CN117325937A - 履带车辆用三电机转向功率耦合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带车辆用三电机转向功率耦合装置，该三电机转向功率耦合装置包括同轴布置的第一驱动电机、第二驱动电机、转向电机、第一行星减速机构、第二行星减速机构、第一行星变速机构、第二行星变速机构、转向功率耦合机构、第一中间轴、第二中间轴、第一输出轴、第二输出轴、第一离合器以及第二离合器。上述三电机转向功率耦合装置在低速工况采用两台驱动电机负责直驶和转向，在高速工况转向时两台驱动电机只负责直驶推进、转向电机负责转向，并通过转向功率耦合机构将内侧履带的转向回流功率高效地传递到外侧履带，降低了驱动电机的功率需求。

Description

履带车辆用三电机转向功率耦合装置

技术领域

本发明涉及履带动力传动技术领域，具体涉及一种履带车辆用三电机转向功率耦合装置。

背景技术

传统履带车辆的转向通过两侧履带的速度差完成，传动系统通过相关的离合器/制动器或者液压、电气等调速元件产生两侧履带的速度差。与轮式车辆不同，履带车辆的转向属于动力转向，需要发动机的功率克服路面的转向阻力，困难路面或者小半径转向工况，需要较大的转向驱动力矩。为实现履带车辆转向，内侧履带需要提供制动力，外侧履带需要提供驱动力。当车速较高时，内侧履带会产生较大的转向回流功率(制动功率)；这部分制动功率如果能高效地传递到外侧履带，能大大节省发动机的输入功率。

电气化是车辆动力传动系统的发展趋势，履带车辆采用电机进行驱动及转向，可大大提升机动性能。双侧履带分别单独由一台电机驱动，高速转向时，内侧履带电机需要较大的容量，才能满足制动转向回流功率传递到外侧履带，带来驱动电机的体积重量较大，并且所需的电机驱动器的容量相应提高，通常达到2倍额定驱动功率。

多电机驱动系统可实现动力的灵活分配，已成为电驱动系统的发展趋势，并且可以方便实现驱动和转向的耦合和解耦，是履带车辆电驱动系统的发展方向。

发明内容

本发明提供了一种履带车辆用三电机转向功率耦合装置，该三电机转向功率耦合装置包含两台驱动电机以及一台转向电机，低速工况转向回流功率较小时采用两台驱动电机负责直驶和转向，高速工况转向时，两台驱动电机只负责直驶推进，转向电机负责转向，并通过转向功率耦合机构将内侧履带的转向回流功率高效地传递到外侧履带，降低了驱动电机的功率需求。

本发明采用以下具体技术方案：

履带车辆用三电机转向功率耦合装置，该三电机转向功率耦合装置包括壳体、第一驱动电机、第二驱动电机、转向电机、第一行星减速机构、第二行星减速机构、第一行星变速机构、第二行星变速机构、转向功率耦合机构、第一中间轴、第二中间轴、第一输出轴、第二输出轴、第一离合器、第二离合器、第一制动器以及第二制动器；

所述第一驱动电机与所述第二驱动电机、所述第一行星变速机构与所述第二行星变速机构、所述第一行星减速机构与所述第二行星减速机构、所述第一中间轴与所述第二中间轴、所述第一输出轴与所述第二输出轴、所述第一离合器与所述第二离合器、以及所述第一制动器与所述第二制动器均对称分布于所述转向电机的两侧；

所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述转向电机、所述第一行星减速机构、所述第二行星减速机构、所述第一行星变速机构、所述第二行星变速机构、所述转向功率耦合机构、所述第一中间轴、所述第二中间轴、所述第一输出轴、所述第二输出轴、所述第一离合器以及所述第二离合器同轴布置；

所述转向功率耦合机构安装于所述转向电机内，并传动连接于所述转向电机与所述第一中间轴和所述第二中间轴之间，用于将内侧履带的转向回流功率传递到外侧履带；

所述第一行星减速机构传动连接于所述第一驱动电机与所述第一中间轴之间；所述第二行星减速机构传动连接于所述第二驱动电机与所述第二中间轴之间；所述第一中间轴与所述第一输出轴之间通过所述第一行星变速机构和所述第一离合器进行传动连接；所述第一制动器固定安装于所述壳体，并与所述第一行星变速机构的第一变速齿圈连接，用于对所述第一变速齿圈进行制动；所述第二中间轴和所述第二输出轴之间通过所述第二行星变速机构和所述第二离合器进行传动连接；所述第二制动器固定安装于所述壳体，并与所述第二行星变速机构的第二变速齿圈连接，用于对所述第二变速齿圈进行制动；

