专利名称:拟轮履带装置的制作方法
本说明书涉及一种履带行走装置。
滚动行走装置有车轮与履带装置两种。车轮与地面成单点接触，转向阻力矩小，履带与地面成线接触，转向阻力矩大。中国专利局申请号85107759的发明说明书提出一种单向绕曲大园弧接地履带装置，它与地面的接触相当于极大直径的车轮与地面的接触，转向阻力矩很小，通过能力与纵向稳定性类似于履带装置，缺点在于履带经卷绕伸直时，两相邻履带块的相抵部位要产生碰击，这部位也易夹石子而破坏整个装置的正常工作。
本发明创造的目的在于制造出一种履带行走装置，使该装置在坚硬路面上具有轮子一样低的转向力矩与较小的前进行驶阻力，同时具有普通履带行走装置的高通过能力，从而制造出几种特殊性能的地面车辆。
本发明创造的实现该履带装置的履带明显地由两层组成，接地的一层称为压力层，非接地的一层称为拉力层，这两层用支承片隔开使履带形成较大的厚度。这履带向接地的一面不能卷曲，只能形成一凸弧，並能承受弯矩。在承受弯矩时压力层产生压应力，拉力层产生拉应力，由于支承片使这两层隔开一段距离，从而履带能承受较大的弯矩。
履带在通过导轮、驱动轮卷绕时压力层的长度基本不变，(压力层形成一条带子状，通过导轮时产生如同机械传动中的三角胶带通过带轮，或者如同链条通过链轮时一样的变形)；而拉力层的长度产生缩短或变相缩短如弯叠、弯折等等(如图1的A所指，或图10弯折部位所示，变相缩短就是拉力层变成波浪形或锯齿形)。
拉力层可以由强力丝制成的带子而成。(强力丝是钢丝，化学纤维及其它抗拉强度大的丝线。制成的带子应具有的功能是抗拉强度大，弹性模量大，弹性滞后小，蠕变小，弹性后效不显著；用较小的力能弯曲成波浪形或锯齿形，且在较短的长度上能弯曲成一个波浪形或锯齿形。制成这种带子的方法是很多的，譬如，用强力丝织物的带子再填充橡胶制成。)也可以由链板、销子组成链条形而成。
压力层可由长度相当于履带宽度的小钢片叠合，填充橡胶或其它树脂材料而成。压力层的每一特定的小段(如5cm长左右，或两支承片之间的一段)能承受在履带承受弯矩时产生的压力(即弹性变形在一定的范围内，具有压杆的稳定性等)；同时压力层通过导轮时能产生如同上述三角胶带通过带轮时一样的弯曲变形，並且在不受力时一般能伸直。(达到这些功能，压力层的制造方法还有多种，譬如，如钢丝卷绕代替金属片，用非金属片代替钢片等等。)压力层也可由金属片与销子制成如链条状。每一节能承受压力，在卷绕时产生如链条经过链轮一般的变形。
支承片由钢片冲制成，它的一边与压力层固结，另一边与拉力层连结。
这种履带装置的履轨可设在拉力层上(即支重轮压在拉力层上滚动)，履轨也可设在压力层上，或设在支承片上。
这种履带行走装置可不设支重轮，也可设1个或多个支重轮。还可使一个支重轮带上齿起传递驱动力的作(这时履带装置没有驱动轮，而是两个导轮了)。
图1是这种履带行走装置的履带的一种形式的示意图。对照图1作如下说明。
图1中R接地半径(图中半径R的园弧用直线表示)，该半径的大小由履带厚度h，拉力层、压力层相应的一段长度L′、L所决定一般R＝h·L· 1/(L－L′) 。N、N′为支重轮对履带的作用力(也可看成是车体重量对履带的力)，P为地面对履带的反力，这三力使履带产生抗弯应力。拉力层1、压力层2分别承受拉应力与压应力，支承片3使履带明显地分为受力不同的二层。
履带在导轮，驱动轮处卷绕时，压力层的长度基本不变(压力层2产生弯曲，图中B所指的点划线为中性层)，拉力层1发生松驰产生“变相缩短”(如图1A所指拉力层1发生弯叠)。
该履带行走装置之所以称为拟轮履带装置在于该装置在地面上的滚动相当于直径很大(直径2米以上)的车轮的滚动。该拟轮履带装置具有其它滚动行走装置不能替代的优点在于1、具有车轮一样的小的滚动阻力与转向阻力矩。2、具有履带行走装置的高通过性能与纵向稳定性。该拟轮履带装置带来的积极效果不仅在于改进现有的越野汽车，工程车辆的行驶性能，而且在于能制造出几种利用现有技术无法造出的车；1、全地面轮椅车；残疾人能在室内使用的轮椅车不能上台阶过小沟，使用本拟轮履带装置制造出的轮椅车能随意地通过小沟与台阶，在海边的沙滩，积雪的庭院，松软的花园草地，郊外、村野的碎石泥结路，都能平稳地行驶，而并不失去在室内的灵活性，因为该车的转向阻力矩相当于车轮，转向半径可小至零。2、小型化的独轮摩托车；有一种独轮摩托车为使它具有纵向稳定性，把轮子制得很大，包围着驾驶者。利用该拟轮履带装置，可使这种独轮车的外形尺寸大大缩小，而仍然保持了独轮摩托车的神奇性与趣味性。由于独轮摩托车的外形尺寸大为减少，还略小于普通摩托车，从而可使独轮摩托车从个别爱好者的耍弄普及成为大众交通、运动车。3、超自由度运动汽车；现今的运动汽车只是比功率大、速度快，利用本拟轮履带装置却可制出能连续翻斤斗、能背朝地行驶、能立起来头顶地或尾顶地快速旋转的运动汽车。
拟轮履带装置的实施例。
一、实施例1，对照附图(图2、3、4、5、6、8、)。
图2所示是本实施例的履带的基本视图(示意图)作了局部剖视。
拉力层1由钢丝绕环5、助柔销4、连结销6组成。钢丝绕环5由钢丝绕成如图3所示(成压扁的弹簧状)，各圈的隔距S大于钢丝直径d(一般S大于钢丝直径加两倍的支承片厚度)，图3中的a、b两图是钢丝绕环的两种不同绕法。
压力层2是钢片与橡胶的复合体，还设有接地橡胶7。
按箭头C所指的结合部位把履带分为各履带块，各履带块由铆钉8连成一条，组成履带的压力层2，并已固结了支承片3。每一履带块由压力层2的部份与两端的支承片3组成多片图4形状的钢片照点划线D折成一个角度，相互反向、错开叠合成一叠，两端各叠上一片支承片3(支承片3由钢片冲剪成如图5所示的形状，照点划线D′折成一个角度形成根部13与压力层的钢片吻合，扭转片10扭转90°使连接拉力层销孔9可穿进连结销6使之与拉层1相连，钢片扣紧窗口12、铆钉孔11起压力层的各部位连结作用。)，照图6所示意的方法扣紧，各扣头是依照图4中点划线E的位置弯扣的，图6中F所指的两片须两边带扣(该两片钢片与图4的钢片稍有不同)。这样叠合扣成后再在它的空隙中填充橡胶硫化(同时制出接地橡胶7)就制成了履带块。
图2中履带的C处可填上钢片，增减这钢片可以改变履带的接地半径。
这种履带的拉力层1兼作履轨，即支重轮在拉力层1上滚动。
图7是该履带行走装置的机构简图。箭头Y表示行进方向。Z所指的是前轮(导轮)与第一支重轮之间的一段履带，这段履带以不承受车体重量形成的弯矩为好(这只要导轮相对稍微提高就行)。驱动轮、导轮直接装在车架上，支重台车一端用转动副与支架相连，这转动副位于后轮(驱动轮)的中心附近，另一端由弹簧与车架相连，使支重台车能绕后轮中摆动。各支重轮装在支重台车上(还可设有弹性)，各轮应与履带的履轨同时相接触。各支重轮、驱动轮(后轮)都承担部分车体重量，图中为N1、N2、N3，各力的大小由地面反力P的作用位置，及有关部件的弹性决定(履带在这一位置的受力情况如同超静定梁)。
这一实施例的履带装置的驱动轮上所设置的驱动齿仅需微微凸出，或制造成可活动的，能沿径向弹出或缩进。驱动齿的作用除传递驱动力外还起着对拉力层的“变相缩短”起“整形”作用，即使拉力层在卷绕处松驰时都向一个方向弯折。驱动轮的两驱动齿之间的齿沟应能与履带的支承片接触，以传递重量。
导轮的结构与驱动轮相同。
上述这一实施例的如图2所示的履带还可作一些改进的设计I、拉力层1与支承片3用压紧的方法连结，参看图8。图8C图是拉力层的组合示意图，取消了助柔销4、连结销6，代之以图8a图所示的由钢丝弯折成的钢丝扣14。图3所示的钢丝绕环5由钢丝扣14连成图8c图的一条带子，每隔一节钢丝扣14(如G所指的两钢丝扣14)用压带钢片15与支承片3压紧(支承片与图5有区别，不设扭转片10、拉力层销孔9而弯成如图8b图所示。也可把支承片的这一部位制成如图8的d所示，这时每一履带块只需一端固结有支承片3，相邻履带块的连结用其它方法解决。)Ⅱ、图2的C所指的结合部位取消，这时压力层2、支承片3制成一整体(不用铆钉8能成为连续的一条)。这种履带的接地半径可由调整每段拉力层的长度而调整如更换直径不等的助柔销4、或更换适当长度的钢丝扣14、或拉力层1与支承片3的压紧改变一个位置(图8)等等。
这种压力层与支承片制成一整体的履带，它的压力层可设有“经线”，经线由较柔的拉力丝沿履带的长度方向设置。拉力丝可选用细钢丝或人造丝、尼龙线、或其它丝线等等。
二、实施例2，对照附图9说明。
图9是该例履带行走装置的履带的一段的基本视图，履带由各履带块经履带销16连成一条，拉力层由链扳销子组成链条状，连结销6使拉力层与支承片3相连。箭头Q所指的是履轨，各履带块共同组成的履轨在履带的非卷绕部位是光滑的一段弧，弧所对应的半径与履带的接地半径R相等(仅相差一个微不足道的数值)。
U形底面17(应弯、制出履带销孔16)、附加钢片18(附加钢片18弯折后还形成支承片3)在履带销16处制成Y形，顶着履带销16形成压力层，Y形的凹角处还可设一半园的钢片瓦。
该履带的大圆弧接地是由于两相邻连结销6的中心距小于两相邻履带销16的中心距而形成的。
该履带由于驱动轮、导轮的齿克服“四连杆机构的死点”使拉力层发生弯折产生变相缩短，从而使履带能卷绕。
三、实施例3，对照附图10说明。
该实施例的履带由图10的履带块用履带销16连成一条，装上拉力层1。
履带块由钢片弯成U形，应制出履带销孔16，Q所指的是履轨，H窗口制出压紧拉力层的弯片。
拉力层1用强力丝编成的扁平的带子(也可用如图8C图所示的带子)。
压力层的组成与实施例2相近似，压力层还可设有接地软材料。
对以上三实施例再作如下说明。
实施例2、3的压力层也可只用一层金属片构成U形底面17的底部压几条与履带销16垂直的筋条，筋条的端部制出与履带销16相顶的半园形，如图11所示。U形底面17也可如图12所示，筋条的两端制出履带销孔，下面复盖接地软材料，(如塑料、橡胶等)，接地软材料与履带销的接触部位设计得能阻止灰尘进入销孔及减小磨擦的作用。
实施例1、2、3的履带行走装置的导轮、驱动轮、支重轮、支重台车，履带张紧装置、托带轮等等之类的都可互相参照设计。一些部件的设计技巧可供选用。
1.支重台车，或某一个、某几个支重轮可以提起，这时履带对地面的压力分布改变，而适应某些情况下的行驶。
2.托带轮可设或不设。
3.履带张紧机构可设或不设。
4.传递驱动力的轮是某一个支重轮。
5.在履带的压力层、拉力层、支承片之间垫进一个膜制气囊，膜制气囊连成一串吹进气体，以阻止泥沙在这一空间填积。由于吹进的气体压力低，气囊又连成一串，空气可互相流动，制成气囊的膜又容易变形，因此这气囊不会影响履带的卷绕。
本拟轮履带装置所产生的积极效果的实施例举出几件一、实施例4，对照附图13说明图13所示为全地面轮椅车的示意图。
该车可配上驱动装置，人力的、电动的或内燃机动力的。
该车可作为残疾人轮椅或健康人的运动车。
二、实施例5，对照附图14说明。
图14是小型化独轮摩托车的示意图，该车的骑行效果相当于图14中虚线大园的轮子的独轮车的骑行效果，该虚线园的直径为2－3米。
图14中的小型化独轮摩托车的结构由拟轮履带装置22、罩壳21，起横向稳定及转向作用的飞轮20、贮燃料空间23、发动机及传动装置19等部份组成。
三、实施例6，对照附图15说明。
图15是超自由度运动汽车的结构示意图两组拟轮履带装置22包围车身，罩壳21内设有驾驶靠椅24及发动机传动装置19。该车还设有其它各种装置，使之具有快速行驶及其它普通汽车的行驶性能外，还能连续翻斤斗前进，背朝地行驶，立起来连续旋转等特性。
四、实施例7用拟轮履带装置作为越野汽车或普通履带式车辆的行走装置，可制造出各种车辆。
五、实施例8制造一拟轮履带装置的履带作为某一种轮式越野车的垫带，必要时套上成为履带车辆。
权利要求
1.一种单向绕曲、大圆弧接地的履带行走装置，其特征在于履带明显地分出受力不同的二层，一层是拉力层(1)，另一层是压力层(2)，这两层由支承片(3)隔开，履带卷绕时，拉力层(1)变相缩短。
2.根据权利要求
1.所述的履带行走装置，其特征在于拉力层(1)由强力丝制成的带子组成，或者拉力层(1)由链板，销子组成链条形。
3.根据权利要求
2.所述的履带行走装置，其特征在于强拉力丝制成的带子由钢丝绕环(5)、助柔销(4)、连结销(6)组成，或者强拉丝制成的带子由钢丝绕环(5)、钢丝扣(14)组成用压带钢片(15)与支承片(3)压紧。
4.根据权利要求
1.或2.或3.所述的履带行走装置，其特征在于压力层(2)由叠合金属片填充树脂而成，或者压力层(2)由U形底面(17)顶着履带销(16)而形成。
5.根据权利要求
1.或2.或3.所述的履带行走装置，其特征在于用于轮椅车上，或用于独轮摩托车上，或用于超自由度运动汽车上，作为这些车的行走装置。
6.根据权利要求
4.所述的履带行走装置，其特征在于用于轮椅上，或用于独轮摩托车上，或用于超自由度运动汽车上，作为这些车的行走装置。
7.根据权利要求
1.或2.或3.所述的履带行走装置，其特征在于用于越野汽车或工程机械上，作为这些机械的行走装置。
专利摘要
拟轮履带装置是一种具有轮子般行驶特性的履带行走装置。该装置的履带分为压应力层和拉应力层，这两层由支承片隔开，使履带能承受较大的弯矩，保证了履带的大圆弧接地的特性；履带卷绕时，拉应力层产生变相缩短，使卷绕功率损耗小。越野车辆使用该履带装置行驶性能超过轮式车辆与普通履带式车辆。利用该履带行走装置还可制造出全地面轮椅车；小型独轮摩托车；超自由度运动汽车等前所未有的车。
文档编号B62D55/08GK86206214SQ86206214
公开日1987年4月22日 申请日期1986年8月21日
发明者赵兴龙 申请人:赵兴龙导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan