CN110510015B - 履带式脱困装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带式脱困装置及车辆，本发明采用丝母丝杠机构进行履带式脱困装置的变形控制，丝母丝杠机构可直接采用机械驱动，可直接适配车辆行驶系等可输出动力的部分，也可以使用车载电源进行驱动，例如适配电机，通过车载电源进行驱动。车载电源是车辆常备设备，不需要额外的增加其他的设备，并且车载电源往往处于经常使用的状态，不会出现长期闲置而导致的无法响应或者响应速度比较慢的问题。因此，丝母丝杠机构相对于液压缸驱动结构及其附加结构，在整体上结构更加紧凑。

Description

履带式脱困装置及车辆

技术领域

本发明涉及一种控制履带式脱困装置，本发明还涉及一种配有该履带式脱困装置的车辆。

背景技术

随着人们生活条件的提升，越野车逐渐的进入到寻常百姓家，自驾游的目的地在很多时候都是可通过性比较差的区域，对越野车的越野性能有更高的要求。适应这种要求，当前出现了大量的能够安装到越野车上的以提高越野车越野性能的附件。

中国专利文献CN106828631A、CN106864430A、 CN106828438A、CN106828442A、CN106828439A，以及中国专利文献CN107458486A等公开了一系列的以提高车辆越野性能为目的的技术方案，并对其现有技术做出了相对详细的说明，在此不再赘述。

这些专利文献所要求保护的技术方案多具有变形控制功能，通过变换例如履带式脱困装置的形态，适应不同的越野场景。变形控制一方面要考虑例如履带式脱困装置非工作状态下的结构紧凑性，另一方面要考虑工作状态下的结构可靠性和承载能力。此外，受结构紧凑要求的影响，在非工作状态下，往往会使得驱动例如履带式脱困装置变形的部件施力时所产生的力臂偏小，影响变形的顺利进行。进而，为避免产生这种状况，即力臂偏小的状况，不得不附加其他较多的结构，造成整体结构偏复杂。

中国专利文献CN107458486A提出了一种履带式脱困装置，该专利文献所要求保护的技术方案相对于前面所列明专利文献中所公开的技术方案效果要好得多，只不过其变形部分采用四边形机构，基于两连架杆的转动实现机架与支重构架间距离远近的变化，从而具有张开和收起两个基本状态，张开状态时用于车辆的脱困或者特定路况下的辅助行驶，而在收起状态时减少对车辆的可通过性产生较大的影响。

基于前述的中国专利文献CN107458486A，履带式脱困装置的变形取决于油缸分级驱动的变形控制机构，为了实现变形前后和变形过程中支撑履带的构架周边边长不变并使履带保持一定的张紧度以及在履带式脱困装置收纳后保持底部履带部分与构架的贴合，该装置具有履带张紧、辅助回缩、回缩调整机构以及履带锁止机构。在此专利文献中，变形控制机构的驱动油缸本身占用的空间和自身重量都较大，并需要配备增压装置，且辅助回缩、履带锁止机构需要另外配置一套动力实现辅助回缩以及履带锁止功能，相对而言，结构较为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构相对紧凑，且能够有效控制变形的变形控制机构，本发明还提供了一种配有该变形控制机构的履带式脱困装置，以及配有该履带式脱困装置的车辆。

在本发明的实施例中，提供一种履带式脱困装置，包括由机架主体、铰接于机架主体前段的前摇杆、铰接于机架主体后段并与前摇杆平行的后摇杆和前后端相应与前摇杆末端、后摇杆末端铰接的接地支重装置所形成的四边形机构，所述履带式脱困装置还包括用于驱动四边形机构作动的变形控制机构，所述变形控制机构包括：

