CN109533060A - 一种履带装置负重轮摆动限位装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种履带装置负重轮摆动限位装置及控制方法，装置包括支撑架、负重轮总成、油缸，支撑架作为负重轮总成和油缸连接的基体；负重轮总成安装于所述支撑架底部，包括用于支撑履带装置的负重轮；负重轮可绕所述履带装置的纵向和横向摆动；油缸安装于所述支撑架上，油缸与负重轮总成连接，用于对负重轮绕履带装置的横向摆动进行限位。适用于高速重载三角履带轮助力转向，满足车辆行驶过程转向的便利性，并且能够限制负重轮总成绕履带装置的横向摆动范围。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，涉及一种履带装置负重轮摆动限位装置，特别是一种高速重载三角履带轮助力转向和负重轮摆动限位系统。
背景技术
火灾、水灾、雪灾、地震等灾害，严重威胁公民的生命及财产安全。另一方面，随着快速的城市化进程，各类突发事故急剧增加，造成了人民生命财产的严重损失。这些灾害与事故呈现多样性、复杂性等特点，为灾后救援与重建带来巨大的困难。然而现有灾害应急救援装备技术水平严重滞后，功能单一，专业化程度低，导致救援不及时和效率低下。尤其是灾后复杂的地形地质条件严重制约应急救援设备的机动性能，错失宝贵的救援时间。高速履带总成可显著提高应急救援车辆应对泥泞、松软地面等灾后复杂地质地形条件的能力，提高应急救援的效率。
车辆行驶转向过程中，由于橡胶履带轮的接地面积远大于原车轮胎，所需转向扭矩相应增大，导致转向困难。另外在凹凸不平的路面行驶或者越障时，高速履带总成负重绕转动轴转动，容易导致负重轮摆动幅度过大与高速履带总成支撑架造成碰撞，导致严重的事故。
现有技术缺陷：现有三角履带总成用助力转向装置主要针对轻型车辆，针对高速重载车辆用橡胶履带总成助力转向装置尚无相关方案，并且目前负重轮摆动限位装置主要采用机械限位，车辆在越野行驶过程中造成碰撞，噪声较大。
因此，需要开发一款适用于高速重载三角履带轮助力转向和负重轮摆动限位系统。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种履带装置负重轮摆动限位装置及控制方法，通过控制油缸的伸缩行程能够限制负重轮总成的摆动范围。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于，包括支撑架1、负重轮总成2、油缸3，
所述支撑架1，作为负重轮总成2和油缸3连接的基体；
所述负重轮总成2，安装于所述支撑架底部，包括用于支撑所述履带装置的负重轮；
其中，所述负重轮可绕所述履带装置的纵向和横向摆动；
所述油缸3，安装于所述支撑架1上，所述油缸3与所述负重轮总成2连接，用于通过控制油缸的伸缩行程对所述负重轮绕所述履带装置的横向摆动进行限位。
作为优选方案，所述油缸3的缸筒、缸杆两者之一与所述支撑架1铰接，所述油缸3的缸筒、缸杆两者之另一与所述负重轮总成2铰接；
进一步的，所述油缸3安装有双向液压锁，当达到油缸设定行程时锁紧油缸，保持刚性工作状态；并且油缸3安装有位移传感器，能够监测油缸的行程。
作为优选方案，所述负重轮总成2包括安装于支撑架1底部的连接架2-2，负重轮2-1安装于连接架2-2上，连接架2-2可绕履带装置的横向摆动，负重轮2-1在连接架2-2上绕履带装置的纵向摆动。
作为优选方案，所述支撑架1上设置有油缸连接板1-9，所述油缸连接板1-9上设置有油缸连接板销孔；所述油缸3的缸筒、缸杆端均设置有油缸销孔，通过销轴穿过油缸连接板销孔和其中一油缸销孔以铰接支撑架1和油缸3；
作为优选方案，所述负重轮总成2的连接架2-2上设置有连接件2-2-1，所述连接件2-2-1上设置有连接件销孔，通过销轴穿过连接件销孔和另一油缸销孔以铰接负重轮总成2和油缸3。