该三电机转向功率耦合装置具有停车工况、怠速工况、低速直驶工况、低速转向工况、高速直驶工况、高速转向工况以及中心工况；

当履带车辆处于停车工况和怠速工况时，变挡机构处于空挡，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机以及所述转向电机均停止工作，所述第一制动器、所述第二制动器、所述第一离合器以及所述第二离合器均分离；

当履带车辆处于低速直驶工况时，变挡机构处于低挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作且速度相同，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均接合，所述第一离合器以及所述第二离合器均分离；

当履带车辆处于低速转向工况时，变挡机构处于低挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均接合，所述第一离合器以及所述第二离合器均分离，内侧履带的转向回流功率通过内侧的驱动电机发电并传递到外侧驱动电机；

当履带车辆处于高速直驶工况时，变挡机构处于高挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作且速度相同，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均分离，所述第一离合器以及所述第二离合器均接合；

当履带车辆处于高速转向工况时，变挡机构处于高挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作且驱动力矩相同，所述转向电机工作，所述第一制动器和所述第二制动器均分离，所述第一离合器以及所述第二离合器均接合，通过转向电机的转矩实现转向，内侧履带的转向回流功率通过所述转向功率耦合机构传递到外侧履带；

当履带车辆处于中心工况时，变挡机构处于低挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均接合，所述第一离合器以及所述第二离合器均分离，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的速度相同且转动方向相反，带动两侧履带反向旋转，实现履带中心原地转向。

更进一步地，所述第一行星减速机构包括第一减速太阳轮、第一减速行星架以及第一减速齿圈；所述第一减速太阳轮空套于第一中间轴，并与所述第一驱动电机的第一电机轴固定连接；所述第一减速齿圈固定安装于所述壳体；所述第一减速行星架与所述第一中间轴固定连接；

所述第二行星减速机构包括第二减速太阳轮、第二减速行星架以及第二减速齿圈；所述第二减速太阳轮空套于第二中间轴，并与所述第二驱动电机的第二电机轴固定连接；所述第二减速齿圈固定安装于所述壳体；所述第二减速行星架与所述第二中间轴固定连接；

所述第一行星变速机构还包括第一变速太阳轮和第一变速行星架；所述第一变速太阳轮与所述第一中间轴固定连接；所述第一变速行星架与所述第一输出轴固定连接，并与所述第一中间轴之间连接有所述第一离合器；

所述第二行星变速机构还包括第二变速太阳轮和第二变速行星架；所述第二变速太阳轮与所述第二中间轴固定连接；所述第二变速行星架与所述第二输出轴固定连接，并与所述第二中间轴之间连接有所述第二离合器。

更进一步地，所述转向功率耦合机构包括第一转向耦合齿圈、第二转向耦合齿圈、第一转向耦合太阳轮、第一转向耦合行星架、第二转向耦合太阳轮以及第二转向耦合行星架；

所述第一转向耦合行星架与所述第一中间轴固定连接，并啮合于所述第一转向耦合太阳轮和所述第一转向耦合齿圈之间；

所述第二转向耦合行星架与所述第二中间轴固定连接，并啮合于所述第二转向耦合太阳轮与所述第二转向耦合齿圈之间；

所述第一转向耦合太阳轮空套于所述第一中间轴，并固定安装于所述壳体；

所述第二转向耦合太阳轮空套于所述第二中间轴，并与所述转向电机的转向电机轴固定连接。

更进一步地，所述第一转向耦合齿圈与所述第二转向耦合齿圈构成双联齿圈。

更进一步地，所述转向功率耦合机构包括第一转向耦合行星轮、第二转向耦合行星轮、第三转向耦合太阳轮、第三转向耦合行星架、第四转向耦合太阳轮以及第四转向耦合行星架；

所述第三转向耦合太阳轮固定安装于所述第一中间轴；所述第四转向耦合太阳轮固定安装于所述第二中间轴；

所述第一转向耦合行星轮与所述第三转向耦合太阳轮啮合，并能够相对所述第三转向耦合行星架转动地安装于所述第三转向耦合行星架；

所述第二转向耦合行星轮与所述第四转向耦合太阳轮啮合，并能够相对所述第四转向耦合行星架转动地安装于所述第四转向耦合行星架；

所述第三转向耦合行星架和所述第四转向耦合行星架均与所述转向电机的转向电机轴固定连接；

所述第一转向耦合行星轮与所述第二转向耦合行星轮为双联行星轮。

更进一步地，所述第一转向耦合行星架和所述第二转向耦合行星架为一体结构。

更进一步地，所述转向功率耦合机构包括第五转向耦合太阳轮、第六转向耦合太阳轮、第三转向耦合齿圈、第三转向耦合行星轮、第四转向耦合行星轮、第五转向耦合行星架以及第六转向耦合行星架；

