CN108473158B - 履带式车辆再生转向差速器 - Google Patents

Abstract

再生差速器包括扭矩构件以及包括主齿轮组和多个副齿轮组的齿轮组件。主齿轮组被构造成在副齿轮组与第一扭矩构件和第二扭矩构件之间传递扭矩。第一副齿轮组在主齿轮组与第三扭矩构件之间传递扭矩。第二副齿轮组在主齿轮组与第四扭矩构件之间传递扭矩。齿轮组件被构造成保持扭矩构件旋转速度ω₁、ω₂、ω₃和ω₄之间的固定关系，使得ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁、ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁，M_L和Δ_L是第一副齿轮组的传动比的函数，并且M_R和Δ_R是第二副齿轮组的传动比k_R的函数。

Description

履带式车辆再生转向差速器

相关申请

本专利申请要求于2015年11月16日提交的名称为“Tracked-VehicleRegenerative Steering Differential Comprising Four Functional Members”的美国专利申请No.62/256,111的申请日的权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及履带式车辆的转向机构，更具体地涉及再生转向差速器，其通过输出不同的履带速度使履带式车辆转弯。

背景技术

履带式车辆的传动装置通常与轮式车辆的传动装置大不相同。这是由于轮式车辆具有相对于车辆纵向方向旋转单个或多个车轮的能力，以致相对于行驶方向产生偏航分量，从而导致转弯。假设存在可相对于车辆纵向轴线独立旋转的多个履带，履带式车辆也可以用相同的逻辑操作。但是，大多数履带式车辆只有与车辆纵轴线成固定角度的两条平行的履带。因此，必须通过独立地改变履带的速度来产生转向。

用于独立地改变履带速度的传统方案包括使用用于每个履带单独的驱动装置、离合器和制动器的组合以及具有流体静力学偏差的差速器。然而，这些方案最终在车辆转弯时在内履带上施加负拖曳扭矩，这在传动装置部件上引起高负载并且因此需要使用超大尺寸的传动装置部件。

发明内容

总体上说，本公开涉及一种全齿轮传动的(fully geared)再生转向差速器，其允许向履带式车辆的左右最终驱动装置输出不同的速度。

差速器包括齿轮组件和多个扭矩构件。齿轮组件包括主齿轮组和联接至主齿轮组的多个副齿轮组。主齿轮组联接至第一扭矩构件和第二扭矩构件，并且被构造成经由与副齿轮组共用的扭矩传递构件在副齿轮组与第一和第二扭矩构件之间传递扭矩。

第一副齿轮组联接至第三扭矩构件并且被构造成在共用扭矩传递构件与第三扭矩构件之间传递扭矩。第二副齿轮组联接至第四扭矩构件并且被构造成在共用扭矩传递构件与第四扭矩构件之间传递扭矩。

齿轮组件被构造成保持第一扭矩构件的旋转速度ω₁、第二扭矩构件的旋转速度ω₂、第三扭矩构件的旋转速度ω₃和第四扭矩构件的旋转速度ω₄之间的固定运动学关系，如下：

ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁，

ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁，

其中

M_L和Δ_L是k_L的函数，而

M_R和Δ_R是k_R的函数，

并且其中：

k_L是第一副齿轮组的传动比，和

k_R是第二副齿轮组的传动比。

在一个示例中，齿轮组件被构造成同时以速度ω₃’旋转第三扭矩构件并且以速度ω₄’旋转第四扭矩构件，其中速度ω₃’与速度ω₄’之间的差与速度ω₁和速度ω₂之间的绝对差成比例。

在另一个示例中，齿轮组件被构造成，当ω₂＝0时同时以与速度ω₁成比例的速度ω₃’旋转第三扭矩构件并且以速度-ω₃’旋转第四扭矩构件。

在另一个示例中，齿轮组件被构造成，当ω₁＝ω₂时，以与速度第二速度ω₂相等的速度ω₃’同时旋转第三扭矩构件和第四扭矩构件。

在任何前述示例中，差速器可包括倒置部分，其被构造成选择性地向共用扭矩传递构件施加扭矩，该扭矩基于施加到所述倒置部分的扭矩输入部的扭矩和施加到齿轮组件的扭矩输入部的扭矩。

当差速器部署在履带式车辆中时，由差速器实现的优点是来自车辆内侧履带的拖曳扭矩可通过第三扭矩构件和第四扭矩构件直接传递到外侧履带，而不必向后传递进入第一扭矩构件和第二扭矩构件。

附图说明

现在将参考附图以示例的方式来描述差速器，其中：

图1是包括齿轮组件和可选的倒置部分的再生转向差速器的纵向截面图；

图2是图1所示的转向差速器的齿轮组件的纵向截面图，其中齿轮组件包括主齿轮组、副齿轮组以及位于主齿轮组和副齿轮组之间的扭矩传递构件；

图3是图1中示出的转向差速器的可选的倒置部分的纵向截面图；

图4a是示出作为转向差速器的转向偏差的函数的转弯半径的曲线图；

图4b是示出转向差速器的履带速度比对比传动装置输出速度比的曲线图；

图5是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中，主齿轮组被构造成一对一联接，并且扭矩传递构件被构造成径向布置在副齿轮组内侧的线轴(spool)；

图5a是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中扭矩传递构件被构造成径向布置在副齿轮组外侧的线轴；

图5b是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中主齿轮组被构造成共面小齿轮和环齿轮组；

图5c是图5b中示出的共面小齿轮和环齿轮组的一个变型的截面图；

图5d是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中共面齿轮组的小齿轮和环齿轮的功能相对于图5b中的小齿轮和环齿轮的功能径向相反；

