具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，包括：左、右驱动电机；左、右减速行星排；左、右侧变速箱，具有制动档、低档和高档且高档为直接档，还具有第一和第二高档转向档，其速比在高档和低档之间，且根据第一、第二和第三高档规定相对转向半径设置；左、右横轴，分别用于连接左、右减速行星排输出端与左、右侧变速箱输入端；横轴离合器，用于连接左横轴和右横轴；左侧变速箱、左减速行星排、左驱动电机、左横轴、横轴离合器、右横轴、右驱动电机、右减速行星排和右侧变速箱同轴配置和布置。本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，可实现多个足够大的规定相对转向半径，包括转向性能在内的综合性能较优。
【专利说明】具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆电传动装置【技术领域】，特别涉及高机动性履带车辆电传动装置【技术领域】，具体是指一种具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置。
【背景技术】
[0002]在高机动性履带车辆传动系的发展历程中，出现过一种独特的双侧变速兼转向的传动系，其工作原理如下:直驶时，双侧变速箱挂相同档位；转向时，低速侧侧变速箱降低一档；一侧变速箱挂制动档，可实现P =0.5的原地转向；当一侧变速箱挂I档，另一侧变速箱挂倒档，则可实现-0.5〈P〈0.5的原位中心转向。此类双侧变速箱从车体侧面的侧传动孔向内装入车体，通过前传动与发动机相连接，虽然其转向性能不佳，但却使得动力传动舱具有极高的功率密度，车体长度缩短近一米，可有效减小车辆外形轮廓，减少被发现和命中的概率，因此在某个国家的高机动性履带车辆上毫不犹豫地得到了广泛应用。
[0003]近半个世纪以来，主要有两种型号的双侧变速箱在生产数量巨大的高机动性履带车辆上使用，其中一种型号匹配最高转速2300rpm的柴油机使用，具有七个前进档、一个倒档和一个制动档，另一种型号匹配最高转速20000rpm的燃气轮机使用，具有四个前进档、一个倒档和一个制动档。近年来，此类侧变速箱的进一步发展主要集中于将单行星排的侧传动升级为双行星排的正、倒侧传动，使得倒档的数量增大到4个。此外，基于双侧变速箱的并联式混合动力电传动装置也已出现，其采用200kW柴油发动机并联200kW驱动电机后同轴配置在双侧变速箱之间，依然保留着采用双侧变速箱的动力传动舱的高功率密度优点。
[0004]七档双侧变速箱的档位速比依次为:8.1714/4.4/3.4856/2.7867/2.0274/1.4667/1.000，各档位的规定相对转向半径P:1依次为:0.5/1.667/4.3119/4.4873/3.170/3.1158/2.6427。四档双侧变速箱的档位速比依次为:4.761/2.160/1.460/1.000，各档位的规定相对转向半径P 依次为:0.5/1.43/2.58/2.67。各档的规定转向半径本应随着档位增加而逐渐增大，但以上数据表明，两种型号的双侧变速箱的中高档规定转向半径偏小而不堪实用，过小的规定转向半径将导致高速行驶的车辆产生剧烈侧滑或向一侧倾覆。此外，车辆从直驶进入转向并向规定转向半径过渡时，须操纵着相应的摩擦元件处于打滑状态，因此不能实现精确转向，也由于过渡时间太长而影响操纵摩擦元件的寿命。
[0005]为了改善双侧变速箱的转向特性，已提出了以下措施:增多档数并按等差级数划分排档；对高档增加一些专用于转向时一侧降速的档来加大转向半径；在双侧变速传动的基础上增加液压转向机构，液压功率经过零轴，分别传到两侧变速箱前端新增的两侧汇流行星排处，与发动机传来的功率汇合，当液压马达转速达到最大时所实现的液压转向半径不够小时，再将低速侧侧变速箱降低一档来继续减小转向半径。以上改善方案各有优缺点，得到的结果与付出的代价并不完全相称。目前，尚没有公开过基于双侧变速箱的电传动装置，其不仅可以尝试克服上述转向性能不佳的缺点，而且也具有带来改善其它方面性能的可能性。优先考虑的是，无须对已有的数量巨大的双侧变速箱进行较大的改动而能够显著提闻其性能。
[0006]此外，现有驱动电机具有近4的扩速比，只需要较少的直驶档位即可满足车辆驱动的需求。过多的档位将增加了电传动装置的结构和控制的复杂性，也降低了传动效率，因此只考虑基于现有四档双侧变速箱的电传动装置。
[0007]因此，还存在着提供一种包括转向性能在内的综合性能较优的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置的可能。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种包括转向性能在内的综合性能较优的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置。
