CN115534644A - 一种用于履带机车的驱动及转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于履带机车的驱动及转向装置，其主轴两端分别通过第一、第二差速器与左、右输出轴连动；第一动力单元与主轴连动，主轴通过第一、第二差速器分别驱动左、右输出轴同向转动；第二动力单元分别与第一差速器和第二差速器中的驱动架连动，通过第一差速器和第二差速器中的驱动架分别带动左、右输出轴转动，且左、右输出轴转动方向相反；左输出轴与左驱动轮连动，右输出轴与右驱动轮连动，左、右驱动轮分别作为履带机车中左、右履带部的驱动轮。本发明采用两个动力单元进行驱动，但两个动力单元分别负责行进和转向工作，不会同时工作，以减少每个动力单元的工作负荷和功耗，同时可以保证左右输出轴的同步转动，实现直线行走。

Description

一种用于履带机车的驱动及转向装置

技术领域：

本发明涉及动力驱动机械技术领域，特指一种适用于履带机车中的驱动及转向装置。

背景技术：

目前的电动农耕机一般采用履带传动机构，以适应农田的耕种环境。由于履带机车的行进方式与普通车轮机车的行进方式不同，履带机车不能像车轮机车一样直接通过控制前轮的方向实现转向。所以，目前的履带式农耕机多采用双电机结构，即每个电机分别驱动一侧的履带运行。当需要转弯时，只需要左右两侧履带运行方向相反即可实现转向。但是这种驱动及转向方式存在以下缺点：

1、由于左右两侧的履带分别通过两个电机驱动，农耕机不论是行进还是转向，两台电机一直处于工作状态。这样不仅导致能耗加大，影响农耕机的电池续航能力，而且电机长时间连续工作导致过热，影响电机使用寿命。

2、由于左右两侧的履带分别通过两个电机驱动，两侧履带的传动机构分别独立设置，并由独立的电机驱动。当农耕机需要保持直线行驶时，必须确保两侧履带的传动机构完全同步，否则就会出现偏移。但是要保证两侧履带的完全同步，实现起来是较为困难的，例如电机的输出，传动机构的误差等因素都会造成两侧履带运行无法完全同步。最终导致农耕机在直线行驶一段距离后就会出现偏移。由于目前的国家标准中，对于农耕机的直线行驶距离具有相应的要求，很多企业为了达标只能增加纠错电路，纠错电路通过各种传感器判断是否出现直线偏移，然后控制电机的输出转速，从而进行调整。这种纠错电路容易损害，并且维修麻烦。

有鉴于上述问题，本发明人提出以下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种用于履带机车的驱动及转向装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种用于履带机车的驱动及转向装置，包括：箱体、主轴、左输出轴、右输出轴、第一动力单元、第二动力单元、左驱动轮和右驱动轮，还包括第一差速器和第二差速器，所述的主轴两端分别通过第一差速器、第二差速器与左输出轴和右输出轴连动；所述的第一动力单元与主轴连动，通过第一动力单元驱动主轴转动，主轴通过第一差速器、第二差速器分别驱动左输出轴、右输出轴同向转动；所述的第二动力单元分别与第一差速器和第二差速器中的驱动架连动，通过第一差速器和第二差速器中的驱动架分别带动左输出轴、右输出轴转动，且左输出轴、右输出轴转动方向相反；所述的左输出轴与左驱动轮连动，所述的右输出轴与右驱动轮连动，左驱动轮和右驱动轮分别作为履带机车中左右履带部的驱动轮；所述的主轴、左输出轴、右输出轴、第一差速器和第二差速器安装在箱体内，所述的左驱动轮、右驱动轮分别位于箱体的左右外侧；所述的第一动力单元和第二动力单元分别位于箱体前侧与后侧。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一差速器和第二差速器均采用行星齿轮式差速器；所述的驱动架为第一差速器和第二差速器中的行星轮架。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第二动力单元通过第二传动机构与第一差速器和第二差速器中的行星轮架连动，所述的第二传动机构包括：副轴，以及分别与副轴连动的左传动机构和右传动机构，所述的副轴通过第二动力单元驱动；第一差速器的行星轮架通过左传动机构与副轴连动，即副轴通过左传动机构带动第一差速器的行星轮架转动；第二差速器的行星轮架通过右传动机构与副轴连动，副轴通过有传动机构带动第二差速器的行星轮架转动，且第一差速器的行星轮架与第二差速器的行星轮架的转动方向相反。