第一导向结构，布设或者构造在机架主体上，提供机架主体前后方向上的导向；

移动部件，导向于所述第一导向结构，该移动部件上配有丝母；

丝杠，与所述丝母配合形成丝母丝杠机构，安装在机架主体上并与第一导向结构所导引方向平行；

动力总成，输出构件连接所述丝杠；以及

驱动臂，该驱动臂一端铰接于所述移动部件，另一端铰接于接地支重装置。

上述履带式脱困装置，可选地，所述机架主体具有左右边框，所述第一导向结构为布设或者构造在左右边框内侧的导轨；

相应地，移动部件构成左右端相应与所在端导轨配合形成导轨副的驱动滑块。

可选地，动力总成为电机或电机减速器；

提供一承载所述电机或电机减速器的电机座，该电机座为两端相应固定连接在左右边框上的横梁；

相应于丝杠的末端，适配有丝杠支座，该丝杠支座为两端相应固定连接在左右边框上的横梁。

可选地，所述驱动臂为多节段结构，节段间顺次铰接，顺次铰接的铰轴平行于履带式脱困装置的宽度方向；

相邻节段中一节段相对于另一节段的转角具有给定的转角范围。

可选地，确定出所述转角范围的结构为节段端部的型面。

可选地，确定出所述转角范围的结构为：

相邻两节段中的第一节段用于与第二节段配合的第一端部具有逆时针逆止面和顺时针逆止面；

相应地，第二节段与第一节段配合的第二端部具有适配于逆时针逆止面及顺时针逆止面的被逆止面。

可选地，驱动臂有3~6个节段。

可选地，用于与驱动滑块铰接的节段最长。

可选地，所述铰轴配装有滚轮；

相应地，第一导向结构的下表面位于滚轮上行的路径上，以对滚轮上行限位，并于前后方向上在滚轮上行到第一导向结构的下表面时对滚轮进行导引；或

提供独立的第二导向结构上，在滚轮上行到第二导向结构上的导引面处时，对滚轮进行前后方向的导引。

可选地，动力总成位于机架主体的前部；

于履带式脱困装置的后部具有履带张紧装置。

可选地，履带张紧装置包括：

张紧轮，为履带张紧装置与履带接合的部件；

张紧轮架，安装在机架主体的后部；

其中，张紧轮架具有机架主体前后方向的缓冲结构。

可选地，张紧轮架在机架主体的前后方向上导向于机架主体；

张紧轮架的后端固定在机架主体的后端；

机架主体包含机架主体前后方向上设置的以对张紧轮架缓冲的弹性导柱。

可选地，所述弹性导柱构造为弹簧导柱；或

弹性导柱包括：

张紧调节螺栓，用于弹性导柱与机架主体后端的连接，该张紧调节螺栓的前端头具有限位头和光杆；

调节块，开有与所述光杆配合的光孔，张紧调节螺栓向后穿过过孔后安装有压块，在压块与调节块间设有弹性体。

可选地，提供一回缩调整机构，该回缩调整机构的下端与接地支重装置的后端铰接，上端与履带张紧装置直接或者间接铰接；

提供一回缩支架，该回缩支架一端铰接于回缩调整机构的中上部，另一端导向于在机架主体后部构造或者设置的第三导向结构，该第三导向结构的导引方向与第一导向结构的导引方向平行或者一致；

相应地，动力总成或移动部件作用于回缩支架的另一端，以在履带式脱困装置张开过程中撑开回缩调整机构。

可选地，第三导向结构为成型在机架主体上的滑槽；

铰装在回缩支架另一端上的滑块与滑槽配合形成滑轨副。

可选地，所述回缩调整机构包括铰接的两部分，第一部分与接地支重装置铰接，第二部分铰接于机架主体的后端；

其中回缩支架与第二部分铰接。

可选地，第一部分具有长度调整结构。

可选地，长度调整结构包括：

支座，用于与接地支重装置连接，并具有延伸部，延伸部的末端具有楔形槽和连接部；

转臂，在延伸部延伸方向处，并将延伸部部分地纳入，与所述连接部间在延伸部的延伸方向上活动连接；

楔形块，与所述楔形槽配合形成斜楔机构；

驱动螺杆，与所述楔形块螺纹连接，并暴露出螺栓头，驱动楔形块向楔形槽的两边移动，而使支座具有延伸部延伸方向的移动量。

可选地，所述楔形槽为V型槽，而具有两个楔面；

相应地，适配有两个楔形块；驱动螺杆具有正螺纹段和反螺纹段，正螺纹段与一楔形块正螺纹连接，反螺纹段与另一楔形块反螺纹连接。

可选地，回缩调整机构的上端铰装有调整滑块；

于机架主体上设有与调整滑块配合形成调整滑块导轨副的导轨。

可选地，所述接地支重装置包括：

两边框，每一边框均由顺次铰接的链节单元组成，两边框上相对位的铰轴为同一根轴，构成支重轮轴；

支重轮，安装在支重轮轴上。

可选地，在前摇杆和后摇杆间还设有多组支撑杆系，支撑杆系内的支撑杆平行于前摇杆；

支撑杆的上端铰接于所述机架主体，下端以所述支重轮轴为铰轴。

可选地，每一支重轮轴上的支重轮有三组，包括介于两边框间的一组和位于两边框外的各一组。

可选地，位于两边框外的支重轮相应于每一边框各有一个；

位于两边框内的支重轮有2~3个。

可选地，在机架主体上还安装有脚踏板。

可选地，所述脚踏板通过转轴安装在机架主体上，该转轴的轴线平行于机架主体的前后方向；

提供驱动脚踏板旋转的驱动装置，以使脚踏板转动到位与折合到位间进行状态变换。

在本发明的实施例中，还提供了一种具有前述履带式脱困装置的车辆。

液压系统功率密度高，在例如起升设备中应用较为广泛，但需要为其配置独立的液压系统，在不长应用的场景中，不仅浪费，而且占用空间相对偏大。可以理解的是，对于例如履带式脱困装置，液压系统在更多的时候会处于闲置状态，当需要履带式脱困装置工作时，液压系统的长期静稳状态无法很快的转换为应用状态，响应性相对较差。

在本发明的实施例中，采用丝母丝杠机构进行履带式脱困装置的变形控制，丝母丝杠机构可直接采用机械驱动，可直接适配车辆行驶系等可输出动力的部分，也可以使用车载电源进行驱动，例如适配电机，通过车载电源进行驱动。车载电源是车辆常备设备，不需要额外的增加其他的设备，并且车载电源往往处于经常使用的状态，不会出现长期闲置而导致的无法响应或者响应速度比较慢的问题。因此，丝母丝杠机构相对于液压缸驱动结构及其附加结构，在整体上结构更加紧凑。

附图说明

图1为一实施例中履带式脱困装置与车辆配置状态示意图。

图2为一实施例中履带式脱困装置与车辆配置状态示意图的仰视图。

图3为一实施例中履带式脱困装置收缩状态示意图。

图4为一实施例中履带式脱困装置完全张开状态示意图。

图5为一实施例中履带式脱困装置结构示意图。

图6为一实施例中履带式脱困装置承载机架结构示意图。

图7为一实施例中履带式脱困装置辅助连接结构示意图。

图8为一实施例中履带式脱困装置履带张紧机构示意图。

图9为一实施例中履带式脱困装置回缩调整机构示意图。

图10为一实施例中履带式脱困装置辅助回缩机构示意图。

图11为实施例中履带式脱困装置履带变形控制机构示意图。

图12为实施例中履带式脱困装置履带变形控制机构限位结构示意图。

图13为实施例中履带式脱困装置履带锁止机构示意图。

图14为实施例中履带式脱困装置接地支重机构示意图。

图15为实施例中履带式脱困装置假定无负载张开状态示意图。

图16为实施例中履带式脱困装置一级张开状态示意图。

图17为实施例中履带式脱困装置二级张开状态示意图。

图18为实施例中履带式脱困装置三级张开状态示意图。

图19为实施例中履带式脱困装置四级张开状态示意图。

图20为实施例中履带式脱困装置承载机架的脚踏板配置状态示意图。

图中： 100. 车辆；200. 履带式脱困装置。

1.驱动机构；2.承载机架；3. 变形控制机构；4. 支撑杆系；5.辅助连接机构；6.接地支重机构；7.履带；8.主动变形支撑机构；9.支撑轴；10.锁止机构。

201.拉杆；202.连接绳；203.滚轮；204.套管；205.机架主体；206.挡销；207.脚踏板；208.锁止导向杆；209.滑槽；210.滑槽；211.滑轨；212.锁止滑块；213.锁止扣；214.压簧。

