專(zhuān)利名稱(chēng)：用于移動(dòng)式工作機(jī)械、特別是地面輸送機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的特征的、用于移動(dòng)式工作機(jī)械、特別是地面輸送機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的地面輸送機(jī)械需要一傳動(dòng)裝置，以便提供所要求的轉(zhuǎn)矩與所要求的轉(zhuǎn)速。希望地面輸送機(jī)械可以以同樣高的最大速度向前和向后行駛。
在汽車(chē)中已知，采用一離合器和一流體動(dòng)力換能器與一級(jí)或多級(jí)的傳動(dòng)裝置相組合。但這樣的系統(tǒng)只能受限地適用于地面輸送機(jī)械，因?yàn)槠湓诰徛男旭偹俣鹊那闆r下具有很低的效率。此外為了地面輸送機(jī)械的提升功能的獨(dú)立操作需要一離合功能。
在一流體靜力傳動(dòng)線(xiàn)路中不存在流體動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。前者具有無(wú)級(jí)的變換范圍并且能夠容易地逆轉(zhuǎn)操作。但相對(duì)于緩慢行駛時(shí)較高的效率，在較高的行駛速度時(shí)效率降低。由于總的傳動(dòng)功率的多次的液壓—機(jī)械變換而不能達(dá)到機(jī)械變速裝置的效率。此外不利的是，由于高達(dá)400巴的液壓壓力和系統(tǒng)的故障率問(wèn)題、特別是考慮到泄漏，造成了較高的結(jié)構(gòu)費(fèi)用。
最后，在地面輸送機(jī)械中還已知，借助一電氣傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)力傳遞。在一電氣傳動(dòng)裝置中，由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的總能量借助一發(fā)電機(jī)變成電能。該電能借助一電動(dòng)機(jī)又變成機(jī)械能。在預(yù)定的限度內(nèi)電力機(jī)械用的傳動(dòng)控制裝置能夠在發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間具有任何的傳動(dòng)比。因此這樣的系統(tǒng)具有可調(diào)性特別好的優(yōu)點(diǎn)。但不利的是，由于控制裝置和電力機(jī)械中高的損失而造成低的效率。
對(duì)于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的地面輸送機(jī)械，目前的傳動(dòng)解決方案中一般在規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)情況下聯(lián)系著很大的能量損失。此外在制動(dòng)或載荷下降的情況下其并不能將能量導(dǎo)回存儲(chǔ)器中。也不可能實(shí)現(xiàn)無(wú)排放的運(yùn)轉(zhuǎn)，這使得這樣的地面輸送機(jī)械幾乎不可能應(yīng)用于封閉的空間內(nèi)。至今的傳動(dòng)系統(tǒng)的另一缺點(diǎn)在于，必須按最大載荷設(shè)計(jì)各個(gè)部件，而部件的平均載荷明顯在其以下。因此使其在高的結(jié)構(gòu)費(fèi)用下運(yùn)轉(zhuǎn)，這總的來(lái)說(shuō)是不必的。
由DE 138 15 780已知一種地面輸送機(jī)械的無(wú)級(jí)作用的流體靜力—機(jī)械的載荷切換傳動(dòng)裝置，其可以以降低的結(jié)構(gòu)費(fèi)用達(dá)到無(wú)級(jí)的流體靜力的起動(dòng)或逆轉(zhuǎn)。該已知的傳動(dòng)裝置具有多個(gè)切換離合器和齒輪附加連接級(jí)。該傳動(dòng)系統(tǒng)不可能無(wú)排放地運(yùn)轉(zhuǎn)，并且不可能回收制動(dòng)時(shí)和載荷下降時(shí)的動(dòng)能。該單純的流體靜力的起動(dòng)直至轉(zhuǎn)換入功率支線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致傳動(dòng)效率的降低。此外不可能以最大的速度向后行駛。
由DE 197 47 459已知一種地面輸送機(jī)械的流體靜力—機(jī)械的移動(dòng)裝置，其通過(guò)提高傳動(dòng)裝置沿機(jī)械支線(xiàn)的總效率，可充分利用流體靜力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)組合的優(yōu)點(diǎn)。這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成使其可以從停止到最大速度以很好的傳動(dòng)效率的優(yōu)化行駛方向行駛。在其他的行駛方向，在最大速度的范圍內(nèi)效率是很低的。該傳動(dòng)系統(tǒng)不可能無(wú)排放地運(yùn)轉(zhuǎn)并且也不可能回收制動(dòng)能量和載荷下降能量。
