一种自行走履带轮及其车辆与散热系统的制作方法

1.本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种自行走履带轮及其车辆与散热系统。


背景技术：

2.履带及其行动机构是装甲车辆和工程车辆的重要组成部分之一，由于履带装置的接地比压低，牵引力大，通过性和爬坡能力强，因此广泛的用于各类装甲战车和工程车辆的行动模块上。除全履带车辆外，也有一种半履带车辆，负责传动的并非全部使用履带，而是混合传动型态的车辆，最常见的混合方式是以履带和车轮并存的车辆。
3.然而，不管是全履带车辆还是半履带车辆，其履带行动模块和动力装置集成在车辆总成上，履带功能单一，无法实现履带与车辆动力总成的功能耦合与分离。车载履带行动单元和动力单元的用途受到功能限制。
4.为此，本发明基于使用需求，设计了一种小型的自行走履带轮，该自行走履带轮可作为独立移动单元，用于人员驾驶机动或者牵引载物。同时该自行走履带轮可通过多轮组合支撑车辆本体，成为车辆的动力履带轮，最终行成全履带轮车辆，提高车辆的承载能力和机动能力。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明要解决的技术问题是如何提供一种自行走履带轮及其车辆与散热系统，以解决履带车辆的履带行动模块和动力装置集成在车辆总成上，履带功能单一，无法实现履带与车辆动力总成的功能耦合与分离的问题。
7.(二)技术方案
8.为了解决上述技术问题，本发明提出一种自行走履带轮，该自行走履带轮(1)包括动力模块(11)、驱动模块(12)、动力差速模块(13)、储能模块(14)、履带轮行走机构总成(15)、散热模块(16)和控制模块(17)；
9.所述动力模块(11)为小型发动机发电机总成，发电机工作在电动模式或发电模式下，工作在电动模式时，从储能模块(14)获取能源，拖动发动机启动，待发动机启动后，发电机运行在发电模式下，为储能模块(14)提供电力，也为驱动模块(12)提供电力；
10.所述驱动模块(12)为动力电机，输出动力通过动力差速模块(13)传递到自行走履带轮两侧的履带轮行走机构总成(15)；所述驱动模块(12)通过动力差速模块(13)，依靠履带轮行走机构总成(15)的齿轮和链条进行传动，将动力分别传递到两侧履带上；
11.所述储能模块(14)为锂电池组或者超级电容储能，用于存储动力模块(11)的输出电源，同时为驱动模块(12)提供能源；
12.所述散热模块(16)为水冷散热器及风扇总成，用于动力模块(11)、驱动模块(12)、储能模块(13)的冷却散热；
13.所述控制模块(17)用于控制动力模块(11)的输出功率等级，用于控制驱动模块
(12)的动力分配比例，用于控制散热模块(16)三通阀的导通方向，根据行驶状态及系统散热量实现自行走履带轮的散热性和机动性；所述控制模块(17)用于根据系统状态调节自行走履带轮两侧履带行走速度，实现自行走履带轮的前进、后退和转向；
14.所述自行走履带轮(1)的两侧分别安装履带轮行走机构总成(15)，两侧履带轮行走机构总成(15)拥有独立的支撑与行走机构。
15.进一步地，所述自行走履带轮(1)还包括履带轮总成支架(18)和外顶角辅助轮(19)，两侧履带依靠履带轮总成支架(18)的外顶角辅助轮(19)，实现橡胶履带包裹内部的动力模块(11)、驱动模块(12)、动力差速模块(13)、储能模块(14)、履带轮行走机构总成(15)、散热模块(16)和控制模块(17)。
16.进一步地，所述自行走履带轮(1)还包括自行走履带轮的主动轮(20)，主动轮(20)采用弹簧和液压缸的复合支撑装置，包括弹簧、液压缸和主支撑轮，液压缸的缸体连接履带轮总成支架(18)，液压缸伸出的液压杆连接主支撑轮；弹簧一端连接履带轮总成支架(18)，一端连接液压缸的缸体，通过调节液压杆的伸缩比调整履带轮的最高离地高度。
