CN103465777A

CN103465777A - 履带车辆用双差速器机电复合传动装置

Info

Publication number: CN103465777A
Application number: CN2013103090804A
Authority: CN
Inventors: 彭增雄; 胡纪滨; 苑士华; 李雪原; 荆崇波; 魏超; 吴维
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: CN103465777B

Abstract

本发明属于动力传动技术领域，具体涉及一种双差速器机电复合传动装置。一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其技术方案是，本发明主要由2台驱动电机、2套3挡行星变速机构、左汇流行星排、右汇流行星排、2根连接左汇流排与右汇流排的零轴及4对连接齿轮，2套减速行星排、2套主制动器以及2套侧减速机构组成。本发明只采用两驱动电机形式，布置两个汇流行星排，通过两根类似于双功率流驱动形式的零轴连接两差速器，解决双电机独立驱动的内侧履带到外侧履带的回流功率传递问题，有效减低驱动电机的功率等级，驱动电机可兼顾直驶和转向功能，实现无级驱动、无级转向和零位转向等功能，可提高传动装置的体积功率密度。

Description

履带车辆用双差速器机电复合传动装置

技术领域

本发明属于动力传动技术领域，具体涉及一种双差速器机电复合传动装置。

背景技术

电传动具有布置灵活，无级调速等优点，随着电传动***效率及功率密度的提高，其在履带车辆的应用将会更广泛。最简单的履带车辆电传动***采用两台电机分别独立驱动单侧履带，通过两台电机的速差实现履带车辆的转向。但履带车辆小半径转向过程中低速侧履带必须提供制动力，高速侧履带必须提供驱动力，产生低速履带到高速履带的回流功率，引起小半径转向某些工况下高速侧履带传递的功率为直驶推进时功率的170%，导致两侧驱动电机的功率等级需求增大，严重影响了电传动***的功率密度。因此需要将低速侧履带的回流功率通过其他路径转移到高速侧，以降低电机的功率等级。

转向和直驶的双功率流驱动形式，直驶电机提供直驶转矩，转向电机提供转向转矩，转向时内侧履带功率经过汇流行星排通过机械的方式传递到外侧履带，传递效率高，并且所需的转向电机与直驶电机功率小。缺点是直驶时转向电机不工作，存在功率闲置，难以进一步提高传动***的功率密度。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有技术的不足，提出了一种适用于履带车辆用双差速器机电复合传动装置，解决双电机独立驱动的内侧履带到外侧履带的回流功率传递问题；

本发明的技术方案是：一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，它包括：左侧驱动电机、左侧三挡行星变速机构、左侧一挡制动器、左侧二挡制动器、左侧三挡离合器、左侧齿圈连接齿轮、左侧零轴连接齿轮、左侧太阳轮连接齿轮、上零轴、左侧汇流排、左侧减速行星排、左侧主制动器、左侧传动器、右侧驱动电机、右侧三挡行星变速机构、右侧一挡制动器、右侧二挡制动器、右侧三挡离合器、右侧齿圈连接齿轮、右侧零轴连接齿轮、右侧太阳轮连接齿轮、下零轴、右侧汇流排、右侧减速行星排、右侧主制动器和右侧传动器；

左侧驱动电机的输出轴通过左侧三挡离合器与左侧三挡行星变速机构的两个太阳轮相连接；其中，左侧一挡制动器、左侧二挡制动器对左侧三挡行星变速机构的两个太阳轮进行控制；左侧三挡行星变速机构的输出行星架与左侧汇流排的齿圈以及左侧齿圈连接齿轮相连接；左侧汇流排的齿圈与左侧减速行星排的太阳轮相连，左侧减速行星排的输出行星架经过左侧主制动器和左侧传动器驱动左侧履带；

右侧驱动电机的输出轴通过右侧三挡离合器与右侧三挡行星变速机构的两个太阳轮相连接；其中，右侧一挡制动器、右侧二挡制动器对右侧三挡行星变速机构的两个太阳轮进行控制；右侧三挡行星变速机构的输出行星架与右侧汇流排的齿圈以及右侧齿圈连接齿轮相连接；右侧汇流排的齿圈与右侧减速行星排的太阳轮相连，右侧减速行星排的输出行星架经过右侧主制动器和右侧传动器驱动右侧履带；

