CN110065543B - 一种车辆独立悬架***、一种轮履转换车辆及行驶方式转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种车辆独立悬架***、轮履转换车辆及车辆行驶的轮履转换方法，属于汽车悬架控制技术领域。该车辆独立悬架***，由连接于车架(1)和车轮(5)的各独立悬架构成，车轮为分成四组的八个车轮，其中前后两组车轮的独立悬架构成相同且联动、中间两组车轮的独立悬架连接且联动，中间两组的同侧车轮各外覆一条履带(9)，形成中间履带式车轮。本发明可实现车轮和履带的转换，并且可以实现4×4和8×8的行驶方式转换，适应更多复杂路况，提升车辆的通过性，特别适合在军车和装甲车中应用。

Description

一种车辆独立悬架***、一种轮履转换车辆及行驶方式转换 方法

技术领域

本发明属于汽车悬架控制技术领域，涉及一种轮履转换独立悬架***，具体地说是一种可以控制轮胎提升和下降并且可以实现军用汽车轮式和履带式行驶相互转换的一种车辆独立悬架控制的***，以及装配有该独立悬架***的可实现轮履转换的车辆。

背景技术

由于军用车辆的行驶路况的复杂，悬架结构多采用独立悬架，车轮多采用轮式结构。轮式车辆的缺点如下：由于轮式车辆需要考虑接地压力的问题，军用轮式车辆的重量不能太重，否则在松软的地形中，车轮容易下陷；由于受到重量的影响，轮式车辆的装甲不能太厚，导致军车的防护性能较弱；轮式军车的转弯半径较履带式大。军用车辆中也有坦克类的履带式军车，履带式军车的缺点如下：履带车的行驶速度低，耗能高，履带部分很容易损坏；履带车的机动性能低于轮式车量；履带车的履带一旦断裂，则整车无法动弹。

发明内容

本发明为克服军用车辆现有技术存在的不足而提供一种环境适应性广，使用功能多样的轮履转换的车辆以及一种为实现轮履转换的车辆独立悬架***。

本发明车辆独立悬架***，由连接于车架(1)和车轮(5)的各独立悬架构成，其特征在于，所述车轮设为分成四组的八个车轮，其中前后两组车轮的独立悬架构成相同且联动、中间两组车轮的独立悬架连接且联动。

一个优选方案为所述中间两组的同侧车轮各外覆一条履带(9)，形成中间履带式车轮。

所述的车辆独立悬架***，所述独立悬架为扭杆弹簧悬架结构，前后两组车轮的扭杆弹簧悬架包括下臂支座(2)、下控制臂(3)、上控制臂(4)、扭杆(6)、连接套(7) 和驱动电机(8)，下控制臂一端通过旋转轴连接下臂支座从而与车架相连，另一端与车轮铰接；上控制臂一端与车架用销轴连接，另一端与车轮铰接；下控制臂的旋转轴是中空的，旋转轴的一端带有花键，扭杆一端通过花键与下控制臂连接，另一端通过连接套与驱动电机连接，驱动电机固定在车架上。中间两组车轮的扭杆弹簧悬架包括各自的下臂支座(2)、下控制臂(3)和上控制臂(4)，下控制臂一端通过旋转轴连接下臂支座从而与车架(1)相连，另一端与车轮(5)铰接；上控制臂一端与车架用销轴连，另一端与车轮铰接；下控制臂的旋转轴是中空的，旋转轴的一端带有花键；两组扭杆弹簧悬架共用一个扭杆弹簧(10)、连接套(7)和驱动电机(8)，扭杆弹簧(10)一端通过花键与位于中间两组端头(如前端)的下控制臂连接，另一端通过位于中间两组另一端头(如后端)的连接套与驱动电机连接，驱动电机固定在车架上。

