CN111439312A - 一种具有高缓冲特性的履带行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高缓冲特性的履带行走机构，包括轮式履带、两组车轮组件和两个轴承，轮式履带为柔性履带，包括泡沫履带和弹性松紧带。本发明涉及的履带行走机构，由于轮式履带由发泡材料材料制成，可应用于多种路面工况，具有轻质、减震、高缓冲特性，其应用于便携式无人车时，进行5.5m高跌落试验后，无人车内电子元器件无破坏，且功能完整，不影响无人车的继续使用，可解决传统履带式无人车不能实现跌落的难题。

Description

一种具有高缓冲特性的履带行走机构

技术领域

本发明属于小型无人车领域，特别是一种具体高缓冲特性的履带行走机构。

背景技术

履带式无人车重心低、附着系数大，具有良好的抵抗翻倾和下滑的坡地稳定性，同时还具有转弯半径小的机动性、爬坡越障能力强。传统履带式无人车的行走结构主要由主动轮、负重轮、平衡肘、诱导轮及履带组成，主要由金属材料制成。其存在以下缺点：1、在使用中，一旦发生碰撞或者紧急转弯时，由于诱导轮不能实时调节履带的松紧，很容易出现履带脱落的情形，而且车辆速度越快，越容易出现履带脱落的情况；2、在面临高处跌落工况时，传统的这种履带结构不抗冲击，甚至无法使用，无法保证车内电子元器件及其它零件的完好。因此迫切需要一种既有高缓冲缓冲又能实现行走功能的履带结构，使无人车需要在高空跌落或其它投掷工况下侦察时能够保护车内重要电子元器件和其他承力结构。

发明内容

为解决上述问题本发明提供了一种具有高缓冲特性的履带行走机构。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种具有高缓冲特性的履带行走机构，包括履带、两组车轮组件和两个轴承，其特征在于：还包括皮带；所述履带为柔性履带，包括泡沫履带和弹性松紧带，弹性松紧带的伸长率为6%~30%时，拉力载荷为37.5N~90N，其位于泡沫履带内部，两者利用弹性粘结剂连接；泡沫履带，由发泡材料制成，断裂伸长率不小于15%，包括基底和固定于基底外周的齿形结构，齿形结构数量与基底外径周长之比不大于0.42个/厘米；弹性松紧带，断裂伸长率不小于18%；所述车轮组件，包括轮胎芯和轮毂，轮胎芯由发泡材料制成，轮毂由高抗击性能的塑料制成，其外周一侧设置有周向凹槽，轮胎芯放置于轮毂外周；两组车轮组件分别与两个轴承连接后，同向并排放置，履带套装在其两车轮组件的外周，皮带放置于两个轮毂的凹槽中。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮胎芯为“凹”字形截面旋转而成的中空旋转体结构，其两侧边挡块之间的平面上胶粘有防滑用凸起，该凸起由发泡材料制成，其压缩弹性模量不大于轮胎芯所用材料压缩弹性模量的一半；所述柔性履带放置在轮胎芯两侧边挡板之间。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮毂外周还设置有一个周向凹槽，所述轮胎芯放置于轮毂的该周向凹槽内。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述车轮组件还包括轮胎；轮胎芯为表面平滑的中空旋转体结构，其位于轮胎内部；所述轮毂外周还设置有两个嵌套的周向凹槽；所述轮胎芯放置于内部的周向凹槽，轮胎放置于外部的周向凹槽，所述柔性履带放置在轮胎外周。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述车轮组件还包括端面保护面板，弧形结构，放置于轮毂未设置皮带用周向凹槽的另一侧的端面上。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述制备泡沫履带和轮胎芯的发泡材料包括，PE发泡材料、EVA发泡材料、橡胶发泡材料和聚氨酯发泡材料。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述泡沫履带伸长率为5%时，其拉伸载荷应大于等于5N，小于等于25N。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述泡沫履带齿形结构的齿廓可以是矩形和半圆形的组合、等腰梯形和半圆形的组合、圆弧型、抛物线型以及渐开线型等形状。

本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮胎，由硬度介于35°(邵尔A)到65°(邵尔A)的天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶或乙丙橡胶制成。

本发明涉及的具有高缓冲特性的履带行走机构，由于轮式履带由发泡材料材料制成，可应用于多种路面工况，具有轻质、减震、高缓冲特性，其应用于便携式无人车时，进行5m高跌落试验后，无人车内电子元器件无破坏，且功能完整，不影响无人车的继续使用。

