CN111572658B - 一种用于高速行进的履带式车辆底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速行进的履带式车辆底盘，属于底盘机架设计与制造技术领域。包括支撑机构、行走机构、减振机构、张紧机构和驱动机构，驱动机构采用轴形驱动轮，配合橡胶质地齿形履带及高速液压马达高速行进；行走机构包括端部行走轮和中部行走轮，均通过减振机构的减振弹簧和减振侧板活动连接至支撑机构，两端的减振机构可带动车轮活动，缓冲了斜向下的后座力，同时具有减振效果，中部的减振机构可消减竖直方向上的振动，且中部行走轮设置有两对，使车辆重心更稳定；所述的张紧机构张紧履带，在驱动机构的驱动下，各个车轮配合使车辆稳定行驶。另外，端部行走轮下方还设置有限位槽，矫正履带和车轮的相对位置，进一步保证车辆稳定行驶。

Description

一种用于高速行进的履带式车辆底盘

技术领域

本发明涉及底盘机架设计与制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于高速行进的履带式车辆底盘。

背景技术

目前履带驱动使用在工程车的各个方面，履带式行走机构通过驱动轮及从动轮等部件驱动并支撑履带的转动，驱动轮通过安装在履带梁上的马达驱动，具有对地面单位压力小、下陷小、附着能力强、行驶通过能力好等优点，对于复杂地形的适应能力较强，其应用越来越广泛。

现有的履带式行走机构，其使用的驱动轮大多为齿形轮，配合铰链式履带，行走时对齿轮的磨损较大，且以这种配合方式快速行走时的抗振性较一般；同时，市面上的驱动轮往往直接与电机或马达的输出轴连接，以这种方式连接的电机、马达的输出转速不是很快，无法适应需要高速行进的场合，而能够提供较大转速的马达一般不使用轴连接的方式，市面上没有能够与这种马达匹配的驱动轮。

此外，现有行走机构更注重其在复杂地形的行走、爬坡能力，在减振方面稍显薄弱。一方面，易对车辆内部零件造成损害，且在车辆需要驾驶员操作的场合中，振动较大时会影响驾驶员的操作，存在安全隐患；另一方面，在车辆用于特殊领域，如需发射烟雾弹等需要具有发射功能的场合中时，抗振、抵抗后座力的性能不良，易对车辆造成损害。

经检索，中国专利号ZL2019109040740，发明创造名称为：一种橡胶履带行走系统的具有导向作用的驱动轮，申请公布日为：2019年11月22日，本申请案包括履带及履带内侧的框架，在框架上部设有驱动轮装配体，框架下部设有负重轮组，框架前侧设有导向轮组件；驱动轮装配体包括驱动轮本体，该驱动轮本体内侧连接具有凹腔结构的轮辐，通过法兰组件上的连接件将原车法兰座、主轴法兰及驱动轮本体的轮辐固定。本发明创造提供的履带轮结构中，采用分离式的半圆盘和内凹式的轮辐，保证轮距及车体宽度，原车法兰座和主轴的止口夹持在其中，使履带轮更加靠近车体内侧，从而减少轮距和车体宽度的增加。该申请案中驱动轮本体与驱动件的主轴连接，但这种轴连的方式对于在需要以较高速度行进的场合适应性不够，且因转速快而产生较大扭矩时容易损坏轴；且驱动轮与主轴之间仅通过法兰和圆盘结构连接，高速转动时容易出现二者的同心度无法保持，驱动轮旋转轴心偏移，进而导致车辆行驶不够稳定的问题。

