CN104354777A - 一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其主要分为两部分：摇臂式悬架机构和四连杆弹簧阻尼机构，所述摇臂式悬架机构包括转轴，前后两根回正弹簧和左右两侧的履带架，左右两侧的履带架上均安装有四连杆弹簧阻尼机构，四连杆弹簧阻尼机构包括机构履带架，主动轮，从动轮，履带本体，两个减震弹簧，三对负重轮和负重轮架。本发明可以兼顾到车辆的越障性能和高速运动时的稳定性，使车辆的综合机动性能得到了提高。且具有结构简单，可靠性好，易于维修等优点。

Description

一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统

技术领域

本发明涉及履带式车辆悬架技术领域，尤其涉及一种可用于高速履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统。

背景技术

目前，世界上许多国家都积极致力于小型履带式移动平台的研发，并取得了较大进展。移动平台往往作为其他设备的载体，搭载不同的设备可以使整个系统具有不同的功能，而这些设备中有许多精密仪器，因此平台的机动性和稳定性就会对整个系统的性能起到决定性的作用。最理想的移动平台应该具有高速性、高稳定性、良好的越障性能。如何提高履带式移动平台的机动性能，使其搭载的平台能够在高速运动的状况下依然保持平稳，减小路面的不平整对系统的影响，同时又具有良好的越障性能就显得十分必要。

现有的与履带式车辆悬架系统相关的专利有：(1)申请号：201310448375，二阶独立履带悬架底盘系统，描述了一种二阶独立履带悬架底盘系统，该发明通过二阶减震系统来减少复杂路况对车辆的冲击。(2)申请号：201310728759,描述了一种摇杆式双梯形履带机器人，该发明在机器人每侧分别布置两个梯形履带以提高其越障性能，在低速运动状况下效果较好，但复杂的机构使其无法适用于高速运动。(3)申请号：20140128211.3，描述了一种用弹性杆作为连接件与履带架相连，可以承受两侧履带在运动过程中发生的较微小的摆动，但扭杆提供的扭力过大，连接左右两侧履带的平衡杆长度的形变十分有限，使两侧履带发生摆动的幅度较小，仍然只适合于低速且地面不平整度较小的情况。(4)申请号：2013106860295,描述了一种可变形履带车，遇到障碍物可主动改变履带形状以越过障碍。

现有的履带式移动平台，其机动性能大多不够全面。要么侧重于平台的越障性能，如上述专利[4]，通过一系列复杂的机构，使平台能够通过主动调整自身结构，达到跨越障碍的目的，但变形机构过于复杂，且变形过程较为迟缓，主动控制难度大，无法适用于高速运动的情况，可靠性低。也有的侧重于其高速运动的性能，如专利[1],车辆在高速运动过程中可以保持平台的稳定，但当车辆遇到左右两侧障碍差异较大的情况时，仍然无法平稳地通过，其越障性能较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其主要分为两部分：摇臂式悬架机构和四连杆弹簧阻尼机构。可以兼顾到车辆的越障性能和高速运动时的稳定性，使车辆的综合机动性能得到了提高。且具有结构简单，可靠性好，易于维修等优点。

本发明的技术方案为：

一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其特征在于：由摇臂式悬架机构和四连杆弹簧阻尼机构两部分组成,所述摇臂式悬架机构包括转轴，前后两根回正弹簧和左右两侧的履带架，所述转轴的两端分别与左右两侧的履带架通过轴承铰接且左右两侧的履带架能够绕转轴自由摆动，转轴的两端分别铰接在左右两侧的履带架的中间位置，前后回正弹簧以转轴为对称轴对称设置在左右两侧的履带架之间，前后两根回正弹簧与左右两侧的履带架之间采用固定连接；当左右两侧履带架绕转轴发生摆动时，回正弹簧由于形变产生拉力使两侧履带架回正或紧贴障碍；

左右两侧的履带架上均安装有四连杆弹簧阻尼机构，四连杆弹簧阻尼机构包括机构履带架，主动轮，从动轮，履带本体，两个减震弹簧，两对以上负重轮和负重轮架，主动轮和从动轮分别铰接在履带架两端，主动轮提供动力带动履带本体行进，减震弹簧两端分别与履带架和负重轮架铰接，负重轮均安装在负重轮架上且负重轮可自由转动，履带本体包覆在主动轮、从动轮、负重轮的外侧包络线上；履带架、减震弹簧、负重轮架共同构成一个能够发生一定程度偏转的四连杆机构，四连杆机构在遇障碍时发生偏转，使履带产生局部变形，贴合障碍。

进一步地，

本发明所述主动轮本身即为大扭力永磁轮式电机，无中间传动机构。

本发明所述的四连杆机构在单侧履带中设置有一个以上。

本发明所述四连杆弹簧阻尼机构中负重轮的数量为三对。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明针对履带式车辆，提出了一种可用于高速履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统。车辆在运动过程中，两侧履带遇到不同的路面情况时，可以被动的绕中间转轴发生一定角度的摆动，同时用两根弹簧连接两侧的履带架，提供一定的回正力，使履带能够紧贴地面，增大履带与地面的接触面积，从而提高其机动性能。两侧的四连杆弹簧阻尼机构，当车辆行驶在不平整的路面时，一方面减震弹簧可以吸收震动所产生的能量，使车辆搭载的设备在高速运动的情况下仍然能够保持稳定；另一方面，减震弹簧、负重轮架和履带架组成的四连杆结构也会由于路面的障碍发生一定程度的偏转以贴合障碍，提高车辆的越障性能，使其在不平整的路面也可以快速平稳的通过