附图说明

图1表示的是本发明履带行走机构第一种结构示意图；

图2表示的是柔性履带正视图；

图3表示的是车轮组件第一种结构示意图；

图4表示的是轮胎芯第一种结构示意图；

图5表示的是轮毂第一种结构示意图；

图6表示的是端面保护面板结构示意图；

图7表示的是轮胎芯第二种结构剖视图。

其中，1-柔性履带，2-车轮组件， 21-轮胎，22-轮胎芯，23-轮毂，24-端面保护面板，3-皮带。

具体实施方式

以下具通过具体实施方式对本发明做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

本实施例的履带行走机构，如图1所示，包括柔性履带1、车轮组件2、轴承以及皮带3。

柔性履带1，如图2所示，由泡沫履带11和弹性松紧带12构成，弹性松紧带12位于泡沫履带11的内部，二者借助胶粘剂WS4708粘接。其中，泡沫履带11，由压缩弹性模量1.78Mpa、邵氏硬度65°(邵尔A)、密度80kg/m³的PE发泡材料制成，宽50mm，断裂伸长率为15%，当伸长率为5%时，所需拉伸载荷为25N。非工作状态下，泡沫履带11为圆环形齿形结构，由基底和30个均布固定于基底外径的齿形结构构成，即每厘米基底外径弧长放置0.36个齿形结构，齿形结构的齿廓为等腰梯形和半圆形的组合，齿高27mm，下底宽23.4mm，上顶宽12mm，半圆形的直径12mm。弹性松紧带12由橡皮筋和PP线混编而成，断裂伸长率为15%，非工作状态下为圆环形，内径223mm，当伸长率为6%时，所需拉力载荷为37.5N。

车轮组件2，如图3所示，包括轮胎21、轮胎芯22、轮毂23以及端面保护面板24。

轮胎21，由硬度65°(邵尔A)的天然橡胶制成，外径120mm、宽50mm、厚5mm。

轮胎芯22，由压缩弹性模量1. 8Mpa、邵氏硬度65°(邵尔A)、密度85kg/m³的EVA发泡材料制成，其结构如图4所示，为中空回转体结构，截面为外侧两顶角进行过倒角处理的矩形，其内径60mm、外径110mm、宽40mm。

轮毂23，由ABS材料整体成型，为中空台阶状旋转体结构，如图5所示，由圆筒和位于其外侧的四个套环状结构构成，其中，两个套环结构位于圆筒左侧，间距较小，其与圆筒形成的槽，用于放置皮带3；两个套环结构位于圆筒右侧，与圆筒形成的槽，用于放置轮胎芯22和轮胎21；圆筒外径115mm，其内壁周向均布三个轴向通槽，右端面周向均布三个螺纹孔。

端面保护面板24，由聚氨酯发泡材料制成，为等壁厚半球形结构，其半球形结构上开有三个通孔。

皮带3，由聚氨酯制成，截面为直径5mm的圆形。

组装本发明高缓冲特性的履带行走机构时，先组装车轮组件2：将轮胎芯22和轮胎21套装在一起，再将两者套装在轮毂23右侧的槽内；随后将端面保护面板24，放置到轮毂23右端面，其凸面朝外，三个通孔与轮毂23圆筒右端面的三个螺纹孔相对应，借助螺纹将两者固定连接。将组装完成的两个车轮组件2，分别与无人车同侧的两个轴承连接，再将柔性履带1套装在两个轮胎21的外侧，皮带3放置到两个轮毂23左侧的槽内。

安装有本发明高缓冲特性的履带行走机构的手抛式无人侦察车，进行5m高跌落试验后，车内电子元器件无破坏，且功能完整，不影响无人车的继续使用。

实施例2

与实施例1区别之处在于：

柔性履带1的泡沫履带11和弹性松紧带12，借助伸长率为12%的WSJ6010胶粘剂粘接。泡沫履带11，由压缩弹性模量1.65Mpa、邵氏硬度42°(邵尔A)、密度80kg/m³的聚氨酯发泡材料制成，宽50mm，断裂伸长率为18%，当伸长率为5%时，所需拉伸载荷为25N。其每厘米基底外径弧长放置0.4个齿形结构，其齿形结构的齿廓为矩形和半圆形组合结构。弹性松紧带12，当伸长率为20%时，所需拉力载荷为75N。

轮胎21，由硬度50°(邵尔A)的顺丁橡胶制成。

轮毂23，由改性聚丙烯材料制成，其右侧两个套环为由L形截面旋转而成，两者在圆筒上相对放置，与圆筒形成两个嵌套的槽，其中，内部槽的宽度与轮胎芯22的宽度一致，用于放置并限定轮胎芯22，外部槽的宽度轮胎21的宽度一致，用于放置并限定轮胎21。

端面保护面板24，EVA发泡材料制成，一体式结构，包括等壁厚圆弧形结构和L形截面的旋转体，如图6所示，其L形截面旋转体的中间小圆外径与轮毂23的圆筒内径相匹配。

实施例3

与实施例2区别之处在于：

柔性履带1的泡沫履带11和弹性松紧带12，借助胶粘剂JD5302粘接。泡沫履带11，由压缩弹性模量1.5Mpa、邵氏硬度40°(邵尔A)、密度75kg/m³的EVA发泡材料制成，宽50mm，断裂伸长率为20%，当伸长率为5%时，所需拉伸载荷为5N。其每厘米基底外径弧长放置0.42个齿形结构，其齿形结构的齿廓为圆弧形、渐开线型或抛物线型结构。弹性松紧带12，当伸长率为30%时，所需拉力载荷为90N。

