履带车辆的模块化电传动装置

摘要

本发明提供了一种履带车辆的模块化电传动装置，包括：驱动电机；转向电机；左侧两档变速器；右侧两档变速器；中央差速传动器，用于驱动电机、转向电机、左侧两档变速器和右侧两档变速器之间的动力分配和传递，其包括箱体、直驶输入端、转向输入端、直驶转矩矢量、转向转矩矢量、左侧汇流传动齿轮组、右侧汇流传动齿轮组、左侧输出端、右侧输出端和横轴。本发明的电传动装置，可单独更换驱动电机和转向电机，采用相同的电机模块来实现驱动电机和转向电机，并在车辆原位中心转向时，驱动电机和转向电机分别驱动两主动轮，具有较高的可维修性、可生产性和动力性。

权利要求

1.一种履带车辆的模块化电传动装置，包括：

驱动电机；转向电机；左侧两档变速器，其具有低档和高档；右侧两档变速器，其具有低档和高档；其特征在于：所述履带车辆的模块化电传动装置还包括：

中央差速传动器，用于所述驱动电机、所述转向电机、所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器之间的动力分配和传递，其包括箱体、直驶输入端、转向输入端、直驶转矩矢量部件、转向转矩矢量部件、左侧汇流传动齿轮组、右侧汇流传动齿轮组、左侧输出端、右侧输出端和横轴，其中：所述左侧汇流传动齿轮组，其用于连接所述直驶转矩矢量部件的左输出端、所述转向转矩矢量部件的左输出端和所述左侧输出端；

所述右侧汇流传动齿轮组，其用于连接所述直驶转矩矢量部件的右输出端、所述转向转矩矢量部件的右输出端和所述右侧输出端；

所述横轴，其用于所述中央差速传动器与所述左侧两档变速器之间的动力传递；

所述驱动电机的输出端与所述直驶输入端相连接，所述转向电机的输出端与所述转向输入端相连接，所述左侧输出端通过所述横轴与所述左侧两档变速器的输入端相连接，所述右侧输出端与所述右侧两档变速器的输入端相连接；

所述左侧两档变速器、所述横轴和所述右侧两档变速器同轴配置在第一轴线上，所述驱动电机配置在与所述第一轴线平行的第二轴线上，所述转向电机配置在与所述第一轴线平行的第三轴线上；以及所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器分别安装在车体两侧，所述中央差速传动器偏置安装在在车体内右侧，在所述驱动电机和所述转向电机的后端处设置有装配空间。

2.根据权利要求1所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

所述直驶转矩矢量部件，其包括第一行星排、第二行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器和第二制动器，所述第一行星排为内外啮合双星排，所述第二行星排为普通排，所述第一行星排的太阳轮通过所述第一离合器与所述直驶输入端相连接，所述第一行星排的行星架通过所述第二离合器与所述直驶输入端相连接，所述第一行星排的行星架与所述第二行星排的太阳轮相连接，所述第一行星排的行星架通过所述第一制动器与所述箱体相连接，所述第一行星排的齿圈作为所述直驶转矩矢量部件的右输出端与所述右侧汇流传动齿轮组相连接，所述第二行星排的行星架通过所述第二制动器与所述箱体相连接，所述第二行星排的齿圈作为所述直驶转矩矢量部件的左输出端与所述左侧汇流传动齿轮组相连接；

所述转向转矩矢量部件，其包括第四行星排、第三行星排、第三离合器、第四离合器、第三制动器和第四制动器，所述第三行星排为内外啮合双星排，所述第四行星排为普通排，所述第三行星排的太阳轮通过所述第三离合器与所述转向输入端相连接，所述第三行星排的行星架通过所述第四离合器与所述转向输入端相连接，所述第三行星排的行星架与所述第四行星排的太阳轮相连接，所述第三行星排的行星架通过所述第三制动器与所述箱体相连接，所述第三行星排的齿圈作为所述转向转矩矢量部件的右输出端与所述右侧汇流传动齿轮组相连接，所述第四行星排的行星架通过所述第四制动器与所述箱体相连接，所述第四行星排的齿圈作为所述转向转矩矢量部件的左输出端与所述左侧汇流传动齿轮组相连接。

3.根据权利要求1所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

所述驱动电机包括前后串接的第一电机模块和第二电机模块，所述第一电机模块、所述第二电机模块和所述转向电机为相同的电机；以及所述直驶转矩矢量部件和所述转向转矩矢量部件为相同的转矩矢量部件。

