CN107826167A - 一种双驱动履带差速行走机构 - Google Patents

一种双驱动履带差速行走机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双驱动履带差速行走机构，属于工程机械技术领域。本发明由两个电动机、两组双向离合器、差速机构、主传动机构、两组动力耦合机构组成，两个电动机分别通过两组双向离合器与主传动机构的主锥齿轮以及差速机构相连，每个电动机通过对双向离合器的控制均可以独立实现履带车辆的直线行驶、原地转向及转向行驶，两个电动机可以相互替代，并且能够同时或分别进行直线行驶及转向的动力输入，每个电动机均采用变频驱动技术来实现对履带车辆转弯半径的控制，本发明结构紧凑、布置合理、控制简单、可靠性高。

Description

一种双驱动履带差速行走机构
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种双驱动履带差速行走机构，它采用双电机、两组双向离合器及两组主减速器，利用变频驱动技术来实现差速转向机构的无极转向。
背景技术
在现有的混合动力或电传动履带行走车辆中，实现车辆的差速转向主要使用双功率流专项技术，一般由一个或两个三相交流电机及一个液压马达来共同完成，其中三相交流电机用于驱动履带车辆的直线行走，液压马达驱动车辆的差速转向。
现有双功率流驱动技术中，驱动电机或马达只能对履带车辆的直线行走进行驱动，而转向电机或液压马达只能对履带车辆的转向进行驱动，若二者其一出现故障，则履带车辆无法实现直线行驶或转向，并且在现有技术中，驱动电机与转向电机无法实现相互进行动力补充，使得在一些极限工况下，履带车辆的动力性能无法达到要求。
发明内容
本发明的目的在于针对目前双功率流驱动的电传动或混合动力履带车辆差速行走装置结构复杂、造价较高、液压***维护成本高、驱动电机与转向电机无法相互替代等问题。现采用一种的双驱动履带差速行走装置，两个驱动电机纵向相对分布，通过对两组双向离合器的控制来实现履带车辆直线行驶与转向动力的分配及转向电机与驱动电机的相互替代，通过变频电机对两个驱动电机输出转速的控制，从而达到履带车辆无级变速及无极转向的目的。
本发明的技术方案结合附图说明书如下：
一种双驱动履带差速行走机构，由驱动电机Ⅰ1、驱动电机Ⅱ2、双向离合器Ⅰ3、双向离合器Ⅱ4、差速机构、主传动机构及两组动力耦合机构组成，所述的驱动电机Ⅰ1与驱动电机Ⅱ2的布置方式为纵向相对布置，且驱动电机Ⅰ1与驱动电机Ⅱ2之间存在一定的轴线偏置距离H，驱动电机Ⅰ1与驱动电机Ⅱ2分别通过双向离合器Ⅰ3及双向离合器Ⅱ4实现与差速机构及转向机构的动力传输。