左侧驱动电机与右侧驱动电机并列同轴布置，上零轴的两端分别连接左侧零轴连接齿轮与右侧太阳轮连接齿轮，左侧零轴连接齿轮与左侧齿圈连接齿轮相啮合；下零轴的两端分别连接右侧零轴连接齿轮与左侧太阳轮连接齿轮，右侧零轴连接齿轮与右侧齿圈连接齿轮相啮合。

本发明的有益效果是：（1）利用3挡行星变速机构，大大降低了驱动电机的转矩和调速范围，减小电机技术风险并提供传动装置的功率密度；同时可充分利用电机的高效区间，提高了传动装置的传动效率。

（2）采用两根零轴、连接齿轮连接左右汇流行星排，可实现转向过程中的内侧履带回流功率传递到外侧履带，其中大部分功率通过机械形式传递，实现了转向回流功率的高效传递和利用。

（3）可通过2台驱动电机反转，实现倒挡，无需设置倒挡机构，结构简单。

（4）省去了双流传动的转向机构和转向电机，两台驱动电机兼顾直驶和转向，驱动电机功率充分利用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明优先实施例结构示意图；

其中，10a-左侧驱动电机、20a-左侧三挡行星变速机构、21a-左侧一挡制动器、22a-左侧二挡制动器、23a-左侧三挡离合器、30a-左侧齿圈连接齿轮、31a-左侧零轴连接齿轮、32a-左侧太阳轮连接齿轮、40a-上零轴、50a-左侧汇流排、60a-左侧减速行星排、70a-左侧主制动器、80a-左侧传动器、10b-右侧驱动电机、20b-右侧三挡行星变速机构、21b-右侧一挡制动器、22b-右侧二挡制动器、23b-右侧三挡离合器、30b-右侧齿圈连接齿轮、31b-右侧零轴连接齿轮、32b-右侧太阳轮连接齿轮、40b-下零轴、50b-右侧汇流排、60b-右侧减速行星排、70b-右侧主制动器、80b-右侧传动器。

具体实施方式

参见附图1，一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，它包括：左侧驱动电机10a、左侧三挡行星变速机构20a、左侧一挡制动器21a、左侧二挡制动器22a、左侧三挡离合器23a、左侧齿圈连接齿轮30a、左侧零轴连接齿轮31a、左侧太阳轮连接齿轮32a、上零轴40a、左侧汇流排50a、左侧减速行星排60a、左侧主制动器70a、左侧传动器80a、右侧驱动电机10b、右侧三挡行星变速机构20b、右侧一挡制动器21b、右侧二挡制动器22b、右侧三挡离合器23b、右侧齿圈连接齿轮30b、右侧零轴连接齿轮31b、右侧太阳轮连接齿轮32b、下零轴40b、右侧汇流排50b、右侧减速行星排60b、右侧主制动器70b和右侧传动器80b；

左侧驱动电机10a的输出轴通过左侧三挡离合器23a与左侧三挡行星变速机构20a的两个太阳轮相连接；其中，左侧一挡制动器21a、左侧二挡制动器22a对左侧三挡行星变速机构20a的两个太阳轮进行控制；左侧三挡行星变速机构20a的输出行星架与左侧汇流排50a的齿圈以及左侧齿圈连接齿轮30a相连接；左侧汇流排50a的齿圈与左侧减速行星排60a的太阳轮相连，左侧减速行星排60a的输出行星架经过左侧主制动器70a和左侧传动器80a驱动左侧履带；

右侧驱动电机10b的输出轴通过右侧三挡离合器23b与右侧三挡行星变速机构20b的两个太阳轮相连接；其中，右侧一挡制动器21b、右侧二挡制动器22b对右侧三挡行星变速机构20b的两个太阳轮进行控制；右侧三挡行星变速机构20b的输出行星架与右侧汇流排50b的齿圈以及右侧齿圈连接齿轮30b相连接；右侧汇流排50b的齿圈与右侧减速行星排60b的太阳轮相连，右侧减速行星排60b的输出行星架经过右侧主制动器70b和右侧传动器80b驱动右侧履带；

左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b并列同轴布置，上零轴40a的两端分别连接左侧零轴连接齿轮31a与右侧太阳轮连接齿轮32b，左侧零轴连接齿轮31a与左侧齿圈连接齿轮30a相啮合；下零轴40b的两端分别连接右侧零轴连接齿轮31b与左侧太阳轮连接齿轮32a，右侧零轴连接齿轮31b与右侧齿圈连接齿轮30b相啮合。

左侧驱动电机10a输出的动力经过左侧三挡行星变速机构20a后，分两路传递；一路传递到左侧汇流排50a的齿圈，另一路经过左侧齿圈连接齿轮30a、左侧零轴连接齿轮31a、上零轴40a和右侧太阳轮连接齿轮32b传递到右侧汇流排50b的太阳轮；

右侧驱动电机10b输出的动力经过右侧三挡行星变速机构20b后，分两路传递；一路传递到右侧汇流排50b的齿圈，另一路经过右侧齿圈连接齿轮30b、右侧零轴连接齿轮31b、下零轴40b和左侧太阳轮连接齿轮32a传递到左侧汇流排50a的太阳轮；

左侧汇流排50a汇聚两路功率后，依次经过左侧减速行星排60a、左侧主制动器70a和左侧传动器80a驱动左侧履带；

右侧汇流排50b汇聚两路功率后，依次经过右侧减速行星排60b、右侧主制动器70b和右侧传动器80b驱动右侧履带。

参见附图2，本发明中左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b优选为拉维娜行星机构。

在爬坡的工况下，左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b同向同速转动，左侧一挡制动器21a与右侧一挡制动器21b结合，使得左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b处于1挡，驱动履带车爬坡。

在正常行驶的工况下，左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b同向同速转动，左侧二挡制动器22a与右侧二挡制动器22b结合，使得左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b处于2挡，驱动履带车正常行驶。

在高速行驶的工况下，左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b同向同速转动，左侧三挡离合器23a与右侧三挡离合器23b结合，使得左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b处于3挡，驱动履带车高行驶。

在中心转向工况下，左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b反向同速转动，左侧一挡制动器21a与右侧一挡制动器21b结合，使得左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b处于1挡，实现履带车中心转向。

在大半径转向工况时，左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b处于同一挡位，控制左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b的转速，使得内侧驱动电机的速度降低值等于外侧电机的速度增加值，保持履带车的中心平均速度不变，实现大半径转向。大半径转向时，没有转向回流功率，两侧履带均发出功率。

在小半径转向工况时，左侧三挡行星变速机构20a与右侧三挡行星变速机构20b处于同一挡位，控制左侧驱动电机10a与右侧驱动电机10b的转速，使得内侧驱动电机的速度降低值等于外侧电机的速度增加值，内侧驱动电机的转矩逐渐减小至负值，履带车产生转向回流功率，实现小半径转向。由于转向半径小于自由转向半径，履带车辆产生转向回流功率，内侧履带的回流功率通过机械与电功率的形式传递到外侧履带，降低了驱动电机的功率需求。

Claims

1.一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，它包括：左侧驱动电机（10a）、左侧三挡行星变速机构（20a）、左侧一挡制动器（21a）、左侧二挡制动器（22a）、左侧三挡离合器（23a）、左侧齿圈连接齿轮（30a）、左侧零轴连接齿轮（31a）、左侧太阳轮连接齿轮（32a）、上零轴（40a）、左侧汇流排（50a）、左侧减速行星排（60a）、左侧主制动器（70a）、左侧传动器（80a）、右侧驱动电机（10b）、右侧三挡行星变速机构（20b）、右侧一挡制动器（21b）、右侧二挡制动器（22b）、右侧三挡离合器（23b）、右侧齿圈连接齿轮（30b）、右侧零轴连接齿轮（31b）、右侧太阳轮连接齿轮（32b）、下零轴（40b）、右侧汇流排（50b）、右侧减速行星排（60b）、右侧主制动器（70b）和右侧传动器（80b）；

所述左侧驱动电机（10a）的输出轴通过所述左侧三挡离合器（23a）与所述左侧三挡行星变速机构（20a）的两个太阳轮相连接；其中，所述左侧一挡制动器（21a）、左侧二挡制动器（22a）对所述左侧三挡行星变速机构（20a）的两个太阳轮进行控制；所述左侧三挡行星变速机构（20a）的输出行星架与所述左侧汇流排（50a）的齿圈以及所述左侧齿圈连接齿轮（30a）相连接；所述左侧汇流排（50a）的齿圈与所述左侧减速行星排（60a）的太阳轮相连，所述左侧减速行星排（60a）的输出行星架经过所述左侧主制动器（70a）和所述左侧传动器（80a）驱动左侧履带；

