一种两栖车辆混合驱动行驶机构

1.本发明属于水陆两栖车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种两栖车辆混合驱动行驶机构。


背景技术：

2.目前世界各国都在发展两栖车辆装备，轮式两栖车辆的路上速度较高，机动性能好，但由于两栖车辆需要应对水陆交接处复杂的地域环境，一般总重量较小。履带式两栖车辆在水陆交界、恶劣地面条件下可以获得更强的通行能力，总质量也较大。但因其履带系统结构原理和行走特性，造成其在较好地面条件下机动速度不高，灵活性较差，水上航速普遍不高。目前，尚未有兼具复杂环境高通过性、水上快速行进及大载重量的两栖装备见诸报道。现有技术的问题尚未解决。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够有效解决仅车轮驱动行驶或仅履带驱动行驶的两栖车辆的通过性、机动性不足的问题，使得两栖车辆在不同路况能够便捷切换控制模式，从而在水陆交界、恶劣地面条件下可以获得更强的通行能力，提高行驶灵活性和航速的两栖车辆混合驱动行驶机构。
4.要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
5.本发明为一种两栖车辆混合驱动行驶机构，所述的两栖车辆混合驱动行驶机构包括车架，车架每侧设置多个车轮，每个车轮通过悬架摆臂与车架连接，每个悬架摆臂与车架之间设置一个悬架油气弹簧，车架每侧还设置一个履带，每个履带分别通过履带摆臂与车架连接，履带的每个销轴通过一个履带油气弹簧与车架连接，所述的两栖车辆在铺装路面行驶时，两栖车辆混合驱动行驶机构的履带处于提升状态，不参与行驶；所述的两栖车辆在水上航行时，两栖车辆混合驱动行驶机构的车轮和履带均处于提升状态，减小水阻力；所述的两栖车辆在水陆交界、滩涂、泥泞路面的复杂地面环境行驶时，履带处于下降状态，参与辅助驱动，两栖车辆以轮履混合行走方式行驶；所述的两栖车辆在登离船舰时，履带处于下降状态，参与登离舰过程。
6.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构包括履带控制开关和悬架升降开关，所述的履带控制开关和悬架升降开关分别连接整车vcu，整车vcu分别连接履带控制ecu和车轮控制ecu，履带控制ecu和车轮控制ecu分别连通液压控制部件，悬架油气弹簧和履带油气弹簧分别连接液压控制系统。
7.所述的车架两侧的两个履带布置时，两个履带的几何中心连线设置为能够通过整车车架的重心的结构。
8.所述的车架、多个车轮、多个悬架摆臂、多个悬架油气弹簧形成悬架系统，每个车轮设置两个悬架摆臂。
9.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的车轮的驱动动力由发动机输出，经变速箱、
陆上分动箱、前后桥传动到轮边减速器，再传递到车轮；履带的驱动动力由控制系统进行动力输出，经过履带比例多路阀控制，再到差速阀控制履带驱动马达。
10.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的履带控制ecu和车轮控制ecu接收到整车vcu的控制信号后，履带控制ecu和车轮控制ecu对接收的信号进行处理，并通过液压控制系统控制履带、车轮升降，实现控制。
11.所述的履带的履带油气弹簧上各设置一个安全阀，安全阀有三个油路接口，其中有一个是溢流口，另外两个油口一个连通履带油气弹簧下油口，另一个连通履带油气弹簧上油口。
12.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的悬架升降的车轮通过位移传感器进行高度调节，悬架系统设定三个位置，即：标准行驶高度、最低行驶高度和最高行驶高度；所述的履带通过安全阀设定压力进行高度调节，液压控制系统提供的压力大于设定的门限阀值时，安全阀打开，这时即是履带的最大地面承载压力，只要履带升降时达到管路压力的门限阀值，液压控制系统即控制安全阀打开，限压管路压力再升高，防止管路由于压力过大而爆裂，适应高低不平的恶劣路面，实现和悬架系统的高度的匹配。