301.驱动滑块；302.第一驱动臂；303.第二驱动臂；304.第三驱动臂；305.第四驱动臂；306.支撑滑块；307.丝杠；308.电机；309.电机座；310.丝杠支座；311.逆转限位结构；312.转角限位结构。

501.回缩调整机构；502.转动支架；503.履带张紧轮组合；504.履带张紧装置；505.辅助回缩机构。

5011.转臂；5012.支座；5013.滑块；5014.螺杆；5015.连接块。

5041.张紧调节螺杆；5042.螺栓；5043.调节块；5044.弹性体；5045.压块。

5051.回缩支架；5052.滑块；5053.连接臂；5054.回缩推杆。

601.导向轮轴组件；602.支重轮轴组件；603.复合连接件；

1001.挡销；1002.转臂；1003.锁止块；1004.牵拉绳；1005.限位销。

具体实施方式

参照说明书附图1，例如车辆100，其具有确定的头和尾，从而具有确定的前和后，以及左和右，在本发明中，以例如车辆100前后所确定的方向为第一基准方向。而车辆100的宽度方向是在水平面内与第一基准方向相垂直的方向。

可以理解的是，在一般观念上，关于例如车辆100的前方或者后方，并不具有严格的方向属性，而是基于前后所确定的大致方向，例如车大灯在车头（前端），对于一个个体相对较大的车辆100来讲，其基准点与车灯并不具有严格的在同一水平线上的关系，而是一个大致的前“面”的关系。在本发明中，该观念同样适用。

同样地，对于宽度方向，也是观念上的大致的基于方位上的“面”上的关系，而不是绝对的“线”上的关系。

同样地，在例如车辆100的高度方向，是履带式脱困装置200所期望的变形方向，或者说高度变化方向。同时，也可以理解的是高度的变化并不必然是在纯粹的竖直方向的机构运动才能实现。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体结构；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中，术语“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，术语“第一”、“第二” 、“第三”等词语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明描述中，除非另有明确的说明，术语“杆长”指一构件两连接点之间的直线距离，例如主动变形支撑机构8，其长度是指其两端铰接点的连心线长度。

另外，关于车辆100，以其车架为其参考系时，观念上，车辆的前后方向称为纵向，左右方向称为横向，一般而言，在车辆中，例如车架的纵梁和横梁均以此命名。

图1~2是履带式脱困装置200在车辆上100的配置方式，左右两侧各一设置在车辆100的底盘上。

对于一些个体相对较大的车辆，例如大型巴士（一般简称为大巴），履带式脱困装置可以在多个位置设置，例如前后轮间的车架、前轮前侧车架、后轮后侧车架。

关于履带式脱困装置200所装配基本机构，如图5所示，实施例中的履带式脱困装置200的带内支架的机械原理图等同于图15所示的平面四连杆机构，接地支重机构6是履带式脱困装置200带内支架位于下面的架体部分，属于四杆机构中的与机架不直接连接的构件，即连杆部分。

以平面四连杆机构的基本概念来表述带内支架，并且为了进一步简化描述，直接使用下边表示接地支重机构6，上边本体表示承载机架2，承载机架2即平面四连杆机构的机架主体；平面四连杆机构的其余两个边，基于长度，是双曲柄，不过所需的转动转角范围相对较小，因此，表示为双摇杆。

另外，具体地，平面四连杆机构的上边本体，即图5中所示的承载机架2，用于履带式脱困装置200与例如车辆车架间的固定连接。图中，承载机架2具有左右边框，两边框之间为履带的宽幅空间，两边框可以直接或者间接的安装在车辆100的车架底部。

平面四连杆机构可以控制其中的一对边产生距离的变化，使得履带式脱困装置200具有高度或这说厚度的变形能力。图4所示结构，整体上属于平行四边形机构，当主动变形支撑机构8构成的一摇杆和支撑杆系4构成的另一摇杆转动时，接地支重装置6与承载机架2的距离会发生变化，从而可实现履带式脱困装置200的收起或者放下。

本实施例中，图5示出的一种履带式脱困装置200包括如下机构和部件：驱动机构1、承载机架2、履带变形控制机构3、支撑杆系4、辅助连接机构5、接地支重机构6、履带7、主动变形支撑机构8、支撑轴9和锁止机构10。下面对各相关机构和部件进行具体的描述。

首先是接地支重机构6，接地支重机构的作用类同于履带式底盘中的支重轮总成。

如图14所示，接地支重机构6包含：

导向轮轴组件601，配置有齿形导向轮结构，能够与履带7链板链节配合，防止履带7的左右滑动，确保履带7运行的平稳性。

所述导向轮轴组件601在所述接地支重机构6的前后两端各配置有一件，用于在接地支重机构6上对履带7的前后进行导引，具体可见于图5。

图14中还配有9件支重轮轴组件602，相当于履带式底盘中的负重轮轴，关于支重轮轴组件602的数量，可根据设计所确定的承重能力进行适配，一般按照所计算承重能力的1.5~1.8倍适配。

多件支重轮轴组件602可用于接受并分散外力对履带7的作用，从而保护履带7。

适应履带式脱困装置200的可变形性，支重轮相对于履带式脱困装置200的变形空间要小的多，为降低履带7受到冲击时的影响，图14中构建接地支重机构6机架的边框是顺次铰接的链节结构，图中的链节为复合连接件603，该复合连接件603用于连接所述导向轮轴组件601以及支重轮轴组件602，其中导向轮轴组件601和支重轮轴组件602也构成链节铰接的铰轴。

