一种履带车辆转向系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种履带车辆转向系统及方法。该转向系统为四轮独立驱动系统，两个前轮均通过驱动电机和减速器进行驱动，两个后轮均通过驱动电机和转向耦合装置驱动，且通过转向电机对两个转向耦合装置进行功率补充。本发明专利技术的系统及方法通过四轮独立驱动的方式解决了电机体积较小的情况下低速小半径转向时转矩不足的问题，通过转向电机对转向耦合装置进行功率补充解决了高速大半径转向时外侧电机的电机功率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种履带车辆转向系统和方法
本专利技术涉及履带车辆
，特别是涉及一种履带车辆转向系统和方法。
技术介绍
履带车辆是通过转向机构使两侧履带具有速度差来达到转向的目的，这一点与轮式车辆有着根本上的不同。履带车辆在恶劣工况下具有优良的行驶能力且具有较好的机动性与越野性能，如今在军事、民用、农用等领域有着广泛的应用。而随着履带车辆的大范围应用与未来履带车辆上车载电气电子系统对电能的需要，履带车辆的电传动技术成为重要的发展方向。目前广泛使用的电传动驱动方式多为双电机独立驱动，即每侧履带只有一个主动轮，依据不同车辆的整体布置或工作需要确定为前置前驱或者后置后驱的形式。但是在低速小半径转向时，对驱动电机的转矩要求非常高。若驱动电机转矩不足，则转向缓慢，若驱动电机转矩足够，则需要电机体积增大，质量增加，布置不便；在高速大半径转向时，外侧电机需要较大的电机功率，则电机的体积增大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种履带车辆转向系统和方法，在保证电机体积较小的情况下解决低速小半径转向时转矩不足和高速大半径转向时外侧电机的电机功率较低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种履带车辆转向系统，包括：两个前驱电机、两个后驱电机、两个前轮、两个后轮、两个前驱减速器、两个转向耦合装置和一个转向电机；每个所述前驱电机的输出轴均通过一个所述前驱减速器与对应的前轮连接，每个所述后驱电机的输出轴均通过一个所述转向耦合装置与对应的后轮连接；位于车辆同一侧的所述前轮和所述后轮通过履带传动；所述转向电机的两个输出轴分别与两个所述转向耦合装置相连；所述转向耦合装置包括转向电机轴齿轮、电磁制动离合装置、行星轮系；所述行星轮系包括太阳轮、与所述太阳轮同轴布置的齿圈以及置于所述太阳轮和所述齿圈之间并分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合的至少两个行星轮；所述转向电机的每个输出轴均通过对应的电磁制动离合装置与对应的转向电机轴齿轮的中心连接，所述电磁制动离合装置用于对对应的转向电机的输出轴与对应的转向电机轴齿轮之间的吸合和断开进行控制，所述齿圈的外圈上布置有轮齿，所述转向电机轴齿轮与所述齿圈的外圈啮合；所述后驱电机的输出轴与两个所述转向耦合装置的太阳轮中心连接；至少两个所述行星轮的中心上转动连接有行星架，所述行星架的中心通过转轴与所述后轮的中心连接。可选的，该转向系统还包括两个前驱电机控制器、两个后驱电机控制器和一个转向电机控制器；两个所述前驱电机控制器的输出端分别与两个所述前驱电机的输入端相连；两个所述后驱电机控制器的输出端分别与两个所述后驱电机的输入端相连；所述转向电机控制器的输出端与所述转向电机的输入端相连；两个所述前驱电机控制器、两个所述后驱电机控制器和所述转向电机控制器的输入端均连接到能量转换分配单元，所述能量转换分配单元与发动机发电机组连接。可选的，该转向系统还包括能量吸收单元和动力电池组；所述能量吸收单元和所述动力电池组均与所述能量转换分配单元连接；所述能量吸收单元用于存储回收的能量；所述动力电池组用于为所述能量转换分配单元补充能量。可选的，所述电磁制动离合装置包括制动器定子、制动离合转子和离合器转子；所述制动器定子、所述制动离合转子、所述离合器转子均与对应的转向电机的输出轴同轴设置，所述制动器定子与所述履带车辆的车体固定连接；所述制动离合转子与对应的转向电机轴齿轮固定连接且与对应转向电机轴齿轮同轴；所述离合器转子的中心与对应的转向电机的输出轴固定连接；所述制动离合转子通过吸合所述制动器定子、断开所述制动离合转子断开转向电机对转向电机轴齿轮的驱动；所述制动离合转子通过断开所述制动器定子、吸合所述制动离合转子使转向电机对转向电机轴齿轮进行驱动。可选的，在每个所述转轴上和每个所述减速电机的输出轴上均设置有制动器，所述制动器用于对所述履带车辆进行制动。本专利技术还公开一种履带车辆转向方法，应用于上述的履带车辆转向系统；该转向方法包括：当外侧轮的需求功率小于或等于外侧履带所对应的前驱电机和后驱电机的最大输出功率时，控制两个所述电磁制动离合装置均将对应的转向电机的输出轴与对应的转向电机轴齿轮之间的连接断开，使转向电机停止对转向电机轴齿轮的驱动；当外侧轮的需求功率大于外侧履带所对应的前驱电机和后驱电机的最大输出功率时，控制内侧电磁制动离合装置将对应的转向电机输出轴与对应的转向电机轴齿轮之间的连接断开，控制外侧电磁制动离合装置将对应的转向电机输出轴与对应的转向电机轴齿轮吸合，使转向电机驱动外侧的转向电机轴齿轮转动，补充外侧的主动轮的功率。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术的履带车辆转向系统和方法，采用四电机进行驱动，从而可以满足在履带车低速小半径转向时后驱电机对转矩的需求。