[发明专利]一种电传动履带车辆双侧电机耦合驱动转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电传动履带车辆双侧电机耦合驱动转向系统，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电机功率较大，通常所需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，但是这种结构的可控差速器机械机构和可控性相对复杂。国内专利“一种双侧电机耦合驱动履带车辆转向系统”(申请号：201210124087.4)介绍了一种双侧电机耦合驱动履带车辆转向系统的控制策略，但是没有具体描述转向系统的机械结构以及双电机耦合驱动具体工作方式。 

发明内容

本发明的目的是针对双侧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电机功率过大的问题，针对横轴式双侧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电机峰值功率、能够实现无级转向的电驱动履带车辆双侧电机耦合驱动转向系统。这种转向系统设计能够最大限度的利用两侧电机功率，单侧电机峰值功率比双侧电机独立驱动单侧电机峰值功率降低一半，充分利用整车的能量，同时具有无级转向的功能。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路面转向时，通过接合中央电磁离合器和行星齿轮耦合器，使得两侧电机的功率耦合实现转向所需功率。这两种方式的转换是通过中央电磁离合器的接通和断开，以及双侧电机行星齿轮耦合器来实现的。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

双侧电机耦合驱动履带车辆转向系统包括：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； 

机械系统，如附图1所示，包括主动轮1a、1b，制动器2a、2b，电磁离合器3a、3b，行星齿轮耦合器4a、4b，电磁离合器摩擦盘制动机构5a、5b，中央电磁离合器6，驱动电机7a、7b；其中，行星齿轮耦合器4a、4b(如附图2所示)，包括从驱动电机到主动轮的机械结构如附图2所示。包含主动轮1a、1b，制动器2a、2b，电磁离合器3a、3b，行星架轴23a、23b，太阳轮内齿轮18a、18b，行星架21a、21b，行星轮22a、22b，外齿圈20a、20b，太阳轮外齿轮19a、19b，齿轮24a、24b，电机7a、7b，制动器5a、5b，中央电磁离合器6。 

动力系统，如附图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17； 

控制系统，如附图1所示，包括：综合电子控制器12，加速踏板及其位移传感器16，制动踏板及其位移传感器15，电子挡位采集单元14，方向盘及其角位移传感器13。 

机械系统的连接关系为：