又如，中国专利号ZL2016100273046，发明创造名称为：一种谷物联合收割机仿形减振履带式行走底盘，授权公告日为2019年4月30日。该申请案包括驾驶操控系统、动力传动系统、底盘机架和履带机构，履带机构包括履带行走机构和履带支架机构；履带行走机构包括履带、托轮支梁、履带托轮、履带驱动轮、履带张紧轮和履带承重轮；履带支架机构包括履带支架主梁、履带减振支梁、履带前支撑梁和履带后支撑梁；履带前支撑梁和履带后支撑梁前后固定在底盘机架底部且位于同一直线上；履带前支撑梁和履带后支撑梁下部共同连接履带支架主梁；履带支架主梁下方连接有多组履带减振支梁；履带减振支梁底部均与履带承重轮连接。该申请案行走底盘具有地面仿形和底盘减振功能，提高了谷物联合收割机田间工作时的舒适性和平稳性，但其只能减缓竖直方向上的振动，减振能力不够完善。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

为了克服现有的履带车辆的行走速度较慢的缺陷，本发明提供了一种用于高速行进的履带式车辆底盘，采用本发明的技术方案可以有效解决上述问题，提高了履带车辆的行走速度，同时还提高了车辆的抵御后座力性能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，包括支撑机构、行走机构、减振机构和驱动机构，所述的行走机构包括履带和多个行走轮，行走轮通过减振机构与支撑机构连接，所述的驱动机构包括驱动轮，该驱动轮采用轴形轮，通过驱动轮驱动带有齿的履带传动。

更进一步地，所述的驱动机构还包括马达、过渡板和延长筒，所述的过渡板固定安装于马达外部，驱动轮套装于马达输出端外部并通过延长筒与过渡板连接。

更进一步地，所述的驱动轮包括驱动轮板一、驱动轮板二和连接筒，所述连接筒的两端分别与驱动轮板一及驱动轮板二固定相连，该连接筒的内壁上部开设有与马达输出端相匹配的卡槽，且其内孔呈锥形结构，壁厚沿远离马达方向逐渐增加。

更进一步地，所述的连接筒包括筒体和筒端板，筒端板位于筒体上下两端且与筒体为一体结构，所述的两驱动轮板与筒端板连接。

更进一步地，所述驱动轮板一和驱动轮板二上沿其周向分别对应设有齿轴，齿轴上套有耐磨套；所述的两驱动轮板开设多个孔。

更进一步地，所述的两驱动轮板相对的一面均开设有与筒端板匹配的卡槽；所述的过渡板和驱动轮板一相对的一面均开设有与延长筒厚度匹配的卡槽；所述的马达上设有法兰，过渡板另一面开设有与法兰匹配的槽，并通过螺栓与法兰固定。

更进一步地，所述行走机构包括端部行走轮和中部行走轮，所述的减振机构包括减振弹簧和减振侧板；减振侧板一端分别与端部行走轮及中部行走轮的转轴相连，其另一端均通过销轴连接至支撑机构，减振弹簧一端连接至减振侧板靠近端部行走轮的一端，其另一端连接至支撑机构，端部的减振机构的减振方向均为与车辆中心线呈一定角度倾斜；所述中部行走轮设置有两对，其转轴通过支重横梁连接，该支重横梁通过减振侧板与支撑机构转动连接。

更进一步地，所述的行走机构还包括限位槽，该限位槽通过连板与端部行走轮的转轴连接，用于卡住履带上的齿。

更进一步地，还包括张紧机构，该张紧机构设置在支撑机构上，包括张紧轮、张紧板、张紧座、张紧螺栓和平衡板，所述张紧座固定于支撑机构上，其为一端敞口，另一端封口的筒体，张紧板一端与张紧轮的轴连接，另一端伸入张紧座内与张紧座封口一端的张紧螺栓连接，并由螺母固定；所述平衡板上部与张紧座连接，其下部与支撑机构连接。

更进一步地，所述的支撑机构包括主梁、连接板和支撑轮，主梁和连接板为一整体，连接板与车体连接；所述的支撑轮设置在主梁上，与多对行走轮、张紧轮、驱动轮共同撑起履带。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，驱动机构采用轴形轮和齿形履带，一方面减少驱动轮磨损现象，一方面可使用全橡胶履带，增加行走机构的抗振性能；且该驱动机构由延长筒、连接筒、驱动轮板和齿轴衔接而成，逐步扩大其轴线和径向上的尺寸，达到行走需求的同时，通过各部件之间的配合使该结构更稳固。