所述第五转向耦合太阳轮空套于所述第一中间轴，并与所述转向电机的转向电机轴固定连接；

所述第六转向耦合太阳轮空套于所述第二中间轴，并固定安装于所述壳体；

所述第三转向耦合行星轮和所述第四转向耦合行星轮均为双联行星轮，并均与所述第三转向耦合齿圈啮合；

所述第三转向耦合行星轮固定安装于所述第五转向耦合行星架，并与所述第五转向耦合太阳轮啮合；

所述第四转向耦合行星轮固定安装于所述第六转向耦合行星架，并与所述第六转向耦合太阳轮啮合；

所述第五转向耦合行星架与所述第一中间轴固定连接；

所述第六转向耦合行星架与所述第二中间轴固定连接。

更进一步地，还包括发动机、发电机、电机驱动器以及动力电池组；

所述发动机的输出轴与所述发电机轴固定连接；

所述发电机用于将所述发动机的动能转化为电能，并与所述电机驱动器电连接；

所述电机驱动器与所述动力电池组、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机以及所述转向电机电连接，用于能量调控并驱动所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述转向电机转动；

所述动力电池组用于充电和放电。

更进一步地，还包括减振器；

所述发动机的输出轴与所述发电机轴之间连接有所述减振器。

有益效果：

1、本发明的履带车辆用三电机转向功率耦合装置包含两台驱动电机以及一台转向电机，当履带车辆处于低速工况时，采用两台驱动电机负责直驶和转向，此时转向回流功率较小；当履带车辆处于高速工况时，两台驱动电机只负责提供直驶推进动力，转向电机负责提供转向动力，此时转向回流功率较大，并通过转向功率耦合机构可以将内侧履带的转向回流功率高效地传递到外侧履带；因此，履带车辆的转向力矩可以由转向电机或驱动电机单独提供，也可以通过转向电机和驱动电机共同提供，可实现三台电机之间灵活的动力分配，并降低了驱动电机的功率需求；三台电机采用高转速设计有利于实现电机的高功率密度。

2、本发明的履带车辆用三电机转向功率耦合装置通过行星减速机构、行星变速机构、以及转向功率耦合机构可实现电机的动力传递，同时配合制动器和离合器实现动力分配，满足不同负荷的高效驱动要求；三台电机具备冗余功能，任意一台电机损坏，还可以实现履带车辆的直驶和转向功能，保证履带车辆的机动性能。

3、本发明的履带车辆用三电机转向功率耦合装置中，驱动电机、转向电机、转向功率耦合机构、减速行星机构、行星变速机构、中间轴和输出轴均采用同轴布置，并且转向功率耦合机构布置在转向电机的转子内部，从而缩短了三电机转向功率耦合装置的轴向长度，占用空间小，有利于整车的空间布置，并且使得结构简单。

附图说明

图1为本发明三电机转向功率耦合装置的一种传动简图；

图2为图1中三电机转向功率耦合装置的结构布置方式；

图3为图1中三电机转向功率耦合装置的转向功率流示意图；

图4为本发明三电机转向功率耦合装置的另一种传动简图；

图5为图4中三电机转向功率耦合装置的结构布置方式；

图6为图4中三电机转向功率耦合装置的转向功率流示意图；

图7为本发明三电机转向功率耦合装置的另一种传动简图；

图8为图7中三电机转向功率耦合装置的结构布置方式；

图9为图7中三电机转向功率耦合装置的转向功率流示意图；

图10为本发明三电机转向功率耦合装置的转向力矩控制方式。

其中，1-发动机，2-发动机输出轴，3-减振器，4-发电机轴，5-发电机、6-电机驱动器，7-动力电池组，8a-第一驱动电机，8b-第二驱动电机，9a-第一电机轴，9b-第二电机轴，10a-第一减速太阳轮，10b-第二减速太阳轮，11a-第一减速行星架，11b-第二减速行星架，12a-第一减速齿圈，12b-第二减速齿圈，13a-第一中间轴，13b-第二中间轴，14a-第一变速太阳轮，14b-第二变速太阳轮，15a-第一变速行星架，15b-第二变速行星架，16a-第一变速齿圈，16b-第二变速齿圈，17a-第一制动器，17b-第二制动器，18a-第一离合器，18b-第二离合器，19a-第一输出轴，19b-第二输出轴，20-转向电机，21-转向电机轴，22a-第一转向耦合太阳轮，22b-第二转向耦合太阳轮，23a-第一转向耦合行星架，23b-第二转向耦合行星架，24a-第一转向耦合齿圈，24b-第二转向耦合齿圈，25a-第一转向耦合行星轮，25b-第二转向耦合行星轮，26a-第三转向耦合太阳轮，26b-第四转向耦合太阳轮，27a-第三转向耦合行星架，27b-第四转向耦合行星架，28a-第五转向耦合太阳轮，28b-第六转向耦合太阳轮，29-第三转向耦合齿圈，30a-第三转向耦合行星轮，30b-第四转向耦合行星轮，31-壳体，32-电机轴承，33-行星架轴承，34-行星架连接轴承，35a-第五转向耦合行星架，35b-第六转向耦合行星架

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图4和图7结构所示，本发明实施例提供了一种履带车辆用三电机转向功率耦合装置，可以包括前动力链和后动力链；前动力链可以由发动机1、减振器3、发电机5、电机驱动器6以及动力电池组7组成；发动机输出轴2与发电机轴4固定连接，发动机1为整个系统提供动力；发动机输出轴2与发电机轴5之间可以通过减振器3进行连接；发电机5用于将发动机1的动能转化为电能，并与电机驱动器6电连接；电机驱动器6与动力电池组7、第一驱动电机8a、第二驱动电机8b以及转向电机20电连接，用于能量调控并驱动第一驱动电机8a、第二驱动电机8b和转向电机20转动；动力电池组7用于充电和放电；

后动力链包括安装于壳体31的第一驱动电机8a、第二驱动电机8b、转向电机20、第一行星减速机构、第二行星减速机构、第一行星变速机构、第二行星变速机构、转向功率耦合机构、第一中间轴13a、第二中间轴13b、第一输出轴19a、第二输出轴19b、第一离合器18a、第二离合器18b、第一制动器17a以及第二制动器17b；

第一驱动电机8a与第二驱动电机8b、第一行星变速机构与第二行星变速机构、第一行星减速机构与第二行星减速机构、第一中间轴13a与第二中间轴13b、第一输出轴19a与第二输出轴19b、第一离合器18a与第二离合器18b、以及第一制动器17a与第二制动器17b均对称分布于转向电机20的两侧；由于采用完全对称设计，使得整体结构紧凑、工艺性好；

第一驱动电机8a、第二驱动电机8b、转向电机20、第一行星减速机构、第二行星减速机构、第一行星变速机构、第二行星变速机构、转向功率耦合机构、第一中间轴13a、第二中间轴13b、第一输出轴19a、第二输出轴19b、第一离合器18a以及第二离合器18b同轴布置；如图2、图5和图8所示，第一驱动电机8a、第二驱动电机8b以及转向电机20均通过电机轴承32安装于壳体内；

转向功率耦合机构安装于转向电机20内，并传动连接于转向电机20与第一中间轴13a和第二中间轴13b之间，用于将内侧履带的转向回流功率传递到外侧履带；如图3、图6和图9所示，内侧履带的转向回流功率可通过转向功率耦合机构高效的回流到外侧履带；

第一行星减速机构传动连接于第一驱动电机8a与第一中间轴13a之间；第二行星减速机构传动连接于第二驱动电机8b与第二中间轴13b之间；第一中间轴13a与第一输出轴19a之间通过第一行星变速机构和第一离合器18a进行传动连接；第一制动器17a固定安装于壳体31，并与第一行星变速机构的第一变速齿圈16a连接，用于对第一变速齿圈16a进行制动；第二中间轴13b和第二输出轴19b之间通过第二行星变速机构和第二离合器18b进行传动连接；第二制动器17b固定安装于壳体31，并与第二行星变速机构的第二变速齿圈16b连接，用于对第二变速齿圈16b进行制动；

该三电机转向功率耦合装置具有停车工况、怠速工况、低速直驶工况、低速转向工况、高速直驶工况、高速转向工况以及中心工况；

当履带车辆处于停车工况和怠速工况时，变挡机构处于空挡，第一驱动电机8a、第二驱动电机8b以及转向电机20均停止工作，第一制动器17a、第二制动器17b、第一离合器18a以及第二离合器18b均分离；整车处于停车或者怠速工况时，发电机5不工作，没有动力传递；

当履带车辆处于低速直驶工况时，变挡机构处于低挡，第一驱动电机8a和第二驱动电机8b均工作且速度相同，转向电机20停止，第一制动器17a和第二制动器17b均接合，第一离合器18a以及第二离合器18b均分离；履带车辆处于低速直驶工况下，发动机1的动力经过发电机5转化为电能，通过电机驱动器6分别控制第一驱动电机8a和第二驱动电机8b工作，两台驱动电机速度相同；

