CN112706847A - 多摆臂多悬挂式履带行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多摆臂多悬挂式履带行走机构。车架一侧安装至少一摆臂悬挂构件。摆臂悬挂构件包括两个摆臂，两摆臂上端之间通过上端轴固定连接，弹性阻尼连接件一端可转动安装在上端轴上，另一端可转动安装在联结轴上，联结轴通过弹簧支座与定位轴固定，定位轴固定于车架上，弹性阻尼连接件倾斜设置。两个摆臂中部可转动安装在中间轴上，中间轴固定于车架上，中间轴上可转动安装有用于与转动到上面的履带内表面接触的多个托带轮。两个摆臂下端之间通过下端轴固定连接，下端轴上可转动安装有用于与转动到下面的履带内表面接触的负重轮组件。本发明在保证良好的减震、越障性能的同时，能够有效降低结构复杂度，方便维修与保养。

Description

多摆臂多悬挂式履带行走机构

技术领域

本发明涉及一种用于履带车辆的多摆臂多悬挂式履带行走机构，属于履带车辆行走机构技术领域。

背景技术

按是否军用，履带车辆可分为军用履带车辆与工程(民用)履带车辆。现有的军用履带车辆的履带行走机构的减震、越障性能优越，但是零部件数目庞大，组成结构复杂，维修起来困难、繁琐。工程履带车辆的履带行走机构结构复杂度较军用履带车辆要低很多，但是其减震、越障能力差。由此可见，已有的军用履带车辆和工程履带车辆的履带行走机构各自存在一些不足，如何将两者优点集于一身，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多摆臂多悬挂式履带行走机构，其在保证良好的减震、越障性能的同时，能够有效降低结构复杂度，方便维修与保养。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：它包括摆臂悬挂构件，车架的一侧安装至少一摆臂悬挂构件，其中：摆臂悬挂构件包括设于履带两侧外面的两个摆臂，两个摆臂的上端之间通过上端轴固定连接，弹性阻尼连接件的一端可转动地安装在上端轴上，弹性阻尼连接件的另一端可转动地安装在联结轴上，联结轴通过弹簧支座与定位轴固定，定位轴伸出弹簧支座的内端固定于车架上，弹性阻尼连接件从其与上端轴连接的一端沿后退方向向上倾斜设置；两个摆臂的中部可转动地安装在中间轴上，中间轴伸出摆臂的内端固定于车架上，中间轴上可转动地安装有用于与转动到上面的履带内表面接触的多个托带轮；两个摆臂的下端之间通过下端轴固定连接，下端轴上可转动地安装有用于与转动到下面的履带内表面接触的负重轮组件；摆臂在弹性阻尼连接件的弹力作用下转动时，下端轴与弹簧支座始终分别位于中间轴的前方、后方。

本发明的优点是：

本发明克服了已有军用履带车辆和工程履带车辆的履带行走机构各自存在的不足，在保证良好的减震、越障性能的同时，能够有效降低结构复杂度，方便维修与保养。

附图说明

图1是本发明多摆臂多悬挂式履带行走机构的结构示意图。

图2是图1的立体示意图(未示出履带和车架)。

图3是图1的另一立体示意图(未示出履带和车架)。

图4是定位组件、限位板在摆臂上安装位置示意图。

图5是定位组件的安装说明图。

图6是限位板限制负重轮组件转动的说明示意图。

图7是限位板限制摆臂转动的说明示意图。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明多摆臂多悬挂式履带行走机构包括摆臂悬挂构件，车架1的一侧安装至少一摆臂悬挂构件(图1至图3示出的是车架1两侧分别沿行进方向前后安装两个摆臂悬挂构件的情形)，其中：摆臂悬挂构件包括设于履带9两侧外面的两个摆臂6，车架1各侧设置有一履带9，两个摆臂6沿行进方向或说后退方向并排设置，摆臂6在竖直面内转动(如图3)，两个摆臂6的上端之间通过上端轴12固定连接，上端轴12在摆臂6上不可转动，弹性阻尼连接件8的一端可转动地安装在上端轴12上，弹性阻尼连接件8的另一端可转动地安装在联结轴13上，联结轴13通过弹簧支座3与定位轴20固定，定位轴20伸出弹簧支座3的内端固定于车架1上，联结轴13、弹簧支座3与定位轴20均相对于车架1固定不动，弹性阻尼连接件8从其与上端轴12连接的一端沿后退方向向上倾斜设置，即联结轴13的位置高于上端轴12的位置；两个摆臂6的中部可转动地安装在中间轴11上，中间轴11伸出摆臂6的内端固定于车架1上，中间轴11上可转动地安装有用于与转动到上面的履带9内表面接触的多个托带轮7；两个摆臂6的下端之间通过下端轴10固定连接，下端轴10在摆臂6上不可转动，下端轴10上可转动地安装有用于与转动到下面的履带9内表面接触的负重轮组件5；摆臂6在弹性阻尼连接件8的弹力作用下转动时，下端轴10与弹簧支座3始终分别位于中间轴11的前方、后方。

