CN110803218A - 一种履带车辆单功率流无级转向传动系统 - Google Patents

一种履带车辆单功率流无级转向传动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，发动机依次连接变速机构、传动组件；所述的传动组件与环面型差速器同轴连接，传动组件的两侧分别通过轮边减速器与左侧履带轮、右侧履带轮连接。本发明的环面型差速器，采用的是牵引式半环无级差速机构，整体结构简单，且该无级差速机构可以提供连续的差速比。本发明属于单功率流传动，特点是变速机构与环面型差速器串联，能量损耗较低；半环形无级差速机构，相对于液压变速机构，行星变速机构等复杂机构具有更少的能量损耗和更高的效率。

Description

一种履带车辆单功率流无级转向传动系统
技术领域
本发明涉及一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，属于车辆控制技术领域。
背景技术
目前履带车辆主要有四履带、轮履带和两履带等结构形式，其中，四履带主要以采用偏转车身铰接点实现转向，轮履带有采用偏转前轮转向和偏转车身铰接点转向两种形式。而两履带行驶的履带车辆，只有当左侧履带与右侧履带出现转速差时，履带车辆才可实现转向。最早的全履带车辆不得不采用单边制动或断开动力的方法来转向，转向效率低。后来履带车辆借助电力传动、液力传动等方式，实现双功率流传动，最终可实现无级转向。双功率流传动的无级转向技术由于转向过程中不中断功率传递，效率高，我国不断推广该技术。但目前应用在履带车辆上的双功率流转向传动系统往往传递路线复杂，能量损耗大，控制困难。
如图3是一种双流传动方式，由驱动电机与转向电机联合驱动，这种方案与传统的机械双流转向传动系统很相似，内燃机带动发电机向驱动电机供电，通过直驶电机带动左右侧车轮直线行驶；转向时，转向电动机提供转向功率，通过转向传动轴调节两侧履带速度。
具体实施方式：直驱电机通过变速机构然后通过两端动力输入齿轮(3)将动力输送到输出行星轮上面，再通过两侧输出行星架(2)和输出轴齿轮(5)将动力输送到两轮上面。当转向电机不工作是，直驱电机直接向上面所说一样直接驱动拖拉机前进，此时为直线运动状态。当需要转向的时候就要用到转向电机，手中的方向盘通过控制转向电机进行正转和反转，当转向电机在图示方向，向右转动的时候，那么会驱动左侧转向锥齿轮(4)向下转动；右侧转向锥齿轮(6)向上转动。(4)和(6)的转向是刚好相反的，因此他们所啮合的左右转向控制齿轮的转向也是相反的，左右转向控制齿轮就好像是行星齿轮系的太阳轮一样，如果此时左右动力输入齿轮的转向也是向上的，那么它的转向和转向控制齿轮(1)的转向一致，由行星齿轮系知识可以知道，此时输出行星架(2)的转速相比于转向控制齿轮(1)不转动时的速度更慢。然而同理可知右侧转向控制齿轮与右侧动力输入齿轮的转向刚好相反，此时右侧输出行星架的转速相比于右侧转向控制齿轮不转动时的速度更快。从而使得右侧输出齿轮转速快于左侧输出齿轮转速，从而实现履带拖拉机的转向。当转向电机转向相反时同理。
该技术存在以下技术问题：
(1)该传动系统具有复杂的行星轮系结构；
(2)功率传递路线较长，经过多次能量转换，使得转换过程中能量损失较大；
(3)该双功率流传动方式，在转向时，功率流通过直驶路和转向路分开传递，增加了整车控制策略的实现难度。
发明内容
本发明的目的是克服上述双功率流传动和液压传动等方法的不足，提供一种纯机械式的、结构简单的履带车辆单功率流无级转向传动系统。因为其单功率流传动的方式，同时其环面型差速器采用牵引式半环形无级差速机构，使得发动机的机械能传到履带两端的能量损耗较低，拥有较高的效率。环面型差速器采用的是牵引式无级差速机构，控制简单，能提供连续的差速比。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，包括有发动机、变速机构、传动组件、环面型差速器、轮边减速器、左侧履带轮和右侧履带轮；
发动机依次连接变速结构、传动组件；所述的传动组件与环面型差速器同轴连接，传动组件的两侧分别通过轮边减速器与左侧履带轮、右侧履带轮连接。
所述的传动组件包括有主动锥齿轮、从动锥齿轮、第一齿轮、第二齿轮、左侧传动齿轮、右侧传动齿轮、左侧输出齿轮、右侧输出齿轮和动力输入轴；主动锥齿轮和从动锥齿轮啮合传动，从动锥齿轮和第一齿轮同轴，第一齿轮和第二齿轮啮合传动，第二齿轮固定安装在动力输入轴上；左侧传动齿轮和左侧输出齿轮啮合传动，右侧传动齿轮和右侧输出齿轮啮合传动，且两对齿轮传动的传动比相同；左侧输出齿轮通过轮边减速器与左侧履带轮连接，右侧输出齿轮通过轮边减速器与右侧履带轮连接。