作为优选方案，所述连接架2-2与支撑架1之间设置有第一铰接结构以实现负重轮总成2绕履带装置的横向摆动，负重轮2-1与连接架2-2之间设置有第二铰接结构以实现负重轮2-1在连接架2-2上绕履带装置的纵向摆动。
进一步的，所述第一铰接结构包括销轴4，支撑架1在履带装置的横向上设有第一销孔，连接架2-2在履带装置的横向上设有第二销孔，销轴4穿过第一销孔和第二销孔以铰接支撑架1和连接架2-2。
进一步的，所述第二铰接结构包括连接销轴2-6，连接架2-2在履带装置的纵向上设有第三销孔，负重轮2-1包括位于履带装置的横向上内侧的第一轮、位于履带装置的横向上外侧的第二轮和连接第一轮和第二轮的连接臂2-1-1，连接臂2-1-1上设有第四销孔，连接销轴2-6穿过第三销孔和第四销孔以铰接连接架2-2和负重轮2-1。
作为优选方案，所述负重轮总成2包括至少两组负重轮2-1，至少两组负重轮2-1在履带装置的纵向上位于第一铰接结构的两侧。
进一步的，所述连接架2-2上包括容纳有连接臂2-1-1的容纳槽，容纳槽限制连接臂2-1-1的摆动角度。
进一步的，所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述支撑架1底部设有两个限摆板，两个限摆板位于第一铰接结构沿履带装置纵向的两侧，两个限摆板分别用于限制连接架2-2绕履带装置的横向的顺时针方向摆动和逆时针方向摆动。
另一方面，本发明还提供上述的履带装置负重轮摆动限位装置的控制方法，其特征在于，
预设油缸最小行程Ymin，油缸最大行程Ymax，预设车辆转向角度θ保持恒定的时间T0；将车辆转向角度θ保持恒定的时间T0作为车辆是否进行转向的依据，
车辆开始行驶后，检测油缸行程Y，
当油缸行程Y大于或等于预设油缸行程Ymin，并且小于或等于预设油缸行程Ymax时，油缸为泄压状态，为随动模式；
当油缸行程Y小于预设油缸行程Ymin或大于预设油缸行程Ymax时，油缸采取主动锁紧模式，即刚性工作模式，从而实现限定负重轮总成2的摆动范围；
车辆开始行驶后，监测车辆转向角度θ保持恒定的时间T，当车辆转向角度θ保持恒定的时间T大于或等于T0，则判定车辆正常行驶无转向操作；当车辆转向角度θ保持恒定的时间T小于T0，则判定车辆开始转向操作，油缸的行程均伸长到最大行程Ymax，此时只有负重轮总成2中的一组负重轮2-1和履带8接触，减小了履带8和地面的接触面积，从而减小了转向扭矩，便于车辆的转向操作。
有益效果：本发明提供的履带装置负重轮摆动限位装置及控制方法，通过控制油缸的伸缩行程能够对负重轮总成的摆动范围进行调节，满足车辆行驶过程转向的便利性，并且能够限制负重轮总成的摆动范围；适用于高速重载三角履带轮，实现车辆的快捷转向。
附图说明
图1为实施例的高速重载三角履带轮助力转向和负重轮摆动限位总成结构示意图；
图2为实施例的支撑架示意图；
图3为实施例的支撑架A-A截面示意图；
图4为实施例的负重轮总成示意图；
图5为实施例的负重轮总成分解示意图；
图6为实施例的负重轮总成剖面示意图；
图7为高速重载三角履带轮助力转向和负重轮摆动限位总成示意图；
图8为高速重载三角履带轮助力转向和负重轮摆动限位转向示意图；
图9为助力转向和负重轮摆动限位装置总成转向示意图；
图10为助力转向和负重轮摆动限位装置控制方法逻辑。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，该履带装置行走时前进方向为“纵向”，“横向”为与纵向垂直的方向，横向与履带装置的驱动轮的轴向方向相同。
如图1、图7、图8、图9所示，为一种适用于高速重载三角履带轮的履带装置负重轮摆动限位装置，包括支撑架1、负重轮总成2、油缸3、销轴4，盖板5、螺栓组6、销轴7、履带8；
所述支撑架1，作为负重轮总成2和油缸3连接的基体；
所述负重轮总成2，安装于所述支撑架底部，包括用于支撑所述履带装置的负重轮；
其中，所述负重轮可绕所述履带装置的纵向和横向摆动；