所述的差速机构由轴Ⅰ19、轴Ⅱ20、轴Ⅲ34、轴Ⅳ35、锥齿轮Ⅴ28、锥齿轮Ⅵ29、锥齿轮Ⅶ30、锥齿轮Ⅷ31、圆柱齿轮Ⅳ32及圆柱齿轮Ⅴ33构成。
所述轴Ⅰ19与锥齿轮Ⅴ28固连，轴Ⅱ20与锥齿轮Ⅵ29固连，轴Ⅲ34分别与锥齿轮Ⅷ31、圆柱齿轮Ⅳ32固连，轴Ⅳ35分别与锥齿轮Ⅶ30、圆柱齿轮Ⅴ33固连，锥齿轮Ⅴ28与锥齿轮Ⅶ30相互啮合，锥齿轮Ⅷ31与锥齿轮Ⅵ29相互啮合，圆柱齿轮Ⅴ33与圆柱齿轮Ⅳ32相互啮合，锥齿轮Ⅴ28与锥齿轮Ⅷ31之间无啮合关系，锥齿轮Ⅶ30与锥齿轮Ⅵ29之间无啮合关系，所述轴Ⅳ35与双向离合器Ⅰ3相连，所述轴Ⅲ34与双向离合器Ⅱ4相连，所述轴Ⅰ19与左侧动力耦合机构的太阳轮Ⅰ13固连，所述轴Ⅱ20与右侧动力耦合机构的太阳轮Ⅱ14固连。
所述的主传动机构由锥齿轮Ⅰ5、锥齿轮Ⅱ6、锥齿轮Ⅲ9、锥齿轮Ⅳ10、空心轴Ⅰ21、空心轴Ⅱ22、圆柱齿轮Ⅰ23、圆柱齿轮Ⅱ24、圆柱齿轮Ⅲ25、圆柱齿轮Ⅲ27及轴Ⅲ26构成。
所述空心轴Ⅰ21分别与锥齿轮Ⅰ5、圆柱齿轮Ⅰ23固连，空心轴Ⅱ22分别与锥齿轮Ⅱ6、圆柱齿轮Ⅱ24固连，轴Ⅲ26两端分别与圆柱齿轮Ⅲ25、圆柱齿轮Ⅲ27固连，锥齿轮Ⅰ5与锥齿轮Ⅲ9相互啮合，锥齿轮Ⅱ6与锥齿轮Ⅳ10相互啮合，圆柱齿轮Ⅰ23与圆柱齿轮Ⅲ25相互啮合，圆柱齿轮Ⅱ24与圆柱齿轮Ⅲ27相互啮合，锥齿轮Ⅰ5与锥齿轮Ⅳ10之间无啮合关系，锥齿轮Ⅲ9与锥齿轮6之间无啮合关系，所述空心轴Ⅰ21与双向离合器Ⅰ3相连，套于差速机构的轴Ⅳ35外，所述空心轴Ⅱ22与双向离合器Ⅱ4相连，套于差速机构的轴Ⅲ34外，所述锥齿轮Ⅲ9与左侧动力耦合机构的齿圈Ⅰ7固连，所述锥齿轮Ⅳ10与右侧动力耦合机构的齿圈Ⅱ8固连。
所述的动力耦合机构分为左侧动力耦合机构和右侧动力耦合机构，其中左侧动力耦合机构由齿圈Ⅰ7、行星轮Ⅰ11、太阳轮Ⅰ13、左输出轴15、行星架Ⅰ17构成，右侧动力耦合机构由齿圈Ⅱ8、行星轮Ⅱ12、太阳轮Ⅱ14、行星架Ⅱ18、右输出轴16构成，所述左输出轴15与行星架Ⅰ17固连，所述右输出轴16与行星架Ⅱ18固连。
本发明的有益效果在于：
(1)可靠性高，两台驱动电机可以同时或分别对履带车辆进行驱动，且可以相互替代，当一台驱动电机出现故障时，车辆仍可以正常行驶、转向，当一台电机出现动力不足的情况，另一台电机也可以进行动力补充；(2)控制简单，对驱动电机的变频控制器或双向离合器进行控制即可实现履带车辆的无级变速及无极转向；(3)结构简单、紧凑、布置合理。
附图说明
图1双驱动履带差速行走机构结构示意图。
图2主传动装置结构示意图。
图3主传动装置结构示意图仰视图。
图4差速装置结构示意图。
图5差速装置结构示意图仰视图。
其中：1.驱动电机Ⅰ、2.驱动电机Ⅱ、3.双向离合器Ⅰ、4.双向离合器Ⅱ、5.锥齿轮Ⅰ、6.锥齿轮Ⅱ、7.齿圈Ⅰ、8.齿圈Ⅱ、9.锥齿轮Ⅲ、10.锥齿轮Ⅳ、11.行星轮Ⅰ、12.行星轮Ⅱ、13.太阳轮Ⅰ、14.太阳轮Ⅱ、15.左输出轴、16.右输出轴、17.行星架Ⅰ、18.行星架Ⅱ、19.轴Ⅰ、20.轴Ⅱ、21.空心轴Ⅰ、22.空心轴Ⅱ、23.圆柱齿轮Ⅰ、24.圆柱齿轮Ⅱ、25.圆柱齿轮Ⅲ、26.轴Ⅲ、27.圆柱齿轮Ⅲ、28.锥齿轮Ⅴ、29.锥齿轮Ⅵ、30.锥齿轮Ⅶ、31.锥齿轮Ⅷ、32.圆柱齿轮Ⅳ、33.圆柱齿轮Ⅴ、34.轴Ⅲ、35.轴Ⅳ
具体实施方式
履带车辆的行驶状态可以分为直线行驶、转向行驶、原地转向及R＝0.5B转向(B为两侧履带的中心距离)，R＝0.5B转向的原理与传统的单功率流履带车辆制动或断开一侧履带动力的原理类似，即通过差使一侧输出轴的转速为0。本发明中，根据对双向离合器连接状态的控制，可以实现履带车辆的上述四种行驶状态，并且可以实现两台驱动电机的互换，根据变频控制器对驱动电机及转向电机的控制，可以实现履带车辆的无级变速及无极转向。
参考表1，O为离合器连接，X为离合器断开。
履带车辆的直线行驶状态：当双向离合器Ⅰ3A端连接B端断开、双向离合器4C端D端均断开时，差速装置处于固定状态，此时履带车辆为单电机(驱动电机Ⅰ1)驱动的直线行驶状态，动力由驱动电机Ⅰ1发出，由与空心轴Ⅰ21固连的锥齿轮Ⅰ5、锥齿轮Ⅲ9、左侧动力耦合装置传递至左输出轴15，同时经由与空心轴Ⅰ21固连的圆柱齿轮Ⅰ23、圆柱齿轮Ⅲ25、圆柱齿轮Ⅲ27、圆柱齿轮Ⅱ24、锥齿轮Ⅱ6、锥齿轮Ⅳ10及右侧动力耦合装置传递至右输出轴16，此时左输出轴15、右输出轴16的转速及方向均相同；同理，当双向离合器Ⅰ3A端B端均断开、双向离合器Ⅱ4C端连接D端断开时，差速装置处于固定状态，此时履带车辆为单电机(驱动电机Ⅱ2)驱动的直线行驶状态；当双向离合器Ⅰ3A端连接B端断开、双向离合器4ⅡC端连接D端断开时，差速装置处于固定状态，此时履带车辆为双电机(驱动电机Ⅰ1、驱动电机Ⅱ2联合驱动)驱动的直线行驶状态，此时输出功率为单电机驱动的二倍。
履带车辆的转向行驶状态：当双向离合器Ⅰ3A端连接B端断开、双向离合器Ⅱ4C端断开D端连接时，此时履带车辆为驱动电机Ⅰ1驱动直驶、驱动电机Ⅱ2驱动转向的行驶状态，直驶动力由驱动电机Ⅰ1发出，由与空心轴Ⅰ21固连的锥齿轮Ⅰ5、锥齿轮Ⅲ9、传递至齿圈Ⅰ7，同时经由与空心轴Ⅰ21固连的圆柱齿轮Ⅰ23、圆柱齿轮Ⅲ25、圆柱齿轮Ⅲ27、圆柱齿轮Ⅱ24、锥齿轮6、锥齿轮10传递至齿圈Ⅱ8，转向动力由驱动电机Ⅱ2发出，由于轴Ⅲ34固连的锥齿轮Ⅷ31、锥齿轮Ⅵ29传递至太阳轮Ⅱ14，同时经由与轴Ⅲ34固连的圆柱齿轮Ⅳ32、圆柱齿轮33、锥齿轮Ⅶ30、锥齿轮Ⅴ28传递至太阳轮Ⅰ13，通过两侧动力耦合装置的动力耦合，实现左输出轴15、与右输出轴16不同的转速输出，从而实现差速转向，通过变频器对驱动电机Ⅰ1和驱动电机Ⅱ2转速的调节来调整转向半径的大小；同理，当双向离合器Ⅰ3A端断开B端连接、双向离合器Ⅱ4C端连接D端断开时，此时履带车辆为驱动电机Ⅱ2驱动直驶、驱动电机Ⅰ1驱动转向的行驶状态。
