CN110562035B - 履带式车辆可行走和任意转向底盘及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种履带式车辆可行走和任意转向底盘及其控制方法，包括位于前端的第一差速器和位于后端左右两侧的第二差速器和第三差速器；第一差速器的左右半轴分别连接至车辆的左右履带，第二差速器和第三差速器的一根半轴分别连接驱动车辆的左右履带，另一根半轴形成动力输入端；其中，第一差速器、第二差速器和第三差速器的的主动齿轮轴上分别设置有第一制动件、第二制动件和第三制动件。本发明的履带式车辆可行走和任意转向底盘制造简单、体积小、重量轻、成本低、操控简单容易、并且性能相当高。由于采用全机械齿轮传动，本发明的底盘行走效率高，行驶路程燃油比高，故障率低，维修方便，并且行走转向方面一样非常灵活。

Description

履带式车辆可行走和任意转向底盘及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域。更具体地说，本发明涉及一种履带式车辆可行走和任意转向底盘及其控制方法。
背景技术
车辆底盘可以分为机械传动、液力传动、液压传动和电传动底盘。其中，液力传动、液压传动和电传动底盘具有转向灵活、控制精确和性能高的优点，但是存在制造复杂、体积较大、较为笨重、成本高、故障率较高且维修不方便的问题。而机械传动底盘通常需要设计复杂的结构才能实现在快速行驶前进时，在不停车不减速的情况下，实施所需的任意角度转向、掉头、撤回或其他所需的角度行驶，包括实施原地转向，即一边履带正转，一边履带反转的功能，因此成本很高，操控复杂。
因此，亟需设计一种制造简单、体积小、重量轻、成本低、操控简单容易、并且性能相当高的车辆可行走和任意转向的底盘方案及其控制方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种制造简单、体积小、重量轻、成本低、操控简单容易、并且性能相当高的履带式车辆可行走和任意转向的底盘及其控制方法。
本发明基于以下原理：
汽车差速器总成，其中包含：主减速器主动齿轮、主减速器从动齿轮，差速器的大小根据车辆负重而定，两个半轴齿轮通过两个半轴和左右履带驱动链轮相连，在原主减速器主动齿轮轴上安装上圆形盘片作制动盘，再安装上相应的油压分泵和制动用的摩擦片(刹车片)使其在需要时能把主减速轴制动即可，此为车辆的前端设计。
后端轴使用两个和前端相同的汽车差速器总成(包括主减速器主动齿轮、主减速器从动齿轮)。一个汽车差速器总成只能用一半半轴齿轮通过一根半轴和一边的履带相连驱动，也就是说一个汽车差速器总成只能驱动一边的履带，而另一端的半轴齿轮通过圆轴和另一差速器的半轴齿轮相连，并且在圆轴上安装齿轮和变速箱输出端相连，而成为差速器的动力输入端。最后在两个汽车差速器总成的主减速器的主动齿轮上分别装上圆形盘片作为制动盘，液压制动分泵和制动用的摩擦片，使其在需要制动时能够把主减速轴制动即可。此为后端驱动轴的设计构造。
工作过程：
正常开始时，变速箱输出轴输出的动力带动两个差速器相连的圆轴A，也带动半轴齿轮，带动行星齿轮，从动齿轮和装有圆形制动盘的主减速器主动齿轮转动，而和履带相连的半轴和半轴齿轮不转动，履带也不转动，车辆处于停车状态。
但此时如果制动分泵通过摩擦片把主减速器主动齿轮上安装的圆形盘片制动(后端的第二和第三两个差速器总成主动齿轮轴上的圆盘都制动)，此时连接履带半轴齿轮，半轴转动驱动车辆直行。当车辆需要转向时，如右转向时，松开右边的差速器的圆盘制动，圆盘转动。而和右边履带驱动链轮相连的半轴齿轮、半轴停转使得履带失去前行的动力，这时可做小角度修正方向行驶。但如果此时需要快速大角度转向或立即撤回时(如原地转向功能时)，只要把装在前端的第一汽车差速器总成主减速器主动齿轮轴上的圆盘通过制动分泵把其制动，制动后动力由左边的履带的前行转动的动力通过第一差速器的前左半轴带动半轴齿轮，在差速器行星齿轮的作用下，使得前差速器右边的半轴齿轮反转，半轴也反转，于是右边的履带也反转，而左边的履带式正转，从而完成了原地快速转向或撤回的整个过程。
当需要对履带松紧调整时，可通过调整前轴前后移动进行调整(此时前轴和汽车驱动桥一样)。
本发明的三个汽车差速器总成的动力输出是和两边两条履带串联安装，控制方式由于采用摩擦盘，摩擦片钳制锁定和释放式，并且基本上是外安装式，拆装更换维修容易。当用作负重很大时，如重型坦克或其他重型履带车辆时，可根据需要选用其他类型的行星齿轮组方案，如结构紧凑的，传动效率高的内内啮合式行星齿轮机构方案装配使用。本设计方案采用汽车差速器总成的目的是为了解说解释说明清楚的目的。
本案的动力接合端可采用锥齿传动式和圆柱齿轮传动式，
本发明还有一个目的是提供一种履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，包括位于前端的第一差速器和位于后端左右两侧的第二差速器和第三差速器；
所述第一差速器的左右半轴分别连接至车辆的左右履带，所述第二差速器和第三差速器的一根半轴分别连接驱动车辆的左右履带，另一根半轴形成动力输入端；
其中，所述第一差速器、第二差速器和第三差速器的的主动齿轮轴上分别设置有第一制动件、第二制动件和第三制动件。差速器的主动齿轮和从动齿轮啮合，当主动齿轮被制动时，从动齿轮同样被制动，这样动力输入端的动力就可以通过差速器行星齿轮的传动输出到差速器上与履带连接的一根半轴上，从而驱动车辆；反之，当主动齿轮没有被制动时，从动齿轮可以转动，动力输入端的动力驱动从动齿轮空转而无法传递到履带。
通过使用三个差速器和三个制动件配合的方式，就能够实现履带式车辆可行走和任意转向，结构制造简单、体积小、重量轻、成本低、操控简单且性能相当高。这是传统机械底盘和液力传动、液压传动和电传动底盘无法做到的。
优选的是，所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘中，所述第一差速器、第二差速器和第三差速器为包含主动齿轮、从动齿轮和行星齿轮的常规差速器。直接选用常规的汽车差速器成本低。
优选的是，所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘中，所述第一制动件、第二制动件和第三制动件包括：
圆盘，其套设在所述主动齿轮轴上形成制动盘；
刹车片，其与所述制动盘产生摩擦以制动；
油压分泵，其驱动所述刹车片接触或离开所述制动盘。
优选的是，所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘中，所述刹车片通过钳制夹持和释放的方式与所述圆盘配合。
优选的是，所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘中，所述第一差速器的左右半轴分别连接至车辆的左右履带上的驱动链轮。
优选的是，所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘中，所述动力输入端上设置有齿轮与车辆的变速器输出端相连。
优选的是，所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘中，所述车辆变速器输出端与动力输入端以锥齿传动或圆柱齿轮传动的方式结合。
一种履带式车辆可行走和任意转向底盘的控制方法，其中，包括：
正常开始时，车辆变速箱输出轴输出的动力带动第二差速器和第三差速器之间的动力输入端，也带动与动力输入端连接半轴齿轮转动、从而带动行星齿轮、从动齿轮和装有制动件的主动齿轮转动，而和履带相连的半轴和半轴齿轮不转动，履带也不转动，车辆处于停车状态。
通过第二制动件和第三制动件将第二差速器和第三差速器的主动齿轮制动，使得车辆变速箱的输出动力通过第二差速器和第三差速器的半轴传递到车辆的左右履带，实现车辆的直行；
通过松开第二或第三制动件中任意一个，使得对应的第二或第三差速器的半轴停转而对应的履带失去动力，实现小角度修正方向行驶；
通过第一制动件将第一差速器的主动齿轮制动，使得通过履带传来的动力源驱动第一差速器的左半轴或右半轴转动，通过第一差速器的行星齿轮传动，使其产生第一差速器左半轴输入正转右半轴输出反转或第一差速器右半轴输入正转左半轴输出反转的特性，从而形成左履带和右履带相向转动动作，实现车辆原地快速转向或撤回。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的履带式车辆可行走和任意转向底盘制造简单、体积小、重量轻、成本低、操控简单容易、并且性能相当高。由于采用全机械齿轮传动，相比液体传动的底盘，本发明的底盘行走效率高，行驶路程燃油比高，故障率低，维修方便，并且行走转向方面一样非常灵活。如当车辆在快速行驶前进时，可以在不停车不减速的情况下，实施所需的任意角度转向、掉头、撤回或其他所需的角度行驶，也可以很容易实施原地转向，即一边履带正转，一边履带反转的功能。这功能在目前机械齿轮驱动的底盘中，用低成本及简单的操控是很难实现的。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘的一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘的另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，一种履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，包括位于前端的第一差速器1和位于后端左右两侧的第二差速器2和第三差速器3.