图6示出了可用于图5、5a、5b、5c和5d的转向差速器中的各种小齿轮/环齿轮对；

图7a是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中倒置部分包括锥形离合器；

图7b是图7a的分解图，示出了其梭动部件；

图7c是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中倒置部分包括满装型多向联接器；

图8是转向差速器的一个变型的纵向截面图，其中倒置部分包括共面倒置齿轮系回路；和

图9和图9a是图8所示的倒置部分的离合器致动器的放大图。

尽管在附图中示出了壳体结构、压力密封件、液压进给装置和相关的运动学构件，但是只有差速器的运动学构件用阴影线绘出。

具体实施方式

图1示出了总体表示为100的再生转向差速器，其包括多个扭矩构件001、002、003、004和联接至扭矩构件001、002、003、004的齿轮组件。如图所示，第一扭矩构件001、第二扭矩构件002、第三扭矩构件003和第四扭矩构件004均可以构造为大致圆柱形的细长驱动轴。

如图所示，扭矩构件001、002、003、004全都可以具有公共旋转轴线c₁。但是，再生转向差速器不限于这种结构。相反，如将变得明显的，一个或多个扭矩构件001、002、003、004可以具有平行于并且偏离扭矩构件001、002、003、004中的另一个扭转构件的旋转轴线的旋转轴线。

第一扭矩构件001可以联接至履带式车辆的偏差传动装置，第二扭矩构件002可以联接至履带式车辆的主驱动传动装置，第三扭矩构件003可以联接至履带式车辆的左驱动履带，并且第四扭矩构件004可以联接至履带式车辆的右驱动履带。然而，再生转向差速器100再次不限于上述部署，而是可以寻找这样的应用，即，其中从一对独立的扭矩输入部产生一对扭矩输出部。

此外，虽然第一扭矩构件001和第二扭矩构件002可以被认为是扭矩输入部，并且第三扭矩构件003和第四扭矩构件004可以被认为是扭矩输出部，但应该理解，第三扭矩构件003和第四扭矩构件004可以向再生转向差速器100提供扭矩输入部，并且第一扭矩构件001和第二扭矩构件002可以包括来自再生转向差速器100的扭矩输出部。

齿轮组件的几个实施方式将在下面详细讨论。然而，在讨论的开始，足以注意到齿轮组件包括主齿轮组和联接至主齿轮组的多个副齿轮组。主齿轮组联接至第一扭矩构件001和第二扭矩构件002，并且被构造成经由与副齿轮组共用的扭矩传递构件在副齿轮组与第一扭矩构件001和第二扭矩构件002之间传递扭矩。

此外，第一副齿轮组联接至第三扭矩构件003，并且被构造成在共用扭矩传递构件与第三扭矩构件003之间传递扭矩。类似地，第二副齿轮组联接至第四扭矩构件004，并且被构造成在共用扭矩传递构件与第四扭矩构件004之间传递扭矩。

如将要解释的那样，齿轮组件被构造成保持扭矩构件001、002、003、004的旋转速度之间的固定运动学关系，使得第三扭矩构件003的旋转速度ω₃是(i)第一扭矩构件001的旋转速度ω₁、(ii)第二扭矩构件002的旋转速度ω₂、和(iii)第一副齿轮组的传动比k_L的线性加权函数，类似地，第四扭矩构件004的旋转速度ω₄是(i)第一扭矩构件001的旋转速度ω₁、(ii)第二扭矩构件002的旋转速度ω₂、和(iii)第二副齿轮组的传动比k_R的线性加权函数。

换句话说，齿轮组件被构造成使得：

ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁， [1]

ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁， [2]

其中：

M_L和Δ_L是k_L的相应函数，而

M_R和Δ_R是k_R的相应函数。

除了齿轮组件之外，再生转向差速器100可选地还可以包括倒置部分，该倒置部分被构造成选择性地向共用扭矩传递构件施加扭矩，该扭矩基于施加到所述倒置部分的扭矩输入部的扭矩和施加到齿轮组件的扭矩输入部的扭矩。

图2更详细地示出了图1所示的再生转向差速器100的齿轮组件。如所讨论的，齿轮组件包括主齿轮组和多个副齿轮组。

如图所示，主齿轮组包括主内齿轮302b和布置在主内齿轮302b径向内侧的主小齿轮302c。主内齿轮302b通过圆锥形构件和圆柱形主体构件302a联接至第二扭矩构件302，其中所述圆锥形构件从第三扭矩构件303(对应于第三扭矩构件003)径向向外延伸，所述圆柱形主体构件302a在圆锥形构件和主内齿轮302b之间延伸并固定于圆锥形构件和主内齿轮302b。主小齿轮302c与主内齿轮302b共面且与主内齿轮302b节圆一致(即，主小齿轮302c具有与主内齿轮302b的径向向内延伸的齿轮齿啮合的径向向外延伸的齿轮齿)。

第一副齿轮组包括第一内齿轮303b和布置在第一内齿轮303b的径向内侧的第一小齿轮303c。第一内齿轮303b通过第一盘构件303a和圆柱形主体构件303b联接至第三扭矩构件303，第一盘构件303a固定于第三扭矩构件303并且从第三扭矩构件303径向向外延伸，圆柱形主体构件303b在第一盘构件303a和第一内齿轮303b之间延伸并固定于第一盘构件303a和第一内齿轮303b。第一小齿轮303c与第一内齿轮303b共面且与第一内齿轮303b节圆一致(即，第一小齿轮303c具有与第一内齿轮303b的径向向内延伸的齿轮齿啮合的径向向外延伸的齿轮齿)。

第二副齿轮组包括第二内齿轮304a和布置在第二内齿轮304a径向内侧的第二小齿轮304b。第二内齿轮304a固定于第四扭矩构件304(对应于第四扭矩构件004)并且从第四扭矩构件304径向向外延伸。如上所述，第二小齿轮304b与第二内齿轮304a共面且与其节圆一致(即，第二小齿轮304b具有与第二内齿轮304a的径向向内延伸的齿轮齿啮合的径向向外延伸的齿轮齿)。

齿轮组件还包括与第一扭矩构件301(对应于第一扭矩构件001)成一体的扭矩传递构件301a。扭矩传递构件301a可以被构造成从第一扭矩构件301径向向外延伸的线轴。主小齿轮302c、第一小齿轮303c和第二小齿轮304b全部安装在扭矩传递构件301a上并且可旋转地联接至扭矩传递构件301a。因此，扭矩传递构件301a被主齿轮组、第一副齿轮组和第二副齿轮组共用。

主小齿轮302c、第一小齿轮303c和第二小齿轮304b相对于扭矩传递构件301a一致地旋转。因此，如图所示，主小齿轮302c、第一小齿轮303c和第二小齿轮304b可以包括整体式小齿轮。可选地，主小齿轮302c、第一小齿轮303c和第二小齿轮304b可以被制造成不同的小齿轮，它们在其各自的邻接面处紧固在一起，使得主小齿轮302c、第一小齿轮303c和第二小齿轮304b相对于扭矩传递构件301a一致地旋转。

齿轮组件被构造成保持扭矩构件001、002、003、004之间的固定运动学关系，使得第三扭矩构件003的旋转速度ω₃是(i)第一扭矩构件001的旋转速度ω₁、(ii)第二扭矩构件002的旋转速度ω₂、和(iii)第一副齿轮组的传动比k_L的线性加权函数。类似地，第四扭矩构件004的旋转速度ω₄是(i)第一扭矩构件001的旋转速度ω₁、(ii)第二扭矩构件002的旋转速度ω₂、和(iii)第二副齿轮组的传动比k_R的线性加权函数。

换句话说，齿轮组件被构造成使得：

ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁， [1]

ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁， [2]

其中

M_L和Δ_L是k_L的相应函数，而

M_R和Δ_R分别是k_R的相应函数。

M_L和Δ_L可以是主齿轮组的传动比k_M和第一副齿轮组的传动比k_L的乘积的函数。类似地，M_R和Δ_R可以是主齿轮组的传动比k_M和第二副齿轮组的传动比k_R的乘积的函数。

在前述实施例中：

M_L＝k_Mk_L，

Δ_L＝1-M_L，

M_R＝k_Mk_R，

Δ_R＝1-M_R，

其中：

k_M是相对于共用扭矩传递构件测量的主齿轮组的传动比，

k_L是相对于第三扭矩构件003测量的，并且

k_R是相对于第四扭矩构件004测量的。

更具体地说：

主齿轮组的传动比k_M＝a_M/p_M，

第一副齿轮组的传动比k_L＝p_L/a_L，并且

第二副齿轮组的传动比k_R＝p_R/a_R，

其中：

a_M＝主内齿轮302b的齿数，

p_M＝主小齿轮302c的齿数，

a_L＝第一内齿轮303b的齿数，

P_L＝第一小齿轮303c的齿数，

a_R＝第二内齿轮304a的齿数，并且

p_R＝第二小齿轮304b的齿数。

如果传动比k_M、k_R和k_L满足以下等式：

k_Mk_L+k_Mk_R＝2 [3]

并且扭矩被施加到第一扭矩构件001和第二扭矩构件002，使得第一扭矩构件001以速度ω₁旋转并且第二扭矩构件002以速度ω₂旋转，齿轮组件同时以速度ω₃’旋转第三扭矩构件003并且以速度ω₄’旋转第四扭矩构件004，使得速度ω₃’与速度ω₄’之间的差和速度ω₁与速度ω₂之间的绝对差成比例。

更具体地说，在k_M、k_R和k_L满足等式[3]的情况下：

ω₃’＝ω₂+(ω₁-ω₂)δ，并且 [4]

ω₄’＝ω₂-(ω₁-ω₂)δ， [5]

并且其中：

δ＝1-k_Mk_L＝k_Mk_R-1。

因此，如果再生转向差速器100部署在履带式车辆中，使得第一扭矩构件001和第二扭矩构件002分别联接至车辆的偏差驱动传动装置和主驱动传动装置，则第三扭矩构件003和第四扭矩构件004分别联接到履带式车辆的左右驱动履带，并且车辆正向行驶(或反向)行驶时，偏差传动装置和主传动装置的输出速度之间的相同幅度的正差值和负差值将产生具有相同转弯半径的右转和左转。

如果传动比k_M、k_R和k_L满足等式[3]，并且扭矩被施加到第一扭矩构件001和第二扭矩构件002，使得第一扭矩构件001和第二扭矩构件002两者都以速度ω₂旋转时，齿轮组件同时以速度ω₃＝ω₂旋转第三扭矩构件003和第四扭矩构件004。

用数学式表达，在传动比k_M、k_R和k_L满足等式[3]并且ω₂＝ω₁的情况下：

ω₄＝ω₃＝ω₂， [6]

其中：

δ＝1-k_Mk_L＝k_Mk_R-1。

因此，如果再生转向差速器100部署在履带式车辆中并且第一扭矩构件001和第二扭矩构件002以相同的速度旋转，则履带式车辆将沿直线移动。在这种情况下，在再生转向差速器100内不存在啮合损失，因为齿轮组件起到刚性联接器的作用，并且所有动力仅通过主传动装置传递到左侧履带构件和右侧履带构件。

如果传动比k_M、k_R和k_L满足等式[3]，并且扭矩仅被施加到第一扭矩构件001，使得第一扭矩构件001以速度ω₁旋转但第二扭矩构件002被阻止旋转，则齿轮组件同时以与速度ω₁成比例的速度ω₃”旋转第三扭矩构件003，并且以速度-ω₃”旋转第四扭矩构件。

更具体地，传动比k_M、k_R和k_L满足等式[3]，并且ω₂＝0的情况下：

ω₃”＝ω₁δ，并且 [7]