如图1至图3，摆臂悬挂构件的前方设有张紧机构2，张紧机构2包括固定于车架1上的框架23，张紧轴24可滑动地安装在框架23内，张紧轮21转动安装在张紧轴24上，且当张紧轴24滑动到所需张紧位置时，张紧轴24及其上的张紧轮21借由安装在框架23上的张紧杆22(旋转张紧杆22)实现张紧位置调节与定位，即完成对履带9的张紧或松弛。

如图1至图3，摆臂悬挂构件的后方设有主动轮4，可转动的主动轮4通过减速机与车架1固定连接，主动轮4可转动但相对于车架1的位置固定不动。

如图1，履带9围绕张紧轮21、托带轮7、主动轮4、负重轮组件5设置。

在本发明中，张紧机构2、主动轮4及其连接的减速机为本领域的已有部件，故在此不再详述。

如图2和图3，负重轮组件5包括两个三角状支撑架17，支撑架17处于两个摆臂6之间且支撑架17靠近摆臂6设置，各支撑架17的顶端可转动地安装在下端轴10上，两个支撑架17的下端之间固定安装有负重轮轴18，图1至图3示出的是两个支撑架17之间水平并排安装两个负重轮轴18的情形，负重轮轴18上可转动地安装有多个负重轮51，负重轮51用于向履带9施加压力。

进一步来说，在实际设计中，负重轮组件5的负重轮轴18上与履带9的履带齿19对应的两个负重轮51之间具有允许履带齿19通过的间隙，或者说，与履带齿19对应的两个负重轮51之间的间隙宽度应大于履带齿19的宽度，以使履带齿19可自由通过负重轮组件5，参考图1来理解。

对于靠近张紧机构2的一摆臂悬挂构件，两个摆臂6之间固定安装有L状限位板16，限位板16位于中间轴11的下方、支撑架17的上方，其中，限位板16用于当支撑架17绕下端轴10朝行进方向转动时限制支撑架17的转动角度(如图6所示，图中的虚线圆圈示出了限位板16与支撑架17发生接触的时刻，并示出了支撑架17在限位板16的限制下可转动的最大角度a)，以及用于当摆臂6的下端绕中间轴11朝行进方向转动时借由限位板16与张紧机构2的框架23接触来限制摆臂6的转动角度(如图7所示，图中的虚线圆圈示出了限位板16与框架23发生接触的时刻)。如图6和图7，图中示出了L状限位板16。当然，限位板16的截面形状不限于L状，还可为其它形状。

在本发明中，较佳地，摆臂6呈躺倒的V状，V状摆臂6的开口朝向行进方向且呈钝角。

设定负重轮组件5垂直压于履带9时的位置为初始位置，则考虑到最佳行驶与越障性能，负重轮组件5从初始位置朝行进方向转动的最大角度a应大于等于15°且小于等于30°，即15°≤a≤30°，并且，限位板16应位于下端轴10与中间轴11两者中心点连线的前方。

如图4和图5，下端轴10通过定位组件实现在两个摆臂6上的固定，其中：下端轴10的外端设有朝上的定位条型槽101；定位组件包括定位片14和定位螺栓15；当下端轴10贯穿于两个摆臂6的下端之间后，定位片14朝下***下端轴10朝外伸出位于外侧的摆臂6的端部上的定位条型槽101并借由定位螺栓15配合定位螺母(图中未示出)固定于摆臂6上，以实现下端轴10在摆臂6上的固定。

在实际设计中，通常地，车架1的一侧安装有两个摆臂悬挂构件。

对于靠近张紧机构2的一摆臂悬挂构件，中间轴11上与张紧机构2的张紧杆22对应的两个托带轮7之间具有容纳张紧杆22的空隙，或者说，与张紧杆22对应的两个托带轮7之间的空隙宽度应大于张紧杆22的外直径，从而张紧杆22可自由伸入此两个托带轮7之间的空隙内，以便于张紧调节。