进一步而言，上述技术方案中，所述的左传动机构采用不改变转动方向的传动机构；所述的右传动机构采用改变转动方向的传动机构，或者所述的左传动机构采用改变转动方向的传动机构；所述的右传动机构采用不改变转动方向的传动机构。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一动力单元和第二动力单元为电动机或发动机。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一动力单元通过第一传动机构与主轴连动，该第一传动机构采用齿轮传动机构、皮带传动机构、链条传动机构中的任意一种。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一动力单元和第二动力单元沿前后方向的中轴线呈中心对称分布。

进一步而言，上述技术方案中，所述的主轴、左输出轴和右输出轴的轴线位于同一直线上。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本发明仍采用两个动力单元进行驱动，但是这两个动力单元(例如电机)分别负责行进和转向工作，并不会同时工作，这样减少了每个动力单元的工作负荷，有助于提升动力单元的寿命，同时减少功耗，对于采用电池作为能源的电动动力单元而言，可大大延长续航时间。

2、本发明中驱动及转向机构设计为一个整体传动机构，这样不仅简化了驱动机构，并且可以有效保证驱动机构的同步性。

3、本发明中驱动及转向机构设计为一个整体，二者相互连动，仅仅通过双差速器结构实现各自独立工作，不论是行进还是转向，都可以保证左右输出轴的同步转动。这样就可以保证履带机车的直线行走，从而符合国家标准。

附图说明：

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明具体实施例的结构示意图；

图3是图2中部分放大图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

见图1所示，这是本发明的结构原理图，其包括：主轴1、左输出轴2、右输出轴3、第一动力单元4、第二动力单元5、第一差速器6和第二差速器7。当本发明用于履带机车中作为驱动及转向装置时，左输出轴2与一左驱动轮20连动，右输出轴3与一右驱动轮30连动，其中左、右驱动轮20、30分别作为履带机车中左右两侧履带机构的驱动轮。

所述的第一动力单元4和第二动力单元5为电动机，当然也可采用燃油发动机。其中第一动力单元4用于驱动本发明实现前进或者后退，即通过第一动力单元4最终驱动左输出轴2和右输出轴3同步同向转动。第二动力单元5用于驱动本发明实现转向，即通过第二动力单元5最终驱动左输出轴2和右输出轴3实现转动方向相反的转动。

所述的主轴1、左输出轴2和右输出轴3的轴线位于同一直线上，并且主轴1的左右两端分别通过第一差速器6、第二差速器7与左输出轴2和右输出轴3连动。

下面针对第一动力单元4用于驱动本发明实现前进或者后退部分进行说明。

所述的第一动力单元4与主轴1连动，通过第一动力单元4驱动主轴1转动，主轴1通过第一差速器6、第二差速器7分别驱动左输出轴2、右输出轴3同向转动。此时第二动力单元5不工作。

传统的差速器在应用过程中，其动力是通过驱动架输入，例如针对行星齿轮式差速器，其驱动架为行星轮架输入，然后通过行星齿轮组分别驱动左半轴和右半轴转动。而本发明中，在驱动本发明行进过程中，差速器的驱动架部分并不作为动力输入部分，而是通过其中一个半轴直接驱动另一个半轴。结合本发明，主轴1作为第一差速器6、第二差速器7的共用半轴。针对第一差速器6而言，当主轴1转动时，转矩通过第一差速器6传动至左输出轴2，此时作为第一差速器6的驱动架并不发生转动。同时，针对第二差速器7而言，当主轴1转动时，转矩通过第二差速器7传动至右输出轴3，此时作为第二差速器7的驱动架并不发生转动。如此就实现了通过主轴1同时驱动左输出轴2和右输出轴3共同、同向转动2。只要保证第一差速器6和第二差速器7，左输出轴2和右输出轴3的规格尺寸统一，就可以实现左输出轴2和右输出轴3输出的转速相同，从而可以令左驱动轮20、右驱动轮30保持同步。最终实现履带机车的直线行进。

另外，通过改变第一动力单元4输出的转动方向，就可以实现履带机车的前进或后退。

所述的第一动力单元4通过第一传动机构8与主轴1连动，该第一传动机构8可采用齿轮传动机构、皮带传动机构、链条传动机构中的任意一种。

下面针对第二动力单元5用于驱动本发明实现转向部分进行说明。

当第二动力单元5工作时，第一动力单元4停止输出，主轴1不转动。此时第一差速器6、第二差速器7的驱动架通过第二驱动单元5驱动，并实现转动方向相反的转动。即，第二动力单元5分别与第一差速器6和第二差速器7中的驱动架连动，通过第一差速器6和第二差速器7中的驱动架分别带动左输出轴2、右输出轴3转动，同时需要保证第一差速器6和第二差速器7中的驱动架转动方向相反，最终实现左输出轴2、右输出轴3转动方向相反。

所述的第二动力单元5通过第二传动机构9与第一差速器6和第二差速器7中的驱动架连动，所述的第二传动机构9包括：副轴91，以及分别与副轴91连动的左传动机构92和右传动机构93。

由于第二动力单元5需要同时驱动第一差速器6和第二差速器7中的驱动架，并且要确保二者的驱动架转动方向相反。要实现这个目的，左传动机构92和右传动机构93需要采用不同的连动机构进行驱动。例如：两个相互啮合的齿轮运行时，两个齿轮的转动方向相反。三个依次啮合好的齿轮运行时，第一个齿轮和最后一个齿轮的转动方向相同。皮带传动机构、链条传动机构运行时，皮带轮、链轮转动方向相同。所以，利用这些不同的传动机构，就可以实现第一差速器6和第二差速器7中的驱动架在第二动力单元5驱动下，转动方向相反。例如，左传动机构92可以采用皮带或链条传动，右传动机构93采用两个啮合的齿轮传动。

当第二动力单元5同时驱动第一差速器6的驱动架正向转动、第二差速器7的驱动架反向转动时。由于此时第一动力单元4没有工作，与第一动力单元4连动的主轴1不转动。第一差速器6带动左输出轴2正向转动，第二差速器7带动右输出轴3反向转动。从而可以令左驱动轮20、右驱动轮30转动方向相反，最终实现履带机车的直转向。

另外，通过改变第二动力单元4输出的转动方向，就可以实现履带机车左转或者右转。

见图2、图3所示，这是本发明的一个较佳的具体实施例。

本实施例中，所述的第一动力单元4和第二动力单元5采用电动机，所述的第一差速器6和第二差速器7均采用相同规格尺寸的行星齿轮式差速器；所述的驱动架为第一差速器6和第二差速器7中的行星轮架61、71。

本实施例中，第一传动机构8采用的是减速齿轮传动机构，其包括：与第一动力单元4输出轴固定的第一齿轮81、与第一齿轮81啮合的第二齿轮82、与第二齿轮82固定连接的第一传动轴83、固定连接在第一传动轴83上的第三齿轮84，以及固定连接在主轴1上并与第三齿轮啮合的第四齿轮85。当第一动力单元4工作时，其输出的转矩通过第一齿轮81与第二齿轮82的啮合实现第一级减速，然后通过第三齿轮84与第四齿轮85的啮合实现第二级减速，最终带动主轴1转动。

结合前面所述，当主轴1转动时，转矩通过第一差速器6传动至左输出轴2、通过第二差速器7传动至右输出轴3。此时行星轮架61、71不发生转动，左输出轴2和右输出轴3同步、同向转动。最终实现左驱动轮20、右驱动轮30保持同步、同向转动。最终实现履带机车的直线行进。

本实施例中所述的第二动力单元5通过第二传动机构9与第一差速器6和第二差速器7中的行星轮架61、71连动。第二传动机构9包括：副轴91，以及分别与副轴91连动的左传动机构92和右传动机构93。

所述的副轴91由第二动力单元5驱动。结合图2所示，所述的第二动力单元5通过一齿轮传动机构90与副轴91连动，通过第二动力单元5驱动副轴91转动。所述的第一差速器6的行星轮架61通过左传动机构92与副轴91连动，即副轴91通过左传动机构92带动第一差速器6的行星轮架61转动。第二差速器7的行星轮架71通过右传动机构93与副轴91连动，副轴91通过右传动机构93带动第二差速器7的行星轮架71转动。

由于需要第一差速器6的行星轮架61与第二差速器7的行星轮架71的转动方向相反，所以本实施例中副轴91通过左传动机构92与右传动机构93传动后，输出的转动方向需要相反。可采用如下方式实现：左传动机构92采用不改变转动方向的传动机构，右传动机构93采用改变转动方向的传动机构；或者所述的左传动机构92采用改变转动方向的传动机构；所述的右传动机构93采用不改变转动方向的传动机构。

结合图3所示，本实施例中所述的左传动机构92采用皮带传动机构，其包括：固定在副轴91上的第一皮带轮921、与第一皮带轮921通过皮带(图未示出)连动的第二皮带轮922，并且该第二皮带轮922固定连接在第一差速器6的行星轮架61上。当副轴91转动时，通过左传动机构92带动第一差速器6的行星轮架61同向转动。

