CN107531294B - 履带模块转向架悬挂系统 - Google Patents

Abstract

用于附接至履带模块的履带模块转向架悬挂装置，其具有框架、驱动轮和环形履带。转向架悬挂装置包括：(a)转向架组件，其具有转向架安装件、其上的至少一个可旋转地面接合转向架轮、以及前后转向架安装件连接部；(b)沿前后方向彼此间隔开的第一和第二载荷与地面响应悬挂接头；以及(c)均具有上端和下端的前后悬挂元件，前后悬挂元件的上端分别可旋转地附接至第一和第二悬挂接头，并且前后悬挂元件的下端分别可旋转地附接至后前转向架安装件连接部。

Description

履带模块转向架悬挂系统

技术领域

本发明主要涉及典型地用于代替车轮的车辆履带模块系统的这一类领域，并且更特别地，涉及具有前轮和后轮以及在前轮和后轮之间的至少一个承载转向架轮的履带模块，所有这些轮由围绕轮延伸的环形履带接合以沿着地面驱动车辆。

背景技术

农用车辆(例如拖拉机、联合收割机等)通常在农业领域中用于各种作业，并且施工车辆和其他大型作业车辆用于各种地面上的多种不同的作业。典型地，这些车辆具有带轮胎的大车轮，车辆通过轮胎被支撑在地面上。然而，为了改善牵引特性，使用车辆履带模块系统(或者“履带模块”或“履带模块装置”)来代替具有轮胎的车轮，并且这样的履带模块系统提供大得多的支撑车辆重量的地面接合面积，并且倾向于防止车辆陷入泥浆或者其他软的地面中。

在车辆履带模块装置的使用中遇到的挑战之一是需要在各个车轮之间分配由履带模块支撑的载荷。这些载荷是静态的和动态的，并且可能会在车辆的操作期间变化。当车辆遇到不平坦的地面时、当车辆转弯时、以及当所经过的地面的坡度变化时，载荷随之变化。理想地，所有车轮应通过环形带与地面保持接触并且始终分担一部分载荷。

在由德国Paderhorn的CLAAS Industrietechnik GmbH所拥有的美国专利US7,628,235(Satzler等人)中公开了旨在相对均匀地分配载荷的一种履带模块单元。所公开的车辆履带滚轮单元具有至少一个可枢转子框架和至少一个另外的可枢转子框架，且每一个子框架可旋转地容纳至少一个地轮。至少一个子框架可枢转地安装在车辆上，且至少一个另外的子框架可枢转地安装在至少一个可枢转子框架上。

在由德国Harsewinkel的CLAAS Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH所拥有的公开号为US2013/0154345(Schultz等人)的美国专利申请中公开了另一种车辆履带模块单元。所公开的车辆履带单元具有在车辆的行进方向上一个接一个地布置的多个支撑滚轮，且带围绕支撑滚轮包裹。通过至少一个致动器在所有支撑滚轮被加载的第一配置和支撑滚轮中的至少一个外滚轮被卸载的第二配置之间调节滚轮。能量源输送用以调节配置所需的驱动能量。蓄能器由驱动能量源充能并且连接至致动器以便为致动器提供用以调节配置所需的驱动能量。

CLAAS还拥有其Lexion Terra Trac产品系列，其包括旨在解决这些挑战中的一些挑战的配置。然而，这些现有技术的系统中没有一个包括本发明的所有要素并且满足如上所述的需求。

发明内容

发明目的

本发明的一个目的是提供一种履带模块转向架悬挂装置，其具有高承载能力，同时通过由更均匀的载荷分配方案提供较低的每轴载荷来保持地面上的较低的接触力。

本发明的履带模块转向架悬挂装置的另一个目的是使履带模块装置的非簧载质量最小化。

本发明的车辆履带模块转向架悬挂装置的另一个目的是提供在各轴之间分担载荷变化的履带模块转向架悬挂装置。

本发明的车辆履带模块转向架悬挂装置的另一个目的是提供车轮上的载荷分配方案与竖直载荷无关的履带模块装置。

本发明的车辆履带模块转向架悬挂装置的再一个目的是提供对于所有转向架轴具有独立的滚动模式运动的履带模块装置。

本发明的附加目的是提供一种履带模块转向架悬挂装置，其包括铰接转向架组件并且包括转向架滚动运动的独立适应性。

根据下面的描述和附图，本发明的这些和其他的目的将显而易见。

发明概述

本发明是一种用于附接至履带模块的履带模块转向架悬挂装置，其包括框架、驱动轮和环形履带。本发明的转向架悬挂装置包括：(1)转向架组件，其具有转向架安装件、其上的至少一个可旋转地面接合转向架轮、以及前后转向架安装件连接部；(2)沿前后方向彼此间隔开的第一和第二载荷与地面响应悬挂接头；以及(3)均具有上端和下端的前后悬挂元件，前后悬挂元件的上端分别可旋转地附接至第一和第二悬挂接头，并且前后悬挂元件的下端分别可旋转地附接至后前转向架安装件连接部。

本文中使用的术语“悬挂元件”是指在系统中提供弹簧力和/或阻尼的悬挂系统中的部件。

本文中关于车轮使用的术语“地面接合”表示车轮通过在正常操作条件下接合车轮的环形履带支承在地面上。

本文中使用的术语“(一个或多个)转向架轮”是指在履带模块的中间地面接合区域中为车辆提供支撑的一个或多个车轮，其他的地面接合支撑件设在(一个或多个)转向架轮的后方和/或前方。

术语“其间”在表示地面接合转向架轮的位置时是指转向架轮沿着行进方向定位在(一个或多个)前地面接合轮的后面和(一个或多个)后地面接合轮的前面。

本文中使用的术语“惰轮”是指并非从动轮而仅通过其与环形履带的接合而转动的车轮。

本文中关于悬挂接头使用的术语“载荷与地面响应”是指这样的接头的地上位置是可变的，包括相对于框架的地上位置是可变的，并且取决于履带下方的地面的轮廓和无论因何而导致的履带模块上的总载荷。

本文中在描述一组载荷与地面响应悬挂接头的运动时所使用的术语“相互依赖”是指一个这样的接头的运动导致该组中所有接头都运动的事实。这种相互依赖可以通过具有连接这样的相互依赖的悬挂接头的刚性结构而实现。这样的相互依赖的接头的运动不必沿着相同的方向，也不必是相同的幅值；这些关系取决于连接这样的悬挂接头的结构配置。

本发明的转向架悬挂装置的某些优选实施例还包括第三载荷与地面响应悬挂接头，并且转向架组件还包括转向架组件臂，该转向架组件臂：(a)在转向架组件臂的远端处可旋转地附接至第三悬挂接头并且(b)在转向架组件臂的近端处可旋转地附接至转向架安装件。在这些实施例中的某些实施例中，前后悬挂元件分别在第一和第二悬挂接头处的可旋转附接配置成允许进行至少两个自由度的旋转，并且后前可旋转转向架安装件连接部配置成允许进行至少两个自由度的旋转。

在转向架悬挂装置的某些优选实施例中，至少一个转向架轮包括至少一个前转向架轮和至少一个后转向架轮，并且转向架安装件包括(a)转向架安装件前部分，所述转向架安装件前部分具有在前转向架轴线处与其可旋转地附接的至少一个前转向架轮，所述转向架安装件前部分包括前转向架安装件连接部，以及(b)转向架安装件后部分，所述转向架安装件后部分具有在后转向架轴线处与其可旋转地附接的至少一个后转向架轮，所述转向架安装件后部分包括后转向架安装件连接部。

某些优选实施例包括至少两个前转向架轮和至少两个后转向架轮，前转向架轴线在与其垂直的前转向架滚动轴线上旋转，并且后转向架轴线在与其垂直的后转向架滚动轴线上旋转。

在某些另外的实施例中，转向架安装件前后部分可旋转地附接在第三转向架组件轴线处。

在某些优选的实施例中，转向架安装件还包括转向架安装件中间部分，所述转向架安装件中间部分具有在中间转向架轴线处与其附接的至少一个中间转向架轮。这些实施例中的某些实施例包括至少两个前转向架轮、至少两个后转向架轮、以及至少两个中间转向架轮。在这些实施例中，(a)前转向架轴线在与其垂直的前转向架滚动轴线上旋转，(b)中间转向架轴线在与其垂直的中间转向架滚动轴线上旋转，并且(c)后转向架轴线在与其垂直的后转向架滚动轴线上旋转。此外，在这些实施例中的某些实施例中，转向架安装件前部分和中间部分可旋转地附接在第三转向架组件轴线处。

在本发明的转向架悬挂装置的某些非常优选的实施例中，前后悬挂元件均包括用以提供弹簧力的气体填充部件。在这些实施例中的某些实施例中，前后悬挂元件都还包括液压部件，并且在这些实施例中的某些实施例中，前后悬挂元件处于公共液压回路上。而且，这些实施例中的某些实施例包括液压地连接至公共液压回路的外部蓄压器。

在具有多个转向架轮的某些实施例中，转向架轮具有彼此大致相同的直径。

在某些非常优选的实施例中，第一和第二载荷与地面响应悬挂接头独立地响应于载荷和地面的变化。在某些另外的实施例中，第一和第二载荷与地面响应悬挂接头的运动是相互依赖的。

某些非常优选的实施例还包括第三载荷与地面响应悬挂接头，并且转向架组件还包括转向架组件臂，所述转向架组件臂(a)在转向架组件臂的远端处可旋转地附接至第三悬挂接头并且(b)在转向架组件臂的近端处可旋转地附接至转向架安装件。在这样的实施例中，悬挂接头的运动是相互依赖的。

附图说明

图1A是本发明的车辆履带模块装置的实施例的透视图。

图1B是从图1A所示的相对侧看到的图1A的实施例的透视图。

图2是图1A和1B的车辆履带模块装置的实施例的某些部分的透视图，示出了没有驱动轮、环形聚合物履带、车轮、框架和悬挂元件的悬挂连杆部件。

图3是图1A和1B的实施例的分解透视图。

图4是图1A和1B的实施例的侧视立面图，其中惰轮和转向架轮的近侧组被移除以示出连杆。

图5是图1A和1B的车辆履带模块装置的实施例的某些部分的侧视立面图，示出了没有驱动轮、环形履带和车轮的悬挂连杆部件。

图6A是图1A和1B的车辆履带模块装置的转向架组件的转向架安装件部分的透视图。

图6B是图6A的转向架安装件的透视图，示出了相对于转向架安装件后部分围绕第三转向架组件轴线旋转的转向架安装件前部分。

图7A-7F是图1A和1B的实施例的侧视立面图，示出了车辆履带模块装置沿其行进路径经过小隆凸时的运动。图7A示出了快要遇到隆凸之前的履带模块装置。

图7B示出了履带模块装置，其前惰轮在隆凸之上。

图7C示出了履带模块装置，其前转向架轮在隆凸之上。

图7D示出了履带模块装置，其中间转向架轮在隆凸之上。

图7E示出了履带模块装置，其后转向架轮在隆凸之上。

图7F示出了履带模块装置，其后惰轮在隆凸之上。

图8A是图1A和1B的实施例的侧视立面图，示出了车辆履带模块装置经过上坡路径时的运动。

图8B是图1A和1B的实施例的侧视立面图，示出了车辆履带模块装置经过下坡路径时的运动。

图9是液压回路中的前后悬挂元件的示意图。

图10是图1A和1B的实施例的示意图，示出了被支撑载荷FL和所得到的五个车轮载荷F1至F5。

图11是本发明的车辆履带模块装置的第一替代实施例的侧视立面图(类似于图4)。这样的实施例类似于图4的实施例，但是仅包括对于悬挂系统中使用的部件具有对应修改的前后转向架轮。

图12是本发明的车辆履带模块装置的第二替代实施例的侧视立面图(类似于图4)。这样的实施例类似于图11的实施例，但是不包括张紧元件并且前惰轮组件仅包括前惰轮。

图13是本发明的车辆履带模块装置的第三替代实施例的侧视立面图(类似于图4)。这样的实施例类似于图4的实施例，但是不包括张紧元件并且前惰轮组件仅包括前惰轮。

图14是本发明的车辆履带模块装置的第四替代实施例的侧视立面图(类似于图4)。这样的实施例类似于图13的实施例，但是不包括第三转向架组件轴线。

图15A是图1的车辆履带模块装置的实施例的一些部分的侧视立面图，用以示出张紧元件的端部的细节。

图15B是图15A的截面图。

图15C是图15B的一部分的放大图，特别示出了张紧元件的端部。

图16是图1A-15C和17A-20所示的部件和其他事项以及图中给出的力所用的附图标记的列表。

图17A是示例性履带模块装置所用的尺寸的列表。

图17B是五个列表的组，示出了图17A的示例性装置上的五个不同的载荷的组和所得到的五种载荷分配方案。

图18是履带模块装置的第五替代实施例的透视图，其中包括转向架悬挂装置，在该转向架悬挂装置中，第一和第二载荷与地面响应悬挂接头的运动是相互依赖的。

图19是图18的实施例的侧视立面图。

具体实施方式

图1A是本发明的车辆履带模块装置的实施例10的透视图。(如本文所述，履带模块装置的实施例和履带模块装置本身可以使用相同的附图标记来表示。由此，例如，“实施例10”和“履带模块装置10”是指相同的装置。)实施例10包括：模块框架12；相对于框架12可旋转的驱动轮14，该驱动轮具有驱动轮轴线16；地面接合前轮18和地面接合后轮20以及地面接合转向架轮56、60和64；以及围绕轮14、18、20、56、60和64延伸并且通过其与驱动轮14的接合而被驱动的环形履带22。

图1B是从与图1A所示相对的一侧看到的图1A的履带模块装置10的透视图。参考图1B，履带模块装置10包括：车辆连接部11，履带模块装置10在车辆连接部处附接至车辆；以及通过驱动动力输入轴14p从车辆接收动力的驱动齿轮箱14g。

在实施例10中，前轮18是前惰轮18，并且后轮20是后惰轮20。在本文公开的履带模块装置的一些实施例中，能够预见到前轮或后轮也可以用作驱动轮。而且，在实施例10中，环形履带22是环形聚合物履带22。能够预见到环形履带22可以由各种不同的材料和结构来构建，例如包括在一些履带式车辆中的目前已知的金属部件。环形履带的具体性质和材料不是履带模块配置的发明构思的核心所在。

转向架轮56是前转向架轮，转向架轮60是后转向架轮，并且转向架轮64是中间转向架轮。转向架轮56、60和64是转向架组件46的一部分。实施例10还包括前悬挂臂24、后悬挂臂34、前悬挂元件68、后悬挂元件70、以及张紧元件106。前悬挂元件68包括上端68U和下端68L，并且后悬挂元件70包括上端70U和下端70L。在图4和图18-19中具体地示出了并且参照图18-19的实施例具体地讨论了上端和下端的名称以及附图标记的使用。

实施例10(以及本文中给出的其他类似实施例)的履带模块的向前行进的方向由在后惰轮20之前的前惰轮18限定。图4包括指示能够适用于所有实施例的例如由实施例中的前后部件限定的行进方向的箭头122。

图2至图6B在若干视图中示出了履带模块装置10及其各种局部组件，以便更清楚地示出履带模块装置10的各个方面。图2是履带模块装置10的某些部分的透视图，示出了若干悬挂连杆部件而没有驱动轮14、履带22、前惰轮18、后惰轮20、前转向架轮56、后转向架轮60、中间转向架轮64、框架12、前悬挂元件68、后悬挂元件70、以及张紧元件106。图3是履带模块装置10的分解透视图。

图4是履带模块装置10的侧视立面图，其中惰轮18和20以及转向架轮56、60和64的近侧(在附图中)组被移除以更清楚地示出实施例10的各种元件。

图5是车辆履带模块装置10的某些部分的侧视立面图。类似于图2，图5示出了装置10的各种部件，其中一些部件未示出以增加其他部件的可见性。

图6A和6B是车辆履带模块装置10的转向架组件46的转向架安装件部分(没有转向架轮56、60和64)的透视图。图6A示出了定向成如同装置10处于地面的平坦部分上的转向架安装件48。图6B示出了如同装置10处于不平坦地面上的转向架安装件48以示出在转向架组件46的转向架安装件48的配置中可用的一些自由度。在下文中给出该实施例的进一步描述。

履带模块装置10的以下描述共同参考图1A-6B。应当注意，在所有的附图中，“+”符号用于表示旋转轴线。通常，如本文所使用的，术语“轴线”涉及枢轴接头，其包括允许围绕这样的轴线旋转的必要的轴承结构和其他部件。作为示例，驱动轮14围绕其旋转的驱动轮轴线16在图4中由“+”符号表示。驱动轮14用以围绕轴线16旋转所需的轴承结构(未示出)的各部分被认为是实施例10的一部分。在装置10中的六个实例中，“+”符号表示可以提供多于一个的相对运动自由度的枢轴接头。这由(a)包括词语“枢轴”而不是“轴线”的名称以及(b)以字母“p”结尾的相关附图标记表示。这些实例是82p、84p、86p、88p、112p和116p。如本文中随后所述，可以通过使用球面轴承提供这样的更高数量的相对运动自由度。应当理解，在一些实施例中，这样的“枢轴”也可以旨在简单地表示配置成用于单自由度旋转的轴线。术语“枢轴”的使用并不旨在将本发明的范围限制到具有这样的枢轴的实施例中的这样的位置处的多自由度运动。

前悬挂臂24在前臂轴线26处可旋转地附接至框架12并且向前延伸至前臂远端28，前轮组件30可旋转地附接在所述前臂远端处。在装置10中，前轮组件30也被称为前惰轮组件30，原因是在装置10中，前轮18是前惰轮18。前悬挂臂24向后延伸至后悬挂端32。以类似的方式，后悬挂臂34在后臂轴线36处可旋转地附接至框架12并且向后延伸至后臂远端38，后轮组件42附接在所述后臂远端处。在装置10中，后轮组件42也被称为后惰轮组件42，原因是在装置10中，后轮20是后惰轮20。

在实施例10中，后惰轮组件42主要包括可旋转地附接在后惰轮轴线118处的后惰轮20。后悬挂臂34向前延伸至前悬挂端40。在实施例10中，前臂轴线和后臂轴线36重合并且共同形成悬挂臂轴线44。这样的重合不应理解为限制性的；能够设想出履带模块装置中的前臂轴线26和后臂轴线36不重合的其他配置。

实施例10的悬挂臂轴线44被示出为处于由如图4中的行进方向箭头122限定的驱动轮轴线16的后方和下方。这样的相对于驱动轮轴线16的相对定位不应理解为限制性的；能够针对这样的履带模块装置设想出前臂轴线26和后臂轴线36的其他的相对位置。

转向架组件46包括两个前转向架轮56、两个中间转向架轮64、以及两个后转向架轮60。转向架组件46还包括转向架安装件48，其包括转向架安装件前部分50、转向架安装件中间部分54、转向架安装件后部分52、以及转向架安装件臂102。前转向架轮56能够相对于转向架安装件前部分50围绕前转向架轴线58旋转。另外，前转向架轴线58围绕垂直于前转向架轴线58的前转向架滚动轴线96旋转通过有限的角度范围。

以类似的方式，这样的相对旋转运动还设置用于中间转向架轮64和后转向架轮60。中间转向架轮64能够相对于转向架安装件中间部分54围绕中间转向架轴线66旋转。中间转向架轴线66围绕垂直于中间转向架轴线66的中间转向架滚动轴线100旋转通过有限的角度范围。后转向架轮60能够相对于转向架安装件后部分52围绕后转向架轴线62旋转。后转向架轴线62围绕垂直于后转向架轴线62的后转向架滚动轴线98旋转通过有限的角度范围。