所述油缸3，安装于所述支撑架1上，所述油缸3一端与所述负重轮总成2连接，用于对所述负重轮绕所述履带装置的横向摆动进行限位。
本实施例中，其中负重轮总成2通过销轴4和支撑架1相连接，并由盖板5和螺栓组6固定，油缸3一端通过销轴7和支撑架1连接，油缸3另一端通过销轴与负重轮总成2相连。
在一些实施例中，如图2、图3所示，其中支撑架1主要由圆管1-1、底部立板1-2、侧立板1-3、加强筋板1-4、连接板1-5、加强板1-6、轴承室1-7、限摆装置1-8和油缸连接板1-9组成。所述油缸连接板1-9作为油缸3与支撑架1之间连接的连接件。
在一些实施例中，如图3所示，支撑架1上设有用于限制负重轮总成2绕履带装置的横向摆动的角度的限摆装置1-8。限摆装置1-8的设置提高了负重轮总成2绕履带装置的横向摆动时的稳定性。
如图4、图5、图6所示，其中负重轮总成2主要由负重轮2-1，连接架2-2，耐磨片2-3、隔套2-4、固定螺栓组2-5、连接销轴2-6等组成。负重轮总成2可以绕销轴4转动，支撑架1上面限摆装置1-8可以限制负重轮总成2绕销轴4在一定范围内摆动，作为二次限位限制负重轮总成2的摆动角度。另外负重轮2-1可以绕连接销轴2-6转动。进一步的，所述连接架2-2的一侧设置有用于与油缸3进行连接的连接件2-2-1。
在一些实施例中，如图1、图7、图8、图9所示，负重轮2-1可绕履带装置的纵向和横向摆动。在车辆遇到复杂地形时，负重轮2-1能够绕履带装置的纵向和横向摆动，增加了负重轮2-1调整的自由度，从而有助于该履带装置更好地去适应复杂地形，提高了应用该履带装置的车辆的机动性。
在一些实施例中，负重轮总成2包括安装于支撑架1底部的连接架2-2，负重轮2-1安装于连接架2-2上，连接架2-2可绕履带装置的横向摆动，负重轮2-1在连接架2-2上绕履带装置的纵向摆动。由于在履带装置中多数负重轮总成沿履带装置的纵向的尺寸大于沿其横向的尺寸，相比于负重轮总成2绕履带装置的横向摆动，负重轮2-1绕履带装置纵向摆动，有助于保持负重轮总成2沿履带装置的横向的稳定性，从而有助于防止履带1的横向脱落，提高履带1与负重轮总成2整体沿履带装置的横向的配合稳定性。
在一些实施例中，连接架2-2与支撑架1之间设置有第一铰接结构以实现负重轮总成2绕履带装置的横向摆动，负重轮2-1与连接架2-2之间设置有第二铰接结构以实现负重轮2-1在连接架2-2上绕履带装置的纵向摆动。
在一些实施例中，第一铰接结构包括销轴4，支撑架1在履带装置的横向上设有第一销孔，如图1、图7、图8、图9所示，连接架2-2在履带装置的横向上设有第二销孔，销轴4穿过第一销孔和第二销孔以铰接支撑架1和连接架2-2。
在一些实施例中，如图5所示，第二铰接结构包括连接销轴2-6，连接架2-2在履带装置的纵向上设有第三销孔，负重轮2-1包括位于履带装置的横向上内侧的第一轮、位于履带装置的横向上外侧的第二轮和连接第一轮和第二轮的连接臂2-1-1，连接臂2-1-1上设有第四销孔，连接销轴2-6穿过第三销孔和第四销孔以铰接连接架2-2和负重轮2-1。
在一些实施例中，负重轮总成2包括至少两组负重轮2-1，至少两组负重轮2-1在履带装置的纵向上位于第一铰接结构的两侧。该设置有助于提高负重轮总成2对履带装置的承重能力。
在一些实施例中，连接架2-2上包括容纳有连接臂2-1-1的容纳槽，容纳槽限制连接臂2-1-1的摆动角度。如图4、图5所示，连接架2-2的底部设有开口向下的U型容纳槽，容纳槽的槽壁可以限制连接臂2-1-1的摆动角度。
进一步的，在一些实施例中，限摆装置1-8采用限摆板结构，如图3所示，支撑架1底部设有两个限摆板，两个限摆板位于第一铰接结构沿履带装置纵向的两侧，两个限摆板分别用于限制连接架2-2绕履带装置的横向的顺时针方向摆动和逆时针方向摆动。限摆板结构简单，稳定可靠，易于设置。