所述的车辆独立悬架***，独立悬架也可以为半主动油气弹簧悬架结构，包括下臂支座(2)、下控制臂(3)、上控制臂(4)、油缸(16)、蓄能器(17)和阻尼阀(19)；下控制臂一端通过旋转轴连接两个下臂支座固定到车架上，另一端与车轮(5)铰接；上控制臂一端与车架连接，另一端与车轮铰接；油缸安装在车架上，油缸的活塞杆和下控制臂连接，油缸连接阻尼阀，阻尼阀通过管路连接蓄能器。中间两组车轮的独立悬架中油路并联，前后两组车轮的独立悬架中油路并联。该车辆独立悬架***，另设安装在机架上的轮边阀板(18)，轮边阀板上集成有设在油路中的电磁阀c、电磁阀 d和电磁阀e，电磁阀e设在油缸(16)缸体所在端(上端)油管中并与阻尼阀(19) 连接，油缸(16)与活塞杆所在端(下端)的两油管上设电磁阀b和电磁阀k；通过关闭电磁阀c、e和k，打开电磁阀b和d，使油缸通过电磁阀b进油，电磁阀d 出油，油缸处于压缩状态而带动下控制臂向上升起车轮；反之，关闭电磁阀b、d 和e，打开电磁阀c和k，油缸处于升长状态而带动车轮下降。所述阻尼阀(19)为定阻尼阀或变阻尼阀。

本发明还提供一种轮履转换车辆，包括车架(1)和车轮(5)，特点是：所述车轮设为分成四组的八个车轮，中间两组的同侧车轮各外覆一条履带(9)形成中间履带式车轮，前后两组为轮式车轮，每个车轮通过独立悬架与车架相连，使用前述车辆独立悬架***实现前后两组轮式车轮与中间两组履带式车轮的转换。

本发明进一步提供一种车辆行驶方式轮履转换的方法，通过控制上述车辆独立悬架***，将中间两组车轮升起、前后两组车轮降下实现4×4车轮行驶方式，将中间两组车轮降下、前后两组车轮升起实现履带式行驶方式，以及将履带拆除、全部车轮降下实现8×8车轮行驶方式。所述控制通过扭杆弹簧悬架结构的驱动电机或半主动油气弹簧悬架结构的电磁阀实现。

采用以上设计，本发明的独立悬架***对车轮分组，不同组的独立悬架可分别控制与联动，可以实现轮式和履带式转换，提高车辆来应对复杂路况的能力，也可以实现4×4轮式、8×8轮式及履带式的转换。

附图说明

图1是本发明一种轮履转换独立悬架***中扭杆弹簧悬架的结构图；

图2是本发明中图1的A向视图；

图3为4×4车轮驱动示意图；

图4为8×8车轮驱动示意图；

图5为履带轮驱动行驶示意图；

图6为本发明一种轮履转换独立悬架***中半主动油气弹簧悬架的结构图；

图7为图6左视图的逆时针转动90°后的视图；

图8为图6的轴视图；

图9为本发明一种轮履转换独立悬架***中半主动油气弹簧悬架的液压原理图。

图1和图2中附图标记表示为：车架1、下臂支座2、上控制臂3、下控制臂4、车轮5、扭杆6、连接套7、驱动电机8、履带9、扭杆弹簧10。

图6和图7中附图标记表示为：车架1、下臂支座2、上控制臂3、下控制臂4、车轮5、油缸16、蓄能器17、轮边阀板18、履带9、定阻尼阀19。

图8中附图标记为：车架1、车轮5、履带9、独立悬架20。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

现有军用车辆要么为轮式，要么为履带式，其各自使用环境有局限性，功能较为单一。为适应综合战备的使用需求，本发明首先在军用车辆中提出轮履转换的设计思路，提供一种轮履转换车辆以及车辆行驶的轮履转换方法。

该轮履转换车辆主要改进了原有军车的独立悬架***，利用该独立悬架***对车轮的升降进行控制，实现车辆的轮、履转换以及车轮4×4和8×8的转换。该轮履转换车辆的结构设计以图8显示为例，包括一车架1和分布固定在车架两侧的八个车轮5(每侧四个车轮)，每个车轮5通过各自的独立悬架20与车架连接，通过独立悬架控制各车轮的升降；全部独立悬架20组成车辆独立悬架***，通过独立悬架***控制车轮的分组升降。进一步的，固定在车架中部的两个车轮5外覆一履带9 (履带9内表面上有和车轮轮胎在表面花纹契合的凸起，轮胎放气后，将履带安装在轮胎表面，然后对轮胎充气，控制履带张紧)，将中间两个车轮组装成带式，形成中间两组履带式车轮。

