專利名稱:擬輪履帶裝置的制作方法
本說明書涉及一種履帶行走裝置。
滾動行走裝置有車輪與履帶裝置兩種。車輪與地面成單點接觸，轉(zhuǎn)向阻力矩小，履帶與地面成線接觸，轉(zhuǎn)向阻力矩大。中國專利局申請?zhí)?5107759的發(fā)明說明書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于極大直徑的車輪與地面的接觸，轉(zhuǎn)向阻力矩很小，通過能力與縱向穩(wěn)定性類似于履帶裝置，缺點在于履帶經(jīng)卷繞伸直時，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，使該裝置在堅硬路面上具有輪子一樣低的轉(zhuǎn)向力矩與較小的前進行駛阻力，同時具有普通履帶行走裝置的高通過能力，從而制造出幾種特殊性能的地面車輛。
本發(fā)明創(chuàng)造的實現(xiàn)該履帶裝置的履帶明顯地由兩層組成，接地的一層稱為壓力層，非接地的一層稱為拉力層，這兩層用支承片隔開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一段距離，從而履帶能承受較大的彎矩。
履帶在通過導(dǎo)輪、驅(qū)動輪卷繞時壓力層的長度基本不變，(壓力層形成一條帶子狀，通過導(dǎo)輪時產(chǎn)生如同機械傳動中的三角膠帶通過帶輪，或者如同鏈條通過鏈輪時一樣的變形)；而拉力層的長度產(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)。
拉力層可以由強力絲制成的帶子而成。(強力絲是鋼絲，化學纖維及其它抗拉強度大的絲線。制成的帶子應(yīng)具有的功能是抗拉強度大，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，且在較短的長度上能彎曲成一個波浪形或鋸齒形。制成這種帶子的方法是很多的，譬如，用強力絲織物的帶子再填充橡膠制成。)也可以由鏈板、銷子組成鏈條形而成。
壓力層可由長度相當于履帶寬度的小鋼片疊合，填充橡膠或其它樹脂材料而成。壓力層的每一特定的小段(如5cm長左右，或兩支承片之間的一段)能承受在履帶承受彎矩時產(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)；同時壓力層通過導(dǎo)輪時能產(chǎn)生如同上述三角膠帶通過帶輪時一樣的彎曲變形，並且在不受力時一般能伸直。(達到這些功能，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子制成如鏈條狀。每一節(jié)能承受壓力，在卷繞時產(chǎn)生如鏈條經(jīng)過鏈輪一般的變形。
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)，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個或多個支重輪。還可使一個支重輪帶上齒起傳遞驅(qū)動力的作(這時履帶裝置沒有驅(qū)動輪，而是兩個導(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。對照圖1作如下說明。
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)的一段長度L′、L所決定一般R＝h·L· 1/(L－L′) 。N、N′為支重輪對履帶的作用力(也可看成是車體重量對履帶的力)，P為地面對履帶的反力，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)動輪處卷繞時，壓力層的長度基本不變(壓力層2產(chǎn)生彎曲，圖中B所指的點劃線為中性層)，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為擬輪履帶裝置在于該裝置在地面上的滾動相當于直徑很大(直徑2米以上)的車輪的滾動。該擬輪履帶裝置具有其它滾動行走裝置不能替代的優(yōu)點在于1、具有車輪一樣的小的滾動阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩。2、具有履帶行走裝置的高通過性能與縱向穩(wěn)定性。該擬輪履帶裝置帶來的積極效果不僅在于改進現(xiàn)有的越野汽車，工程車輛的行駛性能，而且在于能制造出幾種利用現(xiàn)有技術(shù)無法造出的車；1、全地面輪椅車；殘疾人能在室內(nèi)使用的輪椅車不能上臺階過小溝，使用本擬輪履帶裝置制造出的輪椅車能隨意地通過小溝與臺階，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，因為該車的轉(zhuǎn)向阻力矩相當于車輪，轉(zhuǎn)向半徑可小至零。2、小型化的獨輪摩托車；有一種獨輪摩托車為使它具有縱向穩(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，可使這種獨輪車的外形尺寸大大縮小，而仍然保持了獨輪摩托車的神奇性與趣味性。由于獨輪摩托車的外形尺寸大為減少，還略小于普通摩托車，從而可使獨輪摩托車從個別愛好者的耍弄普及成為大眾交通、運動車。3、超自由度運動汽車；現(xiàn)今的運動汽車只是比功率大、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、能立起來頭頂?shù)鼗蛭岔數(shù)乜焖傩D(zhuǎn)的運動汽車。
擬輪履帶裝置的實施例。
一、實施例1，對照附圖(圖2、3、4、5、6、8、)。
圖2所示是本實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4、連結(jié)銷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形狀的鋼片照點劃線D折成一個角度，相互反向、錯開疊合成一疊，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，照點劃線D′折成一個角度形成根部13與壓力層的鋼片吻合，扭轉(zhuǎn)片10扭轉(zhuǎn)90°使連接拉力層銷孔9可穿進連結(jié)銷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。)，照圖6所示意的方法扣緊，各扣頭是依照圖4中點劃線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。
圖7是該履帶行走裝置的機構(gòu)簡圖。箭頭Y表示行進方向。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體重量形成的彎矩為好(這只要導(dǎo)輪相對稍微提高就行)。驅(qū)動輪、導(dǎo)輪直接裝在車架上，支重臺車一端用轉(zhuǎn)動副與支架相連，這轉(zhuǎn)動副位于后輪(驅(qū)動輪)的中心附近，另一端由彈簧與車架相連，使支重臺車能繞后輪中擺動。各支重輪裝在支重臺車上(還可設(shè)有彈性)，各輪應(yīng)與履帶的履軌同時相接觸。各支重輪、驅(qū)動輪(后輪)都承擔部分車體重量，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)。
