履带车辆直行、转向控制方法及转向装置和无级转向系统

摘要

本发明公开了一种履带车辆直行、转向控制方法及转向装置和无级转向系统，通过改变动力输入轴、左输出轴、右输出轴三者之间的传动连接关系控制履带车辆直行、转向，具体如下：1）当控制履带车辆转向时，左输出轴上的左啮合齿轮与右输出轴上的右啮合齿轮相啮合以使得两输出轴传动连接，根据履带车辆所转方向可选择的使动力输入轴与两输出轴中的其中一个输出轴通过齿轮啮合传动连接；2）当控制履带车辆直行时，左输出轴上的左啮合齿轮与右输出轴上的右啮合齿轮相分离，使动力输入轴与两输出轴分别通过齿轮啮合传动连接。在直驶机构出现故障或转向制动机构出现故障后，可通过转向装置控制履带车辆直行，保证履带车辆的正常行走。

说明书

技术领域

本发明涉及一种履带车辆直行、转向控制方法及转向装置和无级转向系统。

背景技术

随着科技的发展进步，市场对履带车辆转向系统提出越来越多的要求，不仅要求转向系统可控制履带车辆转向，还需要能够控制履带车辆直线行驶。

在授权公告号为CN20243919U的实用新型专利中公开了一种即可控制履带车辆转向、也可控制履带车辆直行的履带车辆用无级转向系统，无级转向系统包括分流机构、直驶机构、转向装置和左汇流行星排、右汇流行星排，分流机构包括分流行星排，分流行星排由具有分流太阳轮、分流齿圈和分流行星架三个元件的行星齿轮传动机构构成，分流机构中的三个元件中的其中一个为动力输入元件和另外两个为动力输出元件，两动力输出元件分别为与转向装置传动连接的转向动力输出元件和与直驶机构传动连接的直行动力输出元件，转向动力输出元件可通过转向制动机构制动，而直行动力输出元件可通过直行制动机构制动，两汇流行星排均包括作为输入元件的齿圈、太阳轮和作为输出元件的行星轮架，其中，两汇流行星排的齿圈通过同步结构固定连接，直驶机构的动力输出端与两汇流行星排的齿圈之间的同步结构传动连接，由直驶机构通过同步结构驱动两汇流行星排的齿圈同步转动，转向装置的动力输出端则与两汇流行星排的太阳轮传动连接。工作时，动力源提供的动力经分流机构一路分流至直驶机构、一路分流至转向装置，当分流机构的一个动力输出元件完全制动时，可分别实现履带车辆的直行或原地转向。

上述无级转向系统中的转向装置包括左、右双联齿轮轴和分别与对应的左、右汇流行星排的太阳轮传动连接的左、右双联齿轮，此处的左、右双联齿轮轴分别为用于通过左、右汇流行星排对应于履带车辆的左、右履带传动连接的左、右输出轴，左、右双联齿轮分别固定安装在左、右双联齿轮轴上，左双联齿轮包括第二齿轮和第一齿轮，右双联齿轮包括第二齿轮和第四齿轮，其中，左双联齿轮的第一齿轮和右双联齿轮的第四齿轮常啮合，转向装置还包括可选择与左双联齿轮的第二齿轮或右双联齿轮中的第二齿轮传动连接的转向输入齿轮，转向输入齿轮与分流行星排中的一个动力输出元件传动连接。当需要控制履带车辆转向时，转向输入齿轮和左双联齿轮中的第二齿轮啮合传动时，左双联齿轮的转动方向与滑动齿轮转动方向相反，右双联齿轮由于与滑动齿轮之间多一级齿轮传动（即左双联齿轮的第一齿轮与右双联齿轮的第四齿轮啮合传动），右双联齿轮的转动方向与滑动齿轮转动方向相同，可实现履带车辆左转向行驶。同理，当滑动齿轮与右双联齿轮中的第二齿轮啮合时，可实现履带车辆右转向行驶。

