履带机构和其履带的制作方法

本实用新型涉及一种履带机构，具体地说，涉及一种由同步轮带动的履带，透过履带移动机构的驱动力在地面上运行。该结构不单只能于轮子上畅顺地运转，而且在地面上行走时能灵活转向，更不会产生较大的颠簸震动，而导致在其之上的物件或乘客产生不稳或不适。除此之外，其独特的齿形设计，更能增加其抓地能力，适合于沙石和泥泞路等崎岖道路上使用，甚至有助于其抓紧楼梯级的能力。

背景技术：

现有的履带移动机构，如坦克车、履带挖土机、履带爬楼机和爬梯轮椅等，都会采用「节齿式」的履带机构(如图1a、1b、1c)。如图中所示，履带的运行是要透过最少两个轮子来带动，其运转时，履带会时而拉直、时而跟随轮子的圆周来转动。因此，必需要透过节齿式的结构，履带才能满足此运转力的需求的同时，又有足够的抓地力。

但当现有技术的节齿式的履带机构在平面上运转时，会出现一些难以弥补的缺陷，尤其是当该履带移动机构之上，是乘载着乘客的情况时，就会出现以下的问题：

1.「节齿式」的履带机构，最常见用于坦克车之上，而坦克车主要是用于战场上，并不讲求乘客的舒适度，亦不需要在平路上顺滑地行驶。当坦克车在平路上转弯时，会出现如图1d所示的情况，即因为坦克车的左右两条履带是以紧贴地面的方式行走，当转弯时，两条履带会与地面强烈地磨擦，因而对地面造成破坏或留下深深的痕迹。

2.为了解决以上的问题，现有一些技术会采用如图1e所示的方法，其中用后履带作驱动，而前方则采用履带、轮子或万向轮等。这方法除了可解决履带于平路上转弯的缺点的同时，亦保留了履带可以越障和攀梯的好处。但这方法却会出现另一个缺点，如图1f所示，当履带转动至齿节的顶端触地时，轮轴与地面的距离会是「r」。但当履带转动至齿与齿之间的凹位触地时，如图1g所示，h会比r为短。假设轮子共有15齿，而r＝150mm，h长度的计算方法如下：

h＝cos(360÷15÷2)x150mm＝146.7mm

在这事例中r与h有3.3mm的差距，换句话说，当轮子每运行一圈中，就会发生15次高低有3.3mm差距的跳动。如果持续运行的话，移动机构就会发生如图1h所示般强烈震动的情况，假如这移动机构是轮椅的话，乘坐在之上的老人或伤健人士将会感到非常颠簸和不适。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺点和问题，本发明提供一种「防震式履带机构」(图 2a)，其中将两「辅助齿」分别附加在「抓地齿」的两边之上，弥补/缩减两格抓地齿之间凹陷的距离。这简单而实用的设计，可至少部份地解决现有技术的缺点和问题。

本发明揭示一种履带，优选为无缝式循环履带，包括：

在所述履带外表面定距相隔的均匀地设置的复数的径向地向外凸伸的抓地齿，其中每一所述抓地齿在其相对两端分别与至少沿着所述外表面的长度方向或周向方向反向地延伸的第一辅助齿和第二辅助齿邻接且优选地一体成型；

相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的对置的自由端或远端优选地在周向方向上大致共平面；和/或相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿优选地在轴向方向上大致平行地以预定距离彼此隔开的方式布置，所述预定距离优选为所述履带的轴向宽度的五分之一或者为所述第一辅助齿或所述第二辅助齿的轴向宽度的三分之二；

以及

相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的对置的径向延伸面与所述外表面正交；和/或相互邻近的每对所述抓地齿的对置的径向延伸面与所述外表面以预定角度相交，预定角度优选为45°-90°；

相互邻近的每对所述抓地齿和每对所述第一辅助齿及所述第二辅助齿之间形成大致S形的间距或凹处，以有助于或提高所述履带的耦合/抓住与之相接触的工作面的能力。

本发明还揭示一种履带机构，包括驱动轮以及可操作地连接和由所述驱动轮驱动的如上所述的履带。

在根据本发明的履带和/或履带机构的一些实施例中，所述抓地齿、所述第一辅助齿、和/或所述第二辅助齿用橡胶或金属材质制作和/或采用大致截棱锥或矩形体的形式，以提高所述履带的所述抓地齿、所述第一辅助齿、和所述第二辅助齿的支承力。

