CN210942022U - 一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造提供了一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，可由负重轮对、横摆轮组单元和纵摆轮组单元组成；所述负重轮对由通过球铰连接的两个负重轮组成；所述横摆轮组单元包括横向摆臂，该摆臂两端分别连接有负重轮对或者纵摆轮组单元；所述纵摆轮组单元包括铰接于悬架上的纵向摆臂，在纵向摆臂两端分别连接有负重轮对或横摆轮组单元。本专利提供了可模块组装的自平衡负重轮组，负重轮组据能够在其具有的运动副的自由活动范围内，使悬架对其施加的载荷均布在各个负重轮上，同时在地形不平整条件下，提供缓冲，保证履带接地部分与地面的可靠接触。

Description

一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组

技术领域

本发明创造属于橡胶履带式车辆领域，尤其是涉及一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组。

背景技术

橡胶履带行走系统的通过性与其接地压力密切相关。一般地，在同样橡胶履带接地长度、宽度和同样的负重轮数量、排列条件下，接地压力分布越均匀，橡胶履带行走系统通过性就越好。

履带接地部分需要牢靠地贴合地面，以保证牵引可靠稳定。但崎岖不平地形是越野环境的常态，地形的不平整是随机且是各个方向的，现有的橡胶履带行走系统仍沿用原有的钢制履带行走系统设计，一般都考虑了沿履带纵向的地形不平整对行驶的影响，采用弹性悬架等技术使负重轮能够产生摆动。

由于钢制履带具有相当高的横向刚度，其行走系统的设计无需也无法考虑在履带横向上的地形不平整。但橡胶履带与钢制履带存在明显差异，其横向刚度和强度均低于钢制履带，遇到地形不平整的情况，会使履带局部受力大，进而诱发磨损、划伤、脱胶等问题。因此，亟需改进，以提高履带接地部分与地面的可靠接触。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，包括基本负重轮对、横摆轮组单元以及纵摆轮组单元中的至少一种，

所述横摆轮组单元包括横向摆臂，在该横向摆臂的两端分别铰接有基本负重轮对；

所述纵摆轮组单元包括铰接于悬架上的纵向摆臂，在纵向摆臂两端分别铰接一横摆轮组单元。

进一步，基本负重轮对包括对称布置于球铰组件两侧的负重轮；球铰组件包括球铰轴上相互扣合的球铰外壳，球铰外壳将球铰元件夹紧在球铰轴上，球铰轴两端分别设有用于连接负重轮的法兰结构。

进一步，所述球铰元件采用变刚度橡胶球铰结构。

进一步，所述球铰外壳包括球铰上壳和球铰下壳，二者间通过螺钉固定，即，根据所安装位置的不同，球铰上壳可以与结构件制作成一体，即与横向摆臂、纵向摆臂或悬架制成一体，更便于装配，结构稳定性更好。

进一步，所述球铰上壳上设有加强板，加强板对应横向摆臂、纵向摆臂或悬架两侧布置。

进一步，所述法兰结构包括套装在球铰轴上的法兰座，法兰座靠近球铰外壳的一端设有法兰体。

进一步，所述横向摆臂、纵向摆臂、以及悬架之间有连接关系的部位通过球铰铰接。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本专利提供了可模块组装的自平衡负重轮组，负重轮组主要由负重轮、球铰、横向摆臂、纵向摆臂等组成。橡胶履带行走系统通过其悬架等为施加载荷，负重轮组通过球铰、横向摆臂、纵向摆臂等与悬架连接。这些负重轮组据能够在其具有的运动副的自由活动范围内，使悬架对其施加的载荷均布在各个负重轮上，同时在地形不平整条件下，提供缓冲，保证履带接地部分与地面的可靠接触。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造应用于橡胶履带行走系统时的示意图；