但在上述无级转向系统中，只有通过转向制动机构将向转向装置提供动力的转向动力输出元件完全制动后，才能保证车辆直行，而如果转向制动机构出现故障而无法完全制动转向动力输出元件的话，转向动力输出元件将向转向装置输出动力，此时，车辆将不可避免的出现转向，无法实现直行的目的，将会对履带车辆的正常直行造成影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种履带车辆直行、转向控制方法，以解决现有技术中在转向制动机构出现故障后履带车辆无法直行的技术问题；同时，本发明还提供一种用于实施上述控制方法的转向装置和使用该转向装置的履带车辆无级转向系统。

为实现上述目的， 本发明所提供的履带车辆直行、转向控制方法的技术方案是：履带车辆直行、转向控制方法，通过改变用于与动力源传动连接的动力输入轴、用于与履带车辆的左履带传动连接的左输出轴、用于与履带车辆的右履带传动连接的右输出轴三者之间的传动连接关系控制履带车辆直行、转向，动力输入轴、左输出轴和右输出轴之间的传动连接关系在控制履带车辆直行、转向时具体如下：

    （1）当需要控制履带车辆转向时，控制左输出轴上止旋装配有的左啮合齿轮与右输出轴上止旋装配有的右啮合齿轮相啮合以使得两输出轴传动连接，且两输出轴转向相反，根据履带车辆所转方向可选择的使动力输入轴与两输出轴中的其中一个输出轴通过齿轮啮合传动连接；

（2）当需要控制履带车辆直行时，控制左输出轴上止旋装配有的左啮合齿轮与右输出轴上止旋装配有的右啮合齿轮相分离，使动力输入轴与两输出轴分别通过齿轮啮合传动连接，两输出轴转向相同。

本发明所提供的专用于实施上述控制方法的转向装置的技术方案是：转向装置，包括平行设置的用于与动力源传动连接的输入齿轮轴、用于与履带车辆的左履带传动连接的左输出轴和用于与履带车辆的右履带传动连接的右输出轴，所述的左输出轴、右输出轴上对应止旋装配有用于在控制履带车辆转向时相啮合、控制履带车辆直行时相分离的左啮合齿轮、右啮合齿轮，所述动力输入轴上对应左输出轴、右输出轴分别止旋装配有用于根据履带车辆直行、转向需要与相应输出轴上的相应齿轮对应啮合、分离的左输入齿轮、右输入齿轮，动力输入轴、左输出轴和右输出轴中至少两个轴上止旋装配的齿轮滑动装配在相应的轴上。

所述的左输出轴上止旋滑动装配有左双联齿轮，右输出轴上止旋滑动装配有右双联齿轮，左双联齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，右双联齿轮包括第三齿轮和第四齿轮，其中，左双联齿轮的第二齿轮为所述的左啮合齿轮，右双联齿轮的第四齿轮为所述的右啮合齿轮，所述动力输入轴上止旋滑动装配有四联齿轮，四联齿轮包括可用于与第一齿轮啮合的左转向齿轮、可用于与第二齿轮啮合的左直行齿轮、可用于与第三齿轮啮合的右转向齿轮和可用于与第四齿轮啮合的右直行齿轮，左转向齿轮、左直行齿轮构成所述的左输入齿轮，右转向齿轮、右直行齿轮构成所述的右输入齿轮。

所述的动力输入轴、左输出轴和右输出轴的间距两两相等。

本发明所提供的使用上述转向装置的履带车辆无级转向系统的技术方案是：履带车辆无级转向系统，包括分流机构、直驶机构和转向装置，分流机构具有用于与相应动力源传动连接的输入端和分别与直驶机构和转向装置传动连接的两个输出端，无级转向系统还包括分别具有两个输入端且两输入端分别与所述直驶机构和转向装置传动连接的用于对应与履带车辆的左履带、右履带传动连接的左汇流行星排、右汇流行星排，所述转向装置包括平行设置的用于与相应动力源传动连接的输入齿轮轴、用于与左履带传动连接的左输出轴和用于与右履带传动连接的右输出轴，所述的左输出轴、右输出轴上对应止旋装配有用于在控制履带车辆转向时相啮合、控制履带车辆直行时相分离的左啮合齿轮、右啮合齿轮，所述动力输入轴上对应左输出轴、右输出轴分别止旋装配有用于根据履带车辆直行、转向需要与相应输出轴上的相应齿轮对应啮合、分离的左输入齿轮、右输入齿轮，动力输入轴、左输出轴和右输出轴中至少两个轴上止旋装配的齿轮滑动装配在相应的轴上。

所述的左输出轴上止旋滑动装配有左双联齿轮，右输出轴上止旋滑动装配有右双联齿轮，左双联齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，右双联齿轮包括第三齿轮和第四齿轮，其中，左双联齿轮的第二齿轮为所述的左啮合齿轮，右双联齿轮的第四齿轮为所述的右啮合齿轮，所述动力输入轴上止旋滑动装配有四联齿轮，四联齿轮包括可用于与第一齿轮啮合的左转向齿轮、可用于与第二齿轮啮合的左直行齿轮、可用于与第三齿轮啮合的右转向齿轮和可用于与第四齿轮啮合的右直行齿轮，左转向齿轮、左直行齿轮构成所述的左输入齿轮，右转向齿轮、右直行齿轮构成所述的右输入齿轮。

所述的动力输入轴、左输出轴和右输出轴的间距两两相等。

本发明的有益之处是：本发明所提供的履带车辆用直行、转向控制方法，通过改变动力输入轴、左输出轴及右输出轴三者之间的传动连接关系实现对履带车辆的直行、转向控制，当需要控制履带车辆转向时，左输出轴与右输出轴通过齿轮啮合直接传动连接，并根据履带车辆所转方向可选择的使动力输入轴与两输出轴中的其中一个输出轴通过齿轮啮合直接传动连接且通过该输出轴与另外一个输出轴间接传动连接，这样，因为在两输出轴之间多了一级齿轮传动，两输出轴转向相反，进而可控制履带车辆的左履带、右履带以相反的方向转动，实现对履带车辆的转向控制。而当需要控制履带车辆直行时，两输出轴之间无直接传动关系，而使动力输入轴与两输出轴分别通过齿轮啮合直接传动连接，两输出轴转向相同，进而可控制履带车辆的左履带、右履带以相同的方向转动，实现对履带车辆的直行控制。这样一来，当将可实施上述控制方法的转向装置安装在无级转向系统中时，不仅可通过直驶机构驱动履带车辆直行，在直驶机构出现故障或转向制动机构出现故障后，还可通过转向装置按照上述控制方法控制履带车辆直行，保证履带车辆的正常行走。本发明所提供的履带车辆直行、转向控制方法操作方便可靠，用于实施该控制方法的转向装置和使用转向装的无级转向系统大的结构简单，操作方便，制作成本低。

附图说明

图1是本发明所提供的履带车辆用无级转向系统一种实施例的结构示意图；

图2是图1中的转向装置的结构示意图；

图3是图2所示转向装置的齿轮啮合传动原理图。

具体实施方式

一种履带车辆用直行、转向控制方法的实施例，该实施例中的控制方法为：通过改变用于与动力源传动连接的动力输入轴、用于与履带车辆的左履带传动连接的左输出轴、用于与履带车辆的右履带传动连接的右输出轴三者之间的传动关系控制履带车辆直行、转向，动力输入轴、左输出轴和右输出轴之间的传动关系在控制履带车辆直行、转向时具体如下：

    （1）当需要控制履带车辆转向时，控制左输出轴上止旋装配有的左啮合齿轮与右输出轴上止旋装配有的右啮合齿轮相啮合以使得两输出轴传动连接，且两输出轴转向相反，根据履带车辆所转方向可选择的使动力输入轴与两输出轴中的其中一个输出轴通过齿轮啮合传动连接；

（2）当需要控制履带车辆直行时，控制左输出轴上止旋装配有的左啮合齿轮与右输出轴上止旋装配有的右啮合齿轮相分离，使动力输入轴与两输出轴分别通过齿轮啮合传动连接，两输出轴转向相同。

使用上述控制方法控制履带车辆转向、直行时，当需要控制履带车辆转向时，左输出轴与右输出轴通过齿轮啮合直接传动连接，并根据履带车辆所转方向可选择的使动力输入轴与两输出轴中的其中一个输出轴通过齿轮啮合直接传动连接且通过该输出轴与另外一个输出轴间接传动连接，这样，因为在两输出轴之间多了一级齿轮传动，两输出轴转向相反，进而可控制履带车辆的左履带、右履带以相反的方向转动，实现对履带车辆的转向控制。而当需要控制履带车辆直行时，两输出轴之间无直接传动关系，而使动力输入轴与两输出轴分别通过齿轮啮合直接传动连接，两输出轴转向相同，进而可控制履带车辆的左履带、右履带以相同的方向转动，实现对履带车辆的直行控制。

