄能器（11）安装在框架（4）上，蓄能器（11）内惰性气体的压力变化通过液压油路带动张紧油缸（12）活塞杆伸出或缩回实现；所述张紧油缸（12）活塞端通过导向轮橡胶衬套与随动导向轮连接板弹性连接，另一端通过销轴铰接在框架（4）上；所述随动导向轮连接板两端安装两个导向轮枢轴，导向轮枢轴两端分别安装两个导向轮；所述随动导向轮连接板上焊接有滑块，与框架（4）一端滑槽滑动配合；所述随动导向轮系（5）可绕导向轮橡胶衬套实现摆动，摆动的轴线位置与驱动轮轴线和直线位移的方向均垂直，通过框架（4）上滑槽的内侧对摆动限位，当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，车辆液压系统替代蓄能器（11）为张紧油缸（12）提供动力。

2.根据权利要求1所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述固定导向轮系（5）采用直线移动式固定张紧机构，包括固定张紧移动板、固定导向轮连接板、导向轮橡胶衬套、导向轮、导向轮枢轴和张紧螺栓；所述固定张紧移动板一端的端面顶在张紧螺栓底部，另一端通过导向轮橡胶衬套与固定导向轮连接板弹性连接；所述固定导向轮连接板两端安装两个导向轮枢轴，导向轮枢轴两端分别安装两个导向轮；所述固定导向轮连接板上焊接有滑块，与框架（4）一端滑槽滑动配合；所述固定导向轮系（5）可绕导向轮橡胶衬套实现摆动，摆动的轴线位置与驱动轮轴线和直线位移的方向均垂直，通过框架（4）上滑槽的内侧对摆动限位。

3.根据权利要求2所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述负重轮系（6）包括两套平行排列于框架（4）下方两端的双排负重轮组，所述负重轮系（6）还包括设于两套双排负重轮组之间的一套单排负重轮组或第三套双排负重轮组，单排负重轮组或第三套双排负重轮组均借助于独立摆臂悬架（1）与框架（4）连接。

4.根据权利要求3所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述双排负重轮组和单排负重轮组分别通过双排橡胶球铰和单排橡胶球铰与框架（4）连接，其中每排均包含四个负重轮；所述单排负重轮组包括平衡悬架、负重轮轴、悬架限位销、负重轮橡胶衬套和负重轮；所述平衡悬架两端各安装有一个负重轮轴和一个悬架限位销，所述负重轮轴通过负重轮橡胶衬套与平衡悬架弹性连接，两端安装有两个负重轮，所述两个负重轮可绕负重轮橡胶衬套的芯轴摆动；所述悬架限位销与平衡悬架过盈配合，所述单排橡胶球铰包括金属外套、弹性橡胶体、金属内套和芯轴；所述金属外套和弹性橡胶体为四瓣结构，两个相对的为一组，构成相互垂直的两组球铰类橡胶弹性元件；上下安装的一组弹性橡胶体内均嵌有一个金属内套，使得两组球铰类橡胶弹性元件的刚度性能不同，并可以通过调整金属内套的刚度或者数量，实现球铰类橡胶弹性元件的变刚度，减少单排负重轮组的俯仰幅度；所述芯轴外包两组球铰类橡胶弹性元件后整体压入负重轮轴，所述双排橡胶球铰与单排橡胶球铰的区别在于所述双排球铰不包括金属内套，其余结构相同，实现双排橡胶球铰在各个方向刚度性能相同。

5.根据权利要求4所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述独立摆臂悬架（1）与中部负重轮组连接，包括摆臂、摆臂橡胶球铰和摆臂油缸或弹性元件，中部为双排负重轮组时，所述摆臂底端通过双排橡胶球铰与双排负重轮连接，可实现双排负重轮绕各个方向摆动，同时摆臂底端焊接有两个限位块，实现双排负重轮绕驱动轮轴线方向和橡胶履带纵向中线两个方向的摆动限位；中部为单排负重轮组时，所述摆臂底端通过单排橡胶球铰与单排负重轮连接，可实现单排负重轮绕各个方向摆动，且俯仰幅度小于其他两个方向的摆动幅度；所述摆臂中部通过摆臂橡胶球铰与框架（4）连接，所述摆臂顶端通过摆臂油缸或弹性元件与框架（4）连接；当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，采用摆臂油缸，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，采用弹性元件，所述摆臂油缸活塞端通过销轴和球铰套与摆臂铰接，能在销轴轴线方向上滑动以及三个方向的转动，另一端与框架（4）铰接，所述弹性元件可采用空气弹簧元件。