所述复合连接件603采用预紧的高强纤维例如凯芙拉纤维编制扁绳灌注树脂构成，具有一定的弹性和韧性，以适应地形变化。

可以替换的，复合连接件603可采用具备前述示例相应物理属性的其他材质制作。

关于承载机架2，如图6所示，包含：

机架主体205，构成承载机架2或者承载机架2的部分结构，用于履带式脱困装置200与例如车辆车架间的固定连接，其可以包含横梁，以用于机架主体205两边框间的连接。

在图6中，提供一组脚踏板207，配置于机架主体205上平面，并与所述机架主体205的外侧形成铰接轴呈前后方向的铰接连接关系，以便于履带式脱困装置200用于车辆时车辆驾驶员和乘员作为上车踏板使用，并能够绕其与所述机架主体205的铰接轴旋转开合，以方便对履带式脱困装置200的检修和维护，可见于图20。

一组套管204，固定连接于机架主体205，与脚踏板207一一对应。

进而提供锁止导向杆208，套置于套管204内并可以在所述套管204内前后移动。

适配一组锁止滑块212，套置于锁止导向杆208外并可以与所述导向杆208相对滑动，数量与脚踏板207对应。

适配一组挡销206，数量与所述锁止滑块212对应，与所述锁止导向杆208固定连接并分别处于对应的锁止滑块212的后方。

适配一组锁止扣213，数量与所述锁止滑块212对应，分别固定连接于对应的脚踏板207。

适配一组压簧214，数量与所述锁止滑块212对应，套置于所述锁止导向杆208外并分别处于对应的套管204和锁止滑块212之间。

适配滚轮203、拉杆201，连接于所述机架主体205。

适配连接绳202，绕过滚轮203将锁止导向杆208和拉杆201连接。

脚踏板207与机架主体205的分离与锁止过程为：

如图6所示，拉动拉杆201，则由连接绳202带动锁止导向杆208在套管204中前移，当锁止导向杆208所连接的挡销206与锁止滑块212接触后，锁止滑块212在进一步压缩压簧214的同时随同前移，并逐步脱离与锁止扣213的结合，脚踏板207与机架主体205的锁止被解除，可以分别向外侧旋转打开各组脚踏板207，实现脚踏板207与机架主体205的分离，此时压簧214处于被压缩状态。

反之，当将处于打开状态的脚踏板207旋转复位后，松开拉杆201，处于被压缩状态的压簧214将推动锁止滑块212并通过挡销206推动锁止导向杆208后移，直至锁止滑块212与锁止扣213结合，实现脚踏板207与机架主体205的锁止，如图6所示，此时，压簧214仍处于被轻微压缩状态。

再看辅助连接机构5，图5、图7所示，包括：

履带张紧轮组合503，履带张紧轮组合503的左右两侧具有滑块机构，该滑块机构与机架主体205后端两侧所具有的滑槽209配合，构成可沿机架主体205前后方向相互移动的滑动配合连接，该滑动配合连接能够实现履带7的张紧调整功能。

辅助连接机构5还配置有回缩调整机构501，该回缩调整机构501一端与接地支重机构6的后端铰接并形成转动连接副。

在图7中，提供转动支架502，该转动支架502的一端与回缩调整机构501的另一端铰接形成转动连接副，另一端与履带张紧轮组合503铰接并形成转动连接副。

此外，在图7中还显示有履带张紧装置504和辅助回缩机构505。

图5、图7所示，辅助连接机构5与支撑杆系4以及机架主体205的后端共同构成一四边形机构，其中机架主体205的后端作为一杆件理解，该杆件的长度为支撑杆系4与机架主体205铰接点至履带张紧轮组合503与转动支架502铰接点之间的直线距离，该四边形机构的边长应满足以下条件：支撑杆系4杆长与回缩调整机构501杆长之和应等于转动支架502杆长与支撑杆系4与机架主体205铰接点至履带张紧轮组合503与转动支架502铰接点之间的直线距离之和，以保证履带式脱困装置200收起后具有最小的高度或厚度。

为此，特配置回缩调整机构501，以调整回缩调整机构501所述杆长，用以满足所述等长关系的调节。

关于回缩调整机构501，如图9所示，包含：

转臂5011，该转臂5011一端与转动支架502铰接，构成转动连接关系，且所述转臂5011的另一端配置有腔体结构。

支座5012，该支座5012一端与接地支重机构6铰接，构成转动连接关系，另一端具有左右两侧对称的斜面结构并套置于所述转臂5011的另一端腔体结构内，构成可以相互移动的滑动配合连接关系，且所述支座5012另一端的两侧中部还配置有具有限位功能的导滑槽结构。

一对滑块5013，相应两滑块5013左右两侧对称配置于所述转臂5011的腔体结构内，且所述滑块5013的一端具有于所述支座5012斜面结构相吻合的斜面结构，分别与支座5012斜面结构配合，从而形成斜楔机构，另一端分别与转臂5011接触配合。

一对螺杆5014，分别穿过所述支座5012的两侧以及两侧的滑块5013水平向内侧延伸，所述螺杆5014分别与两侧滑块5013形成螺纹连接副连接关系且与支座5012间能够相互移动，所述一对螺杆5014分别具有左、右旋向的螺纹结构，从而当螺杆5014同向转动时，两滑块5013相向或者背向移动。