[0009]本发明提供了一种具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其包括:左驱动电机和右驱动电机；左减速行星排和右减速行星排，分别用于对所述左驱动电机和所述右驱动电机进行减速增矩；左侧变速箱和右侧变速箱，具有制动档、低档和高档且高档为直接档；其特征在于:所述左侧变速箱和所述右侧变速箱还具有第一高档转向档和第二高档转向档，所述第一高档转向档和第二高档转向档的速比均在高档和低档之间，且所述的第一高档转向档和第二高档转向档的速比根据第一高档规定相对转向半径、第二高档规定相对转向半径和第三高档规定相对转向半径设置；所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置还包括:左横轴，用于连接所述左减速行星排输出端和所述左侧变速箱输入端；右横轴，用于连接所述右减速行星排输出端和所述右侧变速箱输入端；横轴离合器，其用于连接所述左横轴和所述右横轴；以及所述左侧变速箱、所述左减速行星排、所述左驱动电机、所述左横轴、所述横轴离合器、所述右横轴、所述右驱动电机、所述右减速行星排和所述右侧变速箱从左至右依次同轴配置和布置。
[0010]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，车辆在挂高档直驶中转向时，当低速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，所述左驱动电机和所述右驱动电机共同驱动闭锁的所述左横轴和所述右横轴，所述左驱动电机和所述右驱动电机的总驱动功率通过高速侧侧变速箱输出，自地面输回的转向再生功率从低速侧侧变速箱传回到闭锁的所述左横轴和所述右横轴，与所述左驱动电机和所述右驱动电机的总驱动功率叠加后通过高速侧侧变速箱输出驱动车辆，实现第一高档规定相对转向半径转向；
[0011]当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，实现第二高档规定相对转向半径转向；以及当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂高档时，实现第三高档规定相对转向半径转向。
[0012]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，车辆在挂低档直驶中转向时，所述横轴离合器分离，高速侧驱动电机工作在电动模式，低速侧驱动电机工作在再生制动模式，实现第一低档规定相对转向半径转向；以及当低速侧侧变速箱挂制动档时，所述横轴离合器接合，所述左驱动电机和所述右驱动电机共同驱动闭锁的所述左横轴和所述右横轴，所述左驱动电机和所述右驱动电机的总驱动功率通过高速侧侧变速箱输出，实现相对转向半径为0.5的第二低档规定相对转向半径转向。
[0013]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，车辆直驶或坑陷驶出时，所述横轴离合器接合，所述左驱动电机和所述右驱动电机共同驱动闭锁的所述左横轴和所述右横轴，两侧侧变速箱输出转速相等，实现车辆直线行驶。
[0014]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，当两侧侧变速箱挂相同档位，所述横轴离合器分离，所述左驱动电机和所述右驱动电机分别工作在正转或者反转电动模式时，所述左驱动电机和所述右驱动电机的驱动功率分别通过两侧侧变速箱输出驱动车辆，实现相对转向半径介于-0.5和0.5之间的原位中心转向。
[0015]本发明提供了一种具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其包括:驱动电机；左侧变速箱和右侧变速箱，具有制动档、倒档、低档和高档且高档为直接档；左减速行星排和右减速行星排，用于对所述驱动电机进行减速增矩，分别设置在所述左侧变速箱和所述右侧变速箱内；其特征在于:所述左侧变速箱和所述右侧变速箱还具有第一高档转向档和第二高档转向档，所述第一高档转向档和第二高档转向档的速比均在高档和低档之间，且所述的第一高档转向档和第二高档转向档的速比根据第一高档规定相对转向半径、第二高档规定相对转向半径和第三高档规定相对转向半径设置；以及所述左侧变速箱、所述驱动电机和所述右侧变速箱从左至右依次同轴配置和布置。
[0016]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，车辆在挂高档直驶中转向时，当低速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，所述驱动电机的驱动功率通过高速侧侧变速箱输出，自地面输回的转向再生功率从低速侧侧变速箱传回到所述驱动电机转子轴上，与所述驱动电机的驱动功率叠加后通过高速侧侧变速箱输出驱动车辆，实现第一高档规定相对转向半径转向；当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，实现第二高档规定相对转向半径转向；以及当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂高档时，实现第三高档规定相对转向半径转向。
[0017]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，车辆在挂低档直驶中转向时，控制低速侧侧变速箱的低档操纵摩擦元件接合程度或制动档操纵摩擦元件的接合程度，实现所需转向半径转向；以及当低速侧侧变速箱挂制动档时，实现相对转向半径为0.5的低档规定相对转向半径转向。