当履带车辆处于低速转向工况时，变挡机构处于低挡，第一驱动电机8a和第二驱动电机8b均工作，转向电机20停止，第一制动器17a和第二制动器17b均接合，第一离合器18a以及第二离合器18b均分离，内侧履带的转向回流功率通过内侧的驱动电机发电并传递到外侧驱动电机；发动机1的动力经过发电机5后转化为电能，通过电机驱动器6分别控制第一驱动电机8a和第二驱动电机8b工作，两台驱动电机速度不相同时为低速直驶推进工况；转向工况下，内侧履带的转向回流功率通过内侧的驱动电机发电，经过电机驱动器6传递到外侧驱动电机；

当履带车辆处于高速直驶工况时，变挡机构处于高挡，第一驱动电机8a和第二驱动电机8b均工作且速度相同，转向电机20停止，第一制动器17a和第二制动器17b均分离，第一离合器18a以及第二离合器18b均接合。在此工况下，发动机1的动力经过发电机5后转化为电能，通过电机驱动器6分别控制第一驱动电机8a和第二驱动电机8b工作，两台驱动电机速度相同；

当履带车辆处于高速转向工况时，变挡机构处于高挡，第一驱动电机8a和第二驱动电机8b均工作且驱动力矩相同，转向电机20工作，第一制动器17a和第二制动器17b均分离，第一离合器18a以及第二离合器18b均接合，通过转向电机20的转矩实现转向，内侧履带的转向回流功率通过转向功率耦合机构传递到外侧履带。在此工况下，发动机1的动力经过发电机5后转化为电能，通过电机驱动器6分别控制第一驱动电机8a和第二驱动电机8b工作，两台驱动电机只负责直驶推进，驱动力矩相同；转向电机20根据驾驶员的转向角度需求，控制转向电机20的转矩实现转向；转向工况下，内侧履带的转向回流功率通过转向功率耦合机构传递到外侧履带；

当履带车辆处于中心工况时，变挡机构处于低挡，第一驱动电机8a和第二驱动电机8b均工作，转向电机20停止，第一制动器17a和第二制动器17b均接合，第一离合器18a以及第二离合器18b均分离，第一驱动电机8a和第二驱动电机8b的速度相同且转动方向相反，带动两侧履带反向旋转，实现履带中心原地转向。在此工况下，发动机1的动力经过发电机5后，转化为电能，通过电机驱动器6分别控制第一驱动电机8a和第二驱动电机8b工作，两台驱动电机速度相同，但转动方向相反，带动两侧履带相反旋转，实现履带中心原地转向。

一种具体的实施方式中，如图1、图4和图7所示，第一行星减速机构包括第一减速太阳轮10a、第一减速行星架11a以及第一减速齿圈12a；第一减速太阳轮10a空套于第一中间轴13a，并与第一驱动电机8a的第一电机轴9a固定连接；第一减速齿圈12a固定安装于壳体31；第一减速行星架11a与第一中间轴13a固定连接；第一减速行星架11a作为第一行星减速机构的输出；

第二行星减速机构包括第二减速太阳轮10b、第二减速行星架11b以及第二减速齿圈12b；第二减速太阳轮10b空套于第二中间轴13b，并与第二驱动电机8b的第二电机轴9b固定连接；第二减速齿圈12b固定安装于壳体31；第二减速行星架11b与第二中间轴13b固定连接；第二减速行星架11b作为第二行星减速机构的输出；

第一行星变速机构还包括第一变速太阳轮14a和第一变速行星架15a；第一变速太阳轮14a与第一中间轴13a固定连接；第一变速行星架15a与第一输出轴19a固定连接，并与第一中间轴13a之间连接有第一离合器18a；第一变速行星架15a作为第一行星变速机构的输出；

第二行星变速机构还包括第二变速太阳轮14b和第二变速行星架15b；第二变速太阳轮14b与第二中间轴13b固定连接；第二变速行星架15b与第二输出轴19b固定连接，并与第二中间轴13b之间连接有第二离合器18b；第二变速行星架15b作为第二行星变速机构的输出。

根据转向功率耦合机构采用的结构不同，可以具有以下三种实施方式：

实施方式一

如图1、图2和图3所示，转向功率耦合机构包括第一转向耦合齿圈24a、第二转向耦合齿圈24b、第一转向耦合太阳轮22a、第一转向耦合行星架23a、第二转向耦合太阳轮22b以及第二转向耦合行星架23b；第一转向耦合齿圈24a与第二转向耦合齿圈24b构成双联齿圈，也可以为一体结构的同一个齿圈；