在一些实施例中，所述履带还包括在其内表面定距相隔的均匀地设置的复数的径向地向内凸起的大致为截棱锥形的啮合齿，以便于与其驱动轮的相应部位啮合；所述啮合齿相对于所述抓地齿、所述第一辅助齿、和/或所述第二辅助齿来定位；以及所述啮合齿优选地相对于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿来定位；和/或所述啮合齿的数目和厚度优选地与所述抓地齿的相等，以提高所述履带的所述抓地齿、所述第一辅助齿、和所述第二辅助齿的支承力。

在一些实施例中，所述啮合齿的轴向中线平行于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的凹处的轴向中线；和/或所述啮合齿的径向中线重合于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的凹处的径向中线，以提高所述履带的所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的支承力。

在一些实施例中，在所述履带的内侧的所述啮合齿与相应的位于所述履带的外侧的相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿共同形成大致V 形的截面轮廓，以使所述啮合齿可作为背面的所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的辅助支承件；所述V形的截面轮廓的尖端对准所述履带的环形部分的中心/圆心或所述履带的在高度方向上的中线，以提高所述履带的所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的支承力。

在一些实施例中，还包括位于所述履带的内侧的具有与所述履带的至少一部分活动地耦合的相应部分的至少一传动轮；和/或所述抓地齿、所述第一辅助齿、和/或所述第二辅助齿配置成以这样的方式弹性地变形，以使在所述履带的与所述传动轮耦合的部分之上的相互邻近的每对所述抓地齿或每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的周向间距不同于在所述履带的不与所述传动轮耦合的部分之上的相互邻近的每对所述抓地齿或每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的周向间距，以有利于所述履带的平稳运作。

在一些实施例中，所述第一辅助齿和/或所述第二辅助齿配置成通过缩减所述抓地齿之间的在周向上的间距而使所述履带机构于工作面上运作时，且优选为平坦型工作面上运作时，所述履带的与所述工作面接触的接触面大致为连续或接近连续的接触面，以减少所述履带在所述工作面上的跳动。

在一些实施例中，所述第一辅助齿和/或所述第二辅助齿配置成可至少部分地径向地、轴向地、和/或周向地变形和/或位移，以使相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿共同形成间距可调的相互协作的一对夹持件，以使所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的所述凹处适于在所述履带机构于非平面或凹凸型工作面上运作时可通过弹性变形来夹持或耦合进入和处于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的所述工作面的凸起部分，尤其是楼梯的梯角，以提高所述履带机构的耦合/抓住所述工作面的能力。

在一些实施例中，所述第一辅助齿和/或所述第二辅助齿配置成可至少部分地周向地变形和/或位移，以使相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的凹处的形状和容纳空间可以调节和/或使相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的对置的径向延伸面可配置成由相互平行切换成相互形成预定夹角，所述预定夹角优选为90°，以适于在所述履带机构于非平面或凹凸型工作面上运作时适应所述工作面的变化的凸起部分，尤其是楼梯的梯角，以提高所述履带机构的耦合/抓住所述工作面的能力。

在一些实施例中，所述履带还包括设置在所述抓地齿和所述啮合齿之间的为两者提供支承/固定面和使两者在工作时协作的中心带；所述中心带优选地用橡胶或金属材质制作和/或采用无缝式循环带件或链扣式带件的形式；和/或所述中心带的厚度优选地与所述抓地齿和/或所述啮合齿的相等，以提高所述履带的刚度或支承力。

根据本发明的履带/履带机构的优势在于：

1.畅顺运行功能—本发明履带套用在两个轮子所带动的机构时(如图3a)，当履带在直线运行时，两相邻辅助齿之间的距离(d)会缩小。当履带在轮子上曲线运行时，两相邻辅助齿之间的距离(D)会增大。由于本发明的两相邻辅助齿并没有完全连接，所以留有空间给予齿与齿之间的弹性伸缩，使履带能畅顺无阻地运行。

2.防震功能—由于两相邻辅助齿弥补/缩减了齿与齿之间的凹陷距离，(如图3c所示)(r)与(h)的长度几乎相同，因此当履带在平地上运行时，再不会出现以上例子中那3.3mm的差距所造成的震动和颠簸，而且会非常之平稳和舒适。

3.抓地功能—(如图3a所示)履带的齿与齿之间形成了相当的崎岖形状，其形状甚至相比普通的节齿式履带所形成的凹凸形状更为抓地，即使遇到沙石泥泞等崎岖道路，都能够应付自如。

4.爬梯功能—两相邻辅助齿的形状和硬度，会直接影响履带能否作攀梯功能。(如图4a所示)当两相邻辅助齿行驶至楼梯角时，只要其形状和软硬度合适地配置，移动机构的重量会使两相邻辅助齿压歪或变形，从而将齿与齿之间的凹陷空间增加，使(如图4b所示)楼梯角会完全陷入/夹持在齿节之间，从而提高了其间的啮合强度，本发明履带从而可具有较佳的攀梯能力。

本发明履带拥有以上的多项功能后，可以让履带移动机构发挥更佳的功能：在用于坦克车和履带挖土机之上时，可增强其抓地力和转弯能力；在用于履带爬楼机和爬梯轮椅之上时，可增强其抓地力和转弯能力之外，最重要是可让其乘客感到更舒适更安全。

附图说明

以下将参照附图通过范例来叙述本发明，在附图中：

图1a为示出坦克车的齿节结构的示意图。

图1b为示出坦克车的履带的运作的示意图。

图1c为示出节齿式履带的整体运作的示意图。

图1d为示出当节齿式履带机构，如坦克车般，在平路上转弯时对地面所造成的不畅顺和破坏的示意图。

图1e为示出现时一些履带移动机构，所采用的履带触地驱动时的状况的示意图。

图1f为示出现时一些履带移动机构在地面上运行时，当齿顶触地一刻的情况的示意图。

图1g为示出现时一些履带移动机构在地面上运行时，当齿与齿之间的凹陷位置触地一刻的情况的示意图。

图1h为示出现时一些履带移动机构在平路上行走时，出现强烈震动和颠簸的情况的示意图。

图2a为防震式履带的立体结构图，并示出组成这机构的组件。

图2b为防震式履带的俯视结构图，并示出组成这机构的组件。

图2c为防震式履带的侧视结构图，并示出组成这机构的组件。

图3a为防震式履带与同步轮结合时的立体运作图。

图3b为显示防震式履带在与轮子组合运作时，两相邻辅助齿之间的距离，会因应履带在轮子上曲面运行或拉直运行而有所不同的示意图。

图3c为显示防震式履带在平路上运行时，因为辅助齿弥补/缩减了齿与齿之间的凹陷距离，从而将r与h的长度差距大大缩小，大大减少履带移动机构于平路上行走时的震动的示意图。

图4a为显示防震式履带在攀爬楼梯时，两相邻辅助齿会因为履带移动机构本身重量的压力，被梯角压歪而至少部分地轴向地和/或周向地变形和/或位移的俯视图。

图4b为显示防震式履带在攀爬楼梯时，两相邻辅助齿会因为履带移动机构本身重量的压力，被梯角压歪而轴向地和/或周向地变形和/或位移以形成一个凹陷处，让梯角陷入/夹持在其中的侧视图。

具体实施方式

本发明揭示一种防震式履带机构，其可以是任何物料和形状，视乎其履带移动机构所需要行走的路面需求而定，其进一步包括。

抓地齿1(物料可以是橡胶或金属等材质，形状可以是梯形或长方形等) 会平均地排列于中心带3(物料可以是橡胶或金属等材质，结构可以是一整条或链扣式)之上，1与1之间形成一个凹陷处。本发明的独特设计令抓地齿的抓地力大增，适合更多不同路面使用。

辅助齿2(物料可以是橡胶或金属等材质，亦可以是任何形状)附加于抓地齿1之上，其位置、形状、大小和软硬度等，要视乎其用途和实际需要而定。本发明利用两与抓地齿连接的辅助齿，弥补/缩减了两相邻抓地齿之间的凹陷距离，当本发明履带套用于任何履带移动机构之后，在平路上行走时再不会出现震动和颠簸的情况。

内带动齿4(物料可以是橡胶或金属等材质，形状结构可以是任何方式) 与中心带3接合，用于与同步轮活动咬合，从而将同步轮的动力传递至履带之上，其存在会因应履带与同步轮的带动原理配合有关。因为本发明的两相邻辅助齿并没有完全相连，因此并不会对履带运行时造成阻力，使中心带的动力可畅顺地传动至整条履带。此外，本发明的独特设计令同步轮的动力可以在阻力很少的情况下带动履带，因此会减低了内带动齿的负荷，使整体更实用和耐用。

参照图2a-2c,所示为防震式履带和其构件的各种2示意图。所述履带优选为无缝式循环履带，包括在其外表面定距相隔的均匀地设置的复数的径向地向外凸伸的抓地齿1，其中每一所述抓地齿配置成在其相对两端分别与至少沿着所述外表面的长度方向或周向方向反向地延伸的第一辅助齿和第二辅助齿2 邻接且优选地一体成型。

在一些实施例中，相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的对置的自由端或远端优选地在周向方向上大致共平面；和/或相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿优选地在轴向方向上大致平行地以预定距离彼此隔开的方式布置，所述预定距离优选为所述履带的轴向宽度的五分之一或者为所述第一辅助齿或所述第二辅助齿的轴向宽度的三分之二。

在一些实施例中，相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的对置的径向延伸面与所述外表面正交；和/或相互邻近的每对所述抓地齿的对置的径向延伸面与所述外表面以预定角度相交，所述预定角度优选为45°-90°，更优选为67.5°。

在一些实施例中，相互邻近的每对所述抓地齿和每对所述第一辅助齿及所述第二辅助齿之间形成大致S形的间距或凹处，以有助于或提高所述履带的耦合/抓住与之相接触的工作面的能力。

如图所示，所述履带还包括在其内表面定距相隔的均匀地设置的复数的径向地向内凸起的大致为截棱锥形的啮合齿4，以便于与其驱动轮(未示出)的相应部位啮合；所述啮合齿相对于所述抓地齿1、所述第一辅助齿、和/或所述第二辅助齿2来定位，优选地相对于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿2来定位；和/或所述啮合齿的数目和厚度优选地与所述抓地齿的相等。

在一些实施例中，所述啮合齿的轴向中线平行于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿2之间的凹处的轴向中线AL，以有助于分散压力；和/或所述啮合齿的径向中线重合于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿2之间的凹处的径向中线RL，以有助于对辅助齿提供较佳的支承力。

在一些实施例中，在所述履带的内侧的所述啮合齿与相应的位于所述履带的外侧的相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿共同形成大致V 形的截面轮廓，以使所述啮合齿可作为背面的所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的辅助支承件；所述V形的截面轮廓的尖端对准所述履带的环形部分的中心/圆心或所述履带的在高度方向上的中线，以有助于分散压力和提供较佳的支承。

参照图3a-4b，所示为防震式履带机构和其构件及工作时的各种示意图。履带机构包括上述的履带以及还包括位于所述履带的内侧的具有与所述履带的至少一部分活动地耦合的相应部分的至少一传动轮；和/或所述抓地齿1、所述第一辅助齿、和/或所述第二辅助齿2配置成以这样的方式弹性地变形，以使在所述履带的与所述传动轮耦合的部分之上的相互邻近的每对所述抓地齿或每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的周向间距D不同于在所述履带的不与所述传动轮耦合的部分之上的相互邻近的每对所述抓地齿或每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的周向间距d，以有利于所述履带的平稳运作。

在一些实施例中，所述第一辅助齿和/或所述第二辅助齿2配置成通过缩减在所述抓地齿之间的在周向上的间距而使在所述履带机构于工作面上运作时，且优选为平坦型工作面上运作时，所述履带的与所述工作面接触的接触面大致为连续或接近连续的接触面，以减少所述履带在所述工作面上的跳动。