[0018]根据本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，当一侧侧变速箱挂低档，另一侧侧变速箱挂倒档，所述驱动电机工作在正转或者反转电动模式时，所述驱动电机的驱动功率分别通过两侧侧变速箱输出驱动车辆，实现相对转向半径介于-0.5和0.5之间的原位中心转向。
[0019]本发明的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，在高、低两个前进档外还设置了第一和第二高档转向档，其速比在高档和低档之间，且根据第一、第二和第三高档规定转向半径设置，可以实现多个足够大的规定转向半径。因此，根据本发明可以得到一种包括转向性能在内的综合性能较优的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明第一具体实施例所涉及的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置的结构示意图；以及
[0021]图2是本发明具体实施例所涉及的现有四档侧变速箱的结构示意图；以及
[0022]图3是本发明第二具体实施例所涉及的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置的结构示意图。[0023]图中:1L，IR分别是左驱动电机和右驱动电机；2L，2R分别是左减速行星排和右减速行星排；3L，3R分别是左侧变速箱和右侧变速箱；4L，4R分别是左横轴和右横轴；5横轴离合器；1是驱动电机。
【具体实施方式】
[0024]为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。
[0025]第一具体实施例
[0026]图1是本发明第一具体实施例所涉及的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置的结构示意图。参照图1，具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其包括:左驱动电机IL ；右驱动电机IR ;左减速行星排2L和右减速行星排2R，分别用于对左驱动电机IL和右驱动电机IR进行减速增矩；左侧变速箱3L和右侧变速箱3R，具有制动档、低档和高档且高档为直接档，还具有第一高档转向档和第二高档转向档，其速比在高档和低档之间，且根据第一、第二和第二高档规定相对转向半径设置；左横轴4L，用于连接左减速行星排2L的输出端和左侧变速箱3L的输入端；右横轴4R，用于连接右减速行星排2R的输出端和右侧变速箱3R的输入端；横轴离合器5，用于连接左横轴4L和右横轴4R ;左侧变速箱3L、左减速行星排2L、左驱动电机1L、左横轴4L、横轴离合器5、右横轴4R、右驱动电机IR、右减速行星排2R和右侧变速箱3R从左至右依次同轴配置和布置。
[0027]考虑到原有侧变速箱的最高输入转速一般在3250rpm，而高功率密度驱动电机的转速均较高，因此设置了减速行星排2L和2R。
[0028]图2是本发明具体 实施例所涉及的现有四档侧变速箱的结构示意图。图2中各个档位对应的档位速比和相对转向半径的关系如表1所示，现有四档侧变速箱的轴向结构非常紧凑，由一复式行星排、一简单行星排和若干个操纵摩擦元件构成，其还包括一液力减速器和一侧传动行星排。其中，复式行星排的结构特征参数为kl=l.449和k2=2，简单行星排的结构特征参数为 k3=2.174 ;档位速比分别为:il=4.761，i2=2.160，i3=l.460，i4=l.000 ；各档的规定相对转向半径P广1依次为:P ^=0.5，P ^=L 43，P 32=2.58，P /=2.67。各档规定相对转向半径P1T1明显不合理，4档应在10左右，3档应在7.5左右，2档应在4.5，I档应在2.5左右。
[0029]表1现有四档侧变速箱的档位参数表
[0030]
【权利要求】
1.一种具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其包括:左驱动电机和右驱动电机；左减速行星排和右减速行星排，分别用于对所述左驱动电机和所述右驱动电机进行减速增矩；左侧变速箱和右侧变速箱，具有制动档、低档和高档且高档为直接档；其特征在于: 所述左侧变速箱和所述右侧变速箱还具有第一高档转向档和第二高档转向档，所述第一高档转向档和第二高档转向档的速比均在高档和低档之间，且所述第一高档转向档和第二高档转向档的速比根据第一高档规定相对转向半径、第二高档规定相对转向半径和第三高档规定相对转向半径设置； 所述具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置还包括: 左横轴，用于连接所述左减速行星排输出端和所述左侧变速箱输入端； 右横轴，用于连接所述右减速行星排输出端和所述右侧变速箱输入端； 横轴离合器，其用于连接所述左横轴和所述右横轴；以及 所述左侧变速箱、所述左减速行星排、所述左驱动电机、所述左横轴、所述横轴离合器、所述右横轴、所述右驱动电机、所述右减速行星排和所述右侧变速箱从左至右依次同轴配置和布置。
2.根据权利要求1所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 车辆在挂高档直驶中转向时，当低速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，所述左驱动电机和所述右驱动电机共同驱动闭锁的所述左横轴和所述右横轴，所述左驱动电机和所述右驱动电机的总驱动功率通过高速侧侧变速箱输出，自地面输回的转向再生功率从低速侧侧变速箱传回到闭锁的所述左横轴和所述右横轴，与所述左驱动电机和所述右驱动电机的总驱动功率叠加后通过高速侧侧变 速箱输出驱动车辆，实现第一高档规定相对转向半径转向； 当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，实现第二高档规定相对转向半径转向；以及 当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂高档时，实现第三高档规定相对转向半径转向。
3.根据权利要求1所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 车辆在挂低档直驶中转向时，所述横轴离合器分离，高速侧驱动电机工作在电动模式，低速侧驱动电机工作在再生制动模式，实现第一低档规定相对转向半径转向；以及 当低速侧侧变速箱挂制动档时，所述横轴离合器接合，所述左驱动电机和所述右驱动电机共同驱动闭锁的所述左横轴和所述右横轴，所述左驱动电机和所述右驱动电机的总驱动功率通过高速侧侧变速箱输出，实现相对转向半径为0.5的第二低档规定相对转向半径转向。
4.根据权利要求1所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 车辆直驶或坑陷驶出时，所述横轴离合器接合，所述左驱动电机和所述右驱动电机共同驱动闭锁的所述左横轴和所述右横轴，两侧侧变速箱输出转速相等，实现车辆直线行驶。
5.根据权利要求1所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 当两侧侧变速箱挂相同档位，所述横轴离合器分离，所述左驱动电机和所述右驱动电机分别工作在正转或者反转电动模式时，所述左驱动电机和所述右驱动电机的驱动功率分别通过两侧侧变速箱输出驱动车辆，实现相对转向半径介于-0.5和0.5之间的原位中心转向。
6.一种具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其包括:驱动电机；左侧变速箱和右侧变速箱，具有制动档、倒档、低档和高档且高档为直接档；左减速行星排和右减速行星排，用于对所述驱动电机进行减速增矩，分别设置在所述左侧变速箱和所述右侧变速箱内；其特征在于: 所述左侧变速箱和所述右侧变速箱还具有第一高档转向档和第二高档转向档，所述第一高档转向档和第二高档转向档的速比均在高档和低档之间，且所述第一高档转向档和第二高档转向档的速比根据第一高档规定相对转向半径、第二高档规定相对转向半径和第三高档规定相对转向半径设置；以及 所述左侧变速箱、所述驱动电机和所述右侧变速箱从左至右依次同轴配置和布置。
7.根据权利要求6所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 车辆在挂高档直驶中转向时，当低速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，所述驱动电机的驱动功率通过高速侧侧变速箱输出，自地面输回的转向再生功率从低速侧侧变速箱传回到所述驱动电机转子轴上，与所述驱动电机的驱动功率叠加后通过高速侧侧变速箱输出驱动车辆，实现第一高档规定相对转向半径转向； 当低速侧侧变速箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂第一高档转向档时，实现第二高档规定相对转向半径转向；以及 当低速侧侧变速 箱挂第二高档转向档，高速侧侧变速箱挂高档时，实现第三高档规定相对转向半径转向。
8.根据权利要求6所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 车辆在挂低档直驶中转向时，控制低速侧侧变速箱的低档操纵摩擦元件接合程度或制动档操纵摩擦元件的接合程度，实现所需转向半径转向；以及 当低速侧侧变速箱挂制动档时，实现相对转向半径为0.5的低档规定相对转向半径转向。
9.根据权利要求6所述的具有双侧变速箱的履带车辆电传动装置，其特征在于， 当一侧侧变速箱挂低档，另一侧侧变速箱挂倒档，所述驱动电机工作在正转或者反转电动模式时，所述驱动电机的驱动功率分别通过两侧侧变速箱输出驱动车辆，实现相对转向半径介于-0.5和0.5之间的原位中心转向。
【文档编号】B62D11/04GK103538468SQ201310432610
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】夏承钢, 孙江明 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司