履带车辆的原地转向行驶状态：当双向离合器Ⅰ3A端断开B端连接、双向离合器Ⅱ4C端D端均断开时，主传动装置处于固定状态，此时履带车辆为单电机(驱动电机Ⅰ1)驱动的原地转向行驶状态，动力由驱动电机Ⅰ1发出，由与轴Ⅳ35固连的锥齿轮Ⅶ30、锥齿轮Ⅴ28、太阳轮Ⅰ13及左侧动力耦合装置传递至左输出轴15，同时经由与轴Ⅳ35固连的圆柱齿轮33、圆柱齿轮Ⅳ32、锥齿轮Ⅷ31、锥齿轮Ⅵ29、太阳轮Ⅱ14及右侧动力耦合装置传递至右输出轴16，此时左输出轴15、右输出轴16输出的转速相同、方向相反；同理，当双向离合器Ⅰ3A端B端均断开、双向离合器Ⅱ4C端断开D端连接时，主传动装置处于固定状态，此时履带车辆为单电机(驱动电机Ⅱ2)驱动的原地转向行驶状态；当双向离合器Ⅰ3A端断开B端连接、双向离合器Ⅱ4C端断开D端连接时，主传动装置处于固定状态，此时履带车辆为双电机(驱动电机Ⅰ1、驱动电机Ⅱ2联合驱动)驱动的原地转向行驶状态，此时输出功率为单电机驱动的二倍。
履带车辆的R＝0.5B转向行驶状态：当双向离合器Ⅰ3A端B端均连接、双向离合器Ⅱ4C端D端均断开时，此时由驱动电机Ⅰ1发出的动力，经由主传动装置和差速装置的传递，在左输出轴15输出的转速为0，因此履带车辆为驱动电机Ⅰ1驱动的向左R＝0.5B转向行驶状态；当双向离合器3ⅠA端B端均断开、双向离合器Ⅱ4C端D端均连接时，此时由驱动电机Ⅱ2发出的动力，经由主传动装置和差速装置的传递，在右输出轴6输出的转速为0，因此履带车辆为驱动电机Ⅱ2驱动的向右R＝0.5B转向行驶状态；
表1履带车辆行驶状态

Claims (6)

1.一种双驱动履带差速行走机构，由驱动电机Ⅰ(1)、驱动电机Ⅱ(2)、双向离合器Ⅰ(3)、双向离合器Ⅱ(4)、差速机构、主传动机构及两组动力耦合机构组成，其特征在于：
所述的驱动电机Ⅰ(1)与驱动电机Ⅱ(2)的布置方式为纵向相对布置，且驱动电机Ⅰ(1)与驱动电机Ⅱ(2)之间存在一定的轴线偏置距离H，驱动电机Ⅰ(1)与驱动电机Ⅱ(2)分别通过双向离合器Ⅰ(3)及双向离合器Ⅱ(4)实现与差速机构及转向机构的动力传输。
2.如权利要求1所述的双驱动履带差速行走机构，其特征在于：
所述的差速机构由轴Ⅰ(19)、轴Ⅱ(20)、轴Ⅲ(34)、轴Ⅳ(35)、锥齿轮Ⅴ(28)、锥齿轮Ⅵ(29)、锥齿轮Ⅶ(30)、锥齿轮Ⅷ(31)、圆柱齿轮Ⅳ(32)及圆柱齿轮Ⅴ(33)构成。
