履带车辆串并联混合动力传动装置的制作方法

本发明属于履带车辆技术领域，特别涉及混合动力传动。

背景技术：

国内外履带车辆混合动力传动装置的研究主要集中在双侧电机独立驱动型式以及双流零差速式。

双侧电机独立驱动型式结构简单，两个驱动电机分别驱动两侧履带，直驶工况控制两侧电机的速度一致；转向时，通过控制两侧电机的转速差实现。由于履带车辆小半径转向时内侧履带会产生转向回流功率，为充分利用该部分功率，内外侧驱动电机必须具备很大的功率容量，使转向回流功率通过内侧电机发电，利用电系统回馈到外侧电机。＝这种驱动型式需要电机具备很大的功率等级，额外增大了传动系统的体积及重量，也增加了对电机的技术要求。

双流零差速式传动装置克服了双侧电机独立驱动的技术缺点，转向过程中使用汇流行星排及零轴，通过机械方式高效解决了转向汇流功率从内侧履带传递到外侧履带。直驶电机完成直驶推进，转向电机负责转向功率，各施其职。但不足之处为直驶过程中转向电机的功率不能利用，同样转向过程中直驶电机的功率不能利用，存在电机功率闲置，容易造成传动装置总体尺寸及重量偏大。

英国bae公司专利(us7326141b2)中提及的e-x-drive履带车辆混合动力装置由两台直驶电机、一台转向电机以及一个动力耦合机构组成。小半径转向时，两台直驶电机和一台转向电机共同完成，通过动力耦合机构有效地传递了从内侧履带到外侧履带的转向回流功率；因此转向电机的功率可为双流零差速式转向电机功率的一半左右。中等转向半径到大转向半径的工况，单独由转向电机完成，此时直驶电机只负责高速行驶时的大功率直驶推进。这种型式的混合动力传动装置实现了直驶与转向电机功率的部分耦合，较双流零差速式有效地提高了电机的功率利用。

专利cn102229319a中描述了几种双侧电机驱动兼具备转向功能的履带车辆混合动力传动装置，解决了双侧电机独立驱动对牵引电机要求高、体积重量大的缺点，实现了转向电机以及直驶电机的功率耦合，两台电机共同完成直驶与转向功能，提高了电机的功率利用，可进一步减小传动装置的体积及重量。但动力耦合机构复杂，需要3～4个行星排相互连接，组成二自由度行星机构，其内部构件在履带车辆转向过程中容易产生循环功率，影响了传动效率的提高。

串联混合动力传动装置，适合于工况频繁变化，经常启停场合，可通过优化发动机的工作点，达到系统效率的最优。并联混合动力传动装置减少了能量转换的损失，更适合于恒定行驶工况，达到传动装置效率最优。

技术实现要素：

本发明的目的是：为减少了能量转换的损失，令履带车辆适合于恒定行驶工况，达到传动装置效率最优，提供一种履带车辆用串并联混合动力传动装置。

本发明的技术方案是：一种履带车辆串并联混合动力传动装置，它包括：前传动部分，左侧驱动部分，左侧输出变速机构，右侧驱动部分，右侧输出变速机构，中间动力耦合机构，壳体；

前传动部分包括：发动机、发电机、第一离合器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第五齿轮、第六齿轮；发电机的输入端与发动机相连，输出端通过输入轴接入第一离合器的主动端，第一离合器的从动端与第一齿轮相连，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮啮合，第三齿轮通过轴与第六齿轮相连接，第六齿轮与第五齿轮相啮合；第五齿轮与中间功率耦合机构连接；

左侧驱动部分包括：左侧驱动电机，以及由第一太阳轮、第一齿圈、第一行星架组成的左侧减速行星排；左侧驱动电机的转子与第一太阳轮固连，第一齿圈固连在壳体上，第一行星架与中间功率耦合机构连接；

左侧输出变速机构包括：左输出轴，第二离合器，第一制动器和由第二太阳轮、第二齿圈、第二行星架组成的左侧换挡行星排；第二太阳轮和中间动力耦合机构相连，第二行星架和左输出轴相连，第二齿圈与第一制动器连接；第二离合器的主动端与第二太阳轮相连，从动端与左输出轴相连；

右侧驱动部分包括：右侧驱动电机，以及由第三太阳轮、第三齿圈、第三行星架组成的右侧减速行星排；右侧驱动电机的转子与第三太阳轮固连，第三齿圈固连在壳体上，第三行星架与中间功率耦合机构连接；

