CN106080772A - 自锁差速式履带转向驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自锁差速式履带转向驱动系统，包括机架、安装在机架上的动力输入轴和安装在机架上的主轴，主轴的两端分别安装有行星齿轮式输出机构，动力输入轴通过第一传动机构与主轴相连，行星齿轮式输出机构包括太阳轮、内齿圈、行星架和行星轮，行星架上连接有输出轴，履带转向驱动系统还包括用于驱动两个行星齿轮式输出机构的内齿圈同步且反向转动的自锁式转向驱动装置。该自锁差速式履带转向驱动系统具有结构简单、易于制作、工作稳定可靠、转向性能好、机动性和灵活性高等优点。

Description

自锁差速式履带转向驱动系统

技术领域

本发明涉及履带式行走设备技术领域，具体涉及一种自锁差速式履带转向驱动系统。

背景技术

目前常见的履带转向机构可分为纯机械驱动转向机构、纯液压驱动转向机构以及液压机械联合驱动转向机构三大类。

纯机械驱动转向机构主要有转向离合制动式转向机构、单级行星齿轮转向机构、单差速器转向机构、双差速器转向机构等几种。其中，1、转向离合制动式转向机构在某侧的转向离合器局部或全部分离时，便可以切断或者减少该侧驱动轮所传递的力与转矩从而使车辆转向。离合器分离的程度决定了转向半径的大小。这种机构由于结构简单、制造方便，在早期的中小型履带式拖拉机、推土机上得到了广泛运用，但这种机构只有一个固定的转向半径，如果需要其他的转向半径，就得靠机构中的元件摩擦制动实现，既降低机构的寿命又损耗了功率，随着履带车辆的功率不断增大，该系统的应用将会有很大的局限性。2、单级行星齿轮转向机构的工作情况与转向离合器类似，传给中央传动的扭矩，经过两侧的单级行星机构传递给驱动轮，通过控制制动器改变左右侧使车辆转向。这种机构耐磨性高，机构尺寸紧凑，无需保养，而且只有一个自由度，可以提高履带车辆的直线行驶能力，但由于其结构很复杂，所以只在大功率的重型车辆上进行应用。3、单差速器转向机构的结构简单而且耐磨，但是转向时所需的功率会很大，超出常规发动机的功率限制，而且一不小心便会熄火。因此这种机构现在几乎不再使用于履带车辆。4、双差速器转向机构能使履带车辆在转向时的平均速度不降低，且结构紧凑，使用寿命长。然而其不可以使得某一侧完全的制动，所以车辆没法在原地进行转向，转向平顺性差。

纯液压驱动与机械驱动相比，具有能够无级变速、配置灵活等优点，但是其成本比机械驱动高、效率比机械驱动的低。当前的液压技术能力还不能够得到功率满足工况需求而且性能出色的液压元件，效率不足变成纯液压驱动转向机构发展的第一阻碍。

机械液压联合驱动转向机构即双功率流转向机构，就是在发动机后将其功率分成转向和变速两路并列传递。当液压转向调速系统不工作时，两侧履带的驱动轮转速大小相等、方向相同，履带车辆直线行驶。当液压转向调速系统和变速箱同时向两侧驱动轮传递功率时, 由于液压转向调速系统的液压泵排量可调，因此驾驶员可按不同曲率的路面随机调整液压泵的排量和流向，根据液压马达输出转速的不同，车辆可进行由最小转向半径到任意转向半径的左、右转向运动，有无穷多个转向半径，可实现无级转向。这种转向机构克服了传统机械式转向机构的许多缺点，转向时无功率损失，综合了机械式的高效率与与液压式的灵活无级变速。

随着履带式车辆需要越来越大的功率，其转向操纵性的要求也越来越高。传统的机械式转向机构存在着转向时功率损失大、转向轨迹难控制等缺点，纯液压式转向机构存在着效率低等不足，已经无法满足其使用要求。速度可以无级变化的液压机械联合双功率流差速转向驱动系统，可以大幅度提升履带式车辆在转向时的灵活性和工作的效率，如今正逐步代替传统的纯机械式转向驱动系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、易于制作、工作稳定可靠、转向性能好、机动性和灵活性高的自锁差速式履带转向驱动系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种自锁差速式履带转向驱动系统，包括机架、安装在机架上的动力输入轴和安装在机架上的主轴，所述主轴的两端分别安装有行星齿轮式输出机构，所述动力输入轴通过第一传动机构与主轴相连，所述行星齿轮式输出机构包括太阳轮、内齿圈、行星架和行星轮，所述行星架上连接有输出轴，所述履带转向驱动系统还包括用于驱动两个行星齿轮式输出机构的内齿圈同步且反向转动的自锁式转向驱动装置。

上述的自锁差速式履带转向驱动系统，优选的，所述自锁式转向驱动装置包括无级调速旋转驱动件和转向输入轴，所述无级调速旋转驱动件通过蜗轮蜗杆机构与转向输入轴相连，所述转向输入轴通过第二传动机构与一个行星齿轮式输出机构的内齿圈相连，所述转向输入轴通过第三传动机构与另一个行星齿轮式输出机构的内齿圈相连。

上述的自锁差速式履带转向驱动系统，优选的，所述蜗轮蜗杆机构包括相互配合的蜗轮和蜗杆，所述蜗轮安装在转向输入轴上，所述蜗杆与无级调速旋转驱动件相连。

上述的自锁差速式履带转向驱动系统，优选的，所述第二传动机构包括安装于转向输入轴上的第一齿轮和固设于对应内齿圈上的第一外齿圈，所述第一齿轮通过第二齿轮与所述第一外齿圈相连；所述第三传动机构包括安装于转向输入轴上的第三齿轮和固设于对应内齿圈上的第二外齿圈，所述第三齿轮依次通过第四齿轮和第五齿轮与所述第二外齿圈相连。

上述的自锁差速式履带转向驱动系统，优选的，所述无级调速旋转驱动件为液压马达。

上述的自锁差速式履带转向驱动系统，优选的，所述第一传动机构包括相互啮合的输入齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮安装于主轴上，所述输出齿轮安装于动力输入轴上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的自锁差速式履带转向驱动系统，由动力输入轴给主轴输入动力，通过自锁式转向驱动装置驱动两个行星齿轮式输出机构的内齿圈同步且反向转动，可以增大一侧输出轴的转速，同时减小另一侧输出轴的转速，从而使得两侧驱动轮差速，车辆向某一侧转向。该自锁差速式履带转向驱动系统在转向时能以较高的速度将连续的动力传向左右履带，在不降低平均车速的同时使两履带始终传力；同时，在不转向时利用自锁式转向驱动装置的自锁性能，能够大大提高车辆保持直行的能力。相比于传统的离合制动器式转向机构，其转向特性更加优越，转向性能好，转向半径大，机动性和灵活性高，并具有结构简单、易于制作和装配、工作稳定可靠等优点。

附图说明

图1为自锁差速式履带转向驱动系统的主剖视图。

图2为图1中A—A剖视图。

图3为自锁差速式履带转向驱动系统的原理图。

图例说明：

1、动力输入轴；2、主轴；3、行星齿轮式输出机构；31、太阳轮；32、内齿圈；33、行星架；34、行星轮；4、第一传动机构；41、输入齿轮；42、输出齿轮；5、输出轴；6、自锁式转向驱动装置；61、转向输入轴；62、蜗轮；63、蜗杆；64、第一齿轮；65、第一外齿圈；66、第二齿轮；67、第三齿轮；68、第二外齿圈；69、第四齿轮；610、第五齿轮；100、机架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的自锁差速式履带转向驱动系统，包括机架100、安装于机架100上的动力输入轴1和安装于机架100上的主轴2，主轴2的两端分别安装有一个行星齿轮式输出机构3，动力输入轴1通过第一传动机构4与主轴2相连，行星齿轮式输出机构3包括太阳轮31、内齿圈32、行星架33和行星轮34，其中，太阳轮31固定安装在主轴2上，内齿圈32可转动安装在主轴2上，行星轮34配合安装在太阳轮31和内齿圈32之间，行星架33与行星轮34相连，行星架33上连接有输出轴5，动力输入轴1输出的动力经第一传动机构4传递至主轴2后，通过两个行星齿轮式输出机构3分别传递至两侧的输出轴5，履带转向驱动系统还包括用于驱动两个行星齿轮式输出机构3的内齿圈32同步且反向转动的自锁式转向驱动装置6。自锁式转向驱动装置6动作时驱动两个行星齿轮式输出机构3的内齿圈32同步且反向转动，使两根输出轴5的输出转速差速，进而可使履带车辆转向，自锁式转向驱动装置6不动作时，其本身具有自锁功能，使两个内齿圈32保持固定。

本实施例中，自锁式转向驱动装置6包括无级调速旋转驱动件和转向输入轴61，无级调速旋转驱动件通过蜗轮蜗杆机构与转向输入轴61相连，转向输入轴61通过第二传动机构与一个行星齿轮式输出机构3的内齿圈32相连，转向输入轴61通过第三传动机构与另一个行星齿轮式输出机构3的内齿圈32相连。无级调速旋转驱动件输出的动力经蜗轮蜗杆机构传递至转向输入轴61，再分别通过第二传动机构和第三传动机构驱动两个行星齿轮式输出机构3的内齿圈32同步且反向转动；当无级调速旋转驱动件不输出动力时，由于蜗轮蜗杆机构的自锁特性，可将内齿圈32锁定不动。

具体的，本实施例的第二传动机构包括安装于转向输入轴61上的第一齿轮64和固设于对应内齿圈32上的第一外齿圈65，第一齿轮64通过第二齿轮66与第一外齿圈65相连，也即第一齿轮64、第二齿轮66和第一外齿圈65依次啮合，将转向输入轴61的动力传递至第一外齿圈65；第三传动机构包括安装于转向输入轴61上的第三齿轮67和固设于对应内齿圈32上的第二外齿圈68，第三齿轮67依次通过第四齿轮69和第五齿轮610与第二外齿圈68相连，也即第三齿轮67、第四齿轮69、第五齿轮610和第二外齿圈68依次啮合，将转向输入轴61的动力传递至第二外齿圈68。并且由于第一齿轮64仅通过一个齿轮将扭矩传递至第一外齿圈65，而第三齿轮67是依次通过两个齿轮将扭矩传递至第二外齿圈68，因此第二外齿圈68的转向与第一外齿圈65的转向相反。本实施例第二传动机构和第三传动机构的具体方案可使蜗杆63的转向与实际控制行走的方向相符合，同时便于更好的调整转向输入轴61与主轴2之间的距离。在其他实施例中，也可以省去第二传动机构中的第一齿轮64和第三传动机构中第五齿轮610，同样能够实现驱动第一外齿圈65和第二外齿圈68同步且反向转动。

上述第二齿轮66、第四齿轮69和第五齿轮610分别通过转轴安装于机架100上。第一齿轮64、第三齿轮67的直径相等，第二齿轮66和第五齿轮610的直径相等，第一外齿圈65的直径和第二外齿圈68的直径相等。

上述蜗轮蜗杆机构包括相互配合的蜗轮62和蜗杆63，蜗轮62安装在转向输入轴61上，蜗杆63与无级调速旋转驱动件相连。

本实施例中，无级调速旋转驱动件为液压马达，相比于传统通用的转向装置，自锁差速式履带转向驱动系统的无级调速旋转驱动件采用液压马达后，实现了机液双控，既弥补了机械式转向系统功率损失的缺点，又解决了液压式转向系统的低效率问题，能够大大改善作业性能。在其他实施例中，无级调速旋转驱动件也可以采用其他可以无级调速的驱动件。

本实施例中，第一传动机构4包括相互啮合的输入齿轮41和输出齿轮42，输入齿轮41安装于主轴2上，输出齿轮42安装于动力输入轴1上，动力输入轴1输出的动力经输出齿轮42和输入齿轮41传递至主轴2。

本实施例的自锁差速式履带转向驱动系统的工作原理如下：

自锁差速式履带转向驱动系统有两路功率输入，一路来自动力输入轴1（变速箱），另一路来自无级调速旋转驱动件（液压马达）。

当动力输入轴1输入动力，而液压马达不启动时，由于蜗轮蜗杆的自锁特性，内齿圈32被锁定不动，动力依次经第一传动机构4、主轴2、太阳轮31、行星轮34和输出轴5输出。两侧输出轴5输出的转速等参数相同，履带车辆直线行驶。

当液压马达输入动力，而动力输入轴1不输入动力（变速箱在空档）时，动力经蜗轮蜗杆机构传递至转向输入轴61，一部分动力依次经第二传动机构、主轴2、太阳轮31、行星轮34和一侧的输出轴5输出，另一部分动力依次经第三传动机构、主轴2、太阳轮31、行星轮34和另一侧的输出轴5输出。此时两侧输出轴5输出的转速等参数大小相等、扭转方向相反，履带车辆进行原地转向。

当动力输入轴1和液压马达同时输入动力时，在动力输入轴1的动力驱动履带车辆直线形式的基础上，液压马达的动力改变两个内齿圈32的速度，且两个内齿圈32的速度恰好大小相等、方向相反，从而实现两侧输出轴5差速转动，履带车辆在行驶同时转向。液压马达输入转速的大小决定了车辆转弯半径和转弯速度。

本实施例的自锁差速式履带转向驱动系统相比于传统的离合制动器式转向机构，其能实现无级变速，无动力损失，转向特性更加优越，转向特性能好，转向半径大，机动灵活，并且蜗轮蜗杆具有差速锁的效果，提高了车辆直行的性能。采用机械液压结合，将转向与差速合二为一，同时在一定程度上降速增扭，这也是传统的离合器式转向机构无法达到的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自锁差速式履带转向驱动系统，包括机架（100）、安装在机架（100）上的动力输入轴（1）和安装在机架（100）上的主轴（2），所述主轴（2）的两端分别安装有行星齿轮式输出机构（3），所述动力输入轴（1）通过第一传动机构（4）与主轴（2）相连，所述行星齿轮式输出机构（3）包括太阳轮（31）、内齿圈（32）、行星架（33）和行星轮（34），所述行星架（33）上连接有输出轴（5），其特征在于：所述履带转向驱动系统还包括用于驱动两个行星齿轮式输出机构（3）的内齿圈（32）同步且反向转动的自锁式转向驱动装置（6）。

2.根据权利要求1所述的自锁差速式履带转向驱动系统，其特征在于：所述自锁式转向驱动装置（6）包括无级调速旋转驱动件和转向输入轴（61），所述无级调速旋转驱动件通过蜗轮蜗杆机构与转向输入轴（61）相连，所述转向输入轴（61）通过第二传动机构与一个行星齿轮式输出机构（3）的内齿圈（32）相连，所述转向输入轴（61）通过第三传动机构与另一个行星齿轮式输出机构（3）的内齿圈（32）相连。

3.根据权利要求2所述的自锁差速式履带转向驱动系统，其特征在于：所述蜗轮蜗杆机构包括相互配合的蜗轮（62）和蜗杆（63），所述蜗轮（62）安装在转向输入轴（61）上，所述蜗杆（63）与无级调速旋转驱动件相连。

4.根据权利要求2所述的自锁差速式履带转向驱动系统，其特征在于：所述第二传动机构包括安装于转向输入轴（61）上的第一齿轮（64）和固设于对应内齿圈（32）上的第一外齿圈（65），所述第一齿轮（64）通过第二齿轮（66）与所述第一外齿圈（65）相连；所述第三传动机构包括安装于转向输入轴（61）上的第三齿轮（67）和固设于对应内齿圈（32）上的第二外齿圈（68），所述第三齿轮（67）依次通过第四齿轮（69）和第五齿轮（610）与所述第二外齿圈（68）相连。

5.根据权利要求2所述的自锁差速式履带转向驱动系统，其特征在于：所述无级调速旋转驱动件为液压马达。

6.根据权利要求1所述的自锁差速式履带转向驱动系统，其特征在于：所述第一传动机构（4）包括相互啮合的输入齿轮（41）和输出齿轮（42），所述输入齿轮（41）安装于主轴（2）上，所述输出齿轮（42）安装于动力输入轴（1）上。