(2)本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，驱动机构的连接筒两端连接驱动轮板，带动驱动轮板旋转，需要具有抗扭矩的能力，故连接筒壁厚在远离马达的方向上逐渐增加，使其更坚固，稳定的将旋转动力传输至驱动轮板上，提高驱动轮的耐用度。同时，在驱动轮板上开设有多个孔，以减轻驱动轮的重量，减轻马达驱动负担。另外，该驱动轮上的轴由齿轴和耐磨套构成，耐磨套可在齿轴上旋转，使履带和轮之间的相对运动更顺畅，减少履带与轮之间的磨损，延长该驱动轮的使用寿命。

(3)本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，设置有多个行走轮，并设置对应的减振机构，考虑到车辆具有多方向发射需求，两端的行走轮均需要承受后座力，故在两对端部行走轮上均设置减振弹簧。由于后座力和重力的双重作用，将产生斜向下的力，将两根弹簧向车辆中心线倾斜设置，以抵御该方向上的后座力；同时，还设置有减振侧板，该减振侧板与支撑机构、行走轮转动连接，承受后座力时可转过一定角度，抵消一定的后座力。当车辆行驶于坎坷路段时，减振机构可有效减振。

(4)本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，考虑到车辆的重心落在中部，在此设置两个由支重横梁连接的中部行走轮，增加车辆与地面的接触面积，使车辆更稳定；另外中部主要承受竖直方向的振动，将减振侧板和减振弹簧设置在支重横梁上，同时实现两对中部行走轮的上下移动，以精简的结构实现该方向上的减振。

(5)本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，设置有张紧机构，通过移动张紧轮的位置张紧履带，保证各个轮与履带之间的配合，从而保证车辆的稳定前进；同时，考虑到该张紧机构承受履带压力，尤其在履带转动时将承受更大压力，在张紧机构和支撑机构上连接一平衡板，抵抗履带压力，避免张紧机构自支撑机构上脱落。由于履带较长，中部存在下坠现象，在支撑机构上设置支撑轮，配合张紧轮和驱动轮共同撑起履带。另外，在前后行走轮处设置限位槽，卡住履带上的齿，保证车辆转弯时，履带不会自车轮上错位、滑脱。

附图说明

图1为本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘的主视示意图；

图2为本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘的后视示意图；

图3为本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘的部分立体示意图(一)；

图4为本发明的一种用于高速行进的履带式车辆底盘的部分立体示意图(二)；

图5为本发明车辆底盘中驱动机构的立体图；

图6为本发明车辆底盘中驱动机构的剖视图。

示意图中的标号说明：

1、支撑机构；11、主梁；12、挂板；13、连接板；14、支撑轮；

2、行走机构；21、履带；22、端部行走轮；23、限位槽；24、中部行走轮；25、支重横梁；

3、减振机构；31、减振弹簧；32、减振侧板；

4、张紧机构；41、张紧轮；42、张紧板；43、张紧座；44、张紧螺栓；45、平衡板；

5、驱动机构；51、马达；511、法兰；52、过渡板；53、延长筒；54、驱动轮板一；55、驱动轮板二；56、连接筒；561、筒体；562、筒端板；57、齿轴；58、耐磨套。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，包括支撑机构1、行走机构2、减振机构3、张紧机构4和驱动机构5，所述的支撑机构1包括主梁11和连接板13，二者形成一体式结构，用于支撑车辆、固定车辆底盘的其他机构，行走机构2包括履带21和多个行走轮，行走轮通过减振机构3连接至支撑机构1，支撑机构1的支撑轮14、行走机构2的行走轮、张紧机构4的张紧轮41和驱动机构5的驱动轮共同撑起履带21，在驱动机构5的驱动下行走。