第一转向耦合行星架23a与第一中间轴13a固定连接，并啮合于第一转向耦合太阳轮22a和第一转向耦合齿圈24a之间；

第二转向耦合行星架23b与第二中间轴13b固定连接，并啮合于第二转向耦合太阳轮22b与第二转向耦合齿圈24b之间；

如图2所示，在第一转向耦合行星架23a和第二转向耦合行星架23b的外周侧均安装有行星架轴承33；在第一转向耦合行星架23a与第二转向耦合行星架23b之间安装有行星架连接轴承34，使得第一转向耦合行星架23a与第二转向耦合行星架23b之间能够绕行星架连接轴承34进行相对转动；

第一转向耦合太阳轮22a空套于第一中间轴13a，并固定安装于壳体31；

第二转向耦合太阳轮22b空套于第二中间轴13b，并与转向电机20的转向电机轴21固定连接。

实施方式二

如图4、图5和图6所示，转向功率耦合机构包括第一转向耦合行星轮25a、第二转向耦合行星轮25b、第三转向耦合太阳轮26a、第三转向耦合行星架27a、第四转向耦合太阳轮26b以及第四转向耦合行星架27b；

第三转向耦合太阳轮26a固定安装于第一中间轴13a；第四转向耦合太阳轮26b固定安装于第二中间轴13b；

第一转向耦合行星轮25a与第三转向耦合太阳轮26a啮合，并能够相对第三转向耦合行星架27a转动地安装于第三转向耦合行星架27a；

第二转向耦合行星轮25b与第四转向耦合太阳轮26b啮合，并能够相对第四转向耦合行星架27b转动地安装于第四转向耦合行星架27b；

第三转向耦合行星架27a和第四转向耦合行星架27b均与转向电机20的转向电机轴21固定连接；第一转向耦合行星架23a和第二转向耦合行星架23b可以为一体结构；

第一转向耦合行星轮25a与第二转向耦合行星轮25b为双联行星轮。

实施方式三

如图7、图8和图9所示，转向功率耦合机构包括第五转向耦合太阳轮28a、第六转向耦合太阳轮28b、第三转向耦合齿圈29、第三转向耦合行星轮30a、第四转向耦合行星轮30b、第五转向耦合行星架35a以及第六转向耦合行星架35b；第五转向耦合太阳轮28a与第六转向耦合太阳轮28b对称设置；第五转向耦合行星架35a与第六转向耦合行星架35b对称设置；第三转向耦合行星轮30a与第四转向耦合行星轮30b对称设置；

第五转向耦合太阳轮28a空套于第一中间轴13a，并与转向电机20的转向电机轴21固定连接；

第六转向耦合太阳轮28b空套于第二中间轴13b，并固定安装于壳体31；

第三转向耦合行星轮30a和第四转向耦合行星轮30b均为双联行星轮，并均与第三转向耦合齿圈29啮合；

第三转向耦合行星轮30a固定安装于第五转向耦合行星架35a，并与第五转向耦合太阳轮28a啮合；

第四转向耦合行星轮30b固定安装于第六转向耦合行星架35b，并与第六转向耦合太阳轮28b啮合；

第三转向耦合行星轮30a和第四转向耦合行星轮30b的双联齿轮中的一个外齿轮同时与第三转向耦合齿圈29啮合，第三转向耦合行星轮30a的双联齿轮中的另一个外齿轮与第五转向耦合太阳轮28a啮合，并且第四转向耦合行星轮30b的双联齿轮中的另一个外齿轮与第六转向耦合太阳轮28b啮合；

第五转向耦合行星架35a与第一中间轴13a固定连接；第六转向耦合行星架35b与第二中间轴13b固定连接；如图8所示，在第五转向耦合行星架35a和第六转向耦合行星架35b的外周侧均安装有行星架轴承33，并在第五转向耦合行星架35a与第六转向耦合行星架35b之间安装有行星架连接轴承34，使得第五转向耦合行星架35a与第六转向耦合行星架35b之间能够绕行星架连接轴承34进行相对转动。

上述履带车辆用三电机转向功率耦合装置包含两台驱动电机以及一台转向电机20，当履带车辆处于低速工况时，采用两台驱动电机负责直驶和转向，此时转向回流功率较小；当履带车辆处于高速工况时，两台驱动电机只负责提供直驶推进动力，转向电机20负责提供转向动力，此时转向回流功率较大，并通过转向功率耦合机构可以将内侧履带的转向回流功率高效地传递到外侧履带；因此，履带车辆的转向力矩可以由转向电机20或驱动电机单独提供，也可以通过转向电机20和驱动电机共同提供，可实现三台电机之间灵活的动力分配，并降低了驱动电机的功率需求；三台电机采用高转速设计有利于实现电机的高功率密度。