所述第一差速器1的左右半轴(4，5)分别连接至车辆的左右履带，所述第二差速器2和第三差速器3的一根半轴(13，14)分别连接驱动车辆的左右履带，另一根半轴(19，20)形成动力输入端，负责与车辆变速器动力输出轴21连接；
其中，所述第一差速器1、第二差速器2和第三差速器3的的主动齿轮轴7上分别设置有第一制动件6、第二制动件15和第三制动件16。
进一步，所述第一差速器1、第二差速器2和第三差速器3为包含主动齿轮8、从动齿轮23和行星齿轮12的汽车差速器。
进一步，所述第一制动件6、第二制动件15和第三制动件16包括：
圆盘9，其套设在所述主动齿轮轴7上形成制动盘；
刹车片10，其与所述制动盘产生摩擦以制动；
油压分泵，其驱动所述刹车片10接触或离开所述制动盘。
主动齿轮轴7一端的主动齿轮8与差速器的从动齿轮23啮合，当刹车片制动时，差速器的从动齿轮被制动。
进一步，所述刹车片10通过钳制夹持和释放的方式与所述圆盘9配合。
进一步，所述第一差速器1的左右半轴(4，5)分别连接至车辆的左右履带上的驱动链轮。
进一步，所述动力输入端上设置有齿轮22与车辆的变速器输出端相连。
图1和图2给出了动力输入端与车辆变速器输出端两种不同的连接配合方式，图1为车辆变速器输出端与动力输入端以锥齿传动的方式结合，图2为车辆变速器输出端与动力输入端以圆柱齿轮传动的方式结合。
一种履带式车辆可行走和任意转向底盘的控制方法，其中，包括：
正常开始时，车辆变速箱输出轴21输出的动力带动第二差速器2和第三差速器3之间的动力输入端(19，20)，也带动与动力输入端连接半轴齿轮(17，18)转动、从而带动行星齿轮、从动齿轮和装有制动件的主动齿轮转动，而和左右履带相连的半轴(13，14)和半轴齿轮不转动，左右履带也不转动，车辆处于停车状态。
通过第二制动件15和第三制动件16将第二差速器2和第三差速器3的主动齿轮制动，使得车辆变速箱的输出动力通过第二差速器2和第三差速器3的半轴(13,14)传递到车辆的左右履带，实现车辆的直行。
当车辆需要左转向或右转向时，通过松开第二制动件15或第三制动件16中对应一个，使得对应的第二差速器2或第三差速器3的半轴停转而对应的履带失去动力，实现小角度修正方向行驶；如右转向时，松开第三差速器的第三制动件16，第三差速器的从动齿轮转动，而和右边履带驱动链轮相连的半轴齿轮和半轴停转使得右履带失去前行的动力，从而实现小角度右转向。
当需要快速大角度转向或立即撤回时，如在上述小角度右转向的基础上原地转向时，通过第一制动件将第一差速器的主动齿轮制动，使得左履带的前进动力驱动第一差速器1的左半轴4转动，通过第一差速器1的行星齿轮12传动，驱动第一差速器1的右半轴5反转，从而形成左履带和右履带相向转动动作，即右边的履带反转，而左边的履带式正转，实现车辆原地快速转向或撤回。右转向原地转向时，则和上述左转向相反。
当需要对左右履带松紧调整时，可通过调整前端前后移动进行调整(此时前端和汽车驱动桥一样)。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，包括位于前端的第一差速器和位于后端左右两侧的第二差速器和第三差速器；
所述第一差速器的左右半轴分别连接至车辆的左右履带， 所述第二差速器和第三差速器的一根半轴分别连接驱动车辆的左右履带，另一根半轴形成动力输入端；
其中，所述第一差速器、第二差速器和第三差速器的的主动齿轮轴上分别设置有第一制动件、第二制动件和第三制动件；
正常开始时，车辆变速箱输出轴输出的动力带动第二和第三差速器之间的动力输入端，也带动与动力输入端连接半轴齿轮转动、从而带动行星齿轮、从动齿轮和装有制动件的主动齿轮转动，而和履带相连的半轴和半轴齿轮不转动，履带也不转动，车辆处于停车状态；
通过第二制动件和第三制动件将第二差速器和第三差速器的主动齿轮制动，使得车辆变速箱的输出动力通过第二差速器和第三差速器的半轴传递到车辆的左右履带，实现车辆的直行；
通过松开第二或第三制动件中任意一个，使得对应的第二或第三差速器的半轴停转而对应的履带失去动力，实现小角度修正方向行驶；
通过第一制动件将第一差速器的主动齿轮制动，使得通过履带传来的动力源驱动第一差速器的左半轴或右半轴转动，通过第一差速器的行星齿轮传动，使其产生第一差速器左半轴输入正转右半轴输出反转或第一差速器右半轴输入正转左半轴输出反转的特性，从而形成左履带和右履带相向转动动作，实现车辆原地快速转向或撤回。
2.如权利要求1所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，所述第一差速器、第二差速器和第三差速器为包含主动齿轮、从动齿轮和行星齿轮的常规差速器。
3.如权利要求2所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，所述第一制动件、第二制动件和第三制动件包括：
圆盘，其套设在所述主动齿轮轴上形成制动盘；
刹车片，其与所述制动盘产生摩擦以制动；
油压分泵，其驱动所述刹车片接触或离开所述制动盘。
4.如权利要求3所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，所述刹车片通过钳制夹持和释放的方式与所述圆盘配合。
5.如权利要求1所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，所述第一差速器的左右半轴分别连接至车辆的左右履带上的驱动链轮。
6.如权利要求1所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，所述动力输入端上设置有齿轮与车辆的变速器输出端相连。
7.如权利要求1所述的履带式车辆可行走和任意转向底盘，其中，所述车辆变速器输出端与动力输入端以锥齿传动或圆柱齿轮传动的方式结合。
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GR01 Patent grant
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