專(zhuān)利名稱(chēng):擬輪履帶裝置的制作方法
本說(shuō)明書(shū)涉及一種履帶行走裝置。
滾動(dòng)行走裝置有車(chē)輪與履帶裝置兩種。車(chē)輪與地面成單點(diǎn)接觸，轉(zhuǎn)向阻力矩小，履帶與地面成線接觸，轉(zhuǎn)向阻力矩大。中國(guó)專(zhuān)利局申請(qǐng)?zhí)?5107759的發(fā)明說(shuō)明書(shū)提出一種單向繞曲大園弧接地履帶裝置，它與地面的接觸相當(dāng)于極大直徑的車(chē)輪與地面的接觸，轉(zhuǎn)向阻力矩很小，通過(guò)能力與縱向穩(wěn)定性類(lèi)似于履帶裝置，缺點(diǎn)在于履帶經(jīng)卷繞伸直時(shí)，兩相鄰履帶塊的相抵部位要產(chǎn)生碰擊，這部位也易夾石子而破壞整個(gè)裝置的正常工作。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于制造出一種履帶行走裝置，使該裝置在堅(jiān)硬路面上具有輪子一樣低的轉(zhuǎn)向力矩與較小的前進(jìn)行駛阻力，同時(shí)具有普通履帶行走裝置的高通過(guò)能力，從而制造出幾種特殊性能的地面車(chē)輛。
本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)現(xiàn)該履帶裝置的履帶明顯地由兩層組成，接地的一層稱(chēng)為壓力層，非接地的一層稱(chēng)為拉力層，這兩層用支承片隔開(kāi)使履帶形成較大的厚度。這履帶向接地的一面不能卷曲，只能形成一凸弧，並能承受彎矩。在承受彎矩時(shí)壓力層產(chǎn)生壓應(yīng)力，拉力層產(chǎn)生拉應(yīng)力，由于支承片使這兩層隔開(kāi)一段距離，從而履帶能承受較大的彎矩。
履帶在通過(guò)導(dǎo)輪、驅(qū)動(dòng)輪卷繞時(shí)壓力層的長(zhǎng)度基本不變，(壓力層形成一條帶子狀，通過(guò)導(dǎo)輪時(shí)產(chǎn)生如同機(jī)械傳動(dòng)中的三角膠帶通過(guò)帶輪，或者如同鏈條通過(guò)鏈輪時(shí)一樣的變形)；而拉力層的長(zhǎng)度產(chǎn)生縮短或變相縮短如彎疊、彎折等等(如圖1的A所指，或圖10彎折部位所示，變相縮短就是拉力層變成波浪形或鋸齒形)。
拉力層可以由強(qiáng)力絲制成的帶子而成。(強(qiáng)力絲是鋼絲，化學(xué)纖維及其它抗拉強(qiáng)度大的絲線。制成的帶子應(yīng)具有的功能是抗拉強(qiáng)度大，彈性模量大，彈性滯后小，蠕變小，彈性后效不顯著；用較小的力能彎曲成波浪形或鋸齒形，且在較短的長(zhǎng)度上能彎曲成一個(gè)波浪形或鋸齒形。制成這種帶子的方法是很多的，譬如，用強(qiáng)力絲織物的帶子再填充橡膠制成。)也可以由鏈板、銷(xiāo)子組成鏈條形而成。
壓力層可由長(zhǎng)度相當(dāng)于履帶寬度的小鋼片疊合，填充橡膠或其它樹(shù)脂材料而成。壓力層的每一特定的小段(如5cm長(zhǎng)左右，或兩支承片之間的一段)能承受在履帶承受彎矩時(shí)產(chǎn)生的壓力(即彈性變形在一定的范圍內(nèi)，具有壓桿的穩(wěn)定性等)；同時(shí)壓力層通過(guò)導(dǎo)輪時(shí)能產(chǎn)生如同上述三角膠帶通過(guò)帶輪時(shí)一樣的彎曲變形，並且在不受力時(shí)一般能伸直。(達(dá)到這些功能，壓力層的制造方法還有多種，譬如，如鋼絲卷繞代替金屬片，用非金屬片代替鋼片等等。)壓力層也可由金屬片與銷(xiāo)子制成如鏈條狀。每一節(jié)能承受壓力，在卷繞時(shí)產(chǎn)生如鏈條經(jīng)過(guò)鏈輪一般的變形。
支承片由鋼片沖制成，它的一邊與壓力層固結(jié)，另一邊與拉力層連結(jié)。
這種履帶裝置的履軌可設(shè)在拉力層上(即支重輪壓在拉力層上滾動(dòng))，履軌也可設(shè)在壓力層上，或設(shè)在支承片上。
這種履帶行走裝置可不設(shè)支重輪，也可設(shè)1個(gè)或多個(gè)支重輪。還可使一個(gè)支重輪帶上齒起傳遞驅(qū)動(dòng)力的作(這時(shí)履帶裝置沒(méi)有驅(qū)動(dòng)輪，而是兩個(gè)導(dǎo)輪了)。