17.进一步地，所述自行走履带轮(1)的散热系统(3)包括散热模块(16)、水泵(33)、第一三通阀(31)和第二三通阀(32)，散热模块(16)为风扇散热器，通过管路依次将动力模块(11)、驱动模块(12)、第二三通阀(32)、储能模块(14)、水泵(33)、第一三通阀(31)、风扇散热器串联在一个回路当中，其中，水泵(33)的一端连接第一三通阀(31)的第一路，风扇散热器的一端连接第一三通阀(31)的第二路，第一三通阀(31)的第三路未连接；储能模块(14)的一端连接第二三通阀(32)的第一路，驱动模块(12)的一端连接第二三通阀(32)的第二路，第二三通阀(32)的第三路未连接。
18.进一步地，在自行走履带轮(1)单独使用时，控制第一三通阀(31)、第二三通阀(32)的开关状态，关闭第一三通阀(31)、第二三通阀(32)的未连接的第三路，保证自行走履带轮(1)内部形成独立循环。
19.本发明还提供一种自行走履带轮的履带轮车辆，该车辆由车体通过弹簧和液压缸的复合支撑装置连接多组自行走履带轮(1)组成，所述车体的两侧分别对称安装至少2组自行走履带轮(1)，各自行走履带轮(1)通过车体控制模块调整安装在车体上的弹簧和液压缸的复合支撑装置，调整车体的最高距地高度；车体控制模块用于根据行驶控制多组履带轮的差速行驶速度，实现履带轮车辆的前进、后退、转向。
20.进一步地，所述车体的散热系统(4)包括4路相同结构的独立散热设备，每个散热设备包括一个相变储热器和一个车体散热器，相变储热器的一端和车体散热器的一端连接作为出水口，相变储热器的另一端连接到三通阀的第一路，车体散热器的另一端连接三通阀的第二路，三通阀的第三路未连接，作为入水口。
21.本发明还提供一种履带轮车辆的散热系统，该履带轮车辆散热系统(5)包括自行走履带轮散热系统(3)和车体散热系统(4)，将自行走履带轮散热系统(3)和车体散热系统(4)连接，自行走履带轮散热系统(3)成组并联使用，构成履带轮车辆散热系统(5)；
22.其中，
23.第一履带轮(101)的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第一散热设备(41)的入水口三通阀(413)的第三路连接，第一散热设备(41)的出水口与第二履带轮(102)的第二三通阀(32)的第三路相连；第二履带轮(102)的第一三通阀(31)的第三路与车
体散热系统(4)的第二散热设备(42)的入水口三通阀(423)的第三路连接，第二散热设备(42)的出水口与第一履带轮(101)的第二三通阀(32)的第三路相连；
24.另一侧第三履带轮和第四履带轮与第三车体散热设备(43)、第四车体散热设备(44)连接：第三履带轮的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第三散热设备(43)的入水口三通阀(413)的第三路连接，第三散热设备(43)的出水口与第四履带轮的第二三通阀(32)的第三路相连；第四履带轮的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第四散热设备(44)的入水口三通阀(423)的第三路连接，第四散热设备(44)的出水口与第三履带轮的第二三通阀(32)的第三路相连。
25.进一步地，当履带轮作为独立移动单元时，车辆行驶时履带轮内部动力模块(11)、储能模块(14)及驱动模块(12)产热量较低，履带轮依靠所述自行走履带轮散热系统(3)实现系统100％散热；
26.当履带轮与车体组合成履带轮车辆，车辆低速行驶下系统产热量较少，关闭车体散热设备的入水口三通阀(413、423)，依靠所述自行走履带轮散热系统(3)实现履带轮散热；
27.当履带轮与车体组合成履带轮车辆，载重量较多时且持续高速行驶时，履带轮内部动力模块(11)、储能模块(14)及驱动模块(12)产热量较高，此时打开每个车体内第一散热设备(41)和第二散热设备(42)内部的入水口三通阀(413、423)，通过交替打开第一履带轮(101)和第二履带轮(102)的两个水泵(33)，实现不同的水路循环，有效散热。