4.根据权利要求2所述的履带车辆电传动装置，其特征在于，

所述的直驶转矩矢量部件具有差速驱动模式、左驱动模式和右驱动模式；

当所述第一离合器和所述第二制动器接合，所述第二离合器和所述第一制动器分离时，从所述直驶输入侧输入的动力经过所述第一行星排和所述第二行星排减速和差速后分配到所述直驶转矩矢量部件的左输出端和所述直驶转矩矢量部件的右输出端，所述直驶转矩矢量部件实现所述的差速驱动模式；

当所述第一离合器和所述第一制动器接合，所述第二离合器和所述第二制动器分离时，从所述直驶输入侧输入的动力经过所述第一行星排减速后传递到所述直驶转矩矢量部件的左输出端，所述直驶转矩矢量部件实现所述的左驱动模式；以及当所述第二离合器和所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第一制动器分离时，从所述直驶输入侧输入的动力经过所述第二行星排减速后传递到所述直驶转矩矢量部件的右输出端，所述直驶转矩矢量部件实现所述的右驱动模式。

5.根据权利要求4所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

所述的转向转矩矢量部件具有差速驱动模式、左驱动模式和右驱动模式；

当所述第三离合器和所述第四制动器接合，所述第四离合器和所述第三制动器分离时，从所述转向输入侧输入的动力经过所述第三行星排和所述第四行星排减速和差速后分配到所述转向转矩矢量部件的左输出端和所述转向转矩矢量部件的右输出端，所述转向转矩矢量部件实现所述的差速驱动模式；

当所述第三离合器和所述第三制动器接合，所述第四离合器和所述第四制动器分离时，从所述转向输入侧输入的动力经过所述第三行星排减速后传递到所述转向转矩矢量部件的左输出端，所述转向转矩矢量部件实现所述的左驱动模式；以及当所述第四离合器和所述第四制动器接合，所述第三离合器和所述第三制动器分离时，从所述转向输入侧输入的动力经过所述第四行星排减速后传递到所述转向转矩矢量部件的右输出端，所述转向转矩矢量部件实现所述的右驱动模式。

6.根据权利要求5所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

在车辆直驶时，所述直驶转矩矢量部件和所述转向转矩矢量部件工作在差速驱动模式，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器挂抵档或高档，所述转向电机工作在锁止模式，所述驱动电机工作在电动模式，驱动车辆直驶。

7.根据权利要求5所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

在行进中转向时，所述直驶转矩矢量部件和所述转向转矩矢量部件工作在差速驱动模式，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器挂低档或高档，所述驱动电机和所述转向电机工作在电动模式，驱动车辆向左或向右转向。

8.根据权利要求5所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

在原位中心转向时，所述直驶转矩矢量部件工作在左驱动模式或右驱动模式，所述转向转矩矢量部件相应地工作在右驱动模式或左驱动模式，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器挂低档，所述驱动电机工作在电动模式相应地驱动左主动轮或右主动轮，所述转向电机相应地工作在电动模式驱动右主动轮或左主动轮，驱动车辆原位中心转向。

9.根据权利要求1所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器插设入车体后部两侧的侧传动孔并固接到车体上，所述中央差速传动器设置于车体内，且所述右侧输出端与所述右侧两档变速器相连接，所述横轴与所述左侧两档变速器相连接，所述驱动电机和所述转向电机分别与所述直驶输入端和所述转向输入端相连接后固接到所述中央差速传动器上。

10.根据权利要求3所述的履带车辆的模块化电传动装置，其特征在于，

所述驱动电机、所述转向电机、所述第二电机模块与所述中央差速传动器为可拆式连接。

说明书

履带车辆的模块化电传动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆电传动装置技术领域，特别涉及高机动性履带车辆电传动装置技术领域，具体是指一种履带车辆的模块化电传动装置。

背景技术

[0002] 现有高机动性履带车辆电传动装置主要有两种技术方案，一种是采用单驱动电机和单转向电机，另一种采用了双驱动电机和单转向电机。原则上，第一种方案的控制方案要比第二种简单，第二种方案的动力性能要高于第一种方案。

[0003] 美国专利US4998591公开了一种电传动装置，其中采用单驱动电机和单转向电机的方案有四种：第一种是基于经典的双侧差速结构，驱动电机和转向电机分别同轴配置在变速主轴和零轴上，直驶时转向电机锁止保证直驶稳定性，驱动电机提供了直驶最大车速所需的驱动功率，转向电机提供了原地转向所需的驱动功率；第二种将转向电机也同轴配置在变速主轴上，通过传动齿轮驱动零轴；第三种为纵置的驱动电机和转向电机，通过锥齿轮将动力传递到变速主轴和零轴上；第四种也是纵置的驱动电机和转向电机，驱动电机通过锥齿轮驱动差速器后动力传递到左右半轴，转向电机通过驱动锥齿轮驱动右半轴，直驶时转向电机不锁止，需要对右半轴施加合适的驱动或再生制动转矩来保证直驶稳定性，原位中心转向时驱动电机锁止，转向电机提供所需驱动功率。上述公开的技术方案中存在以下问题：50吨车72km/h最高车速所需驱动功率为1000kW，6s原位中心转向一周所需驱动功率为800kW。由于在原位中心转向时只由转向电机提供功率，如果转向电机也配置大功率电机，则增大了电传动装置的体积；如果不配置如此大功率转向电机，则原位中心转向性能不可避免地降低；纵置的驱动电机和转向电机增大了电传动装置的纵向长度，不利于动力传动舱的布置。