所述右侧驱动电机（10b）的输出轴通过所述右侧三挡离合器（23b）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）的两个太阳轮相连接；其中，所述右侧一挡制动器（21b）、右侧二挡制动器（22b）对所述右侧三挡行星变速机构（20b）的两个太阳轮进行控制；所述右侧三挡行星变速机构（20b）的输出行星架与所述右侧汇流排（50b）的齿圈以及所述右侧齿圈连接齿轮（30b）相连接；所述右侧汇流排（50b）的齿圈与所述右侧减速行星排（60b）的太阳轮相连，所述右侧减速行星排（60b）的输出行星架经过所述右侧主制动器（70b）和所述右侧传动器（80b）驱动右侧履带；

所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）并列同轴布置，所述上零轴（40a）的两端分别连接所述左侧零轴连接齿轮（31a）与所述右侧太阳轮连接齿轮（32b），所述左侧零轴连接齿轮（31a）与所述左侧齿圈连接齿轮（30a）相啮合；所述下零轴（40b）的两端分别连接所述右侧零轴连接齿轮（31b）与所述左侧太阳轮连接齿轮（32a），所述右侧零轴连接齿轮（31b）与所述右侧齿圈连接齿轮（30b）相啮合。

2.如权利要求1所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）均为拉维娜行星机构。

3.如权利要求1或2所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，所述左侧驱动电机（10a）输出的动力经过所述左侧三挡行星变速机构（20a）后，分两路传递；一路传递到所述左侧汇流排（50a）的齿圈，另一路经过所述左侧齿圈连接齿轮（30a）、所述左侧零轴连接齿轮（31a）、所述上零轴（40a）和所述右侧太阳轮连接齿轮（32b）传递到所述右侧汇流排（50b）的太阳轮；

所述右侧驱动电机（10b）输出的动力经过所述右侧三挡行星变速机构（20b）后，分两路传递；一路传递到所述右侧汇流排（50b）的齿圈，另一路经过所述右侧齿圈连接齿轮（30b）、所述右侧零轴连接齿轮（31b）、所述下零轴（40b）和所述左侧太阳轮连接齿轮（32a）传递到所述左侧汇流排（50a）的太阳轮；

所述左侧汇流排（50a）汇聚两路功率后，依次经过所述左侧减速行星排（60a）、所述左侧主制动器（70a）和所述左侧传动器（80a）驱动左侧履带；

所述右侧汇流排（50b）汇聚两路功率后，依次经过所述右侧减速行星排（60b）、所述右侧主制动器（70b）和所述右侧传动器（80b）驱动右侧履带。

4.如权利要求3所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，在爬坡的工况下，所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）同向同速转动，所述左侧一挡制动器（21a）与所述右侧一挡制动器（21b）结合，使得所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）处于1挡，驱动履带车爬坡。

5.如权利要求3所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，在正常行驶的工况下，所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）同向同速转动，所述左侧二挡制动器（22a）与所述右侧二挡制动器（22b）结合，使得所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）处于2挡，驱动履带车正常行驶。

6.如权利要求3所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，在高速行驶的工况下，所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）同向同速转动，所述左侧三挡离合器（23a）与所述右侧三挡离合器（23b）结合，使得所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）处于3挡，驱动履带车高行驶。

7.如权利要求3所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，在中心转向工况下，所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）反向同速转动，所述左侧一挡制动器（21a）与所述右侧一挡制动器（21b）结合，使得所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）处于1挡，实现履带车中心转向。

8.如权利要求3所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，在大半径转向工况时，所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）处于同一挡位，控制所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）的转速，使得内侧驱动电机的速度降低值等于外侧电机的速度增加值，保持履带车的中心平均速度不变，实现大半径转向。

9.如权利要求3所述的一种履带车辆用双差速器机电复合传动装置，其特征是，在小半径转向工况时，所述左侧三挡行星变速机构（20a）与所述右侧三挡行星变速机构（20b）处于同一挡位，控制所述左侧驱动电机（10a）与所述右侧驱动电机（10b）的转速，使得内侧驱动电机的速度降低值等于外侧电机的速度增加值，所述内侧驱动电机的转矩逐渐减小至负值，履带车产生转向回流功率，实现小半径转向。