连接块5015，该连接块5015连接于所述一对螺杆5014内侧延伸端末端，将一对螺杆5014连接为一体结构，从而可以同步的驱动两螺杆5014。

进而，提供挡销5016，该挡销5016固定连接于转臂5011并处于支座5012所具有的导滑槽内。

进而，如图9所示，旋转螺杆5014，会带动与所述螺杆5014具有螺纹连接关系的滑块5013分别向内侧或外侧移动，可以理解的是，在如图5所示具有一定张紧程度的履带7的包覆中，由于支座5012和滑块5013分别所具有的斜面结构的作用，即所形成斜楔机构的作动，转臂5011和支座5012之间的距离会变大或变小，实现如图7所示所述回缩调整机构501所述杆长的调节。

应予理解的是，所述挡销5016的作用在于依靠具有限位功能的导滑槽限制支座5012与转臂5011的分离，且并不阻碍所述回缩调整机构501所述杆长的调节。

关于履带张紧装置504，如图7、图8所示，履带张紧装置504处于机架主体205的后方，两侧对称布置，包括：

处于履带张紧轮组合503后方自前向后依次排列配置的调节块5043、弹性体5044、压块5045。

所述弹性体5044可以采用具有一定弹性的物体例如聚氨酯块、蝶形弹簧组以及压缩弹簧。

一组螺栓5042，将所述调节块5043、弹性体5044、压块5045与履带张紧轮组合503两侧所具有的滑块结构连接并压紧。

张紧调节螺杆5041，后端连接于机架主体205，前端顺次穿过压块5045、弹性体5044并与调节块5043形成螺纹连接副连接。

可以理解的是，履带张紧装置504的用于缓冲的部分可以理解成是一种弹性导柱。在机械领域，常用的弹性导柱结构为弹簧导柱，可予以替换。

图8所示，由于机架主体205端面的支撑作用，通过旋转张紧调节螺杆5041能够实现调节块5043沿机架主体205前后方向发生位移，由于弹性体5044的作用，调节块5043的位移会导致履带张紧轮组合503随同产生沿机架主体205位置的前后变化，从而实现如图5所示履带7张紧程度的调节。

图5、图8所示，由于压块5045与调节块5043之间存在具有一定预压缩力的弹性体5044，在所述履带7张紧程度调节完成后，一方面预压缩力可以使所述履带7保持始终具有适当的张紧度，另一方面在于当履带7受到外力作用时可以通过接地支重机构6传递到履带张紧轮组合503，带动压块5045对弹性体5044产生进一步压缩，从而实现接地支重机构6的随地形变形功能。

关于辅助回缩机构505，如图10所示，包含：

回缩支架5051，后端铰接于转动支架502两侧，构成可以转动的连接关系。

一对滑块5052，分别处于机架主体205两侧所具有的滑槽210中，与所述回缩支架5051的前端两侧铰接，构成能够转动的连接关系。

连接臂5053，连接于所述一对滑块5052的内侧，所述连接臂5053以及所述滑块5052可以共同沿所述滑槽210前后移动。

回缩推杆5054，前端连接于驱动滑块301，并随同所述驱动滑块301前后水平移动。

可以理解的是，如图10所示，当回缩推杆5054向后移动到一定位置时，所述回缩推杆5054的后端与连接臂5053接触，推动连接臂5053和滑块5052沿滑槽210后移，从而通过回缩支架5051推动转动支架502产生履带式脱困装置200收起时的逆时针旋转运动，且回缩推杆5054不会阻碍履带式脱困装置200张开时转动支架502所需要的顺时针旋转运动，以实现履带式脱困装置200收起或张开过程中转动支架502位置变化的需要。

关于履带变形控制机构3，履带式脱困装置200结构的核心在于变形，即实现图5中所示承载机架2与接地支重机构6之间距离的变化，直接反应为履带式脱困装置200的高度或厚度尺寸的变化，履带式脱困装置200在收起状态时具有较小的高度或厚度，而在张开状态时具有设定的高度或厚度。

如图5所示，变形的基础构件是承载机架2、主动变形支撑机构8、接地支重机构6和支撑杆系4所形成的铰接四边形机构，主动变形支撑机构8和支撑杆系4的回转，实现承载机架2与接地支重机构6之间距离的变化。

履带式脱困装置200变形的基础构件承载机架2、主动变形支撑机构8、接地支重机构6和支撑杆系4所构成的四边形机构在假设无负载张开状态下应具有形成四边形的钝角α与β、γ与δ两边长之和相等的关系，即A+B=C+D、C+E=F+G,以保证收起状态下具有如图3所示最小的高度或厚度，如图15所示。

在优选的实施例中，A与C、C与F的长度关系为：A=C、C=F，据此结构，平面四连杆机构表现为平行四边形结构。

接地行走部分即图5中所示接地支重机构6与承载机架2相对，在四边形机构变形过程或者在行走过程中，接地支重机构6会随承受的外力或载荷发生一定程度的变形，因而，接地支重机构6在承受外力载荷的状态下往往并不表现为平直状态，具有一定程度的随地变形能力。

附图5中所示，履带变形控制机构3是促使主动变形支撑机构8和支撑杆系4产生旋转、从而使承载机架2与接地支重机构6之间的距离发生变化的控制机构。

附图11、图12所示，履带变形控制机构3包含如下构件和结构：

电机座309，左右方向固定连接于机架主体205的前端内侧。

电机308，连接于所述电机座309，且所述电机308的输出轴呈水平状态并朝向机架主体205的后方。

丝杠307，前端连接于所述电机308的输出轴端。

丝杠支座310，左右方向固定连接于机架主体205的后端内侧，并用于支撑所述丝杠307的后端。

机架主体205上所配置的滑轨211，沿机架主体205前后方向水平设置，左右对称。

驱动滑块301，套置于丝杠307上形成螺纹连接副并与所述滑轨211形成前后方向移动的直线移动副。

第四驱动臂305，后端铰接于驱动滑块301，形成可转动的连接关系。

第三驱动臂304，后端铰接于所述第四驱动臂305前端，并于所述铰接处左右两端提供轴头。

第二驱动臂303，后端铰接于所述第三驱动臂304的前端，并于所述铰接处左右两端提供轴头。

第一驱动臂302，一端铰接于所述第二驱动臂303的前端，并于所述铰接处左右两端提供轴头，另一端与主动变形支撑机构8共同铰接于接地支重机构6的前端，形成相互之间可以转动的连接关系。

