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[原创]关于履带车辆的转向问题——How tracks steer(下篇连载中)

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发表于 2017-5-22 14:41:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者说明:原定分为上下篇写完的履带车辆转向技术简史,不知不觉越写越多,有必要拆分成上中下篇了。

上篇主要讲各种单流传动,关于履带车辆的转向问题——How tracks steer(上篇)
中篇讲二战中的双流传动,关于履带车辆的转向问题——How tracks steer(中篇)
下篇就来讲二战后的双流传动(含其他)吧。
苏联的ЗК转向机相关内容已经写好,各位看官请移步:关于苏联战后重型坦克的ЗК转向机

瑞士篇
瑞士在二战后的1946-1950年间向捷克购买了一批追猎者坦克歼击车,命名为Panzerjäger G 13。但到了50年代,由于零备件缺乏,1954年瑞士对一半以上的G 13进行了本土化改造。改造项目主要是将原本的太托拉发动机更换为瑞士自产的绍勒尔(Saurer)柴油发动机,并把斯柯达变速箱更换为艾利逊的变速箱,原有的威尔逊-斯柯达转向机则保留不变。一些资料将这些改进的G 13称为G 14。
在本土化改造中,瑞士尝试过一些自研的变速转向装置,有类似四号静液试验型的双侧液压驱动,也有一些应用了液压装置的液压机械转向机。对于传统的机械转向装置,无论是谢尔曼的Cletrac式,还是英国的梅里特式,抑或是德国的双半径式,都无法实现真正意义上的转向半径任意可控,即无级转向。实际上最早具备实用化无级转向能力的,正是法国的Char B1重型坦克。Char B1与“尼德尔”液压转向系统
机械转向装置一般要根据弯道的半径选择合适的挡位进行转向,对于瑞士这样多山的国家,格外强调车辆的转向性能也是合情合理的。相关研究项目于1950年代早期开始进行,由位于图恩的瑞士联邦制造厂(K+W)负责装置的设计制造。
有一个现成的方案,就是当时原本为黑豹坦克设计的伦克-托马液压机械转向机(见上一期黑豹坦克相关内容)。1944年,汉斯·托马与Else Föppl结婚,搬到了妻子的老家瑞士苏黎世。(这里补充一下,Else Föppl是奥古斯特·奥托·弗普尔的小女儿,而弗普尔把大女儿嫁给了他的学生,被誉为空气动力学和现代流体力学之父的路德维希·普朗特。普朗特的学生中就有著名的航天工程学家冯·卡门。)汉斯·托马来到瑞士,也带来了斜轴式液压泵/液压马达技术。1946年,瑞士冯·罗尔(Von Roll)公司开始生产“蒂坦”液压泵(Hydro-Titan),这是托马式液压泵的一种改进型,通过取消万向铰、改进接触面等手段,提升了工作压力范围,液压装置效率有所改善。
关于G 13的试验型液压机械转向机,没有找到太多介绍材料,暂且认为是基于G 13原有的转向机进行液压转向改进,具体原理类似黑豹上试验的液压机械传动装置。这套转向机虽然在G 13的改进项目没有用上,但最终催生了Pz 61坦克的液压机械综合传动系统。

↑在G 13上试验的液压机械转向装置

Pz 61坦克使用的六速液压机械综合传动箱,是由温特图尔的瑞士机车与机器制造厂(SLM)生产的,这是战后第一种用于主战坦克的量产型静液转向传动装置。该传动箱使用机械变速、液压转向,具备六个前进挡、两个倒挡,以及各挡无级转向能力。随着Pz 61改进为Pz 68,SLM传动箱也应军方要求增加了倒挡数量。下面简要介绍Pz 68上的改进型SLM传动箱。




↑Pz 68使用的改进型SLM液压机械综合传动箱




改进型SLM液压机械综合传动箱的动力传输路径简述如下:
动力从纵置的MB837Ba-500发动机经过弹性联轴器向后输入传动装置。动力经过锥齿轮换向,流入主变速器。
主变速器位于传动箱的前半部分,采用多离合式定轴变速机构,通过液压管路可使离合器C₁/C₂/C₃结合,就能够选择对应的齿轮组传输动力,构成一、二、三挡。变速器一挡齿轮也用于分流一部分动力到液压转向单元驱动轴。
这种多离合式定轴变速器的优点在于,换挡通过液压控制,可减小驾驶员的操作负担,换挡动作也更迅速可靠。但这个变速器只能改变转速,不能改变运转方向,输出挡位数量也不足,因此需要一个副变速器,提供进退选择功能和高低挡切换功能。
副变速器位于传动箱的后半部分,有进退选择和高低挡切换两大功能。进退选择是通过一个滑动齿套式联轴器进行的,采用液压操作,结构简单。但这种机械切换方式存在一个问题,不能在车辆行驶过程中进行正倒切换,只能在车辆完全停止时换至倒挡。高低挡切换是通过一个二速行星变速器实现的,动力从太阳轮输入,从行星架输出。通过低挡制动器L对齿圈进行制动,就可减速输出构成低挡;分离制动器L,结合齿圈和太阳轮之间的高挡离合器H,就构成直接挡,也就是高挡。这么一来,原有的三个直驶挡分别搭配高低挡,就是六个直驶挡了。
辅助变速器还具备中立挡功能:在主变速器挂空挡时,结合低挡制动器L、中立挡制动器N,进退选择器结合前进或后退齿轮组,此时可以使直驶流速度为0。如果转动方向盘输出转向流,就可以进行标准的中心转向。




驾驶员旋转方向盘,传动箱内一套齿轮-齿条-杠杆机构可同步地改变左右液压泵的泵体偏转角。两具液压泵会驱动两侧液压马达运行,带动一根中间轴(零轴)正转或反转,就可以驱动坦克左转或右转。液压泵的转速只与发动机转速相关,与变速箱挡位无关,也就是在各挡均能无级转向,但各挡最小转向半径不一样,不同挡位下转动方向盘相同角度时转向半径也不一样。
Pz 61和Pz 68的动力系统均组成整体化动力包,可以通过EntpPz 65/68坦克抢救车进行整体吊换,据报道可在30分钟内完成。




主发动机置于动力包左侧,向后连接到SLM传动装置。动力包右侧前后依次布置了辅助动力系统和散热系统。辅助动力系统由一台功率32马力的乌尼莫克OM636四缸发动机构成,主要有三大功能:待机时提供电力;低温启动时带动主发动机;紧急状况下提供应急动力。常见的APU通常都具备发电机功能,有些也具备启动器功能,但第三项的紧急驱动功能可说是独一无二了。这台辅助发动机通过一个专用的辅助变速箱连入传动装置,在车辆主发动机故障的情况下使车辆保留低速行驶脱离战场的能力。

瑞典篇
同样作为武装中立国的瑞典在二战后同样从英国进口了百夫长主战坦克,但也提出本国自主研发坦克的计划。早期的KRV计划,直接使用美国发动机搭配英国梅里特布朗传动装置,算是临时应急。


↑KRV的动力系统
设计师Svan Berge从法国的B1重型坦克上获取灵感,建议发展一种取消炮塔、主炮固定安装、采用自动装弹机的坦克。这么一来,除了要通过俯仰车体调节仰角,势必也像B1重型坦克一样通过旋转车体来对准目标。于是瑞典人设计了通过液压泵和液压马达驱动的差速转向装置,应用于新的无炮塔坦克,也就是Strv 103。

从总体布局上来看,由于Strv 103的主炮穿过整个动力舱,所以采用左右分置发动机的组合动力系统实际上是唯一选择。而由于瑞典陆军对坦克的加速性能、扭矩特性、冷启动性能都有较高要求,采用功率密度较大的燃气轮机也在情理之中。最终在Strv 103上,采用的是活塞式发动机-燃气轮机组合动力系统:
活塞式发动机部分是一台罗-罗K60二冲程多燃料发动机(预生产型样车采用B81汽油机,量产型采用K60,C升级采用底特律6V-53T),也用于FV432等装甲车辆。这台发动机除提供行驶动力外,还负责驱动全车的液压系统,包括悬挂装置、转向装置,是正常行驶过程中总处于运行状态的,因而也是主要的动力系统。
燃气轮机部分则是一台波音502燃气轮机(C升级采用波音553),设计为在坦克起步加速或高功率行驶时提供额外动力。两台发动机通过FBTV 2B传动装置结合,既可分别输出动力,也可共同输出动力。


前面已经说过,Strv 103有着类似B1重型坦克的转向系统。K60引擎除了通过DRH-1M变矩器输出直驶动力,还要驱动液压泵和液压马达,向转向差速器输出一个转向、转速可变的转向流。转向流流向左右两侧汇流行星排的太阳轮,驱动太阳轮反向运转。在直驶时这一驱动方式可以完成半径一定范围内任意可变的转向(1挡最小半径13m,2挡最小半径36m),在静止时这一驱动方式可以实现中心转向。可以看出,这套液压转向系统类似B1的尼德尔装置,是可以精确控制车体转向进行瞄准的。但前面也说到,液压系统仅由活塞式发动机驱动,如果活塞式发动机出现故障,液压转向系统就将失效,这时只能通过燃气轮机带动全车运行。在这种情况下,可通过备份的离合器-制动器转向装置进行转向操作。由于直驶时液压转向的转向半径偏大,所以正常行驶时也可以使用这种应急制动转向,能够实现快速掉头(约2s内变换行进方向180°),达成特定战术目的。

↑通过应急制动转向快速掉头的Strv 103C

为了进一步优化转向性能,瑞典在总体布局上也做了很多努力。在早年瑞典自研的Strv m/42中型坦克上,转向时履带脱落故障时有发生。研究的结果显示,Strv m/42的车身偏窄,对转向性能有较大影响。一般把履带接地部分长度记为L,把两侧履带中线间距记为C,就可以构成衡量履带车辆转向性能的一个参数:L/C比,一般也叫转向比。当L/C比超过1.8时,转向变得较为困难,超过1.9时,几乎无法转向。前述Strv m/42的L/C比约为1.96,而通常L/C比的最佳值约在1.0-1.2之间。再以20世纪60年代的一些车辆为例:M48/60的L/C比大约在1.2-1.4之间;豹1的L/C比为1.56;AMX-30的L/C比为1.60左右;Pz 68的L/C比为1.61;苏联T-10重型坦克的L/C比达到1.79。而L/C比仅为1.05的Strv 103自然在转向性能上更胜一筹,不易出现急转弯时甩脱履带的问题。但这样的设计带来的副作用则是坦克越障性能的恶化,尤其是越壕性能,车体短小的Strv 103往往会在穿过沟渠时卡在沟底动弹不得。瑞典设计师曾打算参考一战雷诺FT的车尾滑橇设计一个车首滑橇以保护主炮、改善越障能力,但最终作罢。


另外关于Strv 103的双动力系统,也有人质疑其实际效果。早期型号使用的罗-罗K60发动机仅有240马力,后期的底特律6V-53T也只有290马力,考虑到车辆重40吨左右,故仅使用柴油机驱动时,单位重量功率仅有6-7马力/吨,与1918年的A7V突击坦克基本相当。所以Strv 103在行驶时为了提供足够动力,原本作为加力的燃气轮机要一直保持开启状态。片面将该车的柴燃混合动力与舰用柴燃动力混淆,认为可以只使用柴油机进行巡航,是不太实际的。

这里再稍微提一下瑞典冷战期间自研的另外一种坦克,Ikv 91轻型坦克。所谓Ikv是瑞典语Infanterikanonvagn的缩写,直译可以叫做步兵炮车。Ikv 91的前任,Ikv 73、Ikv 102、Ikv 103长得一副突击炮模样,倒是与名字相称的;而Ikv 91则是从多达14种设计方案中脱颖而出的一个有炮塔布局常规设计,不管怎么说都更像坦克而非突击炮。作为一种定位在步兵支援用途的车辆,Ikv 91突出了良好的通过能力,凭借其较大的单位功率和较小的接地压强,在各种季节的复杂地形上都能如履平地;同时Ikv 91具有浮渡能力,只需架好防浪板并加高进气管和排气管防止进水淹没。



↑Ikv 91的动力舱俯视图,可清楚地看到斜置的发动机

↑用于Ikv 91的艾利逊HT-740D液力机械变速箱
Ikv 91的动力系统设计有几个大的特点:

1. 其六缸柴油发动机与液力机械变速箱采取斜置布局,与动力输出轴成58°夹角;
2. 为了节约功率、缩小体积,并未使用散热风扇,而是利用发动机排气的剩余动能,设计了引射式散热装置;
3. 出于节约重量、简化设计的需求,Ikv 91仅采用了简单的双侧操纵杆+离合器-制动器转向装置,也因为Ikv 91自重仅16.4吨,制动时热负荷不致过大;
4. 整个动力系统广泛使用民用元件,发动机、变速箱等重要设备基本都是从民用卡车动力系统转用而来,有利于缓解后勤负担。

日本篇
在瑞士和瑞典之外,在国防上同样秉持专守防卫策略的还有战后的日本。前面说过,1920年代日本就已获得Cletrac式转向装置,但可能由于生产制造能力的欠缺没有大量应用,而是长期采用二级行星转向机与离合器-制动器转向装置。战后,随着接收了美国的二战剩余物资,日本自然也在修理和使用的过程中倾向于美式传动装置。
首先是日本战后的第一款战车,61式战车。61式战车在开发期间的称呼是ST,因为属于日本战后第一代装甲车辆,所以后来也叫STA。在STA的开发过程中,尝试过多种传动设计方案,既有液力变矩器,也有机械变速装置;既有液压助力离合-制动(别名奇托式,因其在四式中战车チト上应用而得名),也有Cletrac式转向机,奇托式转向机效果不佳、故障多发,最终改为Cletrac式转向机(日本学界将Cletrac式转向机视为广义的双差速转向机,需要注意区分)。起初计划在STA上采用带液力变矩器的自动挡变速箱,因为功率损失较大而被弃用,后来改为机械式变速器。实际上根据原防卫厅技术研究本部(技术研究本部,日本主要的国防科研机构,下文简称“技本”)年鉴中的说法,日本试图仿制M24的变速箱液压控制系统,但因液压管路铸造工艺不达标而放弃,这算是另外一个原因。在61式战车上,有一个手动切换高低挡的功能,对应不同情况下的扭矩需求。61式坦克的操纵方式与M4谢尔曼、M24霞飞极其相似,富士战车学校的训练生开过M24霞飞之后再开61式就很容易上手。


↑61式战车的驾驶席照片与操纵装置配置图

而日本战后的第二款战车,74式战车,传动装置则有了更进一步的发展。74式战车采用了大功率密度的二冲程柴油机,并在借鉴M41轻型坦克传动系统设计的基础上根据自身需求进行了修改。原本在M41的CD-500传动系统上采用的是液力机械变速装置,但日本设计师再次因为液力变矩器的功率损失而改为带有高低挡切换功能的机械变速装置。高低挡切换部分称为“一次变速”,行星变速箱部分包含二级行星排,称为“二次变速”。与61式不同,74式将高低挡的手动控制改为电气式半自动控制,只有起步时需要驾驶员操作离合器,低速下变速装置自动挂在低挡,战车加速到一定速度时,就会自动切换为高挡。转向机部分基本沿用M41的设计,没有太大变化。这种设计由于转向离合器与动力输入轴同轴,在陆自和技本也称其为“同轴式操向装置”。

↑STB的变速转向机简图

↑在自卫队开放活动上展出的三菱MT-75T传动装置,用于74式主战坦克

原防卫厅技本第四研究所从昭和38年(1963)开始进行液压转向装置的研究。在75式155mm自行榴弹炮研制过程中,日本也试验了静液转向装置。当时,研究人员借用一台SU车,即60式装甲输送车的原型车,进行液压马达试验。SU车和60式APC都采用了Cletrac式转向机,我们知道,Cletrac式转向机是依靠制动转向行星排来输出差速的。而制动装置只能使转向行星排的太阳轮转速降为0,不能对太阳轮进行反向驱动,因而Cletrac式转向机缺乏中心转向能力。研究人员的想法是,基于Cletrac式的机械结构改造,得到性能接近于静液转向装置的试验平台,通过试验确定液压马达的合适排量。改造之后,取消了转向行星排的制动器,改用液压马达对两侧转向行星排的太阳轮进行操纵,基本上能够模拟双差速式液压转向机的性能特点。这种转向机只是静液转向装置的临时代用品,并没有进一步在正式生产型号上沿用。

↑三种转向机构造:普通Cletrac式、液压马达双差速式、液压转向改型Cletrac式

↑75式155mm自行榴弹炮的传动简图

在昭和44年(1969),技本第四研究所的技术人员提出进一步发展液压装置的变速功能,开始进行液压泵-液压马达作为传动装置使用的调查研究。
1977-1978年,以第一研究所为核心开始实施安装顶置式低后坐力火炮(由105mm坦克炮改制)的自行火炮的研究构想。根据第一研究所和第四研究所的协议,武器系统由第一研究所负责研制,传动系统由第四研究所负责研制,这些子系统再分别交付日本制钢所和小松制作所生产。当时小松为了参加新型步兵战车(FVX,也就是后来的89式步兵战车)的竞标,研制了B78试验型步兵战车。该车的武装配置与美国M2步兵战车相仿,配备25mm机关炮和双联装重MAT发射器,也同样采用了静液机械式传动装置。但由于传动装置内部的构造节约了高度,小松B78步兵战车远比M2来得低矮。


小松制作所决定,借用现有的底盘设计,对动力系统和行走装置进行修改以符合顶置低后座力自行火炮的设计构想。昭和57年(1982),进行了低后座自走炮用静液机械式变速装置的性能确认试验。
根据资料,该车采用顶置式火炮(头上炮)布局,车组均位于炮塔座圈下,通过火炮旁的一套闭路电视系统进行瞄准。105mm坦克炮取消了抽烟装置,采用前冲击发原理,也就是俗称的软后座(soft recoil),并且使用自动装弹机。行走装置方面采用可调式液气悬挂,类似74式战车,可令车姿前后左右倾斜以适应地形。传动装置方面,采用液压机械综合传动,具备电控全自动变速、无级转向功能。该车最终因为无法解决前冲击发的射击精度问题和自动装弹机的故障问题而停止研制。

关于其液压传动装置的设计,与同期美国XHM-1500和HMPT-500等液压传动发展可以互为参照。

在当时有两种液压传动布局可供选择:
一种是直驶-转向分离型液压传动装置,两套液压变速机构分别负责驱动直驶流和转向流;
一种是直驶-转向一体型液压传动装置,两套液压变速机构反向或同向运行来实现直驶和转向操作。
在一些特殊的行驶状况下,例如低速直驶和中心转向,分离型液压传动装置仅能通过一台液压变速机构驱动整台车辆;而一体型液压传动在这些特殊行驶状况下,可以通过两台液压变速机构驱动整台车辆。换言之,分离型液压传动装置控制方法简单,但是需要单台液压传动装置具有更大的功率;而一体型虽然控制方式较复杂,但可以放宽功率需求,适合传动装置的小型化,这是符合日本需求的。

按照设计,为了使传动装置保持紧凑,采取了制动器、汇流行星排与行星变速机构等大直径部件同轴布置的方式,这是与HMPT-500不同的。这种同轴布置方式使得汇流行星排和行星变速机构的太阳轮可以布置在同一轴上,适合布置液压变速马达操控,同时也因为日本在履带车辆液压传动上主要采用斜盘式液压单元,元件直径比美国的球塞液压单元要小,液压元件与机械元件平行布置不会显著增加高度。行星变速机构有一个输入端、两个输出端。行星变速机构的输出端连接到中间轴,与两侧汇流行星排的齿圈相连;两侧定量液压马达通过惰轮机构,与汇流行星排和行星变速机构的太阳轮相连。
行星变速机构通过结合不同的行星排,经两个输出端向中间轴输出转速。除二、三、四挡外,另设有一个制动挡(一挡)。行星变速机构制动后不再传递动力,车辆的驱动就直接通过液压变速进行。按照设计,该变速箱具有四个前进挡和一个倒挡,机械变速部分不具备输出倒挡的功能。因此车辆的一挡和倒挡功能是通过机械变速部分进行制动,液压马达运转实现的。
该传动装置的技术难点在于,经常要用同一液压泵同时控制变速和转向,在低挡直驶和高挡加速期间,要保证两侧液压泵同步运行,这对传动装置的控制软件算法设计提出了较高的要求。除了正常行驶功能以外,经过控制软件的改进,该传动装置可通过液压泵对发动机转速进行“最小燃料消耗率”控制,在行驶负荷增大时可以快速换入低挡,并不会显著降低发动机转速,既使发动机保持在理想工况下运行,又获得了良好的加速、爬坡性能。不过这套传动装置似乎并未获得更进一步的发展,根据技本近年在报告中提到的10式液压传动装置简要介绍来看,其原理可能更近于XM803所采用的XHM-1500传动装置。


法国篇
战后法国的坦克工业可谓百废待兴。法国解放后,法国军方决定开始生产一种过渡时期的坦克,即ARL 44。按照要求,该坦克需使用1939-1944年间经过验证的可靠技术,并达到以下指标:
1. 具备良好装甲防护以抵御常见反坦克武器,
2. 具有良好越野性能,
3. 具有更大作战半径以及载油量,
4. 装备90mm炮,应能以不小于700m/s的初速发射10kg重的炮弹,在1000米距离上穿透200mm装甲板。

关于ARL 44的动力系统,笔者收集到的资料与wiki有所出入,在此简述一下。
根据法国军备部编写的《过渡时期坦克通告》(Notice du Char de transition),ARL 44使用迈巴赫HL230汽油机作为主要动力,并有一台Simca S发动机作为辅助动力,用于驱动炮塔运转。用于行驶的变速箱具有6个前进挡、2个倒挡,应为带同步齿圈的常齿合式定轴变速箱。变速器换挡叉是通过电磁阀控制的压缩空气动力驱动的,极大减小了驾驶员的负担。
在转向机方面,《通告》将其描述为一种双差速转向装置:“……两侧主动轮由两侧行星排带动。动力从发动机经过变速箱流入两侧行星排的太阳轮,然后从行星架输出。两侧行星排的齿圈通过平衡轴相连,一方正转时另一方反转,直驶时都保持静止。”
“在转向时,直接从发动机引出部分动力,反向驱动一侧齿圈。变速箱有6个挡位,而每个挡位有2个转向半径。当转向完成后,变速箱里的一套电磁制动器会对平衡轴进行减速,该装置在直驶时也可以起到差速锁的作用。”
在车辆的行驶性能数据上,也体现出其转向机的特点:
挡位 速度(km/h) 规定转向半径1 规定转向半径2
一挡  4.7               3.70m                12.05m
二挡  7.4               5.80m                18.95m
三挡  11.0             8.85m                28.90m
四挡  15.8             12.50m              40.75m
五挡  24.8             19.65m              64.15m
六挡  37.25           29.35m              95.75m

稍加计算可以看出,每挡两个规定转向半径的比值都约为3.25-3.26,这确实是双差速式双半径转向机所具备的特征。由于ARL 44采用方向盘进行转向控制,可推测其转向半径的选择是根据方向盘旋转的方向和角度,结合左右与大小半径转向离合器实现的,应该还具备中心转向能力。

↑ARL 44的驾驶室照片,左侧驾驶席可见方向盘

此后法国研制的多个型号也采用类似的转向系统,即“使用ZF变速箱,双差速式双半径转向机,可以中心转向”,如AMX M4、洛林40t,也包括AMX 50的一些原型车和设计方案。至于AMX 50的具体情况,因手头资料不全,以后有机会再行介绍。
除去法国在重型车辆传动上的实践,在轻型坦克传动上也有比较大的突破。

AMX 13是法国战后研制生产的轻型坦克,采用了改进型的Cletrac传动装置。在传统的Cletrac转向机应用案例中,往往是将变速机构与转向机构分离,这种做法一直延续到战后许多年,包括M113、61式战车都还沿用这类布局。而AMX 13的改进型Cletrac传动将常齿合式固定轴变速箱与控差速转向装置结合为一个整体,总体呈现横向布置,可以有效减小传动装置的纵向长度,使整个动力系统布局变得紧凑,对优化总体设计起了一定帮助。驾驶员座席就位于控差速转向机后方,可以直接通过左右转向杠杆操纵控差速转向机;在仪表盘面板右上角则是变速箱操纵杆,有5个前进挡和1个倒挡可选。为了弥补Cletrac式转向机缺乏原地转向能力的缺点,还可以通过外侧的制动杠杆来制动一侧履带进行原地转向。

↑AMX 13的传动简图

↑收藏在法国索缪尔坦克博物馆的AMX 13传动装置

关于法国第一种主战坦克,AMX 30/AMX 30A的传动装置,有的说法认为是Cletrac式转向机。而在此后AMX 30B的5SD-200D传动系统设计上,则延续了SOMUA S35的经典双差速式转向机布局。

↑5SD-200D传动原理简图

↑由HS110发动机和5SD-200D传动组成的AMX 30B动力包
与二战前的设计相比,主要改进在于将转向机和变速箱合并为一个整体,显得更为紧凑。
但这款传动系统的可靠性并不理想,主要反映在机械故障多发,驾驶员需要频繁手动换挡等,在改进到AMX 30B2时对其进行了升级。

↑ENC200传动系统实物
AMX 30B2使用的是ENC-200传动装置,由法国SESM公司研制,该公司后来成为伦克公司法国分部。ENC-200在变速部分整合了液力变矩器,采用液压转向机代替机械转向机,具备无级转向能力,可靠性较以往的5SD-200D传动系统有所提高。

↑ENC-200传动简图
从字面上看,ENC是法语engrenage convertisseur的缩写,说的是带变矩器的变速箱。200标示的是具体的输入扭矩,单位为十牛米,合起来就是2000牛米。ENC-200主要包含两大部分:
-变速部分。变速部分主要为整合有液力变矩器的变速箱。
变速箱的液力变矩部分采用三元件液力变矩器,可在高速时闭锁,提高机械效率。
变速箱的机械变速部分采用平行轴齿轮结构,通过离合器选取不同传动比的齿轮组,构成5个前进挡。进退机构位于液力变矩器和平行轴齿轮变速器之间,采用液压控制的离合器选择对应的换向锥齿轮,实现正倒切换。由于正/倒换向锥齿轮的减速比相同,因此结构原理上可以实现进退挡位数量和速度相同。不过液压控制的选挡机构仅设置了两个倒挡,故实际只有两个倒挡可用。
进退机构采用液压系统控制多片离合器的结合与分离,这使得车辆具有带动力切换行进方向的能力:当车速低于9.2km/h,发动机转速低于1000rpm时,可以进行前进与倒退的切换,无需车辆完全停止。
ENC-200的5个变速挡位,其中2挡、3挡使用双离合器换挡,4挡、5挡则是单离合器。2挡到5挡的离合器均同轴布置,这根轴称为变速箱主轴。主轴通过中间轴与输出轴相连,中间轴上布置了1挡的换挡同步器,通过电液操纵机构促动。5个前进挡中,2到5挡均可以带动力换挡。此外,如果同时对3挡和4挡离合器充油,就能对主轴进行制动,使直驶流转速完全为0。
当车辆降挡时,如果降挡过快可能导致发动机超速。为此,在液压控制系统中引入了降挡限速机制:
当车辆行驶速度大于44km/h时,禁止变速箱从5挡降4挡;
当车辆行驶速度大于27km/h时,禁止变速箱从4挡降3挡;
当车辆行驶速度大于17km/h时,禁止变速箱从3挡降2挡。
车辆升挡时无此限制。
-转向部分。转向部分主要包括液压泵、液压马达和控制机构。变量液压泵和定量液压马达结合为一整体模块,安装在传动装置的左后部。驾驶员操纵方向盘,转向信号通过控制缆线传递到转向模块,可使液压泵的斜盘倾角在±17°范围内变化。如前所述,如果同时为3挡和4挡油缸注油,可制动主轴,这时操纵转向流向两侧输出,就可实现中心转向。
转向流通过零轴和差速惰轮,传递到汇流行星排与直驶流汇合。ENC-200采用了独特的汇流行星排结构:外啮合双联行星排。
普通的双流传动汇流行星排,采用直驶流从齿圈输入,转向流从太阳轮输入,动力从行星架输出的结构。
双联汇流行星排的核心构造是一个二级行星排,不过不设齿圈。直驶流从一级行星排太阳轮输入,动力从二级行星排太阳轮输出。一二级行星排的行星齿轮同轴,且安装于一个共同的行星架上。转向流从行星架输入。这种结构比起传统的行星排,直驶流减速比要小一些,转向流减速比则较大,符合实际行驶需求。但这种结构的转向流效率偏低,实际应用案例也很有限,基本只有ENC-200和ENC-250(AMX 32)使用。ENC-200除了用于AMX 30B2升级以外,还用于“沙欣”防空导弹系统(出口版“响尾蛇”地空导弹发射车,使用AMX 30系列底盘)和AU F1自行火炮。

↑用于AMX 32的ENC-250传动装置


↑AU F1使用的升级版动力包,改用了ENC-200传动系统

讲到这里,需要特别提一下法国的轮式装甲车辆。战后的法国仍在非洲有着广大的殖民地,对快速机动的轮式装甲战斗车辆需求远比英美更为迫切,尤其青睐那些“小车扛大炮”的装甲车。
这方面的一个典型就是潘哈德EBR。潘哈德EBR源自战前(1940)发展的潘哈德201装甲车,采用在当时比较独特的布局:由四个大直径橡胶轮胎驱动行驶,并有两对可升降且具备动力的金属腹轮用于克服复杂地形。潘哈德EBR采用水平对置12缸汽油发动机,布置在战斗室下。这台发动机可说是为其量身定做的,高度尺寸仅0.2m左右,由此车身高度也仅有1.03米。发动机前则是与其配套的传动系统。传动系统可分为前传动、后传动两个部分,由各自的变速装置组成(虽说是前传动、后传动,实际上是根据动力流经顺序来命名的,在车上的实际传输方向反而是从发动机向前传输到变速装置)。前传动为带离合器的纵置四挡固定轴变速箱,后传动则为带正倒机构的横置四挡固定轴变速箱。动力先经过前传动调速,再输送到后传动。从变速箱挡位设置来看,前后变速箱的变速机构相对独立,理论上应能自由排列出4×4=16种挡位组合,同时进退挡位数相同。不过根据实际情况来看,公路行驶(腹轮升起)时只使用到其中6种组合;而越野行驶(腹轮放下)时前变速箱始终挂在1挡,仅依靠后变速箱进行变速。后变速箱可将动力分配给车体左右两侧的两根带万向节的传动轴,可向两侧车轮提供动力。

↑检修中的EBR装甲车,炮塔全部被拆除,旁边桌上摆放着的是变速箱和水平对置12缸汽油发动机

↑EBR的动力传输示意图
这种设计的特点在于,实现8×8全轮驱动,又能有效控制车身高度,不致显得过于高大。传动轴占据车底左右两侧的空间,两根传动轴之间布置发动机和变速箱。同时,车身前后都可以布置驾驶员,有利于快速撤出战斗,符合其装甲侦察车的定位。但这样的设计也有很大的缺点,由于整个动力系统都位于战斗室下,维护时往往必须用起重机将炮塔吊出,才能接触到发动机和传动系统,所以勤务性和可维护性都不理想。
在后来的潘哈德AML上,也采用了这样的双侧传动轴布局,但发动机放在更易接触到的位置。这种双侧传动轴布局发展到极致的产物,就是AMX 10RC装甲侦察车。