[0004] 美国专利申请US 7326141 B2公开了另一种电传动装置，包括左右对称配置和布置的驱动电机、单排两档变速机构和停车制动器，在电传动装置中央配置了由两转向电机和两差速排构成的可控差速机构，两转向电机同轴固接并配置在与驱动电机转子平行的轴线上，通过传动比大小相等而方向相反的两组定轴传动齿轮与两差速排的太阳轮分别连接，两差速排的行星架固接，其齿圈与两驱动电机转子分别相连接。原位中心转向时两驱动电机分别驱动左右主动轮，可提供与直驶驱动功率相同的转向功率，其转向电机不必为原位中心转向配置较大功率，因此可以设置得较小，两转向电机功率之和约为两驱动电机功率之和的三分之一。此外，其驱动电机和转向电机是两种不同规格的电机，没有互换的可能。

[0005] 此外，现代和下一代高机动性履带车辆流行采用整体式或一体化动力传动装置（张均享.高机动性运载车辆动力系统[M].北京.中国科学技术出版社.2000）。动力传动装置的设计完全按照动力传动舱的总体积设计要求进行，且考虑到维护保养的方便，动力装置和传动装置的外形相互匹配，且刚性连接形成一体，不仅可以减小动力传动舱体积，而且装配简便且便于整体吊装和拆卸，提高车辆可维修性。当动力装置或传动装置出故障时，将动力传动装置从动力传动舱内整体吊出，维修或更换故障动力装置或传动装置。因此，具有整体吊装能力这一要求也并无例外地贯彻在上述电传动装置设计中。

[0006] 但是，出现故障时动力传动装置的整体吊装只能依靠技术支援车辆来完成，而故障车辆乘员在遇到此类故障时通常无能为力，只能召唤和等待。虽然将出故障的动力传动装置从动力传动舱内吊出并将新的动力传动装置吊入动力传动舱内安装好只需花不到一个小时的时间，但要修理好动力传动装置却可能需要花上数十个小时甚至数周时间，而作为备件的动力传动装置要花费大量的预算来采购。这也导致只有在经费充足且技术保障能力强的前提下，动力传动装置的整体吊装性能才具有真正的意义。

[0007] 在上述电传动装置中虽然也贯彻模块化设计思想，但这种模块化是在电传动装置的箱体里实现的，单独更换驱动电机、转向电机等部件或模块是要在电传动装置从动力传动舱内吊出后才可实现的，都没有特别考虑单独更换驱动电机和转向电机的可能，不能够保证在野战条件下，在不使用起重设备的条件下最大限度地更换大多数可拆卸零件和部件，车辆乘员不必等到技术支援车辆的到来，就能够排除故障或自行完成不复杂的修理工作，驾驶车辆继续完成既定的任务。

[0008] 因此，还存在着提供一种采用单驱动电机和单转向电机，并具有较高可维修性、可生产性和动力性的高机动履带车辆电传动装置的需求。

发明内容

[0009] 本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种履带车辆的模块化电传动装置。

[0010] 本发明提供了一种履带车辆的模块化电传动装置，包括：驱动电机；转向电机；左侧两档变速器，其具有低档和高档；右侧两档变速器，其具有低档和高档；其特征在于：所述履带车辆的模块化电传动装置还包括：中央差速传动器，用于所述驱动电机、所述转向电机、所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器之间的动力分配和传递，其包括箱体、直驶输入端、转向输入端、直驶转矩矢量、转向转矩矢量、左侧汇流传动齿轮组、右侧汇流传动齿轮组、左侧输出端、右侧输出端和横轴，其中：所述左侧汇流传动齿轮组，其用于连接所述直驶转矩矢量的左输出端、所述转向转矩矢量的左输出端和所述左侧输出端；所述右侧汇流传动齿轮组，其用于连接所述直驶转矩矢量的右输出端、所述转向转矩矢量的右输出端和所述右侧输出端；所述横轴，其用于所述中央差速传动器与所述左侧两档变速器之间的动力传递；所述驱动电机的输出端与所述直驶输入端相连接，所述转向电机的输出端与所述转向输入端相连接，所述左侧输出端通过所述横轴与所述左侧两档变速器的输入端相连接，所述右侧输出端与所述右侧两档变速器的输入端相连接；所述左侧两档变速器、所述横轴和所述右侧两档变速器同轴配置在第一轴线上，所述驱动电机配置在与所述第一轴线平行的第二轴线上，所述转向电机配置在与所述第一轴线平行的第三轴线上；以及所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器分别安装在车体两侧，所述中央差速传动器偏置安装在在车体内右侧，在所述驱动电机和所述转向电机的后端处设置有装配空间。

[0011] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，所述直驶转矩矢量，其包括第一行星排、第二行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器和第二制动器，所述第一行星排为内外啮合双星排，所述第二行星排为普通排，所述第一行星排的太阳轮通过所述第一离合器与所述直驶输入端相连接，所述第一行星排的行星架通过所述第二离合器与所述直驶输入端相连接，所述第一行星排的行星架与所述第二行星排的太阳轮相连接，所述第一行星排的行星架通过所述第一制动器与所述箱体相连接，所述第一行星排的齿圈作为所述直驶转矩矢量的右输出端与所述右侧汇流传动齿轮组相连接，所述第二行星排的行星架通过所述第二制动器与所述箱体相连接，所述第二行星排的齿圈作为所述直驶转矩矢量的左输出端与所述左侧汇流传动齿轮组相连接；所述转向转矩矢量，其包括第二行星排、第三行星排、第三离合器、第四离合器、第三制动器和第四制动器，所述第三行星排为内外啮合双星排，所述第四行星排为普通排，所述第三行星排的太阳轮通过所述第三离合器与所述转向输入端相连接，所述第三行星排的行星架通过所述第四离合器与所述转向输入端相连接，所述第三行星排的行星架与所述第四行星排的太阳轮相连接，所述第三行星排的行星架通过所述第三制动器与所述箱体相连接，所述第三行星排的齿圈作为所述转向转矩矢量的右输出端与所述右侧汇流传动齿轮组相连接，所述第四行星排的行星架通过所述第四制动器与所述箱体相连接，所述第四行星排的齿圈作为所述转向转矩矢量的左输出端与所述左侧汇流传动齿轮组相连接。

[0012] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，所述驱动电机包括前后串接的第一电机模块和第二电机模块，所述第一电机模块、所述第二电机模块和所述转向电机为相同的电机；以及所述直驶转矩矢量和所述转向转矩矢量为相同的转矩矢量。

[0013] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，所述的直驶转矩矢量具有差速驱动模式、左驱动模式和右驱动模式；当所述第一离合器和所述第二制动器接合，所述第二离合器和所述第一制动器分离时，从所述直驶输入侧输入的动力经过所述第一行星排和所述第二行星排减速和差速后分配到所述直驶转矩矢量的左输出端和所述直驶转矩矢量的右输出端，所述直驶转矩矢量实现差速驱动模式；当所述第一离合器和所述第一制动器接合，所述第二离合器和所述第二制动器分离时，从所述直驶输入侧输入的动力经过所述第一行星排减速后传递到所述直驶转矩矢量的左输出端，所述直驶转矩矢量实现左驱动模式；以及当所述第二离合器和所述第二制动器接合，所述第一离合器和所述第一制动器分离时，从所述直驶输入侧输入的动力经过所述第二行星排减速后传递到所述直驶转矩矢量的右输出端，所述直驶转矩矢量实现右驱动模式。

[0014] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，所述的转向转矩矢量具有差速驱动模式、左驱动模式和右驱动模式；当所述第三离合器和所述第四制动器接合，所述第四离合器和所述第三制动器分离时，从所述转向输入侧输入的动力经过所述第三行星排和所述第四行星排减速和差速后分配到所述转向转矩矢量的左输出端和所述转向转矩矢量的右输出端，所述转向转矩矢量实现差速驱动模式；当所述第三离合器和所述第三制动器接合，所述第四离合器和所述第四制动器分离时，从所述转向输入侧输入的动力经过所述第三行星排减速后传递到所述转向转矩矢量的左输出端，所述转向转矩矢量实现左驱动模式；以及当所述第四离合器和所述第四制动器接合，所述第三离合器和所述第三制动器分离时，从所述转向输入侧输入的动力经过所述第四行星排减速后传递到所述转向转矩矢量的右输出端，所述转向转矩矢量实现右驱动模式。

[0015] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，在车辆直驶时，所述直驶转矩矢量和所述转向转矩矢量工作在差速驱动模式，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器挂抵档或高档，所述转向电机工作在锁止模式，所述驱动电机工作在电动模式，驱动车辆直驶。