13.需要履带下降时，液压控制系统通过履带油气弹簧控制阀控制输出油液进入履带油气弹簧上油口，推动履带油气弹簧伸长，油缸压力也就从履带油气弹簧下油口直接通过安全阀连接到履带油气弹簧上油口，该侧履带油气弹簧伸长；履带和地面接触后，管路压力开始增加，履带支撑力也增加，液压控制系统提供的压力大于设定的门限阀值时，安全阀打开，液压油通过安全阀回流到履带油气弹簧控制阀，这时履带降低到最低行驶高度，履带的最大地面承载压力达到最大，履带提供最大的驱动附着力。
14.所述的两栖车辆在转弯遇到障碍物时，通过履带驱动差速器实现履带速度调整和履带油气弹簧高度调节功能，履带油气弹簧进行长度调节并通过履带差速阀调整，调整履带姿态，依靠履带自身驱动力爬上障碍物，实现车辆的通过障碍物和地形适应能力。
15.采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
16.本发明所述的两栖车辆混合驱动行驶机构，根据两栖车辆陆上和水上的使用特点，可实现以下功能：1)在铺装路面行驶时，履带驱动系统处于提升状态，不参与行驶；2)在水上航行时，车轮和履带驱动系统处于提升状态，减小水阻力；3)在水陆交界、滩涂、泥泞路面等复杂地面环境行驶时，履带参与辅助驱动，以轮履混合行走方式行驶，增大了与地面的接触面积，降低接地比压和车轮下陷量，提高车辆在恶劣路面环境中的行驶通过性；4)在登离舰时，履带辅助驱动系统参与登离舰过程，确保水陆两栖运输车辆登离舰时的安全。采用本发明专利的技术方案，能得到以下的有益效果：提出了两栖车辆驱动行驶机构增加履带辅助的构型，即轮履混合驱动构型；通过对两栖车辆履带的布置分析，提出了最优化履带布置位置的解决方法，提供计算车辆前后各轴提供最大轮胎驱动力的理论依据，提升车辆的通过性；对轮履混合驱动行驶进行了分析，提出了在各种两栖行驶工况下，轮履混合驱动功能及其实施方式，可适应两栖车辆对不同工况下的行驶和航行需求，提升两栖车路面通过性和水上快速性和安全性；设计了履带和车架连接的摆臂和油气弹簧结构，实现了履带升降运动的结构型式；通过对悬架和履带的升降分析，提出了解决履带升降高度的控制方法。通过对车辆转向时各工况的分析，提出履带控制应满足的要求并给出解决方法。这样，全面提高两栖车辆的整体性能。
附图说明
17.下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
18.图1为本发明所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的结构示意图；
19.图2为本发明所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的结构示意图；
20.图3为本发明所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的结构示意图；
21.附图中标记分别为：1、车架；2、车轮；3、悬架摆臂；4、悬架油气弹簧；5、履带；6、履带摆臂；7、履带油气弹簧；8、履带控制开关；9、悬架升降开关；10、整车vcu；11、履带控制ecu；12、车轮控制ecu；13、液压控制部件；14、油箱；15、整车油泵；16、履带油气弹簧控制阀；17、差速阀；18、行走马达；19、同步阀；20、安全阀。
具体实施方式
22.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
23.如附图1
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附图3所示，本发明为一种两栖车辆混合驱动行驶机构包括车架1，车架1每侧设置多个车轮2，每个车轮2通过悬架摆臂3与车架1连接，每个悬架摆臂3与车架1之间设置一个悬架油气弹簧4，车架1每侧还设置一个履带5，每个履带5分别通过履带摆臂6与车架1连接，履带5的每个销轴通过一个履带油气弹簧7与车架1连接，所述的两栖车辆在铺装路面行驶时，两栖车辆混合驱动行驶机构的履带5处于提升状态，不参与行驶；所述的两栖车辆在水上航行时，两栖车辆混合驱动行驶机构的车轮2和履带5均处于提升状态，减小水阻力；所述的两栖车辆在水陆交界、滩涂、泥泞路面的复杂地面环境行驶时，履带5处于下降状态，参与辅助驱动，两栖车辆以轮履混合行走方式行驶；4所述的两栖车辆在登离船舰时，履带5处于下降状态，参与登离舰过程。上述结构，根据两栖车辆陆上和水上的使用特点，可实现以下功能：1)在铺装路面行驶时，履带驱动系统处于提升状态，不参与行驶；2)在水上航行时，车轮和履带驱动系统处于提升状态，减小水阻力；3)在水陆交界、滩涂、泥泞路面等复杂地面环境行驶时，履带参与辅助驱动，以轮履混合行走方式行驶，增大了与地面的接触面积，降低接地比压和车轮下陷量，提高车辆在恶劣路面环境中的行驶通过性；4)在登离舰时，履带辅助驱动系统参与登离舰过程，确保水陆两栖运输车辆登离舰时的安全。采用本发明专利的技术方案，能得到以下的有益效果：提出了两栖车辆驱动行驶机构增加履带辅助的构型，即轮履混合驱动构型；通过对两栖车辆履带的布置分析，提出了最优化履带布置位置的解决方法，提供计算车辆前后各轴提供最大轮胎驱动力的理论依据，提升车辆的通过性；对轮履混合驱动行驶进行了分析，提出了在各种两栖行驶工况下，轮履混合驱动功能及其实施方式，可适应两栖车辆对不同工况下的行驶和航行需求，提升两栖车路面通过性和水上快速性和安全性；设计了履带和车架连接的摆臂和油气弹簧结构，实现了履带升降运动的结构型式；通过对悬架和履带的升降分析，提出了解决履带升降高度的控制方法。通过对车辆转向时各工况的分析，提出履带控制应满足的要求并给出解决方法。这样，全面提高两栖车辆的整体性能。
24.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构包括履带控制开关8和悬架升降开关9，所述的履带控制开关8和悬架升降开关9分别连接整车vcu10，整车vcu10分别连接履带控制ecu11
和车轮控制ecu12，履带控制ecu11和车轮控制ecu12分别连通液压控制部件13，悬架油气弹簧4和履带油气弹簧7分别连接液压控制系统13。
25.所述的车架1两侧的两个履带6布置时，两个履带6的几何中心连线设置为能够通过整车车架1的重心的结构。上述结构，确保在履带放下时，可均匀减小前后各轴轴荷，降低轮胎的接地压力，减小整车的平均接地压力。
26.所述的车架1、多个车轮2、多个悬架摆臂3、多个悬架油气弹簧4形成悬架系统，每个车轮2设置两个悬架摆臂3。上述结构，
27.整车悬架系统采用传统的油气弹簧双横臂独立悬架结构，装有车轮的轮边组件结构上下部各连接一个悬架摆臂1到车架7上，悬架油气弹簧3下端连接到悬架摆臂1上，上端连接到车架7上，悬架可通过油气弹簧3的收缩实现悬架的高度调节，并通过adams仿真对车轮倾角以、主销倾角等参数进行拓扑分析优化轮胎跳动。
28.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的车轮2的驱动动力由发动机输出，经变速箱、陆上分动箱、前后桥传动到轮边减速器，再传递到车轮2；履带5的驱动动力由控制系统13进行动力输出，经过履带比例多路阀控制，再到差速阀控制履带驱动马达。