↑AMX 10RC的发动机和传动装置结合成动力包,可以整体吊出进行更换或维修
AMX 10RC除了使用双侧传动轴布局以外,还采用了差速转向方式。其发动机纵置,位于车体后部,动力向前输送,经变速转向机传递到两侧输出轴。输出轴驱动双侧传动轴,将动力向前向后输送至六轮独立液气悬挂平衡肘,通过悬挂装置平衡肘内藏的机械结构再驱动车轮。

其实这类差速转向方式英国在TV1000“犀牛”试验车上就已测试过,该车重约20吨,配备“流星”汽油发动机,应该也安装了梅里特-布朗三差速传动装置。按照英国的测试结果来看,采用差速转向的轮式车辆重量超过20吨时,其车轮磨损情况就会大幅恶化。

↑同样使用差速转向装置的TV1000试验车
不过这对于轻盈小巧的AMX 10RC并不构成什么大问题,采用差速转向可以避免传统的转向轮运动空间挤占车内容积,还可以实现一些常规轮式车辆难以完成的机动,比如中心转向。

↑实施中心转向的AMX 10RC


而由于动力系统构成的特性,与全轮式的AMX 10RC相对,70年代中期还发展了履带式的AMX 10C。

↑使用了AMX 10P行走装置的AMX 10C,可以看做是轻型坦克了



根据传动简图来看,AMX 10RC使用的是典型的三差速式转向机。这种设计在英国战后装甲车辆上很常见,但在法国装甲车辆上算是比较罕见的。不同于英国常见的负差速式设计,AMX 10RC的三差速转向机属于正差速式设计,也就是向前行驶时汇流行星排的齿圈和太阳轮同向运行。
作为一款70年代的设计,AMX 10RC的传动装置与同期英国蝎式轻型坦克的TN15变速箱有一定相似之处,都将进退选择机构设置在输入齿轮部分。这样AMX 10RC不论车辆是前进还是后退,汇流排总是以正差速方式工作,这样就消除了三差速式转向机在以负差速方式工作时的寄生功率问题。
变速箱采用同步器选挡,结合对应的齿轮组或行星减速齿轮组,实现不同车速之间的切换。由于进退选择机构提前,配合4挡变速箱可提供4个前进挡和4个倒挡。变速箱挂空挡即形成中立挡,可实现中心转向。转向机构采用液压助力的盘式制动器,通过操纵杆进行控制。与常见轮式车辆不同,AMX 10RC并不使用方向盘,而是使用两根操纵杆来控制车辆的转向,这种操纵方式与AMX 10P履带式步兵战车十分相似。实际上,正是AMX 10RC为了控制成本,保证零件互换性和便捷性,才全盘采用了AMX 10P成熟的动力和传动装置。



↑两张驾驶舱内构照片,猜猜看哪个是AMX 10P,哪个是AMX 10RC?↓


为了应对水上航渡的需求,AMX 10RC在车尾左右两侧装有喷水推进器,由传动轴分出动力进行驱动。进行水上转向时,通过操纵杆可控制一侧的反推挡板遮住喷口,保证车辆在航渡时能够及时响应转向操作。

AMX 10RC是法国冷战时期轮式装甲侦察车设计的最高水准代表,除法军自用外还出口到摩洛哥等国。不过,基于AMX 10RC发展的自行防空炮和步兵战车并未获得青睐,此后法国也再未发展这类差速转向原理的轮式车辆。

美国篇(内容特别多)
如上一章所述,艾利逊CD系列最早的型号CD-850起源于二战后,从构成上讲,这是一种带有液力变矩器的行星变速箱,并整合有三差速转向机构。作为一种设计于战后,至今仍在一些军队中使用的传动装置,无疑是成功的,但显然也有其落后之处。
有一个最主要的问题,CD-850并没有液力变矩器闭锁功能。早期CD-850沿用的是旧有的Torqmatic变矩器,这是一种三元件变矩器,泵轮和叶轮可以自由转动,但导轮却是固定不动的,因而在结构上难以实现液力变矩器闭锁。后来改进的CD-850将变矩器换为多工况变矩器,在低速时作为液力变矩器工作,高速时作为液力耦合器工作,比旧型号提高了效率,但仍然没有液力变矩器闭锁功能,换句话说,缺少传动装置效率最高的直接挡。
在CD系列的第二个型号,CD-500上,采取了和CD-850不同的构成方式。CD-500是一种带有液力变矩器的行星变速箱,并整合有双差速转向机构。双差速转向机构意味着CD-500的转向动力传输是通过结合转向离合器实现的,而CD-500的液力变矩器则使用了四元件多工况变矩器,并带有闭锁离合器,当车速达到23mph时即自动闭锁,以直接挡进行驱动,是能够提高传动装置效率的。

艾利逊XT/XTG系列传动装置
到了50年代,新的车辆设计催生了新的传动装置需求。1951年,ATAC(美国坦克车辆司令部)提出了一项发展计划,旨在应用CD系列上得到的经验和教训,研发战后的新型传动:XT系列。XT系列研制时提出了三点目标:1. 基础变速部分采用带液力变矩器的行星变速器,可用于履带式或特种轮式车辆;
2. 变速器具备中间挡以提高传动装置效率,传动比范围更大,高速挡可自动闭锁变矩器;
3. 进一步简化结构,降低传动装置成本。
设计上,XT系列采用了积木化的建构方式,通过为主要的变速装置搭配不同的转向机、制动器、终传动、前传动,满足不同车辆的装车需求。XT-1400,即为新型传动装置的一例。
XT-1400是一种具备再生转向能力的重型履带车辆传动装置,从运行原理来看,是一种液力机械变速、机械转向的综合传动装置。XT-1400的转向系统原理与CD-500类似,应用了双差速转向系统,但功率更大,具体布置方式也有所不同。CD-500呈现液力机械变速装置与输出轴平行、左右转向离合器合并,布置在动力输入轴延长端的方式,总体呈一“十”字;而XT-1400则改为液力机械变速装置与输出轴垂直、左右转向离合器分离布置在动力输出轴上的方式,总体呈一“T”字。通过布局的调整,实现了传动系统结构的简化。

↑CD-500与XT-1400传动元件布置示意图
下面以XT-1410-5A(XT-1400的衍生型)为例简单说明。


XT-1410-5A的结构组成,从前向后依次是液力变矩器、行星变速器、转向和汇流机构。液力变矩器为三元件式,具备高速闭锁功能,改善了燃料经济性。行星变速器具有三个行星排,动力均从太阳轮输入,从行星架输出,使用时结合相应的离合器,使对应的齿圈固定,即可决定减速比。三个行星排中,一个用于倒挡,两个用于前进挡,依据减速比分别命名为低挡和中间挡。高挡则是将行星排整个闭锁,也就是传动装置效率最高的直接挡。
从行星架输出的动力向后传输,即成为直驶流。三个行星排的太阳轮轴也会将动力向后传输,成为转向流。可以看到,直驶流和转向流的分离发生在液力变矩器之后、行星变速器之前,因此可以判定这是一种后分流式的双流传动装置。
XT-1410-5A的转向装置设计很有趣,乍看之下可能会误认为这是一种三差速转向系统。实际上这是一种双差速转向系统,通过选择结合左右转向离合器,将转向流输入汇流行星排的太阳轮。左右汇流排太阳轮之间通过惰轮差速机构相连,一侧正向运行,另一侧就反向运行。此外还有一个比较特别的设计,转向装置中带有一个惯性飞轮,车辆直驶时,飞轮保持静止,其转动惯量可以防止地面阻力变化造成车辆偏航;车辆转向时,飞轮会有一个由静止状态加速的过程,可以帮助车辆在直驶和转向之间平稳过渡。
在1950年代中期,曾考虑用XT-1400替换M48的CD-850。比起CD-850,XT-1400的零件可减少35%,有助于降低成本;而由于液力变矩器新增了闭锁功能,机械变速装置也增加了一个前进挡,油耗比CD-850更为节省。这一改进方案在T48E1上进行了试验,但由于XT-1400结构不够紧凑,底盘布局改动过大,最终未予采用。但一些底盘布局本来就要大幅修改、原本使用CD-850系列传动装置的车型则有机会换装:M48中型坦克底盘改造的M88装甲抢救车,使用XT-1400;M103重型坦克底盘改造的T51/M51装甲抢救车,使用XT-1400-2A;M53/M55自行火炮底盘改造的T162 175mm自行加农炮,使用XT-1400-3。直到今天,仍在美军中活跃的M88A2大力神装甲抢救车使用的正是该系列中最新款的XT-1410-5A。

看过CD系列三大型号,各位可能要问,XT系列中的其他型号又是什么样呢?令人意外的是,XT-1400(含XT-1410)是量产的XT系列中唯一应用双流传动的型号。XT系列的其余产品仅利用了1950年代早期发展的XT-1400的部分机构,取消了转向流,仅采用简单的离合器-制动器转向方式。而在XT系列基本设计的基础上,为转向装置增加威尔逊式行星转向机的设计,就称为XTG系列(G应是指geared steering)。
前面说过,这种“开倒车”式的发展主要原因是对结构简化和成本控制的需求,XT系列的液力机械变速部分可以与同期发展的TX系列卡车传动装置互换,但这也导致了在结构上要求变速装置与转向装置分立,造成传动装置结构不紧凑。

↑TX系列卡车传动(左)与XT系列履带车辆传动(右)对比,其中XT系列还可使用不同类型的转向系统

XT系列的应用较多较杂,不过大多是轻型车辆,如M50昂图斯就使用XT系列中最小的XT-90;T92轻型坦克、T195和T196(日后发展为M108和M109)使用XT-300;T69中型坦克和M85火炮牵引车使用XT-500。1950年代美国论证的ASTRON计划中,TS车系轻型车辆也大量采用XT系列传动装置。
而XTG系列的应用则相对集中一些,XTG-90用于T113和T117装甲运输车原型(前者发展为M113);XTG-250用于M551谢里登;XTG-411则是XTG系列最成功的型号,除用于T95中型坦克原型车以外,广泛装备于M107、M108、M109、M110等自行火炮,后来还用于凯迪拉克公司的突击队员黄貂鱼(Commando Stingray)轻型坦克。
篇幅所限,除XT-1400以外的XT系列就以XT-500为例:

XT-500是一种液力机械变速、机械转向的综合传动装置,总体布局与XT-1400相似,但属于单流传动,没有分流结构也没有差速装置,仅使用离合器-制动器转向方式,转向时分离内侧转向离合器并进行制动以实现转向。变速部分采用具备闭锁功能的四元件多工况变矩器,配合三自由度行星排,可以输出三个前进挡、一个倒挡。XT-500同样是着眼于传动系统的结构简化和成本降低设计的,其零件比CD-500少了60%,但这是建立在对紧凑性和转向性能有所牺牲的基础上。如果为XT-500加上类似XT-1400那样的差速装置和行星汇流装置,应当也能具备中心转向能力。按照查阅到的材料,T86牵引车就使用XT-500-3X传动装置,且具备中心转向能力;而如果把XT-500的转向离合器-制动器换成二级行星减速器,就构成XTG-500,32吨牵引车T94即装备XTG-500-2传动装置;前面提到XT系列履带车辆传动与TX系列卡车传动具备互换性的特点,M65“原子安妮”280mm原子炮配用的T10重型炮兵牵引车(M249 and M250 Truck, Gun-Lifting, Heavy),就使用TX-500传动装置,和XT-500具有相同的液力机械变速部分。

↑M65“原子安妮”与其配用的T10重型牵引车,采用特殊的双头设计,前车称为M249,后车称为M250

XT系列的改进型,XTG系列对XT系列的转向方式进行了调整。具体说来,设计为低挡转向仍是离合器-制动器转向,高挡转向则是行星齿轮转向,实际上就是带有液力变矩器和行星变速箱的二级行星转向机。
下面不妨以XT/XTG系列中最为成功的XTG-411作为例子。XTG-411的基础型号XTG-410代替XT-500运用在T95中型坦克上,后来陆续改进到XTG-411/XTG-411-4A。该传动全系列均为四进二退的单流液力机械传动,动力从发动机经过前变速部分进入液力变矩器,再进入行星变速箱,接下来通过输出轴送往两侧转向机构和侧传动。XTG-411的主要结构特点是动力输入方向与动力输出方向平行,由此可以实现发动机横向布置,缩减动力舱长度,有利于车辆总体布局的优化。


根据说明手册,XTG-411具有四个前进挡,两个倒挡。但是观察变速箱结构却看到,变速箱内仅设有三个前进挡和一个倒挡。那么,多出来的一个前进挡和一个倒挡是哪里来的呢?
看过上篇的各位可能还记得,对于使用威尔逊式二级行星转向机的车辆来说,可以将两侧操纵杆拉到中间位置,减小行驶速度并增大输出扭矩,这个操作技巧叫“加力行驶”。
XTG-411在变速机构输出轴两端各接了一个二级行星转向机,硬件上具备加力驾驶的能力,但在M107、M109等车辆上,其转向操纵使用的是方向盘,并不是双侧操纵杆,没有这种操作。作为代替,变速机构设置上做出了调整。原本变速箱的低速挡、中间挡、高速挡,改称二挡、三挡、四挡,而二挡的加力行驶工况独立出来,称为一挡;原先的倒挡也就改称倒二挡,其加力行驶工况就是倒一挡了。按照最初XTG-410上的设计,三挡和四挡使用行星转向,而一挡和二挡、倒一挡和倒二挡,使用的是离合制动转向。但根据对T95和T95E2(分别配备XTG-410和XTG-410-1)的测试来看,这种转向方式设置暴露出了一些弊病。来自诺克斯堡的一份试车报告指出,T95的越野行驶性能不佳,这一缺点在泥泞地形上尤甚。由于XTG-410在低速挡位下转向时内侧履带完全制动而失去动力,其转向操纵的灵活性甚至还不如使用CD-850的M48A2。最终在试车期间,XTG-410-1被改造为在低速挡位下也可行星转向,以改善泥地行驶性能。这一改进后来为XTG-411所继承:在两个高速前进挡(三挡、四挡)和一个高速倒挡(倒二挡)下使用行星齿轮转向;两个低速挡(一挡、倒一挡)由于已处在加力行驶工况,所以只能离合制动转向;剩下的二挡可以自由选择行星齿轮转向或离合制动转向。
据其实际应用来看,这种转向方式在自行火炮上还算合适,但对于其他对机动性要求更高的车辆,尤其是坦克来说,前述的双差速转向更有优势。近年有报道说M109A6也将升级到使用M2布雷德利底盘元件的M109 PIM,XTG-411看来是要从美军退休了。不过前面也说到,XTG-411的布局特点是动力输入方向与输出方向平行,而且前传动设计可根据具体情况灵活调节,这使其适用于升级苏联/俄罗斯和中国出口的T-54/55和59/69中型坦克。一般可以搭配8V71/8V91这样功率密度高的二冲程柴油机,动力舱装甲壳体不需太多修改即可容纳新的动力系统,又能提供较好的驾驶性能。

以色列在将T-54/55改造为蒂朗坦克时就使用了类似的改装方案。而最为特别的是,1980年代末以色列在将T-55坦克改造成阿奇扎里特重型装甲运输车时,把底特律8V92TA柴油机和XTG-411-5A传动系统结合起来,紧凑地布置在车尾左侧,车尾右侧的通道则从右侧主动轮的侧传动装置上方通过。这样的设计既可保证步兵上下车通畅无阻,又最大限度地保证了车体正面的防护壳体结构完整。