环面型差速器是一个牵引式半环形无级差速机构，包括两个输出盘分别为左侧输出盘、右侧输出盘，还包括连接盘和多个滚子，左侧输出盘与左侧传动齿轮同轴配合，右侧输出盘与右侧传动齿轮同轴配合，每个输出盘与对应的传动齿轮转速相同；两个输出盘均与每个滚子压紧，靠牵引力传动机械能，各滚子的中心点分别均匀的周向铰接在连接盘的外圈，滚子可各自绕铰接点偏转；连接盘的回转中心与动力输入轴固定连接；差速方式是通过控制滚子偏转实现差速。履带车辆直驶时，发动机产生的机械能传到变速机构，再从变速机构输出，通过齿轮传动到动力输入轴，动力输入轴带动环面型差速器的连接盘旋转，连接盘上的滚子绕着动力输入轴的回转轴线做行星回转运动。再通过牵引力带动左右侧输出盘转动，输出盘再带动传动齿轮旋转，传动齿轮与输出齿轮啮合，将动力传到轮边减速器，带动履带轮的旋转。此时环面型差速器中的滚子处于初始状态，即滚子与动力输入轴的倾角为零，所以左右输出盘的转速相同，即两边履带轮的转速相同，此时履带车辆处于直驶状态。
为了实现转向，只需要让环面型差速器中的滚子绕铰接点偏转一定角度，使得滚子与动力输入轴产生倾角，左右输出盘就会出现转速差，两边履带轮此时会拥有不同的转速，从而实现转向，滚子偏转的角度直接决定左右履带轮的差速比。该环面型差速器中的滚子可以在一定范围内连续进行偏转，使得两边履带轮具有连续的差速比。
本发明技术方案带来的有益效果
(1)结构简单，拥有连续的差速比。
本发明方案中的环面型差速器，采用的是牵引式半环形无级差速机构，整体结构简单，且该无级差速机构可以提供连续的差速比。
(2)能量损耗低，效率高。
一方面，本发明方案属于单功率流传动，特点是变速机构与环面型差速器串联，能量损耗较低；另一方面，本发明方案的环面型差速器采用的是牵引式半环形无级差速机构，相对于液压变速机构，行星变速机构等复杂机构具有更少的能量损耗和更高的效率。
附图说明
图1为本发明的初始状态时的结构示意图；
图2为本发明右转弯时的环面型差速器状态图；
图3为现有技术双流传动结构示意图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
如图1所示，一种履带车辆单功率流无级转向传动系统初始状态时的系统状态，包括有发动机、变速机构、传动组件、环面型差速器、轮边减速器、左侧履带轮16和右侧履带轮17；
发动机依次连接变速结构、传动组件；所述的传动组件与环面型差速器同轴连接，传动组件的两侧分别通过轮边减速器与左侧履带轮16、右侧履带轮17连接；
所述的变速机构部分档位为减速档，部分档位为升速档，以保证输出转速足够维持牵引传动。
所述的传动组件包括有主动锥齿轮8、从动锥齿轮9、第一齿轮10、第二齿轮13、左侧传动齿轮11、右侧传动齿轮21、左侧输出齿轮15、右侧输出齿轮18和动力输入轴12；主动锥齿轮8和从动锥齿轮9啮合传动，从动锥齿轮9和第一齿轮10同轴，第一齿轮10和第二齿轮13啮合传动，第二齿轮13固定安装在动力输入轴12上；左侧传动齿轮11和左侧输出齿轮15啮合传动，右侧传动齿轮21和右侧输出齿轮18啮合传动，且两对齿轮传动的传动比相同；左侧输出齿轮15通过轮边减速器与左侧履带轮16连接，右侧输出齿轮18通过轮边减速器与右侧履带轮17连接；
环面型差速器是一个牵引式半环形无级差速机构，包括两个输出盘分别为左侧输出盘14、右侧输出盘19，还包括连接盘22和多个滚子，本实施例以两个滚子为例，分别为第一滚子20、第二滚子23，左侧输出盘14与左侧传动齿轮11同轴配合，右侧输出盘19与右侧传动齿轮21同轴配合，每个输出盘与对应的传动齿轮转速相同；两个输出盘均与第一滚子20、第二滚子23压紧，靠牵引力传动机械能，第一滚子20的中心点A、第二滚子23的中心点B分别与连接盘22两端铰接，两个滚子可各自绕中心点偏转；连接盘22回转中心与动力输入轴12固定连接；差速方式是通过控制滚子偏转实现差速。
初始状态下，发动机产生机械能，机械能经过变速机构、主动锥齿轮8、从动锥齿轮9、第一齿轮10和第二齿轮13的传动，到达动力输入轴12，使动力输入轴12旋转。动力输入轴12是一根通轴，与连接盘22配合，带动连接盘22转动。铰接在连接盘22上的第一滚子20、第二滚子23随即作行星回转运动，由牵引力的作用，使得左侧输出盘14和右侧输出盘19旋转。左侧输出盘14通过带动左侧传动齿轮11和左侧输出齿轮15的啮合运动，将动力输出到轮边减速器，进而使左侧履带轮16转动。右侧的传动相同。此时，第一滚子20、第二滚子23与动力输入轴12平行，所以左侧输出盘14和右侧输出盘19的转速相等，左侧履带轮16和右侧履带轮17的转速相等，此时履带车辆直行。
如图2所示，是本发明所述方案右转弯时的环面型差速器状态图。此机构是一个牵引式半环形无级差速机构，此时，第一滚子20绕中心点A点偏转，与动力输入轴12形成倾角，第二滚子23的偏转状态和第一滚子20对称。此时，动力传动路线与图2直行时的动力传动路线相同，发动机的动力传到动力输入轴12，带动第一滚子20、第二滚子23做回转运动，第一滚子20、第二滚子23通过牵引运动分别带动左侧输出盘14、右侧输出盘19，由于滚子逆时针倾斜，左侧输出盘14的旋转速度比右侧输出盘19的旋转速度更大，所以左侧履带轮16的转速大于右侧履带轮17，就实现了履带车辆的右转弯。当滚子的倾斜方向相反时同理，可以实现履带车辆的左转弯。