[0016] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，在行进中转向时，所述直驶转矩矢量和所述转向转矩矢量工作在差速驱动模式，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器挂低档或高档，所述驱动电机和所述转向电机工作在电动模式，驱动车辆向左或向右转向。

[0017] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，在原位中心转向时，所述直驶转矩矢量工作在左驱动模式或右驱动模式，所述转向转矩矢量相应地工作在右驱动模式或左驱动模式，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器挂低档，所述驱动电机工作在电动模式相应地驱动左主动轮或右主动轮，所述转向电机相应地工作在电动模式驱动右主动轮或左主动轮，驱动车辆原位中心转向。

[0018] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，所述左侧两档变速器和所述右侧两档变速器插设入车体后部两侧的侧传动孔并固接到车体上，所述中央差速传动器设置于车体内，且所述右侧输出端与所述右侧两档变速器相连接，所述横轴与所述左侧两档变速器相连接，所述驱动电机和所述转向电机分别与所述直驶输入端和所述转向输入端相连接后固接到所述中央差速传动器上。

[0019] 根据本发明的履带车辆的模块化电传动装置，所述驱动电机、所述转向电机、所述第二电机模块与所述中央差速传动器为可拆式连接。

[0020] 本发明的履带车辆的模块化电传动装置，可单独更换驱动电机和转向电机，采用了相同的电机模块来实现驱动电机和转向电机，并在车辆原位中心转向时，驱动电机和转向电机分别驱动两主动轮。因此，根据本发明可以得到一种具有较高的可维修性、可生产性和动力性的履带车辆电传动装置。

附图说明

[0021] 图1是本发明具体实施例所涉及的履带车辆的模块化电传动装置的结构示意图；

[0022] 图2是本发明具体实施例所涉及的中央差速传动器的结构示意图；

[0023] 图3是本发明具体实施例所涉及的电传动装置的整车装配原理示意图。

[0024] 图中：1，11，12分别是驱动电机及其第一电机模块和第二电机模块；2是转向电机；3，4分别是左侧两档变速器和右侧两档变速器；5，50，51i，52i，6，7，8L，8R，53o，54o，55分别是中央差速传动器、箱体、直驶输入端、转向输入端、直驶转矩矢量、转向转矩矢量、左侧汇流传动齿轮组、右侧汇流传动齿轮组、左侧输出端、右侧输出端和横轴；61，62，C1，C2，B1，B2分别是直驶转矩矢量的第一行星排、第二行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器和第二制动器；71，72，C3，C4，B3，B4分别是转向转矩矢量的第三行星排、第四行星排、第三离合器、第四离合器、第三制动器和第四制动器；9L，9R分别是左主动轮和右主动轮；Y1，Y2，Y3分别是第一轴线、第二轴线和第三轴线；100车体。

具体实施方式

[0025] 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

[0026] 在本发明中，普通排是指在车辆传动技术领域使用最普遍的内外啮合单星排，也是最简单的三元件行星排，其单个行星轮同时与齿圈和太阳轮啮合传动，内外啮合双星排是指两个行星轮一组，其相互啮合，其中一个行星轮还与齿圈啮合传动，另一个行星轮还与太阳轮啮合传动。

[0027] 图1是本发明具体实施例所涉及的履带车辆的模块化电传动装置的结构示意图。参照图1，履带车辆的模块化电传动装置，包括：驱动电机1；转向电机2；左侧两档变速器
3，其具有低档和高档；右侧两档变速器4，其具有低档和高档；中央差速传动器5，用于驱动电机1、转向电机2、左侧两档变速器3和右侧两档变速器4之间的动力分配和传递，其包括箱体50、直驶输入端51i、转向输入端52i、直驶转矩矢量6、转向转矩矢量7、左侧汇流传动齿轮组8L、右侧汇流传动齿轮组8R、左侧输出端53o、右侧输出端54o和横轴55。

[0028] 图2是本发明具体实施例所涉及的中央差速传动器的结构示意图。参考图2，直驶转矩矢量6，其包括第一行星排61、第二行星排62、第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1和第二制动器B2，第一行星排61为内外啮合双星排，第二行星排62为普通排，第一行星排61的太阳轮通过第一离合器C1与直驶输入端51i相连接，第一行星排61的行星架通过第二离合器C2与直驶输入端51i相连接，第一行星排61的行星架与第二行星排62的太阳轮相连接，第一行星排61的行星架通过第一制动器B1与箱体50相连接，第一行星排61的齿圈作为直驶转矩矢量6的右输出端与右侧汇流传动齿轮组8R相连接，第二行星排62的行星架通过第二制动器B2与箱体50相连接，第二行星排62的齿圈作为直驶转矩矢量6的左输出端与左侧汇流传动齿轮组8L相连接。