在一些实施例中，如图5所示，第二铰接结构还包括耐磨片2-3、隔套2-4、固定螺栓组2-5。耐磨片2-3用于提高连接臂2-1-1与连接架2-2之间的耐磨性，隔套2-4用于改善连接销轴2-6与连接臂2-1-1的第四销孔之间的摩擦，防止第四销孔长期使用过程中的损坏。固定螺栓组2-5用于与连接销轴2-6尾部的穿孔配合，防止连接销轴2-6脱落，使第二铰接结构安装可靠。
在一些实施例中，如图6所示，负重轮2-1包括连接臂2-1-1，限位板2-1-2，密封外端盖2-1-3，密封内端盖2-1-4，壳体2-1-5，外圈橡胶2-1-6，固定螺栓组2-1-7，密封圈2-1-8，端盖2-1-9，油杯2-1-10，固定螺栓组2-1-11，盖板2-1-12，圆锥滚子轴承2-1-13及紧固螺钉2-1-14。其中壳体2-1-5表面附着有减震橡胶即外圈橡胶2-1-6，可以在一定程度降低行驶过程中遇到的冲击载荷。限位板2-1-2采用尼龙或聚氨酯等耐磨材料，安装在壳体2-1-5内侧。圆锥滚子轴承2-1-3分别背对背安装，通过盖板2-1-12进行对圆锥滚子轴承2-1-3轴向固定，并通过固定螺栓组2-1-11紧固，其中固定螺栓组2-1-11固定螺栓采用带孔螺栓，并通过铁丝两两进行防松处理。密封内端盖2-1-4及端盖2-1-9上面有用于安装密封圈2-1-8的沟槽。
在一些实施例中，所述支撑架1上设置有油缸连接板1-9，所述油缸连接板1-9上设置有油缸连接板销孔；所述油缸3的缸筒、缸杆端均设置有油缸销孔，通过销轴穿过油缸连接板销孔和其中一油缸销孔以铰接支撑架1和油缸3；所述负重轮总成2的连接架2-2上设置有连接件2-2-1，所述连接件2-2-1上设置有连接件销孔，通过销轴穿过连接件销孔和另一油缸销孔以铰接负重轮总成2和油缸3。如图7、图8、图9所示，所述油缸3的缸筒端通过销轴7和支撑架1的油缸连接板1-9铰接，所述油缸3的缸杆端与连接架2-2内侧的连接件2-2-1铰接。
进一步的，所述油缸3安装有双向液压锁，当达到油缸设定行程时锁紧油缸，保持刚性工作状态；更为优选的，并且油缸3安装有位移传感器，可以监测油缸的行程。
如图10所示，本发明装置的控制系统逻辑如下：
首先预设油缸行程：Ymin——油缸最小行程，Ymax——油缸最大行程，T0——车辆转向角度θ保持恒定的时间。
将车辆转向角度θ保持恒定的时间T0作为车辆是否进行转向的依据，当车辆转向角度θ保持恒定的时间T大于或等于T0，则判定车辆正常行驶无转向操作；当车辆转向角度θ保持恒定的时间T小于T0，则判定车辆开始转向操作。
负重轮限位操作模式：
当车辆开始行驶后，检测油缸行程Y，当油缸行程Y大于或等于预设油缸行程Ymin，并且小于或等于预设油缸行程Ymax时，油缸为泄压状态，为随动模式。当油缸行程Y小于预设油缸行程Ymin或大于预设油缸行程Ymax时，油缸采取主动锁紧模式，即刚性工作模式，从而实现限定负重轮总成2的摆动范围。
转向操作：
车辆开始行驶后监测车辆转向角度θ保持恒定的时间T，当车辆转向角度θ保持恒定的时间T大于或等于T0，则判定车辆正常行驶无转向操作；当车辆转向角度θ保持恒定的时间T小于T0，则判定车辆开始转向操作，油缸的行程均伸长到最大行程Ymax，此时只有负重轮总成2中的一组负重轮2-1和橡胶履带8接触，减小了橡胶履带8和地面的接触面积，从而减小了转向扭矩，便于车辆的转向操作。转向操作负重轮总成2状态示意图如图9所示。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
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。
Claims (10)
1.一种履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于，包括支撑架、负重轮总成、油缸，
所述支撑架，作为负重轮总成和油连接的基体；
所述负重轮总成，安装于所述支撑架底部，包括用于支撑所述履带装置的负重轮；
其中，所述负重轮可绕所述履带装置的纵向和横向摆动；
所述油缸，安装于所述支撑架上，所述油缸与所述负重轮总成连接，用于对所述负重轮绕所述履带装置的横向摆动进行限位。
2.根据权利要求1所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述油缸的缸筒、缸杆两者之一与所述支撑架铰接，所述油缸的缸筒、缸杆两者之另一与所述负重轮总成铰接；
和/或，所述油缸安装有双向液压锁，当达到油缸设定行程时锁紧油缸，保持刚性工作状态；并且油缸安装有位移传感器，能够监测油缸的行程。
3.根据权利要求1所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述负重轮总成包括安装于支撑架底部的连接架，负重轮安装于连接架上，连接架可绕履带装置的横向摆动，负重轮在连接架上绕履带装置的纵向摆动。
4.根据权利要求3所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述支撑架上设置有油缸连接板，所述油缸连接板上设置有油缸连接板销孔；所述油缸的缸筒、缸杆端均设置有油缸销孔，通过销轴穿过油缸连接板销孔和其中一油缸销孔以铰接支撑架和油缸；
和/或，所述负重轮总成的连接架上设置有连接件，所述连接件上设置有连接件销孔，通过销轴穿过连接件销孔和另一油缸销孔以铰接负重轮总成和油缸。
5.根据权利要求3所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述连接架与支撑架之间设置有第一铰接结构以实现负重轮总成绕履带装置的横向摆动，负重轮与连接架之间设置有第二铰接结构以实现负重轮在连接架上绕履带装置的纵向摆动。
6.根据权利要求5所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述第一铰接结构包括销轴，支撑架在履带装置的横向上设有第一销孔，连接架在履带装置的横向上设有第二销孔，销轴穿过第一销孔和第二销孔以铰接支撑架和连接架；
和/或，所述第二铰接结构包括连接销轴，连接架在履带装置的纵向上设有第三销孔，负重轮包括位于履带装置的横向上内侧的第一轮、位于履带装置的横向上外侧的第二轮和连接第一轮和第二轮的连接臂，连接臂上设有第四销孔，连接销轴穿过第三销孔和第四销孔以铰接连接架和负重轮。
7.根据权利要求5所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述负重轮总成包括至少两组负重轮，至少两组负重轮在履带装置的纵向上位于第一铰接结构的两侧。
8.根据权利要求6所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述连接架上包括容纳有连接臂的容纳槽，容纳槽限制连接臂的摆动角度。
9.根据权利要求1所述的履带装置负重轮摆动限位装置，其特征在于：所述支撑架底部设有两个限摆板，两个限摆板位于第一铰接结构沿履带装置纵向的两侧，两个限摆板分别用于限制连接架绕履带装置的横向的顺时针方向摆动和逆时针方向摆动。
10.根据权利要求1-9任一项所述的履带装置负重轮摆动限位装置的控制方法，其特征在于，
预设油缸最小行程Ymin，油缸最大行程Ymax，预设车辆转向角度θ保持恒定的时间T0；将车辆转向角度θ保持恒定的时间T0作为车辆是否进行转向的依据，
车辆开始行驶后，检测油缸行程Y，
当油缸行程Y大于或等于预设油缸行程Ymin，并且小于或等于预设油缸行程Ymax时，油缸为泄压状态，为随动模式；
当油缸行程Y小于预设油缸行程Ymin或大于预设油缸行程Ymax时，油缸采取主动锁紧模式，即刚性工作模式，从而实现限定负重轮总成的摆动范围；
车辆开始行驶后，监测车辆转向角度θ保持恒定的时间T，当车辆转向角度θ保持恒定的时间T小于T0，则判定车辆开始转向操作，油缸的行程均伸长到最大行程Ymax，此时只有负重轮总成中的一组负重轮和履带接触。
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