以上设计的军车可以适应不同的使用条件选择不同的行驶方式：车辆在公路上行驶时，可以将中间两组车轮(覆有履带)升起，这样车辆就会相当于4×4驱动的汽车(见图3)，可以高速行驶。当车辆需要较大载重量时，可以将中间两组车轮上的履带拆卸下来，并将中间两组车轮(履带已拆除)降下，这样就会相当于8×8驱动的汽车(见图4)。需要履带行驶的越野路面上，可以将中间两组履带式车轮降下，而升起位于车架两端的第一组和第四组车轮，这样就可以用履带行驶(见图5)。

控制车轮有序升降的为车辆独立悬架***。组成车辆独立悬架***的独立悬架可以为扭杆弹簧悬架结构，或半主动油气弹簧悬架结构。分别详述如下：

本发明扭杆弹簧悬架结构的车辆独立悬架***参见图1和图2所示，包括固定于车架1的下臂支座2、下控制臂3、上控制臂4、扭杆6、连接套7、驱动电机8、和扭杆弹簧10。每一车轮5安装一套扭杆弹簧悬架，图1所示的实施方式设有四组八个车轮，顺序定义为第一组车轮、第二组车轮、第三组车轮和第四组车轮，第二组和第三组的车轮5的外端左右各安装一个履带9。其中：

安装在第一组和第四组车轮的扭杆弹簧悬架中，下控制臂3呈V字型，其V字开口两端设有与下臂支座连接的旋转轴，通过旋转轴连接两个下臂支座2从而与车架1相连，下控制臂3的V字封口端与车轮5铰接；上控制臂4一端与车架1用销轴连接，另一端与车轮5铰接。下控制臂3的旋转轴是中空的，并且旋转轴的一端带有花键，扭杆6贯穿下控制臂3的旋转轴，扭杆6的一端通过花键与一个下控制臂3(图1显示为左端)连接，另一端通过连接套7与驱动电机8连接，参见图2。驱动电机8固定在车架1上，其可以驱动扭杆6旋转，并且可以自锁，使驱动电机 8的输出轴锁死，这样驱动电机8就可以当做扭杆6的支座，用于固定扭杆6。

安装在第二组和第三组车轮的扭杆弹簧悬架中，下臂支座2、下控制臂3、上控制臂4的设置与第一组和第四组完全相同，但两组共用一个驱动电机8，且两组共用一根扭杆弹簧10，以图1所示为例，驱动电机8安装在第三组车轮的悬架外侧，与驱动电机8连接(通过连接套7)的扭杆延伸至第二组车轮的悬架，即两组共用一根扭杆即扭杆弹簧10，同样，驱动电机8可以驱动扭杆6(扭杆弹簧10)旋转，自锁时当做扭杆弹簧10的支座，用于固定扭杆弹簧10。

扭杆弹簧悬架结构的轮履转换车辆独立悬架***工作时，驱动电机8通过连接套7与扭杆6连接，这样驱动电机8转动，带动扭杆6转动，而扭杆6又通过花键与下控制臂3连接，下控制臂3又与车轮5铰接，这样驱动电机8转动，就会间接带动车轮5的升降。驱动电机8转动的角度可以加以限制，这样车轮5的升降高度就会得到控制。驱动电机8带自锁功能，即驱动电机8可以在其旋转角度范围内的任意角度自锁，保证输出轴锁死，这样驱动电机8就相当于扭杆6的一个固定支座，扭杆6就会实现衰减振动的作用。车架1左右两侧同一组的驱动电机同时工作以保证同组两个车轮同步升降。同样，中间两组车轮悬架共用一个驱动电机8和一根扭杆弹簧10，驱动电机8带动扭杆弹簧10驱使中间两组车轮同时升降，车架1左右两侧的驱动电机同时工作以保证两侧车轮同步升降。

利用该扭杆弹簧悬架结构的轮履转换车辆独立悬架***，通过对驱动电机8的控制，能实现将中间两组车轮升起前后两组车轮降下(4×4行驶)、将全部车轮降下 (8×8行驶)的切换；中间两组车轮加覆履带时，能实现将中间两组车轮升起前后两组车轮降下(轮式行驶)、将中间两组车轮降下前后两组车轮升起(履带式行驶) 的切换。