对于靠近主动轮4的一摆臂悬挂构件，中间轴11上的各托带轮7不与主动轮4接触且所有托带轮7位于主动轮4的两个主动轮齿41之间。

设定联结轴13的水平侧投影的中心点为A，上端轴12的水平侧投影的中心点为B，中间轴11的水平侧投影的中心点为C，下端轴10的水平侧投影的中心点为D，在竖直投影平面内建立直角坐标系，设定A、B、C、D点的坐标分别为A(Ax，Ay)、B(Bx，By)、C(Cx，Cv)、D(Dx，Dy)，并设定本发明多摆臂多悬挂式履带行走机构所需承载的载荷为G(单位N)，摆臂6的数量为n，弹性阻尼连接件8的弹力为F(单位N)且压缩至不可压缩时的最小长度为L(单位m)，则在本发明多摆臂多悬挂式履带行走机构正常工作中的任意时刻，弹性阻尼连接件8的受力F通过下式1)计算出，以作为弹性阻尼连接件8等零部件的具体结构设计、选型和评估的基础，基于下式2)计算出的弹性阻尼连接件8的最小长度L来确定摆臂6、弹性阻尼连接件8与弹簧支座3之间的位置关系，以使摆臂6在弹性阻尼连接件8的弹力作用下转动的过程中，下端轴10与弹簧支座3始终分别位于中间轴11的前、后方，从而防止摆臂6发生过度反转和倒转的现象，确保使用安全：

在实际设计中，托带轮7的转动表面可包裹有橡胶或聚氨酯等质地较软材质的膜层，以保证托带轮7在履带9或松或紧的任何时刻都能与履带9接触并产生托举支撑力。

在本发明中，弹性阻尼连接件8、履带9等均为本领域的熟知部件，故不在这里详述。

图1示出了本发明履带行走机构的行进方向(或说前行方向)和后退方向。在本发明中，沿行进方向定义本发明履带行走机构的前(前面、前方等)与后(后面、后方等)，如图1，图中示出的本发明履带行走机构的左边为前，右边为后。对于本发明履带行走机构上的部件等，朝向内部的一端、一侧等，即朝向车架1的一端、一侧等分别定义为内端、内侧等，相反地，朝向外部的一端、一侧等分别定义为外端、外侧等，换句话说，朝向车架1为朝内，相反，朝向车外为朝外。

履带车辆借由本发明履带行走机构在前行或后退的过程中，当遇到障碍物(如石块、阶梯等)时，负重轮组件5绕下端轴10转动，同时摆臂6绕中间轴11转动，弹性阻尼连接件8改变其压缩长度且其两端绕联结轴13、上端轴12转动，从而顺利越过障碍物。上述各转动的设计有效避免了负重轮51发生悬空等与地面脱离接触的情况，从而确保了履带车辆能够顺利、平稳越障，增强了对不同行驶路面、行驶环境的适应性，行驶平顺性好。

本发明具有如下优点：

1、在本发明中，张紧机构的张紧杆无遮挡的位置设计给操作张紧杆留出了必要的空间，从而便于进行张紧调节操作。

2、在本发明中，负重轮组件的多个负重轮的设计使得履带车辆的压力能够尽可能均匀分布于履带上，从而减少履带的振动与磨损。

3、在本发明中，多个托带轮的设计能够实现对履带的均匀支撑，有利于降低履带的摆动、振动以及减少噪声。

4、在本发明中，弹性阻尼连接件的弹性力有利于摆臂转动后的迅速复位，弹性阻尼连接件的阻尼力有利于摆臂振动能量的耗散，从而减少了振动向车架的传导。在实际中，弹性阻尼连接件的弹性力和阻尼力均可调，工作中可视载荷和工作环境要求来进行适应性调节。

5、对于靠近主动轮的摆臂悬挂构件的中间轴上的托带轮位于主动轮的两个主动轮齿之间的设计，其充分利用了主动轮自身的结构空间，这为托带轮的材料、种类等选择提供了更大的灵活性，从而可追求最优的托带效果。例如，根据需求选择可充气的气胎轮作为托带轮时，气胎轮在安装过程中处于缺气的凹扁状态，因此能够顺利装在中间轴上并处于主动轮齿内侧，当安装好后，向气胎轮充满气即可投入使用，充满气的气胎轮相当于空气弹性阻尼器，能够对履带起到有效的支撑和减震作用。

6、本发明中的定位组件一方面起到限位作用，限制了下端轴的转动，避免了下端轴与和其接触的零部件发生磨损与噪声，另一方面，限制了下端轴沿轴向的移动，使得下端轴与摆臂成为一个相对固定的整体，再一方面，定位组件的使用便于从车辆外侧直接将下端轴抽出拆卸掉，操作简单便捷，同时，定位组件的使用大大精简了零部件的数量。

7、在本发明中，弹簧阻尼连接件借由弹簧支座与安装在车架上的定位轴连接的方式，替代了直接通过联结轴(相当于小直径悬臂梁)与车架固定的传统方式，极大增强了弹簧阻尼连接件在工作中的强度。