3.如权利要求2所述的双驱动履带差速行走机构，其特征在于：
所述轴Ⅰ(19)与锥齿轮Ⅴ(28)固连，轴Ⅱ(20)与锥齿轮Ⅵ(29)固连，轴Ⅲ(34)分别与锥齿轮Ⅷ(31)、圆柱齿轮Ⅳ(32)固连，轴Ⅳ(35)分别与锥齿轮Ⅶ(30)、圆柱齿轮Ⅴ(33)固连，锥齿轮Ⅴ(28)与锥齿轮Ⅶ(30)相互啮合，锥齿轮Ⅷ(31)与锥齿轮Ⅵ(29)相互啮合，圆柱齿轮Ⅴ(33)与圆柱齿轮Ⅳ(32)相互啮合，锥齿轮Ⅴ(28)与锥齿轮Ⅷ(31)之间无啮合关系，锥齿轮Ⅶ(30)与锥齿轮Ⅵ(29)之间无啮合关系，所述轴Ⅳ(35)与双向离合器Ⅰ(3)相连，所述轴Ⅲ(34)与双向离合器Ⅱ(4)相连，所述轴Ⅰ(19)与左侧动力耦合机构的太阳轮Ⅰ(13)固连，所述轴Ⅱ(20)与右侧动力耦合机构的太阳轮Ⅱ(14)固连。
4.如权利要求1所述的双驱动履带差速行走机构，其特征在于：
所述的主传动机构由锥齿轮Ⅰ(5)、锥齿轮Ⅱ(6)、锥齿轮Ⅲ(9)、锥齿轮Ⅳ(10)、空心轴Ⅰ(21)、空心轴Ⅱ(22)、圆柱齿轮Ⅰ(23)、圆柱齿轮Ⅱ(24)、圆柱齿轮Ⅲ(25)、圆柱齿轮Ⅲ(27)及轴Ⅲ(26)构成。
5.如权利要求4所述的双驱动履带差速行走机构，其特征在于：
所述空心轴Ⅰ(21)分别与锥齿轮Ⅰ(5)、圆柱齿轮Ⅰ(23)固连，空心轴Ⅱ(22)分别与锥齿轮Ⅱ(6)、圆柱齿轮Ⅱ(24)固连，轴Ⅲ(26)两端分别与圆柱齿轮Ⅲ(25)、圆柱齿轮Ⅲ(27)固连，锥齿轮Ⅰ(5)与锥齿轮Ⅲ(9)相互啮合，锥齿轮Ⅱ(6)与锥齿轮Ⅳ(10)相互啮合，圆柱齿轮Ⅰ(23)与圆柱齿轮Ⅲ(25)相互啮合，圆柱齿轮Ⅱ(24)与圆柱齿轮Ⅲ(27)相互啮合，锥齿轮Ⅰ(5)与锥齿轮Ⅳ(10)之间无啮合关系，锥齿轮Ⅲ(9)与锥齿轮(6)之间无啮合关系，所述空心轴Ⅰ(21)与双向离合器Ⅰ(3)相连，套于差速机构的轴Ⅳ(35)外，所述空心轴Ⅱ(22)与双向离合器Ⅱ(4)相连，套于差速机构的轴Ⅲ(34)外，所述锥齿轮Ⅲ(9)与左侧动力耦合机构的齿圈Ⅰ(7)固连，所述锥齿轮Ⅳ(10)与右侧动力耦合机构的齿圈Ⅱ(8)固连。
6.如权利要求1所述的双驱动履带差速行走机构，其特征在于：
所述的动力耦合机构分为左侧动力耦合机构和右侧动力耦合机构，其中左侧动力耦合机构由齿圈Ⅰ(7)、行星轮Ⅰ(11)、太阳轮Ⅰ(13)、左输出轴(15)、行星架Ⅰ(17)构成，右侧动力耦合机构由齿圈Ⅱ(8)、行星轮Ⅱ(12)、太阳轮Ⅱ(14)、行星架Ⅱ(18)、右输出轴(16)构成，所述左输出轴(15)与行星架Ⅰ(17)固连，所述右输出轴(16)与行星架Ⅱ(18)固连。
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