在XT/XTG系列中,还有一种算是比较成功的,就是用于谢里登轻型坦克(及其变型车)的XTG-250。在用途上,谢里登轻型坦克可说是取代了M56 SPAT成为主力伞降装甲战斗车辆,而二者传动装置的设计也有着出人意料的共通点。



从结构上讲,XTG-250与CD-150的血缘可能是比较紧密的。与CD-150一样,XTG-250应用了双侧变速兼转向装置,同样具备每侧高低两个输出挡和一个倒挡。但XTG-250在液力变矩器和双侧变速转向装置之间,还增加了一套行星机械变速装置,具有一个低挡、一个中间挡、一个高挡(直接挡)。按照类似XTG-411的组合方式,是可以有四个前进挡的:一挡(低挡+低输出挡)、二挡(低挡+高输出挡)、三挡(中间挡+高输出挡)、四挡(直接挡+高输出挡)。而因为倒挡不具备低挡,因此倒一挡与倒二挡实际上是通过选择行星变速器的低挡或中间挡实现的(XM551原型车使用的XTG-250不具备倒二挡,量产型M551的XTG-250-1A才具备倒二挡)。车辆挡位与前后传动的组合情况可参考下表:

挡位  变速器挡位 变速器减速比     转向机挡位 转向机减速比 减速比小计*
一挡  低挡    4.182:1              低输出挡          1.478:1      8.92:1
二挡  低挡    4.182:1              高输出挡          1.00:1        6.04:1
三挡  中间挡   2.246:1              高输出挡          1.00:1        3.24:1
四挡  直接挡   1.00:1                高输出挡          1.00:1        1.44:1
倒一挡 低挡    4.182:1                倒挡               2.094:1      12.60:1
倒二挡 中间挡   2.246:1                倒挡               2.094:1      6.79:1**
注:*减速比小计=变速器减速比×伞齿轮减速比(1.444:1)×转向机减速比,不含液力部分与终传动
**倒二挡减速比小计根据TM 9-2520-249-34&P(XTG-250-1A传动装置技术手册)修正,R. P. Hunnicutt的Sheridan: A History of the American Light Tank一书附录数据有误

由于谢里登轻型坦克具备浮渡能力,在水上靠履带划水推进,因此其传动系统也分为陆上和水上两种工作方式,这两种工作方式最主要的区别在转向原理。
在陆上以高速挡位(四挡、三挡、二挡)行进时,通过一侧变速转向装置降挡进行单半径转向。由于内侧履带对外侧履带的减速比固定,其规定转向半径约为7.3m(24英呎)。而低速挡位(一挡、倒一挡、倒二挡)下,则是通过一侧变速转向装置结合低挡、另一侧变速转向装置结合倒挡,对履带进行反向驱动,实际上是一种中心转向。不过由于变速转向装置的低挡和倒挡减速比不同,在履带反向驱动时并不能使两侧履带等速反向运行,转向中心也就偏离车身中心,笔者根据减速比估算其转向中心偏离车身中心距离约为203mm(8英吋)。
而浮渡时使用的水上航行模式,在三挡和二挡下也采用中心转向方式驱动履带,在转向时反向驱动内侧履带划水,可以改善操作响应速度,增强水上转向的敏捷性。

艾利逊GS-100转向机
这里顺带说说同时代另一种用于小型履带车辆的传动装置。如前所述,以XT系列为代表,这一时代美国广泛将民用车辆传动装置应用于军用履带式车辆。但民用车辆传动通常缺乏履带车辆所需的转向与制动装置,仅具有变速功能。一般说来,可以通过在变速机构基础上增加转向和制动系统解决这一问题,而一些小型两栖履带车辆的急迫需求对这种设计提出了一些明确的指标:
1. 为重量4-5吨,最大速度40英里/时(约64km/h)的两栖履带车辆,提供有效可靠的转向控制;
2. 可通过制动一侧履带进行原地转向,也用作水上转向时提高可控性的措施;
3. 在民用车辆传动装置原有减速比基础上,增大减速比范围;
4. 将行车制动与驻车制动整合为一紧凑轻便的单元;
5. 尽可能地使用现有的民用产品元件。
经过对车辆任务需求的充分研究,在几种不同的布局中选出了一种行星齿轮-离合制动转向系统(威尔逊式),该系统结合了以下优点:
离合制动转向系统:
1. 低速行驶时可获得最小转向半径(制动一侧履带原地转向);
2. 水上行驶时可获得良好操控性。
行星齿轮转向系统:
1. 高速行驶时转向效率优秀;
2. 将转向行星齿轮作为减速齿轮使用可获得额外减速比(加力行驶)。
根据上述齿轮离合布局,设计出了一种尺寸和重量尽可能紧凑的转向单元,成功与民用车辆变速装置整合,这就是GS-100系列转向机(GS即Geared steering之意)。为了控制成本,大量应用了民用产品元件,而为了减小转向离合器磨损,为行星齿轮转向选择了尽可能小的转向比。尽管较小的转向比限制了车辆进行急转弯的性能,但可以通过离合制动转向来弥补这一点。行星齿轮转向的再生特性也有助于在规定半径转向时减小转向功率需求。

GS-100系列应用于T114装甲侦察车、M116“哈士奇”两栖运输车、XM104 105mm自行榴弹炮等轻型车辆。


艾利逊X系列传动装置
XT/XTG系列之后,艾利逊传动装置新系列的发展工作始于1962年。当时,ATAC提出了一项关于未来主战坦克的概念研究。起初计划简单地改进现有的XTG-411,增大其功率以满足新的需求,但发现传动系统的尺寸和重量增加将不可避免,有必要采用一种新的设计,应用新的传动原理,以保证其尺寸和重量上的优势。ATAC对提出的几种转向系统做了一些研究:
1. 行星齿轮-离合制动转向系统
简单来说,布局基本与XTG-411相同,但如前所述,功率需求增大使得新的传动与XTG-411仅有少量零件可能通用。
2. 行星齿轮-离合制动-中心转向系统
这种系统原理与XTG-250相仿,在第一种转向系统基础上将倒挡放到转向部分,具有中心转向能力,且尺寸与第一种布局相差无几。
3. 差速转向系统
虽说是差速转向系统,但与以往的CD-500、XT-1400这些差速转向系统不同:旧的设计是转向离合器与差速输入轴结合后,根据转向离合器的旋转方向决定差速输入方向;而新的设计相当于一个差速输入轴上的行星齿轮正倒机构,离合器本身不会跟着旋转,而是直接让差速正向或反向输出。这样的设计可以采取类似XTG-411的布置方式,唯一区别在于转向时不是对太阳齿圈进行制动,而是对太阳齿圈输入差速。

经过评估,ATAC认为第一种转向系统相较另外两种具有结构较为简单、节约重量的优势,并有更多挡位,而且元件应力水平要低于差速转向系统,但仍然只能达到与XTG-411基本相同的性能。由此有必要考虑其他的动力传输原理。
在液力机械双流传动设计中,有前分流和后分流两大类设计思路,美国一般称为扭矩分流传动(Split Torque)和功率分流传动(Split Power)。
前分流方式是在液力变矩器前将动力直接分为液力直驶流与机械转向流,保持了变速部分的高效率,同时也能保留液力环节的缓冲作用,避免不良振动对变速机构的影响,可用简单液力机构进行操纵。
后分流方式是在液力变矩器后对动力进行分流,不论直驶流和转向流都具备柔性的液力环节。同时,只需要传动装置的输入与输出环节传递全部动力,负载减小,有利于中间变速和转向机构的小型化。
根据新的动力传输原理设计的传动装置,以行星齿轮-离合制动转向系统为基础,在液力变矩器之前或之后增加分流机构,并在转向行星排进行汇流,特点是保持了大部分零件与现有XTG-411的互换性,又有差速转向系统各挡转向半径随挡位增大而增大的特点。人们很快发现,基于上述设计改进,将元件直径比较大的行星变速箱和行星汇流排布置在同一轴线上,可以进一步节约空间。

后来由于车辆设计的需求变化,对传动装置的设计要求进行了若干变更。
一开始提出传动装置应能支持高速倒挡,于是从变速机构中分离出倒挡,在变矩器和分流机构之间设置正倒机构。这样不仅满足了高速倒挡行驶的需求,传动装置应用于前驱动或后驱动设计时也不需太多调整。
此后又提出了增强动力、加快速度、优化转向性能等需求,设计也进行了相关调整。例如,发动机接口和前传动既有支持横向输入的,也有支持T型输入的,可匹配柴油机或燃气轮机;除常规机械制动外,还增设液力缓速制动;转向单元设计为可通用互换的静液转向装置与离合控制装置。这时总体设计的灵活性就体现出来,所有这些改进措施在经过合理安排后融合到整个传动装置中,并没有牺牲其体积与功率/重量优势。

↑X-700的水平输入方案与T型方案元件布局对比

实际上,X-700的输入功率为800马力(XTG-411-2A仅360马力,XTG-411-4仅575马力),长宽尺寸却比XTG-411更小,重量也降低到2000磅(约900kg,干重,不含侧传动)。

             XTG-411-2A/XTG-411-4 X-700
长度:          73.02英吋/同左    60.28英吋
输入轴-输出轴中心距:   39.5英吋/同左    36.75英吋
宽度(不含侧传动):     83英吋/同左    60.97英吋
高度:          26.07英吋/同左    26.50英吋
重量(干重,不含侧传动):  2390磅/2450磅    2000磅


X-700的最终设计仍采用了前分流方式。前传动具有两个动力传输路径,发动机动力在流入变矩器泵轮同时经前传动进入静液转向元件,变矩器涡轮流出的动力则经前传动另一路进入正倒机构和变速箱。这种设计被称为“同轴双路”(concentric-axis dual path)传输。

静液转向单元包含轴向柱塞变量泵和柱塞定量马达,采取同轴布置方式,液压泵可通过调节斜盘角度控制转向流输出。静液转向单元的中轴线上有传递直驶流的传动轴通过,将动力输送到其后的行星正倒机构。直驶流通过正倒机构和变速箱调速,到汇流行星排再与转向流汇合,输出到侧传动。

变速控制方面,X-700采用了电子控制系统,可自动换挡或手动选挡,既方便了操作,又简化了安装。
而转向性能方面,X-700的机械转向版本随挡位增大有四个规定转向半径;液压转向版本的各个挡位转向半径均在一定范围内无级可调。总的说来,各项性能比起既有的XTG-411乃至CD-850都有了长足进步。从1964年起,X-700进行了大量的测试,并且也基于X-700发展了架构相似但适用功率范围更小的X-500(后来取消)、X-300、X-200等型号,但是在1972年X-700还是被放弃了。

放弃X-700的原因主要来自于MBT70项目。1960年代的MBT70项目要求主战坦克的发动机功率达到1500马力,当时使用的是西德HSWL-354传动装置。MBT70项目最终破产,后续的XM803等项目则要求原先用于MBT70上的外国元件必须由美国自产。虽然XM803的功率需求降低到1250马力,但仍有考虑未来配备1500马力的发动机。艾利逊公司决定立足于既有的X系列开展设计,在X-700基础上进一步增大功率,发展1500马力级坦克传动装置,这就是X-1100的来历。

对于X-1100的研制,军方给出了很严苛的要求。经历MBT70项目的失败后,很难保证XM803乃至XM1能够研制成功。所以TACOM(美国坦克车辆武装司令部)提出,即便XM1项目失败,X-1100仍应能够转用于升级M60坦克。同时由于尚未决定在未来的主战坦克上使用何种动力系统,在X-1100研制过程中也需要考虑与不同类型发动机兼容。继承自X-700的模块化设计又一次显现出了优势,只需更换传动装置的前传动部分,X-1100可以与功率合适的往复活塞式柴油机(AVDS1790、AVCR1360)、转子发动机、燃气轮机(AGT-1500)等动力系统相匹配。


这个前传动部分也包括液力变矩器,根据不同发动机动力特性有着对应的设计。例如,对应扭矩储备系数较低的柴油机,其液力变矩器的失速比(最大转矩比)就设计得较大;对应扭矩储备系数较高的燃气轮机,其液力变矩器的失速比就可以适当放宽。M1坦克的X-1100-3B传动系统配备了TC897液力变矩器,其失速比最大也仅有2.2:1,作为参考,CD-850的液力变矩器失速比为3.6:1,之前的Torqmatic液力变矩器更是高达4.8:1。总而言之,前传动匹配发动机特性,变速系统匹配功率需求,转向系统匹配车辆重量与行驶速度,X-1100系列可以发展多种组合方案。


关于变速装置的挡位数量设置,从XT-1400和XT-500等早期型号的三进一倒,发展为XTG-411和XTG-250等后期型号的四进二倒。X系列所有型号都设四个前进挡,在X-1100上应该是出于紧凑考虑,并未采用此前X-700采用的独立正倒机构,而是通过五组离合器的结合/分离来控制挡位的选取。

这五组离合器分别称为前进挡离合器、一挡离合器、二挡离合器、三挡离合器、四挡离合器。
当选择结合前进挡离合器,同时结合剩余四个离合器中的任何一个,就获得各个前进挡位。其中,前进挡离合器与四挡离合器的组合可获得1.00:1的减速比,也就是直接挡。
这个四挡离合器是多功能的。当分离前进挡离合器时,四挡离合器可作为倒挡的选挡离合器使用:四挡离合器与一挡离合器组合,构成倒一挡;四挡离合器与二挡离合器组合,构成倒二挡。
总的来讲,X-1100在挡位增多的同时,仍控制了变速装置的体积和重量,有利于总体布局的优化。X系列虽然不像XT系列那样,整个变速机构与同级别民用车辆通用,但为了保持可靠性与低成本,大量采用了经过考验的现成民用部件。X系列的一些型号中,民用现成部件比例达到40%。

在转向机构的设计上,X-1100采用了液压转向装置。这套液压转向装置称为RVC35 HSU(Hydrostatic Steering Unit),包括一具径向式变排量液压泵与一具径向式定排量液压马达,与1920年代法国的尼德尔转向机十分相似。但RVC35静液转向装置与尼德尔转向机不可同日而语:这套液压转向装置排量为35立方英吋,最大功率可达670-772kW,凭借其低转速高扭矩的结构特点可以轻松驱动M1坦克进行中心转向。驾驶员转动方向盘,经由液压系统驱动泵体摆动偏离中立位置,就可以输出不同方向不同大小的转向流,达成转向半径的无级变化。
此外,由于车速和车重的增加,制动系统的改进需求也十分紧迫。M1使用的X-1100装有湿式多片型制动器,在行车时采用液压操纵,仅在紧急情况或驻车时使用机械操纵,相比M60上不具备液压助力的CD-850极大地减小了驾驶员的负担,算是一个大进步。但是早在X-700上就获得应用的液力缓速器,在X-1100上却没有保留下来。M1坦克在阿伯丁与豹2坦克进行对比实验时就曾出现过制动器故障,后来1980年代初在瑞士图恩试验场坡道进行测试时又连续两次发生制动器失灵。尽管在每次试验前对制动器均进行了充分维护工作,却仍没有达到预期效果。早期设计中,这两个湿式多片型制动器容易在制动力还未达到制动点时就发生过热,严重情况下会烧结卡死致使制动器失灵。相比之下,豹2坦克的吨位虽然与M1相近,但由于其传动系统采用了综合制动方式,液力缓速器应对高速下的制动,其摩擦制动装置仅在低速下才用于制动,可靠性相对更高。总的来看,当时的M1坦克不太适合在高度频繁变化而高度差别又较大的山区公路上行驶,这也是瑞士最终选中豹2作为其未来主战坦克的主要原因之一。制动器寿命过短、需要频繁更换这一问题随后作为M1可靠性与可维护性改进的一环得到了重点关注,到M1A1已经基本解决了。