图2为本发明创造连接悬架时的示意图；

图3为本发明创造具有四个基本负重轮对的负重轮组的示意图；

图4为本发明创造实施例中具有两个基本负重轮对的负重轮组与纵向摆臂安装的示意图；

图5为本发明创造实施例中具有两个基本负重伦对的负重轮组示意负重轮对与横向摆臂安装形式的示意图；

图6为本发明创造实施例中具有两个基本负重轮对的负重轮组与悬架安装形式的示意图；

图7为本发明创造实施例中具有两个基本负重轮对的负重轮组示意负重轮对与纵向摆臂安装形式的示意图；

图8为本发明创造实施例中基本负重轮对的示意图；

图9为本发明创造实施例中橡胶球铰与法兰座部分的示意图；

图10为本发明创造实施例中橡胶球铰的示意图；

图11为本发明创造实施例中橡胶球铰的剖视图；

图12为本发明创造实施例中球铰元件的结构示意图；

图13为本发明创造实施例中球铰元件的横断面示意图。

附图标记说明：

1-横摆轮组单元；2-纵摆轮组单元；3-横向摆臂；4-纵向摆臂；5-负重轮；6-球铰元件；7-球铰上壳；8-球铰下壳；9-螺钉；10-加强板；11-法兰座；12-法兰体；13-止口；14-连接孔；15-轴肩；16-活动间隙；17-悬架；18-球铰组件；19-外环；20-内环；21-橡胶缓冲体；22-缺口；23-形变间隙；24-定型支撑部；25-缓冲部；26-凹槽部；27-压缩空间；28-圆滑过渡；29-球铰轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，如图1至10所示，包括横摆轮组单元1和纵摆轮组单元2；所述横摆轮组单元包括横向摆臂3，该横向摆臂两端分别铰接有负重轮对；所述纵摆轮组单元包括铰接于悬架17上的纵向摆臂4，在纵向摆臂两端分别铰接一横摆轮组单元。

负重轮对为负重轮组的基本组成形式，上述的负重轮对包括对称布置于球铰组件两侧的负重轮5；所述球铰组件18包括球铰轴上相互扣合的球铰外壳，球铰外壳将球铰元件6夹紧在球铰轴上，球铰轴两端分别设有用于连接负重轮的法兰结构。

实际应用时，负重轮组中负重轮的数量可以为2、4、8，分别对应采用1个负重轮对、2个负重轮对和4个负重轮对。负重轮组根据其负重轮的数量及其组合形式，可分为基本负重轮组、横摆负重轮组、纵摆负重轮组、全向横摆负重轮组、全向纵摆负重轮组，以下针对每种形式作出具体说明：

I、基本负重轮组，仅包含1个负重轮对，即两个负重轮通过中部的球铰连接在悬架上，参考附图8所示的形式。

II、2个负重轮对构成负重轮组时，2个负重轮对是通过横向摆臂或者纵向摆臂连接。

参考附图5、6所示的形式，具体形式一般有如下两种：

a、横向摆臂将2个负重轮对沿履带纵向排列，负重轮呈现2行2列的排列形式，称为横摆负重轮组，横摆负重轮组通过其横向摆臂与悬架连接。

b、纵向摆臂将2个负重轮对沿履带横向排列，负重轮呈现1行4列的排列形式，称为纵摆负重轮组，纵摆负重轮组通过其纵向摆臂与悬架连接。

IV、4个负重轮对构成负重轮组时，其负重轮在履带上的排列为2行4列，其实现方式可以通过纵向摆臂连接两个横摆负重轮组实现，也可以通过横向摆臂连接两个纵摆负重轮组实现。其具体形式一般有如下几种：

(a)横向摆臂将2个纵摆负重轮组沿履带纵向排列，作为全向横摆负重轮组，全向横摆负重轮组通过其横向摆臂与悬架连接；

(b)纵向摆臂将2个横摆负重轮组沿履带横向排列，作为全向纵摆负重轮组，全向纵摆负重轮组通过其纵向摆臂与悬架连接，可参考附图2所示的安装形式。

上述球铰元件采用变刚度橡胶球铰结构。上述球铰外壳包括球铰上壳7和球铰下壳8，二者间通过螺钉9固定，球铰上壳与横向摆臂一体。为了进一步加强结构，上述球铰上壳对应所述横向摆臂的两侧，分别设有加强板10。

球铰可以采用现有技术中常见的橡胶球铰，作为一种改进，如图11至13所示，在一个可选的实施例中，球铰元件具体结构可以是，包括外壳结构，该外壳结构包括外环19和内环20，在外环与内环间设有橡胶缓冲体21；所述橡胶缓冲体中部留有沿轴向贯通该橡胶缓冲体的缺口22，且橡胶缓冲体轴向方向的两端均内凹于外壳结构，其与保持结构外缘间留有形变间隙23。在缓冲部末端与外壳结构外缘间设有压缩空间27。

橡胶缓冲体通过硫化工艺成型于内环和外环之间，通常，内环与外环构成开放式的结构，二者由橡胶缓冲体牢固粘结。所设置的形变间隙及压缩间隙预留了橡胶缓冲体压缩形变的空间，结构件不会妨碍橡胶缓冲体性能的发挥。

作为一种优选的结构，橡胶缓冲体包括中部的定型支撑部24及两侧的缓冲部25，所形成的缺口大致呈ω型，包括左右对称的两凹槽部26，此两凹槽部均呈弧形槽结构，且槽壁与定型支撑部之间、以及槽壁与缓冲部之间均圆滑过渡28，橡胶体受载时，可以挤压缓冲部向缺口部分压缩。

需要指出的是，在趋近极限状态时(橡胶缓冲体压缩量较大时)，缓冲部指向缺口的部分最先受压变形，会插入缺口内(或者说是有插入缺口内的趋势)，橡胶缓冲体按预计的方式和方向形变，形变可控性强。极限状态下，缓冲部靠近缺口的部分挤入缺口内，弥补了橡胶缓冲体在缺口部分刚性的“不足”，在受冲击力极大或极限重载的情况下，球铰结构又获得更好的刚度。

上述法兰结构包括套装在球铰轴上的法兰座11，法兰座靠近球铰外壳的一端设有法兰体12。法兰座远离球铰的一端设有止口13，负重轮通过法兰座上的止口及穿过并连接在法兰体上的螺栓进行轴向和径向定位。法兰体上设有用于穿设螺栓的连接孔14。同时，法兰座与球铰轴之间设置有轴承。需要指出的是，止口设置在远离球铰的一侧，便于负重轮装卸、更换和维护。

通常，可在球铰轴29两端分别设有轴肩15，所述法兰结构与轴肩配合定位后，法兰体与球铰外壳之间留有活动间隙16，能够限位球铰轴相对球铰外壳的摆动，使两侧负重轮的摆动限定在设计范围内。正是由于轴肩的设置，保证了法兰座精确的位置度，预留的活动间隙，允许球铰组件与法兰结构间有一定的活动量，但该活动量又不至于过大，既能够保持结构的稳定性及结构强度的需要，同时，还允许球铰元件产生形变，也允许球铰组件与法兰结构间有一定的晃动量，有效发挥了球铰部分的缓冲能力(多个方向均具有缓冲能力)，更好的实现平衡受力的作用。具体表现在：

a、横向摆臂中部通过球铰或者销轴等与其他组件连接，使横向摆臂能够绕其中心摆动，采用销轴时摆动轴线方向为履带横向(X)，而采用球铰时，在空间范围内的各个方向，均具有摆动量，同时又保证了绕履带横向(X)的摆动量大于其他两个方向(Y、Z)。

b、纵向摆臂中部通过球铰或者销轴等与其他组件连接，使纵向摆臂能够绕其中心摆动，采用销轴时摆动轴线方向为履带纵向(Y)，而采用球铰时，在空间范围内的各个方向，均具有摆动量，同时又保证了沿履带纵向(Y)的摆动量大于其他两个方向(X、Z)。

c、针对构成基本负重轮组的负重轮对，两侧负重轮所在的法兰结构与球铰壳体间存在活动间隙，允许各负重轮相对于球铰壳体产生一定的摆动量，而两负重轮间也可以产生相对的偏移量。

在一个可选的实施例中，横向摆臂与纵向摆臂之间通过球铰铰接，纵向摆臂与悬架之间通过球铰铰接，这里所指的球铰可以与上述的球铰元件结构相同，当然，横向摆臂与纵向摆臂之间、纵向摆臂与悬架之间采用普通销轴也是可行的，这些部位采用球铰是为了进一步增强缓冲能力，使负重轮组结构具有更优的自平衡能力。

本专利提供了可模块组装的自平衡负重轮组，负重轮组主要由负重轮、球铰、横向摆臂、纵向摆臂等组成。橡胶履带行走系统通过其悬架等为施加载荷，负重轮组通过球铰、横向摆臂、纵向摆臂等与悬架连接。这些负重轮组据能够在其具有的运动副的自由活动范围内，使悬架对其施加的载荷均布在各个负重轮上，同时在地形不平整条件下，提供缓冲，保证履带接地部分与地面的可靠接触。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：包括基本负重轮对、横摆轮组单元以及纵摆轮组单元中的至少一种，

所述横摆轮组单元包括横向摆臂，在该横向摆臂的两端分别铰接有基本负重轮对；

所述纵摆轮组单元包括铰接于悬架上的纵向摆臂，在纵向摆臂两端分别铰接一横摆轮组单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：所述基本负重轮对包括对称布置于球铰组件两侧的负重轮；所述球铰组件包括球铰轴上相互扣合的球铰外壳，球铰外壳将球铰元件夹紧在球铰轴上，球铰轴两端分别设有用于连接负重轮的法兰结构。

3.根据权利要求2所述的一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：所述球铰元件采用变刚度橡胶球铰结构。

4.根据权利要求2所述的一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：所述球铰外壳包括球铰上壳和球铰下壳，二者间通过螺钉固定。

5.根据权利要求4所述的一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：所述球铰上壳上设有加强板。

6.根据权利要求2所述的一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：所述法兰结构包括套装在球铰轴上的法兰座，该法兰座靠近球铰外壳的一端设有法兰体。

7.根据权利要求1所述的一种用于橡胶履带行走系统的自平衡负重轮组，其特征在于：所述横向摆臂、纵向摆臂、以及悬架之间有连接关系的部位通过球铰铰接。

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