如图1至图3所示，一种可利用上述控制方法控制履带车辆直行、转向的履带车辆无级转向系统的实施例，该实施例中的无级转向系统包括分流机构2、直驶机构3、转向装置4和左汇流行星排6、右汇流行星排7，其中，分流机构2、直驶机构3及两汇流行星排的结构与现有技术中的分流机构、直驶机构和两汇流行星排的结构基本相同，分流机构2具有一个输入端和两输出端，分流机构2的输入端为分流行星架2b、两输出端分别为分流太阳轮2a和分流齿圈2c，其中，分流行星架与作为动力源的发动机1传动连接，分流太阳轮2a与转向装置4传动连接，分流齿圈2c与直驶机构3传动连接的两输出端，而两汇流行星排分别具有两个输入端，两汇流行星排的两输入端分别与直驶机构3和转向装置传动连接。两汇流行星排的输出端分别对应与履带车辆的左履带、右履带传动连接，与现有技术的不同之处主要在于转向装置4，此处的转向装置4包括平行设置的用于与动力源传动连接的动力输入轴4-2、用于与履带车辆的左履带传动连接的左输出轴4-3和用于与履带车辆的右履带传动连接右输出轴4-4，动力输入轴、左输出轴和右输出轴的间距两两相等，其中，动力输入轴4-2上止旋滑动装配有四联输入齿轮4-1，左输出轴4-3上止旋滑动装配有左双联齿轮4-5，右输出轴4-4上止旋滑动装配有右双联齿轮4-6，其中，左双联齿轮4-5包括第一齿轮4-5-1和第二齿轮4-5-2，右双联齿轮4-6包括第三齿轮4-6-1和第四齿轮4-6-2，而四联输入齿轮包括与左输出轴4-3对应的可用于与第一齿轮啮合的左转向齿轮4-1-1、可用于与第二齿轮啮合的左直行齿轮4-1-2和与右输出轴4-4对应的可用于与第三齿轮啮合的右转向齿轮4-1-4、可用于与第四齿轮啮合的右直行齿轮4-1-3，上述的左双联齿轮4-5的第二齿轮4-5-2、右双联齿轮4-6的第四齿轮4-6-2对应为用于在控制履带车辆转向时相啮合、控制履带车辆直行时相分离的左啮合齿轮、右啮合齿轮，而左转向齿轮、左直行齿轮构成与左输出轴对应的左输入齿轮，而右转向齿轮、右直行齿轮构成与右输出轴对应的右输入齿轮。

使用时，当发动机1的动力由分流行星排2的分流行星架2c流入，分流行星排2通过分流齿圈2b和分流太阳轮2a将动力分别传递给直驶机构3和转向装置4，一路动力经直驶机构3传递给左、右汇流行星排中的齿圈，另一路经转向装置传递给左、右汇流行星排中的太阳轮。汇流至左、右汇流行星排中的动力经左、右行星架输出，对应驱动履带转动行走，从而驱动履带车辆行驶。

分流行星排2的分流齿圈2b和分流太阳轮2a可分别制动。当分流太阳轮2a完全制动时，此时履带车辆只能直行，动力全部从分流行星排2的分流行星架2c传给分流齿圈2b，然后经直驶机构3传递到左、右汇流行星排中的齿圈流入并经左、右汇流行星排中的行星架输出，实现履带车辆有级变速直线行驶。

当分流齿圈2b完全制动时，动力全部从分流行星排2的分流行星架2c传给分流太阳轮2a，然后经转向装置4、左、右汇流行星排中的太阳轮并最终由左、右汇流行星排中的行星架输出，此时，可根据转向装置内部的动力输入齿轮及左右两双齿轮的啮合情况控制车辆直线行驶或原地转向行驶。

当需要控制履带车辆在原地左转时，使四联输入齿轮4-1的左转向齿轮4-1-1与左双齿轮4-5中的第一齿轮4-5-1啮合传动，动力输入轴4-2与左输出轴4-3通过齿轮啮合传动直接传动连接，并且左双联齿轮4-5的第二齿轮4-5-2与右双联齿轮4-6的第四齿轮4-6-2啮合，左输出轴4-3和右输出轴4-4通过齿轮啮合传动直接传动连接，且此时四联输入齿轮4-1与右双联齿轮4-6相分离，无直接啮合关系，动力输入轴4-2与右输出轴4-4无直接传动关系，此时，左双联齿轮4-5的转动方向与四联输入齿轮4-1转动方向相反，而右双联齿轮4-6由于与四联输入齿轮4-1之间多一级齿轮传动，其转动方向与四联输入齿轮4-1转动方向相同，可实现履带车辆左转向行驶。

当需要控制履带车辆在原地右转时，使四联输入齿轮4-1的右转向齿轮4-1-4与右双联齿轮4-6中的第三齿轮4-6-1啮合，动力输入轴4-2与右输出轴4-4通过齿轮啮合传动直接传动连接，并且左双联齿轮4-5的第二齿轮4-5-2与右双联齿轮4-6的第四齿轮4-6-2啮合，左输出轴4-3和右输出轴4-4通过齿轮啮合传动直接传动连接，且此时，四联输入齿轮4-1与左双联齿轮4-5相分离，无直接啮合关系，动力输入轴4-2与左输出轴4-3无直接传动关系，此时，右双联齿轮4-6的转动方向与四联输入齿轮4-1转动方向相反，而左双联齿轮4-5由于与四联输入齿轮4-1之间多一级齿轮传动，其转动方向与四联输入齿轮4-1转动方向相同，可实现履带车辆右转向行驶。

当需要控制车辆直行时，当左双联齿轮的第一齿轮4-5-2、右双联齿轮中的第四齿轮4-6-2相分离，左输出轴4-3和右输出轴4-4无直接传动关系，且四联输入齿轮4-1的左直行齿轮4-1-2、左直行齿轮4-1-3同时和左双联齿轮的第一齿轮4-5-2、右双联齿轮中的第四齿轮4-6-2啮合，动力输入轴4-2与两输出轴分别通过齿轮啮合传动连接，两输出轴转向相同，可控制履带车辆直线行驶。

而当分流行星排2的分流齿圈2b、分流太阳轮2a都不制动时，动力分两路传递，根据两路功率的比例关系可实现履带车辆全变速范围内的无级变速行驶或转向半径从零到无穷大的无级转向行驶。

上述实施例中，动力输入齿轮为四联输入齿轮，在其他实施例中，也可以采用双联输入齿轮，此时，双联输入齿轮中的其中一个齿轮为与左输出轴对应的左输入齿轮、另一个齿轮为与右输出轴对应的右输入齿轮，左输入齿轮用于与左双联齿轮中的第一齿轮啮合，而右输入齿轮用于与右双联齿轮中的第三齿轮啮合，在控制履带车辆转向时，左双联齿轮上的第二齿轮（即左啮合齿轮）与右双联齿轮上的第四齿轮（即右啮合齿轮）相啮合，同时，可根据履带车辆所转方向使双联输入齿轮的左输入齿轮与左双联齿轮中的第一齿轮啮合或使双联输入齿轮的右输入齿轮与右双联齿轮中的第三齿轮啮合。也可以将动力输入齿轮设计成三联输入齿轮，只要在动力输入轴设置至少一个左输入齿轮和一个右输入齿轮即可。

上述实施例中，四联输入齿轮、左双联齿轮和右双联齿轮均止旋滑动装配在相应的轴上，在其他实施例中，也可以使上述三个齿轮中的其中两个齿轮止旋滑动装配在相应轴上，只要可以满足三者的相互啮合传动关系即可。例如将四联输入齿轮固定在动力输入轴上，左双联齿轮、右双联齿轮分别对应的止旋滑动装配在左输出轴、右输出轴上。

一种用于实施上述控制方法的转向装置的实施例，该实施例中的转向装置的结构如图2、图3所示，与上述履带车辆无级转向系统中的转向装置的结构及工作方式相同，在此不再赘述。