Claims (4)

1.一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，其特征在于，包括有发动机、变速机构、传动组件、环面型差速器、轮边减速器、左侧履带轮(16)和右侧履带轮(17)；
发动机依次连接变速结构、传动组件；所述的传动组件与环面型差速器同轴连接，传动组件的两侧分别通过轮边减速器与左侧履带轮(16)、右侧履带轮(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，其特征在于，所述的传动组件包括有主动锥齿轮(8)、从动锥齿轮(9)、第一齿轮(10)、第二齿轮(13)、左侧传动齿轮(11)、右侧传动齿轮(21)、左侧输出齿轮(15)、右侧输出齿轮(18)和动力输入轴(12)；主动锥齿轮(8)和从动锥齿轮(9)啮合传动，从动锥齿轮(9)和第一齿轮(10)同轴，第一齿轮(10)和第二齿轮(13)啮合传动，第二齿轮(13)安装在动力输入轴(12)上；左侧传动齿轮(11)和左侧输出齿轮(15)啮合传动，右侧传动齿轮(21)和右侧输出齿轮(18)啮合传动，且两对齿轮传动的传动比相同；左侧输出齿轮(15)通过轮边减速器与左侧履带轮(16)连接，右侧输出齿轮(18)通过轮边减速器与右侧履带轮(17)连接。
3.根据权利要求2所述的一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，其特征在于，所述的环面型差速器是一个牵引式半环形无级差速机构，包括两个输出盘分别为左侧输出盘(14)、右侧输出盘(19)，还包括连接盘(22)和多个滚子，左侧输出盘(14)与左侧传动齿轮(11)同轴配合，右侧输出盘(19)与右侧传动齿轮(21)同轴配合，两个输出盘与对应的传动齿轮转速相同；两个输出盘均与每个滚子压紧，靠牵引力传动机械能，各滚子的中心点分别均匀地周向铰接在连接盘(22)的外圈，滚子可各自绕铰接点偏转；连接盘(22)的回转中心与动力输入轴(12)固定连接；差速方式是通过控制滚子偏转实现差速。
4.根据权利要求1所述的一种履带车辆单功率流无级转向传动系统，其特征在于，所述的变速机构部分档位为减速档，部分档位为升速档。
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