X系列现在广泛用于世界各地的履带式装甲车辆:
X-200最早用于XM800-T履带式装甲侦察车,后来自80年代起用于升级M113车族,使M113自A3亚型开始具备了中心转向能力,同时燃料消耗比原有的传动系统节约了20~30%。
X-300最早用于80年代的一些原型车,如XM723 MICV以及HSTV(L),还有搭载John Deere 2116R SCORE转子发动机的MTTB机动技术测试车。由于70年代帕金斯与艾利逊签订了技术协议,英国具备了生产X-300传动装置的能力,现在X-300-4B用于英国的MCV-80武士步兵战车,X-300-6用于出口科威特的沙漠武士步兵战车,X-300-5N则用于瑞典、荷兰、瑞士、挪威、芬兰、丹麦、爱沙尼亚等国的CV90步兵战车。
X-1100除了用于M1坦克各型号及其变型车以外,还用于韩国K-9自行火炮和土耳其T-155自行火炮。

艾利逊XHM-1500传动装置
在1970年代,有另一种较成熟的传动装置与艾利逊X-1100一起成为XM803的传动装置备选方案,这就是艾利逊XHM-1500。
XHM-1500发展始于1965年,早期设计方案中包括一种具有三个挡位的双侧液压机械变速兼转向装置,称为XHM-1500-1。该传动安装在一辆M51坦克抢救车上进行了实验。

1971年制成样机的XHM-1500-2传动与前述早期设计不同,是一种液压机械变速、液压转向的双流传动装置。其液压机械变速具有四个挡位,结合独立的正倒机构,可以产生四个前进挡和四个倒挡。其液压转向装置可以向左右两侧输出大小任意可变的转向流,实现任意半径转向。

对于其工作原理,国内早年已有文献介绍,现简单总结如下:
1. 液压机械变速装置。该车通过液压机械变速,可获得四个直驶挡位。四个挡位分别通过结合对应的离合器组来实现,一挡是液压变速,此时动力全部经由液压元件传递;二挡到四挡是液压机械变速,动力分液压元件和机械元件两路传递,汇流后再进入输出轴。
2. 液压转向装置。该车通过液压转向装置,可获得任意半径转向能力。液压转向装置由变量液压泵与定量液压马达组成,可通过操纵液压泵的斜盘使液压马达向任意方向输出无级可变的转向流,传输到两侧汇流排,由此实现任意半径转向和中心转向等功能。

XHM-1500的液压变速装置由变量液压泵与定量液压马达组成,同轴布置,可以使泵和马达的连接尽可能地紧凑,提升液压装置的效率(实际上美国的液压变速装置设计几乎都采用类似布局)。操作上,可改变液压泵的斜盘倾角,实现动力的双向无级输出。由于车辆在一挡和倒一挡下只由液压变速装置驱动,所以一挡和倒挡是真正的液压无级变速。但机械变速部分难以实现类似液压变速部分的双向无级输出,所以机械部分仍保留了简单的正倒离合器,再接入一个三挡行星变速装置。这三个挡位均由齿圈输入机械直驶流,由太阳轮输入液压直驶流,从行星架输出汇流后的液压机械直驶动力。这样一来,二到四挡只需调节液压马达转速,就可实现各挡内的无级变速。在二到四挡之间换挡时,动力也不会完全切断,可以平稳地过渡。在XM803上,换挡操作是可以自动进行的,驾驶员只需控制加速、减速与转向。但作为备份,也保留了手动的油门踏板、制动踏板以及选挡器。
受研发时的材料技术和设计水平所限,XHM-1500在重量和紧凑性上并不足以与X-1100同台竞技,但液压机械传动在无级变速时的动力传递效率要优于液力机械传动,从长远来看不失为现代装甲车辆动力系统的一个发展方向。日本10式主战坦克就应用了液压机械变速装置,通过传动效率的改善,实现了动力装置整体的小型化。

通用电气HMPT系列液压机械传动装置
一般说到HMPT系列,大家比较熟悉的就是用于布雷德利步兵战车的HMPT-500传动装置。早在HMPT-500设计前很多年,通用电气公司就研究并完善了液压机械传动系统的积木化架构技术,可以满足任意扭矩-速度需求。通过该技术,可将两到三个液压元件(HMT元件)通过合适的齿轮机构相组合,给出多种兼顾最大失速扭矩与最大输出速度的方案。应用这一设计概念的典型例子就是HMPT-100,一种100马力静液(液压)传动系统,在1964-1965年间进行了实验。在其基础上改进,功率增大到250马力,得到了HMPT-100-2液压传动系统。

↑HMPT-100-2传动装置结构图
HMPT-100-2包含三个液压单元:左、右转向单元,超速驱动单元。每个液压单元均由一具球塞变量泵与一具球塞定量马达组成,安装在同一支架上,这样泵与马达之间的连接可以更加紧凑,提升了液压单元的效率。

三个液压单元相互间通过齿轮机构连接,构成一种高效率的液压机械传动装置。两个转向单元采取背对背安装的形式,用于低速行驶、高扭矩驱动以及转向。为了满足增加的速度/扭矩需求,另外增加了一个液压单元,即超速驱动单元。在低速行驶、需要高牵引力状况下,超速驱动单元通过横轴制动器闭锁,不输出动力;而当车辆需要高速行驶,左右液压转向单元又已达到其速度极限时,横轴制动器会自动解锁,超速驱动单元即开始工作。可以看出,实际上超速驱动单元起到的是辅助直驶变速的作用,相当于一个减速比任意可调的高速挡,使车辆在较大的速度范围内都能实现无级变速。HMPT-100-2体现了其他通用电气液压机械传动系统的特点:在所有的前进挡与倒挡上提供无级变化的推进比,具备无级转向能力的再生式转向机构,低复杂度,优秀的总体效率。

1966年10月,陆军下达了制造两台HMPT-100-2的合同,1967年初又追加了第三台。这三台传动装置有一台用作组件测试,一台安装在海军陆战队XM759E1沼地试验车上,还有一台安装在M113底盘上。

↑XM759E1沼地试验车,采用Airoll原理行驶

↑换装HMPT-100-2的M113A1,拆去了动力舱盖板

↑高速行驶的XM729装甲突击车(AAV),也有的说法称为“轻型两栖反叛乱战斗车”(LACIC)


第一台HMPT-100-2于1967年12月交付,能够满足陆军合同的需求。编号SN51的传动装置于1968年4月运抵马斯基根陆军工厂(位于密歇根州西部),安装到一辆M113A1上,匹配该车原有的柴油发动机。该车于1968年7月19日投入测试,在该车返回通用电气公司之前,在马斯基根累计运行里程达1000英里。XM759E1沼地试验车在1968年8月1日投入测试,起初安装康明斯6V140发动机,后来安装底特律6V53柴油机。第四台传动装置用来测试车辆在50mph速度下的转向性能,这台传动装置(SN23)安装在一辆XM729履带式试验车(XM729 AAV)上,使用一台特殊的康明斯VT8-260发动机。
第一批的四台传动装置开始测试后暴露出一些问题,例如超速驱动单元在油温较高时出现渗漏、倒转故障,液压缓冲器(用来防止车辆加速过猛)不能耐受粗暴操作且在低温下响应缓慢等。传动装置的这些问题和它们所得到的实验数据结果,反馈到了新一批传动系统的生产改进上。对新一批传动系统的测试着重于耐久性,既有台架测试,也有M113A1实车测试。
下表简要记述了新旧几台原型传动系统的测试经历。

这几台传动装置的运行里程累计超过了3万英里,其中尤其值得注意的是安装在M113A1测试车上编号为SN111的传动装置进行的1万英里测试。这是经过改进的第二批传动,测试过程中并未更换传动油液,测试后半段的6千英里运行过程中未经任何维护或调整。以军用变速转向装置的标准来看,这是一次相当长也相当成功的测试。

1971年出现了一些潜在需求,要研制一种液压机械传动装置,用于驱动500马力20吨车辆达到45英里/小时或更高速度。因此通用电气公司展开研究,应用HMPT-100-2的架构技术,选择一种合适的传动构型。根据前面的实践,发现第三个液压单元,超速驱动单元会使传动整体显得比较笨重。暂且不看其他诸如重量或成本的限制,传动装置的尺寸将成为影响装车情况的主要限制。如果取消第三个液压单元,就需要剩下的两个液压单元能够提供足够的扭矩与速度,以满足目标车辆需求。这一系列努力的结果,最终制造出了HMPT-500传动系统,保留了以往通用电气液压机械传动系统的优点,并进一步使其小型化、轻量化,同时降低系统的复杂度,提升传动装置效率,降低了成本。
根据1972年通用电气公司与美国陆军供应司令部签订的研发合同DAAE07-72-C-0200,军方要求通用电气公司提交一种液压机械传动装置(HMPT-500)的细节设计,用于XM723机械化步兵战车(该车毛重约40,000磅,约合18公吨)。同时,制造至少两台HMPT-500传动样机,可匹配400-500马力范围内任意柴油发动机。合同中规定的测试性能简要摘录如下:
 1. 净输入功率达到450马力,最高可达500马力
 2. 可使40,000磅实车在18至22秒内从静止加速至30英里/小时,最高速度40至45英里/小时,倒挡速度5至10英里/小时
 3. 具备全功率正倒挡切换能力
 4. 具备整合制动装置,经最小限度改装即可用于前驱动和后驱动车辆
 5. 为满足减速需求,可能需要应用静液或动液辅助制动手段。
 6. 具备中心转向能力,并且在发动机失效情况下仍能提供转向能力
 7. 能够方便地增设功率分流机构,且分流机构可传输全部功率(以便用于两栖突击车辆)
 8. 可在70%上坡和下坡与40%侧倾路面上工作
 9. 安装于动力台架上进行400小时耐久测试
 10. 安装于重约40,000磅实车上进行10,000英里耐久测试
 11. 首次进行6000英里无维修试车,车辆完好率达50%,其中前50英里车辆完好率达95%
 12. 传动装置总重不得超过1300磅
 13. 驾驶操作与HMPT-100-2类似

HMPT-500是通用电气公司生产的一种液压机械传动装置,使用两个球塞泵-马达单元和一个行星变速器进行驱动。

传动装置选挡通过一、二挡制动器和三挡离合器实现。
当结合一挡制动器时,横轴保持静止,发动机的动力直接流到左右两个球塞泵-马达单元,传动装置完全以液压传动方式工作。此时两个液压马达如果都正转,那么构成前进一挡;如果都倒转,那么构成倒一挡;如果一侧正转一侧倒转,就构成中心转向。在一挡,液压马达正转速度越大,直驶速度越大。
二挡以上,传动装置采取液压-机械复合的工作方式,按照查阅到的资料,二挡仅有45%的发动机扭矩经液压单元传输,三挡更进一步降低到30%。在动力输出轴上,与两个液压单元同轴,有一个双齿轮行星差速器。右侧液压单元的输出端除了连接右侧汇流行星排,也通过传动轴连接到差速器的太阳轮;左侧液压单元的输出端先直接连接到差速器的行星架,再连接到左侧汇流行星排。差速器的齿圈部分始终以两侧液压单元输出速度的平均值运转,这部分的作用接下来会讲到。

当结合二挡制动器时,二挡变速器的第一级行星排齿圈被制动,动力分出一部分流入变速器。变速器的主要变速功能是通过第二级行星排进行的,机械直驶流从二级行星排的行星架流入,液压直驶流从前述的差速器齿圈输出,从二级行星排的太阳轮流入。这种设计的巧妙之处在于,太阳轮的转速可随液压单元无级变化,因此可以在较大速度范围内输出无级变化的直驶速度。当液压马达正转时,二级行星排的太阳轮和行星架是同向运行的。逐渐减小液压泵排量,太阳轮转速逐渐减慢,行星架转速不变,就逐渐增加齿圈转速。如果太阳轮和行星架反向运转,那么齿圈转速还会进一步上升。在二挡,液压马达正转速度越小,反转速度越大,直驶速度越大。
当结合三挡离合器时,相当于形成一个直接挡,动力不经变速,直接输入横轴。此时减小液压马达反转速度,可以增大直驶速度,如果液压马达正转,那么直驶速度还会增大。在三挡,液压马达反转速度越小,正转速度越大,直驶速度越大。

↑液压单元输出转速与汇流排输出速度关系图

在HMPT-500-3上,三挡结构有所改进,三挡离合器结合后驱动三挡行星排,和二挡行星变速器的二级行星排共同传递动力,起到变速作用。

1977年,HMPT-500获选成为M2/M3步兵/骑兵战车的传动装置。到1999年,共计有11,000台HMPT-500用于美军和出口市场。除去总产量7000余辆的布雷德利战车,主要应用在M270自行火箭炮上,约1000余辆。食品机械化学公司(FMC Corporation)生产的CCV-L,泰莱达因公司生产的远征战车参与了AGS项目的竞争,二者均使用HMPT-500-3;FMC胜出后生产的M8装甲火炮系统也使用HMPT-500-3,成为世界第一种使用液压机械传动装置的量产型坦克,但只生产了很少数量整个项目就遭到中止。
在HMPT-500基础上,通用电气公司还发展了更大功率的HMPT-1000和HMPT-1250,后者计划运用于XM2001/2002“十字军”自行火炮,是一种动力输入方向与输出方向平行的液压机械传动装置,其功率大、结构紧凑的特点本来有望在主战坦克领域大显身手,但随着项目的下马最终也销声匿迹。
2017年底,BAe公司获得美国陆军的合同,开始生产M109A7,也就是M109 PIM。新的M109将使用布雷德利战车的传动系统,成为HMPT-500系列的新用户。

美国篇番外:美国两栖车辆传动装置
AAV7/LVTP-7的HS-400综合传动系统

AAV7系列两栖战车,最早称为LVTPX12,于1960年代中期由海军陆战队提出研制需求,用于取代LVTP-5车族,美国海军舰艇系统司令部与FMC公司签订研制合同。该车使用额定功率400马力的多燃料柴油发动机,并可在2800rpm转速下输出480马力功率,最大扭矩950磅英呎。考虑到其任务定位的特殊性,对车辆动力系统的要求如下:
-最大行驶速度不小于40mph
-可在60%坡道上进行加速、减速、制动、启动
-600小时无故障陆上/水上行驶
-发动机和传动系统位于车首(凸出部分),需控制传动宽度和长度尺寸
-车首过重将影响水上速度,故传动重量不得超过2200磅(990kg)

↑AAV7的动力系统布置示意图

原本的LVTP-5使用CD-850系列传动,重约3025磅,超重肯定无法沿用;XTG-411重量2390磅,也超重了;CD-500传动倒是勉强过关(干重2041磅,加上润滑油大约2160磅),但其自身不具备水上行驶的动力分流装置,履带划水也显然无法达到规定的水上速度,想要装车必须配上另外设计的分动箱,这一来又要超重。故在当时并不具备符合其要求的现成综合传动系统。
研发进度的紧迫(经费也相当紧迫,毕竟四等人马润提出的研制计划),只给了研发团队16个月时间完成第一辆原型车的传动系统。按照传统方法,会花费大量时间用于传动系统各部件的锻造、铣削等加工,设计定型工作绝对无法在16个月内完成。这样的开发背景决定了HS-400传动系统的设计特点和研发思路。
首先,采用平行轴齿轮箱,而不是行星齿轮箱。这一做法有如下几点理由:
 1. 可以使用经过充分考验的商用传动系统产品;
 2. 离合器、齿轮、传动轴可以预先组装成即用元件模块;
 3. 简化模块的安装,只需将传动轴插入可分离的滚柱轴承即可,这种安装方法使传动轴的轴向位置误差在0.100英吋以内,可以接受;
 4. 简单的结构提升了可靠性和耐用性,不易受热形变、机械形变、传动轴微小错位影响;
 5. 各挡减速比的设置更为自由,不会互相影响。