28.进一步地，当打开第一散热设备(41)和第二散热设备(42)内部的入水口三通阀(413、423)时，车体散热系统一方面能够散去热量，一方面通过相变储热器储存热量；当车辆在低温环境准备启动时，低温下储能模块(14)输出功率下降，关闭第一履带轮(101)和第二履带轮(102)的第一三通阀(31)和第二三通阀(32)的第二路，打开第三路，调整车体入水口三通阀(413、423)的流通方向，使回路中仅仅保留双侧储能模块(14)和双侧相变储热器(411)，通过调整相变储热器(411)的转态点，释放储热器中的热量，进而加热循环液提高储能模块(14)温度，确保储能模块(14)的正常电力输出。
29.(三)有益效果
30.本发明提出一种自行走履带轮及其车辆与散热系统，本发明的自行走履带轮单体可自由行走，也可通过多轮组合结合车体组合成履带车辆，不同方式下通过加装不同上装机构，实现载物、牵引等功能。本发明的自行走履带轮可作为独立移动单元，用于人员驾驶机动或者牵引载物。同时该自行走履带轮可通过多轮组合支撑车辆本体，成为车辆的动力履带轮，最终行成全履带轮车辆。本发明能够实现履带与车辆动力总成的功能的解耦，提高车辆的承载能力和机动能力。同时，本发明的散热系统能实现车辆的高效散热。
附图说明
31.图1为本发明自行走履带轮及其单体移动平台示意图；
32.图2为本发明履带轮车辆示意图；
33.图3为本发明自行走履带轮散热系统示意图；
34.图4为本发明车体散热模块示意图；
35.图5为本发明履带轮车辆的总散热系统结构示意图；
36.图6为本发明自行走履带轮结构组成示意图；
37.图7为本发明自行走履带轮行走机构示意图；
38.图8为本发明履带轮车辆单侧散热系统循环交替工作示意图；
39.图9为本发明低温冷启动电池加热示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
41.本发明的目的在于提供一种多用途的自行走履带轮及其履带轮车辆，并通过热管理系统实现单体单元和组合总成的高效散热与运转。
42.本发明涉及一种自行走履带轮及其车辆与散热系统，包括自行走履带轮、履带轮车辆、车辆散热系统。所述自行走履带轮为可独立行走的机构，具有双侧橡胶行走履带，总成内部包含动力模块、驱动模块、动力差速模块、储能模块、散热模块、控制模块。自行走履带轮依靠驱动电机和差速模块完成行走和转向；所述履带轮车辆由车体及多个自行走履带轮组成履带轮车辆，履带轮车辆车体单侧至少布置2组自行走履带轮；所述散热系统包括多功能连通阀、相变储热模块、散热模块，实现自行走履带轮平台及履带轮车辆的高效散热。
43.本发明涉及一种自行走履带轮，具体涉及一种基于自行走履带轮实现车辆行走的履带车辆及其散热系统。该自行走履带轮单体可自由行走，也可通过多轮组合结合车体组合成履带车辆，不同方式下通过加装不同上装机构，实现载物、牵引等功能。
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
45.如图1-4所示，本发明提供一种自行走履带轮及其车辆与散热系统，如图1-4所示，本发明提供一种自行走履带轮(1)，提供一种履带轮车辆(2)和提供一种履带轮车辆散热系统(5)，履带轮车辆散热系统(5)包括自行走履带轮散热系统(3)和车体散热系统(4)。
46.如图6所示，所述自行走履带轮(1)包括动力模块(11)、驱动模块(12)、动力差速模块(13)、储能模块(14)、履带轮行走机构总成(15)、散热模块(16)和控制模块(17)。
47.所述动力模块(11)为小型发动机发电机总成，发电机工作在电动模式或发电模式下，工作在电动模式时，从储能模块(14)获取能源，拖动发动机启动，待发动机启动后，发电机运行在发电模式下，为储能模块(14)提供电力，也为驱动模块(12)提供电力；