8、本发明中的限位板的设计，有效限制了摆臂、负重轮组件的位移或说转动角度，避免了负重轮与张紧轮发生摩擦，避免了负重轮组件的过度翻转和倒转，同时对摆臂起到了加强筋的作用。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：它包括摆臂悬挂构件，车架的一侧安装至少一摆臂悬挂构件，其中：摆臂悬挂构件包括设于履带两侧外面的两个摆臂，两个摆臂的上端之间通过上端轴固定连接，弹性阻尼连接件的一端可转动地安装在上端轴上，弹性阻尼连接件的另一端可转动地安装在联结轴上，联结轴通过弹簧支座与定位轴固定，定位轴伸出弹簧支座的内端固定于车架上，弹性阻尼连接件从其与上端轴连接的一端沿后退方向向上倾斜设置；两个摆臂的中部可转动地安装在中间轴上，中间轴伸出摆臂的内端固定于车架上，中间轴上可转动地安装有用于与转动到上面的履带内表面接触的多个托带轮；两个摆臂的下端之间通过下端轴固定连接，下端轴上可转动地安装有用于与转动到下面的履带内表面接触的负重轮组件；摆臂在弹性阻尼连接件的弹力作用下转动时，下端轴与弹簧支座始终分别位于中间轴的前方、后方。

2.如权利要求1所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

所述摆臂悬挂构件的前方设有张紧机构，张紧机构包括固定于所述车架上的框架，张紧轴可滑动地安装在框架内，张紧轮转动安装在张紧轴上，且张紧轴及其上的张紧轮借由安装在框架上的张紧杆实现张紧位置调节与定位；

所述摆臂悬挂构件的后方设有主动轮，可转动的主动轮通过减速机与所述车架固定连接；

所述履带围绕张紧轮、所述托带轮、主动轮、所述负重轮组件设置。

3.如权利要求2所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

所述负重轮组件包括两个三角状支撑架，支撑架处于两个所述摆臂之间，各支撑架的顶端可转动地安装在所述下端轴上，两个支撑架的下端之间固定安装有负重轮轴，负重轮轴上可转动地安装有多个负重轮。

4.如权利要求3所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

所述负重轮组件的所述负重轮轴上与所述履带的履带齿对应的两个所述负重轮之间具有允许履带齿通过的间隙。

5.如权利要求4所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

对于靠近所述张紧机构的一所述摆臂悬挂构件，两个所述摆臂之间固定安装有限位板，限位板位于所述中间轴的下方、所述支撑架的上方，其中，限位板用于当所述支撑架绕所述下端轴朝行进方向转动时限制所述支撑架的转动角度，以及用于当所述摆臂的下端绕所述中间轴朝行进方向转动时借由限位板与所述张紧机构的所述框架接触来限制所述摆臂的转动角度。

6.如权利要求5所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

设定所述负重轮组件垂直压于所述履带时的位置为初始位置，则所述负重轮组件从初始位置朝行进方向转动的最大角度大于等于15°且小于等于30°，并且，所述限位板位于所述下端轴与所述中间轴两者中心点连线的前方。

7.如权利要求1或4所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

所述下端轴通过定位组件实现在两个所述摆臂上的固定，其中：所述下端轴的外端设有朝上的定位条型槽；定位组件包括定位片和定位螺栓；当所述下端轴贯穿于两个所述摆臂的下端之间后，定位片朝下***所述下端轴朝外伸出位于外侧的所述摆臂的端部上的定位条型槽并借由定位螺栓固定于所述摆臂上。

8.如权利要求2所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

对于靠近所述张紧机构的一所述摆臂悬挂构件，所述中间轴上与所述张紧机构的所述张紧杆对应的两个所述托带轮之间具有容纳所述张紧杆的空隙；

对于靠近所述主动轮的一所述摆臂悬挂构件，所述中间轴上的各所述托带轮不与所述主动轮接触且所有所述托带轮位于所述主动轮的两个主动轮齿之间。

9.如权利要求1至8中任一项所述的多摆臂多悬挂式履带行走机构，其特征在于：

设定所述联结轴的水平侧投影的中心点为A，所述上端轴的水平侧投影的中心点为B，所述中间轴的水平侧投影的中心点为C，所述下端轴的水平侧投影的中心点为D，在竖直投影平面内建立直角坐标系，设定A、B、C、D点坐标分别为A(Ax，Ay)、B(Bx，By)、C(Cx，Cy)、D(Dx，Dy)，并设定所述多摆臂多悬挂式履带行走机构所需承载的载荷为G，所述摆臂的数量为n，所述弹性阻尼连接件的弹力为F且压缩至不可压缩时的最小长度为L，则所述弹性阻尼连接件的受力F通过下式1)计算出，基于下式2)计算出的所述弹性阻尼连接件的最小长度L来确定所述摆臂、所述弹性阻尼连接件与所述弹簧支座之间的位置关系，以使所述摆臂在所述弹性阻尼连接件的弹力作用下转动的过程中，所述下端轴与所述弹簧支座始终分别位于所述中间轴的前、后方：

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