CN106945495B - 矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥 - Google Patents

Abstract

本发明属煤矿井下无轨辅助运输设备的设计与制造的技术领域，具体是一种矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥，解决了矿用电驱动车辆不能高效满足煤矿井下复杂变化工况需求的问题，包括水冷式中置双驱动防爆电机、行星减速机构Ⅰ、行星减速机构Ⅱ、差速装置、桥轴、桥壳和电子控制单元。本发明同时具有驱动、转向、自动变速、主动安全功能、行车制动和驻车制动功能，省略了传统车辆所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简洁，传动链缩短，传动效率提高。

Description

矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥

技术领域

本发明属煤矿井下无轨辅助运输设备的设计与制造的技术领域，具体是一种矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥。

背景技术

随着以防爆柴油机为动力胶轮车的推广使用，以柴油机为动力的无轨胶轮车，存在着排气污染和噪音污染，进一步造成了煤矿井下工作环境的恶化，对井下工作人员的健康造成很大危害，同时也埋下了一定程度上的安全隐患，以及在氧气稀薄环境中表现出的动力不足，成为无轨辅助运输发展的瓶颈和制约我国煤炭生产发展的薄弱环节。纯电动防爆胶轮车以其零排放、低噪音的优势越来越受到煤矿用户的青睐和重视。

目前国内很多厂家和研究机构都在研究矿用井下电动无轨运输车辆，但主要集中在使用柴油机机车改装的锂电池车辆，动力传动方案仍然是基于传统动力驱动系统，主要由离合器、变速箱、传动轴和驱动桥和轮胎等组成，结果使得该类车辆传动链长、电机工作高效区窄、整机能力利用率低等问题，严重制约纯电动防爆车辆在煤矿井下发展的瓶颈。

煤矿井下工作环境恶劣，对整机的可靠性和通过性有较高要求。因此，研究符合煤矿井下工况，采用前轮驱动或四轮驱动，同时，能够兼顾整车最高车速和最大爬坡度对传动比的不同要求，电机长期工作于高效区间，提高车辆的能量利用率和对矿井工况的适用性，集驱动、转向、制动、自动变速和主动安全性能于一体的动力驱动转向单元意义重大。

发明内容

本发明为了解决矿用电驱动车辆不能高效满足煤矿井下复杂变化工况需求的问题，提供一种矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥。

本发明采取以下技术方案：一种矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥，包括水冷式中置双驱动防爆电机、行星减速机构Ⅰ、行星减速机构Ⅱ、差速装置、桥轴、桥壳和电子控制单元。

桥轴分为左外半轴、左内半轴、右外半轴、右内半轴和中间轴；左驱动轮总成包括同轴排列布置的左制动器和左驱动轮，右驱动轮总成包括同轴排列布置的右制动器和右驱动轮。

桥壳包括依次连接的左侧桥壳、左侧行星排壳体、电机外壳体、右侧行星排壳体和右侧桥壳，左侧桥壳、右侧桥壳和电机外壳体之间设有转子第一轴承和转子第二轴承，右侧行星排壳体上开设有转子轴承孔；左侧驱动轮转动支承在左侧桥壳的外端，右侧驱动轮转动支承在右侧桥壳的外端，左侧桥壳、左侧行星排壳体、电机外壳体、右侧行星排壳体和右侧桥壳相邻两两之间通过壳体螺栓固定联接。

所述水冷式中置双驱动防爆电机为水冷式双定子中空结构，水冷式中置双驱动防爆电机包括定子、转子及次级定子和次级转子，定子和转子中间设置有电磁绕组，次级定子和次级转子之间设置有磁极，每组定子和转子的磁极之间有一个夹角，转子采用中空结构，转子分别通过转子第一轴承和转子第二轴承转动支撑在转子轴承座和转子轴承孔中；中间轴左、右端通过花键与左、右两侧行星减速机构II和行星减速机构Ⅰ的左侧太阳轮、右侧太阳轮相联接，中间轴活动穿过转子，中间轴一端活动穿过行星减速机构Ⅱ与左内半轴连接，另一端活动穿过电动机和行星减速机构Ⅰ后与右内半轴连接，左内半轴、右内半轴分别通过左万向节和右万向节与左外半轴、右外半轴相连；左外半轴从里至外分别活动穿过左制动器和左驱动轮，右外半轴从里至外分别活动穿过右制动器和右驱动轮。

行星减速机构Ⅰ与水冷式中置双驱动防爆电机、行星减速机构Ⅱ同轴排列布置，行星减速机构Ⅰ位于水冷式中置双驱动防爆电机、右制动器及右驱动轮之间通过外部壳体进行联接；右外半轴活动穿过右驱动轮和右制动器通过右万向节与右内半轴相连，右内半轴的一端与右万向节转动连接，右内半轴另一端与行星减速机构Ⅰ中的右侧行星架采用花键联接；行星减速机构Ⅰ包括分别可转动设置的Ⅰ挡齿圈、右侧行星架、绕自身轴线转动设置在右侧行星架上的Ⅰ挡行星齿轮、与Ⅰ挡行星齿轮啮合并可绕自身轴线转动的Ⅰ挡齿圈以及用于对Ⅰ挡齿圈进行制动的Ⅰ挡离合器，水冷式中置双驱动防爆电机的传动轴的右端与行星减速机构Ⅰ上的右侧太阳轮同轴固定联接；右侧行星架与右内半轴同轴联接；在Ⅰ挡齿圈的外周上还固设有右侧行星排外齿轮；右侧行星排外齿轮和右侧行星架同心设置并可相对转动，右侧行星排壳体上设有右侧行星排轴承座，Ⅰ挡齿圈通过Ⅰ挡齿圈轴承Ⅱ支承在右侧行星排轴承座的孔中，右侧行星架分别通过右侧行星架第二轴承和右侧行星架第一轴承支承在电动机转子的轴颈和Ⅰ挡齿圈的内孔中。

所述的行星减速机构Ⅱ与水冷式中置双驱动防爆电机、行星减速机构Ⅰ同轴排列布置，行星减速机构Ⅱ位于水冷式中置双驱动防爆电机、左制动器及左驱动轮之间，左外半轴活动穿过左驱动轮和左轮制动器并通过左万向节与左内半轴相连，左内半轴的一端与左万向节转动连接，左内半轴另一端与行星减速机构Ⅱ中的左侧行星架采用花键联接；行星减速机构Ⅱ包括分别可转动设置的Ⅱ挡齿圈、左侧行星架、绕自身轴线转动设置在左侧行星架上的左侧第一行星轮、与左侧第一行星轮啮合并可绕自身轴线转动的Ⅱ挡齿圈、可绕自身轴线转动地安装在左侧行星架上的左侧第二行星轮、与左侧第二行星轮啮合并可绕自身轴线转动的Ⅲ挡齿圈、用于对Ⅱ挡齿圈进行制动的Ⅱ挡离合器以及用于对Ⅲ挡齿圈进行制动的Ⅲ挡离合器，水冷式中置双驱动防爆电机的传动轴的左端与行星减速机构Ⅱ上的左侧太阳轮同轴固定联接；左侧行星架与左内半轴同轴联接，左侧行星架分别通过左侧行星架第一轴承和左侧行星架第二轴承支承在电动机转子的轴颈和Ⅲ挡齿圈的内孔中；在Ⅲ挡齿圈的外周上还固设有左侧行星排外齿轮；其中，左侧第一行星轮的直径大于左侧第二行星轮；Ⅱ挡齿圈的直径大于Ⅲ挡齿圈，Ⅱ挡齿圈通过Ⅱ挡齿圈轴承支承在左侧行星架一端的轴颈上，Ⅱ挡齿圈、Ⅲ挡齿圈和左侧行星架同心设置并可相对转动，左侧行星排壳体上设有左侧行星排轴承座，Ⅲ挡齿圈通过Ⅲ挡齿圈轴承支承在左侧行星排轴承座的孔中。

差速装置包括与传动部件连接的差速分配电机和差速器，差速器包括差速器长半轴和差速器短半轴，差速器长半轴上设有与右侧行星排外齿轮相啮合的差速器齿轮Ⅱ，差速器短半轴上设有与左侧行星排外齿轮相啮合的差速器齿轮Ⅰ，差速器包括与差速分配电机的输出轴固定联接的差速器蜗杆与差速器蜗杆啮合的差速器蜗轮，差速器上设有差速器主动锥齿轮，差速器蜗轮与差速器主动锥齿轮同轴设置，差速器长半轴设有与差速器主动锥齿轮相啮合的差速器齿轮Ⅱ，差速器短半轴上设有与差速器主动锥齿轮相啮合的差速器齿轮Ⅰ，差速器长半轴和差速器短半轴沿同一轴线布置，差速器长半轴和差速器短半轴所在的轴线位于水冷式中置双驱动防爆电机的外侧同一水平高度位置，且与水冷式中置双驱动防爆电机的轴线平行，行星减速机构Ⅰ、行星减速机构Ⅱ与水冷式中置双驱动防爆电机沿同一轴线布置，差速装置布置在同一轴线的外侧；所述差速器通过两侧的左内半轴、左外半轴及右内半轴、右外半轴分别与左、右两端的左制动器、左侧驱动轮及右制动器、右侧驱动轮连接，左侧桥壳和右侧桥壳上设有车轮转向驱动装置，所述车轮转向驱动装置采用转向油缸，该转向油缸两端都设有活塞，两个活塞分别通过左转向拉杆和右转向拉杆连接，左转向拉杆和右转向拉杆分别转动连接左转向节和右转向节，左转向节和右转向节分别与左轮毂和右轮毂通过圆锥滚子轴承转动连接，左转向节和右转向节上还设有相向且共轴的上支销和下支销，左侧桥壳和右侧桥壳的左右两端均设有上支销安装盲孔和下支销安装盲孔，上支销安装盲孔和下支销安装盲孔通过滚针轴承与上支销和下支销转动连接。

水冷式中置双驱动防爆电机配有强制水冷循环系统，包括水冷式中置双驱动防爆电机的外层设有的水冷机壳及电机外壳体，水冷机壳及电机外壳体二者通过热套工艺进行固定，形成冷却水循环通道。

还包括电子控制单元，电子控制单元统一接收来自水冷式中置双驱动防爆电机的转速、扭矩信号和加速踏板行程信号进行控制处理发出相应的升、降及不变挡信号，驱动防爆电磁离合器收紧或放松实现相应的换挡动作。在具体实施时，换挡机构与电动机转速传感器、转矩传感器和加速踏板行程传感器，电子控制单元等形成操纵装置。

因此，相比传统驱动桥及直驱减速驱动桥，矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥在矿井条件限制下具有明显优势，在驱动桥总成中集成双电机驱动、液压转向、自动变速、一体式行驻车制动装置，将驱动、转向、自动变速与湿式制动装置进行一体式集成，结构紧凑，方便电池布置，使电动机的体积、重量和成本降低，有利于防爆电动车实现轻量化，使车辆能够兼顾整车最高车速和最大爬坡度对传动比的不同要求，实现车辆的前轮驱动或四轮驱动，提升动力系统对工况的适用性，集驱动、转向、制动、自动变速和主动安全性能于一体，非常符合煤矿井下车辆的使用条件和发展方向。

本发明同时具有驱动、转向、自动变速、主动安全功能、行车制动和驻车制动功能，省略了传统车辆所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简洁，传动链缩短，传动效率提高，并实现车辆的前轮驱动或四轮驱动。该总成采用双电机驱动配置三档速比，实现动力输出九种工作状态，确保电机长期工作于高效率区间，提高车辆的能量利用率，并能避免某个电机出现故障时，车辆无法行驶的故障。

本发明相对现有技术具有如下有益效果：基于上述技术方案，本发明采用水冷式中置双驱动防爆电机及NGW-NW 复合型行星耦合机构，优点包括： (1) 矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥的电动机、行星耦合机构与制动装置同轴排列布置，在有限的空间内完成了整个系统的设计与制造，具有传动链短、结构紧凑、占用空间少，传动效率高等特征；(2) 矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥的电机采用水冷中空式双电机驱动结构，电机比功率高、散热效果好等特点。（3）双电机的三种驱动模式配置三档自动变速，实现总成的九种动力输出模式，确保电机长期工作于高效率区间，提高车辆的能量利用率，并能避免某个电机出现故障时，车辆无法行驶的故障。(4) 矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥的三挡设计使车辆能够兼顾整车最高车速和最大爬坡度对传动比的不同要求，同时降低了对电动机转速和扭矩的要求；(5) 矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥采用全液压动力转向，使煤矿车辆实现车辆的前轮驱动或四轮驱动，提高整机的可靠性和通过性，且驾驶舒适性大大提高。(6)中置电动机一体式三挡电动桥采用湿式多片电磁离合器自动换挡，实现了车辆的挡位自动切换，提高车辆的操控性能；(7)一体式湿式制动器集行驻车一体，可以实现行车制动和驻车制动两种功能，集成了行驻车功能的传动机构大大节省了整个驱动桥总成所占用的空间。（8）驱动自适应装置，确保了车辆在快速转弯等两侧驱动力需求不同时直接产生一种横摆力矩，提高煤矿车辆的主动安全性能。矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥在有限的空间内完成了整个动力系统的设计与制造，使车辆能够兼顾整车最高车速和最大爬坡度对传动比的不同要求，实现车辆的前轮驱动或四轮驱动，提升动力系统对工况的适用性，集驱动、转向、制动、自动变速和主动安全性能于一体，非常符合煤矿井下车辆的使用条件和发展方向。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1-左侧驱动轮，2-左侧桥壳，3-水冷式中置双驱动防爆电机，4-左侧行星排轴承座，5-定子，6-转子，7-转子第二轴承，8-行星减速机构Ⅰ，9-Ⅰ挡齿圈轴承Ⅰ，10-Ⅰ挡离合器，11-Ⅰ挡行星齿轮，12-Ⅰ挡齿圈，13-差速器短半轴齿轮，14-差速器蜗轮，15-右轮毂，16-右侧驱动轮，17-差速器长半轴齿轮，18-右外半轴，19-差速器长半轴，20-右侧桥壳，21-差速器主动锥齿轮，22-右侧行星排轴承座，23-右侧行星架第一轴承，24-Ⅰ挡齿圈轴承Ⅱ，25-右侧行星架第二轴承，26-右侧行星排壳体，27-转子第一轴承，28-转子轴承座，29-左侧行星架第一轴承，30-Ⅱ挡齿圈轴承，31-Ⅱ挡离合器，32-左侧第一行星轮，33-Ⅱ挡齿圈，34-左侧第二行星轮，35-Ⅲ挡离合器，36-Ⅲ挡齿圈，37-左侧行星排壳体，38-Ⅲ挡齿圈轴承，39-左侧行星架第二轴承，40-左侧行星排外齿轮，41-差速器短半轴，42-差速器齿轮Ⅰ，43-差速器短半轴轴承，44-左制动器，45-动壳，46-大活塞，47-弹簧，48-挡盖，49-静壳，50-回位碟簧组，51-小活塞，52-压盘，53-对偶片，54-摩擦片，55-端盖，56-右制动器，57-湿式防爆电磁换挡离合器，58-电动机转速传感器， 59-行星减速机构Ⅱ，60-差速器蜗杆，61-差速分配电机，62-差速器齿轮Ⅱ，63-右侧行星排外齿轮，64-差速器长半轴球轴承，65-水冷机壳外套筒，66-电机外壳体，67-壳体螺栓Ⅰ，68-壳体螺栓Ⅱ，69-电子控制单元，70-左外半轴，71-左内半轴，72-右内半轴，73-左万向节，74-左转向节，75左转向拉杆，76-转向驱动装置，77-右转向拉杆，78-右转向节，79-右万向节，80-挡圈，81-引出线，82-磁轭，83-滑环，84-摩擦片，85-衔铁， 86-左轮毂，87-差速器，88-左侧太阳轮，89-左侧行星架，90-右侧太阳轮，91-右侧行星架，92-中间轴，93-一体式湿式制动器，94-制动器油腔Ⅰ，95-制动器油腔Ⅱ， 96-次级定子，97-次级转子。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明提供一种矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥，如图1所示，包括水冷式中置双驱动防爆电机3、行星减速机构Ⅰ8、行星减速机构Ⅱ59、差速装置、桥轴、桥壳和电子控制单元69。

所述水冷式中置双驱动防爆电机3为水冷式中空结构，行星减速机构Ⅰ8、行星减速机构Ⅱ59依次同轴排列布置，且水冷式中置双驱动防爆电机3位于左侧驱动轮1和右侧驱动轮16之间，连接所述行星减速机构Ⅰ8、行星减速机构Ⅱ59的中间轴92与连接左侧驱动轮1和右侧驱动轮16的左外半轴70、右外半轴18通过左内半轴71、右内半轴72相连接活动穿过所述电动机和所述传动装置。中间轴92左、右端通过花键与左、右两侧行星减速机构I8、行星减速机构II59的左侧太阳轮88、右侧太阳轮90相联接，固定成为两个都静止不动的机械整体。

用于采集电动机转速信号的电动机转速传感器58与电子控制单元69、用于换挡操作的Ⅰ挡离合器10、Ⅱ挡离合器31、Ⅲ挡离合器35组成操纵装置。

所述水冷式中置双驱动防爆电机3为水冷式双定子中空结构。水冷式中置双驱动防爆电机3主体采用双定子永磁无刷结构，设置两个不同功率段完成三种驱动模式。包括定子5、转子6及次级定子97和次级转子96，在定子5 和转子6中间设置有电磁绕组，次级定子97和次级转子96之间设置有磁极，每组定子和转子的磁极之间有一个夹角，转子6采用中空结构，转子6分别通过转子第一轴承27和转子第二轴承7转动支撑在所述转子轴承座和所述转子轴承孔中；水冷式中置双驱动防爆电机3配有强制水冷循环系统，电机的外层设有水冷机壳65、及电机外壳体66，二者通过热套工艺进行固定，形成冷却水循环通道，冷却水由图示进水口进入电机的水冷机壳65和电机外壳体66之间的循环水路内对电机进行循环水冷却，从出水口排出进入散热系统，提升电机功率密度和比功率。

所述行星减速机构Ⅰ8采用多级行星齿轮传动机构，包括分别可转动设置的Ⅰ挡齿圈12和右侧行星架91、绕自身轴线转动设置在右侧行星架91上的Ⅰ挡行星齿轮11、与Ⅰ挡行星齿轮11啮合并可绕自身轴线转动的Ⅰ挡齿圈12、用于对Ⅰ挡齿圈12进行制动的Ⅰ挡离合器10以及驱动操纵装置。电机的转轴的右端与与行星减速机构Ⅰ8上的右侧太阳轮90同轴固定联接；右侧行星架91与右内半轴72同轴联接；在Ⅰ挡齿圈12的外周上还固设有右侧行星排外齿轮63；右侧行星排外齿轮63和右侧行星架91同心设置并可相对转动，右侧行星排壳体26上设有右侧行星排轴承座22，Ⅰ挡齿圈12通过Ⅰ挡齿圈轴承Ⅱ24支承在右侧行星排轴承座22的孔中，右侧行星架91分别通过右侧行星架第二轴承25和右侧行星架第一轴承23支承在电动机转子6的轴颈和Ⅰ挡齿圈12的内孔中。

所述行星减速机构Ⅱ59采用NGW-NW 复合型行星齿轮传动机构，包括分别可转动设置的左侧行星架89、绕自身轴线转动设置在左侧行星架89上的左侧第一行星轮32、与左侧第一行星轮32啮合并可绕自身轴线转动的Ⅱ挡齿圈33、可绕自身轴线转动地安装在左侧行星架89上的左侧第二行星轮34、与左侧第二行星轮34啮合并可绕自身轴线转动的Ⅲ挡齿圈36、用于对Ⅱ挡齿圈33进行制动的Ⅱ挡离合器31、用于对Ⅲ挡齿圈36进行制动的Ⅲ挡离合器35以及驱动部件进行制动换挡的操纵装置。电机的传动轴的左端与行星减速机构Ⅱ59上的左侧太阳轮88同轴固定联接；左侧行星架89与左内半轴71同轴联接，左侧行星架89分别通过左侧行星架第一轴承29和左侧行星架第二轴承39支承在电动机转子6的轴颈和Ⅲ挡齿圈36的内孔中；在Ⅲ挡齿圈36的外周上还固设有左侧行星排外齿轮40；其中，左侧第一行星轮32的直径大于左侧第二行星轮34；Ⅱ挡齿圈33的直径大于Ⅲ挡齿圈36。Ⅱ挡齿圈33通过Ⅱ挡齿圈轴承30支承在左侧行星架73一端的轴颈上，Ⅱ挡齿圈33、Ⅲ挡齿圈36和左侧行星架89同心设置并可相对转动，左侧行星排壳体37上设有左侧行星排轴承座4，Ⅲ挡齿圈36通过Ⅲ挡齿圈轴承38支承在左侧行星排轴承座4的孔中，所述左侧行星架89通过左侧行星架第二轴承39支承在Ⅲ挡齿圈36的中心孔中。

差速装置包括与传动部件连接的差速分配电机61和差速器87，差速器87包括差速器长半轴19和差速器短半轴41，差速器长半轴19上设有与右侧行星排外齿轮63相啮合的差速器齿轮Ⅱ62，差速器短半轴41上设有与左侧行星排外齿轮40相啮合的差速器齿轮Ⅰ42。差速器齿轮Ⅰ42和差速器齿轮Ⅱ62均为圆柱齿轮。差速器87包括与差速分配电机61的输出轴固定联接的差速器蜗杆60与差速器蜗杆60啮合的差速器蜗轮14，差速器87上设有差速器主动锥齿轮21，差速器蜗轮14与差速器主动锥齿轮21同轴设置，差速器长半轴19设有与差速器主动锥齿轮21相啮合的差速器齿轮Ⅱ62，差速器短半轴41上设有与差速器主动锥齿轮21相啮合的差速器齿轮Ⅰ42。差速器主动锥齿轮21既与差速器长半轴齿轮17啮合，又与差速器短半轴齿轮13啮合，当差速器主动锥齿轮21转动时，差速器长半轴齿轮17啮合和差速器短半轴齿轮13做反方向的转动。

其中，行星减速机构Ⅰ8、水冷式中置双驱动防爆电机3与行星减速机构Ⅱ59沿同一轴线布置，差速装置设置在所述同一轴线的外侧。为驱动桥安装后的最小离地间隙，差速装置应避免布置在水冷式中置双驱动防爆电机3的正下方，本发明中，将差速器半轴与电动机的轴线沿同一高度水平布置，具体地，差速器长半轴19和差速器短半轴41沿同一轴线布置，差速器长半轴19和差速器短半轴41所在的轴线位于电机外壳体66的外侧，差速器长半轴19和差速器短半轴41所在的轴线与水冷式中置双驱动防爆电机3所在的轴线位于同一水平高度位置。

所述驱动桥壳包括依次连接的左侧桥壳2、左侧行星排壳体37、电机外壳体66、右侧行星排壳体26和右侧桥壳20，左侧桥壳2和电机外壳体66之间设有转子第二轴承7、转子第一轴承27，右侧行星排壳体26上开设有转子轴承孔；水冷式中置双驱动防爆电机3的转子6分别通过转子第一轴承27 和转子第二轴承7转动支撑在转子轴承座28和所述转子轴承孔中。左侧桥壳2将左侧行星排轴承座4压装在左侧行星排壳体37的孔中，并通过壳体螺栓紧固。右侧桥壳20将右侧行星排轴承座22压装在右侧行星排壳体26的孔中，并通过壳体螺栓紧固。差速分配电机61固定于左侧行星排壳体37上，差速器蜗杆60与差速分配电机61的输出轴固定联接。差速器蜗轮14与差速器主动锥齿轮21位于同一根转轴上，并在左侧行星排壳体37内自由转动。

左侧驱动轮1通过左轮毂86和轮毂轴承转动支承在左侧桥壳2的外端，右侧驱动轮16通过右轮毂15和轮毂轴承转动支承在右侧桥壳20的外端；左侧桥壳2、左侧行星排壳体37、电动机壳体65、右侧行星排壳体26和右侧桥壳20相邻两两之间通过壳体螺栓I67、壳体螺栓II68固定联接。左内半轴71的一端与与左万向节73转动连接，另一端通过花键与行星减速机构Ⅱ59上的左侧行星架89联接。右内半轴72的一端与与右万向节79转动连接，另一端通过花键与行星减速机构Ⅰ8上的右侧行星架91联接。

所述车轮转向驱动装置76采用转向油缸，该转向油缸两端都设有活塞，两个活塞分别通过左转向拉杆75和右转向拉杆77连接，左转向拉杆75和右转向拉杆77分别转动连接左转向节74和右转向节78，左转向节74和右转向节78分别与左轮毂86和右轮毂15通过圆锥滚子轴承转动连接，左转向节74和右转向节78上还设有相向且共轴的上支销和下支销，左侧桥壳2和右侧桥壳20的左右两端均设有上支销安装盲孔和下支销安装盲孔，上支销安装盲孔和下支销安装盲孔通过滚针轴承与上支销和下支销转动连接。

行星减速机构Ⅰ8上的Ⅰ挡齿圈12和右侧行星架91同心设置并可相对转动，右侧行星排壳体26上设有右侧行星排轴承座22，Ⅰ挡齿圈12通过Ⅰ挡齿圈轴承Ⅱ24支承在右侧行星排轴承座22的孔中，右侧行星架91分别通过右侧行星架第二轴承25和右侧行星架第一轴承23支承在电动机转子6的轴颈和Ⅰ挡齿圈12的内孔中。

行星减速机构Ⅱ59上的Ⅱ挡齿圈33、Ⅲ挡齿圈36和左侧行星架89同心设置并可相对转动，左侧行星排壳体37上设有左侧行星排轴承座4，Ⅲ挡齿圈36通过Ⅲ挡齿圈轴承38支承在左侧行星排轴承座4的孔中，所述左侧行星架89通过左侧行星架第二轴承39支承在Ⅲ挡齿圈36的中心孔中。

差速器长半轴19的两端部分别通过差速器长半轴球轴承64转动支承在右侧行星排壳体26和左侧行星排壳体37上。差速器短半轴41通过差速器短半轴轴承43支承在左侧行星排壳体37上。

左制动器44和右制动器56为一体式湿式制动，一体式湿式制动器93采用闭式油冷却湿式制动，摩擦片54与动壳45相连一起转动，对偶片53与静壳49用花键连接，而静壳49用螺栓与驱动轮相固定连接。制动器77内有两组活塞，小活塞51在弹簧47作用下向前运动压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔Ⅰ78，推动小活塞51向反向运动并压缩弹簧47，使制动器松闸；另一组大活塞46采用液压制动和弹簧释放工作方式实现车辆行车制动，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔Ⅱ79，大活塞46在压力油的作用下向左（右）运动推动压盘52压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，脚踏制动阀动作切断压力油，大活塞46在弹簧47的作用下向左运动返回，使制动器松闸。湿式制动器只允许在湿式条件下使用，两套功能共用一套制动弹簧组47和对偶片53，摩擦片54，刹车片（对偶片53，摩擦片54）在油腔内接合，挡盖48位于回位碟簧组50的外侧，端盖55位于刹车片（对偶片53，摩擦片54）的外侧。

湿式防爆电磁换挡离合器57，是用于对档位齿圈进行制动的档位制动部件，操纵装置用于驱动档位制动部件，实现一、二、三档的自动切换。湿式防爆电磁换挡离合器57采用湿式多片结构，是一种摩擦片在磁路内式有滑环湿式多片电磁离合器。湿式防爆电磁换挡离合器57利用激磁线圈电流产生的电磁力来操纵结合元件，使离合器结合或脱开，相比相同转矩容量的带式制动器摩擦面积变大，吸收能量的容量增大，启动力矩大，动作反应快，作为反作用力元件使用时，不产生径向的集中反作用力。离合器通电时，直流电经滑环83导入励磁线圈82后，产生磁通量使线圈吸引衔铁85，衔铁85将两组摩擦片84压紧，离合器57处于结合状态。当离合器断电时，衔铁85复位，两组摩擦片84松开离合器处于脱开状态。

本发明矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥在工作时，水冷式中置双驱动防爆电机3两端分别输出动力至两侧的行星齿轮减速机构I8、行星齿轮减速机构II59的左侧太阳轮88和右侧太阳轮90，并经各自的左侧行星架89、右侧行星架91、左外半轴70、左内半轴71、右内半轴72、右外半轴18将动力传至左侧驱动轮1和右侧驱动轮16。行星减速机构Ⅰ8和行星减速机构Ⅱ59的齿圈外圆表面均固定联接有右侧行星排外齿轮63和左侧行星排外齿轮40，分别与差速器短半轴41和差速器长半轴19上的齿轮外啮合，以实现车辆转弯行驶所需的驱动轮差速。由于差速器87与行星减速机构Ⅱ59共用一个左侧行星排壳体37，右侧行星排壳体26是固定的，当需要进行驱动力分配时，差速分配装置的差速分配电机61输出的转矩经其减速装置放大后施加于差速器87中的差速器主动锥齿轮21，带动并驱动差速器长半轴齿轮17和差速器短半轴齿轮13反方向转动，从而在两侧的行星减速机构Ⅱ59和行星减速机构Ⅰ8齿圈上产生附加转矩输入并使左侧驱动轮1、右侧驱动轮16的转矩发生增、减变化。具体工作过程时：

车辆直线运动时，所述矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥因两侧受力对称，差速器主动锥齿轮21受力平衡故不会绕自身旋转轴线转动；与此同时，差速器长半轴齿轮17、差速器齿轮Ⅱ62、右侧行星排外齿轮63、差速器短半轴齿轮13、差速器齿轮Ⅰ24、左侧行星排外齿轮40也都不转动，行星减速机构Ⅰ8和行星减速机构Ⅱ59因齿圈皆被锁止而工作于齿圈固定、太阳轮输入和行星架输出的档位状态。本发明的动力传递路线为：

通过作用于换挡操作的换挡离合器（Ⅰ挡离合器10、Ⅱ挡离合器31、Ⅲ挡离合器35）的分离与结合，实现一、二、三档的自动切换。离合器线圈吸引衔铁85向前运动从而推动两组摩擦片84的压紧或脱开实现换挡。水冷式中置双驱动防爆电机3的转子6将动力输出至行星减速机构Ⅰ8的太阳轮74，经行星架75将动力传给差速器87，由差速器的长半轴齿轮17和短半轴齿轮13分别将动力传至差速器齿轮Ⅱ62和差速器齿轮Ⅰ24；进一步地，差速器齿轮Ⅰ24穿过左侧行星排外齿轮40、行星减速机构Ⅱ59及左侧桥壳2将动力经联接螺栓传到左侧驱动轮1的左轮毂86上，而差速器齿轮Ⅱ62则依次穿过右侧行星排壳体26、行星减速机构Ⅰ8右侧桥壳20将动力经联接螺栓传到右侧驱动轮16的右轮毂15上。

本发明所述的换挡传动路线实施例实现方式如下：当Ⅰ挡离合器10压紧摩擦片84使Ⅰ挡齿圈12锁止、Ⅱ挡离合器31、Ⅲ挡离合器35松开摩擦片84使Ⅱ挡齿圈33、Ⅲ挡齿圈36自由转动时，电动桥工作于Ⅰ挡；当Ⅱ挡离合器31压紧摩擦片84使Ⅱ挡齿圈33锁止、Ⅰ挡离合器10、Ⅲ挡离合器35松开摩擦片84使Ⅰ挡齿圈12、Ⅲ挡齿圈36自由转动时，电桥工作于Ⅱ挡；当Ⅲ挡离合器35压紧摩擦片84使Ⅲ挡齿圈36锁止、Ⅰ挡离合器10、Ⅱ挡离合器31松开摩擦片84使Ⅰ挡齿圈12、Ⅱ挡齿圈33自由转动时，电桥工作于Ⅲ挡。

所述矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥的挡位切换实现如下：电子控制单元69依据加速踏板行程传感器采集的加速踏板行程信号和电动机转速传感器58采集的电动机转速信号，按照预设的换挡策略决定何时换挡；当需要切换为Ⅰ挡时，电子控制单元69首先向Ⅱ挡离合器31、Ⅲ挡离合器35发出信号，解除作用在相应离合器摩擦片84上的压紧力，从而使Ⅱ挡离合器31、Ⅲ挡离合器35松开；经预设的短暂时间间隔之后电子控制单元69向Ⅰ挡离合器10发出信号，离合器衔铁85推动两组摩擦片84的压紧，从而锁止Ⅰ挡齿圈12。当需要切换为Ⅱ挡时，电子控制单元69首先令Ⅰ挡离合器10、Ⅲ挡离合器35断电，其衔铁85复位，两组摩擦片84松开离合器处于脱开状态，使得Ⅰ挡齿圈12、Ⅲ挡齿圈36可自由转动；经过预设的短暂时间间隔之后电子控制单元69令向Ⅱ挡离合器31发出信号，离合器衔铁85推动两组摩擦片84的压紧，从而锁止Ⅱ挡齿圈33。当需要切换为三档时，控制方法与操纵机构原理同上所述。

车辆转弯运动时，左侧驱动轮1和右侧驱动轮16因路径距离不等造成差速器长半轴齿轮17与差速器短半轴齿轮13所受转矩不等，从而迫使它们反方向旋转实现机械差速。同时，差速器主动锥齿轮21连同蜗轮14、蜗杆60以及差速分配电机61一起转动。通过向差速分配电机61发出转矩控制指令可以实现预期的驱动力主动分配。此时，差速分配电机61输出的转矩经蜗杆60和蜗轮14放大后施加于差速器主动锥齿轮21，带动差速器长半轴齿轮17与差速器短半轴齿轮13反方向旋转，从而在行星减速机构Ⅰ8和行星减速机构Ⅱ59的齿圈上产生附加转矩输入并使两驱动轮的转矩发生增、减变化，继而实现驱动力自适应。

所述矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥的双电机的三种驱动模式配置三档自动变速，可实现九种动力输出工作状态：a）转子6启次转子87停，配合三种速比产生三种驱动状态；b）转子6停次转子87启，配合三种速比产生三种驱动状态；c）转子6与次转子87同时启动输出，配合三种速比产生三种驱动状态。该发明总成可实现九种动力输出模式，确保电机长期工作于高效率区间，提高车辆的能量利用率，并能避免某个电机出现故障时，车辆无法行驶的故障。

所述矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥实施转向时，转向油缸通过拉动及推动左转向拉杆75和右转向拉杆77控制左转向节74和右转向节78的转动，从而实现车辆的转向。

Claims (3)

1.一种矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥，其特征在于：包括水冷式中置双驱动防爆电机（3）、行星减速机构Ⅰ（8）、行星减速机构Ⅱ（59）、差速装置、桥轴和桥壳，

桥轴分为左外半轴（70）、左内半轴（71）、右外半轴（18）、右内半轴（72）和中间轴（92）；左驱动轮总成包括同轴排列布置的左制动器（44）和左驱动轮（1），右驱动轮总成包括同轴排列布置的右制动器（56）和右驱动轮（16）；

桥壳包括依次连接的左侧桥壳（2）、左侧行星排壳体（37）、电机外壳体（66）、右侧行星排壳体（26）和右侧桥壳（20），左侧桥壳（2）、右侧桥壳（20）和电机外壳体（66）之间设有转子第一轴承（27）和转子第二轴承（7），右侧行星排壳体（26）上开设有转子轴承孔；左侧驱动轮（1）转动支承在左侧桥壳（2）的外端，右侧驱动轮（16）转动支承在右侧桥壳的外端，左侧桥壳（2）、左侧行星排壳体（37）、电机外壳体（66）、右侧行星排壳体（26）和右侧桥壳（20）相邻两两之间通过壳体螺栓固定联接；

所述水冷式中置双驱动防爆电机（3）为水冷式双定子中空结构，水冷式中置双驱动防爆电机（3）包括定子（5）、转子（6）及次级定子（97）和次级转子（96），定子（5） 和转子（6）中间设置有电磁绕组，次级定子（97）和次级转子（96）之间设置有磁极，每组定子和转子的磁极之间有一个夹角，转子（6）采用中空结构，转子（6）分别通过转子第一轴承（27）和转子第二轴承（7）转动支撑在转子轴承座和转子轴承孔中；中间轴（92）左、右端通过花键与左、右两侧行星减速机构II（59）和行星减速机构Ⅰ（8）的左侧太阳轮（88）、右侧太阳轮（90）相联接，中间轴（92）活动穿过转子（6），中间轴（92）一端活动穿过行星减速机构Ⅱ（59）与左内半轴（71）连接，另一端活动穿过电动机和行星减速机构Ⅰ（8）后与右内半轴（72）连接，左内半轴（71）、右内半轴（72）分别通过左万向节（73）和右万向节（74）与左外半轴（70）、右外半轴（18）相连；左外半轴（70）从里至外分别活动穿过左制动器（44）和左驱动轮（1），右外半轴（18）从里至外分别活动穿过右制动器（56）和右驱动轮（16）；

行星减速机构Ⅰ（8）与水冷式中置双驱动防爆电机（3）、行星减速机构Ⅱ（59）同轴排列布置，行星减速机构Ⅰ（8）位于水冷式中置双驱动防爆电机（3）与右驱动轮总成之间通过外部壳体进行联接；右外半轴（18）活动穿过右驱动轮（16）和右制动器（56）通过右万向节（79）与右内半轴（72）相连，右内半轴（72）的一端与右万向节（79）转动连接，右内半轴（72）另一端与行星减速机构Ⅰ（8）中的右侧行星架（91）采用花键联接；行星减速机构Ⅰ（8）包括分别可转动设置的Ⅰ挡齿圈（12）、右侧行星架（91）、绕自身轴线转动设置在右侧行星架（91）上的Ⅰ挡行星齿轮（11）、与Ⅰ挡行星齿轮（11）啮合并可绕自身轴线转动的Ⅰ挡齿圈（12）以及用于对Ⅰ挡齿圈（12）进行制动的Ⅰ挡离合器（10），水冷式中置双驱动防爆电机（3）的传动轴的右端与行星减速机构Ⅰ（8）上的右侧太阳轮（90）同轴固定联接；右侧行星架（91）与右内半轴（72）同轴联接；在Ⅰ挡齿圈（12）的外周上还固设有右侧行星排外齿轮（63）；右侧行星排外齿轮（63）和右侧行星架（91）同心设置并可相对转动，右侧行星排壳体（26）上设有右侧行星排轴承座（22），Ⅰ挡齿圈（12）通过Ⅰ挡齿圈轴承Ⅱ（24）支承在右侧行星排轴承座（22）的孔中，右侧行星架（91）分别通过右侧行星架第二轴承（25）和右侧行星架第一轴承（23）支承在电动机转子（6）的轴颈和Ⅰ挡齿圈（12）的内孔中；

所述的行星减速机构Ⅱ（59）与水冷式中置双驱动防爆电机（3）、行星减速机构Ⅰ（8）同轴排列布置，行星减速机构Ⅱ（59）位于水冷式中置双驱动防爆电机（3）与左驱动轮总成之间，左外半轴（70）活动穿过左驱动轮（1）和左轮制动器（44）并通过左万向节（73）与左内半轴（71）相连，左内半轴（71）的一端与左万向节（73）转动连接，左内半轴（71）另一端与行星减速机构Ⅱ（59）中的左侧行星架（89）采用花键联接；行星减速机构Ⅱ（59）包括分别可转动设置的Ⅱ挡齿圈（33）、左侧行星架（89）、绕自身轴线转动设置在左侧行星架（89）上的左侧第一行星轮（32）、与左侧第一行星轮（32）啮合并可绕自身轴线转动的Ⅱ挡齿圈（33）、可绕自身轴线转动地安装在左侧行星架（89）上的左侧第二行星轮（34）、与左侧第二行星轮（34）啮合并可绕自身轴线转动的Ⅲ挡齿圈（36）、用于对Ⅱ挡齿圈（33）进行制动的Ⅱ挡离合器（31）以及用于对Ⅲ挡齿圈（36）进行制动的Ⅲ挡离合器（35），水冷式中置双驱动防爆电机（3）的传动轴的左端与行星减速机构Ⅱ（59）上的左侧太阳轮（88）同轴固定联接；左侧行星架（89）与左内半轴（71）同轴联接，左侧行星架（89）分别通过左侧行星架第一轴承（29）和左侧行星架第二轴承（39）支承在电动机转子（6）的轴颈和Ⅲ挡齿圈（36）的内孔中；在Ⅲ挡齿圈（36）的外周上还固设有左侧行星排外齿轮（40）；其中，左侧第一行星轮（32）的直径大于左侧第二行星轮（34）；Ⅱ挡齿圈（33）的直径大于Ⅲ挡齿圈（36），Ⅱ挡齿圈（33）通过Ⅱ挡齿圈轴承（30）支承在左侧行星架（89）一端的轴颈上，Ⅱ挡齿圈（33）、Ⅲ挡齿圈（36）和左侧行星架（89）同心设置并可相对转动，左侧行星排壳体（37）上设有左侧行星排轴承座（4），Ⅲ挡齿圈（36）通过Ⅲ挡齿圈轴承（38）支承在左侧行星排轴承座（4）的孔中；

差速装置包括与传动部件连接的差速分配电机（61）和差速器（87），差速器（87）包括差速器长半轴（19）和差速器短半轴（41），差速器长半轴（19）上设有与右侧行星排外齿轮（63）相啮合的差速器齿轮Ⅱ（62），差速器短半轴（41）上设有与左侧行星排外齿轮（40）相啮合的差速器齿轮Ⅰ（42），差速器（87）包括与差速分配电机（61）的输出轴固定联接的差速器蜗杆（60）与差速器蜗杆（60）啮合的差速器蜗轮（14），差速器（87）上设有差速器主动锥齿轮（21），差速器蜗轮（14）与差速器主动锥齿轮（21）同轴设置，差速器长半轴（19）设有与差速器主动锥齿轮（21）相啮合的差速器齿轮Ⅱ（62），差速器短半轴（41）上设有与差速器主动锥齿轮（21）相啮合的差速器齿轮Ⅰ（42），差速器长半轴（19）和差速器短半轴（41）沿同一轴线布置，差速器长半轴（19）和差速器短半轴（41）所在的轴线位于水冷式中置双驱动防爆电机（3）的外侧同一水平高度位置，且与水冷式中置双驱动防爆电机（3）的轴线平行，行星减速机构Ⅰ（8）、行星减速机构Ⅱ（59）与水冷式中置双驱动防爆电机（3）沿同一轴线布置，差速装置布置在同一轴线的外侧；所述差速器（87）通过两侧的左内半轴（71）、左外半轴（70）及右内半轴（72）、右外半轴（18）分别与左、右两端的左制动器（44）、左侧驱动轮（1）及右制动器（56）、右侧驱动轮（16）连接，左侧桥壳（2）和右侧桥壳（20）上设有车轮转向驱动装置（76），所述车轮转向驱动装置（76）采用转向油缸，该转向油缸两端都设有活塞，两个活塞分别通过左转向拉杆（75）和右转向拉杆（77）连接，左转向拉杆（75）和右转向拉杆（77）分别转动连接左转向节（74）和右转向节（78），左转向节（74）和右转向节（78）分别与左轮毂（86）和右轮毂（15）通过圆锥滚子轴承转动连接，左转向节（74）和右转向节（78）上还设有相向且共轴的上支销和下支销，左侧桥壳（2）和右侧桥壳（20）的左右两端均设有上支销安装盲孔和下支销安装盲孔，上支销安装盲孔和下支销安装盲孔通过滚针轴承与上支销和下支销转动连接。

2.根据权利要求1所述的矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥，其特征在于：水冷式中置双驱动防爆电机（3）配有强制水冷循环系统，包括水冷式中置双驱动防爆电机（3）的外层设有的水冷机壳（65）及电机外壳体（66），水冷机壳（65）及电机外壳体（66二者通过热套工艺进行固定，形成冷却水循环通道。

3.根据权利要求1所述的矿用驱动力自适应多挡自动变速双电机转向驱动桥，其特征在于：还包括电子控制单元（69），电子控制单元（69）统一接收来自水冷式中置双驱动防爆电机（3）的转速、扭矩信号和加速踏板行程信号进行控制处理发出相应的升、降及不变挡信号，驱动防爆电磁离合器（57）收紧或放松实现相应的换挡动作。