CN110329375B - 履带型摆臂悬挂式行走机构及履带车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带型摆臂悬挂式行走机构及履带车辆。行走机构包括弹簧阻尼构件，其一端与固定于车体上的第一连接轴转动连接而另一端通过第一转动轴与摆臂的一端转动连接，摆臂另一端通过第二转动轴与两个轮系固定板转动连接，摆臂中部转动安装第二连接轴，第二连接轴固定于车体上，摆臂两侧各设有一张紧调整器，两个轮系固定板通过固定轴固定连接，两个轮系固定板之间通过轮轴转动安装惰轮、负重轮，惰轮与主动轮通过履带环连接，主动轮与履带环齿合并与固定于车体上的减速机相连。本发明履带型摆臂悬挂式行走机构结构简洁紧凑，履带环张紧调节便利、易实施，张紧、悬挂减振性能好，可在车体上灵活布置。

Description

履带型摆臂悬挂式行走机构及履带车辆

技术领域

本发明涉及一种履带型摆臂悬挂式行走机构及基于履带型摆臂悬挂式行走机构设计出的履带车辆，属于履带车辆行走机构技术领域。

背景技术

按行走方式区分，车辆主要分为轮式车辆和履带车辆。轮式车辆和履带车辆都包括行走机构，悬挂式行走机构是行走机构中的一种。

在设计轮式车辆、履带车辆的行走机构时，都可涉及到摆臂，而摆臂可根据实际需要在车辆中发挥不同的作用。

在轮式车辆中，摆臂可用于组成悬架(或称悬挂系统)，位于车辆前面部分的底部，通常对车辆的传动系统与车轮之间起到连接与支撑的作用。例如参见公开号为CN2787486Y的中国实用新型专利“摆臂式车辆悬架”。另外，摆臂还可安装于车体的侧面，表现为主动式摆臂，可称为“摇臂”，其目的是为了车辆实现越障。例如参见公布号为CN104590420A的中国发明专利“越障铰接车八轮驱动系统”。从实际设计可以看出，因轮式车辆的行走机构相对简单，故而摆臂的布置空间较大，布置灵活性也较强。

但是，履带车辆的行走机构相比轮式车辆而言要相对复杂得多，因而用于摆臂的布置空间变得狭小，无法采取类似轮式车辆的布置方式。

在履带车辆中，摆臂被广泛用于与扭力轴构成悬挂系统，此时摆臂也可称为平衡肘。这种悬挂系统结构坚实可靠，但是，由于布置在车体底部，组成零部件复杂，所以更换、维修费时费力，一般常用于十几吨至数十吨级的中型、重型军事车辆中，在民用车辆上的使用十分受限。另外，此悬挂系统体积庞大，布置灵活性差，如果要求增加张紧等功能，则需要额外添加大量零部件，这使得整个系统变得更为复杂。

摆臂在履带车辆中还可用做轮、履、腿三种行走方式之间的切换，例如公布号为CN102745259A的中国发明专利“一种摆臂式双节轮履复合特种工程车辆底盘”中提出的一种底盘，其包括车架、主桥组件、半桥组件和支腿组件。在此发明专利中，摆臂较好地实现了轮、履、腿之间的行走切换，但是，摆臂的运动(摆动)范围小，无法对履带起到自动张紧、悬挂减振的作用，履带张紧量无法被精确调整，并且摆臂存在结构复杂，实用性差的缺点。

目前，履带车辆的悬挂系统、张紧系统、行走机构等部分都是分开设计和安装的，这极易导致车辆变得结构复杂、安装繁琐、可靠性差、维修费时费力等。由此可见，如何借由摆臂，在尽量减少使用零部件的基础上，将上述各部分有机地整合集成在一起，并拥有较好的张紧、悬挂减振等性能，是本领域的研究热点和难点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种履带型摆臂悬挂式行走机构及履带车辆，履带型摆臂悬挂式行走机构结构简洁紧凑，履带环张紧调节便利、易实施，张紧、悬挂减振性能好，可在车体上灵活布置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：它包括弹簧阻尼构件，弹簧阻尼构件的一端与固定于车体上的第一连接轴转动连接，弹簧阻尼构件的另一端通过第一转动轴与摆臂的一端转动连接，摆臂的另一端通过第二转动轴与两个轮系固定板转动连接，摆臂的中部转动安装有第二连接轴，第二连接轴固定于车体上，摆臂的两侧各设有一用来限制摆臂位置的张紧调整器，两个轮系固定板通过固定轴固定连接，两个轮系固定板之间通过轮轴转动安装有惰轮、负重轮，惰轮与主动轮通过履带环连接，主动轮与履带环齿合并与固定于车体上的减速机相连。