在一些实施例中，如图4a所示，所述第一辅助齿和/或所述第二辅助齿2 配置成可至少部分地径向地、轴向地、和/或周向地变形和/或位移，以使相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿共同形成间距可调的相互协作的一对夹持件，以使所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的所述凹处适于在所述履带机构于非平面或凹凸型工作面上，例如在楼梯上运作时可通过弹性变形来夹持或耦合进入和处于所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的所述工作面的凸起部分，诸如楼梯角，以提高所述履带机构的抓住所述工作面的能力。

在一些实施例中，如图4b所示，所述第一辅助齿和/或所述第二辅助齿2 配置成可至少部分地周向地变形和/或位移，以使相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿之间的凹处的形状和容纳空间可以调节和/或使相互邻近的每对所述第一辅助齿和所述第二辅助齿的对置的径向延伸面可配置成由相互平行切换成相互形成预定夹角，所述预定夹角优选为90°，以适于在所述履带机构于非平面或凹凸型工作面，例如在楼梯上运作时适应所述工作面的变化的凸起部分，诸如楼梯角，以提高所述履带机构的抓住所述工作面的能力。

在一些实施例中，所述履带还包括设置在所述抓地齿1和所述啮合齿4 之间的为两者提供支承/固定面和使两者在工作时协作的中心带3；所述中心带优选地用橡胶或金属材质制作和/或采用无缝式循环带件或链扣式带件的形式；和/或所述中心带的厚度优选地与所述抓地齿和/或所述啮合齿的相等。

透过以上的结构，本发明的功能如下：

1.运行功能—履带移动机构会因应其应用需要而设定同步轮的组合结构 (如图3a)，其同步轮会透过与内带动齿4的配合而同步带动。因此，同步轮的动力会透过内带动齿4而传递到中心带3之上，从而带动整条履带的运作。

其实当履带以直线或曲线运行时，其履带的最顶端会承受着很大的拉力变化，(如图3b所示)因为本发明的两相邻辅助齿2并没有完全连接，所以留有空间给予齿与齿之间的弹性伸缩，减少了传动时的阻力，所以即使将本发明专利套用于任何履带移动机构之上，机构都能够畅顺无阻地运行。

2.防震功能—由于普通节齿式履带的齿与齿之间的空隙太大，造成(如图 1f、1g)r与h的长度差距偏大，因此当该移动机构在平路上行走时，会发生异常震动和颠簸的情况(如图1h)。但本发明的两相邻辅助齿2弥补/缩减了齿与齿之间的凹陷距离，r与h的长度几乎相同(如图3c)，因此当履带在平地上运行时，再不会出现任何震动和颠簸，如果将此发明运用于攀梯轮椅之上，乘坐在轮椅之上的伤健人士将会感到非常平稳和舒适。

3.抓地功能—无论坦克车或任何履带移动机构，目的都是利用履带上的节齿来抓紧不同的路面，如沙石路、泥泞路等崎岖道路。(如图3a所示)本发明的齿与齿之间形成了相当的崎岖形状，其形状甚至相比普通的节齿式履带所形成的凹凸形状更为抓地，如果将本发明套用于现有的任何履带移动机构之上，将会提升其抓地能力之余，更能增加其运行和转弯的灵活性。

4.爬梯功能—现有一些攀梯工具，如爬楼机、攀梯运输工具和攀梯轮椅等，都会遇到在平路上行走时并不畅顺的问题，但当他们解决到平路上能灵活畅顺的问题时，又会发现其履带在攀梯时会出现无法抓紧梯角的情况。本发明的两相邻辅助齿，虽然在侧面看，齿与齿之间看似并没有凹陷处，以为会抓不住梯角，但其实当履带攀梯时，移动机构的重量会将两相邻辅助齿压歪，从而将齿与齿之间的凹陷空间增加，(如图4a和4b所示)楼梯角会压歪和完全陷入 /夹持在齿节之间，从而发挥其攀梯功能。

虽然本发明的优点和优选实施方案已在这里作了叙述，但本领域的技术人员应该明白，这里的叙述仅只提供作为范例，并非用于限制本发明的保护范围。在不脱离本发明保护范围的情况下，可以以任何其它等同物代替所描述的实施细节，或作出修改或变型。