本发明半主动油气弹簧悬架结构的轮履转换车辆独立悬架***参见图6-图9，包括固定于车架1的下臂支座2、下控制臂3、上控制臂4、油缸16、蓄能器17、轮边阀板8和阻尼阀19。每一车轮5安装一套半主动油气弹簧悬架，图6和图8所示的实施方式设有四组八个车轮，顺序定义为第一组车轮、第二组车轮、第三组车轮和第四组车轮，第二组和第三组的车轮5的外端左右各安装一个履带9。其中：

下控制臂3呈V字型，其V字开口两端通过旋转轴连接两个下臂支座2固定到车架1上，上控制臂4一端通过销轴直接与车架1连接，上控制臂4的另一端和下控制臂3的V字封口端分别通过球销与车轮5铰接。油缸16安装在车架1上，油缸16的活塞杆和下控制臂3通过销轴连接，油缸16连接蓄能器17和阻尼阀19，蓄能器17固定在在油缸16外侧顶部，通过管路和阻尼阀19连接，阻尼阀19又连接轮边阀板上的电磁阀e。蓄能器17可以实现短期大量供油、***保压、应急能源、缓和冲击压力。阻尼阀19用于调节蓄能器进出油的阻尼。

参照图9，第二组车轮和第三组车轮油路并联，第一组和第四组车轮油路并联。其中第二组车轮独立悬架的油缸阻尼阀19用于调节蓄能器进出油的阻尼。轮边阀板上集成有装设在油路上的电磁阀c、电磁阀d和电磁阀e。油缸16的下端(活塞杆所在一端，即与下控制臂连接的一端定义为下端)两油管上连接电磁阀b和电磁阀 k，上端(油缸缸体所在端定义为上端)油管连接轮边阀板18上的电磁阀e，电磁阀e与阻尼阀19连接。半主动油气弹簧悬架结构的车辆独立悬架***工作时，当中间两组履带轮需要上升时，关闭第二组车轮和第三组车轮悬架中的电磁阀c、e和k，打开电磁阀b和d，油缸16通过电磁阀b进油，电磁阀d出油，这样油缸16处于压缩状态。又因为油缸16的缸体固定在车架上，活塞杆固定在下控制臂3上，油缸 16压缩后，会带动下控制臂3向上升起，这样就可以控制车轮升起。反之，关闭电磁阀b、d和e，打开电磁阀c和k，这样油缸6处于升长状态，车轮5就可以下降。

同理，第一组车轮和第四组车轮用同样的原理控制，实现同时上升或下降。阻尼阀19为定阻尼阀，在正常行驶过程中，关闭电磁阀b和k，这样就是半主动油气弹簧悬架。将阻尼阀19换成变阻尼阀，就是主动油气悬架***，车轮升降液压控制原理相同。

利用该半主动油气弹簧悬架结构的轮履转换车辆独立悬架***，通过对电磁阀的控制，能实现将中间两组车轮升起前后两组车轮降下(4×4行驶)、将全部车轮降下(8×8行驶)的切换；中间两组车轮加覆履带时，能实现将中间两组车轮升起前后两组车轮降下(轮式行驶)、将中间两组车轮降下前后两组车轮升起(履带式行驶) 的切换。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。

Claims (8)

1.车辆独立悬架***，由连接于车架(1)和车轮(5)的各独立悬架构成，其特征在于，所述车轮为分成四组的八个车轮，其中前后两组车轮的独立悬架构成相同且联动、中间两组车轮的独立悬架连接且联动；

其中，所述中间两组的同侧车轮各外覆一条履带(9)，形成中间履带式车轮；以及

其中通过控制所述车辆独立悬架***，将中间两组车轮升起、前后两组车轮降下实现4×4车轮行驶方式，将中间两组车轮降下、前后两组车轮升起实现履带式行驶方式，以及将履带拆除、全部车轮降下实现8×8车轮行驶方式；

其中，中间两组车轮悬架共用一个驱动电机和一根扭杆弹簧，该驱动电机带动扭杆弹簧驱使中间两组车轮同时升降，所述车辆独立悬架***的左右两侧分别配置有驱动电机，位于车辆独立悬架***左右两侧的驱动电机同时工作以使得车辆悬架***左右两侧的车轮同步升降。

2.根据权利要求1所述的车辆独立悬架***，其特征在于，所述独立悬架为扭杆弹簧悬架结构，前后两组车轮的扭杆弹簧悬架包括下臂支座(2)、下控制臂(3)、上控制臂(4)、扭杆(6)、连接套(7)和驱动电机(8)，下控制臂一端通过旋转轴连接下臂支座从而与车架相连，另一端与车轮铰接；上控制臂一端与车架用销轴连，另一端与车轮铰接；下控制臂的旋转轴是中空的，旋转轴的一端带有花键，扭杆一端通过花键与下控制臂连接，另一端通过连接套与驱动电机连接，驱动电机固定在车架上。

3.根据权利要求1或2所述的车辆独立悬架***，其特征在于，所述独立悬架为扭杆弹簧悬架结构，中间两组车轮的扭杆弹簧悬架包括各自的下臂支座(2)、下控制臂(3)和上控制臂(4)，下控制臂一端通过旋转轴连接下臂支座从而与车架(1)相连，另一端与车轮(5)铰接；上控制臂一端与车架用销轴连接，另一端与车轮铰接；下控制臂的旋转轴是中空的，旋转轴的一端带有花键；两组扭杆弹簧悬架共用一个扭杆弹簧(10)、连接套(7)和驱动电机(8)，扭杆弹簧(10)一端通过花键与位于中间两组端头(如前端)的下控制臂连接，另一端通过位于中间两组另一端头(如后端)的连接套与驱动电机连接，驱动电机固定在车架上。

4.根据权利要求1所述的车辆独立悬架***，其特征在于，所述独立悬架为：半主动油气弹簧悬架结构，包括下臂支座(2)、下控制臂(3)、上控制臂(4)、油缸(16)、蓄能器(17)和阻尼阀(19)；下控制臂一端通过旋转轴连接两个下臂支座固定到车架上，另一端与车轮(5)铰接；上控制臂一端与车架连接，另一端与车轮铰接；油缸安装在车架上，油缸的活塞杆和下控制臂连接，油缸连接阻尼阀，阻尼阀通过管路连接蓄能器。

5.根据权利要求4所述的车辆独立悬架***，其特征在于，中间两组车轮的独立悬架中油路并联，前后两组车轮的独立悬架中油路并联。

6.根据权利要求5所述的车辆独立悬架***，其特征在于，另设安装在机架上的轮边阀板(18)，轮边阀板上集成有设在油路中的电磁阀c、电磁阀d和电磁阀e，电磁阀e设在油缸(16)缸体所在端(上端)油管中并与阻尼阀(19)连接，所述阻尼阀(19)为定阻尼阀或变阻尼阀，油缸(16)与活塞杆所在端(下端)的两油管上设电磁阀b和电磁阀k；通过关闭电磁阀c、e和k，打开电磁阀b和d，使油缸通过电磁阀b进油，电磁阀d出油，油缸处于压缩状态而带动下控制臂向上升起车轮；反之，关闭电磁阀b、d和e，打开电磁阀c和k，油缸处于升长状态而带动车轮下降。

7.一种轮履转换车辆，包括车架(1)和车轮(5)，其特征在于，所述车轮设为分成四组的八个车轮，中间两组的同侧车轮各外覆一条履带(9)形成中间履带式车轮，前后两组为轮式车轮，每个车轮通过独立悬架与车架相连，使用权利要求1至6任一项所述的车辆独立悬架***实现前后两组轮式车轮与中间两组履带式车轮的转换；

其中，通过控制车辆独立悬架***，将中间两组车轮升起、前后两组车轮降下实现4×4车轮行驶方式，将中间两组车轮降下、前后两组车轮升起实现履带式行驶方式，以及将履带拆除、全部车轮降下实现8×8车轮行驶方式

其中，中间两组车轮悬架共用一个驱动电机和一根扭杆弹簧，该驱动电机带动扭杆弹簧驱使中间两组车轮同时升降，所述车辆独立悬架***的左右两侧分别配置有驱动电机，位于车辆独立悬架***左右两侧的驱动电机同时工作以使得车辆悬架***左右两侧的车轮同步升降。

8.根据权利要求7所述的轮履转换车辆，其特征在于，所述控制通过扭杆弹簧悬架结构的驱动电机或半主动油气弹簧悬架结构的电磁阀实现。