這一實施例的履帶裝置的驅(qū)動輪上所設(shè)置的驅(qū)動齒僅需微微凸出，或制造成可活動的，能沿徑向彈出或縮進。驅(qū)動齒的作用除傳遞驅(qū)動力外還起著對拉力層的“變相縮短”起“整形”作用，即使拉力層在卷繞處松馳時都向一個方向彎折。驅(qū)動輪的兩驅(qū)動齒之間的齒溝應(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)動輪相同。
上述這一實施例的如圖2所示的履帶還可作一些改進的設(shè)計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4、連結(jié)銷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)整每段拉力層的長度而調(diào)整如更換直徑不等的助柔銷4、或更換適當長度的鋼絲扣14、或拉力層1與支承片3的壓緊改變一個位置(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度方向設(shè)置。拉力絲可選用細鋼絲或人造絲、尼龍線、或其它絲線等等。
二、實施例2，對照附圖9說明。
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16連成一條，拉力層由鏈扳銷子組成鏈條狀，連結(jié)銷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，弧所對應(yīng)的半徑與履帶的接地半徑R相等(僅相差一個微不足道的數(shù)值)。
U形底面17(應(yīng)彎、制出履帶銷孔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16處制成Y形，頂著履帶銷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6的中心距小于兩相鄰履帶銷16的中心距而形成的。
該履帶由于驅(qū)動輪、導(dǎo)輪的齒克服“四連桿機構(gòu)的死點”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、實施例3，對照附圖10說明。
該實施例的履帶由圖10的履帶塊用履帶銷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)。
壓力層的組成與實施例2相近似，壓力層還可設(shè)有接地軟材料。
對以上三實施例再作如下說明。
實施例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16垂直的筋條，筋條的端部制出與履帶銷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的接觸部位設(shè)計得能阻止灰塵進入銷孔及減小磨擦的作用。
實施例1、2、3的履帶行走裝置的導(dǎo)輪、驅(qū)動輪、支重輪、支重臺車，履帶張緊裝置、托帶輪等等之類的都可互相參照設(shè)計。一些部件的設(shè)計技巧可供選用。
1.支重臺車，或某一個、某幾個支重輪可以提起，這時履帶對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.履帶張緊機構(gòu)可設(shè)或不設(shè)。
4.傳遞驅(qū)動力的輪是某一個支重輪。
5.在履帶的壓力層、拉力層、支承片之間墊進一個膜制氣囊，膜制氣囊連成一串吹進氣體，以阻止泥沙在這一空間填積。由于吹進的氣體壓力低，氣囊又連成一串，空氣可互相流動，制成氣囊的膜又容易變形，因此這氣囊不會影響履帶的卷繞。
本擬輪履帶裝置所產(chǎn)生的積極效果的實施例舉出幾件一、實施例4，對照附圖13說明圖13所示為全地面輪椅車的示意圖。
該車可配上驅(qū)動裝置，人力的、電動的或內(nèi)燃機動力的。
該車可作為殘疾人輪椅或健康人的運動車。
二、實施例5，對照附圖14說明。
圖14是小型化獨輪摩托車的示意圖，該車的騎行效果相當于圖14中虛線大園的輪子的獨輪車的騎行效果，該虛線園的直徑為2－3米。
圖14中的小型化獨輪摩托車的結(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)動機及傳動裝置19等部份組成。
三、實施例6，對照附圖15說明。
圖15是超自由度運動汽車的結(jié)構(gòu)示意圖兩組擬輪履帶裝置22包圍車身，罩殼21內(nèi)設(shè)有駕駛靠椅24及發(fā)動機傳動裝置19。該車還設(shè)有其它各種裝置，使之具有快速行駛及其它普通汽車的行駛性能外，還能連續(xù)翻斤斗前進，背朝地行駛，立起來連續(xù)旋轉(zhuǎn)等特性。
四、實施例7用擬輪履帶裝置作為越野汽車或普通履帶式車輛的行走裝置，可制造出各種車輛。
五、實施例8制造一擬輪履帶裝置的履帶作為某一種輪式越野車的墊帶，必要時套上成為履帶車輛。
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，履帶卷繞時，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)由強力絲制成的帶子組成，或者拉力層(1)由鏈板，銷子組成鏈條形。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2.所述的履帶行走裝置，其特征在于強拉力絲制成的帶子由鋼絲繞環(huán)(5)、助柔銷(4)、連結(jié)銷(6)組成，或者強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脂而成，或者壓力層(2)由U形底面(17)頂著履帶銷(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上，或用于獨輪摩托車上，或用于超自由度運動汽車上，作為這些車的行走裝置。
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，或用于獨輪摩托車上，或用于超自由度運動汽車上，作為這些車的行走裝置。
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或工程機械上，作為這些機械的行走裝置。
專利摘要
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，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，拉應(yīng)力層產(chǎn)生變相縮短，使卷繞功率損耗小。越野車輛使用該履帶裝置行駛性能超過輪式車輛與普通履帶式車輛。利用該履帶行走裝置還可制造出全地面輪椅車；小型獨輪摩托車；超自由度運動汽車等前所未有的車。
文檔編號B62D55/08GK86206214SQ86206214
公開日1987年4月22日 申請日期1986年8月21日
發(fā)明者趙興龍 申請人:趙興龍導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan