履带车辆的传动装置及行驶控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆传动技术领域，尤其涉及高机动性履带车辆传动技术领域，具体 是指一种履带车辆的传动装置及行驶控制方法。
【背景技术】
[0002] 现代高机动性履带车辆上广泛采用液力机械自动变速-液压无级转向双流传动 装置。在这种两侧差速双流传动装置中，发动机动力输入到传动装置内部后分成直驶和转 向两路功率流，分别经过液力变矩器和液压泵-马达机组传递到变速主轴和零轴后再分成 左、右两路功率流，经左、右汇流排分别汇流后输出驱动左、右主动轮。
[0003] 该传动装置具有典型的两轴两排结构，即具有变速主轴、零轴、左汇流排和右汇流 排，两排布置在传动装置的左、右输出端，变速主轴连接两排的齿圈，零轴通过传动比大小 相等而方向相反的左、右零轴传动齿轮组连接两排的太阳轮，两排的行星架与左、右停车制 动器相连接后作为传动装置的左、右输出端。
[0004] 该传动装置的工作原理如下：直驶时，液压马达锁止，两排的太阳轮静止不转，此 时只有直驶功率流，发动机动力全部通过直驶变速机构传递到零轴后向两排的齿圈传递， 减速后输出驱动左、右主动轮；行进间转向时，液压马达正转或反转，带动两排的太阳轮一 正一反转动，两排的传动比一增一减，两侧履带速度不等后驱动车辆向左或向右转向，且高 速侧履带速度的增量等于低速侧履带速度的减量，车速保持不变；原位中心转向时，直驶变 速机构挂空挡，此时只有转向功率流，发动机动力全部输入液压泵-马达机组驱动零轴转 动，减速后输出驱动左、右主动轮，实现相对转向半径ρ ( = R/B，其中R是转向半径，B是履 带中心距）介于-〇. 5~0. 5的不稳定原位中心转向。
[0005] 此外，近二十年来陆续出现的用于高机动性履带车辆的电传动装置或混合动力电 传动装置也多基于上述典型的两轴两排结构，其工作原理与液力机械自动变速-液压无级 转向双流传动装置的类似，但采用转向电机取代了液压马达。
[0006] 上述两侧差速双流传动装置具有较优的转向性能，在大功率动力装置的支持下提 高了车辆的机动性能。在原位中心转向时，所需的转向液压泵-马达机组的功率需求最大， 换而言之，现有的常规高机动性履带车辆的转向液压泵-马达机组的功率是按照原位中心 转向性能来配置的。配备ll〇〇kW功率等级动力装置的50~60吨履带车辆在扣除冷却装 置等附件消耗的功率外，用于驱动车辆的功率接近l〇〇〇kW，而其转向液压泵-马达机组的 功率达到900kW，接近车辆驱动功率。
[0007] 但是，这种车用的超高油压和高转速的转向液压泵-马达机组的功率愈大，效率 和寿命愈难于保证，生产困难，在市场上难以获得，而且即使取得所需要的大功率液压元 件，经常用较小的部分功率进行大半径转向时，其效率较低，发热量较大也带来一系列问 题。此外，大功率转向电机也带来了类似的体积、重量、效率和成本方面的问题。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种履带车辆的传动装置及行驶控制方法，用于实现在车辆行驶过程 中控制车辆直驶和转向，不再需要大功率的转向驱动设备，可以提高效率并降低成本，也减 小传动装置的体积和重量。
[0009] 本发明实施例提供一种履带车辆的传动装置，包括：变速主轴；左零轴传动齿轮 组；右零轴传动齿轮组；左零轴；右零轴；左零轴离合器；右零轴离合器；转向驱动设备；左 汇流变速机构；右汇流变速机构；所述左汇流变速机构和右汇流变速机构均包括多个换挡 元件；
[0010] 所述转向驱动设备经过所述左零轴离合器与所述左零轴连接，且经过所述右零轴 离合器与所述右零轴连接；所述左零轴经所述左零轴传动齿轮组连接至所述左汇流变速机 构，所述右零轴经所述右零轴传动齿轮组连接至所述右汇流变速机构；所述变速主轴的两 端分别与所述左汇流变速机构和所述右汇流变速机构连接；
[0011] 所述转向驱动设备、所述左汇流变速机构的换挡元件和所述右汇流变速机构的换 挡元件将所述左汇流变速机构和所述右汇流变速机构分别调整至高挡状态、低挡状态或负 挡状态；
[0012] 所述转向驱动设备的功率在按照原位中心转向性能确定的功率的三分之一至二 分之一之间。
[0013] 如上所述的履带车辆的传动装置，所述左汇流变速机构包括第一齿圈、第一行星 架、第一行星轮、第一窄行星轮、第一大太阳轮和第一小太阳轮；所述第一行星轮与第一窄 行星轮外啮合，且所述第一行星轮与第一窄行星轮均可旋转地设于所述第一行星架上；所 述第一行星轮与所述第一齿圈内啮合，还与所述第一大太阳轮外啮合，所述第一窄行星轮 与所述第一小太阳轮外啮合；所述第一大太阳轮和所述第一小太阳轮的旋转轴线共线；
[0014] 所述右汇流变速机构包括第二齿圈、第二行星架、第二行星轮、第二窄行星轮、第 二大太阳轮和第二小太阳轮；所述第二行星轮与第二窄行星轮外啮合，且所述第二行星轮 与第二窄行星轮均可旋转地设于所述第二行星架上；所述第二行星轮与所述第二齿圈内啮 合，还与所述第二大太阳轮外啮合，所述第二窄行星轮与所述第二小太阳轮外啮合；所述第 二大太阳轮和所述第二小太阳轮的旋转轴线共线。
[0015] 如上所述的履带车辆的传动装置，所述左汇流变速机构的换挡元件包括：第一制 动器，用于制动所述第一齿圈；第一离合器，用于连接所述变速主轴和所述第一小太阳轮； 第二离合器，用于连接所述变速主轴和所述第一齿圈；
[0016] 所述右汇流变速机构的换挡元件包括：第二制动器，用于制动所述第二齿圈；第 三离合器，用于连接所述变速主轴和所述第二小太阳轮；第四离合器，用于连接所述变速主 轴和所述第二齿圈。
[0017] 如上所述的履带车辆的传动装置，所述第一离合器接合，所述第二离合器和所述 第一制动器分离，所述第一大太阳轮被所述转向驱动设备锁止，将所述左汇流变速机构调 整至所述低挡；所述第一离合器分离，所述第二离合器接合，所述第一制动器分离，所述第 一大太阳轮被所述转向驱动设备锁止，将所述左汇流变速机构调整至所述高挡；所述第一 离合器接合，所述第二离合器分离，所述第一制动器接合，所述第一大太阳轮空转，将所述 左汇流变速机构调整至所述负挡；以及，
[0018] 所述第三离合器接合，所述第四离合器和所述第二制动器分离，所述第二大太阳 轮被所述转向驱动设备锁止，将所述右汇流变速机构调整至所述低挡；所述第三离合器分 离，所述第四离合器接合，所述第二制动器分离，所述第二大太阳轮被所述转向驱动设备锁 止，将所述右汇流变速机构调整至所述高挡；所述第三离合器接合，所述第四离合器分离， 所述第二制动器接合，所述第二大太阳轮空转，将所述右汇流变速机构调整至所述负挡。
[0019] 本发明实施例还提供一种履带车辆的行驶控制方法，包括：
[0020] 控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴离合器和转向驱动设备动作，将左汇流 变速机构和右汇流变速机构调整至高挡状态，实现车辆直驶；
[0021] 控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴离合器和转向驱动设备动作，将左汇流 变速机构和右汇流变速机构调整至高挡状态，且使所述左零轴和右零轴连接至所述转向驱 动设备，所述左零轴经所述左零轴传动齿轮组连接至所述左汇流变速机构，所述右零轴经 所述右零轴传动齿轮组连接至所述右汇流变速机构，实现车辆大半径无级转向；
[0022] 控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴离合器和转向驱动设备动作，将左汇流 变速机构调整至低挡状态，将右汇流变速机构调整至高挡状态，实现车辆小规定半径左转； 或者，将左汇流变速机构调整至高挡状态，将右汇流变速机构调整至低挡状态，实现车辆小 规定半径右转；
[0023] 控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴离合器和转向驱动设备动作，将左汇流 变速机构调整至低挡状态，将右汇流变速机构调整至负挡状态，实现车辆原位中心右转；或 者，将左汇流变速机构调整至负挡状态，将右汇流变速机构调整至低挡状态，实现车辆原位 中心左转；
[0024] 控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴离合器和转向驱动设备动作，将左汇流 变速机构和右汇流变速机构调整至低挡状态，实现车辆坑陷驶出或爬陡坡。
[0025] 如上所述的履带车辆的行驶控制方法，控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴 离合器和转向驱动设备动作，将左汇流变速机构调整至低挡状态，包括：
[0026] 控制所述换挡元件中的第一离合器接合，使所述变速主轴与所述左汇流变速机构 中的第一小太阳轮接合，且控制所述左零轴离合器接合，使所述左零轴与所述转向驱动设 备接合，并通过转向驱动设备将第一大太阳轮锁止，实现低挡状态。
[0027] 如上所述的履带车辆的行驶控制方法，控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴 离合器和转向驱动设备动作，将右汇流变速机构调整至低挡状态，包括：
[0028] 控制所述换挡元件中的第三离合器接合，使所述变速主轴与所述右汇流变速机构 中的第二小太阳轮接合，且控制所述右零轴离合器接合，使所述右零轴与所述转向驱动设 备接合，并通过转向驱动设备将第二大太阳轮锁止，实现低挡状态。
[0029] 如上所述的履带车辆的行驶控制方法，控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴 离合器和转向驱动设备动作，将左汇流变速机构调整至高挡状态，包括：
[0030] 控制所述换挡元件中的第二离合器接合，使所述变速主轴与所述左汇流变速机构 中的第一齿圈接合，且控制所述左零轴离合器接合，使所述左零轴与所述转向驱动设备接 合，并通过转向驱动设备将第一大太阳轮锁止，实现高挡状态。
[0031] 如上所述的履带车辆的行驶控制方法，控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴 离合器和转向驱动设备动作，将右汇流变速机构调整至高挡状态，包括：
[0032] 控制所述换挡元件中的第四离合器接合，使所述变速主轴与所述右汇流变速机构 中的第二齿圈接合，且控制所述右零轴离合器接合，使所述右零轴与所述转向驱动设备接 合，并通过转向驱动设备将第二大太阳轮锁止，实现高挡状态。
[0033] 如上所述的履带车辆的行驶控制方法，控制所述换挡元件、左零轴离合器、右零轴 离合器和转