CN104175805A - 一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘 - Google Patents

Abstract

本发明为一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，属于林用车辆底盘技术领域。该林用轮盘包括车轮和底盘，车轮包括人字形轮骨和自预紧缓冲装置；人字形轮骨安装在底盘中部两侧，底部两臂为轮臂，轮臂的端部安装有车轮，顶部单臂为引伸臂，引伸臂上安装有自预紧缓冲装置；轮骨外壳和轮骨内壳配合安装形成封闭的壳体，两者轮臂内侧的端部分别安装有直齿轮，两者内侧的中部同轴安装有直齿轮，并通过齿型啮合皮带啮合传动；自预紧缓冲装置实现自预紧缓冲的功能，实现对轮臂的大幅摆动，并且在车辆越野行驶过程中收紧对承载物资的约束。本发明有助于提高林用车辆的机动越野性能、简化车辆的整体构型并提高车辆的运载能力。

Description

一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘

技术领域

本发明涉及一种林用轮盘，具体涉及一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，属于林用车辆底盘技术领域。

背景技术

中国国土面积大，森林覆盖面积广，林区地形复杂多变：地面崎岖不平、土丘和坡道随处可见、地面也常有沟壑和沼泽。因此林用车辆在林区容易出现侧翻、难越障和动力不足等现象，即使空载车辆在林区内自由顺畅地行驶也十分困难，在运载物资的情况下，面对复杂的林区地形将更为困难。因此开发一种行驶平稳、不易打滑和深陷的高越野性能的林用车辆是非常必要的。

林用车辆需要具备极高的路况适应能力和动力性能。随着我国林业建设的发展，林用车辆的类型和用途，都正在日渐趋向多样化。但目前国内外在林用特种车辆上的突破相对欠缺，现有的林用车辆多存在着行驶不稳定、运输承载量小、整体结构笨重和机动性差等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，该轮盘有助于提高林用车辆的机动越野性能、简化车辆的整体构型并提高车辆的运载能力。

一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，该林用轮盘包括车轮和底盘，车轮安装在底盘上，该林用轮盘还包括人字形轮骨和自预紧缓冲装置；

所述人字形轮骨包括轮骨内壳、轮骨外壳、直齿轮和齿型啮合皮带，其中轮骨外壳和轮骨内壳均为人字形壳体，两者侧面沿厚度方向加工有人字形安装槽，底部两个分支记为轮臂，顶部分支记为引伸臂；轮骨外壳和轮骨内壳配合安装形成封闭的壳体，两者轮臂内侧的端部分别安装第一直齿轮和第四直齿轮，两者内侧的中部同轴安装第二直齿轮和第三直齿轮，第一直齿轮和第二直齿轮之间及第三直齿轮和第四直齿轮之间均通过齿型啮合皮带啮合传动；

底盘中部两侧均安装有一个人字形轮骨，人字形轮骨中轮臂的端部分别与第一直齿轮和第四直齿轮同轴并安装有车轮，人字形轮骨的引伸臂上安装有自预紧缓冲装置实现自预紧缓冲的功能。

所述自预紧缓冲装置包括手控按钮、摇杆、棘轮、驱动棘爪、主弹簧、球形止动柱和副弹簧；所述底盘中部向上延伸对称形成基台；

其中，棘轮为不等高齿轮；摇杆的下端面沿轴向加工有沉孔记为柱型腔，沉孔的底面中心加工有通孔，内壁加工有环形槽；驱动棘爪为圆柱体，其圆周面上均布有四个安装槽，其下部加工有锥形凸起；

棘轮通过轮轴安装在底盘的基台侧面上，摇杆侧面安装在人字形轮骨的引伸臂上，驱动棘爪安装在摇杆的柱形腔内且其下部凸起与棘轮咬合，主弹簧也设置在摇杆的柱形腔内，其两端分别抵住摇杆柱形腔的底面和驱动棘爪的顶面，驱动棘爪的安装槽内安装有球形止动柱和副弹簧，副弹簧的两端分别抵住安装槽的底面和球形止动柱的端面，手控按钮安装在摇杆上方，其下端面中心的支撑杆端部穿过摇杆中心通孔与驱动棘爪顶面的螺纹孔配合。

所述自预紧缓冲装置还包括回位约束弹簧和制动棘爪，制动棘爪位于棘轮下方，其一端安装在人字形轮骨的引伸臂上，另一端与棘轮咬合，回位约束弹簧的一端也安装在人字形轮骨的引伸臂上，另一端安装在制动棘爪的中部。

所述林用轮盘还包括绳索收紧器，绳索收紧器包括手轮、绳钩、卷筒、十字键轴和绳索，其中绳索的一端缠绕在卷筒上，另一端安装绳钩，手轮通过螺纹安装在卷筒的一侧端面上；

绳索收紧器中卷筒的另一侧端面与棘轮同轴安装在底盘上基台所述另一侧面上，即十字键轴穿过基台端部与棘轮的轮轴固定成一体。

所述轮骨外壳两个轮臂的长度相同且端部均为圆弧形，齿型啮合皮带与轮骨外壳的内壁平行。

所述人字形轮骨的两个等长轮臂之间及两个轮臂与引伸臂之间的夹角为120°。

所述摇杆的上端面也加工有环形槽，手控按钮下端面上的定位杆安装在摇杆上端面的环形槽内。

所述驱动棘爪下部的锥形凸起为非等腰三角形，其中一条侧边的长度此另一条长。

所述棘轮加高轮齿的加高高度为8mm。

有益效果：

(1)本发明针对的是林用特种车辆，该轮盘有助于提高林用车辆的机动越野性能。普通车辆的车轮只能绕车轮中心做定轴转动，在非平坦的路段上整车稳定性差。通过人字形轮骨将前后轮连接在一起，各车轮除可实现自身的定轴转动外，还可绕人字形轮骨中心轴线转动，可适应不同路况的路面。

(2)本发明可大幅度的简化车辆整体构型并提高车辆的运输承载能力，在人字形车架上设有自预紧缓冲装置，所承载的物资通过绳索收紧器来实现固定，且当绳索不工作时收回在卷筒上，节省了空间，同时也克服以往了物资在行驶过程中的松动和脱落问题，从而提高了整车的承载能力。

(3)本发明提高了整车行驶过程中的稳定性。在晃动过程中自身承载货物的重力转化绳索的拉力反作用于人字形轮骨，减缓了车轮在行驶过程中的剧烈晃动，从而提高了整车行驶过程中的稳定性。

(4)本发明降低了动力传递过程中的能量损耗，实现低噪声。车轮动力的传动通过齿型啮合皮带来实现，齿型啮合皮带传动过程中啮合冲击低、噪声低和传动效率高，并能满足高速重载的要求。

附图说明

图1为本发明人字形林用轮盘的整体结构图。

图2为本发明人字形轮骨的轴测半剖图。

图3为本发明自预紧缓冲装置的工作原理图。

图4为本发明绳索收紧器的轴测图。

其中，1-绳索收紧器 2-车轮 3-底盘 4-人字形轮骨 5-自预紧缓冲装置 6-轮骨内壳 7-齿型啮合皮带 8-直齿轮 9-轮骨外壳 10-手控按钮 11-摇杆 12-棘轮 13-驱动棘爪 14-主弹簧 15-球形止动柱16-回位约束弹簧 17-制动棘爪 18-副弹簧 19-手轮 20-绳钩 21-十字键轴 22-绳索。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，该林用轮盘包括绳索收紧器1、车轮2、底盘3、人字形轮骨4和自预紧缓冲装置5。

如附图2所示，人字形轮骨4包括轮骨内壳6、轮骨外壳9、直齿轮8和齿型啮合皮带7，轮骨外壳9和轮骨内壳6均为人字形壳体，其侧面沿厚度方向加工有人字形安装槽，底部两个等长分支为轮臂，顶部分支为引伸臂，两轮臂的端部均为圆弧形，美观且便于直齿轮8的安装。