圖1是這種履帶行走裝置的履帶的一種形式的示意圖。對(duì)照?qǐng)D1作如下說(shuō)明。
圖1中R接地半徑(圖中半徑R的園弧用直線表示)，該半徑的大小由履帶厚度h，拉力層、壓力層相應(yīng)的一段長(zhǎng)度L′、L所決定一般R＝h·L· 1/(L－L′) 。N、N′為支重輪對(duì)履帶的作用力(也可看成是車(chē)體重量對(duì)履帶的力)，P為地面對(duì)履帶的反力，這三力使履帶產(chǎn)生抗彎應(yīng)力。拉力層1、壓力層2分別承受拉應(yīng)力與壓應(yīng)力，支承片3使履帶明顯地分為受力不同的二層。
履帶在導(dǎo)輪，驅(qū)動(dòng)輪處卷繞時(shí)，壓力層的長(zhǎng)度基本不變(壓力層2產(chǎn)生彎曲，圖中B所指的點(diǎn)劃線為中性層)，拉力層1發(fā)生松馳產(chǎn)生“變相縮短”(如圖1A所指拉力層1發(fā)生彎疊)。
該履帶行走裝置之所以稱(chēng)為擬輪履帶裝置在于該裝置在地面上的滾動(dòng)相當(dāng)于直徑很大(直徑2米以上)的車(chē)輪的滾動(dòng)。該擬輪履帶裝置具有其它滾動(dòng)行走裝置不能替代的優(yōu)點(diǎn)在于1、具有車(chē)輪一樣的小的滾動(dòng)阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩。2、具有履帶行走裝置的高通過(guò)性能與縱向穩(wěn)定性。該擬輪履帶裝置帶來(lái)的積極效果不僅在于改進(jìn)現(xiàn)有的越野汽車(chē)，工程車(chē)輛的行駛性能，而且在于能制造出幾種利用現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法造出的車(chē)；1、全地面輪椅車(chē)；殘疾人能在室內(nèi)使用的輪椅車(chē)不能上臺(tái)階過(guò)小溝，使用本擬輪履帶裝置制造出的輪椅車(chē)能隨意地通過(guò)小溝與臺(tái)階，在海邊的沙灘，積雪的庭院，松軟的花園草地，郊外、村野的碎石泥結(jié)路，都能平穩(wěn)地行駛，而并不失去在室內(nèi)的靈活性，因?yàn)樵撥?chē)的轉(zhuǎn)向阻力矩相當(dāng)于車(chē)輪，轉(zhuǎn)向半徑可小至零。2、小型化的獨(dú)輪摩托車(chē)；有一種獨(dú)輪摩托車(chē)為使它具有縱向穩(wěn)定性，把輪子制得很大，包圍著駕駛者。利用該擬輪履帶裝置，可使這種獨(dú)輪車(chē)的外形尺寸大大縮小，而仍然保持了獨(dú)輪摩托車(chē)的神奇性與趣味性。由于獨(dú)輪摩托車(chē)的外形尺寸大為減少，還略小于普通摩托車(chē)，從而可使獨(dú)輪摩托車(chē)從個(gè)別愛(ài)好者的耍弄普及成為大眾交通、運(yùn)動(dòng)車(chē)。3、超自由度運(yùn)動(dòng)汽車(chē)；現(xiàn)今的運(yùn)動(dòng)汽車(chē)只是比功率大、速度快，利用本擬輪履帶裝置卻可制出能連續(xù)翻斤斗、能背朝地行駛、能立起來(lái)頭頂?shù)鼗蛭岔數(shù)乜焖傩D(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)汽車(chē)。
擬輪履帶裝置的實(shí)施例。
一、實(shí)施例1，對(duì)照附圖(圖2、3、4、5、6、8、)。
圖2所示是本實(shí)施例的履帶的基本視圖(示意圖)作了局部剖視。
拉力層1由鋼絲繞環(huán)5、助柔銷(xiāo)4、連結(jié)銷(xiāo)6組成。鋼絲繞環(huán)5由鋼絲繞成如圖3所示(成壓扁的彈簧狀)，各圈的隔距S大于鋼絲直徑d(一般S大于鋼絲直徑加兩倍的支承片厚度)，圖3中的a、b兩圖是鋼絲繞環(huán)的兩種不同繞法。
壓力層2是鋼片與橡膠的復(fù)合體，還設(shè)有接地橡膠7。
