CN103640471A - 具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱及相应的电传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱及相应的电传动装置，其用作高机动性履带车辆双侧变速兼转向传动系，包括四个行星排、多个离合器、多个制动器和箱体，具有两个前进挡和两个倒挡，并对每个前进挡和每个倒挡设置了两个转向挡，每个前进挡和每个倒挡均具有两个数值较大的规定相对转向半径。本发明还提供了基于该侧变速箱的电传动装置和混合动力电传动装置，没有单独设置的转向电机，结构紧凑且控制简单，保证动力传动舱具有较高的高功率密度。因此，根据本发明可以得到一种直驶性能和转向性能均较优的侧变速箱及具有该侧变速箱的电传动装置。

Description

具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱及相应的电传动装置
技术领域
本发明涉及高机动性履带车辆电传动装置技术领域，具体是指一种具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱及具有该侧变速箱的履带车辆电传动装置。
背景技术
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，双侧变速箱挂相同挡位；转向时，低速侧侧变速箱降低一挡；一侧变速箱挂制动挡，可实现ρ=0.5的原地转向；当一侧变速箱挂1挡，另一侧变速箱挂倒挡，则可实现-0.5<ρ<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，因此在俄罗斯的高机动性履带车辆上毫不犹豫地得到了广泛应用。
近半个世纪以来，主要有两种型号的双侧变速箱在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，具有七个前进挡、一个倒挡和一个制动挡，另一种型号匹配最高转速20000rpm的燃气轮机使用，具有四个前进挡、一个倒挡和一个制动挡。
七挡侧变速箱的挡位速比依次为：8.1714/4.4/3.4856/2.7867/2.0274/1.4667/1.000，各挡位的规定相对转向半径ρn n-1依次为：0.5/1.667/4.3119/4.4873/3.170/3.1158/2.6427。四挡侧变速箱的挡位速比依次为：4.761/2.160/1.460/1.000，各挡位的规定相对转向半径ρn n-1依次为：0.5/1.43/2.58/2.67。各挡的规定转向半径本应随着挡位增加而逐渐增大，但以上数据表明，两种型号的双侧变速箱的中高挡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。
现有四挡或七挡侧变速箱的挡位划分和挡位速比主要是按照满足直驶性能需求设置的，对于转向性能需求只能适当兼顾，但实际使用经验表明，这对驾驶员操纵提出了较高的要求，过小的规定转向半径使得驾驶员不得不小心翼翼地驾驶车辆转向，以避免发生侧滑。改善现有七挡侧变速箱转向特性的方案措施如下（Liu Xiuji.Design of Multi-speed PlanetaryTransmission.Beijing.Beijing Institute of Technology Press，1992）：对高挡增加一些专用于转向时一侧降速的挡来加大转向半径，保留原1、2、4、6和7挡作为直驶挡，原3和5挡作为转向挡，改善了原4挡和原6挡的规定转向半径，但原7挡的规定转向半径仍较小不堪实用。
基于现有七挡双侧变速箱的并联式混合动力电传动装置也已出现（A Hybrid-ElectricDrive Concept For High Speed Tracked Vehicles，
Figure BDA0000442810560000021
és Mobilgépek，No.2.，（2008），pp.80.-88.），200kW柴油发动机并联200kW驱动电机后同轴配置在两侧变速箱之间，保留了动力传动舱高功率密度的优点，但转向性能仍没有得到改善。
现有七挡侧变速箱出现在近半个世纪前，其后简化形成现有四挡侧变速箱，但自现有四挡侧变速箱在三十年前公开以来，再也没有出现过新行星结构方案的侧变速箱，也没有公开过匹配电传动装置使用的新行星结构方案侧变速箱。因此，还存在着提供一种直驶和转向性能均较优的侧变速箱及具有该侧变速箱的履带车辆电传动装置的可能。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种直驶和转向性能均较优的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱及相应的电传动装置。
本发明提供了一种侧变速箱，其用作高机动性履带车辆双侧变速兼转向传动系，包括：第一行星排，其为三元件行星排，包括第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架；第二行星排，其为三元件行星排，包括第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架；第三行星排，其为四元件复式行星排，包括第三大太阳轮、第三小太阳轮、第三齿圈和第三行星架；第四行星排，其为三元件行星排，包括第四太阳轮、第四齿圈和第四行星架；箱体；其特征在于：第一制动器，其用于制动所述第一太阳轮；第二制动器，其用于制动所述第二齿圈；第三制动器，其用于制动所述第三齿圈；第四制动器，其用于制动所述第三小太阳轮；第一离合器，其用于连接所述第一齿圈和所述第一太阳轮；第二离合器，其用于连接所述第三行星架和所述第四行星架；第三离合器，其用于连接所述第三小太阳轮和所述第四齿圈；第四离合器，其用于连接所述第三大太阳轮和所述第四齿圈；以及所述第一齿圈作为所述侧变速箱的输入端，所述第一行星架与所述第二太阳轮、所述第四太阳轮相连接，所述第一太阳轮与所述第二行星架相连接，所述第四行星架作为所述侧变速箱的输出端与主动轮直接连接。