6.一种模块化橡胶履带轮，包括框架（4）、橡胶履带，其特征在于：还包括设于框架（4）上方的模块化驱动轮（3）、设于框架（4）下方的负重轮系（6）、独立摆臂悬架（1）和至少设于框架（4）一端的导向轮系（5），所述履带采用无芯金结构，其内表面上的驱动角与模块化驱动轮（3）的驱动销（7）啮合、且所述履带环绕模块化驱动轮（3）、导向轮系（5）和负重轮系（6），所述模块化驱动轮（3）包括三个结构相同、且可拼装成圆筒状结构的驱动销板和一个法兰盘（8），每个所述驱动销板包括内止动环（9）、外止动环（10）和在其外圆周上均匀焊接的驱动销（7），三个所述驱动销板通过螺栓固定在法兰盘（8）上，所述法兰盘（8）与框架（4）通过轴承连接；

所述导向轮系（5）包括一套安装在框架（4）一端的随动导向轮系（5）；

所述随动导向轮系（5）采用直线移动式随动张紧机构，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，随动导向轮系（5）包括蓄能器（11）、张紧油缸（12）、随动导向轮连接板、导向轮橡胶衬套、导向轮和导向轮枢轴；所述蓄能器（11）安装在框架（4）上，蓄能器（11）内惰性气体的压力变化通过液压油路带动张紧油缸（12）活塞杆伸出或缩回实现；所述张紧油缸（12）活塞端通过导向轮橡胶衬套与随动导向轮连接板弹性连接，另一端通过销轴铰接在框架（4）上；所述随动导向轮连接板两端安装两个导向轮枢轴，导向轮枢轴两端分别安装两个导向轮；所述随动导向轮连接板上焊接有滑块，与框架（4）一端滑槽滑动配合；所述随动导向轮系（5）可绕导向轮橡胶衬套实现摆动，摆动的轴线位置与驱动轮轴线和直线位移的方向均垂直，通过框架（4）上滑槽的内侧对摆动限位，当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，车辆液压系统替代蓄能器（11）为张紧油缸（12）提供动力。

7.根据权利要求6所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述负重轮系（6）包括两套平行排列于框架（4）下方两端的双排负重轮组，所述负重轮系（6）还包括设于两套双排负重轮组之间的一套单排负重轮组或第三套双排负重轮组，单排负重轮组或第三套双排负重轮组均借助于独立摆臂悬架（1）与框架（4）连接。

8.根据权利要求7所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述双排负重轮组和单排负重轮组分别通过双排橡胶球铰和单排橡胶球铰与框架（4）连接，其中每排均包含四个负重轮；所述单排负重轮组包括平衡悬架、负重轮轴、悬架限位销、负重轮橡胶衬套和负重轮；所述平衡悬架两端各安装有一个负重轮轴和一个悬架限位销，所述负重轮轴通过负重轮橡胶衬套与平衡悬架弹性连接，两端安装有两个负重轮，所述两个负重轮可绕负重轮橡胶衬套的芯轴摆动；所述悬架限位销与平衡悬架过盈配合，所述单排橡胶球铰包括金属外套、弹性橡胶体、金属内套和芯轴；所述金属外套和弹性橡胶体为四瓣结构，两个相对的为一组，构成相互垂直的两组球铰类橡胶弹性元件；上下安装的一组弹性橡胶体内均嵌有一个金属内套，使得两组球铰类橡胶弹性元件的刚度性能不同，并可以通过调整金属内套的刚度或者数量，实现球铰类橡胶弹性元件的变刚度，减少单排负重轮组的俯仰幅度；所述芯轴外包两组球铰类橡胶弹性元件后整体压入负重轮轴，所述双排橡胶球铰与单排橡胶球铰的区别在于所述双排球铰不包括金属内套，其余结构相同，实现双排橡胶球铰在各个方向刚度性能相同。

9.根据权利要求8所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述独立摆臂悬架（1）与中部负重轮组连接，包括摆臂、摆臂橡胶球铰和摆臂油缸或弹性元件，中部为双排负重轮组时，所述摆臂底端通过双排橡胶球铰与双排负重轮连接，可实现双排负重轮绕各个方向摆动，同时摆臂底端焊接有两个限位块，实现双排负重轮绕驱动轮轴线方向和橡胶履带纵向中线两个方向的摆动限位；中部为单排负重轮组时，所述摆臂底端通过单排橡胶球铰与单排负重轮连接，可实现单排负重轮绕各个方向摆动，且俯仰幅度小于其他两个方向的摆动幅度；所述摆臂中部通过摆臂橡胶球铰与框架（4）连接，所述摆臂顶端通过摆臂油缸或弹性元件与框架（4）连接；当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，采用摆臂油缸，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，采用弹性元件，所述摆臂油缸活塞端通过销轴和球铰套与摆臂铰接，能在销轴轴线方向上滑动以及三个方向的转动，另一端与框架（4）铰接，所述弹性元件可采用空气弹簧元件。