按箭頭C所指的結(jié)合部位把履帶分為各履帶塊，各履帶塊由鉚釘8連成一條，組成履帶的壓力層2，并已固結(jié)了支承片3。每一履帶塊由壓力層2的部份與兩端的支承片3組成多片圖4形狀的鋼片照點(diǎn)劃線D折成一個(gè)角度，相互反向、錯(cuò)開(kāi)疊合成一疊，兩端各疊上一片支承片3(支承片3由鋼片沖剪成如圖5所示的形狀，照點(diǎn)劃線D′折成一個(gè)角度形成根部13與壓力層的鋼片吻合，扭轉(zhuǎn)片10扭轉(zhuǎn)90°使連接拉力層銷(xiāo)孔9可穿進(jìn)連結(jié)銷(xiāo)6使之與拉層1相連，鋼片扣緊窗口12、鉚釘孔11起壓力層的各部位連結(jié)作用。)，照?qǐng)D6所示意的方法扣緊，各扣頭是依照?qǐng)D4中點(diǎn)劃線E的位置彎扣的，圖6中F所指的兩片須兩邊帶扣(該兩片鋼片與圖4的鋼片稍有不同)。這樣疊合扣成后再在它的空隙中填充橡膠硫化(同時(shí)制出接地橡膠7)就制成了履帶塊。
圖2中履帶的C處可填上鋼片，增減這鋼片可以改變履帶的接地半徑。
這種履帶的拉力層1兼作履軌，即支重輪在拉力層1上滾動(dòng)。
圖7是該履帶行走裝置的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。箭頭Y表示行進(jìn)方向。Z所指的是前輪(導(dǎo)輪)與第一支重輪之間的一段履帶，這段履帶以不承受車(chē)體重量形成的彎矩為好(這只要導(dǎo)輪相對(duì)稍微提高就行)。驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)輪直接裝在車(chē)架上，支重臺(tái)車(chē)一端用轉(zhuǎn)動(dòng)副與支架相連，這轉(zhuǎn)動(dòng)副位于后輪(驅(qū)動(dòng)輪)的中心附近，另一端由彈簧與車(chē)架相連，使支重臺(tái)車(chē)能繞后輪中擺動(dòng)。各支重輪裝在支重臺(tái)車(chē)上(還可設(shè)有彈性)，各輪應(yīng)與履帶的履軌同時(shí)相接觸。各支重輪、驅(qū)動(dòng)輪(后輪)都承擔(dān)部分車(chē)體重量，圖中為N1、N2、N3，各力的大小由地面反力P的作用位置，及有關(guān)部件的彈性決定(履帶在這一位置的受力情況如同超靜定梁)。
這一實(shí)施例的履帶裝置的驅(qū)動(dòng)輪上所設(shè)置的驅(qū)動(dòng)齒僅需微微凸出，或制造成可活動(dòng)的，能沿徑向彈出或縮進(jìn)。驅(qū)動(dòng)齒的作用除傳遞驅(qū)動(dòng)力外還起著對(duì)拉力層的“變相縮短”起“整形”作用，即使拉力層在卷繞處松馳時(shí)都向一個(gè)方向彎折。驅(qū)動(dòng)輪的兩驅(qū)動(dòng)齒之間的齒溝應(yīng)能與履帶的支承片接觸，以傳遞重量。
導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)輪相同。
上述這一實(shí)施例的如圖2所示的履帶還可作一些改進(jìn)的設(shè)計(jì)I、拉力層1與支承片3用壓緊的方法連結(jié)，參看圖8。圖8C圖是拉力層的組合示意圖，取消了助柔銷(xiāo)4、連結(jié)銷(xiāo)6，代之以圖8a圖所示的由鋼絲彎折成的鋼絲扣14。圖3所示的鋼絲繞環(huán)5由鋼絲扣14連成圖8c圖的一條帶子，每隔一節(jié)鋼絲扣14(如G所指的兩鋼絲扣14)用壓帶鋼片15與支承片3壓緊(支承片與圖5有區(qū)別，不設(shè)扭轉(zhuǎn)片10、拉力層銷(xiāo)孔9而彎成如圖8b圖所示。也可把支承片的這一部位制成如圖8的d所示，這時(shí)每一履帶塊只需一端固結(jié)有支承片3，相鄰履帶塊的連結(jié)用其它方法解決。)Ⅱ、圖2的C所指的結(jié)合部位取消，這時(shí)壓力層2、支承片3制成一整體(不用鉚釘8能成為連續(xù)的一條)。這種履帶的接地半徑可由調(diào)整每段拉力層的長(zhǎng)度而調(diào)整如更換直徑不等的助柔銷(xiāo)4、或更換適當(dāng)長(zhǎng)度的鋼絲扣14、或拉力層1與支承片3的壓緊改變一個(gè)位置(圖8)等等。
這種壓力層與支承片制成一整體的履帶，它的壓力層可設(shè)有“經(jīng)線”，經(jīng)線由較柔的拉力絲沿履帶的長(zhǎng)度方向設(shè)置。拉力絲可選用細(xì)鋼絲或人造絲、尼龍線、或其它絲線等等。
二、實(shí)施例2，對(duì)照附圖9說(shuō)明。