支撑滑块306，套置于第三驱动臂304与第四驱动臂305、第二驱动臂303与第三驱动臂304、第一驱动臂302与第二驱动臂303铰接处所述轴头，并与所述轴头形成转动连接关系，且所述支撑滑块306处于滑轨211下方，并与滑轨211的下侧面接触，能够沿所述滑轨211的下侧面前后滑动。

逆转限位结构311，由于第四驱动臂305前端内侧端面与第三驱动臂304后端内侧端面、第三驱动臂304前端内侧端面与第二驱动臂303后端内侧端面以及第二驱动臂303前端内侧端面与第一驱动臂302所述的一端的内侧端面的上部具有理论上的平面接触结构，所述第四驱动臂305与第三驱动臂304、第三驱动臂304与第二驱动臂303、第二驱动臂303与第一驱动臂302分别绕其铰接轴仅具有向下旋转的功能，以避免所述支撑滑块306沿滑轨211下侧面滑动时与滑轨211脱离，如图11所示。

转角限位结构312，由于第四驱动臂305前端外侧端面与第三驱动臂304后端外侧端面、第三驱动臂304前端外侧端面与第二驱动臂303后端外侧端面以及第二驱动臂303前端外侧端面与第一驱动臂302所述的一端的外侧端面的下部具有理论上的平面接触结构，避免所述第四驱动臂305与第三驱动臂304、第三驱动臂304与第二驱动臂303、第二驱动臂303与第一驱动臂302分别绕其铰接轴继续向下方旋转，如图12所示，为描述方便，第四驱动臂305与第三驱动臂304、第三驱动臂304与第二驱动臂303、第二驱动臂303与第一驱动臂302处于所述下部平面接触并不再进一步绕其铰接轴进一步转动时的位置称为转角限位点。

基于前述的结构，如图11所示，履带变形控制机构3的动作过程如下：

履带张开过程动作过程：

初始状态，履带式脱困装置200在收起非工作状态时，驱动滑块301处于丝杠307的后端，此时接地支重机构6和机架主体205处于压并状态，而具有如图3所示设定的较小高度或厚度，此状态下第一驱动臂302与机架主体205所处的水平方向具有设定的初始夹角。

操控电机308正向旋转，则与电机308输出轴连接的丝杠307旋转，带动与丝杠307具有螺纹连接副连接关系的驱动滑块301沿滑轨211前移，进而驱动滑块301驱动第四驱动臂305、第三驱动臂304、第二驱动臂303沿滑轨211下侧前移，第二驱动臂303的前移促使第一驱动臂302绕其与第二驱动臂303的铰接轴旋转并推动接地支重机构6发生位移，从而使主动变形支撑机构8产生斜度的变化，主动变形支撑机构8作为主动件使图15所示状态的四边形机构张开，进而产生图11中机架主体205与接地支重装机构6之间的距离发生变化。

直至第一驱动臂302转动至与第二驱动臂303的转角限位点，一级张开变形完成，呈现如图16所示状态。

随驱动滑块301继续前移，第二驱动臂303在驱动滑块301、第四驱动臂305、第三驱动臂304的推动下前移的同时并产生与水平面角度的变化，并同时推动第一驱动臂302产生斜度的变化，进而推动接地支重机构6继续发生位移，促使主动变形支撑机构8进一步产生斜度的变化，图11中机架主体205与接地支重装机构6之间的距离进一步变大，此过程中，所述第一驱动臂302与第二驱动臂303铰接处两端轴头套置的支撑滑块306在滑轨211下侧的作用下旋转并逐步脱离滑轨211。

直至第二驱动臂303转动至与第三驱动臂304的转角限位点，二级张开变形完成，呈现如图17所示状态。

驱动滑块301继续前移，第三驱动臂304在驱动滑块301、第四驱动臂305的推动下前移的同时并产生与水平面角度的变化，并同时推动第二驱动臂303、第一驱动臂302产生斜度的变化，进而推动接地支重机构6继续发生位移，促使主动变形支撑机构8进一步产生斜度的变化，图11中机架主体205与接地支重装机构6之间的距离进一步变大，此过程中，所述第二驱动臂303与第三驱动臂304铰接处两端轴头套置的支撑滑块306在滑轨211下侧的作用下旋转并逐步脱离滑轨211。

直至第三驱动臂304转动至与第四驱动臂305的转角限位点，三级张开变形完成，呈现如图18所示状态。

驱动滑块301继续前移，第四驱动臂304在驱动滑块301的推动下前移的同时并产生与水平面角度的变化，并同时推动第三驱动臂304、第二驱动臂303、第一驱动臂302产生斜度的变化，进而推动接地支重机构6继续发生位移，促使主动变形支撑机构8进一步产生斜度的变化，图11中机架主体205与接地支重装机构6之间的距离进一步变大，此过程中，所述第三驱动臂304与第四驱动臂305铰接处两端轴头套置的支撑滑块306在滑轨211下侧的作用下旋转并逐步脱离滑轨211。

直至驱动滑块301前移至设定位置，电机308停止运转，四级张开变形完成，呈现如图19所示状态。

应予明确，设置第一驱动臂302、第二驱动臂303、第三驱动臂304、第四驱动臂305，实现分级张开变形的目的在于最大限度的保证在履带初始张开过程中减小初始变形阶段所需的推动力，保证在一定载荷下履带的顺利张开。

履带回缩过程动作过程：

初始状态，履带式脱困装置200处于张开状态，驱动滑块301处于机架主体205的前端，此时机架主体205与接地支重机构6之间具有较大的设定距离，具有如图4所示设定的高度。

