CN1511096A - 滑转转向车的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

一个滑转转向车的电驱动机构包括：一对推进马达(74a，74b)，每个马达的马达轴突出于马达两端并安装在横跨车辆的同一轴线上，每个轴的外端被连接用来驱动滑转转向车的一个履带或车轮；一个可控差速器转向齿轮装置(72)位于两个推进马达之间，并与两个马达轴的内端驱动的连接；一个转向马达(71)与可控差速器(72)驱动的连接。可以控制转向马达(71)从车辆直线行驶的零速度，向两个旋转方向一定范围的速度转变，能使车辆向两个方向转向，在直线行驶时，两个马达轴连接起来以相同的速度运行。

Description

滑转转向车的驱动机构
本发明是关于滑转转向车的一种新型驱动机构，包括履带式或轮式车辆，例如但是不限于一种军用装甲坦克。
滑转转向履带车是通过使两个履带以不同速度运转来转向的(又称滑转)。同样滑转转向轮式车通过使一边的车轮相对于另一边的车轮以不同的速度运动来转向的。对于履带车来说，要求对两个履带的驱动力差大，即使内履带上产生大的制动力，使外履带上具有高的驱动力。这导致非常大的机械功率作用在单个履带链轮上，尤其当车辆以中速至高速运行时。在现有的履带驱动车辆中，这些大功率在现有的履带驱动车辆中通过机械功率附加装置(mechanical powerregeneration)来维持。差速齿轮和横轴用来控制履带之间的相对速度，将内部履带的制动力传递到外部履带来维持转动。相似的条件应用在滑转转向轮式车上。
许多电动履带车使用一个单独的电机来驱动每个履带。这种装置已知为两列系统。在这种系统中附加转向力(regenerative steering power)必须用电来操作，导致需要大尺寸的马达和能量转换器。(例如当发动机功率大约仅仅为1000KW时，在对中等转速到高速的战斗坦克的外履带驱动链轮测量的机械功率大概是2500KW)。一个可选择的方式是将与传统传动装置相同的机械附加装置与电驱动混合。这种装置有时涉及一个横轴电驱动装置系统，并且在图1所示。美国专利US4998591中揭示了这样设计的一个电驱动系统。
在这个装置中，转向横轴穿过车辆位于推进马达的外面。这增加了总成的尺寸，还需要许多惰轮。如果要使用变速齿轮装置，推进横轴必须和马达轴分离。这可以通过使马达轴中空，将横轴穿过该中空轴实现。然而这增加了马达轴承直径，很难得到高马达速度和合适的功率密度。推进横轴可以安装在马达外面，或者马达安装在推进横轴的外面，这增加了装置尺寸和需要惰轮，增加了结构复杂性和减小了效率。
US4998591还揭示了一种驱动机构，该驱动机构使用一个安装在中央并被一个单独的推进马达驱动的差速器。这种差速器与传统轮式车辆或转向架轴的单个差速器相同。马达的扭力平分到两个半轴，这两个半轴可以相对于彼此另一个以不同的速度旋转。每一个半轴上都安装一个转向马达。为了转向，该内转向马达起一个制动的作用，该外转向马达必须提供附加驱动扭矩来产生所需的车辆的两履带驱动力的大的差异，使车辆滑动转向。当这两个转向马达以半轴的速度运转和车辆运转产生大扭矩时，它们以大功率运转，一个附加一个驱动。因此该系统不是一个机械附加系统，具有与需要大尺寸马达的两列系统的相同的不足。
US5168946揭示了一个与传统坦克变速箱相似的驱动机构，但是没有使用转向横轴。该驱动机构使用了三个马达和一个制动器。低速运转时，使用制动器和中间马达不工作。于是车辆在低速时以两列系统驱动。高速时释放制动器，中间马达驱动增加速度范围，通过中间马达轴传入机械附加转向力。为了使该系统与那篇文献描述的工作方式相同，外侧的两个马达需要大扭矩和额定功率，相对于前面所述的纯两列系统没有什么优点。
US2730182描述了一个可控差速器装置。FR2382362描述了一个可控差速器的工作方式，但没有揭示这种装置的具体实施例。