[0029] 转向转矩矢量7，其包括第三行星排71、第四行星排72、第三离合器C3、第四离合器C4、第三制动器B3和第四制动器B4，第三行星排71为内外啮合双星排，第四行星排72为普通排，第三行星排71的太阳轮通过第三离合器C3与转向输入端52i相连接，第三行星排71的行星架通过第四离合器C4与转向输入端52i相连接，第三行星排71的行星架与第四行星排72的太阳轮相连接，第三行星排71的行星架通过第三制动器B3与箱体50相连接，第三行星排71的齿圈作为转向转矩矢量7的右输出端与右侧汇流传动齿轮组8R相连接，第四行星排72的行星架通过第四制动器B4与箱体50相连接，第四行星排72的齿圈作为转向转矩矢量7的左输出端与左侧汇流传动齿轮组8L相连接。

[0030] 左侧汇流传动齿轮组8L，其用于连接直驶转矩矢量6左输出端、转向转矩矢量7左输出端和左侧输出端53o；右侧汇流传动齿轮组8R，其用于连接直驶转矩矢量6右输出端、转向转矩矢量7右输出端和右侧输出端54o。

[0031] 横轴55，其用于中央差速传动器5与左侧两档变速器3之间的动力传递。

[0032] 驱动电机1的输出端与中央差速传动器5的直驶输入端51i相连接，转向电机2的输出端与中央差速传动器5的转向输入端52i相连接，中央差速传动器5的左侧输出端53o通过横轴55与左侧两档变速器3的输入端相连接，中央差速传动器5的右侧输出端54o与右侧两档变速器4的输入端相连接。

[0033] 左侧两档变速器3、横轴55和右侧两档变速器4同轴配置在第一轴线Y1上，驱动电机1配置在与第一轴线Y1平行的第二轴线Y2上，转向电机2配置在与第一轴线Y1平行的第三轴线Y3上。应该指出，轴线Y1、Y2和Y3并不共面，根据动力传动舱的形状可灵活设置，使得中央差速传动器5所占的体积最小，而且利于其他设备的布置。

[0034] 图3是本发明具体实施例的电传动装置的整车装配原理示意图。参考图3和图1，左侧两档变速器3和右侧两档变速器4分别安装在车体100的两侧，中央差速传动器5偏置安装在在车体100内右侧，在驱动电机1和转向电机2的后端处设置有装配空间。

[0035] 驱动电机1包括串接的第一电机模块11和第二电机模块12，第一电机模块11、第二电机模块12与转向电机3为相同的电机。直驶转矩矢量6与转向转矩矢量7为相同的转矩矢量。相同的电机模块和转矩矢量减少了关键部件的种类和型号，大大提高了可生产性。对于驱动电机1和转向电机2的不同转速要求，只需要对左侧汇流传动齿轮组8L和右侧汇流传动齿轮组8R中的从直驶转矩矢量6到左侧、右侧输出端53o和54o的传动比，以及从转向转矩矢量7到左侧、右侧输出端53o和54o的传动比进行分别设置即可。

[0036] 左侧汇流传动齿轮组8L和右侧汇流传动齿轮组8R中的从直驶转矩矢量6到左侧、右侧输出端53o和54o的两个传动比大小相等方向相同；转向转矩矢量7到左侧、右侧输出端53o和54o的两个传动比大小相同方向相反。当转向电机7工作在锁止模式时，左侧、右侧输出端53o和54o的转速相等，可保证车辆直线行驶稳定性。当转向电机7转动时，一侧输出端53o或54o转速增加量等于另一侧输出端54o或53o的转速减小量，实现零差速转向特性。

[0037] 表1是本发明具体实施例所涉及的直驶转矩矢量的操纵摩擦元件状态表。参考表1，当第一离合器C1和第二制动器B2接合，第二离合器C2和第一制动器B1分离时，从直驶输入端51i输入动力经过第一行星排61和第二行星排62减速和差速后分配到直驶转矩矢量6的左输出端和右输出端，直驶转矩矢量6实现差速驱动模式；当第一离合器C1和第一制动器B1接合，第二离合器C2和第二制动器B2分离时，从直驶输入端51i输入动力经过第一行星排61减速后传递到直驶转矩矢量6的左输出端，直驶转矩矢量6实现左驱动模式；
以及当第二离合器C2和第二制动器B2接合，第一离合器C1和第一制动器B1分离时，从直驶输入端51i输入动力经过第二行星排62减速后传递到直驶转矩矢量6的右输出端，直驶转矩矢量6实现右驱动模式。

[0038] 直驶转矩矢量6工作在差速驱动模式时，根据第一行星排61和第二行星排62的连接关系和操纵摩擦元件状态，以及直驶转矩矢量6的左输出端和右输出端转矩相等条件，由两行星排的运动学方程可求得第一行星排61和第二行星排62的结构特征参数k1和k2应满足下式（1）。各模式下的速比in也列于表1中。

[0039] k1=k2/(k2-1) （1）

[0040] 表1 直驶转矩矢量操纵摩擦元件状态表（×分离，○接合）

[0041]模式 C1 C2 B1 B2 in
差速驱动模式 ○ × × ○ k1-k2+k1k2
左驱动模式 ○ × ○ × -k2
右驱动模式 × × ○ ○ k1

[0042] 直驶转矩矢量6的差速驱动模式、左驱动模式和右驱动模式分别对应着输入动力在其左输出端和右输出端的分配比例为：50%：50%，100%：0，0：100%。显然，控制对应操纵摩擦元件处于部分结合状态时，其输入动力在其输出端的分配比例可从50%：50%到100%：0之间变化，或者从50%：50%到0：100%之间变化，满足不同的动力分配需求。

[0043] 表2是本发明具体实施例所涉及的转向转矩矢量的操纵摩擦元件状态表。参考表2，当第三离合器C3和第四制动器B4接合，第四离合器C4和第三制动器B3分离时，从转向输入侧52i输入的动力经过第三行星排71和第四行星排72减速和差速后分配到转向转矩矢量7的左输出端和右输出端，转向转矩矢量7实现差速驱动模式；当第三离合器C3和第三制动器B3接合，第四离合器C4和第四制动器B4分离时，从转向输入侧52i输入的动力经过第三行星排71减速后传递到转向转矩矢量7的左输出端，转向转矩矢量7实现左驱动模式；以及当第四离合器C4和第四制动器B4接合，第三离合器C3和第三制动器B3分离时，从转向输入侧52i输入的动力经过第四行星排72减速后传递到转向转矩矢量7的右输出端，转向转矩矢量7实现右驱动模式。

[0044] 转向转矩矢量7工作在差速驱动模式时，根据第三行星排71和第四行星排72的连接关系和操纵摩擦元件状态，以及转向转矩矢量7的左输出端和右输出端转矩相等条件，由两行星排的运动学方程可求得第三行星排71和第四行星排72的结构特征参数k3和k4应满足下式（2）。各模式下的速比in也列于表2中。

[0045] k3=k4/(k4-1) （2）

[0046] 表2 转向转矩矢量操纵摩擦元件状态表（×分离，○接合）

[0047]模式 C3 C4 B3 B4 in
差速驱动模式 ○ × × ○ k3-k4+k3k4
左驱动模式 ○ × ○ × -k4
右驱动模式 × × ○ ○ k3

[0048] 转向转矩矢量7的差速驱动模式、左驱动模式和右驱动模式分别对应着其输入动力在其左输出端和右输出端的分配比例为：50%：50%，100%：0，0：100%。显然，控制对应操纵摩擦元件处于部分结合状态时，其输入动力在其输出端的分配比例可从50%：50%到100%：0之间变化，或者从50%：50%到0：100%之间变化，满足不同的动力分配需求。

[0049] 根据式（1）和（2）以及表1和表2，选k2=k4= 2，则k1=k3=2，两转矩矢量6和7在不同模式下的速比具体数值见表3。由于k2=k4=k1=k3=2，但第一行星排61和第三行星排71是内外啮合双星排，而第二行星排62和第四行星排72是简单排，虽然不完全相同，不过却可以采用相同的太阳轮和齿圈，减少了零部件数量，也简化了生产过程。

[0050] 表3 直驶转矩矢量和转向转矩矢量不同模式下的速比列表

[0051]直驶转矩矢量in 转向转矩矢量in
差速驱动模式 4 4
左驱动模式 -2 -2
右驱动模式 2 2

[0052] 根据最高车速72km/和6s原位中心转向一周的性能指标，可求得所需的直驶功率和转向功率分别为1000kW和800kW。主动轮半径0.315m，左侧两档变速器3和右侧两档变速器4的低档和高档速比分别为16和5.454，可求得横轴55的最高转速为3250rpm。从直驶转矩矢量6输出端到左侧、右侧输出端53o和54o的传动比为1.15，从转向转矩矢量7输出端到左侧、右侧输出端53o和54o的传动比为2.6。根据表3的数值，可求得驱动电机1的最高转速为15000rpm。取驱动电机1峰值功率为1000kW，扩速比为4，则峰值转矩为2500Nm，则电机模块11、电机模块12和转向电机2的峰值功率分别为500kW，峰值转矩为
1250Nm，其直径较小，且转动惯量小响应更迅速。

