[发明专利]一种电驱动履带车辆转向电机与单侧驱动电机耦合转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电驱动履带车辆转向电机与单侧驱动电机耦合转向系统，用于双侧电机驱动履带车辆的转向行驶。

背景技术

履带车辆转向不同于轮式车辆，对于履带车辆而言，转向通过改变两条履带的速度，常规的高速履带车辆虽然依靠的是两套独立的自动变速器来改变两条履带的速度，但是其原理仍然是离合-制动式的转向机构，这样的机构存在着造价高昂、结构复杂、笨重、磨损快、负载能力低等缺点，针对这样的情况出现了一种格里斯曼系统结构，这种结构采用的是动力系统与转向系统分开，可是这样的结构仍然存在着结构比较复杂、转向可控性不理想等问题。

在能源日益严峻的今天，高效环保的电动车辆越来越受到重视，电子控制差速转向的电传动履带车辆的得到了越来越多的发展，如《电传动履带车辆电子差速转向控制策略》(北京理工大学学报)、《电子差速履带车辆转向转矩神经网络PID控制》(农业机械学报)等等文章都对双侧驱动电机独立驱动履带车辆的转向进行分析。电子控制差速转向系统转向机动性能好，能够实现无级转向和无级调速，转向灵活，有较高的平均转向行驶速度，没有机械换挡冲击，驾驶员操控简单省力等等优点。但是该转向系统需要两侧驱动电机功率较大，通常所需驱动电机的功率是单电机驱动的两倍，其功率得不到充分利用。为了解决这种问题，通常采用横轴式双电机驱动履带车辆通过中央差速器和转向电机来实现，如“车辆防滑驱动装置”(美国专利，申请号：6953408B2)。但是这种转向方式由于双侧驱动电机之间存在机械约束，很难实现无级转向，同时这种转向系统的转向稳定性没有电子差速转向好。除此之外，如国内专利“一种双侧电机驱动履带车辆转向系统”(申请号：201210116909.4)。这种结构采用了2个驱动电机、1个转向电机以及1个可控差速器的结构，该结构比起双电机独立驱动电子差速转向的好处是：减小了两侧驱动电机的峰值功率的同时，也提高了整个电传动系统功率的利用率，描述了转向控制策略，但是这种结构的可控差速器机械机构和可控性相对复杂。

发明内容

本发明的目的是针对双侧驱动电机驱动履带车辆实现电子控制低速转向，中速转向和高速转向时需要单侧驱动电机功率过大的问题，针对横轴式双侧驱动电机驱动履带车辆实现无级转向困难，设计出一种可减少单侧驱动电机功率的、通过转向电机与外侧驱动电机动力耦合提高外侧主动轮的转矩和功率满足转向所需功率、能够实现无级转向的电驱动履带车辆转向电机与单侧驱动电机耦合驱动转向系统。这种转向系统设计能够充分利用两侧驱动电机功率，实现履带车辆无级转向。其基本思想是：在转向过程中，在低功率转向时可实现双电机独立驱动电子差速无级转向；在高功率转向和小半径困难时，转向电机开始工作，通过电磁离合器和行星齿轮耦合器将转向电机和外侧驱动电机的转矩和功率进行耦合，满足转向外侧履带所需的转矩和功率。这两种转向方式的转换是通过电磁离合器的接通和断开来实现的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

电驱动履带车辆转向电机与单侧驱动电机耦合转向系统包括：机械系统和电气系统，其中电气系统又包括动力系统和控制系统；

其中，机械系统，如附图1所示，包括主动轮1a、1b，制动器2a、2b，行星齿轮耦合器3a、3b，驱动电机4a、4b，电磁离合器5a、5b，转向电机6，转向电机控制器7；其中，行星齿轮耦合器3a、3b如图2所示，太阳轮外齿轮18a、18b，太阳轮内齿轮19a、19b，外齿圈20a、20b，行星轮21a、21b，齿轮22a、22b，行星架23a、23b，行星架轴24a、24b。

动力系统如图1所示，包括电机控制器8a、8b，能量变换控制单元9，能量吸收装置10，发动机-发电机组11，电池组12；

控制系统如图1所示，包括综合电子控制器13，加速踏板及其位置传感器14，制动踏板及其位移传感器15，电子挡位采集单元16，方向盘及其角位移传感器17。

机械系统的连接关系为：

转向电机控制器7通过三相交流电源线控制转向电机6，转向电机6的输出轴动力通过离合器5a、5b分别将动力传给行星齿轮耦合器3a、3b的齿轮22a、22b，齿轮22a、22b将动力传给太阳轮外齿轮18a、18b，太阳轮内齿轮19a、19b经由行星轮21a、21b，将动力传递给行星架23a、23b；驱动电机4a、4b将动力传至外齿圈20a、20b，外齿圈20a、20b经由行星齿轮21a、21b，将动力传递给行星架23a、23b，至此两路动力经由行星架轴24a、24b将动力传到制动器2a、2b，制动器2a、2b将动力传到主动轮1a、1b。