转向架安装件48还包括轴承96b、100b和98b，其配置如下：(1)在前转向架滚动轴线96处的轴承96b；(2)在中间转向架滚动轴线100处的轴承100b；以及(3)在后转向架滚动轴线98处的轴承98b。转向架组件46还包括：前转向架轴组件96a，前转向架轮56可旋转地附接至前转向架轴组件96a；中间转向架轴组件100a，中间转向架轮64可旋转地附接至中间转向架轴组件100a；以及后转向架轴组件98a，后转向架轮60可旋转地附接至后转向架轴组件98a。轴承96b、100b和98b配置成分别允许转向架轴组件96a、100a和98a相应地围绕前转向架滚动轴线96、中间转向架滚动轴线100和后转向架滚动轴线98在这样的轴承上旋转。在图6A和6B中的转向架安装件48的相应端部处示出了前转向架滚动轴线96和后转向架滚动轴线98。而且在图6A和6B中，中间转向架滚动轴线100在中间转向架滚动轴线轴承100b处由虚线表示，但是应当被理解为位于轴承100b的中心内部、平行于这样的虚线而并未处于轴承100b的表面上。

在转向架组件臂远端74处通过转向架组件臂72，转向架组件46的转向架安装件48在第一转向架组件轴线78处且在前臂轴线26和前臂远端28之间的沿着臂24的位置处可旋转地附接至前悬挂臂24。(第一转向架组件轴线78在本文中也被称作第三载荷与地面响应悬挂接头78。)转向架组件臂72还包括转向架组件臂近端76，所述转向架组件臂近端在第二转向架组件轴线80处可旋转地附接至转向架安装件48的转向架安装件臂102。

转向架组件46的转向架安装件48还通过悬挂元件68和70附接至前悬挂臂24和后悬挂臂34。前悬挂元件68在前悬挂元件枢轴82p处可旋转地附接至前悬挂臂24的后悬挂端32并在后转向架安装件连接部92处且在第一转向架组件枢轴84p处可旋转地附接至转向架安装件后部分52。后悬挂元件70在后悬挂元件枢轴86p处可旋转地附接至后悬挂臂34的前悬挂端40并在前转向架安装件连接部94处且在第二转向架组件枢轴88p处可旋转地附接至转向架安装件前部分50。

前悬挂元件枢轴82p在本文中有时被称作第一载荷与地面响应悬挂接头82p，并且后悬挂元件枢轴86p在本文中有时被称作第二载荷与地面响应悬挂接头86p。术语“载荷与地面响应悬挂接头”有时被简称为“悬挂接头”。

在履带模块装置10中的转向架组件46的转向架安装件48内，转向架安装件前部分50和转向架安装件中间部分54可旋转地附接在第三转向架组件轴线90处。

实施例10包括张紧元件106，其提供前悬挂臂24和前惰轮组件30之间的附接。前惰轮组件30包括前惰轮18以及前惰轮18围绕其旋转的前惰轮轴线104。前惰轮组件30还包括在前惰轮轴线104处的轮连杆120；在装置10中，轮连杆120是惰轮连杆120。前臂远端28在从前惰轮轴线104偏移的惰轮偏移轴线114处可旋转地附接至惰轮连杆120。

张紧元件106的张紧元件第一端部108在前臂远端28和悬挂臂轴线44之间的前悬挂端40处且在近侧张紧枢轴112p处可旋转地附接至前悬挂臂24。张紧元件第二端部110在从前惰轮轴线104偏移的远侧张紧枢轴116p处可旋转地附接至前惰轮组件30。惰轮偏移轴线114平行于前惰轮轴线104并且在其周围成角度地移位，使得惰轮连杆120构成以惰轮偏移轴线114作为其支点的2级杠杆。通过借助张紧元件106起作用的惰轮连杆120的2级杠杆作用，由张紧元件106通过惰轮18提供履带22上的张力。

悬挂元件68和70以及张紧元件106可以提供弹簧力和阻尼力。在一些实施例中，这样的元件可以是气体填充的且包括液体填充腔以为悬挂系统提供这两种类型的力。这样的元件是车辆悬挂领域的技术人员所公知的。在图9的描述中提供悬挂元件68和70的进一步说明。

图7A至8B示出了在各种操作条件下的履带模块装置10的运动学特性。每个这样的图是在代表性条件下的装置10的侧视立面图，用以示出装置10的部件在这样的条件下的相对运动。图7A-7F示出了车辆履带模块装置10沿其行进路径经过地面124上的小隆凸126时的运动。图7A示出了快要遇到隆凸126之前的履带模块装置10。图7B示出了其前惰轮18在隆凸126之上的装置10。图7C示出了其前转向架轮18在隆凸126之上的装置10。图7D示出了其中间转向架轮64在隆凸126之上的装置10。图7E示出了其后转向架轮60在隆凸126之上的装置10。图7F示出了其后惰轮20在隆凸126之上的装置10。

