CN108045446A - 一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮及其工作方法 - Google Patents

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张桂玉
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Abstract

本发明公开了一种双轮缘履带车辆机械弹性双排负重轮结构及其工作方法，两排内外负重轮结构完全一致，均匀分布在履带内侧诱导齿两侧；每个机械弹性负重轮由輮轮、铰链组、轮毂组成；轮毂分为前盘和后盘，通过铰链组悬挂于輮轮之间；铰链组一般由两节或三节铰链连接而成，其最大长度略大于輮轮与悬毂之间的安装间隙；輮轮由橡胶层及其包裹在内的卡环和弹性环组成。本发明可用于匹配中重型(军用)履带车辆，改善负重轮系‑履带‑地面之间的动态耦合特性，在履带车辆的底盘轻量化、降声减噪、提高行驶平稳性、机动性和通过性等方面具有良好应用前景。

Description

一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮及其工作方法
技术领域
本发明属于履带车辆底盘负重轮技术领域，具体涉及一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮及其工作方法。
背景技术
履带车辆的负重轮直接承载了车体的动、静载荷，起到与地面间作用力的缓冲隔振作用，并让履带沿着轮子前进，负重轮的个数和布置决定了履带接地压力分布均匀，一定程度上来说，负重轮影响到履带车辆的整车行驶性能。负重轮按轮缘数量来看有单排和双排之分。双轮缘的负重轮与单轮缘负重轮相比，结构较为复杂，重量较重，但是更加稳定，承载能力更好。
目前应用最广的外部减震负重轮是由橡胶包裹在金属轮体外部，相比于全金属的负重轮已经大大降低了传递到车体的动载荷、减轻了振动噪声，但仍然质量很重、刚度大。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮及其工作方法，完善履带车辆负重轮结构，适当增加负重轮的弹性，改善负重轮系-履带-地面之间的动态耦合特性，使其轻量化，提高履带车辆的行驶平稳性、机动性和通过性。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，内外两排负重轮结构一致，均匀分布在履带内侧诱导齿两侧；每个机械弹性负重轮由外至内依次由輮轮、铰链组、轮毂组成，与车轴同轴的輮轮、轮毂通过若干径向方向设置的铰链组对应连接固定，即所述轮毂通过铰链组悬挂于輮轮之间；所述铰链组的最大长度大于輮轮与悬毂之间的安装间隙。
进一步的，所述铰链组的最大长度大于輮轮与悬毂之间的安装间隙的6％～9％。考虑到车轮受到的载荷极限和下沉量，铰链组的最大长度大于輮轮与选股间安装间隙的6％～9％。
进一步的，所述輮轮由外至内依次由橡胶层及包裹在其内的若干卡环和弹性环组成，其中，每个卡环上设有三个弹性环贯穿孔，若干弹性环穿过卡环上对应设置的弹性环贯穿孔，缠绕成圈状弹性环束，若干弹性环束横向均匀分布；若干卡环周向等角度分布在弹性环束圆周上固定弹性环束。
进一步的，所述弹性环为钢丝；所述铰链组、轮毂和卡环均分别是由金属或非金属或者复合材料制成，包括45钢、40Cr、42CrMn。
进一步的，所述卡环的下部设有铰链组连接孔，与所述铰链组连接，所述铰链组的数量和安装位置与所述卡环一一对应；所述的每个铰链组由至少两节铰链组成，每节铰链上设有螺栓螺母连接孔，通过螺栓螺母依次连接，第一节铰链与对应的卡环通过螺栓螺母连接，最后一节铰链通过螺栓螺母和轮毂连接。
进一步的，在輮轮与悬毂之间均布安装有3～6个内置悬架系统，所述内置悬架系统的长度最短为輮轮与悬毂之间的间隙长，最长为两组铰链间的对角长，其数量可以整除铰链组的数量。
进一步的，所述轮毂分为同轴且中心贯穿开孔的前盘和后盘，通过铰链组悬挂于輮轮之间，所述前盘和后盘呈类圆环结构且外直径相同；所述前盘和后盘上对应均布若干铰链组连接孔，其数量分别与铰链组个数相对应，其大小与连接螺栓螺母大小相对应。
进一步的，所述前盘的中心贯穿开孔为车轴孔，所述车轴孔与车轴匹配；所述的后盘的中心贯穿开孔为贯穿圆形通孔，孔径大于所述前盘上的车轴孔的孔径。
进一步的，所述前盘上还开设有若干车轴连接孔，所述前盘在其上的铰链组连接孔和车轴连接孔之间设有若干周向等角度分布的轻量化孔。
进一步的，所述的内置悬架系统，其特征在于：由阻尼元件和弹性元件两部分组成，可分开单独安装，仅安装阻尼元件或弹性元件，也可二者组合装配。