[0053] 在车辆直驶时，直驶转矩矢量6和转向转矩矢量7工作在差速驱动模式，左侧两档变速器3和右侧两档变速器4挂低档或高档，转向电机2工作在锁止模式，驱动电机1工作在电动模式，驱动车辆直驶。在行进中转向时，直驶转矩矢量6和转向转矩矢量7工作在差速驱动模式，左侧两档变速器3和右侧两档变速器4挂低档或高档，驱动电机1和转向电机2工作在电动模式，驱动车辆向左或向右转向。

[0054] 在原位中心转向时，直驶转矩矢量6工作在左驱动模式或右驱动模式，转向转矩矢量7工作在右驱动模式或左驱动模式，左侧两档变速器3和右侧两档变速器4挂低档，驱动电机1工作在电动模式驱动左主动轮9L或右主动轮9R，转向电机2工作在电动模式驱动右主动轮9R或左主动轮9L，驱动车辆原位中心转向。

[0055] 由于转向电机2的功率达到了驱动电机1的1/2，因此，在转向电机2和驱动电机1分别驱动两主动轮9L和9R时，可以保证在6s内原位中心转向一周。由于驱动电机1的功率和转矩比转向电机1的大一倍，因此在原位中心转向时驱动电机1的功率和转矩只要设置成与转向电机1的相当即可。如果没有可工作在右驱动模式或左驱动模式的直驶转矩矢量6和转向转矩矢量7，则在原位中心转向时，转向电机2单独驱动车辆，其驱动功率只有
500kW，动力性明显较低。

[0056] 参考图3（a），首先将左侧两档变速器3和右侧两档变速器4插入车体100后部两侧的侧传动孔内并固接到车体100上；参考图3（b），将中央差速传动器5安装到车体100内并将右侧输出端54o与右侧两档变速器4相连接，用横轴55将左侧输出端53o与左侧两档变速器3相连接；参考图3（c），将驱动电机1和转向电机2分别与直驶输入端51i和转向输入端52i相连接后固接到中央差速传动器5上。

[0057] 在驱动电机1、转向电机2、中央差速传动器5、左侧两档变速器3和右侧两档变速器4上的相应端面上设置有安装法兰，通过螺栓等进行固接，在轴伸或轴毂上设置有花键便于快速对中和连接，在横轴55两端设置齿套联轴器或通过其它便于装卸的方式进行连接。

[0058] 参考图1可见，只要驱动电机1和转向电机2的后端面与车体100或左侧两档变速器3以及周边设备的相对端面之间的预留装配空间W略大于驱动电机1的轴伸长度，便于其轴伸从与中央传动器5中向左侧退出即可实现单独安装和更换。由于驱动电机1为高速电机，最大转矩只有2500Nm，轴伸尺寸总体不大，预留装配空间W约为50mm。

[0059] 在转向电机2出现故障时，拆下转向电机2和驱动电机1的第二电机模块12，将第二电机模块12与转向输入端52i相连接后固接到中央差速传动器5上。在短暂而简单的拆卸和更换后，车辆具有低速行驶能力，可继续完成任务或驶回维修点。在驱动电机1和转向电机2出现故障时，拆下驱动电机1和转向电机2进行维修或更换即可。此时，左侧两档变速器3、右侧两档变速器4和中央差速传动器5仍留在车体上，不必进行整体吊装。由于单独的驱动电机1和转向电机2的质量较轻，车辆乘员合力或借助于简单的支架即可完成拆卸，无须等待技术支援车辆的到来，提高了野战条件下的可维修性。

[0060] 与按照整体吊装要求设计的电传动装置相比，本发明具体实施例的电传动装置主要由五个独立模块组成，因此本发明的电传动装置的结构略松散，体积略大，但换来野战条件下可维修性的提高，而这点却可能是更重要的。

[0061] 此外，故障车辆还可以向非故障车辆借用电机模块，保证车辆具有低速行驶能力。在不同地形下车辆实际所需动力是不同的，但设计配置时却要保证在所有地形下的车辆动力性。如果确定某种地形所需的动力较低，例如在平原地带或城市里，则非故障车辆可以借出其电机模块，保证故障车辆能够继续行驶，共同完成任务。

[0062] 本发明的履带车辆的模块化电传动装置，可单独更换驱动电机和转向电机，采用了相同的电机模块来实现驱动电机和转向电机，并在车辆原位中心转向时，驱动电机和转向电机分别驱动两主动轮。因此，根据本发明可以得到一种具有较高的可维修性、可生产性和动力性的履带车辆电传动装置。

[0063] 本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。