δ＝1-k_Mk_L＝k_Mk_R-1。

因此，如果再生转向差速器100部署在履带式车辆中并且制动被施加到第二扭矩构件002，则对于第一扭矩构件001的每圈旋转，齿轮组件同时旋转第三扭矩构件003和第四扭矩构件004加/减或减/加δ＝1-k_Mk_L＝k_Mk_R-1圈旋转。结果，履带式车辆分别执行向右或向左的枢转转弯。由于左右履带构件的角速度是δ(以及偏差传动装置输出速度)的函数，所以δ被称为“转向灵敏度因数”。

相反，如果不满足等式[3]的关系，则转向灵敏度因数对于左转和右转将不同。

更具体地说：

ω₃’＝ω₂+(ω₁-ω₂)δ_L，并且 [8]

ω₄’＝ω₂-(ω₁-ω₂)δ_R， [9]

其中：

δ_L＝1-k_Mk_L；并且

δ_R＝k_Mk_R-1。

因此，如果再生转向差速器100部署在履带式车辆中，假设主传动装置输出速度恒定，则偏差传动装置和主传动装置输出速度之间的相同幅度的正负差值不会产生具有相同转向半径的左转和右转。然而，当偏差传动装置和主传动装置的输出速度相等时，仍然会产生直行。

图3更详细地示出了图1所示的再生转向差速器100的可选倒置部分。如所讨论的，倒置部分选择性地向共用扭矩传递构件301a施加扭矩，该扭矩基于施加到所述倒置部分的扭矩输入部的扭矩和施加到齿轮组件的扭矩输入部的扭矩。

倒置部分通过第一扭矩构件001并且通过圆锥形构件402联接至齿轮组件，圆锥形构件402从齿轮组件的圆柱形主体构件302a径向向内延伸并固定于圆柱形主体构件302a。

倒置部分包括输入齿轮401、对称三元伞齿轮组以及联接到输入齿轮401和伞齿轮组的离合器组件。伞齿轮组包括第一伞齿轮40lh、第二伞齿轮40le和第三伞齿轮401f。第一伞齿轮401h固定于第一扭矩构件001。第二伞齿轮401e经由携载在第一扭矩构件001上的推力轴承可旋转地联接至第一扭矩构件001。

第三伞齿轮401f设置在第一伞齿轮401h和第二伞齿轮40e1之间，并且经由携载在锥形构件402上的主轴元件40lg可旋转地联接至锥形构件402上。第三伞齿轮40f的齿轮齿与第一伞齿轮40lh和第二伞齿轮401e的齿轮齿啮合。因此，第三伞齿轮401f被构造成在第一伞齿轮40lh和第二伞齿轮40le之间传递扭矩。

例如在名称为“Coplanar Reverted Gear Train Loop”的美国专利No.6,126,566中所描述的，倒置部分的离合器组件可以构造为一对V型槽离合器。因此，如图3所示，离合器组件可以包括从输入齿轮401延伸并与之花键连接的圆柱形主体构件401a’(倒置部分的扭矩输入部)，以及内部V型槽离合器和外部V型槽离合器，所述内部V型槽离合器和外部V型槽离合器联接到输入齿轮401。

如图所示，外部V型槽离合器可以包括花键连接到输入齿轮401的外部盘形侧板401a、液压致动的外部盘形活塞侧板401c和外部盘形交互构件401d，该外部盘形交互构件401d花键连接到第一扭矩构件001并且布置在外部侧板401a和外部活塞侧板401c之间。

外部活塞侧板401c通过滚珠花键401b联接至圆柱形元件401a’，当液压压力施加到外部活塞侧板401c时，滚珠花键401b允许外部活塞侧板401c朝向外部交互构件410d轴向移动，并且在外活塞侧板401c停用时还允许外部活塞侧板401c轴向地远离外部交互构件410d移动。第一V型槽离合器还可以包括复位弹簧s1，该复位弹簧s1布置在外部侧板401a和外部活塞侧板401c之间，从而当外部活塞侧板401c停用时推动外部活塞侧板401c远离外部交互构件401d。

类似地，内部V型槽离合器可以包括固定于输入齿轮401的内部盘形侧板401x、液压致动内部盘形活塞侧板401c’和内部盘形交互构件401d’，该交互构件401d’花键连接到第二伞齿轮401e并且设置在内部侧板401x和内部活塞侧板401c’之间。内部活塞侧板401c’经由滚珠花键401b'联接至外部侧板401a，在向内部活塞侧板401c’施加液压压力时，该滚珠花键401b’允许内部活塞侧板401c’朝着内部交互构件410d’轴向移动，当内部活塞侧板401c’停用时，该滚珠花键401b’还允许内部活塞侧板401c'从内部交互构件401d’轴向地缩回。第二V型槽离合器还可以包括复位弹簧s2，该复位弹簧s2设置在内部侧板401x和内部活塞侧板401c’之间，以便当内部活塞侧板401c’停用时推动内活塞侧板401c’远离内部交互构件401d’。

离合器组件具有第一联接状态和第二联接状态。在第一联接状态下，内部活塞侧板401c’可用，外部活塞侧板401c停用，并且内部活塞侧板401c’将内部交互构件401d’推压到内部侧板40lx上，从而将输入齿轮401直接联接至第二伞齿轮401e。因此，在该第一联接状态下，施加到共用扭矩传递构件301a的扭矩基于施加到输入齿轮401的扭矩和施加到第二扭矩输入部002的扭矩。

在第二联接状态下，外部活塞侧板401c可用，内活塞侧板401c’停用，并且外部活塞侧板401c将外部交互构件401d推压到外部侧板401a上，从而将输入齿轮401直接联接至第一扭矩构件001。因此，在该第二联接状态中，施加到共用扭矩传递构件301a的扭矩基于施加到输入齿轮401的扭矩(即，独立于施加到第二扭矩输入部002的扭矩)。

从前面的讨论中显而易见的是，第三扭矩构件003/103/303的速度ω₃’与第四扭矩构件004/104/304的速度ω₄’之间的差和第一扭矩构件001/101/301的速度ω₁与第二扭矩构件002/102/302的速度ω₂之间的绝对差成比例，无论传动比k_M、k_R和k_L是否满足等式[3]的要求。

换句话说：

ω₃’-ω₄’＝(ω₁-ω₂)δ_L+(ω₁-ω₂)δ_R。 [10]

由于第一扭矩构件001/101/301与第二扭矩构件002/102/302之间的正差值和负差值可以通过接合倒置部分的第一联接状态或第二联接状态而产生，因此可以实现慢速转动操纵，而不需要偏差传动装置在输出速度上经历从正到负(或从负到正)的大的摆动，以实现从左向右的快速转向(反之亦然)。然而，如果偏差传动装置(第一扭矩构件)的输出速度小于主传动装置(第二扭矩构件)的输出速度，则与偏差传动装置的输出速度超过主传动装置的输出速度相比，接合第一联接状态或第二联接状态将在相反方向上造成转弯。如果需要，该逻辑可以内置到传动装置控制器模块中。

如果再生转向差速器100被部署在履带式车辆中，则当偏差传动装置输入构件和主传动装置输入构件以相同方向(向前或反向)旋转并且传动装置输出速度比R_T＝ω_偏差/ω_主大于1/δ+1时，会发生异常。在这种情况下，仍然会在履带式车辆移动(例如前向)时产生转弯。但是，内部履带可能沿相反方向移动，导致螺旋转弯(spiralling turn)。

为了避免这种异常，可以选择转向灵敏度因数δ以使其不超过1/(R_Tmax-1)，其中R_Tmax是偏差传动装置与主传动装置的最大可能传动输出速度比。转向灵敏度因数δ的这种选择将增加这两个传动装置的可用传动输出速度比范围以及履带速度比范围，从而在低范围至中范围R_T值的转弯半径(大转弯半径)之间产生更精细的增量，同时仍保持在更高R_T值(小转弯半径)时的高履带速度比。

对于图1、2、3中示出的再生转向差速器，图4a示出了，当主传动装置和偏差传动装置都是增量可变的情况下，作为转向偏差(ω₁-ω₂)的函数的转弯半径、和外侧履带速度与内侧履带速度之比(“履带速度比”)，如在名称为“Coplanar Reverted Gear Train Loop”的美国专利No.6,126,566中所述，具有20/1的范围和等于(20/1)^1/31的三十一个等增量比变化。假定偏差传动装置驱动输入齿轮701，并且偏差传动装置和主传动装置具有相同的传动系和比率状态，会产生这些性能特征。

如图所示，随着操纵发生，来自履带式车辆内侧履带的所有拖曳扭矩可通过第三扭矩构件003和第四扭矩构件004直接传递到外侧履带，而不会通过第一扭矩构件001和第二扭矩构件002传回到偏差传动装置和主传动装置。随着转速增加，来自原动机的动力通过主传动装置减小并且通过偏差传动装置增加，增加比例比通过主传动装置的减小比例小约25％。

图4b显示了受到左右履带之间的正负相对旋转的百分比差影响的履带速度比和偏差/主传动速度比的效果。

在前述实施例中，主齿轮组的传动比k_M＝a_M/p_M。由于前述实施例的主齿轮组的主小齿轮302c布置在主内齿轮302b的径向内侧，因此，前述实施例的传动比k_M大于1。图5示出了齿轮组件的一个变型，其中主齿轮组的传动比k_M为1。

在该变型中，可以提供主齿轮组作为一对一扭矩联接器，例如在名称为“One-to-One Torque Coupling”的国际专利申请WO2016/019462中所描述的。因此，如图所示，主齿轮组可以包括左侧和右侧盘构件102b、设置在侧构件102b之间的中央盘构件102a以及在侧构件102b和中央构件102a之间延伸的多个轴承元件102e。

中央构件102a被固定于第二扭矩构件102(对应于第二扭矩构件002)，并且围绕与扭矩构件102的旋转轴线c₁重合的轴线c₁旋转。中央构件102a包括围绕轴线c₁以固定半径布置的多个通孔。

每个侧构件102b围绕平行于并且偏离于轴线c₁的旋转轴线c₂旋转。每个侧构件102b包括围绕轴线c₂以固定半径设置并且与中央构件102a中的通孔一致的多个通孔。轴承元件102e可以包括延伸穿过侧构件102b的通孔和中央构件102a的通孔的圆柱形滚子。因此，通过圆柱形滚子102e与中央构件102a和侧构件102b的通孔的内表面之间的滚动接触，扭矩在中央构件102a和侧构件102b之间传递。

第一副齿轮组包括第一内齿轮103a和设置在第一内齿轮103a径向内侧的第一小齿轮103b。第一内齿轮103a通过从第三扭矩构件303径向向外延伸的第一盘构件联接至第三扭矩构件103(对应于第三扭矩构件003)。第一小齿轮103b与第一内齿轮103a共面并且节圆一致。

第二副齿轮组包括第二内齿轮104b和设置在第二内齿轮104b径向内侧的第二小齿轮104a。第二小齿轮104a与第四扭矩构件104(对应于第四扭矩构件004)成一体，并且与第二内齿轮104b共面并且节圆一致。

(主齿轮组的)侧构件102b和第一小齿轮103b固定于设置在第一扭矩构件101(对应于第一扭矩构件001)周围的扭矩传递构件102c并与其一起旋转。扭矩传递构件102c可以构造为线轴，包括设置在主齿轮组和第一副齿轮组径向内侧的圆柱形部分以及携载第二内齿轮104b的径向向外延伸端。

由于侧构件102b、第一小齿轮103c和第二内齿轮104b都固定于扭矩传递构件102c或与扭矩传递构件102c成一体，所以扭矩传递构件由主齿轮组、第一副齿轮组和第二副齿轮组共用。然而，扭矩传递构件102c以及因此第一小齿轮103b和第二内齿轮104b都围绕轴线c₂旋转，该轴线c₂平行并偏离于轴线c₁，扭矩构件101、102、103、104围绕轴线c₁旋转。

图5a示出了图5中所示的齿轮组件的一个变型，但是主齿轮组的定向与图5中轴向相反。此外，在该变型中，扭矩传递构件102c可以被构造为线轴，包括设置于主齿轮组和第一副齿轮组径向外侧的圆柱形部分以及携载第二内齿轮104b的径向向内延伸端102d。

与前述实施例一致，图5/5a的齿轮组件被构造成保持扭矩构件101、102、103、104之间的固定运动学关系，使得第三扭矩构件103的旋转速度ω₃是(i)第一扭矩构件001的旋转速度ω₁、(ii)第二扭矩构件102的旋转速度ω₂、和(iii)第二副齿轮组的传动比k_L的线性加权函数。类似地，第四扭矩构件104的旋转速度ω₄是(i)第一扭矩构件101的旋转速度ω₁、(ii)第二扭矩构件102的旋转速度ω₂、和(iii)第二副齿轮组的传动比k_R的线性加权函数。

然而，与前述实施例相比，主齿轮组的传动比k_M＝1。因此，图5/5a中所示的齿轮组件被构造成使得：

ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁，并且

ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁，

其中:

M_L＝k_L，

Δ_L＝1-M_L，

M_R＝k_R，

Δ_R＝1-k_R，

第一副齿轮组的传动比k_L＝p_L/a_L，并且

第二副齿轮组的传动比k_R＝a_R/p_R，

其中：

a_L＝第一内齿轮103a的齿数，

p_L＝第一小齿轮103b的齿数，

a_R＝第二内齿轮104b的齿数，并且

p_R＝第二小齿轮104a的齿数。

图5b/5c示出了图5/5a所示的齿轮组件的一个变型，其中一对一扭矩联接器由共面内齿轮/小齿轮

齿轮组代替，其包括固定于第二扭矩构件102的主内齿轮102a(102a’)和设置在主内齿轮102a(102a’)径向内侧并且固定于扭矩传递构件102c的主小齿轮102b(102b’)。图5d示出了图5/5a中所示的齿轮组件的另一变型，其中一对一扭矩联接器由共面小齿轮/内齿轮

齿轮组代替，其包括固定于扭矩传递构件102c的主内齿轮102a”和设置在主内齿轮102a”的径向内侧并固定于第二扭矩构件102的主小齿轮102b”。

后面的这些变型在运动学上与图5/5a中所示的齿轮组件相似，不同之处在于主齿轮组的传动比k_M不是1。换句话说，齿轮组件被构造成使得：

ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁，并且

ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁，

其中:

M_L＝k_Mk_L，

Δ_L＝1-M_L，

M_R＝k_Mk_R，

Δ_R＝1-M_R，

图5b/5c的主齿轮组的传动比k_M＝a_M/p_M，并且

图5d的主齿轮组的传动比k_M＝p_M/a_M，

其中：

a_M＝主内齿轮102a/102a’/102a”的齿数，并且

p_M＝主小齿轮102b/102b’/102b”的齿数。

图6以示例的方式在其线1-4中示出了可用于图5/5a的副齿轮组的几个小齿轮/内齿轮

和内齿轮/小齿轮

其中在每个齿轮组下方标识因数Δ_L＝1-k_L，Δ_R＝1-k_R。如其中所示，可以选择齿轮组以便为左转和右转提供相同的灵敏度因数。

图6以示例的方式在其线5中示出了可用于图5b/5c/5d的主齿轮组的多个齿轮组，其中在每个齿轮组下方标识传动比k_M。

在前述实施例中，使用一对V型槽离合器实现倒置部分。图7a、7b示出了倒置部分的一个变型，其中V型槽离合器被锥形离合器替代。

在该变型中，倒置部分再次包括输入齿轮401、对称三元伞齿轮组以及联接到输入齿轮401和伞齿轮组的离合器组件。伞齿轮组包括第一伞齿轮40lh、第二伞齿轮40le和第三伞齿轮401f。然而，与前述实施例相比，在该变型中，离合器组件包括：能够轴向移动的圆柱形交互构件401z，其与输入齿轮构件401的下侧滚珠花键连接；套筒401y，其花键连接到第一扭矩构件001；联接至交互构件401z的右锥形离合器401m和左锥形离合器401n；以及液压控制致动器401m-n。

如图所示，右锥形离合器401m和左锥形离合器401n可各自包括外部离合器主体构件、内部离合器主体构件、设置在内部离合器主体构件和外部离合器主体构件之间的管状滑动件y。内部离合器主体构件具有内部圆锥形摩擦表面和外部圆柱形摩擦表面zt。外部离合器主体构件具有内部支承表面x和外表面。滑动件y具有摩擦接合内部离合器主体构件的外部圆柱形摩擦表面zt的内部摩擦表面和外部支承表面。内部支承表面x和外部支承一起限定多个将滚子轴承保持在其中的通道。通道和滚子轴承被构造成，在滑动件y和外部联接构件相对于彼此旋转时将内部离合器主体构件和外部离合器主体构件联接在一起。

右锥形离合器401m和左锥形离合器401n的外部离合器主体构件的外表面分别固定于交互构件401z的下侧。右锥形离合器401m的内部离合器主体构件的内部锥形摩擦表面摩擦接合套筒401y。左锥形离合器401n的内部离合器主体构件的内部锥形摩擦表面摩擦接合第二伞齿轮40le。