29.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的履带控制ecu11和车轮控制ecu12接收到整车vcu10的控制信号后，履带控制ecu11和车轮控制ecu12对接收的信号进行处理，并通过液压控制系统13控制履带5、车轮2升降，实现控制。上述结构，轮履混合驱动车辆，车轮与履带行走机构分别独立驱动控制，即车轮和履带行走机构的输出转矩、转速都可以独立控制。整车可根据车轮与地面之间力的作用和传递情况，对车轮和履带输出不同的转矩和转速，使车辆内外侧履带行走机构和各车轮在满足动力需求基础上产生所需的附着力，由此改变分布式驱动车辆的运动姿态，实现车辆的高通过性和地形适应能力。
30.所述的履带5的履带油气弹簧7上各设置一个安全阀，安全阀有三个油路接口，其中有一个是溢流口，另外两个油口一个连通履带油气弹簧下油口，另一个连通履带油气弹簧上油口。履带摆臂2通过销轴和履带骨架及车架实现相连，可以提供履带的纵向和侧向支撑力。
31.所述的两栖车辆混合驱动行驶机构的悬架升降的车轮2通过位移传感器进行高度调节，悬架系统设定三个位置，即：标准行驶高度、最低行驶高度和最高行驶高度；所述的履带5通过安全阀设定压力进行高度调节，液压控制系统13提供的压力大于设定的门限阀值时，安全阀打开，这时即是履带5的最大地面承载压力，只要履带5升降时达到管路压力的门限阀值，液压控制系统13即控制安全阀打开，限压管路压力再升高，防止管路由于压力过大而爆裂，适应高低不平的恶劣路面，实现和悬架系统的高度的匹配。
32.需要履带5下降时，液压控制系统13通过履带油气弹簧控制阀控制输出油液进入履带油气弹簧上油口，推动履带油气弹簧7伸长，油缸压力也就从履带油气弹簧下油口直接通过安全阀连接到履带油气弹簧上油口，该侧履带油气弹簧伸长；履带5和地面接触后，管路压力开始增加，履带5支撑力也增加，液压控制系统13提供的压力大于设定的门限阀值时，安全阀打开，液压油通过安全阀回流到履带油气弹簧控制阀，这时履带降低到最低行驶高度，履带的最大地面承载压力达到最大，履带提供最大的驱动附着力。
33.所述的两栖车辆在转弯遇到障碍物时，通过履带驱动差速器实现履带速度调整和履带油气弹簧高度调节功能，履带油气弹簧6进行长度调节并通过履带差速阀调整，调整履
带姿态，依靠履带自身驱动力爬上障碍物，实现车辆的通过障碍物和地形适应能力。
34.本发明的结构，悬架系统采用油气弹簧双横臂独立悬架结构，装有车轮的轮边组件结构上下部各连接一个悬架摆臂到车架上，悬架油气弹簧下端连接到悬架摆臂上，上端连接到车架上，悬架可通过油气弹簧的收缩实现悬架的高度调节，并通过adams仿真，对车轮倾角以、主销倾角等参数进行拓扑分析优化轮胎跳动。这样，提高车辆性能。
35.本发明所述的两栖车辆混合驱动行驶机构，根据两栖车辆陆上和水上的使用特点，可实现以下功能：1)在铺装路面行驶时，履带驱动系统处于提升状态，不参与行驶；2)在水上航行时，车轮和履带驱动系统处于提升状态，减小水阻力；3)在水陆交界、滩涂、泥泞路面等复杂地面环境行驶时，履带参与辅助驱动，以轮履混合行走方式行驶，增大了与地面的接触面积，降低接地比压和车轮下陷量，提高车辆在恶劣路面环境中的行驶通过性；4)在登离舰时，履带辅助驱动系统参与登离舰过程，确保水陆两栖运输车辆登离舰时的安全。采用本发明专利的技术方案，能得到以下的有益效果：提出了两栖车辆驱动行驶机构增加履带辅助的构型，即轮履混合驱动构型；通过对两栖车辆履带的布置分析，提出了最优化履带布置位置的解决方法，提供计算车辆前后各轴提供最大轮胎驱动力的理论依据，提升车辆的通过性；对轮履混合驱动行驶进行了分析，提出了在各种两栖行驶工况下，轮履混合驱动功能及其实施方式，可适应两栖车辆对不同工况下的行驶和航行需求，提升两栖车路面通过性和水上快速性和安全性；设计了履带和车架连接的摆臂和油气弹簧结构，实现了履带升降运动的结构型式；通过对悬架和履带的升降分析，提出了解决履带升降高度的控制方法。通过对车辆转向时各工况的分析，提出履带控制应满足的要求并给出解决方法。这样，全面提高两栖车辆的整体性能。
36.上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。