操控电机308反向旋转，则与电机308输出轴连接的丝杠307旋转，带动与丝杠307具有螺纹连接副连接关系的驱动滑块301沿滑轨211后移，进而驱动滑块301带动第四驱动臂305、第三驱动臂304、第二驱动臂303以及第一驱动臂后移，从而使主动变形支撑机构8产生斜度的变化。

在此过程中，根据前述图5所示的履带式脱困装置200中与承载机架2相对的接地支重机构6具有可随载荷变形的功能，图5中所示的支撑杆系4的收缩回转角度与主动变形支撑机构8的收缩回转角度并不相同，支撑杆系4的收缩回转角度呈现随机状态。

在驱动滑块301后移至设定位置时，与驱动滑块301连接的回缩推杆5054的后端与连接臂5053接触，如前所述，滑块5052沿滑槽210后移，从而通过回缩支架5051推动转动支架502产生履带式脱困装置200收起时的逆时针旋转运动。

转动支架502的逆时针旋转，带动图7中所示的回缩调整机构501以及接地支重机构6产生履带收缩的运动，此过程中图7中所示的支撑杆系4随同旋转复位。

随驱动滑块301继续后移，驱动滑块301带动第四驱动臂305、第三驱动臂304、第二驱动臂303以及第一驱动臂继续后移，从而使主动变形支撑机构8继续产生斜度的变化而趋向复位，同时，回缩推杆5054推动辅助回缩机构505促使旋转支架502带动回缩调整机构501并进而带动接地支重机构6以及支撑杆系4继续旋转趋向复位，此过程中支撑杆系4的收缩回转角度与主动变形支撑机构8的收缩回转角度并不相同，直至履带式脱困装置200完全回缩复位，电机308停止运转，呈现出如图3所示状态。

在此，辅助回缩表现在接地支重机构6所具有的非刚性结构，履带变形控制机构3带动主动变形支撑机构8回缩后，支撑杆系4的收缩回转呈现随机状态，需要前述辅助回缩机构帮助其回缩，以便使履带式脱困装置200完全回收。

关于履带锁止机构10，附图13为一种履带式脱困装置200的锁止机构示意图，表示出了履带锁止机构的基本零部件及其连接关系：

挡销1001，固定连接于主动变形支撑机构8和支撑杆系4后端；

转动臂1002，铰接于机架主体205内侧，并能够在所述机架主体205前后方向的竖直平面内绕其铰接轴转动；

限位销1005，固定连接于机架主体205内侧，用以限制所述转动臂1002在所述锁止机构对履带锁止前的位置；

锁止块1003，铰接于机架主体205下侧，并能够在所述机架主体205左右方向的竖直平面内绕其铰接轴转动；

牵拉绳1004，一端连接于锁止块1003，另一端连接于转动臂1002；

附图13所示，在前述履带式脱困装置200即将完全收起，挡销1001移动至与转动臂1002接触，随主动变形支撑机构8和支撑杆系4继续旋转复位，挡销1001推动转动臂1002顺时针旋转，进而通过牵拉绳1004带动锁止块1003绕其与机架主体205的铰接轴向内侧旋转，直至前述履带式脱困装置200完全收起，锁止块1003将履带7的下部分与接地支重机构6压紧贴合，以预防所述履带的下部分因自重原因导致的松弛，实现如图13所示对履带7的锁止状态。

应予说明的是，前述“履带式脱困装置200即将完全收起，挡销1001移动至与转动臂1002接触”的状态为履带7的下部分下平面处于转动臂1002下侧边缘的以上位置，以使转动臂1002向内侧转动时处于履带7下部分下平面的下方，实现对履带7的锁止功能。

应予理解的锁止释放过程如下：前述履带式脱困装置200需要实施张开变形时，主动变形支撑机构8通过接地支撑机构6带动支撑杆系4随同顺时针旋转，实现接地支重机构6与承载机架2之间距离的变大，挡销1001随同下移，转动臂1002随同逆时针转动，通过牵拉绳1004牵拉的锁止块1003对履带7的锁紧支撑力逐步减小直至消失，锁止块1003逐步向外侧旋转；

直至转动臂1002旋转至与限位销1005接触，锁止块1003向外侧旋转至不干涉履带7向下移动的位置，锁止机构的锁止全部释放，呈现如图4所示的状态。

如图13所示，所述挡销1001、转动臂1002、锁止块1003、牵拉绳1004以及限位销1005在主机主体205两侧对称成组布置，且转动臂1002优选使用具有一定弹性的弹性部件。

Claims (26)

1.一种履带式脱困装置，包括由机架主体、铰接于机架主体前段的前摇杆、铰接于机架主体后段并与前摇杆平行的后摇杆和前后端相应与前摇杆末端、后摇杆末端铰接的接地支重装置所形成的四边形机构，所述履带式脱困装置还包括用于驱动四边形机构作动的变形控制机构，其特征在于，所述变形控制机构包括：

第一导向结构，布设或者构造在机架主体上，提供机架主体前后方向上的导向；

移动部件，导向于所述第一导向结构，该移动部件上配有丝母；

丝杠，与所述丝母配合形成丝母丝杠机构，安装在机架主体上并与第一导向结构所导引方向平行；

动力总成，输出构件连接所述丝杠；以及

驱动臂，该驱动臂一端铰接于所述移动部件，另一端铰接于接地支重装置；

所述驱动臂为多节段结构，节段间顺次铰接，顺次铰接的铰轴平行于履带式脱困装置的宽度方向；

相邻节段中一节段相对于另一节段的转角具有给定的转角范围。

2.根据权利要求1所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述机架主体具有左右边框，所述第一导向结构为布设或者构造在左右边框内侧的导轨；