本发明主要应用于履带式车辆。可以运用于履带式无人运动平台，搭载其他设备进行环境侦查，远程排爆，灾害救援，无人运输等等；也可以用于载人的小型越野履带式车辆；军民两用皆可，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的侧视图。

图中：1-从动轮、2-履带架、3-履带本体、4-主动轮、5-减震弹簧、6-负重轮架、7-负重轮、8-回正弹簧、9-中间转轴。

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

本发明提出一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其主要分为两部分：摇臂式悬架机构和四连杆弹簧阻尼机构。

(1)摇臂式悬架机构描述

所述摇臂式悬架机构如图1所示，由一根转轴9，前后两根回正弹簧8，左右各一个履带架2组成。其中转轴9分别直接与两侧履带架2通过轴承铰接，转轴本身不承受扭力，使两侧履带架可以绕中间转轴9自由摆动。两根回正弹簧8与两侧履带架2如图中所示采用固定连接，当两侧履带发生摆动时弹簧被拉伸产生拉力迫使两侧履带向平行位置恢复。当两侧履带遇到不同的障碍时，比如左侧为平路，右侧为凸台时，在重力的作用下，左侧履带依然紧贴地面，而右侧履带架会由于障碍的原因绕转轴发生摆动，随着右侧障碍的变化，这种摆动的角度也会被动的发生变化，使右侧履带始终紧贴障碍，直至顺利通过。

(2)四连杆弹簧阻尼机构描述

所述单侧四连杆弹簧阻尼机构如图2所示，该机构由履带架2，主动轮4，从动轮1，履带本体3，两个减震弹簧5，三对负重轮7和负重轮架6组成。主动轮4和从动轮1分别铰接在履带架2两端，主动轮4提供动力带动履带本体行进。减震弹簧5两端分别与履带架2和负重轮架6铰接，负重轮7安装在负重轮架6上，可自由转动。履带本体3包覆在主动轮4、从动轮1、负重轮7的外侧包络线上。履带架2、弹簧5、负重轮架6共同构成一个四连杆机构，可以发生一定程度的偏转，当车辆通过较小的障碍时，四连杆机构的偏转会使履带发生局部的形变，配合减震弹簧5的压缩，使履带与地面产生更好的接触，避免整个车辆在运动过程中发生较大的起伏。同时在车辆以较高速度通过长距离颠簸路段时，减震弹簧5可以避免路面对车辆本身产生直接的冲击，消耗掉部分震动的能量，减少路面对精密车载设备的影响。

履带式车辆在运动过程中，如遇到两侧路面情况不同时，比如一侧履带路面为平地，另一侧路面为凸台障碍，且无法绕过通行时，本发明可以使车辆两侧的履带在通过该障碍时，绕中间转轴被动的发生一定程度的摆动，这样履带车辆的两侧都能与地面形成良好的接触。用两根弹簧连接两侧的履带架，提供一定的回正力，使履带能够紧贴地面的同时，不至于太过灵活，以免在高速通过障碍时对结构自身产生过大的冲击，造成损伤。履带与地面良好的接触能够充分发挥车辆本身的动力，使其通过障碍更加平稳。当履带式车辆在通过较长距离的不平整路面时，由于路面的刺激会使车辆本身产生高频的震动，这对车辆本身及其搭载的设备都会造成较大的损伤。本发明中车辆的四连杆弹簧阻尼机构，一方面可以由减震弹簧吸收路面对履带的刺激所产生的震动，减少震动对车辆搭载设备的影响，另一方面弹簧、负重轮架和车架组成的四连杆结构在通过不平整路面时会发生偏转，使履带的局部发生被动的形变贴合地面，同样增大了履带与地面的接触面积，最终的效果就是车辆能够以较高的速度平稳地通过长距离的不平整路面。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其特征在于：由摇臂式悬架机构和四连杆弹簧阻尼机构两部分组成,所述摇臂式悬架机构包括转轴，前后两根回正弹簧和左右两侧的履带架，所述转轴的两端分别与左右两侧的履带架通过轴承铰接且左右两侧的履带架能够绕转轴自由摆动，转轴的两端分别铰接在左右两侧的履带架的中间位置，前后回正弹簧以转轴为对称轴对称设置在左右两侧的履带架之间，前后两根回正弹簧与左右两侧的履带架之间采用固定连接；当左右两侧履带架绕转轴发生摆动时，回正弹簧由于形变产生拉力使两侧履带架回正或紧贴障碍；

左右两侧的履带架上均安装有四连杆弹簧阻尼机构，四连杆弹簧阻尼机构包括机构履带架，主动轮，从动轮，履带本体，两个减震弹簧，两对以上负重轮和负重轮架，主动轮和从动轮分别铰接在履带架两端，主动轮提供动力带动履带本体行进，减震弹簧两端分别与履带架和负重轮架铰接，负重轮均安装在负重轮架上且负重轮可自由转动，履带本体包覆在主动轮、从动轮、负重轮的外侧包络线上；履带架、减震弹簧、负重轮架共同构成一个能够发生一定程度偏转的四连杆机构，四连杆机构在遇障碍时发生偏转，使履带产生局部变形，贴合障碍。

2.根据权利要求1所述的用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其特征在于，所述主动轮为大扭力永磁轮式电机。

3.根据权利要求1所述的用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其特征在于：所述的四连杆机构在单侧履带中设置有一个以上。

4.根据权利要求1所述的用于履带式车辆的摇臂式四连杆悬架系统，其特征在于：所述四连杆弹簧阻尼机构中负重轮的数量为三对。