上述履带车辆用三电机转向功率耦合装置通过行星减速机构、行星变速机构、以及转向功率耦合机构可实现电机的动力传递，同时配合制动器和离合器实现动力分配，满足不同负荷的高效驱动要求；三台电机具备冗余功能，任意一台电机损坏，还可以实现履带车辆的直驶和转向功能，保证履带车辆的机动性能。

上述履带车辆用三电机转向功率耦合装置中，驱动电机、转向电机20、转向功率耦合机构、减速行星机构、行星变速机构、中间轴和输出轴均采用同轴布置，并且转向功率耦合机构布置在转向电机20的转子内部，从而缩短了三电机转向功率耦合装置的轴向长度，占用空间小，有利于整车的空间布置，并且使得结构简单。

在上述履带车辆用三电机转向功率耦合装置中，转向力矩可以分别由转向电机20和驱动电机单独提供，或者共同提供。较优的控制方式如图10所示，在车速小于最高车速的5％以下，主要由2台驱动电机提供转向转矩；当车速大于40％最大车速工况时，由转向电机20独立提供；车速在5～40％之间由驱动电机和转向电机20共同提供转向力矩。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.履带车辆用三电机转向功率耦合装置，其特征在于，包括壳体、第一驱动电机、第二驱动电机、转向电机、第一行星减速机构、第二行星减速机构、第一行星变速机构、第二行星变速机构、转向功率耦合机构、第一中间轴、第二中间轴、第一输出轴、第二输出轴、第一离合器、第二离合器、第一制动器以及第二制动器；

所述第一驱动电机与所述第二驱动电机、所述第一行星变速机构与所述第二行星变速机构、所述第一行星减速机构与所述第二行星减速机构、所述第一中间轴与所述第二中间轴、所述第一输出轴与所述第二输出轴、所述第一离合器与所述第二离合器、以及所述第一制动器与所述第二制动器均对称分布于所述转向电机的两侧；

所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述转向电机、所述第一行星减速机构、所述第二行星减速机构、所述第一行星变速机构、所述第二行星变速机构、所述转向功率耦合机构、所述第一中间轴、所述第二中间轴、所述第一输出轴、所述第二输出轴、所述第一离合器以及所述第二离合器同轴布置；

所述转向功率耦合机构安装于所述转向电机内，并传动连接于所述转向电机与所述第一中间轴和所述第二中间轴之间，用于将内侧履带的转向回流功率传递到外侧履带；

所述第一行星减速机构传动连接于所述第一驱动电机与所述第一中间轴之间；所述第二行星减速机构传动连接于所述第二驱动电机与所述第二中间轴之间；所述第一中间轴与所述第一输出轴之间通过所述第一行星变速机构和所述第一离合器进行传动连接；所述第一制动器固定安装于所述壳体，并与所述第一行星变速机构的第一变速齿圈连接，用于对所述第一变速齿圈进行制动；所述第二中间轴和所述第二输出轴之间通过所述第二行星变速机构和所述第二离合器进行传动连接；所述第二制动器固定安装于所述壳体，并与所述第二行星变速机构的第二变速齿圈连接，用于对所述第二变速齿圈进行制动；

该三电机转向功率耦合装置具有停车工况、怠速工况、低速直驶工况、低速转向工况、高速直驶工况、高速转向工况以及中心工况；

当履带车辆处于停车工况和怠速工况时，变挡机构处于空挡，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机以及所述转向电机均停止工作，所述第一制动器、所述第二制动器、所述第一离合器以及所述第二离合器均分离；

当履带车辆处于低速直驶工况时，变挡机构处于低挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作且速度相同，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均接合，所述第一离合器以及所述第二离合器均分离；

当履带车辆处于低速转向工况时，变挡机构处于低挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均接合，所述第一离合器以及所述第二离合器均分离，内侧履带的转向回流功率通过内侧的驱动电机发电并传递到外侧驱动电机；

当履带车辆处于高速直驶工况时，变挡机构处于高挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作且速度相同，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均分离，所述第一离合器以及所述第二离合器均接合；

当履带车辆处于高速转向工况时，变挡机构处于高挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作且驱动力矩相同，所述转向电机工作，所述第一制动器和所述第二制动器均分离，所述第一离合器以及所述第二离合器均接合，通过转向电机的转矩实现转向，内侧履带的转向回流功率通过所述转向功率耦合机构传递到外侧履带；

当履带车辆处于中心工况时，变挡机构处于低挡，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均工作，所述转向电机停止，所述第一制动器和所述第二制动器均接合，所述第一离合器以及所述第二离合器均分离，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的速度相同且转动方向相反，带动两侧履带反向旋转，实现履带中心原地转向。