一种履带车辆，它包括所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，所述履带型摆臂悬挂式行走机构的所述第一连接轴和所述第二连接轴与履带车辆的车体固定连接而所述主动轮安装在车体上的减速机的出力轴上。

本发明的优点是：

本发明履带型摆臂悬挂式行走机构结构简洁、紧凑、可靠，实用性强，使用零部件少，对履带环的张紧调节便利、易实施，张紧、悬挂减振性能好，极大减小了车辆在行驶过程中产生的噪声与振动，确保车辆运行顺畅稳定。本发明履带型摆臂悬挂式行走机构在履带车辆上的安装便捷，履带环张紧量可精确控制，且可在车体上灵活布置，可适应于斜坡、凹凸不平路面等各种工况，适用于在空载与满载时重心会发生较大变化的车辆。

附图说明

图1是本发明履带型摆臂悬挂式行走机构第一实施例的结构示意图。

图2是本发明履带型摆臂悬挂式行走机构第一实施例的立体示意图。

图3是图2中去掉一侧的轮系固定板的立体示意图(未示出张紧调整器)。

图4是弹簧阻尼构件的结构示意图。

图5是张紧调整器的结构示意图。

图6A、图6B是履带环张紧原理说明示意图。

图7是本发明履带型摆臂悬挂式行走机构第二实施例的结构示意图(未示出摆臂等部件)。

图8是本发明履带型摆臂悬挂式行走机构第三实施例的结构示意图(未示出摆臂等部件)。

图9是本发明履带型摆臂悬挂式行走机构中的惰轮或张紧轮离地布置的示意图(未示出摆臂等部件)。

图10、图11是本发明履带车辆第一实施例示意图。

图12是本发明履带车辆第二实施例示意图。

图13是本发明履带车辆第三实施例示意图。

图14是本发明履带车辆第三实施例的仰视示意图。

图15、图16是本发明履带车辆第四实施例示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50包括弹簧阻尼构件2，弹簧阻尼构件2的一端与第一连接轴3转动连接，第一连接轴3固定安装在车体40上，弹簧阻尼构件2的另一端通过第一转动轴4与摆臂7的一端转动连接，摆臂7的另一端通过第二转动轴6与两个轮系固定板10转动连接，摆臂7的中部转动安装有第二连接轴5，第二连接轴5固定于车体40上，摆臂7的两侧各设有一用来限制摆臂7位置的张紧调整器1，两个轮系固定板10通过固定轴11固定连接，两个轮系固定板10通过固定轴11实现固定和加强作用，两个轮系固定板10之间通过轮轴12转动安装有惰轮13、负重轮14，轮轴12同时起到加固轮系固定板10的作用，惰轮13与主动轮15通过履带环9连接，即履带环9套于惰轮13和主动轮15上，而负重轮14位于惰轮13与主动轮15之间并与履带环9接触，主动轮15与履带环9齿合并与固定于车体40上的减速机(图中未示出)相连。

参考图10、图11来理解，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50与履带车辆的车体40之间的连接有三处：第一连接轴3、第二连接轴5及主动轮15。

在本发明中，负重轮14的数量可视需求设计为多个，负重轮14的布局设计应视实际要求合理设计，不受局限。

如图4，弹簧阻尼构件2包括用于消减振动的阻尼器201，阻尼器201上固定安装有两个限位板204，具有弹性的弹簧202套于阻尼器201上并设于两个限位板204之间，弹簧202在两个限位板204之间可自由伸缩，阻尼器201的两端设有连接环203，一个连接环203用于与第一连接轴3转动连接，另一个连接环203用于与第一转动轴4转动连接。

在实际设计中，弹簧阻尼构件2可设计为多个，如图3所示，图中示出了摆臂7与并排的两个弹簧阻尼构件2连接的情形。

在本发明中，阻尼器201采用本领域的已有阻尼器，但弹簧202比本领域已有弹簧阻尼器上的弹簧的拉压刚度要大，以实现使用较小弹簧力便可轻松调整履带环张紧量的目的。

如图1至图3，摆臂7包括平行设置的两个摆臂板71，两个摆臂板71的一端与第一转动轴4转动连接，两个摆臂板71的另一端与第二转动轴6转动连接，两个摆臂板71的中部与第二连接轴5转动连接，并且两个摆臂板71上部的两侧分别通过一摆臂固定板8固定连接，各摆臂固定板8对应设有一张紧调整器1，其中，履带环9从第二转动轴6上方、两个摆臂板71之间穿过。

在本发明中，摆臂板71的形状可合理设计，不受局限，图1示出的是摆臂板71设计为大致呈菱形的形状。

在本发明中，第一转动轴4、第二连接轴5和第二转动轴6三者在摆臂板71上面的安装位置不是必须处于一条直线上的，但第二连接轴5需要介于第一转动轴4与第二转动轴6之间。

如图2、图5、图10，张紧调整器1包括固定于车体40上的固定连接板101，固定连接板101的螺孔上活动螺接有一限位螺栓102，限位螺栓102的螺栓头与摆臂固定板8的板面相对，其中：弹簧阻尼构件2位于摆臂7一侧而与摆臂7形成一夹角(锐角、钝角等均可)，处于弹簧阻尼构件2与摆臂7之间，即与弹簧阻尼构件2一起处于摆臂7同一侧的张紧调整器1的限位螺栓102的螺栓头与相对应的一摆臂固定板8的板面相距一设定距离(此设定距离通常为很小的间隙)，即不与摆臂固定板8的板面接触，而处于摆臂7另一侧的张紧调整器1的限位螺栓102的螺栓头与相对应的另一摆臂固定板8的板面接触。

在实际设计中，限位螺栓102的螺栓头或摆臂固定板8上可设有缓冲垫(图中未示出)。缓冲垫可采用橡胶或PU材质制成。

在本发明中，摆臂固定板8一方面与张紧调整器1一起来调整与限定摆臂7的位置，起到调节履带环9张紧量的目的，另一方面，摆臂固定板8起到了加固摆臂7的作用。

在实际应用中，主动轮15离地悬空设置，惰轮13贴地或离地悬空设置，参考图7、图9所示。图9示出了惰轮13离地悬空的情形，此时套于惰轮13上、向地面伸展的履带环部分与地面形成一倾角α。

在本发明中，将第二转动轴6、固定轴11、轮轴12、惰轮13、负重轮14和轮系固定板10构成的结构定义为轮系16，如图1中虚线框所示，轮系16中的各零部件在安装方式的约束下作为一个整体互相间相对静止，其中：

如图7，轮系16还可包括拖带轮21和张紧轮22，拖带轮21、张紧轮22通过轮轴12转动安装在两个轮系固定板10之间，张紧轮22与张紧装置23(已有装置)连接，拖带轮21和张紧轮22位于负重轮14上方并与履带环9接触，张紧轮22通过张紧装置23对履带环9施加向上的抵顶力，以对履带环9实现张紧作用。

对于上述本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50，如图8，其中的惰轮13可替换为张紧轮31，张紧轮31与张紧装置32(已有装置)连接，张紧轮31通过张紧装置32对履带环9施加水平向外的抵顶力，以对履带环9实现张紧作用。在实际应用时，同样地，张紧轮31可贴地或离地悬空设置。图9示出了张紧轮31离地悬空的情形，此时套于张紧轮31上、向地面伸展的履带环部分与地面形成一倾角α。

在本发明中，各个零部件由金属或金属合金等常规材料制成，所采用的制造工艺为例如铸造、模制等常规制作过程。

本发明还提出了一种履带车辆，它包括上述本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50的第一连接轴3和第二连接轴5与履带车辆的车体40固定连接而主动轮15安装在车体40上的减速机(图中未示出)的出力轴上。

在实际应用中，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50可固定于车体40侧壁上且若干本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50在车体40上对称布置，如轴对称、中心对称设置等，不受局限。

在实际设计中，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50在车体40上的布置应视履带车辆所需达到的功能和需要完成的任务目标而合理设计。

例如，图10、图11示出了两个本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50对称地布置在履带车辆的车体40两侧的情形。

又例如，图12示出了履带车辆的车体40两侧对称地布置了四个本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50的情形。

再例如，图13、图14示出了三个本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50中心对称地布置在履带车辆的车体40侧面的情形。

在实际应用中，固定于履带车辆车体40上的本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50可位于车体40的侧面(如图10、图12、图13所示)，还可位于车体40的底部(如图15、图16)，另外，在特殊情况下，还可位于车体40的顶部等位置。

如图15、图16，车体40的底部设有凹槽，凹槽内布置有本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50，从而实现了本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50位于车体40底部的设计，其中，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50通过第一连接轴3和第二连接轴5固定于凹槽侧壁上且主动轮15安装在凹槽位置的减速机的出力轴上。

当然，本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50在车体40上不对称布置也是可以的，不受局限。

在履带车辆上安装本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50时，通过第一连接轴3、第二连接轴5及主动轮15将本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50与履带车辆的车体40连接好，在连接的同时应视张紧需求考虑并确定好摆臂7与弹簧阻尼构件2之间所成夹角的大小。然后在车体40上安装好并调整张紧调整器1，使摆臂7被限定保持在某一位置上来对履带环9实施张紧作用，使履带环9满足张紧要求。

使用张紧调整器1调整摆臂位置的过程为：当确定好摆臂7大体倾斜的角度后，旋转两侧的张紧调整器1的限位螺栓102，改变限位螺栓102进入螺孔的长度。参考图1来理解，令处于摆臂7右边，即介于弹簧阻尼构件2与摆臂7之间的张紧调整器1的限位螺栓102的螺栓头与和其相对的摆臂固定板8的板面分离，相距一设定距离，令处于摆臂7左边的张紧调整器1的限位螺栓102的螺栓头与和其相对的摆臂固定板8的板面接触，从而完成摆臂7的位置限定，即完成对当前履带环9张紧量的调节与控制。

当本发明履带型摆臂悬挂式行走机构50在履带车辆上组装完成落地时，履带车辆从不着地状态变为着地状态，此时施加在轮系16上的重量增加，使得摆臂7对履带环9会自动实现一定的张紧作用。

本发明履带车辆在行进过程中，减速机带动主动轮15旋转，从而主动轮15带动履带环9、惰轮13(或张紧轮31)、负重轮14等转动，于是履带车辆行进。在遇到石块、矮墙等障碍时，摆臂7会对履带环9实现张紧作用。

参考图10，下面以本发明履带型摆臂悬挂式行走机构安装于车体40侧面为例，来说明履带环9的张紧原理：

在摆臂7相对于车体40运动的过程中，将车体40作为参考系，视为静止。第一连接轴3、第二连接轴5、主动轮15因为直接或间接与车体40连接固定，所以视为静止，而第一转动轴4和第二转动轴6可在允许的极小范围内做横向运动。

如图6A，在时刻一，弹簧阻尼构件2未压缩。如图6B，在大于时刻一的时刻二，弹簧阻尼构件2因某种原因(如因车辆从不着地变为着地状态导致的重量增加、因添加货物或增加人员导致的重量增加或者遇到上坡、凹凸不平等复杂路段)发生压缩，于是，摆臂7以第二连接轴5为轴心顺时针转动(如图6A中的虚线箭头所示)，摆臂7与弹簧阻尼构件2间的夹角变大(从图6A所示夹角θ1增大到图6B所示夹角θ2)，同时借由摆臂7通过第二转动轴6对轮系固定板10的带动作用，轮系16向远离主动轮15的方向运动(图6A中的实线箭头所示方向)，轮系16与主动轮15之间的距离变长(从图6A所示距离L1增大到图6B所示距离L2)，从而对履带环9产生水平向外的张紧作用。

相反地，参考图6A和图6B来理解，若使弹簧阻尼构件2伸长，则摆臂7以第二连接轴5为轴心逆时针转动，摆臂7与弹簧阻尼构件2间的夹角变小，轮系16向接近主动轮15的方向运动，轮系16与主动轮15之间的距离变短，从而对履带环9起到放松作用。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明履带型摆臂悬挂式行走机构结构简洁、紧凑、可靠，实用性强，使用零部件少，对履带环的张紧调节便利、易实施，张紧、悬挂减振性能好，极大减小了车辆在行驶过程中产生的噪声与振动，确保车辆运行顺畅稳定。

2、本发明履带型摆臂悬挂式行走机构在履带车辆上安装时，轮系的安装与调节因张紧调整器的设置变得方便快捷，且对履带环的张紧量可做到精确控制，并且，当本发明履带型摆臂悬挂式行走机构在履带车辆上组装完成落地时，便可在一定程度上对履带环实现了自动张紧作用，另外后续还可通过人工方式，借由张紧调整器对摆臂位置再次进行限位调整，适时精确控制与调节履带环的张紧量。

3、在本发明中，摆臂通过杠杆作用，在实现悬挂系统的基础上，使用较小的弹簧力便可对履带环的张紧量实现轻松调整。

4、在本发明中，张紧调整器实现的张紧作用方向为水平，达到的张紧效果好，并且与已有的张紧装置相比，实现简单、调节简单，且噪声小，振动小，为履带车辆的行驶顺畅、安全、舒适提供了保障。

5、在本发明中，弹簧阻尼构件、张紧调整器和悬空主动轮的设计有效消减了车辆行驶过程中传递到车体的振动，其中，主动轮仅与履带环接触，与轮系等其他零部件无刚性连接而处于分离状态，因此，当履带环在越野等行进过程中遇到石块、矮墙等障碍时，障碍对轮系等其他零部件的冲击不会传递给主动轮，极大消减了对主动轮产生的振动，避免了主动轮受损，进而对主动轮相连的减速机起到了良好的缓冲保护作用。

6、本发明履带型摆臂悬挂式行走机构在车体上可灵活布置，安装位置不受限，维修省时省力。

7、本发明履带型摆臂悬挂式行走机构的自身组装和其在车体上的安装、调整与调试等方便快捷，发生故障后利于快速更换。

8、本发明可适应于斜坡、凹凸不平路面等各种工况。

9、本发明特别适用于在空载与满载时重心会发生较大变化的车辆，例如叉车、堆垛车、升高车等物流设备，在车辆完成任务的同时，能够有效保护驾驶员、操作人员的安全。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：它包括弹簧阻尼构件，弹簧阻尼构件的一端与固定于车体上的第一连接轴转动连接，弹簧阻尼构件的另一端通过第一转动轴与摆臂的一端转动连接，摆臂的另一端通过第二转动轴与两个轮系固定板转动连接，摆臂的中部转动安装有第二连接轴，第二连接轴固定于车体上，摆臂的两侧各设有一用来限制摆臂位置的张紧调整器，两个轮系固定板通过固定轴固定连接，两个轮系固定板之间通过轮轴转动安装有惰轮、负重轮，惰轮与主动轮通过履带环连接，主动轮与履带环齿合并与固定于车体上的减速机相连。

2.如权利要求1所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述弹簧阻尼构件包括阻尼器，阻尼器上固定安装有两个限位板，弹簧套于阻尼器上并设于两个限位板之间，阻尼器的两端设有连接环。

3.如权利要求1所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述摆臂包括平行设置的两个摆臂板，两个摆臂板的一端与所述第一转动轴转动连接，两个摆臂板的另一端与所述第二转动轴转动连接，两个摆臂板的中部与所述第二连接轴转动连接，并且两个摆臂板上部的两侧分别通过一摆臂固定板固定连接，各摆臂固定板对应设有一所述张紧调整器。

4.如权利要求3所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述张紧调整器包括固定于车体上的固定连接板，固定连接板的螺孔上活动螺接有一限位螺栓，限位螺栓的螺栓头与所述摆臂固定板的板面相对，其中：所述弹簧阻尼构件位于所述摆臂一侧而与所述摆臂形成一夹角，处于所述弹簧阻尼构件与所述摆臂之间的所述张紧调整器的限位螺栓的螺栓头与相对应的一所述摆臂固定板的板面相距一设定距离，处于所述摆臂另一侧的所述张紧调整器的限位螺栓的螺栓头与相对应的另一所述摆臂固定板的板面接触。

5.如权利要求4所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述限位螺栓的所述螺栓头或所述摆臂固定板上设有缓冲垫。

6.如权利要求1所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述主动轮离地悬空设置，所述惰轮贴地或离地悬空设置。

7.如权利要求1至6中任一项所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述第二转动轴、所述固定轴、所述轮轴、所述惰轮、所述负重轮和所述轮系固定板构成的结构定义为轮系，其中：

轮系还包括拖带轮和张紧轮，拖带轮、张紧轮通过轮轴转动安装在两个所述轮系固定板之间，张紧轮与张紧装置连接。

8.如权利要求1至6中任一项所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，其特征在于：

所述惰轮替换为张紧轮，张紧轮与张紧装置连接。

9.一种履带车辆，其特征在于：它包括权利要求1至8中任一项所述的履带型摆臂悬挂式行走机构，所述履带型摆臂悬挂式行走机构的所述第一连接轴和所述第二连接轴与履带车辆的车体固定连接而所述主动轮安装在车体上的减速机的出力轴上。

10.如权利要求9所述的履带车辆，其特征在于：

所述履带型摆臂悬挂式行走机构固定于车体侧壁上且若干所述履带型摆臂悬挂式行走机构在车体上对称布置。