同时，通过转向电机的介入，保证在外侧功率不足时，对外侧主动轮的驱动补入功率，能够满足高速大半径转向时的功率需求，提高履带车辆的转向性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术履带车辆转向系统实施例的系统结构图；图2为本专利技术履带车辆转向系统实施例的单侧的转向耦合装置的结构图；图3为本专利技术履带车辆转向系统实施例的转向电机与后驱电机未发生耦合时的动力传递示意图；图4为本专利技术履带车辆转向系统实施例的转向电机与后驱电机发生耦合时的动力传递示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种履带车辆转向系统和方法，在保证电机体积较小的情况下解决低速小半径转向时转矩不足和高速大半径转向时外侧电机的电机功率较低的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：图1为本专利技术履带车辆转向系统实施例的系统结构图。该履带车辆转向系统，包括：两个前驱电机3a和3b(3a为左前驱电机，3b为右前驱电机)、两个后驱电机3c和3d(3c为左后驱电机，3d为右后驱电机)、两个前轮1a和1b(1a为左前轮，1b为右前轮)、两个后轮1c和1d(为左后轮，1d为右后轮)、两个前驱减速器2a和2b(2a为左前驱减速器，2b为右前驱减速器)、两个转向耦合装置8a和8b(8a为左转向耦合装置，8b为右转向耦合装置)、一个转向电机10；左前驱电机3a的输出轴通过左前驱减速器2a与左前轮1a连接，右前驱电机3b的输出轴通过右前驱减速器2b与右前轮1b连接，左后驱电机3c的输出轴通过左转向耦合装置8a与左后轮1c连接，右后驱电机3d的输出轴通过右转向耦合装置8b与右后轮1d连接；左前轮1a和左后轮1c通过履带传动，右前轮1b和右后轮1d通过履带传动。所述转向电机10的两个输出轴分别与两个所述转向耦合装置8a和8b相连。该转向系统还包括两个前驱电机控制器4a和4b(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种履带车辆转向系统，其特征在于，包括：两个前驱电机、两个后驱电机、两个前轮、两个后轮、两个前驱减速器、两个转向耦合装置和一个转向电机；每个所述前驱电机的输出轴均通过一个所述前驱减速器与对应的前轮连接，每个所述后驱电机的输出轴均通过一个所述转向耦合装置与对应的后轮连接；位于车辆同一侧的所述前轮和所述后轮通过履带传动；所述转向电机的两个输出轴分别与两个所述转向耦合装置相连；所述转向耦合装置包括转向电机轴齿轮、电磁制动离合装置、行星轮系；所述行星轮系包括太阳轮、与所述太阳轮同轴布置的齿圈以及置于所述太阳轮和所述齿圈之间并分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合的至少两个行星轮；所述转向电机的每个输出轴均通过对应的电磁制动离合装置与对应的转向电机轴齿轮的中心连接，所述电磁制动离合装置用于对对应的转向电机的输出轴与对应的转向电机轴齿轮之间的吸合和断开进行控制，所述齿圈的外圈上布置有轮齿，所述转向电机轴齿轮与所述齿圈的外圈啮合；所述后驱电机的输出轴与两个所述转向耦合装置的太阳轮中心连接；至少两个所述行星轮的中心上转动连接有行星架，所述行星架的中心通过转轴与所述后轮的中心连接。

【技术特征摘要】
1.一种履带车辆转向系统，其特征在于，包括：两个前驱电机、两个后驱电机、两个前轮、两个后轮、两个前驱减速器、两个转向耦合装置和一个转向电机；每个所述前驱电机的输出轴均通过一个所述前驱减速器与对应的前轮连接，每个所述后驱电机的输出轴均通过一个所述转向耦合装置与对应的后轮连接；位于车辆同一侧的所述前轮和所述后轮通过履带传动；所述转向电机的两个输出轴分别与两个所述转向耦合装置相连；所述转向耦合装置包括转向电机轴齿轮、电磁制动离合装置、行星轮系；所述行星轮系包括太阳轮、与所述太阳轮同轴布置的齿圈以及置于所述太阳轮和所述齿圈之间并分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合的至少两个行星轮；所述转向电机的每个输出轴均通过对应的电磁制动离合装置与对应的转向电机轴齿轮的中心连接，所述电磁制动离合装置用于对对应的转向电机的输出轴与对应的转向电机轴齿轮之间的吸合和断开进行控制，所述齿圈的外圈上布置有轮齿，所述转向电机轴齿轮与所述齿圈的外圈啮合；所述后驱电机的输出轴与两个所述转向耦合装置的太阳轮中心连接；至少两个所述行星轮的中心上转动连接有行星架，所述行星架的中心通过转轴与所述后轮的中心连接。2.根据权利要求1所述的履带车辆转向系统，其特征在于，还包括两个前驱电机控制器、两个后驱电机控制器和一个转向电机控制器；两个所述前驱电机控制器的输出端分别与两个所述前驱电机的输入端相连；两个所述后驱电机控制器的输出端分别与两个所述后驱电机的输入端相连；所述转向电机控制器的输出端与所述转向电机的输入端相连；两个所述前驱电机控制器、两个所述后驱电机控制器和所述转向电机控制器的输入端均连接到能量转换分配单元，所述能量转换分配单元与发动机发电机组连接。3.根据权利要求2所述的履带车辆转向系统，其特征在于，还包括能量吸收单...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟丽，王泽达，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11