[发明专利]一种用于驱动履带车辆转向的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于驱动履带车辆转向的装置及方法。该装置包括：两个驱动电机、两个行星耦合装置和一个转向电机；每个驱动电机的输出轴均通过一个行星耦合装置与履带车辆对应一侧的主动轮连接；转向电机的输出轴分别与每个行星耦合装置连接，转向电机的输出轴通过两个行星耦合装置分别与履带车辆两侧的主动轮连接；行星耦合装置包括第一转向电机轴齿轮、第二转向电机轴齿轮、驱动电机齿轮、外电磁离合器、内电磁离合器和行星轮系。本发明可以实现几种耦合模式的切换，能够保证驱动电机的功率得到充分利用，能够提高车辆的转矩和功率的输出性能，并能实现车辆的无级转向。

技术领域

本发明涉及机电耦合技术领域，特别是涉及一种用于驱动履带车辆转向的装置及方法。

背景技术

履带车辆在军事、农业、建筑业、采矿业、灾害救援等许多领域得到了广泛应用。随着时代发展与技术进步，电驱动技术也成为履带车辆驱动系统的重要发展方向。双电机独立驱动结构是电传动履带车中最广泛采用的驱动形式。这种驱动形式布置简单灵活，便于实现差速转向。但在低速小半径转向时，车辆受到的转向阻力矩很大，对于驱动电机的转矩要求非常高。若电机提供的转矩不足，则转向迟缓；若增大电机转矩输出能力，则电机体积过大，布置笨重。此外，在高速大半径转向时，外侧电机的功率需求将比根据直驶工况匹配的电机功率需求高出2倍以上，电机及逆变器等器件的尺寸都将过大，因此需要电机具备很大的过载能力，否则将导致电机后备功率浪费、整车成本增加。因此，引入机电耦合装置，根据需要适时对电机功率进行耦合输出，是解决转向时单侧电机所需转矩或功率过大的一种方法。

目前，现有机电耦合装置有：1)在双电机驱动履带车辆上采用横轴式布置构型，通过中央差速器和转向电机实现车辆动力的耦合。该方式由于两电机之间的机械约束的存在，很难实现无级转向，控制也相对复杂，无法完全发挥双电机驱动履带车辆的优点。2)引入两个辅助电机，分别与两侧主驱动电机进行动力耦合。该方式虽然满足了车辆动力需求，但车载零部件增多，布置复杂，且整车的车载功率并没有显著降低。3)综合双侧电机布置形式和横轴式结构，利用多组行星排解决电机性能要求高、轴向尺寸大的问题。该结构没有考虑低速小半径大阻力转向的情况，耦合性能不高，没有完全发挥行星耦合系统的优点。4)采用双电机独立驱动配合单转向电机的构型以此解决转向功率不足的问题，但该结构在车辆低速行驶时的转矩输出能力存在限制，且较难兼顾直驶与转向时的功率利用率。可见，已有的机电耦合装置仍然存在双电机驱动履带车辆在低速小半径转向时电机转矩需求大、高速大半径转向时单侧电机功率需求过大的问题，以及横轴式双电机驱动履带车辆无级转向困难、协调控制复杂的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够减少单侧电机功率、实现无级转向的双侧电机驱动高速履带车辆转向的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于驱动履带车辆转向的装置，包括：两个驱动电机、两个行星耦合装置和一个转向电机；每个所述驱动电机的输出轴均通过一个所述行星耦合装置与履带车辆对应一侧的主动轮连接；所述转向电机的输出轴分别与每个所述行星耦合装置连接，所述转向电机的输出轴通过两个所述行星耦合装置分别与履带车辆两侧的主动轮连接；

所述行星耦合装置包括第一转向电机轴齿轮、第二转向电机轴齿轮、驱动电机齿轮、外电磁离合器、内电磁离合器和行星轮系；所述第一转向电机轴齿轮和所述第二转向电机轴齿轮均空套于所述转向电机的输出轴上；所述外电磁离合器分别与所述第一转向电机轴齿轮和所述转向电机的输出轴连接；所述内电磁离合器分别与所述第二转向电机轴齿轮和所述转向电机的输出轴连接；所述驱动电机齿轮与所述驱动电机的输出轴固定连接，且与所述第二转向电机轴齿轮啮合；所述行星轮系与所述驱动电机的输出轴固定连接，且与所述第一转向电机轴齿轮啮合；