2.如权利要求1所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，所述第一行星减速机构包括第一减速太阳轮、第一减速行星架以及第一减速齿圈；所述第一减速太阳轮空套于第一中间轴，并与所述第一驱动电机的第一电机轴固定连接；所述第一减速齿圈固定安装于所述壳体；所述第一减速行星架与所述第一中间轴固定连接；

所述第二行星减速机构包括第二减速太阳轮、第二减速行星架以及第二减速齿圈；所述第二减速太阳轮空套于第二中间轴，并与所述第二驱动电机的第二电机轴固定连接；所述第二减速齿圈固定安装于所述壳体；所述第二减速行星架与所述第二中间轴固定连接；

所述第一行星变速机构还包括第一变速太阳轮和第一变速行星架；所述第一变速太阳轮与所述第一中间轴固定连接；所述第一变速行星架与所述第一输出轴固定连接，并与所述第一中间轴之间连接有所述第一离合器；

所述第二行星变速机构还包括第二变速太阳轮和第二变速行星架；所述第二变速太阳轮与所述第二中间轴固定连接；所述第二变速行星架与所述第二输出轴固定连接，并与所述第二中间轴之间连接有所述第二离合器。

3.如权利要求2所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，所述转向功率耦合机构包括第一转向耦合齿圈、第二转向耦合齿圈、第一转向耦合太阳轮、第一转向耦合行星架、第二转向耦合太阳轮以及第二转向耦合行星架；

所述第一转向耦合行星架与所述第一中间轴固定连接，并啮合于所述第一转向耦合太阳轮和所述第一转向耦合齿圈之间；

所述第二转向耦合行星架与所述第二中间轴固定连接，并啮合于所述第二转向耦合太阳轮与所述第二转向耦合齿圈之间；

所述第一转向耦合太阳轮空套于所述第一中间轴，并固定安装于所述壳体；

所述第二转向耦合太阳轮空套于所述第二中间轴，并与所述转向电机的转向电机轴固定连接。

4.如权利要求3所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，所述第一转向耦合齿圈与所述第二转向耦合齿圈构成双联齿圈。

5.如权利要求2所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，所述转向功率耦合机构包括第一转向耦合行星轮、第二转向耦合行星轮、第三转向耦合太阳轮、第三转向耦合行星架、第四转向耦合太阳轮以及第四转向耦合行星架；

所述第三转向耦合太阳轮固定安装于所述第一中间轴；所述第四转向耦合太阳轮固定安装于所述第二中间轴；

所述第一转向耦合行星轮与所述第三转向耦合太阳轮啮合，并能够相对所述第三转向耦合行星架转动地安装于所述第三转向耦合行星架；

所述第二转向耦合行星轮与所述第四转向耦合太阳轮啮合，并能够相对所述第四转向耦合行星架转动地安装于所述第四转向耦合行星架；

所述第三转向耦合行星架和所述第四转向耦合行星架均与所述转向电机的转向电机轴固定连接；

所述第一转向耦合行星轮与所述第二转向耦合行星轮为双联行星轮。

6.如权利要求5所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，所述第一转向耦合行星架和所述第二转向耦合行星架为一体结构。

7.如权利要求2所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，所述转向功率耦合机构包括第五转向耦合太阳轮、第六转向耦合太阳轮、第三转向耦合齿圈、第三转向耦合行星轮、第四转向耦合行星轮、第五转向耦合行星架以及第六转向耦合行星架；

所述第五转向耦合太阳轮空套于所述第一中间轴，并与所述转向电机的转向电机轴固定连接；

所述第六转向耦合太阳轮空套于所述第二中间轴，并固定安装于所述壳体；

所述第三转向耦合行星轮和所述第四转向耦合行星轮均为双联行星轮，并均与所述第三转向耦合齿圈啮合；

所述第三转向耦合行星轮固定安装于所述第五转向耦合行星架，并与所述第五转向耦合太阳轮啮合；

所述第四转向耦合行星轮固定安装于所述第六转向耦合行星架，并与所述第六转向耦合太阳轮啮合；

所述第五转向耦合行星架与所述第一中间轴固定连接；

所述第六转向耦合行星架与所述第二中间轴固定连接。

8.如权利要求1-7任一项所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，还包括发动机、发电机、电机驱动器以及动力电池组；

所述发动机的输出轴与所述发电机轴固定连接；

所述发电机用于将所述发动机的动能转化为电能，并与所述电机驱动器电连接；

所述电机驱动器与所述动力电池组、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机以及所述转向电机电连接，用于能量调控并驱动所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述转向电机转动；

所述动力电池组用于充电和放电。

9.如权利要求8所述的三电机转向功率耦合装置，其特征在于，还包括减振器；

所述发动机的输出轴与所述发电机轴之间连接有所述减振器。