图8A是履带模块装置10的侧视立面图，示出了当装置10经过地面124的上坡部分128时的装置10。类似地，图8B是装置10的侧视立面图，示出了当装置10经过地面124的下坡部分130时的装置10。图7A至8B中的每个附图都示出了惰轮18和20以及转向架轮56、60和64全部与地面124接触以便支撑装置10上的某一部分的载荷。

图9是液压回路134中的前悬挂元件68和后悬挂元件70的示意图。悬挂元件68和70均包括包含液压流体144的液压气缸136和包含由活塞140分离的气体146的气体填充气缸138。液压气缸136和气体填充气缸138由密封件142可移动地密封以便相对运动，并且气体填充气缸138和活塞140由另一组密封件142可移动地密封以便相对运动，从而使液压流体144和气体146的体积可以都在施加到悬挂元件68和70上的载荷的作用下变化。在这样的部件中，气体146典型地是氮气，但是也可以使用其他气体。

液压气缸136通过将悬挂元件68和70安置在公共液压回路中的液压管路148相互连接，使得悬挂元件68和70中的压力相等。气体填充气缸138中的气体146使悬挂元件68和70能够向装置10的悬挂系统提供弹簧力，而流动通过液压管路148的液压流体144使悬挂元件68和70能够向装置10的悬挂系统提供阻尼力。

液压回路134还包括通过蓄压器管路156连接至液压管路148的外部蓄压器150。蓄压器150包括通过蓄压器活塞152彼此密封隔离的液压流体144和气体146这两者，所述蓄压器活塞通过蓄压器密封件154可移动地密封在蓄压器150内。蓄压器150内的气体146向装置10的悬挂系统提供额外的弹簧力，而流动通过蓄压器管路156和液压管路148的液压流体144向装置10的悬挂系统提供额外的阻尼力。

悬挂元件68和70以及张紧元件106可以提供可变的悬挂力。例如，阻尼力可以取决于元件的移动(伸展或收缩)的方向以便提供特定的期望悬挂性能。

液压回路134的部件的操作是机械系统的技术人员所公知的。图9只应理解为示意性的。例如，蓄压器活塞152和蓄压器密封件154的功能可以由膜、气囊或其他类似部件提供。以类似的方式，悬挂元件68和70的部件也可以不同于上述的那些内容，同时提供悬挂元件68和70的类似操作。

图10是图1A和1B的实施例的示意图，示出了被支撑载荷FL和所得到的五个车轮载荷F1至F5的组。前轮18上的载荷被称为F1；前转向架轮56上的载荷被称为F2；中间转向架轮64上的载荷被称为F3；后转向架轮60上的载荷被称为F4；并且后轮20上的载荷被称为F5。由于所有被支撑载荷FL都作用于悬挂臂轴线44，因此图10在图10的示意图中在这样的位置处示出FL。

由履带模块装置10支撑的载荷FL可以取决于具体的操作情况而具有竖直分量和水平分量这两者。这些操作情况至少包括下列内容：(a)由装置10支撑的车辆重量的部分；(b)车辆牵引载荷时的牵引力；以及(c)在紧急制动情况下可能相当高的制动力。而且，当然，所得到的力F1至F5中的每一个也可以具有竖直分量和水平分量这两者，并且所有这些力随着所经过的地面的坡度而变化。

图11至图14是侧视立面图(类似于图4)，分别示出了车辆履带模块装置的若干替代实施例10a至10d。在图11-14的每一个中，相同的附图标记用于与履带模块装置10中的部件相类似的部件。

图11是车辆履带模块装置的第一替代实施例10a的侧视立面图(类似于图4)。实施例10a类似于实施例10，区别在于中间转向架轮64已被消除，其他部件进行相应变化以适应这样的修改。类似于第一替代实施例10a的履带模块在与实施例10相比时可以用于降低复杂性和成本，和/或可以当前轮和后轮之间的距离需要比实施例10所提供的该距离更短时被使用。

图12是车辆履带模块装置的第二替代实施例10b的侧视立面图(类似于图4)。实施例10b类似于第一替代实施例10a，区别在于张紧元件106已被消除，并且前惰轮组件30主要仅包括前惰轮18。类似于第二替代实施例10b的履带模块在与实施例10相比时可以用于降低复杂性和成本。类似于第一实施例10a，如果需要这样的配置，第二实施例10b也可以提供前轮和后轮之间的更短距离。

图13是车辆履带模块装置的第三替代实施例10c的侧视立面图(类似于图4)。实施例10c类似于实施例10，区别在于张紧元件106已被消除，并且前惰轮组件30主要仅包括前惰轮18。类似于第三替代实施例10c的履带模块在与实施例10相比时可以用于降低复杂性和成本。