本实施例中的驱动轮采用轴形驱动轮，履带21采用齿形履带，该轴形驱动轮卡住履带21的齿，驱动其行走。该齿形履带整体为橡胶材质，内芯采用芳纶材料，该结构的履带21重量轻、耐高温且耐磨，与轴形驱动轮配合不存在传统齿形驱动轮的齿轮磨损问题，且抗振性能更佳。

具体地，行走机构2位于支撑机构1下部，其设置有四对行走轮，包括位于两端的端部行走轮22，以及位于中间的中部行走轮24，减振机构3包括减振弹簧31和减振侧板32。本实施例中车辆上设置有发射机构，且该发射机构可旋转，具有正向发射和反向发射的功能。当车辆上设置的发射机构正向发射时，将产生向后的后座力，并在重力的作用下，产生斜向下的力，结合此受力情况，本实施例在位于此处的端部行走轮22上设置与受力方向相同的减振弹簧31，即该弹簧与车辆底盘的中心线呈一定角度倾斜设置，消减此方向上的后座力，减少对车体的损害。所述的减振侧板32一端通过销轴连接至主梁11，另一端套于端部行走轮22的转轴上，该减振侧板32可绕销轴和转轴旋转；所述的减振弹簧31一端连接至减振侧板32靠近该端部行走轮22的一端，另一端通过挂板12旋转连接连接至主梁11的另一位置，与减振侧板32之间形成一定角度，所述的挂板12与主梁11固定。

当发射机构启动产生后座力时，减振侧板32在力的作用下会旋转一定角度，配合减振弹簧31，共同消减后座力；两个端部行走轮22上均设置有减振弹簧31和减振侧板32，两个减振弹簧31均向车辆底盘的中心线呈一定角度倾斜，满足车辆上设置的发射机构正向和反向发射的需求。另外，当车辆行驶于坎坷路段时，端部行走轮22可在减振侧板32的带动下移动一定角度，配合减振弹簧31，使车辆减少颠簸。

考虑到车辆的重心落在中间，本实施例在中间设置两对中部行走轮24，并通过支重横梁25连接两行走轮的转轴，增加车辆与地面的接触面积，使车辆稳定行驶。另外，中部行走轮24上也设置有减振机构3，在实际行驶中，车辆中部主要承受竖直方向上的振动，故将减振侧板32的一端连接至支重横梁25，另一端通过挂板12旋转连接至主梁11，减振弹簧31一端与减振侧板32靠近支重横梁25的一端连接，另一端与主梁11连接，在行驶过程中，两中部行走轮24可同时随支重横梁25通过减振侧板32进行一定幅度的移动，结合减振弹簧31，以精简的结构实现减振。

结合图3和图4，所述的张紧机构4设置在支撑机构1顶部，还包括张紧板42、张紧座43和张紧螺栓44，张紧座43为一方筒，该方筒一端敞开，另一端封闭，且其上开设有孔，焊接在主梁11上，张紧板42一端伸入张紧座43中，张紧螺栓44穿过张紧座43上的孔与张紧板42螺纹连接，通过调节张紧螺栓44使张紧板42在张紧座43中移动，张紧板42的另一端与张紧轮41轴连接，保证各个轮与履带21之间的张紧度适宜，从而保证车辆的稳定前进。另外，考虑到该张紧机构4承受履带21压力，尤其在车辆行驶时将承受更大压力，张紧座43和主梁11之间将产生相对移动的力，而二者之间仅通过焊接固定，不够牢固，故在张紧座43的一侧和主梁11的一侧连接一平衡板45，抵抗履带21产生的压力，避免张紧机构4自支撑机构1上脱落。

所述的驱动机构5包括驱动轮和马达51，马达51固定于车辆上，驱动轮与马达51固定，支撑起履带21一边并驱动履带21传动；由于履带21较长，重量较大，中部会出现下坠的情况，故在主梁11上设置支撑轮14，与张紧轮41、驱动轮共同支撑起履带，保证车辆正常行驶。

本实施例中的其他车轮采用常规轮子，在履带21两侧没有齿的部分行走即可。当车辆转弯时，履带21存在与行走轮错位的问题，影响车辆正常行驶，本实施例结合履带21内部存在齿的特点，在端部行走轮22处设置限位槽23，该限位槽23通过连板与端部行走轮22的转轴连接，卡住履带21上的齿，在车辆完成转弯后将履带21卡回正轨。

实施例2

结合图5和图6，本实施例的驱动机构5，应用于实施例1所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，为了使其具有较高的转速，选择高速液压马达，但目前该液压马达并未应用于履带车辆的驱动，且没有常用于履带驱动的马达输出轴。而市面上常见的驱动轮通常为齿形轮，其直接与液压马达输出轴连接实现转动，本实施例采用的高速、无输出轴的液压马达在市面上找不到合适的驱动轮。本实施例结合高速马达和齿形履带的特点，综合设计驱动机构5。

所述的驱动机构5包括马达51、过渡板52、延长筒53、驱动轮板一54、驱动轮板二55和连接筒56，所述的马达51采用高速液压马达，所述的过渡板52为一圆环，套于马达51，且其上开设有卡槽，该卡槽尺寸与马达51上的法兰511匹配，法兰511与该卡槽相合后，通过螺栓固定，一方面减少装配难度，另一方面二者相互卡合，避免二者相对移动损坏螺栓。

所述的延长筒53套在马达51外部，一端与过渡板52连接，另一端与驱动轮板一54连接，驱动轮板一54为一圆环，套于马达51，过渡板52和驱动轮板一54相对一侧均开设有卡槽，卡住延长筒53，并通过螺栓固定，延长筒53能够延长驱动轮和马达51之间的距离，不会影响履带21的正常运转以及马达51的稳定安装；另外通过与马达51连接、槽对槽装配，保证了马达51和驱动轮板一54旋转时的同心度，使该装配体的驱动性能更佳。

所述的连接筒56包括筒体561和筒端板562，其为一体结构，筒体561内部一段开设有卡槽，该卡槽套于马达51的输出端，筒端板562与驱动轮板一54螺栓连接，另一端的筒端板562与驱动轮板二55螺栓连接，驱动轮板一54与驱动轮板二55相对的一侧均开设有卡槽，筒端板562与该卡槽卡合。

连接筒56与马达51卡合、两驱动轮板与连接筒56卡合，且连接筒56开设的卡槽配合驱动轮板一54、延长筒53和过渡板52、法兰511的连接，将该段马达51卡住，进一步保证了同心度，提高装配体的稳定性。另外，延长筒53、连接筒56以及两驱动轮板的直径和长度逐渐扩大，最终达到驱动轮所需的直径和长度，在保证其尺寸的同时，连接更稳定。此外，连接筒56两端连接驱动轮板，通过连接筒56带动驱动轮板转动，进而带动履带21运转，需要具有抗扭力的能力，故将筒体561内部设置成锥形，其壁厚在远离马达51的方向上逐渐增加，使其更坚固，稳定的将旋转动力传输至驱动轮板上，提高驱动轮的耐用度。

所述的两驱动轮板上对应位置处设置有齿轴57，在两个对应的齿轴57上套装耐磨套58，该耐磨套58可在齿轴57上转动，卡住履带21驱动其行走。耐磨套58的存在使履带21和轮之间的相对运动更顺畅，减少履带21与轮之间的磨损，延长该驱动轮的使用寿命。另外，两侧的齿轴57之间间隔一定距离，能实现耐磨套58的安装、保证齿形履带21与轴形轮能够配合行进即可，这种设置方式节省了制作材料，同时减轻了驱动轮的重量。所述的驱动轮板上开设有多个孔，进一步减轻了驱动轮的重量，减轻了马达51驱动负担，实现高速旋转。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：包括支撑机构（1）、行走机构（2）、减振机构（3）和驱动机构（5），所述的行走机构（2）包括履带（21）和多个行走轮，行走轮通过减振机构（3）与支撑机构（1）连接，所述的驱动机构（5）包括驱动轮和马达（51），驱动轮与马达（51）固定，且该驱动轮采用轴形轮，通过驱动轮驱动带有齿的履带（21）传动；所述的驱动轮包括驱动轮板一（54）、驱动轮板二（55）和连接筒（56），所述连接筒（56）的两端分别与驱动轮板一（54）及驱动轮板二（55）固定相连，该连接筒（56）的内壁上部开设有与驱动机构（5）的马达（51）输出端相匹配的卡槽，且其内孔呈锥形结构，壁厚沿远离马达（51）方向逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述的驱动机构（5）还包括过渡板（52）和延长筒（53），所述的过渡板（52）固定安装于马达（51）外部，驱动轮套装于马达（51）输出端外部并通过延长筒（53）与过渡板（52）连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述的连接筒（56）包括筒体（561）和筒端板（562），筒端板（562）位于筒体（561）上下两端且与筒体（561）为一体结构，所述驱动轮板一（54）及驱动轮板二（55）与筒端板（562）连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述驱动轮板一（54）和驱动轮板二（55）上沿其周向分别对应设有齿轴（57），齿轴（57）上套有耐磨套（58）；所述驱动轮板一（54）及驱动轮板二（55）开设多个孔。

5.根据权利要求4所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述驱动轮板一（54）与驱动轮板二（55）相对的一面均开设有与筒端板（562）匹配的卡槽；所述的过渡板（52）和驱动轮板一（54）相对的一面均开设有与延长筒（53）厚度匹配的卡槽；所述的马达（51）上设有法兰（511），过渡板（52）另一面开设有与法兰（511）匹配的槽，并通过螺栓与法兰（511）固定。

6.根据权利要求5所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述行走机构（2）包括端部行走轮（22）和中部行走轮（24），所述的减振机构（3）包括减振弹簧（31）和减振侧板（32）；减振侧板（32）一端分别与端部行走轮（22）及中部行走轮（24）的转轴相连，其另一端均通过销轴连接至支撑机构（1），减振弹簧（31）一端连接至减振侧板（32）靠近端部行走轮（22）的一端，其另一端连接至支撑机构（1），端部的减振机构（3）的减振方向均为与车辆中心线呈一定角度倾斜；所述中部行走轮（24）设置有两对，其转轴通过支重横梁（25）连接，该支重横梁（25）通过减振侧板（32）与支撑机构（1）转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述的行走机构（2）还包括限位槽（23），该限位槽（23）通过连板与端部行走轮（22）的转轴连接，用于卡住履带（21）上的齿。

8.根据权利要求7所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：还包括张紧机构（4），该张紧机构（4）设置在支撑机构（1）上，包括张紧轮（41）、张紧板（42）、张紧座（43）、张紧螺栓（44）和平衡板（45），所述张紧座（43）固定于支撑机构（1）上，其为一端敞口，另一端封口的筒体，张紧板（42）一端与张紧轮（41）的轴连接，另一端伸入张紧座（43）内与张紧座（43）封口一端的张紧螺栓（44）连接，并由螺母固定；所述平衡板（45）上部与张紧座（43）连接，其下部与支撑机构（1）连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于高速行进的履带式车辆底盘，其特征在于：所述的支撑机构（1）包括主梁（11）、连接板（13）和支撑轮（14），主梁（11）和连接板（13）为一整体，连接板（13）与车体连接；所述的支撑轮（14）设置在主梁（11）上，与多对行走轮、张紧轮（41）、驱动轮共同撑起履带（21）。

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