一个可控差速器的特征是它与两个半轴连接并且控制它们的相对速度。当转向马达静止，两个半轴仅仅被可控差速器连接，于是它们必须以相同速度转动。当转向马达向一个方向旋转，一个半轴被迫相对于另一个要转的快。当转向马达向另一个方向旋转，另一个半轴被迫要转的快。由于横轴产生的扭矩能附加为车辆的转向力，而且这又能维持内外履带的大的驱动力差异，因此无论车辆以何种速度行驶，只要操作转向马达，都会使车辆转弯。
US2730182描述了一个使用两个彼此一半啮合的宽齿轮的装置，宽齿轮连接在一个公用支架上，每一个宽齿轮与一个环形齿轮啮合。每个环形齿轮与一个连接两个半轴的锥齿轮连接。转向马达通过蜗轮和蜗杆作用在两个宽齿轮的支架上。由于使用了锥齿轮和两个啮合的宽齿轮，对于一个大功率装置，这种装置需要变大变重。
上面描述的装置都有不同的缺点；在某种情况下包括需要过载马达实现转向，由多个横轴和惰轮和/或含有管状轴的马达复杂机构形成的复杂机械装置。
本发明提供了一种新型的驱动机构，试图至少减少部分上述现有技术存在的问题。
根据本发明提供了一种滑转转向车的驱动机构，包括：
一对与滑转转向车的履带或车轮接合的驱动元件，至少一个有单个马达轴的推进马达，该马达轴支撑马达转子并从马达端部突出。马达轴的第一端连接到其中一个驱动元件上，马达轴的第二端连接到一个可控差速器装置上，一个与可控差速器装置驱动连接的转向马达，可以控制转向马达从车辆直线行驶的零速度，向任一个或两个转动方向的一个或多个不同的速度转变，能使车辆至少向一个方向转向。
优选地，在车辆的另一侧，在可控差速器和第二个履带驱动元件之间安装第二个推进马达。可选择地，这种装置可能包括一个单独的推进马达，第二个马达被一个光轴代替或连接在可控差速器和第二驱动元件之间。
优选地，在车辆的每边，在每个马达轴的外端和驱动元件之间都使用一个传动系统，该传动系统由齿轮减速闸和变速齿轮的所有或任何组合组成。
理想地，驱动机构可以包括一个联动装置，用来连接齿轮变速装置和制动车辆两侧的传动系统。本领域技术人员无疑会想到不同形式的联动装置。联动装置可以是机械的；电动的(例如用电动致动装置(actuator)影响齿轮变速)或液压的(例如用液压致动装置影响齿轮变速)，或其他适当的形式。一种适当的联动装置可以同时使齿轮变速和/或制动车辆两边的传动系统，因此可以较好地控制车辆转向。
优选地，可控差速器装置包括两个行星齿轮组。在一个首选的实施例中，两个行星齿轮组的行星齿轮架通常被一个穿过两个太阳轮的轴连接。转向马达或者通过一个短横轴，两套正齿轮和一个倒挡惰轮或者通过锥齿轮作用在两个太阳轮上。在这种情况下，与推进马达轴连接的可控差速器的两个输出轴分别与行星齿轮组的环形套筒连接。这种装置减小了转向马达和行星齿轮组之间连接件的载荷，但是增加了行星齿轮的转速。为了冷却和润滑，考虑下面列出的其它可能的结构。
在进一步可能的结构中，输出轴与环形套筒连接，转向马达作用在行星齿轮架上，太阳轮是公用的。
在进一步可能的结构中，输出轴与太阳轮连接，环形套筒是公用的，转向马达作用在行星齿轮架上。
在进一步可能的结构中，马达轴与太阳轮连接，两个行星齿轮架是公用的，转向马达作用在环形套筒上。
在进一步可能的结构中，输出轴与行星齿轮架连接，太阳轮是公用的，转向马达作用在环形套筒上。
在进一步可能的结构中，输出轴与行星齿轮架连接，环形套筒是公用的，转向马达作用在太阳轮上。
本领域技术人员无疑会想到没有超出本发明的如附加的权利要求书所限定的其它可能结构。
在一个实施例中，新型驱动机构包括两个分离的推进马达、齿轮减速装置、制动装置和齿轮变速装置，每一套都驱动诸如两列系统中的一个履带或车轮。一个可控差速器转向装置安装在两个推进马达之间。一个转向马达作用在可控差速器上，控制两个推进马达的相对速度，于是两个履带或车轮之间的相对速度实现转向功能。马达轴充当推进横轴，传递附加转向力。