根据本发明的侧变速箱，所述侧变速箱具有两个前进挡和两个倒挡，即1挡、2挡、-1挡和-2挡，并对每个所述前进挡和每个所述倒挡分别设置了两个转向挡，即1挡第二转向挡、1挡第一转向挡、2挡第二转向挡、2挡第一转向挡、-1挡第二转向挡、-1挡第一转向挡、-2挡第二转向挡和-2挡第一转向挡，其中，所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器接合，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现1挡第二转向挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器接合，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现1挡第一转向挡；所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器接合，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现1挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器分离，所述第三制动器接合，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现2挡第二转向挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器分离，所述第三制动器接合，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现2挡第一转向挡；所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器分离，所述第三制动器接合，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现2挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-1挡第二转向挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-1挡第一转向挡；所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-1挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器分离，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-2挡第二转向挡；所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器接合，所述第三制动器分离，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-2挡第一转向挡；以及所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器分离，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-2挡。
根据本发明的侧变速箱，所述前进挡和所述倒挡的速比根据直驶性能需求设置；以及1挡第二转向挡、1挡第一转向挡、2挡第二转向挡、2挡第一转向挡、-1挡第二转向挡、-1挡第一转向挡、-2挡第二转向挡和-2挡第一转向挡的速比根据转向性能需求设置，其中，所述1挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述1挡的速比来设置；所述1挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述1挡的速比来设置；所述2挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述2挡的速比来设置；所述2挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述2挡的速比来设置；所述-1挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述-1挡的速比来设置；所述-1挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述-1挡的速比来设置；所述-2挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述-2挡的速比来设置；所述-2挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述-2挡的速比来设置，且两挡位的速比比值△与规定相对转向半径ρ的关系为：
&rho; = &Delta; + 1 2 ( &Delta; - 1 ) .