如图7b所示，致动器401m-n包括左半部T形活塞b和右半部T形活塞e以及包括将活塞b、e保持在中央位置的弹簧c、d的径向相对的缸体。交互构件401z通过轴承元件a滚珠花键连接到致动器401m-n，并且因此在活塞b、e被致动时朝向右锥形离合器401m和左锥形离合器401n的内部离合器主体构件轴向移动。

离合器组件具有第一联接状态和第二联接状态。在第一联接状态下，活塞e可用，活塞b停用，并且交互构件40lz将左锥形离合器n的外部离合器主体构件和管状滑动件y轴向地向左推，从而直接将输入齿轮401联接至第二伞齿轮401e。因此，施加到共用扭矩传递构件的扭矩基于施加到输入齿轮401的扭矩和施加到第二扭矩输入部002的扭矩。

在第二联接状态下，活塞b可用，活塞e停用，并且交互构件401z在轴向上向右推动右锥形离合器m的外部离合器主体构件和管状滑动件y，从而直接将输入齿轮401联接至第一扭矩构件001。因此，在该第二联接状态中，施加到共用扭矩传递构件的扭矩基于施加到输入齿轮401的扭矩(即，独立于施加到第二扭矩输入部002的扭矩)。

图7c示出了倒置部分的另一个变型，其中V型槽离合器被满装型(fullcomplement)联接器替代，如在名称为“Full-Complement Multi-Directional Coupling”的美国专利No.6,409,001中所描述的。因此，在该变型中，离合器组件包括具有相关联的致动器pm的内部满装型多向联接器401m’以及具有关联的致动器pn的外部满装型多向联接器401n’。

在第一联接状态中，致动器pn可用，致动器pm停用，并且联轴接401n’将输入齿轮401直接联接至第二伞齿轮401e，并且施加到共用扭矩传递构件的扭矩基于施加到输入齿轮401的扭矩和施加到第二扭矩输入部002的扭矩。

在第二联接状态中，致动器pm可用，致动器pn停用，联接器401m’将输入齿轮401直接联接至第一扭矩构件001，并且施加到共用扭矩传递构件的扭矩是基于施加到输入齿轮401的扭矩(即，独立于施加到第二扭矩输入部002的扭矩)。

图8示出了倒置部分的另一变型，其中V型槽离合器被图7c的满装型多向联接器代替，并且三元伞齿轮组被替换为共面回归齿轮系回路，如在名称为“Coplanar RevertedGear Train Loop”的美国专利No.6,126,566中所描述的。

因此，倒置部分包括联接至第二扭矩构件002的内齿轮501f、布置在内齿轮501f径向内侧的组合齿轮(cluster gear)501e以及固定于第一扭矩构件001并且布置在组合齿轮501e径向内侧的小齿轮501g。倒置部分还包括保持架构件501b，该保持架构件501b被构造成保持组合齿轮501e与内齿轮50lf和小齿轮50lg共面。

保持架构件501b还被构造成保持组合齿轮501e的旋转轴线平行并偏离于内齿轮501f和小齿轮501g的旋转轴线，并且将组合齿轮501e保持为与内齿轮501f和小齿轮501g节圆一致(即，组合齿轮501e具有与内齿轮501f的径向向内延伸的齿轮齿啮合的径向向外延伸的齿轮齿，以及与小齿轮501g的径向向外延伸的齿轮齿啮合的径向向内延伸的齿轮齿)。

离合器联接至输入齿轮501(对应于输入齿轮401)，并被构造成在第一联接状态下将输入齿轮501联接至保持架构件501b，并且在第二联接状态下将输入齿轮501联接至第一扭矩构件001。

图9/9a是图8的部分放大图，并示出了致动器pm和多向满装型联接器的内部分裂式滑动件s如何提供联接器的离合和自由轮模式。如图所示，当致动器pm接合滑动件s时，滑动件s的裂口侧面通过防止滑动件s与座圈表面50ly之间的一致性(如间隙cL所示)的楔入动作而分离，使得座圈表面50ly的旋转独立于输入齿轮501。这个动作假设具有柱塞轴向端口的前板元件b和与联接器主体元件a对准的凸耳u与输入齿轮501的柱塞pm保持对准。

相反，当致动器pm通过液压动作从滑动件s中撤回时，座圈表面50ly和输入齿轮501联接在一起在任一方向上一致地旋转。

因此，在离合器的第一联接状态中，致动器pn可用并且致动器pm停用，并且联接器401n’将输入齿轮501直接联接至保持架501b，其通过共面的齿轮系回路产生运动学关系，使得输入齿轮501(内齿轮501f保持固定)的一圈旋转导致输出元件501g沿着与输入齿轮501的方向相反的方向旋转一圈。相反，在离合器的第二联接状态下，致动器pm可用并且致动器pn停用，联接器401m’经由小齿轮501g将输入齿轮501联接至第一扭矩构件001，并允许保持器构件501b和环形齿轮501e自由旋转。因此，在该第二联接状态下，第一扭矩构件001的旋转方向与输入齿轮501的旋转方向相同。

因此，在第一联接状态下，施加到共用扭矩传递构件的扭矩再次基于施加到输入齿轮501的扭矩和施加到第二扭矩输入部002的扭矩。相反，在第二联接状态下，施加到共用扭矩传递构件的扭矩基于施加到输入齿轮501的扭矩(即，独立于施加到第二扭矩输入部002的扭矩)。

Claims (13)

1.一种再生差速器，包括：

多个扭矩构件；和

齿轮组件，其包括主齿轮组和联接至主齿轮组的多个副齿轮组，主齿轮组联接至第一扭矩构件和第二扭矩构件，并且被构造成经由与副齿轮组共用的共用扭矩传递构件在副齿轮组与第一扭矩构件和第二扭矩构件之间传递扭矩，其中第一副齿轮组联接至第三扭矩构件并且被构造成在共用扭矩传递构件与第三扭矩构件之间传递扭矩，并且第二副齿轮组联接至第四扭矩构件并且被构造成在共用扭矩传递构件与第四扭矩构件之间传递扭矩，

其中齿轮组件被构造成保持ω₁、ω₂、ω₃和ω₄之间的固定运动学关系，如下：

ω₃＝M_Lω₂+Δ_Lω₁，并且

ω₄＝M_Rω₂+Δ_Rω₁，

其中：

M_L和Δ_L是k_L的函数，并且

M_R和Δ_R是k_R的函数，

并且其中：

k_L是第一副齿轮组的传动比，

k_R是第二副齿轮组的传动比，

ω₁是第一扭矩构件的旋转速度，

ω₂是第二扭矩构件的旋转速度，

ω₃是第三扭矩构件的旋转速度，并且

ω₄是第四扭矩构件的旋转速度。

2.根据权利要求1所述的再生差速器，其中：

M_L＝k_Mk_L，

Δ_L＝1-k_Mk_L，

M_R＝k_Mk_R，并且

Δ_R＝1-k_Mk_R，

其中：

k_M是相对于共用扭矩传递构件测量的主齿轮组的传动比，

k_L是相对于第三扭矩构件测量的，并且

k_R是相对于第四扭矩构件测量的。

3.根据权利要求1所述的再生差速器，其中，齿轮组件被构造成同时以速度ω₃’旋转第三扭矩构件和以速度ω₄’旋转第四扭矩构件，并且其中速度ω₃’与速度ω₄’之间的差和速度ω₁与速度ω₂之间的绝对差成比例。

4.根据权利要求3所述的再生差速器，其中：

ω₃’＝ω₂+(ω₁-ω₂)δ，并且

ω₄’＝ω₂-(ω₁-ω₂)δ，

并且其中：

δ＝1-k_Mk_L＝k_Mk_R-1，

k_M是相对于共用扭矩传递构件测量的主齿轮组的传动比，

k_L是相对于第三扭矩构件测量的，并且

k_R是相对于第四扭矩构件测量的。

5.根据权利要求1所述的再生差速器，其中，齿轮组件被构造成同时以与速度ω₁成比例的速度ω₃’旋转第三扭矩构件和以速度-ω₃’旋转第四扭矩构件，其中ω₂＝0。

6.根据权利要求5所述的再生差速器，其中：

ω₃’＝ω₁δ，

δ＝1-k_Mk_L＝k_Mk_R-1，

k_M是相对于共用扭矩传递构件测量的主齿轮组的传动比，

k_L是相对于第三扭矩构件测量的，并且

k_R是相对于第四扭矩构件测量的。

7.根据权利要求1所述的再生差速器，其中，齿轮组件被构造成当ω₁＝ω₂时，同时以与速度ω₂相等的速度ω₃’旋转第三扭矩构件和第四扭矩构件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的再生差速器，其中，主齿轮组包括主内齿轮以及与主内齿轮处于节圆接合的主小齿轮，第一副齿轮组包括第一内齿轮以及与第一内齿轮处于节圆接合的第一小齿轮，并且第二齿轮组包括第二内齿轮以及与第二内齿轮处于节圆接合的第二小齿轮，并且其中主小齿轮、第一小齿轮和第二小齿轮包括可旋转地安装至第一扭矩构件的整体式小齿轮。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的再生差速器，其中，第一副齿轮组包括第一内齿轮以及与第一内齿轮处于节圆接合的第一小齿轮，并且第二齿轮组包括第二内齿轮以及与第二内齿轮处于节圆接合的第二小齿轮，其中共用扭矩传递构件构造为线轴，该线轴包括圆柱形部分和径向向外延伸端，并且其中圆柱形部分设置在第一副齿轮组的径向内侧，并且径向向外延伸端携载第二内齿轮。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的再生差速器，其中，第一副齿轮组包括第一内齿轮以及与第一内齿轮处于节圆接合的第一小齿轮，并且第二齿轮组包括第二内齿轮以及与第二内齿轮处于节圆接合的第二小齿轮，其中共用扭矩传递构件构造为线轴，该线轴包括圆柱形部分和径向向内延伸端，并且其中圆柱形部分设置在第一副齿轮组的径向外侧，并且径向向内延伸端携载第二内齿轮。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的再生差速器，还包括倒置部分，倒置部分被构造成选择性地向共用扭矩传递构件施加扭矩，该扭矩基于施加到所述倒置部分的扭矩输入部的扭矩和施加到齿轮组件的扭矩输入部的扭矩。

12.根据权利要求11所述的再生差速器，其中，倒置部分包括固定于第一扭矩构件的第一伞齿轮、可旋转地联接至第一扭矩构件的第二伞齿轮、被构造成在第一伞齿轮和第二伞齿轮之间传递扭矩的第三伞齿轮、以及联接至扭矩输入部的离合器，其中离合器具有第一联接状态和第二联接状态，并且其中离合器被构造成在第一联接状态下将倒置部分的扭矩输入部和齿轮组件的扭矩输入部联接至第一伞齿轮，并且在第二联接状态下将倒置部分的扭矩输入部联接至第一扭矩构件。

13.根据权利要求11所述的再生差速器，其中，倒置部分包括：联接至第二扭矩构件的内齿轮；布置在内齿轮的径向内侧的环形齿轮；布置在环形齿轮的径向内侧并固定于第一扭矩构件的小齿轮；保持架构件，其被构造成保持环形齿轮的旋转轴线平行并偏离于内齿轮和小齿轮的旋转轴线，并且保持环形齿轮与内齿轮和小齿轮处于节圆接合；以及联接至扭矩输入部的离合器，其中离合器被构造成在第一联接状态下将倒置部分的扭矩输入部和齿轮组件的扭矩输入部联接至保持架构件，并且在第二联接状态下将倒置部分的扭矩输入部联接至第一扭矩构件。

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