与使用管状马达轴的系统相比，这种装置大大简化了马达的构造。传动装置，制动器和最终驱动器都容易地轴向安装，不需要适应横轴的转动。除了相对小的转向马达外，包括减速齿轮，变速齿轮和制动装置的整个传动系可以装配到一个圆柱体中，推进马达的直径可以横跨车体的宽，这大大减小了车辆用驱动系统的体积。
一个可选择的实施例包括一个单独的推进马达。在这个实施例中，沿直线行驶时，通过转向差速器损失效率地传递一半力。由于组装原因，需求小直径的马达。两个小直径的马达优先于一个长的小直径马达，但是两种选择在本发明的驱动机构中都是可行的。
推进马达和转向马达最好是电动的，但是一个或两个可任意地包括不同类型的马达，例如，液压马达。
这种驱动机构的一个特征就是使用了可控差速器齿轮转向装置，该装置直接通过马达轴传递附加转向力，不需要分离的转向横轴，大大简化了其它元件的装配和设计。
为了举例说明，参考下面的附图描述本发明的一些实施例，其中：
图1表示一个现有技术的驱动机构；
图2表示适用于本发明一个实施例的第一个可控差速器；
图3表示适用于本发明一个实施例的第二个可控差速器；和
图4表示根据本发明用于履带车的驱动机构的一个简化的实施例；
图5表示根据本发明用于履带车的驱动机构的一个优选实施例；和
图6和图7表示根据本发明用于轮式车辆的驱动机构的示意图。
从图1中可以看出，现有技术的驱动机构包括一个安装在横轴(2)上的推进马达(1)，该横轴连接在两个转向行星齿轮差速器(3a，3b)的环形套筒上。两个转向行星齿轮差速器的行星齿轮架连接到输出轴(4a和4b)和履带驱动链轮(5a和5b)。转向马达(6)安装在一个转向横轴(7)上。该转向横轴通过一些正齿轮(8a，8b，8c，8d，和8e)连接到转向行星齿轮差速器的太阳轮上。在一边使用一个额外的正齿轮(8d)是为了改变太阳轮的旋转方向。这种布置与传统坦克机械传动装置的布置相同，用推进马达代替传动比范围转换装置和液压转向马达代替电动机。这基于美国专利US4,998,591公开的电驱动。
从图2中可以看出，一个可控差速器首选的装置包括一个安装在一个横轴(22)上的转向马达(21)。如此安置一对行星齿轮组使得两个行星齿轮架被一个轴(23)连接在一起，该轴穿过两个太阳轮(24和25)的中心。太阳轮(24，25)依次与正齿轮(26a，26b，26c，27a，27b)连接从而连接到转向轴上。安装在一边的惰轮(26b)用来改变太阳轮的旋转方向。行星齿轮组的两个环形套筒(28，29)连接到可控差速器的输出轴(30，31)上，图示输出轴连接到两个推进马达(32，33)上。
从图3可以看出，第二个可控差速器装置包括一个含有一个输出轴(42)的转向马达(41)。如此安置一对行星齿轮组使得两个行星齿轮架被一个轴(43)连接在一起，该轴穿过两个太阳轮(44和45)的中心。太阳轮(44，45)依次与锥齿轮(46a，46b，46c)连接从而连接到转向马达输出轴上。行星齿轮组的两个环形套筒(48，49)连接到可控差速器的输出轴(50，51)上，图示输出轴连接到两个推进马达(52，53)上。
总的来说，图4表示根据本发明的用于履带车的驱动机构。该机构包括一个与可控差速器(61)驱动连接的转向马达(60)。可控差速器(61)连接两个推进马达(64和65)的两个马达轴(62，63)。两个马达的转子(67，66)连接到马达轴(62，63)上。在每个马达轴的外端都连接着一个履带驱动链轮(68，69)。
图5表示本发明履带车的另一个实施例。一个转向马达(71)连接到一个可控差速器(72)上。可控差速器的输出端通过马达轴(73a，73b)连接到两个推进马达(74a，74b)上。在马达轴(73a，73b)的外端和履带驱动链轮(78a，78b)之间安装了一系列传动元件，包括齿轮减速和齿轮变速装置(75a，75b)，制动装置(76a，76b)和最终主动齿轮减速装置(77a，77b)。