10.一种模块化橡胶履带轮，包括框架（4）、橡胶履带，其特征在于：还包括设于框架（4）上方的模块化驱动轮（3）、设于框架（4）下方的负重轮系（6）、独立摆臂悬架（1）和至少设于框架（4）一端的导向轮系（5），所述履带采用无芯金结构，其内表面上的驱动角与模块化驱动轮（3）的驱动销（7）啮合、且所述履带环绕模块化驱动轮（3）、导向轮系（5）和负重轮系（6），所述模块化驱动轮（3）包括三个结构相同、且可拼装成圆筒状结构的驱动销板和一个法兰盘（8），每个所述驱动销板包括内止动环（9）、外止动环（10）和在其外圆周上均匀焊接的驱动销（7），三个所述驱动销板通过螺栓固定在法兰盘（8）上，所述法兰盘（8）与框架（4）通过轴承连接；

所述导向轮系（5）包括一套安装在框架（4）一端的固定导向轮系（5）；

所述固定导向轮系（5）采用直线移动式固定张紧机构，包括固定张紧移动板、固定导向轮连接板、导向轮橡胶衬套、导向轮、导向轮枢轴和张紧螺栓；所述固定张紧移动板一端的端面顶在张紧螺栓底部，另一端通过导向轮橡胶衬套与固定导向轮连接板弹性连接；所述固定导向轮连接板两端安装两个导向轮枢轴，导向轮枢轴两端分别安装两个导向轮；所述固定导向轮连接板上焊接有滑块，与框架（4）一端滑槽滑动配合；所述固定导向轮系（5）可绕导向轮橡胶衬套实现摆动，摆动的轴线位置与驱动轮轴线和直线位移的方向均垂直，通过框架（4）上滑槽的内侧对摆动限位。

11.根据权利要求10所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述负重轮系（6）包括两套平行排列于框架（4）下方两端的双排负重轮组，所述负重轮系（6）还包括设于两套双排负重轮组之间的一套单排负重轮组或第三套双排负重轮组，单排负重轮组或第三套双排负重轮组均借助于独立摆臂悬架（1）与框架（4）连接。

12.根据权利要求11所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述双排负重轮组和单排负重轮组分别通过双排橡胶球铰和单排橡胶球铰与框架（4）连接，其中每排均包含四个负重轮；所述单排负重轮组包括平衡悬架、负重轮轴、悬架限位销、负重轮橡胶衬套和负重轮；所述平衡悬架两端各安装有一个负重轮轴和一个悬架限位销，所述负重轮轴通过负重轮橡胶衬套与平衡悬架弹性连接，两端安装有两个负重轮，所述两个负重轮可绕负重轮橡胶衬套的芯轴摆动；所述悬架限位销与平衡悬架过盈配合，所述单排橡胶球铰包括金属外套、弹性橡胶体、金属内套和芯轴；所述金属外套和弹性橡胶体为四瓣结构，两个相对的为一组，构成相互垂直的两组球铰类橡胶弹性元件；上下安装的一组弹性橡胶体内均嵌有一个金属内套，使得两组球铰类橡胶弹性元件的刚度性能不同，并可以通过调整金属内套的刚度或者数量，实现球铰类橡胶弹性元件的变刚度，减少单排负重轮组的俯仰幅度；所述芯轴外包两组球铰类橡胶弹性元件后整体压入负重轮轴，所述双排橡胶球铰与单排橡胶球铰的区别在于所述双排球铰不包括金属内套，其余结构相同，实现双排橡胶球铰在各个方向刚度性能相同。

13.根据权利要求12所述的模块化橡胶履带轮，其特征在于：所述独立摆臂悬架（1）与中部负重轮组连接，包括摆臂、摆臂橡胶球铰和摆臂油缸或弹性元件，中部为双排负重轮组时，所述摆臂底端通过双排橡胶球铰与双排负重轮连接，可实现双排负重轮绕各个方向摆动，同时摆臂底端焊接有两个限位块，实现双排负重轮绕驱动轮轴线方向和橡胶履带纵向中线两个方向的摆动限位；中部为单排负重轮组时，所述摆臂底端通过单排橡胶球铰与单排负重轮连接，可实现单排负重轮绕各个方向摆动，且俯仰幅度小于其他两个方向的摆动幅度；所述摆臂中部通过摆臂橡胶球铰与框架（4）连接，所述摆臂顶端通过摆臂油缸或弹性元件与框架（4）连接；当模块化橡胶履带轮与车辆有动力连接时，采用摆臂油缸，当模块化橡胶履带轮与车辆无动力连接时，采用弹性元件，所述摆臂油缸活塞端通过销轴和球铰套与摆臂铰接，能在销轴轴线方向上滑动以及三个方向的转动，另一端与框架（4）铰接，所述弹性元件可采用空气弹簧元件。