↑由离合器、齿轮、传动轴组成的传动轴单元

其次,决定设置四个挡位,使得车辆在全速度范围内有良好功率特性。为了便于这款传动系统安装到其它前驱动或后驱动的车辆,要使车辆进退各挡有相同的减速比。
再有就是,为了简单高效地进行转向控制,决定采用静液单元进行转向控制。

最终定下的传动系统构型如图所示。


根据模块化、积木化的架构设计,系统可分为六大功能组件,各自独立,可以单独拆换。
1. 变矩器单元
2. 变速部分
3. 右侧制动与转向单元
4. 左侧制动与转向单元
5. 静液转向单元
6. 动力分流装置
这样的设计思路不仅有助于利用分散的生产商进行生产(不同的组件交由不同的厂家生产,再集中到FMC总装),也有助于缩短停机整备时间,保持车辆的高出勤率。比如说,液压转向单元的更换可以在不打开传动箱主壳体的情况下进行,甚至都不需将传动从车内吊出,整备人员只需分离油液管路和液压单元驱动万向节,拧掉两处螺丝。如果要修理制动装置,可以更换整个制动与转向单元,这一操作可在3小时内完成,随后车辆恢复到可作战状态,拆下来部件的修理则不会影响车辆的出勤时间。更换变速箱离合器的操作过程与此类似,可以先把整个传动轴单元拆换成新的部件,旧部件的修理留到有时间时再进行。这种模块化的设计还有一个额外的好处,可以分散设计工作,降低设计负担,尽可能快地将图纸送到车间制成实物。

↑HS-400传动简图和减速比简表(数据与HS-400-3A可能有部分出入)
动力从发动机飞轮输入三元件液力变矩器,该液力变矩器可通过皮托管测量油液搅动速度,自动控制液力变矩器的高速闭锁。
变矩器输入轴部分带有一组齿轮,可将动力输至分动箱,分动箱用于驱动液压转向装置、散热风扇和喷水推进器。这三部分的驱动均设计为可以独立通断,匹配各种需求。例如,陆上行驶时,分动箱传递部分动力到液压转向装置和散热风扇;水上行驶时,分动箱传递全部动力到喷水推进器;寒区启动时,分动箱可切断通向液压转向装置和散热风扇的动力;滩头行驶时,分动箱可使陆上和水上推进同步运作以防止搁浅。

变矩器输出轴将动力通入变速部分。如上图,变速部分具有四根传动轴,分别是正倒离合器轴(轴1)、一三挡离合器轴(轴2),二四挡离合器轴(轴4)、输出轴(轴3),四根轴互相平行,从侧面看呈菱形排列。动力通过锥齿轮进入正倒离合器轴(轴1),根据选择的挡位正倒来正转或反转;再根据选择的挡位数字进入一三挡或二四挡离合器轴(轴2或轴4),最后到输出轴(轴3)。挡位的切换通过电液方式控制,可以保证灵活快速的换挡操作,同时防止不完全挂挡或挂挡过慢导致的离合器损坏,而控制器与变速箱连接方式也能简化,更便于拆装维护。
左右制动与转向单元的行星排与变速部分输出轴(轴3)同轴连接。动力自齿圈输入,从行星架输出。太阳轮则用于输入转向流。转向系统总的说来是双差速式,静液泵与马达给出转向功率和速度。该系统有如下优点:
 1. 转向时车辆功率和速度损失最小,因为:
  a)转向系统是再生式的,即内侧履带的动力可传输到外侧履带;
  b)转向系统中不会有离合器滑动造成的损耗。
 2. 转向能力随挡位和速度而变化,即低挡转向半径小,高挡转向半径大,因此转向能力与转向需求相匹配,不同速度下均可稳定转向。
 3. 具备中心转向能力。
 4. 可以精确控制履带差速以符合转向半径。
 5. 车辆直驶时无滑动差速现象,对于狭窄道路行驶尤为重要。

静液转向单元由一个轴向活塞变排量泵和一个轴向活塞定排量马达组成,二者并排装在一个壳体里,干重156磅。泵和马达旋转一周的排量均为6.5立方英吋(106.5毫升),液压泵最大转速为3800rpm,最大工作压力为6000psi。
传动说明书中特别注明:“倒挡行驶时的转向并不会左右颠倒”,换言之,方向盘转动方向和车辆转向方向的关系和轮式车辆是一致的。对于使用双差速转向机的车辆而言,倒挡转向常常是一个问题,如果不加入换向器的话,在倒挡时向右打方向盘,车反而向左后方行驶。HS-400在方向盘和转向机操纵杆之间加入了换向器,在行驶挡位从前进挡变为倒挡时自动换向,这样驾驶员的倒挡操作也不需专门的适应性训练。

AAAV/EFV的X-4560综合传动系统

1980年代,美国海军陆战队提出了“超越海平线”战略,意在避免水雷和岸防火力对战舰的威胁。这一战略催生了MV-22鱼鹰倾转旋翼机、LCAC气垫登陆艇,还有AAAV先进两栖突击车。
按照设计,AAAV应能以高速从海平线外对岸发起突击,故AAAV格外强调高速航渡性能,必然需要大功率发动机。AAAV使用一台MTU与底特律合作生产的MT883 Ka523 12缸涡轮增压中冷柴油机,陆上功率865马力,海上启动二级涡轮增压,功率可达2600马力。这样强劲的发动机自然与AAV7的400马力级发动机不同,出于方便配平的需要,只能放在车体中央。同时,车尾需要布置载员舱和喷水推进器,无法布置履带行驶的传动系统,所以综合传动系统仍是布置在车首。


↑从车体中央进行发动机吊装作业的AAAV
X-4560结构上最大的特点无疑是其分离式的布局,在动力包概念日益普及的今天,这样的选择看似反潮流,实际上也是受布局所限不得已而为之。X-4560主要分为四大系统:车体中部的功率传输模块,车体前部的综合传动系统,两部分之间的动力传输轴,还有终传动系统。
功率传输模块(PTM)与发动机相连,具有可闭锁的液力变矩器,负责进行功率传输控制。PTM可向前传递功率到综合传动系统,向两侧传递功率到喷水推进系统。由于需要传输的功率更大,简单的控制机构已不能满足需求。在X-4560上,功率传输模块配备有独立的电子控制系统,由Packard公司开发,可对功率传输模块的电气、液压控制信号进行管理,根据海上、滩头、陆上行驶的不同需求,切换不同的功率传输模式。

综合传动系统总体架构沿用自艾利逊X-300,但各部分根据需要进行了调整。变速部分使用艾利逊HD4560民用卡车自动变速箱的元件,具有6个前进挡。液压转向部分发展自X-1100的静液转向单元,但改为排量略小的RVC22型。液冷制动器则保留X-300原有设计,这一部分已在英国和瑞典的步兵战车上经历考验。车首部分装甲壳体预留了综合传动系统的安装通道,可打开壳体进行吊出。终传动系统和动力传输轴具备快速解脱装置,可在5分钟内与综合传动系统断开连接,有利于快速更换。

↑生产线上的AAAV装甲壳体,炮塔座圈前的方形开口即为综合传动系统吊装口
变速箱生产过程中,一般采用铸造方式制造变速箱外壳,而外壳的铸造就需要高精度的砂模,传统的变速箱制造耗时较长,其中很大一部分都耗费在砂模制造的过程上。艾利逊公司向Denison Industries发出变速箱部件的采购订单,Denison Industries又把原型模具的制造订单转包给Clinkenbeard&Associates公司,并向K+P Agile公司发布订单,以一级供应商定价令其准备铸造流程建模并分析预算,防止成本超标。
X-4560采用了CAD技术制造高精度阳模,再以此为基础翻铸阴模。制造过程中所需的大量设计图纸均为数字化文档,文件传输的无纸化极大地提高了效率,设计方和生产方可以及时对模具制造情况进行充分的交流,及时修正设计方案。按照常规流程,报价流程需要4周,原型模具制造需要16周,产出第一个铸件需要10周,合计30周;而有了先进的原型制造技术和四家公司默契的配合,整个流程缩短到20周。从1998年5月7日四家公司召开变速箱制造项目协调会议,到1998年9月25日首个铸件通过荧光探伤宣告项目成功,只花了不到五个月。
变速箱外壳材料方面,X-4560的制造采用了碳化硅增强铝合金材料。相比于未增强的铝合金,这种材料有着更高的弹性模量、强度以及耐磨性能。并且,使用碳化硅增强的铝材具有更好的导热性,而热膨胀系数更小。变速箱壳体使用这种增强铝材进行制造,可以削减壳体厚度,达到减重效果的同时满足强度要求。但是,随着铝材中添加碳化硅的比例增大,铝材熔液的流动性会下降,不利于保持铸造性能。经过反复试验,最终选定以A359铝合金为基础,添加20%体积碳化硅,将倒模温度提高至770℃,进行变速箱壳体铸造。
用于原型车测试的传动系统于1999年3月交付通用动力公司两栖系统分部,1999年6月,美国海军陆战队展示了第一辆AAAV样车。用于AAAV系统研制与演示验证(SDD)的首台传动系统最终于2002年6月24日下线。2002年10月,3台AAAV样车在不同地域、各种作战环境下通过了相应测试。2003年9月,AAAV被重新命名为EFV远征战斗车(不要与80年代的远征战车混淆)。

↑用于AAAV SDD阶段的首台传动系统下线
关于EFV最后被砍掉一事,一般认为是敌在国会山,但EFV自身采用了太多有风险的技术也是一个问题。EFV项目在高速航渡性能上投注了大量时间和经费,这一性能却饱受质疑:30分钟海上航渡和30天陆上作战,究竟何者为重?关键子系统设计冗余不足的问题也相当严重,就以高速航渡所必须的几项液压系统为例:车首滑板、升降式液气悬挂、车尾滑板、车底盖板,这四大系统都缺少备份驱动手段,然而这四大系统只要有一个失效,车辆就将丧失高速航渡能力。除此以外,X-4560的技术风险也相当高,功率传输模块(PTU)和功率传输轴都是问题高发区。按照研发指标,最小运行故障间隔的目标是达到95小时无故障,实际上就连70小时无故障的底线都无法满足,2003年被迫下调到43.5小时。面对这样一个年年吃经费,迟迟无法形成战斗力,最关键还是四等人搞的项目,不砍还有道理?十字军战士,科曼奇战士,FCS,哪个不比你先进?我国防部照样砍……

奥地利篇
二战后,奥地利于1955年匈牙利事件前后重新组建联邦陆军,当时成为奥地利联邦陆军主力的是27辆(一说37辆)T-34/85、46辆M24霞飞等二战剩余物资。此后几年间,奥地利又陆续进口了56辆FV4101“御夫座”坦克歼击车(在奥地利被分类为坦克)、约70辆AMX 13轻型坦克、153辆M47“巴顿”中型坦克、40辆M41“沃克猛犬”轻型坦克等,以此充实自身军事力量。

绍勒尔厂从1950年代末开始进行自研装甲车辆的尝试,研制了一些原型车。1960年代,绍勒尔和斯太尔联合研制的4K系列装甲运输车进入奥地利陆军服役,大家熟悉的4K 4FA即为此系列中安装4FA柴油机的一种亚型。此后基于其车体结构改进,设计了一款轻型坦克,用于取代一些老旧的装甲车辆,这就是SK-105。由于资料有限,在此仅以SK-105为例,对奥地利的履带车辆传动进行介绍。
SK-105的传动系统资料确实不好找,某作者在杂志上刊文时还闹出过笑话,把自动装弹机的结构图当成了传动系统结构图,显然不够训练有素。笔者请朋友代购代扫了斯太尔80年代的产品宣传册,总算能一探究竟。



↑SK-105的传动简图


SK-105的传动系统采取各系统分立的方式,传动系统的各组件分散布置在动力舱内,并未结合为整体式的动力包,各组件上方的动力舱盖板也都能单独打开,可能是出于方便检修,个别拆换的考虑。SK-105原型车配备斯太尔6FA柴油机,这种直列六缸四冲程涡轮增压柴油机纵置安装在动力舱左侧,功率为300马力,后来的量产型上更换为功率320马力的斯太尔7FA。发动机有前后两个动力输出端,前输出端通过带离合器的传动箱连接到动力舱右侧的变速箱,后输出端则用于驱动散热风扇和液压转向单元。变速装置采用ZF公司S 6-80定轴变速箱,具备6个前进挡和1个倒挡,其中五挡是直接挡,六挡是超速挡。在1992年的A1升级中,变速箱更换为ZF 6HP-600,是一种带有可闭锁液力变矩器和液力缓速器的行星变速装置,属于第一代Ecomat系列自动变速箱。由于有液力变矩器的辅助变矩作用,6HP-600变速箱的进退挡位数虽然不变,但减速比均有所减小,各挡车速也随之略有上升。

↑动力舱尾部盖板遗失的一辆SK-105,右侧可见散热风扇和驱动皮带,左侧即为液压转向单元的液压马达。
液压转向单元与汇流齿轮箱结合为一整体,位于动力舱后部。液压转向单元包含变排量液压泵和定量液压马达,由发动机后端的传动轴驱动,可向汇流齿轮箱输入转向差速。驾驶员通过T型操纵把头控制车辆转向,人机工学设计上可能参照了同期装备的M41坦克。因为采用了液压转向单元,与单半径转向的M41不同,SK-105的转向半径可以无级调节,实现平顺转向,更适合山地驾驶,这点和瑞士的设计思想相近。汇流齿轮箱包含左右两个汇流行星排,从变速箱出来的直驶流自齿圈输入,从液压马达出来的转向流自太阳轮输入,最终从行星架向两侧输出。在终传动装置上有独立的制动系统,可作为行车制动或驻车制动使用。
类似的设计也用在4K7FA步兵战车上,虽然是动力前置设计,但液压转向单元布置在汇流齿轮箱上、汇流齿轮箱与左右侧传动通过万向节相连的设计是很相似的。

↑4K7FA的传动系统
总的来说,SK-105是很符合奥地利实际需求的,爬坡性能优秀,轻巧灵活,对道路桥梁要求不高,且宽度小适于山路行驶。随着奥地利冷战后购买二手豹2A4,这些SK-105也逐步退役,但生产据说一直持续到2001年。SK-105目前的主要用户有阿根廷、博茨瓦纳、玻利维亚、巴西、摩洛哥、突尼斯等国,总数达到371辆(不计变型车),比奥地利自用的285辆还要多一些。

战后西德履带车辆传动装置
1956年西德重新武装,提出了规模庞大的联邦国防军建设计划。除了兵员的征募,重装备的发展也提上日程。与奥地利、日本类似,西德在军队重新建设的早期采购了大量国外生产的重型装备应急,尤其是各种履带装甲车辆,同时迅速开始了主力装备国产化工作。
说到陆战主力装备,自然会先想到坦克和步兵战车。1958年西德国防部提出了30吨标准坦克研发计划,1959年5月将研发力量分为三组:
-由保时捷公司和荣格、约瑟&约丹等公司组成的A组;
-由瓦耐克工程局、亨舍尔公司、莱茵钢铁-汉诺威机械厂组成的B组;
-由博格瓦德公司组成的C组(设计脑洞太大,提前退出竞争)。
1959年5月还一并发布了新型步兵战车的设计指标要求。1960年,西德国防部签订了步兵战车的研发合同,参与研制的公司也进行了分组:
-莱茵钢铁集团、鲁尔钢铁公司、莱茵钢铁-汉诺威机械厂;
-亨舍尔工厂、莫瓦格公司(瑞士)。
就这样,西德国产坦克与步兵战车的计划开始紧锣密鼓地进行。