结合图3所示，本实施例中所述的右传动机构93采用的齿轮传动机构，其包括：固定在副轴91上的第五齿轮931、与第五齿轮931啮合的第六齿轮932，并且所述的第六齿轮932固定连接在第二差速器7的行星轮架71上。当副轴91转动时，通过右传动机构93带动第二差速器7的行星轮架71反向转动。

上述的左传动机构92和右传动机构93可以根据需要进行选择，并不局限于上述实施例所举例。

本发明可用于履带机车中，其中所述的左输出轴2与左驱动轮20连动；所述的右输出轴3与右驱动轮30连动。左驱动轮20和右驱动轮30分别作为履带机车中左右履带部的驱动轮。结合图2所示，本实施例将整个装置通过一个箱体10形成一个总成。所述的主轴1、左输出轴2、右输出轴3、第一差速器6和第二差速器7安装在箱体10内，所述的第一动力单元4和第二动力单元5位于箱体10外部。所述的左输出轴2与左驱动轮20连动；所述的右输出轴3与右驱动轮30连动；所述的左驱动轮20、右驱动轮30分别位于箱体10的左右外侧；所述的第一动力单元4和第二动力单元5分别位于箱体10前侧与后侧。

当本发明用于履带式农耕机中，为了确保农耕机左右两侧重量平衡，不至于出现中心偏移的问题，本发明需要居中位于农耕机的中间部分。所以，本实施例将第一动力单元4和第二动力单元5沿前后方向的中轴线呈中心对称分布。这样整个总成的重量大致沿中轴线对称分布，从而可以确保用于履带式农耕机中的风量分布平衡。

本发明采用两个动力单元进行驱动，两个动力单元分别负责行进和转向工作，并不会同时工作，这样减少了每个动力单元的工作负荷，有助于提升动力单元的寿命，同时减少功耗，对于采用电池作为能源的电动动力单元而言，可大大延长续航时间。另外，本发明将驱动及转向机构设计为一个整体传动机构，这样不仅简化了驱动机构，并且可以有效保证驱动机构的同步性。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种用于履带机车的驱动及转向装置，包括：箱体、主轴、左输出轴、右输出轴、第一动力单元、第二动力单元、左驱动轮和右驱动轮，其特征在于：

还包括第一差速器和第二差速器，所述的主轴两端分别通过第一差速器、第二差速器与左输出轴和右输出轴连动；

所述的第一动力单元与主轴连动，通过第一动力单元驱动主轴转动，主轴通过第一差速器、第二差速器分别驱动左输出轴、右输出轴同向转动；

所述的第二动力单元分别与第一差速器和第二差速器中的驱动架连动，通过第一差速器和第二差速器中的驱动架分别带动左输出轴、右输出轴转动，且左输出轴、右输出轴转动方向相反；

所述的左输出轴与左驱动轮连动，所述的右输出轴与右驱动轮连动，左驱动轮和右驱动轮分别作为履带机车中左右履带部的驱动轮；

所述的主轴、左输出轴、右输出轴、第一差速器和第二差速器安装在箱体内，所述的左驱动轮、右驱动轮分别位于箱体的左右外侧；所述的第一动力单元和第二动力单元分别位于箱体前侧与后侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的第一差速器和第二差速器均采用行星齿轮式差速器；所述的驱动架为第一差速器和第二差速器中的行星轮架。

3.根据权利要求2所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的第二动力单元通过第二传动机构与第一差速器和第二差速器中的行星轮架连动，所述的第二传动机构包括：副轴，以及分别与副轴连动的左传动机构和右传动机构，所述的副轴通过第二动力单元驱动；第一差速器的行星轮架通过左传动机构与副轴连动，即副轴通过左传动机构带动第一差速器的行星轮架转动；第二差速器的行星轮架通过右传动机构与副轴连动，副轴通过有传动机构带动第二差速器的行星轮架转动，且第一差速器的行星轮架与第二差速器的行星轮架的转动方向相反。

4.根据权利要求3所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的左传动机构采用不改变转动方向的传动机构；所述的右传动机构采用改变转动方向的传动机构，或者所述的左传动机构采用改变转动方向的传动机构；所述的右传动机构采用不改变转动方向的传动机构。

5.根据权利要求1所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的第一动力单元和第二动力单元为电动机或发动机。

6.根据权利要求1所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的第一动力单元通过第一传动机构与主轴连动，该第一传动机构采用齿轮传动机构、皮带传动机构、链条传动机构中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的第一动力单元和第二动力单元沿前后方向的中轴线呈中心对称分布。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种用于履带机车的驱动及转向装置，其特征在于：所述的主轴、左输出轴和右输出轴的轴线位于同一直线上。

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