轮骨外壳9和轮骨内壳6配合安装形成封闭的壳体，两者轮臂内侧的端部分别安装第一直齿轮8和第四直齿轮，两者内侧的中部同轴安装第二直齿轮和第三直齿轮，第一直齿轮8和第二直齿轮之间以及第三直齿轮和第四直齿轮之间均通过齿型啮合皮带7啮合传动，齿型啮合皮带7与轮骨外壳9的内壁平行。

上述中，利用直齿轮8和齿型啮合皮带7来实现车轮动力的传递，齿型啮合皮带7的引入提供了足够大的中心距。由于轮臂端部的第一直齿轮8和第四直齿轮与前后车轮同轴安装，前端车轮带动第一直齿轮8转动，并通过齿型啮合皮带7将动力传递到第二直齿轮和第三直齿轮，从而带动后端的车轮转动，实现了单点两轮的设置，即通过齿型啮合皮带7低损耗地将大动力传递给后轮从而实现整车的运动，无干涉现象，且传动过程中啮合冲击低、噪声低和效率高，并能满足高速重载的要求。另外，一方面内置传动副使整车机构更为紧凑，另一方面可大大减少整车重量，让车辆更为轻便，增强整车机动性。

上述中，在引伸臂上设置自预紧缓冲装置5，利用引伸臂在车辆行驶过程中的受迫摆动来实现无人工操作的自预紧缓冲功能，从而提高整车的承载能力。

本发明中，底盘3中部两侧各安装一个人字形轮骨4，人字形轮骨4上两个等长轮臂的端部与第一直齿轮8和第四直齿轮同轴处并安装一个车轮2。车轮2的中心到人字形轮骨4中心的直线距离为500mm，人字形轮骨4的三个臂之间夹角均为120°，可避免应力的集中。同侧两个车轮2的中心距为866mm。

如附图3所示，自预紧缓冲装置5包括手控按钮10、摇杆11、棘轮12、驱动棘爪13、主弹簧14、球形止动柱15、回位约束弹簧16、制动棘爪17和副弹簧18。其中，摇杆11的下端面沿轴向加工有柱型沉孔，沉孔的底面中心加工有通孔，内壁加工有环形槽，摇杆11的上端面也加工有环形槽。棘轮12为不等高齿轮，该棘轮12加高了一个齿的齿高，加高的高度为8mm，用于实现自动控制。驱动棘爪13为圆柱体，其圆周面上均布有四个安装槽，其下部加工有锥形凸起，为更好地与棘轮12配合，凸起截面不是等腰三角形，其中一条侧边长于另一条，这样可保证驱动棘爪13与棘轮12配合时，只能是单方向驱动，所以棘轮12若发生跟驱动方向相反的转动情况，只会是因为绳子22的拉力作用于与棘轮12同步转动的绳索收紧器1上，从而发生反向转动。

本发明中，底盘3中部向上延伸对称形成基台，每个基台上均设置有自预紧缓冲装置5，棘轮12通过轮轴安装在底盘3的基台侧面上，摇杆11安装在人字形轮骨4的引伸臂上，驱动棘爪13安装在摇杆11的柱形腔内且其下部凸起与棘轮12咬合，主弹簧14也设置在摇杆11的柱形腔内，两端分别抵住摇杆11柱形腔的底面和驱动棘爪13的顶面，驱动棘爪13的安装槽内安装有球形止动柱15和副弹簧18，副弹簧18的两端分别抵住安装槽的底面和球形止动柱15的端面，手控按钮10安装在摇杆11上方，其下端面中心的支撑杆端部穿过摇杆11中心通孔与驱动棘爪13顶面的螺纹孔连接，带动驱动棘爪13一起在摇杆11内的柱形空腔中做上下往复运动；其下端面的定位杆位于摇杆11上端面的环形槽内，能够使得手控按钮10更可靠的安装在摇杆11上。

制动棘爪17位于棘轮12下方，其一端安装在人字形轮骨4的引伸臂上，另一端与棘轮12下方轮齿咬合，回位约束弹簧16的一端也安装在人字形轮骨4的引伸臂上，另一端安装在制动棘爪17的中部。

本发明中，自预紧缓冲装置5的工作原理如下：

在整车的行驶过程中，驱动棘爪13与棘轮12的正常轮齿啮合时，驱动棘爪13在摇杆11内部的柱形腔中实现正常往复运动，球形止动柱15受摇杆11内柱型腔的作用力压缩副弹簧18，球形止动柱15收于驱动棘爪13的四个安装槽内；当驱动棘爪13经过棘轮12加高的轮齿时，驱动棘爪13向上抬升距离变大，驱动棘爪13中的四个球形止动柱15受内部压缩的副弹簧18的作用力弹出进入摇杆11内部柱形腔内壁的环形槽中。由于副弹簧18向上的合力大于主弹簧14向下的弹力，所以驱动棘爪13静止在摇杆11的柱形腔中，驱动棘爪13带动手控按钮10上抬，实现驱动棘爪13与棘轮12分离，此时与棘轮12同步转动的绳索收紧器1不再工作，在回位约束弹簧16和制动棘爪17的作用下实现物资的预紧固定。第二次物资固定时按下手控按钮10即可重新实现正常工作。

如附图4所示，绳索收紧器1包括手轮19、绳钩20、十字键轴21、卷筒和绳索22，绳索22的一端缠绕在卷筒上，另一端安装绳钩20，手轮19通过螺纹安装在卷筒的端面上，可以带动卷筒转动，从而将绳索22收起。绳索收紧器1与棘轮12同轴安装在底盘3上基台的另一侧面上，十字键轴21穿过基台端部与棘轮12的轮轴固定成一体。

本发明工作过程如下：

轮臂和引伸臂可绕人字形轮骨4中心做定轴转动，在不平整的路面，人字形轮骨4整体发生转动，实现前轮和后轮抬升和下落。在车轮2抬升及下落过程中引伸臂发生受迫摆动，固定在引伸臂上的摇杆11跟随发生同步摆动，驱动棘爪13发生摆动进而拨动棘轮12，棘轮12转动带动绳索收紧器1同步转动，收紧绳索22，实现绳索22的二次自动预紧，在不平整的路段保证承载物资在车辆行驶过程中不会发动松动和脱落。

当物资固定完成时，绳索22通过绳钩20与底盘3牢固缠绕。在不平整的路面段，底盘3的颠簸促使缠绕的绳索22施加给自预紧缓冲装置5一个拉力，拉力作用在人字形轮骨4的引伸臂上，然后抑制人字形轮骨4的摆动，防止人字形轮骨4发生瞬时的大幅度摆动，进而减缓了车轮2的剧烈跳动，实现了整车自缓冲的作用。

绳索22的收紧一方面可以通过手轮19人工驱动，另一方面可通过自预紧缓冲装置5中的棘轮12自动实现。整车物资的固定通过绳索来实现，绳索22不工作时可通过卷筒收起；在底盘3的不同位置设有绳钩，用于实现绳索22的缠绕，进而完成物资的固定工作，简化了车辆的整体构型，减小了车辆的重量。

绳索22对自预紧缓冲装置5的反作用力帮助实现车轮2在运动过程中的自缓冲，减小车轮2在不平整路面的跳动幅度，提高整车在行驶过程中的稳定性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，该林用轮盘包括车轮(2)和底盘(3)，车轮(2)安装在底盘(3)上，其特征在于，该林用轮盘还包括人字形轮骨(4)和自预紧缓冲装置(5)；

所述人字形轮骨(4)包括轮骨内壳(6)、轮骨外壳(9)、直齿轮(8)和齿型啮合皮带(7)，其中轮骨外壳(9)和轮骨内壳(6)均为人字形壳体，两者侧面沿厚度方向加工有人字形安装槽，底部两个分支记为轮臂，顶部分支记为引伸臂；轮骨外壳(9)和轮骨内壳(6)配合安装形成封闭的壳体，两者轮臂内侧的端部分别安装第一直齿轮(8)和第四直齿轮，两者内侧的中部同轴安装第二直齿轮和第三直齿轮，第一直齿轮(8)和第二直齿轮之间及第三直齿轮和第四直齿轮之间均通过齿型啮合皮带(7)啮合传动；

底盘(3)中部两侧均安装有一个人字形轮骨(4)，人字形轮骨(4)中轮臂的端部分别与第一直齿轮(8)和第四直齿轮同轴并安装有车轮(2)，人字形轮骨(4)的引伸臂上安装有自预紧缓冲装置(5)实现自预紧缓冲的功能。

2.如权利要求1所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述自预紧缓冲装置(5)包括手控按钮(10)、摇杆(11)、棘轮(12)、驱动棘爪(13)、主弹簧(14)、球形止动柱(15)和副弹簧(18)；所述底盘(3)中部向上延伸对称形成基台；

其中，棘轮(12)为不等高齿轮；摇杆(11)的下端面沿轴向加工有沉孔记为柱型腔，沉孔的底面中心加工有通孔，内壁加工有环形槽；驱动棘爪(13)为圆柱体，其圆周面上均布有四个安装槽，其下部加工有锥形凸起；

棘轮(12)通过轮轴安装在底盘(3)的基台侧面上，摇杆(11)侧面安装在人字形轮骨(4)的引伸臂上，驱动棘爪(13)安装在摇杆(11)的柱形腔内且其下部凸起与棘轮(12)咬合，主弹簧(14)也设置在摇杆(11)的柱形腔内，其两端分别抵住摇杆(11)柱形腔的底面和驱动棘爪(13)的顶面，驱动棘爪(13)的安装槽内安装有球形止动柱(15)和副弹簧(18)，副弹簧(18)的两端分别抵住安装槽的底面和球形止动柱(15)的端面，手控按钮(10)安装在摇杆(11)上方，其下端面中心的支撑杆端部穿过摇杆(11)中心通孔与驱动棘爪(13)顶面的螺纹孔配合。

3.如权利要求2所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述自预紧缓冲装置(5)还包括回位约束弹簧(16)和制动棘爪(17)，制动棘爪(17)位于棘轮(12)下方，其一端安装在人字形轮骨(4)的引伸臂上，另一端与棘轮(12)咬合，回位约束弹簧(16)的一端也安装在人字形轮骨(4)的引伸臂上，另一端安装在制动棘爪(17)的中部。

4.如权利要求1所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述林用轮盘还包括绳索收紧器(1)，绳索收紧器(1)包括手轮(19)、绳钩(20)、卷筒、十字键轴(21)和绳索(22)，其中绳索(22)的一端缠绕在卷筒上，另一端安装绳钩(20)，手轮(19)通过螺纹安装在卷筒的一侧端面上；

绳索收紧器(1)中卷筒的另一侧端面通过十字键铀(21)与棘轮(12)同轴安装在底盘(3)上基台所述另一侧面上，即十字键轴(21)穿过基台端部与棘轮(12)的轮轴固定成一体。

5.如权利要求1所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述轮骨外壳(9)两个轮臂的长度相同且端部均为圆弧形，齿型啮合皮带(7)与轮骨外壳(9)的内壁平行。

6.如权利要求1所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述人字形轮骨(4)的两个等长轮臂之间及两个轮臂与引伸臂之间的夹角为120°。

7.如权利要求2所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述摇杆(11)的上端面也加工有环形槽，手控按钮(10)下端面上的定位杆安装在摇杆(11)上端面的环形槽内。

8.如权利要求2所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述驱动棘爪(13)下部的锥形凸起为非等腰三角形，其中一条侧边的长度比另一条长。

9.如权利要求2所述的一种自预紧缓冲的人字形林用轮盘，其特征在于，所述棘轮(12)加高轮齿的加高高度为8mm。