传动装置的选择
30吨标准坦克的B组一期原型车在瓦耐克工程局的建议下,采用了静液中心转向装置。这种转向装置可提供任意半径转向能力,在当时是相当先进的。无独有偶,1960年鲁尔钢铁公司生产的SP 12试验型步兵战车,也采用了静液中心转向装置,此外还应用了液气悬挂装置和诱导轮液压张紧系统。这里不得不提到一个人,海因里希·恩斯特·科尼普坎普(Heinrich Ernst Kniepkamp)。他在二战时期担任虎式坦克和黑豹坦克的总设计师,并在1944年进行过四号坦克静液试验型和黑豹坦克伦克-托马液压转向机的实验,战后则以瓦耐克工程局顾问的身份参与西德国产坦克与步兵战车的研制工作。他为E系列战车设计的碟形弹簧悬挂、静液转向装置等,在瑞士Pz 61坦克上得到应用,前述的一些创新设计大概也和他的建议脱不了干系。


↑SP 12的1号原型车,出厂时用配重代替炮塔
不过话说回来,设计上的亮点掩盖不了技术上的不成熟,新技术毕竟也需要足够长的磨合期,像是SP 12在1961年的测试后,就因可靠性问题被打上了“不适合部队”的标签。经过慎重考虑,最终豹1还是定为使用ZF公司生产的4 HP 250传动装置。


4 HP 250包括一具带液力变矩器的手动行星变速箱(后来豹1A4时改进为自动变速箱),以及一具机械式双半径中心转向装置。变速箱可提供4个前进挡和4个倒挡,理论上具备相同的进退速度,只是出于安全考虑,仅有2个倒挡可用,最大倒车速度限制在25km/h。机械式双半径中心转向装置早在虎式坦克的Argus转向机上就已得到应用,是成熟可靠的设计。

↑4 HP 250的转向机控制示意图
对于研制时间较紧张的豹1来说,稳妥起见选择机械式转向装置是很自然的。但步兵战车由于研制时间上要宽裕一些,能有更多时间用来完善技术更为先进的转向装置。到1960年代,有三种用于30吨级车辆的传动装置展开了竞争:ZF的5 HP 150,Puls的PP 48,Renk的HSWL 123。
ZF的5 HP 150从原理上来说应当与4 HP 250相差不大,使用带液力变矩器的手动行星变速箱和双半径中心转向装置,只是前进挡位数增加到5个,倒挡仍然只有2个;
Puls的PP 48是一种带静液中心转向装置的定轴机械变速箱,进退各8挡,实际上就是SP 12试验型步兵战车的传动系统,静液元件最大传输功率240kW(325马力);
伦克的HSWL 123综合了前两种的技术特点,把液力机械行星变速箱和静液中心转向装置结合起来构成传动装置,具备3个前进挡和3个倒挡。
简单介绍一下伦克HSWL系列的命名规则。HSWL是德语Hydraulisches Schalt- Wende- und Lenkgetriebe的缩写,翻译过来是液压换挡与转向装置;而数字123实际表明了传动装置规格:输入扭矩120千克米(约合1176.48牛米),具有3个挡位。在HSWL 123中,使用了斜轴式轴向柱塞液压泵,也就是汉斯·托马式液压泵或它的变体。这种液压泵在二战末期进行过试验,战后也安装在瑞士的Pz.61坦克上,可通过调节泵体和输入轴的相对旋转角度来控制液压流的方向和排量。HSWL 123的静液转向装置短时最大转向功率可达368千瓦(500马力)。为了预防液压系统故障造成的转向能力丧失,HSWL 123保留了通过制动一侧履带来进行转向的功能,此时相当于单差速器转向机;同样,为了预防液压系统故障导致无法液压换挡,保留了机械挂二挡进退的功能。除此之外还设有一个应急挡位,可以绕开变速装置,直接将发动机与输出轴相连。
HSWL 123的设计取得了成功,安装到了SPz neu步兵战车原型车上进行了试验。其中,采用动力系统后置布局的基型C成为坦克歼击车(KJPz 4-5、RJPz 2)和侦察战车(RU251)的基础,HSWL 123也于1965/1966年正式批量投产。但是,将HSWL 123直接用于SPz neu步兵战车的尝试,遇到了一些障碍。

SPz neu步兵战车的发展
根据1960年的研发需求来看,SPz neu计划是要开发一种高度标准化、通用化的车族,涵盖步兵战车、装甲运输车、自行火炮、装甲侦察车等战斗车型和其他指挥、后勤保障车型。作为车族化的基本需求,动力系统和行走系统尤其需要统一。但是,早期概念研究显示,通过同一方案满足不同车型的分工需求差异是不现实的,这才提出了三种不同的基型方案:
-基型A:发动机后置,传动前置;单人炮塔靠前布置;使用较窄的车尾门。这一设计除用于步兵战车之外,还可用于指挥/通信车、自行迫击炮。
-基型B:发动机和传动整体前置;可使用大型尾门。这一设计可用于装甲运输车、救护车、自行火箭炮、自行高射炮。
-基型C:发动机和传动整体后置。这一设计主要用于两种坦克歼击车(火炮与导弹)以及侦察战车(轻型坦克)。
对于基型A的步兵战车型号,最初提了一个重要指标,要求正面投影低矮,全高低于1890mm。如果采用发动机和传动整体前置,再使用有人炮塔,全高必然超标。不过由于基型A使用较窄的车尾门,限制了步兵上下车的速度,因此后来认识到有必要采用大型尾门。
有一个妥协方案,就是把偏置车尾一侧的发动机向前移到车身中央,在发动机舱两侧设置走道,走道和车尾设置座位,使用大型尾门。这种方法保证了正面低矮投影,但车内布局不是很合理,战斗室和载员舱都比较拥挤,从战斗室下方通过的传动轴也容易引发故障。在几个设计组中,主要是瑞士莫瓦格公司的设计采用这种发动机中置布局。
还有一个办法,就是直接改用基型B的动力整体前置设计,发展步兵战车。这样设计,车体的高度倒还可以控制在1890mm左右,至于车辆全高超标的问题,就需要通过低矮的单人炮塔,乃至战斗室乘员在座圈以下的顶置炮设计来解决了。西德的设计组后来都以这种布局为基础进行设计。


如果简要总结一下SPz neu前后几个阶段的原型车,大致可以看出不同阶段的几个主要验证重点:
第一代原型车(RU/HK/HM 1XX系列):发动机是后置还是前置,是否需要大型尾门,对比几种转向机的性能;
中间阶段:发动机前移改为中置(瑞士后续原型车都采用这种设计),以配备大型尾门;
第二代原型车(RU 2XX系列):确定发动机前置布局(西德),确定使用大型尾门,对比不同型号发动机,比较PP 48和HSWL 123两种液压转向机;
第三代原型车(RU 3XX系列):均使用MB 833 Ea-500发动机和HSWL 183传动装置,验证不同型号履带。


预生产型/量产型:均使用MB 833 Ea-500发动机和HSWL 194传动装置。
HSWL 123装车是在SPz neu的第2阶段原型车,性能方面满足要求,但有两个问题:
第一,HSWL 123的传递功率偏小,匹配500马力的MB 837 Aa-500尚可,但SPz neu第2阶段原型车开始使用600马力的MB 833 Ea-500,有必要增大传动系统的传递功率;
第二,HSWL 123外形方正,前置时突出于座圈前缘与车首连线外,使得首上结构无法做成一整块大倾角装甲板,对维持防弹外形、保证驾驶员视野、动力包检修维护均构成不利因素。
伦克公司基于HSWL 123,增大其输入扭矩,发展出HSWL 183传动装置,成功应用在SPz neu第3阶段原型车上,但仍然需要设法降低传动装置高度。一系列改进的最终结果是HSWL 194,在进一步增大输入扭矩的同时,挡位数增加到4个,且外形更为低矮。HSWL 194用于SPz neu的预生产车型,取得了成功。1969年,SPz neu正式得名“黄鼠狼”步兵战车。

↑HSWL 194传动简图
HSWL 194的特点在于,与液压转向机构平行增加了液力耦合式转向机构。当转向所需功率较小时,仅运行液压转向机构;当转向所需功率较大时,就一并运行液力转向机构。通过向相应的液力耦合器中注入油液,就可以从输入功率中分流出更多部分用于转向。这样的设计避免了液压转向元件随转向功率需求的提升而水涨船高,有利于传动装置的小型化,在后来西德的履带车辆传动中也多有应用。

从KPz 70到豹2
1963年,西德和美国签订协议,联合研制新型主战坦克,也就是MBT-70/KPz 70。1500马力级动力系统赋予其良好的机动性能,在加速性、越野行驶速度方面比起豹1和M60有飞跃性的提高。然而众所周知,因为西德和美国在MBT-70/KPz 70具体技术指标上的分歧,还有项目预算的天文数字,研发工作于1969年中止。
1967年,MBT-70/KPz 70尚在进行之时,保时捷公司就已获得了一份豹1的改进可行性研究合同,即“镀金豹”计划,然而西德这种做法违背了MBT-70/KPz 70的研制协议。1968年,克劳斯·玛菲公司也暗中接下2500万西德马克的订单,建造两辆原型车。这两辆原型车具有类似于后来豹1A3/A4的外观(其焊接炮塔结构后来用于改进豹1第5批次中的110辆,即豹1A3),采用了新的火控系统、动力和传动装置,配备105mm坦克炮和7.62mm同轴机枪,并有7.62mm车顶遥控机枪。
MBT-70/KPz 70项目中止前夕,西德考虑将某些子系统移植到新型坦克上,于是设计了使用152mm两用炮、配备20mm车顶遥控机关炮的“雄野猪”(Eber),此前的两辆原型车则改称为“野猪”(Keiler)。项目正式中止后,使用两用炮的雄野猪改称豹2FK,但后来不再发展;使用常规火炮的野猪改称豹2K,发展为豹2主战坦克的ET 01和ET 02原型车。
镀金豹计划中,对豹1动力舱的高度问题进行了研究。在豹1动力舱的顶部有一散热风扇,通过液力耦合器与4 HP 250传动装置相连,分出一部分动力进行驱动。这个散热风扇与液力耦合器的组合体抬高了动力舱盖板的高度,使得豹1的炮塔指向5至7点方向时,火炮俯角仅为0°左右。


野猪应用了镀金豹计划的研究成果。野猪的动力系统使用1250马力的MB 872柴油机,搭配ZF公司专门为其研发的4 HP 400传动装置。通过调整液力变矩器、转向机等部件的布局,降低了传动装置本体的高度;同时散热风扇和配套的液力耦合器移到车尾,降低了动力舱盖板的高度。这样,野猪车尾方向的俯角增加到-3°。虽然这么点俯角意义实在有限,但换个角度看,运用类似的设计,可以在动力舱高度不显著增大的前提下,装备更大功率的动力系统。

KPz 70使用MB 873 Ka-501柴油机搭配HSWL 354传动装置,构成1500马力级动力包。这款现成的大功率动力包自然也转为发展豹2原型车。HSWL 354类似于HSWL 194,同样是4挡液压机械变速,液压-液力无级转向。豹2使用的HSWL 354传动与KPz 70上的稍有不同,将4速倒挡改为2速倒挡,类似于豹1。比较有趣的是,HSWL 354的早期设计中,出现过类似瑞士SLM传动装置的双泵双马达液压转向单元,可能用于KPz 70。在豹2上应用的HSWL 354/3则改为单泵单马达液压转向单元。

由于1500马力级传动装置需要传输的动力显著高于此前豹1坦克的830马力,不仅对变速和转向机构提出了更高的要求,对减速制动机构也是一个新的挑战。HSWL 354在行星变速器轴上设有液力缓速器,向其中注入油液即可吸收大量动能。液力缓速器仅对变速器轴减速,也就是只影响车辆的直驶流,转向流仍然自由可控,可以防止高速制动过程中转向失控;待行驶速度大幅下降后,再通过输出轴上的制动器将坦克完全制动,有效避免了长时间机械制动造成的制动器过热失效问题。

SP70的遗产
1973年,英国、西德、意大利三国签订155mm自行火炮合作研发协议,是为SP70。虽然美国没有参与到研发中来,但还是与英、德、意共同起草了一个四国155mm弹道备忘录,规定了新的155mm弹药性能,成为后来北约标准155mm弹道协议的基础。按照研发协议,三个国家按照各自的分工负责不同子系统的研发。
-西德:负责火炮、行走机构、主要动力系统的研制;
-意大利:负责俯仰机构、车体、辅助动力的研制;
-英国:负责炮塔、装弹系统、观瞄设备的研制。
对于其机动性能,研发协议指出,自行火炮的机动性要与合成作战体系中的其他系统相匹配,否则没有太大意义。但是SP70需要跟上的是诸如M1、豹2这样的西方第三代主战坦克,这些单位功率接近30马力/吨的大家伙,传统的155mm自行火炮恐怕还真跟不上。西德很快就选定了1000马力的MB 871柴油机作为SP70的动力。MB 871和MB 872、MB 873同属MB 870系列,主要通过增减汽缸数量来配合功率需求,8缸的MB 871是1000马力,10缸的MB 872是1250马力,12缸的MB 873就是1500马力。但在配套的传动装置上,ZF和伦克又要展开新一轮竞争。

按照西德战后发展液压无级转向机的经验,转向装置需要控制体积尽可能小,同时传递足够的动力用于转向。此前发展的液压-液力复合转向系统就具备体积小、转向功率大的特点,能够较好地应对重量、功率增大之后车辆的转向需求。

ZF这次参选的是4 HP 3000传动装置,主要特点是采用了独特的液压-机械复合转向系统。该系统着眼于改善转向装置的经济性,转向功率需求较高时,启用机械转向机构,分流一部分直驶动力以增加转向功率。其实换个角度看,相当于机械式双半径转向系统的一种改进:大半径转向时使用液压转向机构进行转向半径的无级调节;小半径转向时则由机械转向机构与液压转向机构复合转向。
4 HP 3000使用两具转向液压泵-液压马达进行转向控制,但并不像此前的一些双液压泵-液压马达转向方案一样,左右马达一起连接到零轴或分别连接到左右汇流排。两具转向液压泵-液压马达先通过汇流排进行液压转向动力的汇流。双泵双马达的构造可以使液压元件较小,同时可以在安装时将两个变量泵的零位错开,令其斜盘倾角不相重合,克服了从直驶开始转向时,液压机组从零位启动发生困难,液压效率低、初始阻力大的问题。
在第二个汇流排上,
液压转向动力从齿圈输入,机械转向动力从太阳轮输入,汇合后的动力从行星架输出到零轴上。如果分离机械转向离合器,对行星排太阳轮制动,就只有液压转向机构参与转向控制。根据理论计算,一辆履带间距为2.785m的车辆,安装4 HP 3000传动装置,在1挡下仅以液压转向机构进行转向,最小转向半径为8.8m;而当机械转向机构启用时,最小转向半径为4.1m。理论上,进行中心转向时,转1圈耗时约9秒。
4 HP 3000的转向系统独特,但也有一个独特的麻烦,转向半径不稳定。从我们前面接触的案例来看,西德战后量产服役的双流传动,基本都是从液力变矩器前引出转向流的前分流式。只要发动机的转速保持稳定,那么转向流的输入速度就会是一固定值。4 HP 3000的液压转向机构也是前分流式,只使用液压转向机构进行转向时,和普通液压无级转向机没有什么区别。但是4 HP 3000的机械转向机构是从液力变矩器后引出转向流的后分流式,会随变矩器涡轮速度改变。当机械转向机构加入工作时,转向流的速度就会受到影响。比如说,当变矩器未闭锁时,车辆沿下坡路逐渐加速行驶,变矩器泵轮速度稳定,涡轮速度逐渐增大。此时如果进行复合转向,液压转向机构输出速度稳定,机械转向机构输出速度却会逐渐增大,使零轴转速越来越大,转向半径就会在这一过程中逐渐减小。车速增大而转向半径反而减小,这种特性容易造成危险。此外,由于4 HP 3000的转向功率分三路传递(液压两路、机械一路),轴及支承较多,还应用了三重汇流(双液压马达汇流、液压机械转向汇流、直驶转向汇流),带来了结构复杂、体积不够紧凑的不利因素。