进一步的，所述的内置悬架系统，其特征在于：可匹配实际长度垂直安装或成一定角度倾斜安装于輮轮与悬毂之间，也可直接替代部分铰链组安装在其位置上。
上述的一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮的工作方法，
首先最外面的輮轮是橡胶包裹着的钢丝环，受到压力时具有下沉量，可变形；
铰链组的长度大于輮轮与轮毂间的距离，当施加载荷在车轴上时，轮毂上方的铰链组受拉变直，轮毂下方的铰链组自然弯曲，使负重轮具有机械弹性，同时承载和传递轮胎各个方向作用力，特别是侧向力作用；
受到压力后机械弹性负重轮下沉，相比原刚性负重轮与履带的接触面积增大。
有益效果：本发明提供的一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮及其工作方法，与现有技术相比，具有以下优势：
1、压力作用下机械弹性车轮的輮轮和铰链组的位移增大了负重轮的弹性，有利于履带车辆的隔振减噪，改善车辆行驶平顺性。
2、受到压力后机械弹性负重轮下沉，相比原刚性负重轮与履带的接触面积增大，附着性能更好，从而改善负重轮系-履带-地面之间的动态耦合特性，能够提高履带车辆的行驶平稳性、机动性和通过性。
3、铰链组的结构和轮毂上的轻量化孔可有效起到减少金属材料减轻重量的效果。
附图说明
图1为履带车辆底盘简图；
图2为一种履带车辆机械弹性负重轮结构简图；
图3为輮轮剖面示意图；
图4为輮轮结构示意图；
图5为减振器安装示意图。
1、负重轮；2、履带；3、輮轮；4、铰链组；5、轮毂前盘；6、轮毂后盘；7、车轴；8、橡胶；9、卡环；10、弹性环；11、内置悬架系统；12、环形弹簧。
具体实施方式
本发明公开了一种双轮缘履带车辆机械弹性双排负重轮结构及其工作方法，两排内外负重轮结构完全一致，均匀分布在履带内侧诱导齿两侧；每个机械弹性负重轮由輮轮、铰链组、轮毂组成；轮毂分为前盘和后盘，通过铰链组悬挂于輮轮之间；铰链组一般由两节或三节铰链连接而成，其最大长度略大于輮轮与悬毂之间的安装间隙；輮轮由橡胶层及其包裹在内的卡环和弹性环组成。本发明可用于匹配中重型(军用)履带车辆，改善负重轮系-履带-地面之间的动态耦合特性，在履带车辆的底盘轻量化、降声减噪、提高行驶平稳性、机动性和通过性等方面具有良好应用前景。
下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例
根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的结构条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
如图1、图2所示，一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮结构，同一车轴上两个负重轮1相对安装在履带2内侧诱导齿两边。
所述的一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮结构，如图2所示，由輮轮3、铰链组4、轮毂、内置悬架系统11、12组成。
所述的輮轮3，如图3、4所示，由橡胶8层及其包裹在内的卡环9和弹性环10组成。
所述的弹性环10为细钢丝，如图3所示，穿过卡环9上的对应的通孔横向均匀分布，缠绕成圈状弹性环束。
所述的卡环9是，如图3、4所示，由金属或非金属或者复合材料制成，包括45钢、40Cr、42CrMn等。
所述的卡环9，设有铰链组连接孔和弹性环贯穿孔。
所述的若干个卡环9，周向等角度分布在弹性环束圆周上固定弹性环束。
所述的铰链组4，如图2所示，由金属或非金属或者复合材料制成，包括45钢、40Cr、42CrMn等。
所述的铰链组4，如图2所示，其数量和安装位置与卡环9一一对应。
所述的每组铰链，如图2所示，由至少两节铰链组成。
所述的每节铰链，如图2所示，设有螺栓螺母连接孔，通过螺栓螺母依次连接，第一节铰链与对应的卡环9通过螺栓螺母连接，最后一节铰链通过螺栓螺母和轮毂连接。
所述的轮毂，如图2所示，由金属或非金属或者复合材料制成，包括45钢、40Cr、42CrMn等，分为前盘5和后盘6两部分组成，通过铰链组4悬挂于輮轮3之间。
所述的前盘5，外形结构类似于圆环。
所述的前盘5，均布若干铰链组连接孔，其数量分别与铰链组4个数相对应，其大小与连接螺栓螺母大小相对应。
所述的前盘5，中心设有车轴孔和车轴连接孔，车轴孔其直径大小与车轴直径大小一致。
所述的前盘5，在铰链组连接孔和车轴连接孔之间设有若干周向等角度分布的轻量化孔。
所述的后盘6，外形结构类似于圆环。
所述的后盘6，外直径大小与前盘5一致。
所述的后盘6，均布若干铰链组连接孔，与前盘5一一对应。
所述的后盘6，中心设有贯穿圆形通孔，孔径大于所述前盘5上的车轴孔径，尺寸大小应在满足刚度和强度要求条件下使得后盘6尽量轻量化。