48.所述驱动模块(12)为动力电机，输出动力通过动力差速模块(13)传递到自行走履带轮两侧的履带轮行走机构总成(15)；所述驱动模块(12)通过动力差速模块(13)，依靠履带轮行走机构总成(15)的齿轮和链条进行传动，将动力分别传递到两侧履带上，既能够实现动力传输的机械解耦，避免履带轮的震动引起的车体颠簸，又能够实现自行走履带轮两侧履带的前进、后退、差速转向。
49.所述储能模块(14)为锂电池组或者超级电容储能等装置，用于存储动力模块(11)的输出电源，同时为驱动模块(12)提供能源；
50.所述散热模块(16)为水冷散热器及风扇总成，用于动力模块(11)、驱动模块(12)、储能模块(13)的冷却散热；
51.所述控制模块(17)用于控制动力模块(11)的输出功率等级，用于控制驱动模块
(12)的动力分配比例，用于控制散热模块(16)三通阀的导通方向，根据行驶状态及系统散热量实现自行走履带轮的散热性和机动性。所述控制模块(17)用于根据系统状态调节自行走履带轮两侧履带行走速度，实现自行走履带轮的前进、后退和转向。
52.所述自行走履带轮(1)的两侧分别安装履带轮行走机构总成(15)，两侧履带轮行走机构总成(15)拥有独立的支撑与行走机构。
53.如图7所示，所述自行走履带轮(1)还包括履带轮总成支架(18)和外顶角辅助轮(19)，两侧履带依靠履带轮总成支架(18)的外顶角辅助轮(19)，实现橡胶履带包裹内部的动力模块(11)、驱动模块(12)、动力差速模块(13)、储能模块(14)、履带轮行走机构总成(15)、散热模块(16)和控制模块(17)。
54.所述自行走履带轮(1)还包括自行走履带轮的主动轮(20)，主动轮(20)采用弹簧和液压缸的复合支撑装置，包括弹簧、液压缸和主支撑轮，液压缸的缸体连接履带轮总成支架(18)，液压缸伸出的液压杆连接主支撑轮；弹簧一端连接履带轮总成支架(18)，一端连接液压缸的缸体，可通过调节液压杆的伸缩比调整履带轮的最高离地高度。如图2所示，自行走履带轮可安装平台，组成独立的可行走单元，实现载人机动或者运载机动行驶。
55.图7所述自行走履带轮散热系统(3)原理图如图3所示，包括散热模块(16)、水泵(33)、第一三通阀(31)和第二三通阀(32)，散热模块(16)为风扇散热器，通过管路依次将动力模块(11)、驱动模块(12)、第二三通阀(32)、储能模块(14)、水泵(33)、第一三通阀(31)、风扇散热器串联在一个回路当中，其中，水泵(33)的一端连接第一三通阀(31)的第一路，风扇散热器的一端连接第一三通阀(31)的第二路，第一三通阀(31)的第三路未连接；储能模块(14)的一端连接第二三通阀(32)的第一路，驱动模块(12)的一端连接第二三通阀(32)的第二路，第二三通阀(32)的第三路未连接。在自行走履带轮(1)单独使用时，控制第一三通阀(31)、第二三通阀(32)的开关状态，关闭第一三通阀(31)、第二三通阀(32)的未连接的第三路，保证自行走履带轮(1)内部形成独立循环。
56.图2所述履带轮车辆，由车体通过弹簧和液压缸的复合支撑装置连接多组自行走履带轮(1)组成，所述车体的两侧分别对称安装至少2组自行走履带轮(1)，各自行走履带轮(1)通过车体控制模块调整安装在车体上的弹簧和液压缸的复合支撑装置，调整车体的最高距地高度；最小履带轮车辆的车体内部含有一个车体控制模块，用于根据行驶控制多组履带轮的差速行驶速度，实现履带轮车辆的前进、后退、转向。
57.最小履带轮车辆由一个车体和4个自行走履带轮(1)组成，可根据车辆负重需求为车体搭配多组自行走履带轮(1)。
58.所述车体散热系统(4)如图4所示，内部包括4路相同结构的独立散热设备，每个散热设备包括一个相变储热器和一个车体散热器，相变储热器的一端和车体散热器的一端连接作为出水口，相变储热器的另一端连接到三通阀的第一路，车体散热器的另一端连接三通阀的第二路，三通阀的第三路未连接，作为入水口。通过在散热设备的入口连接一个三通阀，通过三通阀将一个散热器管路和一个相变储热器管路并联。