右侧输出变速机构包括：右输出轴，第三离合器，第二制动器和由第四太阳轮、第四齿圈、第四行星架组成的右侧换挡行星排；第四太阳轮和中间动力耦合机构相连，第四行星架和右输出轴相连，第四齿圈与第二制动器连接；第三离合器的主动端与第四太阳轮相连，从动端与右输出轴相连；

中间动力耦合机构用于将前传动部分、左侧驱动部分、右侧驱动部分的输出功率传递至左侧输出变速机构、右侧输出变速机构。

有益效果：本发明从电机功率利用的角度考虑，直驶与转向动力耦合的双电机驱动的串联混合动力方式具有结构简单、可省去双流零差速式的转向电机以及转向零轴，有利于减小传动装置的纵向空间；通过中间功率耦合机构可实现转向回流功率的高效传递，有效降低了电机的技术要求。通过中间功率耦合机构，引入一路发动机功率，在高速或者行驶工况稳定时，实现并联混合动力工况，两台驱动电机依然可以作为转向电机使用，负责履带车辆转向。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例2的传动简图；

图2为本发明实施例3的传动简图；

图3为本发明实施例4的传动简图；

图4为本发明实施例5的传动简图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种履带车辆串并联混合动力传动装置，它包括：前传动部分，左侧驱动部分，左侧输出变速机构，右侧驱动部分，右侧输出变速机构，中间动力耦合机构，壳体；

前传动部分包括：发动机1、发电机2、第一离合器5、第一齿轮4、第二齿轮6、第三齿轮7、第五齿轮36、第六齿轮37；发电机2的输入端与发动机1相连，发电机2的输出端通过输入轴3接入第一离合器5的主动端，第一离合器5的从动端与第一齿轮4相连，第一齿轮4与第二齿轮6啮合，第二齿轮6与第三齿轮7啮合，第三齿轮7通过轴38与第六齿轮37相连接，第六齿轮37与第五齿轮36相啮合；第五齿轮36与中间功率耦合机构连接；

左侧驱动部分包括：左侧驱动电机17，以及由第一太阳轮14、第一齿圈16、第一行星架15组成的左侧减速行星排；左侧驱动电机17的转子与第一太阳轮14固连，第一齿圈16固连在壳体上，第一行星架15与中间功率耦合机构连接；

左侧输出变速机构包括：左输出轴11，第二离合器13，第一制动器8和由第二太阳轮12、第二齿圈9、第二行星架10组成的左侧换挡行星排；第二太阳轮12和中间动力耦合机构相连，第二行星架10和左输出轴11相连，第二齿圈9与第一制动器8连接；第二离合器13的主动端与第二太阳轮12相连，从动端与左输出轴11相连；

右侧驱动部分包括：右侧驱动电机23，以及由第三太阳轮26、第三齿圈24、第三行星架25组成的右侧减速行星排；右侧驱动电机23的转子与第三太阳轮26固连，第三齿圈24固连在壳体上，第三行星架25与中间功率耦合机构连接；

右侧输出变速机构包括：右输出轴29，第三离合器27，第二制动器32和由第四太阳轮28、第四齿圈31、第四行星架30组成的右侧换挡行星排；第四太阳轮28和中间动力耦合机构相连，第四行星架30和右输出轴29相连，第四齿圈31与第二制动器32连接；第三离合器27的主动端与第四太阳轮28相连，从动端与右输出轴29相连；

中间动力耦合机构用于将前传动部分、左侧驱动部分、右侧驱动部分的输出功率传递至左侧输出变速机构、右侧输出变速机构。

前传动部分为并联工况动力输入端，当第一离合器5接合时，将发动机1功率直接输出到中间功率耦合机构；串联工况时，第一离合器5分离，发电机2将发动机1机械能转化为电能，提供给左侧驱动部分和右侧驱动部分中的电机。

参见附图1，实施例2，在实施例1的基础上对所述中间动力耦合机构做进一步限定，其包括：安装在共用行星架35上的左侧双联排、右侧双联排；左侧双联排包括：第五太阳轮18以及第六太阳轮19；第五太阳轮18与左侧驱动部分中的第一行星架15连接，第六太阳轮19与左侧输出变速机构中的第二太阳轮12连接；右侧双联排包括：第七太阳轮22以及第八太阳轮33；第七太阳轮22与右侧输出变速机构中的第四太阳轮28连接，第八太阳轮33与右侧驱动部分的第三行星架25连接；共用行星架35上设有第四齿轮21，第四齿轮21与第五齿轮36相啮合。

