CN115959215A - 一种轮履复合运载小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮履复合运载小车，包括车体、悬架总成、车轮总成和轮孔式履带，悬架总成、车轮总成和轮孔式履带构成运载小车的复合行驶系统，并对称设置在车体的左右两侧。悬架总成包括前部悬架、后部悬架和纵向调整油缸，悬架也设油缸，连接车体与车轮总成，通过悬架总成调节车轮总成的轴距，可使轮孔式履带整体套装在同侧两个车轮总成上，实现运载小车的履带式行驶。本发明可随时更换履带，拆装方便，且拆装时其他机构都不用改变。

Description

一种轮履复合运载小车

技术领域

本发明属于车辆工程技术领域，特别涉及一种轮履复合运载小车。

背景技术

车辆的轮式行驶系统具有较高的机动性和转向灵活性，适用于在铺装路面上快速行驶，但车轮与地面接触面积小，接地比压大，轮式行驶系统并不适用于松软路面和越野工况。履带式行驶系统具有较高的通过性和较低的接地比压，适用于非结构地形、爬坡、越壕和越障等越野工况，但在铺装路面上行驶速度慢，能耗较高。为了融合两种行驶系统的特点，实现优势互补，轮履复合技术成为了车辆工程领域的研究热点。但现有的轮履复合车辆存在动力与传动系统设计复杂、车辆系统冗余度较高和轮履行驶模式切换机构运行不可靠等问题。因此，设计一款系统简单，能够快速、可靠地实现轮履行驶系统切换的运载小车，并提出相应的轮履行驶模式切换方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明公开一种轮履复合运载小车，通过在轮式行驶系统上套装轮孔式履带，可实现运载小车轮履行驶模式的快速切换。

本发明的技术方案如下：一种轮履复合运载小车，设置有包括悬架总成、车轮总成和轮孔式履带的复合行驶系统，对称设置在车体的左右两侧；

所述悬架总成包括前部悬架、后部悬架和纵向调整油缸；

所述前部悬架、后部悬架分别连接在车体前、后的车轮总成上；

所述前部悬架和后部悬架都设置有悬架油缸，所述纵向调整油缸连接在两个悬架油缸之间，所述前部悬架和后部悬架中有一个悬架油缸与车体为铰接；

所述车轮总成包括轮毂、履带驱动杆、轮毂电机和制动钳；

所述轮毂分为内侧轮和外侧轮，两者联为一体，所述内侧轮和外侧轮边缘之间构成空腔；所述履带驱动杆穿设过内侧轮和外侧轮之间的空腔，且沿轮毂的周向均匀分布，相邻两履带驱动杆之间的空档足以容纳轮孔式履带的一个履带齿。

进一步地：

所述前部悬架和后部悬架都设置有悬架连接座、悬架油缸、车轮连接板；

所述悬架连接座一端与车体连接，另一端与悬架油缸连接，其中有一个悬架连接座与车体的连接为铰接；

所述悬架油缸的另一端与车轮连接板连接，所述车轮连接板与所述纵向调整油缸连接，且同时与所述车轮总成连接。

再进一步地：

所述前部悬架和后部悬架上还设置有悬架油缸加强套，所述悬架油缸加强套滑动配合套装在悬架油缸的缸体上，且与油缸的活塞在一端共同连接在车轮连接板上。

再进一步地：

所述前部悬架和后部悬架上还设置有悬架横向连接板，所述悬架横向连接板一端连接在悬架油缸的缸体中部，另一端连接在车体上；

其中，在悬架连接座与车体为铰接的这个悬架上，所述悬架横向连接板上设置有导向槽，对应地在悬架油缸上设置有导向销，导向销与导向槽配合，所述导向槽的走向适应于纵向调整油缸伸缩带来的悬架摆动。

进一步地：

所述内侧轮上设置有履带驱动杆紧固孔，该孔为阶梯螺纹孔，外侧轮上设置有履带驱动杆过孔，该孔为通孔；

所述履带驱动杆为空心杆，其中穿有螺栓；

所述履带驱动杆穿过履带驱动杆过孔，并插入履带驱动杆紧固孔，且由螺栓紧固到履带驱动杆紧固孔中。

进一步地：

所述轮毂电机的转动端紧贴轮毂的内侧，所述轮毂电机的不动端带有平键安装轴，所述平键安装轴对应连接到所述前部悬架/后部悬架上；所述轮毂电机带有制动盘；

所述制动钳安装在所述前部悬架/后部悬架上，且能够与所述制动盘接触产生制动。

进一步地：

当为轮式行驶时，不安装所述轮孔式履带；

当为履带式行驶时，将所述轮孔式履带披挂到车体同侧两个车轮总成上，使所述履带齿嵌入在车轮总成的履带驱动杆之间。

再进一步地：

通过调整所述纵向调整油缸的伸缩量安装和拆卸所述轮孔式履带；

设轮毂的半径为R，履带齿的齿高为H，两个车轮总成的轴距为S，轴距调整量为ΔS；

则，轴距最小调整量满足如下关系：2S+2πR＝2(S-ΔS)+2π(R+H)时，刚好可以拆装，得，ΔS＝πH；

所以当ΔS≥πH时，可实现履带的拆装。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.本发明在切换行驶模式时，无需拆卸轮式行驶系统，只需要在轮式行驶系统上套装轮孔式履带即可实现行驶模式的切换，简单便捷；

2.本发明设置油缸式悬架总成，通过在两个悬架油缸之间连接纵向调整油缸，能够实现在履带行驶模式下的张紧力动态调整，并且在履带行驶模式下可以自由调节车姿；

3.本发明能够通过悬架总成调节轴距，实现轮孔式履带的整体快速拆装，既可以适用整体式履带也适用分段式履带。

附图说明

图1是本发明轮履复合运载小车的总体结构示意图；

图2是本发明轮履复合运载小车的结构侧视图；

图3是本发明轮履复合运载小车的悬架总成与车轮总成连接示意图；

图4是本发明轮履复合运载小车的悬架总成结构图；

图5是本发明轮履复合运载小车的前部与后部悬架油缸结构图；

图6是本发明轮履复合运载小车的车轮总成组成示意图；

图7是本发明轮履复合运载小车的轮毂结构示意图；

图8是本发明轮履复合运载小车的轮孔式履带结构及履带拆装尺寸关系图；

图9是本发明所述轮履复合运载小车的轮式向履带式行驶模式切换过程图。

图中：

1-车体；

2-悬架总成；20-纵向调整油缸；21-前部悬架连接座；22-前部悬架油缸；23-前部悬架油缸加强套；24-前部悬架横向连接板；25-前部车轮连接板；26-后部悬架连接座；27-后部悬架油缸；28-后部悬架油缸加强套；29-后部悬架横向连接板；30-后部车轮连接板；

291-导向槽；292-导向销；

3-车轮总成；31-轮毂；32-履带驱动杆；33-轮毂电机；34-制动钳；

311-内侧轮；312-外侧轮；313-履带驱动杆紧固孔；314-履带驱动杆过孔；315-内侧面；316-外侧面；317-轮毂电机安装孔；

4-轮孔式履带；41-履带齿。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1～图3所示，本发明所述轮履复合运载小车，由车体1、悬架总成2、车轮总成3和轮孔式履带4组成，其中悬架总成2、车轮总成3和轮孔式履带4共同构成运载小车的行驶系统，并对称设置在车体1的左右两侧。

车体1内设置有运载小车的动力装置和行驶控制系统；车体1既可以装载货物，也可以承载功能上装。

悬架总成2在垂向和横向两个方向与车体1连接，悬架总成2有两套，每一套悬架总成2连接车体同侧的前、后两个车轮总成3；悬架总成2在运载小车行驶中起减振缓冲的作用，同时也能够调节运载小车的车姿、调整轴距和张紧履带。

车轮总成3，用于承重和带动小车行驶。本发明属于四轮车辆，所以单侧设置两个车轮总成3连接在悬架总成2上。

轮孔式履带4可披挂在同侧的两个车轮总成3上，并由车轮总成3驱动，实现运载小车的履带式行驶；也可摘下来，此时车辆为轮式行驶。轮孔式履带4既可以是一体式橡胶履带，也可以是分段连接式金属履带。轮孔式履带4内侧面有履带齿，能够伸进车轮上的履带驱动杆32空隙之间，被履带驱动杆32拨动运转。