图6所示的实施例是用于轮式滑转转向车的。该实施例包括沿着车体长度间隔安置的三对车轮(80a)，(80b)和(80c)。根据前面所述的一个转向马达(84)连接到一个可控差速器(86)上，可控差速器(86)的输出端通过轴(90a)，(90b)连接到两个推进马达(88a)，(88b)上。在轴(90a)，(90b)的外端和(80a)这对车轮的每个车轮的驱动轴(92a)，(92b)之间安装了一个传动装置(94a)，(94b)。该传动装置连接车体一侧的每一个车轮。
图7所示的实施例与图6所示的实施例相似，除了该实施例还含有三个转向马达(96a)，(96b)，(96c)和三个可控差速器(98a)，(98b)和(98c)，每个差速器都与推进马达(100a)，(100b)，(100c)，(100d)，(100e)和(100f)连接，这些马达又与连接有各对车轮(104a)，(104b)，(104c)的各对轴(102a)，(102b)，(102c)相连接。
本发明实施例包含了可控差速器的一般特征，可以通过马达轴传递附加转向力，因此不需要附加横轴，大大简化了该系统中其他元件的装配和设计。这种新装置比现有技术占用空间小，机械效率高。本领域技术人员无疑会想到没有超出本发明范围的附带权利要求所述的本发明的其它实施例。

Claims (18)

1.一种滑转转向车的驱动机构，包括：
一对与滑转转向车的一对履带或车轮接合的驱动元件，至少一个有单个贯通马达轴的推进马达，该马达轴支撑马达转子并从马达端部突出；马达轴的第一端连接到一对驱动元件的其中一个驱动元件上，马达轴的第二端连接到一个可控差速器装置上，一个与可控差速器驱动连接的转向马达，可以控制转向马达从车辆直线行驶的零速度，向任一个或两个转动方向的一个或多个不同的速度转变，能使车辆至少向一个方向转向。
2.根据权利要求1所述的驱动机构，其中只包含一个单独的推进马达，一个光轴或联接器设置在可控差速器和第二个驱动元件之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的驱动机构，其中该机构还设有一个传动系统，该传动系统包含一对制动装置，一对齿轮减速/变速装置和/或一对最终驱动装置，每对都对称于可控差速器安装，优选地(但不必须)与推进马达或马达同轴线。
4.根据权利要求3所述的驱动机构，其中传动系统的成对元件被一个联动装置连接，构制为可以在车体两侧基本上同时进行齿轮变速和/或制动。
5.根据权利要求4所述的驱动机构，其中联动装置是机械的。
6.根据权利要求4所述的驱动机构，其中联动装置是电动的。
7.根据权利要求4所述的驱动机构，其中联动装置是液压的。
8.根据前面任一权利要求所述的驱动机构，其中可控差速器包括一对行星齿轮组。
9.根据权利要求8所述的驱动机构，其中如此布置行星齿轮组，使得形成一个具有一个公用的行星齿轮架的双行星齿轮可控差速器。
10.根据权利要求9所述的驱动机构，其中行星架被一个穿过一对太阳轮的公用的轴连接。
11.根据权利要求10所述的驱动机构，其中转向马达经过一组与太阳轮关联的锥齿轮与双差速器转向齿轮装置驱动连接。
12.根据前面任一权利要求所述的驱动机构，其中驱动机构装在一个圆柱体中，该圆柱体的直径大约与推进马达的直径相同，转向马达邻接于圆柱体外部。
13.根据权利要求12所述的驱动机构，其中圆柱体沿着车体宽度延伸。
14.根据前面任一权利要求所述的驱动机构，其中一个或多个推进马达和/或转向马达是电驱动的。
15.根据权利要求1到14中任一个权利要求所述的驱动机构，其中一个或多个推进马达和/或转向马达是液压驱动的。
16.一种滑转转向车，包括根据前面权利要求中任一项所述的一个电驱动机构。
17.根据权利要求16所述的滑转转向车，其中该车是履带车。
18.根据权利要求16所述的滑转转向车，其中该车是轮式车。
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