轮胎21，由硬度35°(邵尔A)的丁苯橡胶制成。

轮毂23，由改性PET塑料制成。

实施例4

与实施例1区别之处在于：

车轮组件2，由包括轮胎芯22、轮毂23以及端面保护面板24组成。

轮胎芯22，为“凹”字形截面旋转而成的中空旋转体结构，由压缩弹性模量1.65Mpa、邵氏硬度60°(邵尔A)、密度80kg/m³的EVA发泡材料制成，两侧形成的凸出部分为限位用挡块；两挡块之间胶粘固定六个均布的防滑用凸起，如图7所示，该凸起，高5mm，等厚度弧形结构，由压缩弹性模量0.8Mpa、邵氏硬度20°(邵尔A)、密度40kg/m³的EVA发泡材料制成。

本实施例的履带行走机构，履带1放置在轮胎芯2的两挡块结构之间。

本实施例的履带行走机构，由于轮胎芯2两端挡块结构的存在，大大降低了履带1在工作状态中脱落的可能性；由EVA发泡材料制成的凸起，在受到履带1的挤压后，会发生弹性变形，减少其与轮胎芯22表面的高度差至1mm，从而履带行走机构在工作状态中不会出现顿挫感。

实施例5

与实施例4区别之处在于：

轮胎芯22，由压缩弹性模量1.78Mpa、邵氏硬度65°(邵尔A)、密度80kg/m³的PE发泡材料制成，两侧的凸出部分为限位用挡块；两挡块之间胶粘固定四个均布的防滑用凸起，如图7所示，该凸起，高5mm，底面为与轮胎芯22匹配的弧形结构，顶面为平面结构，由 压缩弹性模量0.89Mpa、邵氏硬度22°(邵尔A)、密度40kg/m³的EVA发泡材料制成。

Claims (11)

1.一种具有高缓冲特性的履带行走机构，包括轮式履带、两组车轮组件和两个轴承，其特征在于：还包括皮带（3）；所述轮式履带为柔性履带（1），包括泡沫履带（11）和弹性松紧带（12），弹性松紧带（12）的伸长率为6%~30%时，拉力载荷为37.5N~90N，其位于泡沫履带（11）内部，两者利用弹性粘结剂连接；泡沫履带（11），由发泡材料制成，断裂伸长率不小于15%，包括基底和固定于基底外周的齿形结构，齿形结构数量与基底外径周长之比不大于0.42个/厘米；弹性松紧带（12），断裂伸长率不小于18%；所述车轮组件（2），包括轮胎芯（22）和轮毂（23），轮胎芯（22）由发泡材料制成，轮毂（23）由高抗击性能的塑料制成，其外周一侧设置有周向凹槽，轮胎芯（22）放置于轮毂（23）外周；两组车轮组件分别与两个轴承连接后，同向并排放置，柔性履带（1）套装在两车轮组件（2）的外周，皮带（3）放置于两个轮毂（23）的周向凹槽中。

2.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮胎芯（22）为“凹”字形截面旋转而成的中空旋转体结构，其两侧边挡块之间的平面上胶粘有防滑用凸起，该凸起由发泡材料制成，其压缩弹性模量不大于轮胎芯（22）所用材料压缩弹性模量的一半；所述柔性履带（1）放置在轮胎芯（22）两侧边挡板之间。

3.根据权利要求2所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮毂（23）外周还设置有一个周向凹槽，所述轮胎芯（22）放置于轮毂（23）的该周向凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述车轮组件（2）还包括轮胎（21）；所述轮胎芯（22）为表面平滑的中空旋转体结构，其位于轮胎（21）内部；所述轮毂（23）外周还设置有两个嵌套的周向凹槽；所述轮胎芯（23）放置于内部的周向凹槽，轮胎（21）放置于外部的周向凹槽，柔性履带（1）放置在轮胎（21）外周。

5.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述车轮组件（2）还包括端面保护面板（24），发泡材料制成，弧形结构，固定于轮毂（23）不放置皮带（3）一侧的端面上。

6.根据权利要求1至6任一项所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述发泡材料包括，PE发泡材料、EVA发泡材料、橡胶发泡材料和聚氨酯发泡材料。

7.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述泡沫履带（11）伸长率为5%时，其拉伸载荷应大于等于5N，小于等于25N。

8.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述泡沫履带（11）齿形结构的齿廓可以是矩形和半圆形的组合、等腰梯形和半圆形的组合、圆弧型、抛物线型以及渐开线型等形状。

9.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮胎（21），由硬度介于35°(邵尔A)到65°(邵尔A)的天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶或乙丙橡胶制成。

10.根据权利要求1所述的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述轮毂（23），由抗冲击ABS、尼龙、改性聚丙烯或改性PET塑料制成。

11.本发明涉及的一种具有高缓冲特性的履带行走机构，其特征在于：所述编织松紧带伸长率为6%~30%时，其拉力载荷37.5N~90N。

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