如图3～图5所示，悬架总成2由前部悬架、后部悬架和连接在两个悬架之间的纵向调整油缸20组成。

前部悬架包括前部悬架连接座21、前部悬架油缸22、前部悬架油缸加强套23、前部悬架横向连接板24、前部车轮连接板25；

后部悬架包括后部悬架连接座26、后部悬架油缸27、后部悬架油缸加强套28、后部悬架横向连接板29、后部车轮连接板30。

其中，前部悬架连接座21连接在前部悬架油缸22的缸体顶部，且与车体1垂向连接；前部悬架横向连接板24连接在前部悬架油缸22的缸体中部，且与车体1横向连接；前部悬架油缸加强套23配合嵌套在前部悬架油缸22的缸体上，并可在缸体上垂向滑动，起加强保护的作用，前部悬架油缸加强套23底部设有耳座孔，前部悬架油缸22的活塞伸出端设有耳环孔，耳座孔与耳环孔同轴配合连接在前部车轮连接板25上；前部车轮连接板25上设置有三个安装孔，上安装孔用于连接前部悬架油缸22和前部悬架油缸加强套23，中间安装孔用于连接车轮总成3，下安装孔用于连接纵向调整油缸20；前部车轮连接板25与前部悬架油缸22和前部悬架油缸加强套23的连接为铰接，下安装孔与纵向调整油缸20的连接也为铰接，中间安装孔与车轮总成3的连接为轴键连接。

前部悬架油缸22的伸缩能够带动前部悬架油缸加强套23同步运动，同时也带动前部车轮连接板25运动，进而带动车轮总成3抬升或下降。前部悬架油缸加强套23能够起到增加前悬架强度和刚度的作用。

后部悬架连接座26连接在后部悬架油缸27的缸体顶部，且与车体1垂向连接；后部悬架横向连接板29连接在后部悬架油缸27的缸体中部，且与车体1横向连接；同样，后部悬架油缸加强套28配合嵌套在后部悬架油缸27的缸体上，并可沿缸体滑动，后部悬架油缸加强套28底部设有耳座孔，后部悬架油缸27的活塞伸出端设有耳环孔，耳座孔与耳环孔同轴配合连接在后部车轮连接板30上；同样，后部车轮连接板30上设置有三个安装孔，上安装孔用于连接后部悬架油缸27和后部悬架油缸加强套28，中间安装孔用于连接车轮总成3，下安装孔用于连接纵向调整油缸20；后部车轮连接板30与后部悬架油缸27和后部悬架油缸加强套28的连接为铰接，下安装孔与纵向调整油缸20的连接也为铰接，中间安装孔与车轮总成3的连接为轴键连接。

后部悬架油缸27的伸缩能够带动后部悬架油缸加强套28同步运动，同时也带动后部车轮连接板30运动，进而带动车轮总成3抬升或下降。后部悬架油缸加强套28能够起到增加前悬架强度和刚度的作用。

纵向调整油缸20的一端与前部车轮连接板25连接，另一端与后部车轮连接板30连接。纵向调整油缸20起调整轴距和张紧履带的作用，纵向调整油缸20的伸缩能够带来轴距的变化和悬架的摆动。

所以，需要说明的是，前部悬架连接座21和后部悬架连接座26其中的一个，必须与悬架油缸采用铰接，以适应纵向调整油缸20的伸缩带来的悬架摆动。且只需前部悬架或后部悬架与车体设置铰接即可，无需前后都设置，否则车体会不稳，当在一侧悬架设置铰接的情况下，在有纵向调整油缸的限制下，小车就是稳定的，当需要调整轴距时，伴随纵向调整油缸20的伸缩，悬架油缸伸缩并摆动一定角度，以适应轴距的调整。

所以，在与车体铰接的这个悬架上，对应的横向连接板(前部悬架横向连接板24/后部悬架横向连接板29)与悬架油缸为活动连接，在该横向连接板上设置摆动导向槽(如图4中所示的后部悬架横向连接板29上导向槽291)，在悬架油缸的缸体上设置导向销292(图5所示)，导向销与导向槽配合，限制并引导悬架的摆动，以适应纵向调整油缸20伸缩带来的轴距变化。

在运载小车行驶过程中，悬架总成2起减振缓冲的作用，减少因路面不平而引起的车体1振动。当需要调节车姿，调整车体1的距地高度时，悬架总成2的前部悬架油缸22和后部悬架油缸27的活塞同时伸出或同时收缩，即可完成高度调节。

如图6、图7所示，车轮总成3包括轮毂31、履带驱动杆32、轮毂电机33和制动钳34。

轮毂31设置有内侧轮311和外侧轮312，两者联为一体，内侧轮311和外侧轮312之间留有空腔，内侧轮311上设置有履带驱动杆紧固孔313，该孔为阶梯螺纹孔，用于履带驱动杆32轴向定位并紧固，外侧轮312上设置有履带驱动杆过孔314，该孔为通孔，仅用于穿过驱动杆。履带驱动杆紧固孔313和履带驱动杆过孔314一一同轴对应，在轮毂端面均匀分布，孔的数量取决于轮孔式履带4的设计要求；内侧轮和外侧轮中间的空腔用来容纳轮孔式履带4的履带齿41，履带驱动杆32穿过该空腔。

履带驱动杆32为空心杆，空心中穿过螺栓，履带驱动杆3贯穿轮毂31的履带驱动杆过孔314并插入到履带驱动杆紧固孔313中，螺栓从履带驱动杆32空心穿过，紧固到履带驱动杆紧固孔313上，使履带驱动杆32和轮毂31固定。履带驱动杆32在轮毂31上周圈均布，两个相邻履带驱动杆之间的空档能够容纳轮孔式履带4的一个履带齿41，轮毂31转动时带动履带驱动杆32同步旋转，进而拨动轮孔式履带4运转。运载小车一侧只需要有一个车轮总成3安装有履带驱动杆32即可。

轮毂电机33带有制动盘，电机转动端紧贴轮毂31的内侧面315，安装螺杆穿过轮毂电机安装孔317，并通过螺母在外侧面316拧紧固定，实现轮毂电机33带动轮毂31旋转；电机不动端带有平键的安装轴插入到前部车轮连接板25/后部车轮连接板30，并通过螺母紧固固定。

制动钳34能够钳住轮毂电机33的制动盘，并通过螺栓连接固定在前部车轮连接板25/后部车轮连接板30，从而实现运载小车的减速与制动。

如图8所示，轮孔式履带4内圈周向设置有若干履带齿41，当轮孔式履带4披挂在车轮总成3上时，履带齿41由履带驱动杆32带动转动，从而实现轮孔式履带4随车轮总成3一同转动。

设轮毂31的半径为R，履带齿41的齿高为H，轴距为S，轴距调整量为ΔS。当调整轴距，刚好能够实现轮孔式履带4的履带齿41从轮毂31中安放或取出时，应满足履带的周长条件：2S+2πR＝2(S-ΔS)+2π(R+H)，此时得出轴距最小调整量为：ΔS＝πH，所以当ΔS≥πH时，可实现履带的拆装。

如图9所示，为运载小车由轮式向履带式行驶模式切换的过程，由(A)-(F)的过程。

(A)设轮式行驶状态为初始状态；

(B)用千斤顶支撑住车体1，通过悬架总成2提升车轮总成3离开地面，保证车轮总成3与地面、车轮总成3与车体1之间留有的距离应大于履带齿高度加履带厚度的和，以使履带能够顺利的放置与取出；

(C)纵向调整油缸20，带动车轮总成3收缩轴距，轴距收缩量应大于等于πH；

(D)套入轮孔式履带4；

(E)再纵向调整油缸20，带动车轮总成3增大轴距，并张紧履带；

(F)悬架总成2下放车轮总成3，直至轮孔式履带4接地，此时运载小车切换为履带式行驶状态。

运载小车由履带式向轮式行驶模式切换的过程与上述相反，在此不做赘述。

通过以上描述可见，本发明结构简单，仅在原有轮式行驶系统上对轮毂和悬架总成加以改进，便可安装履带，共同构成运载小车的轮式和履带式复合行驶系统。且，本发明不用改动动力与传动系统，行驶模式切换机构简单，只需要调整三个油缸即可，快速、可靠。