图14是车辆履带模块装置的第四替代实施例10d的侧视立面图(类似于图4)。实施例10d类似于第三替代实施例10c，区别在于已消除第三转向架组件轴线90，其他部件进行相应变化以适应这样的修改。类似于第四替代实施例10d的履带模块在与实施例10相比时可以用于降低复杂性和成本。在第四实施例10d的情况下，转向架组件46中的自由度已被去除；在某些操作条件下，例如主要在大致平坦的地形上行进时，该顺应性的减小可能是可以接受的。

图15A是车辆履带模块装置10的一些部分的侧视立面图以示出张紧元件106的张紧元件第一端部108的细节。图15B是如图15A所示的截面图(截面A-A)。截面A-A在张紧元件106和前悬挂臂24之间的可旋转附接处穿过近侧张紧枢轴112p。

图15C是图15B的一部分的进一步放大以示出近侧张紧枢轴112p的更多细节。如上所述，装置10内的某些枢转点涉及提供多于一个的旋转自由度的结构。在本文使用的命名规定中，词语“枢轴”用于这样的多于一个自由度的连接部。在装置10内，这些枢轴包括82p、84p、86p、88p、112p和116p，并且图15A-15C用于示出一个这样的枢轴。在实施例10中，所有这样的枢轴都是如枢轴112p所示的球面轴承。

参考图15C，近侧张紧枢轴112p包括球面轴承，其包括在前悬挂臂24上的承窝112s中旋转的滚珠112b。机械连接器112c将滚珠112c保持在承窝112s中。

通过使用本文公开的履带模块装置的各种实施例的发明结构并且通过选择各种部件的尺寸，履带模块设计者能够设定地面接合轮上的载荷分配方案以满足特定车辆应用的需求。例如，可能期望使前轮或后轮承担车辆上的载荷中的略有不同的百分比。并且通常期望当装置具有多于一个的转向架轮轴时使每个转向架轮轴支撑大致相同的车辆载荷。可以选择一组连杆尺寸以根据需要分配由转向架支撑的载荷。

可以使用机械系统领域的技术人员所公知的运动学分析方法来评估装置10中的一组特定连杆尺寸的载荷分配性能。在下述以及图17A和17B所示的示例中，这样的分析用于计算一组不同载荷条件下的载荷分配方案。参考图10的示意图，尺寸由以下符号表示。水平尺寸包括字母“H”，后跟由冒号分隔的两个参考数字。由此，H44:118表示从悬挂轴线44到后惰轮轴线118的水平距离。字母“V”表示竖直尺寸，并且字母“D”表示直径。图17A总结了在公共液压回路134中具有悬挂元件68和70的履带模块装置10的代表性配置所用的尺寸集合。

图17B总结了图17A的代表性示例的分析结果。可以看出，在该示例中，转向架轮56、64和60上的相应载荷F2、F3和F4在转向架轮之间是均匀分配且保持均匀分配，并且来自车辆重量、履带张力、制动和牵引的总载荷的各个部分的加入导致载荷分配百分比的非常适度的变化。

履带模块装置所用的动力源不限于车辆的旋转动力轴。能够设想其他的动力源配置，例如车辆上的液压马达或其他动力源，或者直接安装在装置本身上的机械、液压或其他动力源。

图18是履带模块的第五替代实施例200的透视图。图19是履带模块实施例200的侧视立面图。履带模块实施例200包括很多与图1-6B所示的履带模块装置10相同的部件，并且因此图18和19不再重复前面的附图中的很多附图标记。仅用附图标记标注与前述实施例不同的那些部件以及某些为了清楚说明而标出的其他部件。

正如先前的履带装置实施例那样，实施例200包括转向架悬挂状装置，其包括转向架组件46、前悬挂元件68和后悬挂元件70。转向架组件46包括转向架安装件48和多个转向架轮(在实施例200中是56、60和64)。转向架安装件48包括转向架安装件臂102、转向架安装件前部分50、转向架安装件后部分52和转向架安装件中间部分54。实施例200还包括如先前在本文的其他实施例中所述的轴和枢轴。

履带模块实施例200与所有先前所述的履带模块装置的实施例的区别在于前悬挂元件上端68U在第一悬挂接头82p处的运动以及后悬挂元件上端70U在第二悬挂接头86p处的运动是相互依赖的。这样的相互依赖通过履带模块装置200包括一体式的前后惰轮臂202(一体式结构202)来实现。这样的臂结构的一体式特征由一体式结构202的前部分和后部分上的附图标记202来表示。正如图18清楚示出的那样，一体式结构202的前部分和后部分刚性地连接以形成单一结构，其中前部分和后部分在悬挂臂轴线44处可旋转地附接至框架12。由于第一悬挂接头82p和第二悬挂接头86p相对于悬挂臂轴线44处于一体式结构202的相对侧，因此悬挂接头中的一个的向上运动伴随着另一个的向下运动而进行。运动的相对幅度由每一个悬挂接头距悬挂臂轴线44的距离确定。

在第一转向架组件枢轴84p处的前悬挂元件下端68L以及在第二转向架组件枢轴88p处的后悬挂元件下端70L分别在后转向架安装件连接部92处以及在前转向架安装件连接部94处连接转向架安装件48。

在实施例200中，转向架组件46包括第三载荷与地面响应悬挂接头78，其可旋转地附接至一体式结构202并且由此悬挂接头78以及第一和第二悬挂接头的运动全都是相互依赖的。在实施例200中，如同在前述的实施例中那样，悬挂接头78仅在一体式结构202和转向架组件46之间传输横向力。

在实施例200中，第一和第二悬挂接头82p和86p以及第一和第二转向架组件枢轴84p和88p全都使用如前所述的球面轴承。尽管也可以使用过单一自由度的轴承，但优选的是这些接头/枢轴均提供多个旋转自由度。

尽管在本文中结合具体实施例示出和描述了本发明的原理，但是应当理解，这样的实施例是作为示例而不是限制性的。

Claims (12)

1.一种用于附接至履带模块的履带模块转向架悬挂装置，所述履带模块包括框架、驱动轮和环形履带，所述转向架悬挂装置包括：

转向架组件，所述转向架组件具有转向架安装件、其上的至少一个前转向架地面接合轮和至少一个后转向架地面接合轮、以及前转向架安装件连接部和后转向架安装件连接部，所述转向架安装件包括：

转向架安装件前部分，所述转向架安装件前部分具有在前转向架轴线处与其可旋转地附接的至少一个前转向架轮，所述转向架安装件前部分包括前转向架安装件连接部，以及

转向架安装件后部分，所述转向架安装件后部分具有在后转向架轴线处与其可旋转地附接的至少一个后转向架轮，所述转向架安装件后部分包括后转向架安装件连接部；

沿前后方向彼此间隔开的第一载荷与地面响应悬挂接头以及第二载荷与地面响应悬挂接头；以及

均具有上端和下端的前悬挂元件和后悬挂元件，前悬挂元件和后悬挂元件的上端分别可旋转地附接至第一悬挂接头和第二悬挂接头，并且前悬挂元件和后悬挂元件的下端分别可旋转地附接至后转向架安装件连接部和前转向架安装件连接部。

2.根据权利要求1所述的转向架悬挂装置，其还包括第三载荷与地面响应悬挂接头，并且其中转向架组件还包括转向架组件臂，所述转向架组件臂：(a)在转向架组件臂的远端处可旋转地附接至第三悬挂接头且(b)在转向架组件臂的近端处可旋转地附接至转向架安装件。

3.根据权利要求2所述的转向架悬挂装置，其还包括前悬挂元件和后悬挂元件分别在第一悬挂接头和第二悬挂接头处的可旋转附接，该可旋转附接配置成允许进行至少两个自由度的旋转；并且可旋转的后转向架安装件连接部和可旋转的前转向架安装件连接部配置成允许进行至少两个自由度的旋转。

4.根据权利要求1所述的转向架悬挂装置，其中转向架安装件还包括转向架安装件中间部分，所述转向架安装件中间部分具有在中间转向架轴线处与其附接的至少一个中间转向架轮。

5.根据权利要求4所述的转向架悬挂装置，其包括至少两个前转向架轮、至少两个后转向架轮以及至少两个中间转向架轮，并且其中：

前转向架轴线在与其垂直的前转向架滚动轴线上旋转；

中间转向架轴线在与其垂直的中间转向架滚动轴线上旋转；并且

后转向架轴线在与其垂直的后转向架滚动轴线上旋转。

6.根据权利要求1所述的转向架悬挂装置，其中前悬挂元件和后悬挂元件均包括用以提供弹簧力的气体填充部件。

7.根据权利要求6所述的转向架悬挂装置，其中前悬挂元件和后悬挂元件都还包括液压部件。

8.根据权利要求1所述的转向架悬挂装置，其包括多个转向架轮，并且其中转向架轮具有彼此大致相同的直径。

9.根据权利要求1所述的转向架悬挂装置，其中第一载荷与地面响应悬挂接头以及第二载荷与地面响应悬挂接头独立地响应于载荷和地面的变化。

10.根据权利要求9所述的转向架悬挂装置，其还包括第三载荷与地面响应悬挂接头，并且其中转向架组件还包括转向架组件臂，所述转向架组件臂：(a)在转向架组件臂的远端处可旋转地附接至第三悬挂接头并且(b)在转向架组件臂的近端处可旋转地附接至转向架安装件，第一悬挂接头和第三悬挂接头的运动是相互依赖的。

11.根据权利要求1所述的转向架悬挂装置，其中第一载荷与地面响应悬挂接头以及第二载荷与地面响应悬挂接头的运动是相互依赖的。

12.根据权利要求11所述的转向架悬挂装置，其还包括第三载荷与地面响应悬挂接头，并且其中转向架组件还包括转向架组件臂，所述转向架组件臂：(a)在转向架组件臂的远端处可旋转地附接至第三悬挂接头并且(b)在转向架组件臂的近端处可旋转地附接至转向架安装件，悬挂接头的运动是相互依赖的。

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