根据本发明的侧变速箱，当左侧变速箱和右侧变速箱同时挂相同挡位时，实现车辆直驶；当所述左侧变速箱挂所述1挡，所述右侧变速箱挂所述1挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；当所述左侧变速箱挂所述1挡，所述右侧变速箱挂所述1挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向；当所述左侧变速箱挂所述2挡，所述右侧变速箱挂所述2挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；当所述左侧变速箱挂所述2挡，所述右侧变速箱挂所述2挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向；当所述左侧变速箱挂所述-1挡，所述右侧变速箱挂所述-1挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；当所述左侧变速箱挂所述-1挡，所述右侧变速箱挂所述-1挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向；当所述左侧变速箱挂所述-2挡，所述右侧变速箱挂所述-2挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；以及当所述左侧变速箱挂所述-2挡，所述右侧变速箱挂所述-2挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向。
根据本发明的侧变速箱，所述侧变速箱还具有停车制动挡，减速制动或停车制动时，所述侧变速箱仍然挂原来的挡位，控制所述第一离合器、所述第一制动器或所述第二制动器中的任意一个原处于分离状态操纵元件的接合程度，所述侧变速箱实现停车制动挡。
根据本发明的侧变速箱，所述侧变速箱还具有转向制动挡，所述第一离合器、所述第一制动器和所述第二制动器分离，控制所述第二离合器、所述第三制动器、所述第四制动器、所述第三离合器或所述第四离合器中的任意一个原处于分离状态的操纵元件中的接合程度，所述侧变速箱实现转向制动挡。
根据本发明的侧变速箱，当所述左侧变速箱或所述右侧变速箱挂所述前进挡或所述倒挡，所述右侧变速箱或所述左侧变速箱挂所述转向制动挡，实现比所述第二规定相对转向半径更小半径的车辆转向。
本发明提供了一种电传动装置，其包括：驱动电机，所述侧变速箱为两个，其中，所述驱动电机的左右输出端分别与两个所述侧变速箱的输入端相连接。
本发明提供了一种混合动力电传动装置，其包括：发动机、至少一个电动/发电机、前传动，所述侧变速箱为两个，其中，所述前传动的左右输出端分别与两个所述侧变速箱的输入端相连接。
根据本发明的混合动力电传动装置，所述混合动力电传动装置还包括至少一个功率分流行星排。
本发明的侧变速箱，包括四个行星排、多个离合器、多个制动器和箱体，具有两个前进挡和两个倒挡，并对每个前进挡和每个倒挡设置了两个转向挡，每个前进挡和每个倒挡均具有两个数值较大的规定相对转向半径。本发明还提供了基于该侧变速箱的电传动装置和混合动力电传动装置，没有单独设置的转向电机，结构紧凑且控制简单，保证动力传动舱具有较高的高功率密度。因此，根据本发明可以得到一种直驶性能和转向性能均较优的侧变速箱及具有该侧变速箱的电传动装置。
附图说明
图1是本发明具体实施例所涉及的侧变速箱的结构示意图。
图2是本发明具体实施例所涉及的具有侧变速箱的单驱动电机电传动装置结构示意图；
图3是本发明具体实施例所涉及的具有侧变速箱的功率分流式混合动力电传动装置结构示意图；
图4是本发明具体实施例所涉及的具有侧变速箱的并联式混合动力电传动装置结构示意图；以及
图5是现有七挡侧变速箱的结构示意图；
图6是现有四挡侧变速箱的结构示意图。
图中：10，10L，10R分别是侧变速箱、左侧变速箱和右侧变速箱；1，1S，1R，1C分别是第一行星排、第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架；2，2S，2R，2C分别是第二行星排、第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架；3，3S1，3S2，3R，3C分别是第三行星排、第三大太阳轮、第三小太阳轮、第三齿圈和第三行星架；4，4S，4R，4C分别是第四行星排、第四太阳轮、第四齿圈和第四行星架；5箱体；6主动轮；C1，B1，C2，B2，C3，B3，C4，B4分别是第一离合器、第一制动器、第二离合器、第二制动器、第三离合器、第三制动器和第四制动器；7，7A，7B分别是驱动电机、第一电动/发电机和第二电动/发电机；81，82分别是发动机和燃气轮机；91，92分别是功率分流行星排和前传动。
具体实施方式
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。
图1是本发明具体实施例所涉及的侧变速箱的结构原理示意图。参照图1，用作高机动性履带车辆双侧变速兼转向传动系的侧变速箱10包括：第一行星排1，其为三元件行星排，包括第一太阳轮1S、第一齿圈1R和第一行星架1C；第二行星排2，其为三元件行星排，包括第二太阳轮2S、第二齿圈2R和第二行星架2C；第三行星排3，其为四元件复式行星排，包括第三大太阳轮3S1、第三小太阳轮3S2、第三齿圈3R和第三行星架3C；第四行星排4，其为三元件行星排，包括第四太阳轮4S、第四齿圈4R和第四行星架4C；箱体5；第一制动器B1，其用于制动第一太阳轮1S；第二制动器B2，其用于制动第二齿圈2R；第三制动器B3，其用于制动第三齿圈3R；第四制动器B4，其用于制动第三小太阳轮3S2；第一离合器C1，其用于连接第一齿圈1R和第一太阳轮1S；第二离合器C2，其用于连接第三行星架3C和第四行星架4C；第三离合器C3，其用于连接第三小太阳轮3S2和第四齿圈4R；第四离合器C4，其用于连接第三大太阳轮3S1和第四齿圈4R；以及第一齿圈1R作为侧变速箱10的输入端，第一行星架1C与第二太阳轮2S、第四太阳轮4S相连接，第一太阳轮1S与第二行星架2C相连接，第四行星架4C作为侧变速箱10的输出端与主动轮6直接连接。
表1是本发明具体实施例所涉及的侧变速箱的操纵摩擦元件状态表。侧变速箱10具有两个前进挡和两个倒挡，即1挡、2挡、-1挡和-2挡，对于每个前进挡和每个倒挡分别设有两个转向挡，即1挡第二转向挡、1挡第一转向挡、2挡第二转向挡、2挡第一转向挡、-1挡第二转向挡、-1挡第一转向挡、-2挡第二转向挡和-2挡第一转向挡。
表1侧变速箱操纵摩擦元件状态表（×分离，○接合）
挡位 C1 B1 B2 C2 B3 B4 C3 C4
1挡第二转向挡 × ○ × ○ ○ × ○ ×
1挡第一转向挡 × × ○ ○ ○ × ○ ×
1挡 ○ × × ○ ○ × ○ ×
2挡第二转向挡 × ○ × × ○ ○ ○ ×
2挡第一转向挡 × × ○ × ○ ○ ○ ×
2挡 ○ × × × ○ ○ ○ ×
-1挡第二转向挡 × ○ × ○ ○ × × ○
-1挡第一转向挡 × × ○ ○ ○ × × ○
-1挡 ○ × × ○ ○ × × ○
-2挡第二转向挡 × ○ × ○ × ○ × ○
-2挡第一转向挡 × × ○ ○ × ○ × ○
-2挡 ○ × × ○ × ○ × ○
参考表1，第一离合器C1分离，第一制动器B1接合，第二制动器B2分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3接合，第四制动器B4分离，第三离合器C3接合，第四离合器C4分离，侧变速箱10实现1挡第二转向挡；第一离合器C1分离，第一制动器B1分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3接合，第四制动器B4分离，第三离合器C3接合，第四离合器C4分离，侧变速箱10实现1挡第一转向挡；第一离合器C1接合，第一制动器B1分离，第二制动器B2分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3接合，第四制动器B4分离，第三离合器C3接合，第四离合器C4分离，侧变速箱10实现1挡。
第一离合器C1分离，第一制动器B1接合，第二制动器B2分离，第二离合器C2分离，第三制动器B3接合，第四制动器B4接合，第三离合器C3接合，第四离合器C4分离，侧变速箱10实现2挡第二转向挡；第一离合器C1分离，第一制动器B1分离，第二制动器B2接合，第二离合器C2分离，第三制动器B3接合，第四制动器B4接合，第三离合器C3接合，第四离合器C4分离，侧变速箱10实现2挡第一转向挡；第一离合器C1接合，第一制动器B1分离，第二制动器B2分离，第二离合器C2分离，第三制动器B3接合，第四制动器B4接合，第三离合器C3接合，第四离合器C4分离，侧变速箱10实现2挡。
第一离合器C1分离，第一制动器B1接合，第二制动器B2分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3接合，第四制动器B4分离，第三离合器C3分离，第四离合器C4接合，侧变速箱10实现-1挡第二转向挡；第一离合器C1分离，第一制动器B1分离，第二制动器B2接合，第二离合器C2接合，第三制动器B3接合，第四制动器B4分离，第三离合器C3分离，第四离合器C4接合，侧变速箱10实现-1挡第一转向挡；第一离合器C1接合，第一制动器B1分离，第二制动器B2分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3接合，第四制动器B4分离，第三离合器C3分离，第四离合器C4接合，侧变速箱10实现-1挡。
第一离合器C1分离，第一制动器B1接合，第二制动器B2分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3分离，第四制动器B4接合，第三离合器C3分离，第四离合器C4接合，侧变速箱10实现-2挡第二转向挡；第一离合器C1分离，第一制动器B1分离，第二制动器B2接合，第二离合器C2接合，第三制动器B3分离，第四制动器B4接合，第三离合器C3分离，第四离合器C4接合，侧变速箱10实现-2挡第一转向挡；第一离合器C1接合，第一制动器B1分离，第二制动器B2分离，第二离合器C2接合，第三制动器B3分离，第四制动器B4接合，第三离合器C3分离，第四离合器C4接合，侧变速箱10实现-2挡。
侧变速箱10的前进挡和倒挡的速比根据直驶性能需求设置。前进挡的挡位速比和数量可根据动力装置的转矩适应性系数或扩速比，以及常规高机动性履带车辆约12的传动范围类比确定。对于转矩适应性系数或扩速比为4的动力装置，只要设置两个前进挡即可，且1挡和2挡的速比比值接近3即可。由于高机动性履带车辆要求具有高速倒车能力，因此倒挡也设置两个，而且由于倒车时的最高速度受到限制，因此-2挡的速比数值应设置得大一些，不小于2挡的数值。
对于每个前进挡和每个倒挡的两个转向挡，即1挡第二转向挡、1挡第一转向挡、2挡第二转向挡、2挡第一转向挡、-1挡第二转向挡、-1挡第一转向挡、-2挡第二转向挡和-2挡第一转向挡，其速比根据转向性能需求设置，具体而言，1挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径ρ2和1挡的速比来设置；1挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径ρ1和1挡的速比来设置；2挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径ρ2和2挡的速比来设置；2挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径ρ1和2挡的速比来设置；-1挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径ρ2和-1挡的速比来设置；-1挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径ρ1和-1挡的速比来设置；-2挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径ρ2和-2挡的速比来设置；-2挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径ρ1和-2挡的速比来设置；第一规定相对转向半径大于第二规定相对转向半径，即ρ1>ρ2。
当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R同时挂相同挡位时，实现车辆直驶。
当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂1挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂1挡第二转向挡，实现第二规定相对转向半径ρ2的车辆转向；当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂1挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂1挡第一转向挡。
当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂2挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂2挡第二转向挡，实现第二规定相对转向半径ρ2的车辆转向；当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂2挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂2挡第一转向挡，实现第一规定相对转向半径ρ1的车辆转向。
当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂-1挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂-1挡第二转向挡，实现第二规定相对转向半径ρ2的车辆转向；当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂-1挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂-1挡第一转向挡，实现第一规定相对转向半径ρ1的车辆转向。
当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂-2挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂-2挡第二转向挡，实现第二规定相对转向半径ρ2的车辆转向；当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂-2挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂-2挡第一转向挡，实现第一规定相对转向半径ρ1的车辆转向。
应该指出，虽然对每个挡位都设置了两个转向挡，但为了避免车速较高时用较小半径转向可能会导致车辆侧滑或倾覆，因此，挂1挡或2挡车速较低时，可用两个规定相对转向半径转向，挂2挡车速较高时则只用第一规定相对转向半径转向，以保证车辆行驶安全性。
根据行星排1～4的运动学方程、图1和表1对侧变速箱10的挡位速比in进行计算，得到的结果见表2，其中k1、k2、k31和k32、k4分别是第一、第二、第三和第四行星排的结构特征参数。第一和第二规定相对转向半径ρn根据式（1）进行计算，式中Δ为某挡第二转向挡或第一转向挡与该挡的速比比值：
&rho; = &Delta; + 1 2 ( &Delta; - 1 ) - - - ( 1 )
表2侧变速箱挡位速比和规定相对转向半径
Figure BDA0000442810560000101
根据ρ的分布范围选择合适的k1和k2数值。参考常规高机动性履带车辆的常用规定相对转向半径的数值范围，对于第一和第二规定相对转向半径ρn，选择：4≤ρ2≤5且7≤ρ1≤8，则得： 4 &le; 1 + 2 k 1 2 &le; 5 且 7 &le; 2 k 1 + k 2 + 2 k 1 k 2 2 k 2 &le; 8 , 试算后选择：k1=4.0，k2=1.5。
根据最高车速选择2挡传动比和k4，选择k4=4，则高挡速比为5。根据1挡与2挡的速比比值应小于4，选择k32=2.5，则低挡速比为15，两者比值为3。匹配-1挡和-2挡的速比，据此选择k31=4。据此计算的挡位速比和规定相对转向半径的具体数值见表3。
表3侧变速箱挡位速比和规定相对转向半径的具体数值
挡位 in ρn
1挡第二转向挡 18.75 4.5
1挡第一转向挡 17.25 7.2
1挡 15 （25km/h）
2挡第二转向挡 6.25 4.5
2挡第一转向挡 5.75 7.2
2挡 5 （75km/h）
-1挡第二转向挡 -18.75 4.5
-1挡第一转向挡 -17.25 7.2
-1挡 -15 （-25km/h）
-2挡第二转向挡 -11.25 4.5
-2挡第一转向挡 -10.35 7.2
-2挡 -9 （-43km/h）
参考表1和表3可知：如果最高车速为75km/h，则1挡最高车速为25km/h，-1挡和-2挡最高车速分别为-25km/h和-43km/h，满足高速倒车要求；1挡和2挡之间的换挡只需要分离和接合共2个换挡元件，-1挡和-2挡之间的换挡也只需要分离和接合共2个换挡元件，换挡方便。
侧变速箱10还具有停车制动挡，减速制动或停车制动时，侧变速箱10仍然挂原来的挡位，控制第一离合器C1、第一制动器B1或第二制动器B2中的任意一个原处于分离状态操纵元件的接合程度，侧变速箱10实现停车制动挡。借助于第三行星排3和第四行星排4形成的减速比，只要提供较小的制动转矩即可满足制动需求。此时，还可以借助于动力装置的再生制动辅助车辆减速，减少操纵摩擦元件的磨损。
侧变速箱10还具有转向制动挡，第一离合器C1、第一制动器B1和第二制动器B2分离，控制第二离合器C2、第三制动器B3、第四制动器B4、第三离合器C3或第四离合器C4中的任意一个原处于分离状态的操纵元件中的接合程度，侧变速箱10实现转向制动挡。此时，动力装置的动力全部由高速侧输出驱动车辆转向。
当左侧变速箱10L或右侧变速箱10R挂前进挡或倒挡，右侧变速箱10R或左侧变速箱10L挂转向制动挡，实现比第二规定相对转向半径更小半径的车辆转向。
图2是本发明具体实施例所涉及的单驱动电机电传动装置结构示意图。参考图2，驱动电机7的左右输出端分别与左侧变速箱10L和右侧变速箱10R的输入端相连接。由于没有常规设置的转向电机，电传动装置的结构紧凑且控制简单，保证动力传动舱具有较高的功率密度。
图3和图4分别是具有该侧变速箱的混合动力电传动装置的两个具体实施例，其中，图3是本发明具体实施例所涉及的功率分流式混合动力电传动装置结构示意图，图4是本发明具体实施例所涉及的并联式混合动力电传动装置结构示意图。
参考图3，功率分流式混合动力电传动装置的混和动力模块包括发动机81、第一电动/发电机7A、第二电动/发电机7B、功率分流行星排91和前传动92，前传动92的左右输出端分别与左侧变速箱10L和右侧变速箱10R的输入端相连接。
参考图4，并联式混合动力电传动装置的燃气轮机82纵向布置，其通过前传动92与第一电动/发电机7A相连接，第一电动／发电机7A与左侧变速箱10L和右侧变速箱10R同轴配置，前传动92的左右输出端分别与左侧变速箱10L和右侧变速箱10R的输入端相连接。
原则上，任何动力装置的转矩适应性系数Ke或扩速比CPSR只要接近4就可以匹配侧变速箱10使用。具有双电机/发电机的混合动力模块可以轻易满足这一要求。柴油发动机的转矩适应性系数（达1.6）较小，只匹配一电机/发电机后难以得到较理想的输出特性。燃气轮机具有较大的转矩适应性系数（达2～2.5），匹配一电机/发电机后可以得到满意的输出特性。
图5和图6分别是现有七挡侧变速箱和现有四挡侧变速箱的结构示意图。参考图5，现有七挡侧变速箱包括一复合行星排和四个简单行星排，其结构特征参数分别为：k1=2.222，k2=2.0，k3=4.5714，k4=2.1429，k5=4.454。表5是现有七挡侧变速箱的挡位参数表，不合理的规定相对转向半径ρ清楚可见。
表4现有七挡侧变速箱的挡位参数表
Figure BDA0000442810560000121
表5是现有七挡侧变速箱改进后的挡位参数表。改进方案的行星排结构形式不变，仅各k值稍有改变：k1=2.77，k2=1.7，k3=3.2，k4=1.93，k5=4.454。从表6中可看出，直接挡即原7挡的ρ仍然过小不堪实用。
表5现有七挡侧变速箱改进后的挡位参数表
Figure BDA0000442810560000122
Figure BDA0000442810560000131
本发明的三个具体实施例的电传动装置和混合动力电传动装置，与其它高机动性履带车辆的电传动装置和混合动力电传动装置相比，没有单独设置的转向电机，结构紧凑和控制简单的优势非常明显，极有利于实现高功率密度动力传动舱。
本发明的具体实施例的侧变速箱，包括四个行星排、多个离合器、多个制动器和箱体，具有两个前进挡和两个倒挡，并对每个前进挡和每个倒挡设置了两个转向挡，每个前进挡和每个倒挡均具有两个数值较大的规定相对转向半径。本发明还提供了基于该侧变速箱的电传动装置和混合动力电传动装置，没有单独设置的转向电机，结构紧凑且控制简单，保证动力传动舱具有较高的高功率密度。因此，根据本发明可以得到一种直驶性能和转向性能均较优的侧变速箱及具有该侧变速箱的电传动装置。
本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其用作高机动性履带车辆双侧变速兼转向传动系，包括：第一行星排，其为三元件行星排，包括第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架；第二行星排，其为三元件行星排，包括第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架；第三行星排，其为四元件复式行星排，包括第三大太阳轮、第三小太阳轮、第三齿圈和第三行星架；第四行星排，其为三元件行星排，包括第四太阳轮、第四齿圈和第四行星架；箱体；其特征在于：
第一制动器，其用于制动所述第一太阳轮；第二制动器，其用于制动所述第二齿圈；第三制动器，其用于制动所述第三齿圈；第四制动器，其用于制动所述第三小太阳轮；第一离合器，其用于连接所述第一齿圈和所述第一太阳轮；第二离合器，其用于连接所述第三行星架和所述第四行星架；第三离合器，其用于连接所述第三小太阳轮和所述第四齿圈；第四离合器，其用于连接所述第三大太阳轮和所述第四齿圈；以及
所述第一齿圈作为所述侧变速箱的输入端，所述第一行星架与所述第二太阳轮、所述第四太阳轮相连接，所述第一太阳轮与所述第二行星架相连接，所述第四行星架作为所述侧变速箱的输出端与主动轮直接连接。
2.根据权利要求1所述的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其特征在于，
所述侧变速箱具有两个前进挡和两个倒挡，即1挡、2挡、-1挡和-2挡，并对每个所述前进挡和每个所述倒挡分别设置了两个转向挡，即1挡第二转向挡、1挡第一转向挡、2挡第二转向挡、2挡第一转向挡、-1挡第二转向挡、-1挡第一转向挡、-2挡第二转向挡和-2挡第一转向挡，其中，
所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器接合，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现1挡第二转向挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器接合，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现1挡第一转向挡；
所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器接合，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现1挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器分离，所述第三制动器接合，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现2挡第二转向挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器分离，所述第三制动器接合，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现2挡第一转向挡；
所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器分离，所述第三制动器接合，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器分离，所述侧变速箱实现2挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-1挡第二转向挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-1挡第一转向挡；
所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器接合，所述第四制动器分离，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-1挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器接合，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器分离，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-2挡第二转向挡；
所述第一离合器分离，所述第一制动器分离，所述第二制动器接合，所述第二离合器接合，所述第三制动器分离，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-2挡第一转向挡；以及
所述第一离合器接合，所述第一制动器分离，所述第二制动器分离，所述第二离合器接合，所述第三制动器分离，所述第四制动器接合，所述第三离合器分离，所述第四离合器接合，所述侧变速箱实现-2挡。
3.根据权利要求2所述的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其特征在于，
所述前进挡和所述倒挡的速比根据直驶性能需求设置；以及
1挡第二转向挡、1挡第一转向挡、2挡第二转向挡、2挡第一转向挡、-1挡第二转向挡、-1挡第一转向挡、-2挡第二转向挡和-2挡第一转向挡的速比根据转向性能需求设置，其中，
所述1挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述1挡的速比来设置；
所述1挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述1挡的速比来设置；
所述2挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述2挡的速比来设置；
所述2挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述2挡的速比来设置；
所述-1挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述-1挡的速比来设置；
所述-1挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述-1挡的速比来设置；
所述-2挡第二转向挡的速比根据第二规定相对转向半径和所述-2挡的速比来设置；
所述-2挡第一转向挡的速比根据第一规定相对转向半径和所述-2挡的速比来设置，且两挡位的速比比值△与规定相对转向半径ρ的关系为：
&rho; = &Delta; + 1 2 ( &Delta; - 1 ) .
4.根据权利要求3所述的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其特征在于，
当左侧变速箱和右侧变速箱同时挂相同挡位时，实现车辆直驶；
当所述左侧变速箱挂所述1挡，所述右侧变速箱挂所述1挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；
当所述左侧变速箱挂所述1挡，所述右侧变速箱挂所述1挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向；
当所述左侧变速箱挂所述2挡，所述右侧变速箱挂所述2挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；
当所述左侧变速箱挂所述2挡，所述右侧变速箱挂所述2挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向；
当所述左侧变速箱挂所述-1挡，所述右侧变速箱挂所述-1挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；
当所述左侧变速箱挂所述-1挡，所述右侧变速箱挂所述-1挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向；
当所述左侧变速箱挂所述-2挡，所述右侧变速箱挂所述-2挡第二转向挡，实现所述第二规定相对转向半径的车辆转向；以及
当所述左侧变速箱挂所述-2挡，所述右侧变速箱挂所述-2挡第一转向挡，实现所述第一规定相对转向半径的车辆转向。
5.根据权利要求4所述的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其特征在于，
所述侧变速箱还具有停车制动挡，减速制动或停车制动时，所述侧变速箱仍然挂原来的挡位，所述第一离合器、所述第一制动器或所述第二制动器中的任意一个原处于分离状态操纵元件变为接合状态，所述侧变速箱实现停车制动挡。
6.根据权利要求4所述的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其特征在于，
所述侧变速箱还具有转向制动挡，所述第一离合器、所述第一制动器和所述第二制动器分离，所述第二离合器、所述第三制动器、所述第四制动器、所述第三离合器或所述第四离合器中的任意一个原处于分离状态的操纵元件变为接合状态，所述侧变速箱实现转向制动挡。
7.根据权利要求6所述的具有两前进挡和两倒挡的侧变速箱，其特征在于，
当所述左侧变速箱挂所述前进挡或所述倒挡，所述右侧变速箱挂所述转向制动挡，实现比所述第二规定相对转向半径更小半径的车辆转向。
8.一种基于权利要求1所述的侧变速箱的电传动装置，其特征在于，包括：
驱动电机，所述侧变速箱为两个，其中，所述驱动电机的左右输出端分别与两个所述侧变速箱的输入端相连接。
9.一种基于权利要求1所述的侧变速箱的混合动力电传动装置，其特征在于，包括：
发动机、至少一个电动/发电机、前传动，所述侧变速箱为两个，其中，所述前传动的左右输出端分别与两个所述侧变速箱的输入端相连接。
10.根据权利要求9所述的混合动力电传动装置，其特征在于：
所述混合动力电传动装置还包括至少一个功率分流行星排。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103836131A (zh) * 2014-03-24 2014-06-04 上海中科深江电动车辆有限公司 侧变速箱
CN103879450A (zh) * 2014-03-24 2014-06-25 上海中科深江电动车辆有限公司 行星转向机构及基于该转向机构的传动装置
CN104085298A (zh) * 2014-06-23 2014-10-08 北京理工大学 正差速式机电复合传动装置
CN104948683A (zh) * 2014-03-24 2015-09-30 上海中科深江电动车辆有限公司 一种中央转向变速传动装置
CN106499781A (zh) * 2016-12-19 2017-03-15 广州市新域动力技术有限公司 叠层电子制动鼓式四速自动变速装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101067440A (zh) * 2006-02-14 2007-11-07 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 多挡变速器
US20080207382A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Aisin Aw Co., Ltd. Automatic transmission
DE102009028682A1 (de) * 2009-08-20 2011-02-24 Zf Friedrichshafen Ag Mehrstufengetriebe
CN102431437A (zh) * 2011-11-10 2012-05-02 上海中科深江电动车辆有限公司 履带车辆的混合动力电传动装置
US8241171B2 (en) * 2009-08-20 2012-08-14 Zf Friedrichshafen Ag Multi step transmission

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101067440A (zh) * 2006-02-14 2007-11-07 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 多挡变速器
US20080207382A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Aisin Aw Co., Ltd. Automatic transmission
DE102009028682A1 (de) * 2009-08-20 2011-02-24 Zf Friedrichshafen Ag Mehrstufengetriebe
US8241171B2 (en) * 2009-08-20 2012-08-14 Zf Friedrichshafen Ag Multi step transmission
CN102431437A (zh) * 2011-11-10 2012-05-02 上海中科深江电动车辆有限公司 履带车辆的混合动力电传动装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103836131A (zh) * 2014-03-24 2014-06-04 上海中科深江电动车辆有限公司 侧变速箱
CN103879450A (zh) * 2014-03-24 2014-06-25 上海中科深江电动车辆有限公司 行星转向机构及基于该转向机构的传动装置
CN104948683A (zh) * 2014-03-24 2015-09-30 上海中科深江电动车辆有限公司 一种中央转向变速传动装置
CN104948683B (zh) * 2014-03-24 2019-01-11 上海中科深江电动车辆有限公司 一种中央转向变速传动装置
CN104085298A (zh) * 2014-06-23 2014-10-08 北京理工大学 正差速式机电复合传动装置
CN104085298B (zh) * 2014-06-23 2017-01-04 北京理工大学 正差速式机电复合传动装置
CN106499781A (zh) * 2016-12-19 2017-03-15 广州市新域动力技术有限公司 叠层电子制动鼓式四速自动变速装置
CN106499781B (zh) * 2016-12-19 2017-07-14 广州市新域动力技术有限公司 叠层电子制动鼓式四速自动变速装置

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