59.所述履带轮车辆散热系统(5)如图5所示，将自行走履带轮散热系统(3)和车体散热系统(4)连接，自行走履带轮散热系统(3)成组并联使用，构成履带轮车辆散热系统(5)。
60.其中第一履带轮(101)的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第一散热设备(41)的入水口三通阀(413)的第三路连接，第一散热设备(41)的出水口与第二履带
轮(102)的第二三通阀(32)的第三路相连。第二履带轮(102)的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第二散热设备(42)的入水口三通阀(423)的第三路连接，第二散热设备(42)的出水口与第一履带轮(101)的第二三通阀(32)的第三路相连。单侧2个自行走履带轮散热系统(3)与2个车体散热系统(4)，共同组成了履带轮车辆散热系统(5)之一。
61.同样，另一侧两履带与第三车体散热设备(43)、第四车体散热设备(44)的连接方式相同。第三履带轮(未示出)的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第三散热设备(43)的入水口三通阀(413)的第三路连接，第三散热设备(43)的出水口与第四履带轮(未示出)的第二三通阀(32)的第三路相连。第四履带轮(未示出)的第一三通阀(31)的第三路与车体散热系统(4)的第四散热设备(44)的入水口三通阀(423)的第三路连接，第四散热设备(44)的出水口与第三履带轮(未示出)的第二三通阀(32)的第三路相连。
62.当履带轮作为独立移动单元时，因载重面积有限，载重量较少，车辆行驶时履带轮内部动力模块(11)、储能模块(14)及驱动模块(12)产热量较低，履带轮依靠所述自行走履带轮散热系统(3)即可实现系统100％散热；
63.当履带轮与车体组合成履带轮车辆，车辆低速行驶下系统产热量较少，关闭车体散热设备的入水口三通阀(413、423)，依靠所述自行走履带轮散热系统(3)即可实现履带轮散热。
64.当履带轮与车体组合成履带轮车辆，载重量较多时且持续高速行驶时，履带轮内部动力模块(11)、储能模块(14)及驱动模块(12)产热量较高，此时打开每个车体内第一散热设备(41)和第二散热设备(42)内部的入水口三通阀(413、423)，如图8通过交替打开第一履带轮(101)和第二履带轮(102)的两个水泵(33)，实现不同的水路循环，有效散热。
65.当打开第一散热设备(41)和第二散热设备(42)内部的入水口三通阀(413、423)时，车体散热系统一方面能够散去热量，一方面通过相变储热器储存热量。如图9所示。当车辆在低温环境准备启动时，低温下储能模块(14)输出功率下降，调整第一履带轮(101)和第二履带轮(102)的第一三通阀(31)和第二三通阀(32)以及车体入水口三通阀(413、423)的流通方向，例如，如图9所示，关闭第一履带轮(101)和第二履带轮(102)的第一三通阀(31)和第二三通阀(32)的第二路，打开第三路，使回路中仅仅保留双侧储能模块(14)和双侧相变储热器(411)，通过调整相变储热器(411)的转态点，释放储热器中的热量，进而加热循环液提高储能模块(14)温度，确保储能模块(14)的正常电力输出。
66.本发明的自行走履带轮单体可自由行走，也可通过多轮组合结合车体组合成履带车辆，不同方式下通过加装不同上装机构，实现载物、牵引等功能。本发明的自行走履带轮可作为独立移动单元，用于人员驾驶机动或者牵引载物。同时该自行走履带轮可通过多轮组合支撑车辆本体，成为车辆的动力履带轮，最终行成全履带轮车辆。本发明能够实现履带与车辆动力总成的功能的解耦，提高车辆的承载能力和机动能力。同时，本发明的散热系统能实现车辆的高效散热。
67.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。