Claims (8)

1.一种轮履复合运载小车，其特征在于：设置有包括悬架总成、车轮总成和轮孔式履带的复合行驶系统，对称设置在车体的左右两侧；

所述悬架总成包括前部悬架、后部悬架和纵向调整油缸；

所述前部悬架、后部悬架分别连接在车体前、后的车轮总成上；

所述前部悬架和后部悬架都设置有悬架油缸，所述纵向调整油缸连接在两个悬架油缸之间，所述前部悬架和后部悬架中有一个悬架油缸与车体为铰接；

所述车轮总成包括轮毂、履带驱动杆、轮毂电机和制动钳；

所述轮毂分为内侧轮和外侧轮，两者联为一体，所述内侧轮和外侧轮边缘之间构成空腔；所述履带驱动杆穿设过内侧轮和外侧轮之间的空腔，且沿轮毂的周向均匀分布，相邻两履带驱动杆之间的空档足以容纳轮孔式履带的一个履带齿。

2.根据权利要求1所述的轮履复合运载小车，其特征在于：

所述前部悬架和后部悬架都设置有悬架连接座、悬架油缸、车轮连接板；

所述悬架连接座一端与车体连接，另一端与悬架油缸连接，其中有一个悬架连接座与车体的连接为铰接；

所述悬架油缸的另一端与车轮连接板连接，所述车轮连接板与所述纵向调整油缸连接，且同时与所述车轮总成连接。

3.根据权利要求2所述的轮履复合运载小车，其特征在于：

所述前部悬架和后部悬架上还设置有悬架油缸加强套，所述悬架油缸加强套滑动配合套装在悬架油缸的缸体上，且与油缸的活塞在一端共同连接在车轮连接板上。

4.根据权利要求2或3所述的轮履复合运载小车，其特征在于：

所述前部悬架和后部悬架上还设置有悬架横向连接板，所述悬架横向连接板一端连接在悬架油缸的缸体中部，另一端连接在车体上；

其中，在悬架连接座与车体为铰接的这个悬架上，所述悬架横向连接板上设置有导向槽，对应地在悬架油缸上设置有导向销，导向销与导向槽配合，所述导向槽的走向适应于纵向调整油缸伸缩带来的悬架摆动。

5.根据权利要求1所述的轮履复合运载小车，其特征在于：

所述内侧轮上设置有履带驱动杆紧固孔，该孔为阶梯螺纹孔，外侧轮上设置有履带驱动杆过孔，该孔为通孔；

所述履带驱动杆为空心杆，其中穿有螺栓；

所述履带驱动杆穿过履带驱动杆过孔，并插入履带驱动杆紧固孔，且由螺栓紧固到履带驱动杆紧固孔中。

6.根据权利要求1所述的轮履复合运载小车，其特征在于：

所述轮毂电机的转动端紧贴轮毂的内侧，所述轮毂电机的不动端带有平键安装轴，所述平键安装轴对应连接到所述前部悬架/后部悬架上；所述轮毂电机带有制动盘；

所述制动钳安装在所述前部悬架/后部悬架上，且能够与所述制动盘接触产生制动。

7.根据权利要求1或6所述的轮履复合运载小车，其特征在于：

当为轮式行驶时，不安装所述轮孔式履带；

当为履带式行驶时，将所述轮孔式履带披挂到车体同侧两个车轮总成上，使所述履带齿嵌入在车轮总成的履带驱动杆之间。

8.根据权利要求7所述的轮履复合运载小车，其特征在于：通过调整所述纵向调整油缸的伸缩量安装和拆卸所述轮孔式履带；

设轮毂的半径为R，履带齿的齿高为H，两个车轮总成的轴距为S，轴距调整量为ΔS；

则，轴距最小调整量满足如下关系：2S+2πR＝2(S-ΔS)+2π(R+H)时，刚好可以拆装，得，ΔS＝πH；

所以当ΔS≥πH时，可实现履带的拆装。

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