相应地，移动部件构成左右端相应与所在端导轨配合形成导轨副的驱动滑块。

3.根据权利要求2所述的履带式脱困装置，其特征在于，动力总成为电机或电机减速器；

提供一承载所述电机或电机减速器的电机座，该电机座为两端相应固定连接在左右边框上的横梁；

相应于丝杠的末端，适配有丝杠支座，该丝杠支座为两端相应固定连接在左右边框上的横梁。

4.根据权利要求1~3任一所述的履带式脱困装置，其特征在于，确定出所述转角范围的结构为节段端部的型面。

5.根据权利要求1~3任一所述的履带式脱困装置，其特征在于，确定出所述转角范围的结构为：

相邻两节段中的第一节段用于与第二节段配合的第一端部具有逆时针逆止面和顺时针逆止面；

相应地，第二节段与第一节段配合的第二端部具有适配于逆时针逆止面及顺时针逆止面的被逆止面。

6.根据权利要求5所述的履带式脱困装置，其特征在于，驱动臂有3~6个节段。

7.根据权利要求6所述的履带式脱困装置，其特征在于，用于与驱动滑块铰接的节段最长。

8.根据权利要求1~3任一所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述铰轴配装有滚轮；

相应地，第一导向结构的下表面位于滚轮上行的路径上，以对滚轮上行限位，并于前后方向上在滚轮上行到第一导向结构的下表面时对滚轮进行导引；或

提供独立的第二导向结构上，在滚轮上行到第二导向结构上的导引面处时，对滚轮进行前后方向的导引。

9.根据权利要求1所述的履带式脱困装置，其特征在于，动力总成位于机架主体的前部；

于履带式脱困装置的后部具有履带张紧装置。

10.根据权利要求9所述的履带式脱困装置，其特征在于，履带张紧装置包括：

张紧轮，为履带张紧装置与履带接合的部件；

张紧轮架，安装在机架主体的后部；

其中，张紧轮架具有机架主体前后方向的缓冲结构。

11.根据权利要求10所述的履带式脱困装置，其特征在于，张紧轮架在机架主体的前后方向上导向于机架主体；

张紧轮架的后端固定在机架主体的后端；

机架主体包含机架主体前后方向上设置的以对张紧轮架缓冲的弹性导柱。

12.根据权利要求11所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述弹性导柱构造为弹簧导柱；或

弹性导柱包括：

张紧调节螺栓，用于弹性导柱与机架主体后端的连接，该张紧调节螺栓的前端头具有限位头和光杆；

调节块，开有与所述光杆配合的光孔，张紧调节螺栓向后穿过过孔后安装有压块，在压块与调节块间设有弹性体。

13.根据权利要求9所述的履带式脱困装置，其特征在于，提供一回缩调整机构，该回缩调整机构的下端与接地支重装置的后端铰接，上端与履带张紧装置直接或者间接铰接；

提供一回缩支架，该回缩支架一端铰接于回缩调整机构的中上部，另一端导向于在机架主体后部构造或者设置的第三导向结构，该第三导向结构的导引方向与第一导向结构的导引方向平行或者一致；

相应地，动力总成或移动部件作用于回缩支架的另一端，以在履带式脱困装置张开过程中撑开回缩调整机构。

14.根据权利要求13所述的履带式脱困装置，其特征在于，第三导向结构为成型在机架主体上的滑槽；

铰装在回缩支架另一端上的滑块与滑槽配合形成滑轨副。

15.根据权利要求13所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述回缩调整机构包括铰接的两部分，第一部分与接地支重装置铰接，第二部分铰接于机架主体的后端；

其中回缩支架与第二部分铰接。

16.根据权利要求15所述的履带式脱困装置，其特征在于，第一部分具有长度调整结构。

17.根据权利要求16所述的履带式脱困装置，其特征在于，长度调整结构包括：

支座，用于与接地支重装置连接，并具有延伸部，延伸部的末端具有楔形槽和连接部；

转臂，在延伸部延伸方向处，并将延伸部部分地纳入，与所述连接部间在延伸部的延伸方向上活动连接；

楔形块，与所述楔形槽配合形成斜楔机构；

驱动螺杆，与所述楔形块螺纹连接，并暴露出螺栓头，驱动楔形块向楔形槽的两边移动，而使支座具有延伸部延伸方向的移动量。

18.根据权利要求17所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述楔形槽为V型槽，而具有两个楔面；

相应地，适配有两个楔形块；驱动螺杆具有正螺纹段和反螺纹段，正螺纹段与一楔形块正螺纹连接，反螺纹段与另一楔形块反螺纹连接。

19.根据权利要求13~18任一所述的履带式脱困装置，其特征在于，回缩调整机构的上端铰装有调整滑块；

于机架主体上设有与调整滑块配合形成调整滑块导轨副的导轨。

20.根据权利要求1所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述接地支重装置包括：

两边框，每一边框均由顺次铰接的链节单元组成，两边框上相对位的铰轴为同一根轴，构成支重轮轴；

支重轮，安装在支重轮轴上。

21.根据权利要求20所述的履带式脱困装置，其特征在于，在前摇杆和后摇杆间还设有多组支撑杆系，支撑杆系内的支撑杆平行于前摇杆；

支撑杆的上端铰接于所述机架主体，下端以所述支重轮轴为铰轴。

22.根据权利要求20或21所述的履带式脱困装置，其特征在于，每一支重轮轴上的支重轮有三组，包括介于两边框间的一组和位于两边框外的各一组。

23.根据权利要求22所述的履带式脱困装置，其特征在于，位于两边框外的支重轮相应于每一边框各有一个；

位于两边框内的支重轮有2~3个。

24.根据权利要求1所述的履带式脱困装置，其特征在于，在机架主体上还安装有脚踏板。

25.根据权利要求24所述的履带式脱困装置，其特征在于，所述脚踏板通过转轴安装在机架主体上，该转轴的轴线平行于机架主体的前后方向；

提供驱动脚踏板旋转的驱动装置，以使脚踏板转动到位与折合到位间进行状态变换。

26.一种具有如权利要求1~25任一所述履带式脱困装置的车辆。

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