参见附图2，实施例3，在实施例1的基础上对所述中间动力耦合机构做进一步限定，其包括：外啮合双星排以及对称布置在外啮合双星排左右的两个行星排；其中，左侧行星排的太阳轮18a与左侧驱动部分中的第一行星架15连接，左侧行星排的行星架40a分别连接外啮合双星排的太阳轮19a、左侧输出变速机构中的第二太阳轮12；右侧行星排以同样的形式与右侧驱动部分、右侧输出变速机构连接；

左侧行星排的齿圈41a与右侧行星排的齿圈连接；齿圈41a上设有第四齿轮21，第四齿轮21与第五齿轮36相啮合。

参见附图3，实施例4，在实施例1的基础上对所述中间动力耦合机构做进一步限定，中间功率耦合机构包括：内啮合双联排以及对称布置在内啮合双联左右的两个行星排；其中，左侧行星排的太阳轮18b与左侧驱动部分中的第一行星架15连接，左侧行星排的行星架19b分别连接内啮合双联排的齿圈41b、左侧输出变速机构中的第二太阳轮12；右侧行星排以同样的形式与右侧驱动部分、右侧输出变速机构连接；

左侧行星排的行星架19b通过内啮合双联的齿轮与右侧行星排的行星架连接；齿轮通过轴套第四齿轮21安装在内啮合双联排的行星架上，第四齿轮21与第五齿轮36相啮合。

参见附图4，实施例5，在实施例1的基础上对所述中间动力耦合机构做进一步限定，中间功率耦合机构包括：外啮合双联排以及对称安装在外啮合双联排左右的两个行星排；其中，左侧行星排的齿圈40c与右侧行星排的齿圈相连；左侧行星排的太阳轮18c与左侧驱动部分中的第一行星架15连接，左侧行星排的行星架19c分别连接外啮合双联排的齿圈41c、左侧输出变速机构中的第二太阳轮12；右侧行星排以同样的形式与右侧驱动部分、右侧输出变速机构连接；

左侧行星排的行星架19c通过外啮合双联排行星架35c与右侧行星排的行星架连接；第四齿轮21上安装在外啮合双联排的行星架35c上，第四齿轮21与第五齿轮36相啮合。

本发明串联爬坡工况：

第一制动器8、第二制动器32接合，第二离合器13、第三离合器27分离，传动系统处于低挡，动力由发动机1、发电机2传递到左右两侧电机同向同速驱动，驱动车辆爬坡。

本发明低速串联行驶：

第一制动器8、第二制动器32分离，第二离合器13、第三离合器27接合，传动系统处于高挡，动力由发动机1、发电机2传递到左右两侧电机同向同速驱动，驱动车辆低速行驶。

本发明高速并联行驶：

第一制动器8、第二制动器32分离，第二离合器13、第三离合器27接合，传动系统处于高挡，这时第一离合器5接合，发动机动力经过前传动部分输入到第四齿轮，驱动车辆高速行驶。此时发电机2可工作于发电工况和电动工况。

本发明中心转向工况：

第一制动器8、第二制动器32接合，第二离合器13、第三离合器27分离，传动系统处于低挡，动力由发动机1、发电机2传递到左右两侧驱动电机，通过控制左右两侧电机正反同速驱动，实现车辆的中心转向。

本发明串联小半径转向工况：

两侧换挡机构处于相同挡位，动力由发动机1、发电机2传递到左右两侧驱动电机；例如右转时，控制左侧驱动电机速度增大，右侧电机以相同的速差减速，实现无级转向功能。小半径转向时，内侧履带转向回流功率小部分通过内侧电机发电，反馈到外侧电机，大部分转向回流功率通过中间功率耦合机构传递到外侧履带。

本发明并联大半径转向工况：

两侧换挡机构处于高挡，第一离合器5接合，发动机动力经过前传动输入到第四齿轮21，动力由发动机、中间功率耦合机构传递到两侧输出。右转时，左侧驱动电机速度增大，右侧电机以相同的速差减速，实现大半径修正方向转向。

本发明倒挡工况：

两侧换挡机构处于低挡，动力由发动机1、发电机2传递到左右两侧驱动电机；通过控制左右两侧电机共同反向同速驱动，驱动车辆倒挡行驶。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。