所述的内置悬架系统11，可根据需要选择性地周向均布安装3～6个，其数量应可以整除铰链组的数量，位于輮轮与悬毂之间；如图5(a)(b)所示，内置悬架的长度最短为輮轮与悬毂之间的间隙长，最长为两组铰链间的对角长，或直接替代部分周向均布的铰链组，若选择环形弹簧12，如图5(c)(d)所示，可安装于两组铰链之间也可穿过一组铰链承接輮轮与悬毂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，例如弹性环、铰链组、卡环数量，内置悬架系统类型和数量、负重轮各部件的材料，轻量化孔的形状等。此外，与本双排轮发明当中结构一致的单排轮也应当在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：内外两排负重轮结构一致，均匀分布在履带内侧诱导齿两侧；每个机械弹性负重轮由外至内依次由輮轮、铰链组、轮毂组成，与车轴同轴的輮轮、轮毂通过若干径向方向设置的铰链组对应连接固定，即所述轮毂通过铰链组悬挂于輮轮之间；所述铰链组的最大长度大于輮轮与悬毂之间的安装间隙。
2.根据权利要求1所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述铰链组的最大长度大于輮轮与悬毂之间的安装间隙的6％～9％。
3.根据权利要求1所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述輮轮由外至内依次由橡胶层及包裹在其内的若干卡环和弹性环组成，其中，每个卡环上设有三个弹性环贯穿孔，若干弹性环穿过卡环上对应设置的弹性环贯穿孔，缠绕成圈状弹性环束，若干弹性环束横向均匀分布；若干卡环周向等角度分布在弹性环束圆周上固定弹性环束。
4.根据权利要求3所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述弹性环为钢丝；所述铰链组、轮毂和卡环均分别是由金属或非金属或者复合材料制成，包括45钢、40Cr、42CrMn。
5.根据权利要求3所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述卡环的下部设有铰链组连接孔，与所述铰链组连接，所述铰链组的数量和安装位置与所述卡环一一对应；所述的每个铰链组由至少两节铰链组成，每节铰链上设有螺栓螺母连接孔，通过螺栓螺母依次连接，第一节铰链与对应的卡环通过螺栓螺母连接，最后一节铰链通过螺栓螺母和轮毂连接。
6.根据权利要求1所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述轮毂分为同轴且中心贯穿开孔的前盘和后盘，通过铰链组悬挂于輮轮之间，所述前盘和后盘呈类圆环结构且外直径相同；所述前盘和后盘上对应均布若干铰链组连接孔，其数量分别与铰链组个数相对应，其大小与连接螺栓螺母大小相对应。
7.根据权利要求6所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述前盘的中心贯穿开孔为车轴孔，所述车轴孔与车轴匹配；所述的后盘的中心贯穿开孔为贯穿圆形通孔，孔径大于所述前盘上的车轴孔的孔径；所述前盘上还开设有若干车轴连接孔，所述前盘在其上的铰链组连接孔和车轴连接孔之间设有若干周向等角度分布的轻量化孔。
8.根据权利要求1所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：在輮轮与悬毂之间均布安装有3～6个内置悬架系统，所述内置悬架系统的长度最短为輮轮与悬毂之间的间隙长，最长为两组铰链间的对角长，其数量可以整除铰链组的数量。
9.根据权利要求8所述的双轮缘履带车辆机械弹性负重轮，其特征在于：所述内置悬架系统由阻尼元件和弹性元件中的一个或两个部分组成；安装方式包括：匹配实际长度垂直安装或成一定角度倾斜安装于輮轮与悬毂之间、直接替代部分铰链组安装在其位置上，当所述内置悬架系统为弹性元件即环形弹簧时，安装于两组铰链之间或穿过一组铰链承接輮轮与悬毂。
10.一种双轮缘履带车辆机械弹性负重轮的工作方法，其特征在于：
首先最外面的輮轮是橡胶包裹着的钢丝环，受到压力时具有下沉量，可变形；
铰链组的长度大于輮轮与轮毂间的距离，当施加载荷在车轴上时，轮毂上方的铰链组受拉变直，轮毂下方的铰链组自然弯曲，使负重轮具有机械弹性，同时承载和传递轮胎各个方向作用力，特别是侧向力作用；
受到压力后机械弹性负重轮下沉，相比原刚性负重轮与履带的接触面积增大，改善负重轮系-履带-地面之间的动态耦合特性。
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