圖9是該例履帶行走裝置的履帶的一段的基本視圖，履帶由各履帶塊經(jīng)履帶銷(xiāo)16連成一條，拉力層由鏈扳銷(xiāo)子組成鏈條狀，連結(jié)銷(xiāo)6使拉力層與支承片3相連。箭頭Q所指的是履軌，各履帶塊共同組成的履軌在履帶的非卷繞部位是光滑的一段弧，弧所對(duì)應(yīng)的半徑與履帶的接地半徑R相等(僅相差一個(gè)微不足道的數(shù)值)。
U形底面17(應(yīng)彎、制出履帶銷(xiāo)孔16)、附加鋼片18(附加鋼片18彎折后還形成支承片3)在履帶銷(xiāo)16處制成Y形，頂著履帶銷(xiāo)16形成壓力層，Y形的凹角處還可設(shè)一半園的鋼片瓦。
該履帶的大圓弧接地是由于兩相鄰連結(jié)銷(xiāo)6的中心距小于兩相鄰履帶銷(xiāo)16的中心距而形成的。
該履帶由于驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)輪的齒克服“四連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)”使拉力層發(fā)生彎折產(chǎn)生變相縮短，從而使履帶能卷繞。
三、實(shí)施例3，對(duì)照附圖10說(shuō)明。
該實(shí)施例的履帶由圖10的履帶塊用履帶銷(xiāo)16連成一條，裝上拉力層1。
履帶塊由鋼片彎成U形，應(yīng)制出履帶銷(xiāo)孔16，Q所指的是履軌，H窗口制出壓緊拉力層的彎片。
拉力層1用強(qiáng)力絲編成的扁平的帶子(也可用如圖8C圖所示的帶子)。
壓力層的組成與實(shí)施例2相近似，壓力層還可設(shè)有接地軟材料。
對(duì)以上三實(shí)施例再作如下說(shuō)明。
實(shí)施例2、3的壓力層也可只用一層金屬片構(gòu)成U形底面17的底部壓幾條與履帶銷(xiāo)16垂直的筋條，筋條的端部制出與履帶銷(xiāo)16相頂?shù)陌雸@形，如圖11所示。U形底面17也可如圖12所示，筋條的兩端制出履帶銷(xiāo)孔，下面復(fù)蓋接地軟材料，(如塑料、橡膠等)，接地軟材料與履帶銷(xiāo)的接觸部位設(shè)計(jì)得能阻止灰塵進(jìn)入銷(xiāo)孔及減小磨擦的作用。
實(shí)施例1、2、3的履帶行走裝置的導(dǎo)輪、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、支重臺(tái)車(chē)，履帶張緊裝置、托帶輪等等之類(lèi)的都可互相參照設(shè)計(jì)。一些部件的設(shè)計(jì)技巧可供選用。
1.支重臺(tái)車(chē)，或某一個(gè)、某幾個(gè)支重輪可以提起，這時(shí)履帶對(duì)地面的壓力分布改變，而適應(yīng)某些情況下的行駛。
2.托帶輪可設(shè)或不設(shè)。
3.履帶張緊機(jī)構(gòu)可設(shè)或不設(shè)。
4.傳遞驅(qū)動(dòng)力的輪是某一個(gè)支重輪。
5.在履帶的壓力層、拉力層、支承片之間墊進(jìn)一個(gè)膜制氣囊，膜制氣囊連成一串吹進(jìn)氣體，以阻止泥沙在這一空間填積。由于吹進(jìn)的氣體壓力低，氣囊又連成一串，空氣可互相流動(dòng)，制成氣囊的膜又容易變形，因此這氣囊不會(huì)影響履帶的卷繞。
本擬輪履帶裝置所產(chǎn)生的積極效果的實(shí)施例舉出幾件一、實(shí)施例4，對(duì)照附圖13說(shuō)明圖13所示為全地面輪椅車(chē)的示意圖。
該車(chē)可配上驅(qū)動(dòng)裝置，人力的、電動(dòng)的或內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的。
該車(chē)可作為殘疾人輪椅或健康人的運(yùn)動(dòng)車(chē)。
二、實(shí)施例5，對(duì)照附圖14說(shuō)明。
圖14是小型化獨(dú)輪摩托車(chē)的示意圖，該車(chē)的騎行效果相當(dāng)于圖14中虛線大園的輪子的獨(dú)輪車(chē)的騎行效果，該虛線園的直徑為2－3米。
圖14中的小型化獨(dú)輪摩托車(chē)的結(jié)構(gòu)由擬輪履帶裝置22、罩殼21，起橫向穩(wěn)定及轉(zhuǎn)向作用的飛輪20、貯燃料空間23、發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置19等部份組成。
三、實(shí)施例6，對(duì)照附圖15說(shuō)明。
圖15是超自由度運(yùn)動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖兩組擬輪履帶裝置22包圍車(chē)身，罩殼21內(nèi)設(shè)有駕駛靠椅24及發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置19。該車(chē)還設(shè)有其它各種裝置，使之具有快速行駛及其它普通汽車(chē)的行駛性能外，還能連續(xù)翻斤斗前進(jìn)，背朝地行駛，立起來(lái)連續(xù)旋轉(zhuǎn)等特性。
四、實(shí)施例7用擬輪履帶裝置作為越野汽車(chē)或普通履帶式車(chē)輛的行走裝置，可制造出各種車(chē)輛。
五、實(shí)施例8制造一擬輪履帶裝置的履帶作為某一種輪式越野車(chē)的墊帶，必要時(shí)套上成為履帶車(chē)輛。
權(quán)利要求
1.一種單向繞曲、大圓弧接地的履帶行走裝置，其特征在于履帶明顯地分出受力不同的二層，一層是拉力層(1)，另一層是壓力層(2)，這兩層由支承片(3)隔開(kāi)，履帶卷繞時(shí)，拉力層(1)變相縮短。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1.所述的履帶行走裝置，其特征在于拉力層(1)由強(qiáng)力絲制成的帶子組成，或者拉力層(1)由鏈板，銷(xiāo)子組成鏈條形。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2.所述的履帶行走裝置，其特征在于強(qiáng)拉力絲制成的帶子由鋼絲繞環(huán)(5)、助柔銷(xiāo)(4)、連結(jié)銷(xiāo)(6)組成，或者強(qiáng)拉絲制成的帶子由鋼絲繞環(huán)(5)、鋼絲扣(14)組成用壓帶鋼片(15)與支承片(3)壓緊。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1.或2.或3.所述的履帶行走裝置，其特征在于壓力層(2)由疊合金屬片填充樹(shù)脂而成，或者壓力層(2)由U形底面(17)頂著履帶銷(xiāo)(16)而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1.或2.或3.所述的履帶行走裝置，其特征在于用于輪椅車(chē)上，或用于獨(dú)輪摩托車(chē)上，或用于超自由度運(yùn)動(dòng)汽車(chē)上，作為這些車(chē)的行走裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4.所述的履帶行走裝置，其特征在于用于輪椅上，或用于獨(dú)輪摩托車(chē)上，或用于超自由度運(yùn)動(dòng)汽車(chē)上，作為這些車(chē)的行走裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1.或2.或3.所述的履帶行走裝置，其特征在于用于越野汽車(chē)或工程機(jī)械上，作為這些機(jī)械的行走裝置。
專(zhuān)利摘要
擬輪履帶裝置是一種具有輪子般行駛特性的履帶行走裝置。該裝置的履帶分為壓應(yīng)力層和拉應(yīng)力層，這兩層由支承片隔開(kāi)，使履帶能承受較大的彎矩，保證了履帶的大圓弧接地的特性；履帶卷繞時(shí)，拉應(yīng)力層產(chǎn)生變相縮短，使卷繞功率損耗小。越野車(chē)輛使用該履帶裝置行駛性能超過(guò)輪式車(chē)輛與普通履帶式車(chē)輛。利用該履帶行走裝置還可制造出全地面輪椅車(chē)；小型獨(dú)輪摩托車(chē)；超自由度運(yùn)動(dòng)汽車(chē)等前所未有的車(chē)。
文檔編號(hào)B62D55/08GK86206214SQ86206214
公開(kāi)日1987年4月22日 申請(qǐng)日期1986年8月21日
發(fā)明者趙興龍 申請(qǐng)人:趙興龍導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan