CN107839751B - 一种履带车辆双功率流动力差速转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及履带车辆的一种差速转向机构，一种履带车辆双功率流动力差速转向机构，在转向机构壳体(10)内配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴(6)、右端输出轴(18)、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；驱动电机(2)轴上的第一齿轮(1)啮合传动固定在差速器壳(11)上的主减速器从动齿轮(8)；左端输出轴(6)连接第一半轴齿轮(5)，右端输出轴(18)连接第二半轴齿轮(20)及第二行星排的第二太阳轮(17)；转向电机(24)输出轴上的第二齿轮(25)与大圆柱齿轮(12)啮合传动。简化了机械结构，提高了机械的使用性能。能够绕其自身中心实现原地转向，适应不同的转向要求，具备平均分配转矩的功能，具有差速锁的功用。

Description

一种履带车辆双功率流动力差速转向机构

技术领域

本发明涉及履带车辆一种差速转向机构，具体来说，是涉及一种可使履带车辆或平衡摇臂式底盘车辆实现原地转向或按任意半径转向的双功率流动力差速转向机构。

背景技术

传统的履带车辆或平衡摇臂式底盘车辆单功率转向机构存在很多明显的缺点：车辆仅有几个固定的转向半径,按非规定的转向半径转向时,要靠摩擦元件的滑磨来实现,难以得到稳定准确的转向半径；在转向过程中摩擦元件的剧烈滑磨会带来发热和磨损,使传动效率降低、转向不平稳和不可靠,特别是在较大功率的转向工作状态下,会存在较大的功率损失导致常常需降速转向；剧烈的摩擦也使机构容易损坏,导致工作可靠性差,寿命降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题和现有技术的不足，提供一种使履带车辆具有不同的连续的转向半径，具有差速锁功能，整体机构集中，提高传动系统使用性能的双功率流动力差速转向机构。

本发明的目的由如下技术方案实现，一种履带车辆双功率流动力差速转向机构，

设转向机构壳体左端输出轴，右端输出轴，其特征在于：

在转向机构壳体内自左至右相继配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴、右端输出轴、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；

驱动电机轴上的第一齿轮啮合传动固定在差速器壳上的主减速器从动齿轮；

左端输出轴连接第一半轴齿轮，右端输出轴连接第二半轴齿轮及第二行星排的第二太阳轮；

第一行星排的第一太阳轮与差速器壳固定连接，第一行星排的第二行星轮与第二行星排的第三行星轮通过双联行星架平行配置；

第一行星排的第二行星轮啮合传动于第一太阳轮和内圈是齿的第二齿圈间；

第二行星排的第三行星轮啮合传动于第二太阳轮和内圈是齿的第一齿圈间；

第一行星排的大圆柱齿轮与第二齿圈的非齿面同轴固定连接；

转向电机输出轴上的第二齿轮与大圆柱齿轮啮合传动；

第二行星排外圈的第一齿圈固定在转向机构壳体内壁。

进一步，第二半轴齿轮和第二太阳轮通过右端输出轴上的花键固定连接。

进一步，大圆柱齿轮与第二齿圈的非齿面采用以下方式之一连接：

①第二齿圈的外圈和大圆柱齿轮的内圈为过盈配合；

②将第二齿圈和大圆柱齿轮制成一个零件；

③将第二齿圈的外圈和大圆柱齿轮(12)的内圈结合处用紧定螺钉连接。

进一步，第二行星排的第一齿圈固定在转向机构壳体内壁采用以下之一方式：

①第一齿圈的外圈通过过盈配合嵌入到转向机构壳体的相应的孔内圈；

②第一齿圈的外圈和转向机构壳体相应孔的结合处采用紧定螺钉方式。

进一步，所述双联行星架为浮动的方式支撑，第一行星排与第二行星排的行星轮分别配置在双联行星架的两面。

进一步，所述驱动电机上的第一齿轮经第一惰轮啮合传动主减速器从动齿轮，转向电机上的第二齿轮经第二惰轮啮合传动大圆柱齿轮。

进一步，在转向电机的输出轴和第二齿轮间加有自锁机构。

再进一步，所述自锁机构可以为蜗轮蜗杆减速器。

进一步，所述第一行星排和第二行星排上的行星轮分别为周向均布的三件或四件。

本发明是一种双功率流动力差速转向机构，它主要由第一行星排、第二行星排、对称式锥齿轮差速器、转向机构壳体、左端输出轴、右端输出轴组成。它们之间的位置连接关系是：对称式锥齿轮差速器的差速器壳与第一行星排的太阳轮相连，对称式锥齿轮差速器的半轴齿轮和第二行星排的太阳轮通过右端输出轴上的花键连接在一起，第一行星排的齿圈与转向动力输入的大圆柱齿轮相连，第一行星排的行星架与第二行星排的行星架相连，第二行星排的太阳轮与右端输出轴相连，第二行星排的齿圈固定在动力差速转向机构壳体上静止不动。

所述对称式锥齿轮差速器由一个第一行星齿轮、一个第一半轴齿轮、一个行星齿轮轴、一个主减速器从动齿轮、一个第四行星齿轮、一个差速器壳、一个第二半轴齿轮组成。其中差速器壳分为左右两半，左右差速器壳通过四个内六角螺栓连接。左差速器壳通过深沟球轴承支撑在转向机构壳体的孔中。第一行星齿轮和第四行星齿轮通过中间孔套在行星齿轮轴上并可绕着其转动。行星齿轮轴安装在差速器壳的行星齿轮轴槽中。主减速器从动齿轮安装在差速器壳上并能带动差速器壳一起转动。

所述的第一行星排由三个第二行星齿轮、一个第一太阳轮、一个第二齿圈组成。其中第一太阳轮和差速器壳通过制作为同一个零件连接，大圆柱齿轮的内圈与第二齿圈的外圈非齿面同轴固定连接，第二行星齿轮通过与大圆柱齿轮的齿圈孔的端面接触实现轴向定位。

所述的第二行星排由一个第一齿圈、三个第三行星齿轮、一个第二太阳轮组成。其中第一齿圈镶嵌到壳体的相应齿圈孔中固定不动，第二行星齿轮和第三行星齿轮通过共用行星架连接在一起，第二太阳轮通过右端输出轴的花键与第二半轴齿轮连接为一体，第三行星齿轮的轴向右面通过壳体的齿轮孔平面接触定位。

在工作过程中，双功率流动力差速转向机构有两路功率输入，一路来自直线行驶驱动电机，另一路来自转向行驶转向电机，两路功率流在动力差速转向机构处实现汇流。差速转向机构用转向行驶驱动电机的功率输入来增加一侧输出轴的转速，同时减小另一侧输出轴的转速，从而引起两端输出轴的转速不同，使平衡摇臂底盘车辆转向。通过控制两路功率流的方向和大小就可以控制平衡摇臂底盘车辆转向的方向和转向的快慢。转向行驶驱动电机的旋转方向决定平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆的转向方向(左转或右转)，转向行驶驱动电机的旋转速度决定了平衡摇臂式转向的急或缓。通过差速转向机构的功率可以分成3种工作情况，从直线行驶驱动电机来的直线行驶功率传递、来自转向行驶驱动转向电机的转向功率传递及前两种功率传递的复合。

在工作过程中，当应用于履带车辆且动力源为发动机时，其工作原理如图4所示。差速转向机构有两路功率输入，一路来自变速箱(包括速度和方向)，另一路来自转向液压马达(含左转和右转)。发动机的功率通过并联分动器或其他装置分为两路传递：(1)通过变速箱直接传递给直线行驶动力输入齿轮副；(2)通过变量液压泵再通过液压系统驱动定量液压马达，通过定量液压马达把动力输入给转向动力输入齿轮副。在此实现了发动机功率的分流。最后在差速转向机构处两路功率流实现汇流。差速转向机构用变量液压泵的功率输入来增加一侧输出轴的转速，同时减小另一侧输出轴的转速，从而引起两端输出轴的转速不同，使平衡摇臂底盘车辆或履带车辆转向。通过控制两路功率流的方向和大小就可以控制平衡摇臂底盘车辆或履带车辆的转向的方向和转向的快慢。液压马达的旋转方向决定平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆的转向方向，液压马达的旋转速度决定了平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆转向的急或缓。

本发明的优点和有益效果：

(1)该转向机构将转向系统和传动系统合为一体，简化了机械结构，提高了机械的使用性能。

(2)应用此转向机构的平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆能够绕其自身中心实现原地转向。

(3)通过调节两路功率流的大小，可以使平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆具有不同的连续转向半径，能够适应不同的转向要求。

(4)转向时机构能够使平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆相对正常行驶的平均行驶速度不变。

(5)该机构能够像轮式车辆中普通行星齿轮式差速器一样，具备平均分配转矩的功能。

(6)该机构具有差速锁的功用，能够充分利用附着条件好的一边的轮子提高平衡摇臂式底盘车辆或履带车辆的通过能力。

附图说明

图1为本发明双功率流动力差速转向机构的原理及结构简图；

图2为本发明双功率流动力差速转向机构一种实施方式总成整体外形的三维视图；

图3为本发明的一种结构爆炸图；

图4为本发明应用于履带车辆或平衡摇臂式底盘车辆的动力源为发动机时的工作原理图；

图5为对称式锥齿轮差速器的一种具体实施方式零部件装配爆炸图；

图6为第一行星排和第二行星排的一种实施方式零部件装配爆炸图；

图7为第一惰轮3和第二惰轮22及其安装方式。

图中符号说明如下：

1-第一齿轮、2-驱动电机、3-第一惰轮、4-第一行星齿轮、5-第一半轴齿轮、6-左端输出轴、7-行星齿轮轴、8-主减速器从动齿轮、9-第四行星齿轮、10-转向机构壳体、11-差速器壳、12-大圆柱齿轮、13-第一齿圈、14-第二行星齿轮、15-第三行星齿轮、16-第一太阳轮、17-第二太阳轮、18-右端输出轴、19-双联行星架、20-第二半轴齿轮、21-第二齿圈、22-第二惰轮、23-齿轮轴、24-转向电机、25-第二齿轮、26-变速箱、27-分动器、28-发动机、29-变量液压泵、30-液压马达、31-孔用弹性挡圈。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本发明的结构。

一种履带车辆双功率流动力差速转向机构，

设转向机构壳体10左端输出轴6，右端输出轴18：

在转向机构壳体10内自左至右相继配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴6、右端输出轴18、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；

驱动电机2轴上的第一齿轮1啮合传动固定在差速器壳11上的主减速器从动齿轮8；

左端输出轴6连接第一半轴齿轮5，右端输出轴18连接第二半轴齿轮20及第二行星排的第二太阳轮17；

第一行星排的第一太阳轮16与差速器壳11固定连接，第一行星排的第二行星轮14与第二行星排的第三行星轮15通过双联行星架19平行配置；

第一行星排的第二行星轮14啮合传动于第一太阳轮16和内圈是齿的第二齿圈21间；

第二行星排的第三行星轮15啮合传动于第二太阳轮17和内圈是齿的第一齿圈13间；

第一行星排的大圆柱齿轮12与第二齿圈21的非齿面同轴固定连接；

转向电机24输出轴上的第二齿轮25与大圆柱齿轮12啮合传动；

第二行星排外圈的第一齿圈13固定在转向机构壳体10内壁。

第二半轴齿轮20和第二太阳轮17通过右端输出轴18上的花键固定连接。这是一种通用、可靠的连接方式。

大圆柱齿轮12与第二齿圈21的非齿面采用以下方式之一连接：可以根据条件择一使用。

①第二齿圈21的外圈和大圆柱齿轮12的内圈为过盈配合；

②将第二齿圈21和大圆柱齿轮12制成一个零件；

③将第二齿圈21的外圈和大圆柱齿轮12的内圈结合处用紧定螺钉连接。

第二行星排的第一齿圈13固定在转向机构壳体10内壁采用以下之一方式：根据实际情况选用。

①第一齿圈13的外圈通过过盈配合嵌入到转向机构壳体10的相应的孔内圈；

②第一齿圈13的外圈和转向机构壳体10相应孔的结合处采用紧定螺钉方式。

所述双联行星架19为浮动的方式支撑，第一行星排与第二行星排的行星轮分别配置在双联行星架19的两面。如此结构紧凑，使用可靠。

所述驱动电机2上的第一齿轮1经第一惰轮3啮合传动主减速器从动齿轮8，转向电机24上的第二齿轮25经第二惰轮22啮合传动大圆柱齿轮12。根据实际使用场合可以增加惰轮，只是传递方向相反。

在转向电机24的输出轴和第二齿轮25间加有自锁机构，使转向电机能够驱动内部齿轮转动，内部齿轮不能够反拖电机转动。

所述自锁机构为蜗轮蜗杆减速器，是一种可靠、通用的自锁机构。

所述第一行星排和第二行星排上的行星轮分别为周向均布的三件或四件。一般以三枚或四件行星轮为宜。

双功率流动力差速转向机构的原理及结构如图1所示，本发明是一种可用于平衡摇臂底盘和履带车辆的双功率流动力差速转向机构，如图2、3、4所示，它主要由第一行星排、第二行星排、对称式锥齿轮差速器、转向机构壳体10、左端输出轴6、右端输出轴18组成。它们之间的位置连接关系是：对称式锥齿轮差速器的差速器壳11与第一行星排的第一太阳轮16相连，第一行星排的大圆柱齿轮12与第二齿圈21的非齿面同轴固定连接，第一行星排的行星架与第二行星排的行星架为平行配置的双联行星架19，第二行星排的第二太阳轮17与右端输出轴18相连，第二行星排的第一齿圈13固定在转向机构壳体10上静止不动，左端输出轴6通过花键与第一半轴齿轮5连接，右端输出轴18通过花键与第二半轴齿轮20和第二行星排的第二太阳轮17连接。

所述的对称式锥齿轮差速器的一种具体实施方式如图5所示。其中差速器壳11分为左右两半，左右差速器壳11通过四个内六角螺栓连接。左差速器壳11通过深沟球轴承支撑在壳体10的孔中。第一行星齿轮4和第四行星齿轮9通过中间孔套在行星齿轮轴7上并可绕着其转动。行星齿轮轴7安装在差速器壳11的行星齿轮轴槽中。主减速器从动齿轮8安装在差速器壳11上并能带动差速器壳11一起转动。

所述的第一行星排和第二行星排的一种实施方式如图6所示。第一行星排由三个第二行星齿轮14、一个第一太阳轮16和一个第二齿圈21组成，其中第一太阳轮16和差速器壳11通过键连接，第二齿圈21镶嵌到大圆柱齿轮12的齿圈孔中，第二行星齿轮14通过与大圆柱齿轮12的齿圈孔的端面接触实现轴向定位；第二行星排由三个第三行星齿轮15、一个第二太阳轮17和一个第一齿圈13组成，其中第一齿圈13镶嵌到壳体10的相应齿圈孔中固定不动，第二行星齿轮14和第三行星齿轮15通过行星架19连接在一起，第二太阳轮17通过右端输出轴18的花键与第二半轴齿轮20连接为一体，第三行星齿轮15通过与壳体10的齿轮孔的端面接触实现轴向定位。

第一惰轮3和第二惰轮22及其安装如图7所示，第一惰轮3通过深沟球轴承安装在齿轮轴23上并能绕其旋转，深沟球轴承与第一惰轮3的轴向定位通过孔用弹性挡圈31定位，孔用弹性挡圈安装到第一惰轮3的挡圈槽中，深沟球轴承轴向通过壳体10和齿轮轴23的轴肩定位。第二惰轮22通过深沟球轴承安装在齿轮轴23上并能绕其旋转，深沟球轴承与第二惰轮22的轴向定位通过孔用弹性挡圈定位，孔用弹性挡圈31安装到第二惰轮22的挡圈槽中，深沟球轴承轴向通过壳体10和齿轮轴23的轴肩定位。

所述的直线行驶驱动电机2和转向行驶转向电机24为选购件，可根据具体的动力要求选购。第一齿轮1通过平键安装到直线行驶驱动电机2的电机轴上，第二齿轮25通过平键安装到转向行驶转向电机24的电机轴上。

平衡摇臂式悬架底盘采用“H”型传动方式，“H”型传动一侧的前后车轮转速相同，它具有多种转向方式，其中差速转向能充分发挥“H”型传送的优势；另一方面差速转向能够实现原地转向，机动性比较强。本发明提出的一种双功率流动力差速转向机构能够充分发挥“H”型传动底盘的优势。

Claims (9)

1.一种履带车辆双功率流动力差速转向机构，

设转向机构壳体(10)左侧伸出的输出轴为左端输出轴(6)，右侧伸出的输出轴为右端输出轴(18)，其特征在于：

在转向机构壳体(10)内自左至右相继配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴(6)、右端输出轴(18)、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；

在转向机构壳体(10)左外侧的驱动电机(2)轴上的第一齿轮(1)啮合传动固定在差速器壳(11)上的主减速器从动齿轮(8)；

左端输出轴(6)连接第一半轴齿轮(5)，右端输出轴(18)连接第二半轴齿轮(20)及第二行星排的第二太阳轮(17)；

第一行星排的第一太阳轮(16)与差速器壳(11)固定连接，第一行星排的第二行星轮(14)与第二行星排的第三行星轮(15)通过双联行星架(19)平行配置；

第一行星排的第二行星轮(14)啮合传动于第一太阳轮(16)和第一行星排中内圈是齿的第二齿圈(21)之间；

第二行星排的第三行星轮(15)啮合传动于第二太阳轮(17)和第二行星排中内圈是齿的第一齿圈(13)之间；

第一行星排的大圆柱齿轮(12)与第二齿圈(21)的非齿面同轴固定连接；

转向电机(24)输出轴上的第二齿轮(25)与大圆柱齿轮(12)啮合传动；

第二行星排外圈的第一齿圈(13)固定在转向机构壳体(10)内壁。

2.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：第二半轴齿轮(20)和第二太阳轮(17)通过右端输出轴(18)上的花键固定连接。

3.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：大圆柱齿轮(12)与第二齿圈(21)的非齿面采用以下方式之一连接：

①第二齿圈(21)的外圈和大圆柱齿轮(12)的内圈为过盈配合；

②将第二齿圈(21)和大圆柱齿轮(12)制成一个零件；

③将第二齿圈(21)的外圈和大圆柱齿轮(12)的内圈结合处用紧定螺钉连接。

4.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：第二行星排的第一齿圈(13)固定在转向机构壳体(10)内壁采用以下之一方式：

①第一齿圈(13)的外圈通过过盈配合嵌入到转向机构壳体(10)的相应的孔内圈；

②第一齿圈(13)的外圈和转向机构壳体(10)相应孔的结合处采用紧定螺钉方式。

5.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：所述双联行星架(19)为浮动的方式支撑，第一行星排与第二行星排的行星轮分别配置在双联行星架(19)的两面。

6.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：所述驱动电机(2)上的第一齿轮(1)经第一惰轮(3)啮合传动主减速器从动齿轮(8)，转向电机(24)上的第二齿轮(25)经第二惰轮(22)啮合传动大圆柱齿轮(12)。

7.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：在转向电机(24)的输出轴和第二齿轮(25)间加有自锁机构。

8.根据权利要求7所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于所述自锁机构为蜗轮蜗杆减速器。

9.根据权利要求1所述履带车辆双功率流动力差速转向机构，其特征在于：所述第一行星排和第二行星排上的行星轮分别为周向均布的三件或四件。