最终,SP70并未采用4 HP 3000传动系统,而是采用了HSWL 284传动装置。HSWL 284的基本结构应当类似于HSWL 194,是常规的液压-液力复合转向系统,并且在变速器主轴上增设了液力缓速器。MB 871+HSWL 284的组合具有优秀的经济性,凭借1100L的燃料容量,具备420km越野行程,550km公路行程,最高速度67.6km/h,可以跟上现代主战坦克的行军速度。虽然SP70并未实现量产,但HSWL 284传动装置得以应用到其他车辆上:基于M48坦克改造的“野猪”(Minenräumpanzer Keiler,不要与试验型主战坦克混淆)就使用MB 871+HSWL 284M的动力包,在波黑维和行动的扫雷任务中大显身手。HSWL 284还有一个前置动力包版本HSWL 284C,最早用于黄鼠狼2步兵战车,后来应用于PzH 2000自行火炮。

成功的外贸产品LSG 3000
20世纪70年代到80年代,一些第三世界国家开始通过进口苏联T-72的方式获得第三代主战坦克。此前西方出口的主战坦克基本上是第二代主战坦克,对比火力、机动、防护更上一层的T-72,显然居于劣势。受此影响,一些国家考虑通过进口、自研或联合研制的方式,获得第三代主战坦克。同时,一些坦克技术先进的国家也看到了其中的商机,或推销整车,或推销子系统技术。
ZF公司在80年代初推出LSG 3000传动装置,以迎合市场需求,LSG应该是德语Lenk- und Schaltgetriebe的缩写,简单来说就是指变速转向机。国内一些资料记载LSG 3000是1974年投产,并认为LSG 3000是豹2研制过程中淘汰的产品,这些说法有明显问题:豹2在1979年开始服役,其选用的HSWL 354传动装置早在60年代末就已确定基本设计;ZF公司于1978年才开始研制LSG 3000传动装置,从时间看LSG 3000不可能赶上豹2装备的进度,和HSWL 354竞争基本是关公战秦琼。
实际上,LSG 3000于1983年装备韩国XK1主战坦克(ROKIT,或称为88式)原型车,并于1984年正式投产。同一时期,巴西恩格萨的EE-T1奥索里约主战坦克、法国GIAT的AMX 40主战坦克、意大利奥托梅莱拉-菲亚特的OF-45主战坦克(即C1公羊)、中国的90-II主战坦克、西班牙圣巴巴拉的AMX 30EM2主战坦克,均采用了LSG 3000传动装置。

↑韩国K1主战坦克正由同底盘装甲抢救车吊装动力包,其传动即为LSG 3000

↑意大利公羊主战坦克动力包,传动同样为LSG 3000


LSG 3000在结构上仍然遵循多年来西德发展传动装置总结的经验,采用带液力变矩器和液力缓速器的行星变速系统,搭配双差速转向机。但LSG 3000的转向机却不是60年代以来西德装甲车辆常见的液压转向装置,一反潮流地采用了机械转向装置。其机械转向装置与豹1上的原理相似,不过发展为三半径式,也就是四个前进挡位,每个挡位均有三个规定转向半径,合计12个规定转向半径。对于每个挡位最大的转向半径,其转向离合器允许一定程度的滑动摩擦,某种角度来看也算转向半径无级变化。
机械转向装置的机械效率要高于常见的液压-液力转向装置,相同转向功率可以把体积做得更小。这样的设计牺牲了转向半径无级变化的优点,换取了总体结构的紧凑:传动装置全重仅1500kg,比起HSWL 354的2200kg要轻很多,有助于节约动力系统的重量和体积。此外,LSG 3000采用了模块化设计思路,不同的单元可以根据安装平台具体需求进行调整。其传动箱体只需简单的铸造,不需大量精密加工,制造成本相对较低。

得益于电子控制技术的进步,LSG 3000上采用了电子自动换挡系统,能够根据路况和负载情况自动换挡。车辆直驶时,机械转向装置会自动闭锁,防止偏航。转向装置还具备电控断路功能,当检测到制动信号时,会自动断开转向装置的闭锁离合器,预防两侧机械制动不平衡导致的差速损坏转向装置。
考虑到液压/液压机械转向装置能够无级转向的巨大优势,1988年,ZF公司推出了LSG 3000的液压机械转向改进方案。这一改进方案利用LSG 3000高度模块化的特点,只需在原有基础上将机械转向模块更换为液压机械转向模块,就能完成改进。

液压机械转向模块的设计十分精巧,是一个二级HMT转向机构,实际相当于小型液压机械变速箱。所谓二级HMT,包含一个纯液压挡(H挡)和两个液压-机械挡(HMT₁挡、HMT₂挡)。液压机构只在纯液压挡单独工作,输出转速较小的连续可变差速;需要较大差速时,就切换到HMT₁挡乃至HMT₂挡,由液压机构和机械机构共同工作。机械机构用于分流转向功率,故而整个液压机械转向模块能够传递的功率可达到液压机构功率的5倍之多,相当于放大了液压机构的功率。同时因为机械机构效率高于液压或液力机构,在总体效率上优势更为明显。由于控制机构的设计合理,液压转向和液压机械转向的输出速度相互衔接,可以在较大范围内连续变化。

这种设计避免了纯液压或液压/液力转向机构较大的功率损耗,保持了传动装置整体的紧凑性,也避免了使用大功率液压泵/液压马达造成的成本上升。近年一些国产主战坦克使用的Ch1000综合传动装置,就使用了二段式液压机械(一级HMT)转向机,可以将液压装置的功率放大3倍左右,在保持紧凑与简化结构之间取得了较好的平衡。


LSG 2000和LSG 1500
一般说来,液压转向装置具有无级转向的优良特性,但如果单独用液压转向装置传递较大的转向功率,一则机械效率低下,二则元件尺寸增大,总的来说不利于保持传动装置的紧凑性。ZF的设计思想正是体现了这种观点,倾向于使用机械转向装置满足大功率转向需求,而液压转向装置仅在小功率转向时发挥无级转向特性。
但如果车辆较轻,传动装置传递的总功率较小,对转向功率需求不大,这时液压转向装置的优势就凸显出来:结构简单可靠,控制系统设计难度小。
在1980年代ZF公司推出的另外两种传动装置中,可以看出这种取舍的思想:
-为35吨、750马力车辆设计的LSG 2000传动装置,采用液压-机械复合转向;
-为22吨、550马力车辆设计的LSG 1500传动装置,采用液压转向。

二者的基本构架相同,区别主要在容量规格和转向系统,两种传动装置的零件通用率达到80%。
LSG 2000的液压-机械复合转向,与前述4 HP 3000类似,是大半径液压无级转向,小半径液压-机械固定半径转向的设计,结合了液压转向半径无级可控和机械转向效率高的优点。



LSG 2000的转向机构包括三个部分:转向液压马达、转向机械控制机构、转向汇流行星排。但与4 HP 3000主要的不同在于转向机械控制机构。
4 HP 3000转向机械流的传递,需要解除一个稳定制动器,同时结合左转或右转离合器,开始传递机械流到汇流排。
LSG 2000的转向机械控制机构通过转向离合器、制动离合器、单向联轴节进行控制。其中转向离合器用于选择转向流输入方向,而单向联轴节与制动离合器配合,每一侧的单向联轴节与制动离合器仅允许转向机械朝一个方向运转,禁止反转。由于左右单向联轴节的运行方向相反,结合制动离合器Z₁和Z₂时,左右单向联轴节呈现互锁,车辆即直驶(此时转向离合器L₁和L₂不结合,也不输入转向流)。
大半径无级转向时,转向流通过液压马达输入,同时根据转向的方向,机械部分预先进入准备状态。
例如大半径右转时,机械部分进入小半径右转准备状态。由于制动离合器Z₁连接的单向联轴节会妨碍右转,所以此时预先分离Z₁,解除互锁。当达到无级转向最小半径时,结合右转离合器L₂。此时制动离合器Z₂连接的单向联轴节滑转,就输出了机械转向流。
机械转向流与液压转向流分别从齿圈和太阳轮进入零轴上的转向汇流行星排,再进入两侧的汇流排与直驶流汇合。

LSG 2000与4 HP 3000的另一不同在于机械转向分流机构。4 HP 3000采用的是在变速机构前分流的设计(分流机构位于液力变矩器和机械变速箱之间),LSG 2000则是在机械变速箱之后分流。这种设计造成两个后果:第一,空挡中心转向时,无法机械分流,全部转向动力由液压元件传递;第二,随挡位增大,机械转向流的转速也越大,虽然最小转向半径随挡位增大而增大,但增大幅度却是越来越小的,对高速转向的稳定性有不利因素。
1984年开始研制、1986年制成样车的AS90自行榴弹炮,采用了LSG 2000传动装置;与OF-45(C1公羊)主战坦克同期研制的VCC-80(Dardo)步兵战车,采用了LSG 1500传动装置。此外,西德于1980年代发展的KW 90车族和蒂森-亨舍尔于80年代末90年代初研制的TH 495步兵战车也采用了LSG 1500。

LSG 1000和5 WG 180
ZF公司在80年代还有一种综合传动装置,用于为20吨以内、400马力车辆,主要瞄准西方各国M113装甲运输车升级的市场。本来西德在1963年以后也装备了大量M113,施以改进称为M113G,之后又陆续升级到M113A1G和A2G。但西德的M113A2G到了80年代并没有像美国M113A3那样升级传动系统的计划,而是希望用美洲狮ACV车族全面取而代之。美洲狮ACV车族庞大,最轻16吨,最重34吨,故根据具体的承载能力需求,设计了三种底盘,外观上可以通过不同的负重轮数量判别出来。较轻、较小的一种底盘,计划使用6 HP 600自动变速箱(TPz-1狐式同款)搭配LGH 10000转向装置;较重、较大的两种底盘,计划使用HSWL 284C或LSG 2000传动装置。1986年美洲狮ACV制成首辆样车,一度引起土耳其(1987)和挪威(1991)的兴趣,还曾赴瑞士(1991)进行测试,但90年代没能量产。到了90年代中期,德国只能考虑对M113A2G进行延寿升级。该升级项目更换了新款裙板和履带,加厚了车底装甲,并用300马力MTU柴油机和LSG 1000替换旧有传动装置。
LSG 1000的结构可分为三部分:前传动、变速齿轮箱、汇流齿轮箱。
前传动部分主要是液力变矩器、换向锥齿轮、液压泵驱动齿轮等,可为变速箱油泵、液压转向装置、冷却风扇提供动力。
变速齿轮箱在齿轮组设计上较多参考了同期的民用产品:WG系列工程机械变速箱。(杭州齿轮箱厂于1987年从ZF引进WG 180/200变速箱生产技术)
WG系列工程机械变速箱采用了多离合变速器形式,结构紧凑简单,工作稳定可靠,可以根据设计需求,调整齿轮组布置方式和齿轮减速比。电子控制换挡方式减轻了驾驶员操作负担,变速平稳流畅,不过也保留了机械换挡作为备份。模块化设计允许更换合适的前传动和终传动
,适应不同车辆需求。

↑LSG 1000和5 WG 180传动简图对比,红框内为多离合变速器
LSG 1000/5WG/6WG均具有KR、KV、K1、K2、K3、K4六个离合器(V是德语Vorne,R则是Rückseite),多数型号可提供6个前进挡和3个倒挡。1/2/3倒挡减速比分别与前进挡1/3/5挡相同。

二者各挡减速比的比值几乎完全相同(0.975~0.979),考虑到二者前传动的差异,减速比数值的比值关系应该是由于前传动造成的。LSG 1000沿用了WG系列的机械结构,也沿用了相似的电液/机械控制方式,减轻了设计工作量。而能够生产WG系列变速箱的厂家,基本就具备生产LSG 1000部件的能力,有助于维持零备件供应,改善可维护性。
LSG 1000的汇流齿轮箱采用了类似奥地利SK105的结构,左右汇流排安装在同一壳体内,较为紧凑。变速箱的输出齿轮以内啮合方式直接驱动汇流排齿圈,转向液压马达则直接经差速锥齿轮向两侧汇流排太阳轮输出差速,左右汇流排通过万向节与侧传动相连。只需分离油路、控制管线和万向节等,即可对动力系统实施整体吊出。
LSG 1000用于升级德国现有M113G3车队,也出口到丹麦、澳大利亚等国。而5 WG 180变速箱则于1980年代末用于新加坡AMX 13 SM1升级。

还有一些西德的传动装置想要介绍,无奈囿于篇幅和资料的局限,在此不多说了。附上简表供参考。

西德战后常见传动装置简表:
伦克公司(RENK)
HSWL 123                KJPz 4-5/RJPz 2/Jaguar 1/Jaguar 2,3进3退
HSWL 194                黄鼠狼,4进4退
HSWL 354                豹2主战坦克,4进2退,匹配P 25000侧传动
HSWL 284                SP70,野猪扫雷坦克(HSWL 284M);黄鼠狼2,PzH2000(HSWL 284C)
HSWL 256                美洲狮步兵战车(SPz Puma)

HSWL 106                ASCOD(皮萨罗/乌兰),6进6退,静液转向系统
HSWL 204                TAM车族,基于HSWL 194发展
HSWL 256B              AJAX
HSWL 294/295        1000马力酋长、M1柴油方案,挑战者2,勒克莱尔(欧洲动力包,HSWL 295TM),基于HSWL 284发展
RK 304                     帕尔玛利亚,阿琼,萨布拉,4进4退,静液-机械二级转向系统,大半径无级,小半径固定
RK 325                     梅卡瓦mk4

腓特烈港齿轮厂(ZF)
4 HP 250                  豹1
4 HP 400                  野猪/豹2K/豹2 ET
4 HP 3000                原定用于SP70
4 HP 220                  鼬鼠1,EE-T4 Ogum,4进1退
LSG 300                   鼬鼠2
LSG 1000                 M113G3升级,6进3退定轴变速箱,静液转向系统

LSG 3000                 AMX-40,AMX-30E2,OF-45/C1 Ariete,K1,EE-T1 Osorio,90-II,4进2退,机械三半径转向系统,匹配P 25000侧传动,可改装液压机械无级转向机
LSG 2000                 AS90,4进2退,静液-机械二级转向系统
LSG 1500                 CCV80 Dardo,4进2退,静液转向系统
5WG 180                 新加坡AMX-13 SM1,构造类似LSG 1000,但在传动比、输入输出齿轮组上略有不同


(西德篇勉强算是写完,猜猜接下来是谁呢?)







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终于讲到战后双流了
好顶赞强无敌
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来喽来喽~~~
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发表于 2017-6-26 18:05:04 | 显示全部楼层
赶紧来看看
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发表于 2017-6-26 18:35:53 | 显示全部楼层
聆听大老湿讲课……
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发表于 2017-6-26 23:39:15 | 显示全部楼层
动力沿中央的传动轴传输,通过齿轮驱动传动轴左右的两具液压泵。液压泵与各自的液压马达组合,形成双侧转向单元。

PZ61这个转向系设置很现代化嘛,我记得CD850系列和4HP250都是靠两个变速比的变速机构改变转向功率流的功率分配实现两个转向半径,做不到无级转向的。
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