由DE 198 03 160已知一種支線(xiàn)傳動(dòng)裝置和操作方法，其可改善效率特性并可提高傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。對(duì)此，在超過(guò)軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)，一根據(jù)汽車(chē)的行駛狀態(tài)可控制的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器可以暫時(shí)或持久地停止一個(gè)軸。該傳動(dòng)系統(tǒng)未考慮用于地面輸送機(jī)械的情況，其不可能無(wú)排放地運(yùn)轉(zhuǎn)并且也不可能回收制動(dòng)能量和載荷下降能量。此外同樣不能實(shí)現(xiàn)以最大速度的向后行駛。
由DE 199 55 311、DE 199 55 312和DE 199 55 313已知地面輸送機(jī)械的內(nèi)燃機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。其中一內(nèi)燃機(jī)和至少一個(gè)電力機(jī)械產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)能量。該已知的傳動(dòng)系統(tǒng)具有至少一個(gè)匯合傳動(dòng)裝置，用以集合內(nèi)燃機(jī)和電力機(jī)械的能量。借此可以總體上改善行駛功率，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的很好的可調(diào)性并且可以提高總效率。該已知的傳動(dòng)系統(tǒng)需要機(jī)械的行駛制動(dòng)器，以便即使在最大速度時(shí)也可達(dá)到所要求的最小制動(dòng)并且不存在尺寸過(guò)大的電力機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)在該已知的傳動(dòng)系統(tǒng)中與后置的傳動(dòng)系統(tǒng)剛性連接，從而內(nèi)燃機(jī)被有損耗地拖帶于無(wú)排放的電傳動(dòng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于地面輸送機(jī)械的內(nèi)燃機(jī)的雙支線(xiàn)的傳動(dòng)系統(tǒng)，其可以無(wú)排放地運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠回收制動(dòng)能量和載荷下降能量，并且特別可省去機(jī)械的行駛制動(dòng)器。
該目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征來(lái)達(dá)到。
在本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)與一支線(xiàn)傳動(dòng)裝置連接，它的一個(gè)輸出軸與一轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置連接，轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置本身又與一匯合傳動(dòng)裝置連接，以便將轉(zhuǎn)矩施加到地面輸出機(jī)械的至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的輪上。第二傳動(dòng)支線(xiàn)由至少兩個(gè)電力機(jī)械構(gòu)成，其中一個(gè)與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置連接，而使在電力機(jī)械與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置的第一或第二軸的至少一個(gè)之間建立一恒定的力矩比例。第一和第二電力機(jī)械經(jīng)由一電路布置連接，后者本身又連接于一儲(chǔ)電器，例如蓄電池。通過(guò)電路布置的控制可以在限度內(nèi)任意調(diào)節(jié)電力機(jī)械之間的傳動(dòng)比。按照本發(fā)明，設(shè)置兩個(gè)機(jī)械—液壓換能器，例如液壓泵，其中一個(gè)與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置的第一或第二軸連接而第二個(gè)與電氣傳動(dòng)裝置連接，機(jī)械—液壓換能器可以用來(lái)將能量供給地面輸送機(jī)械的液壓操作。也分別為它們配置一例如節(jié)流閥形式的可控制的裝置，以便消耗不需要的液壓能。
在本發(fā)明的地面輸送機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置一雙支線(xiàn)的系統(tǒng)，其中一個(gè)支線(xiàn)機(jī)械地設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)與輸出軸之間，而在另一支線(xiàn)中設(shè)置一電氣變速裝置。供給電氣變速裝置的機(jī)械能經(jīng)由支線(xiàn)傳動(dòng)裝置借助第一電力機(jī)械的發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而變成電能。該電能借助第二電力機(jī)械以電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的形式變成機(jī)械能。已知的電力機(jī)械的驅(qū)動(dòng)控制裝置在由電力機(jī)械預(yù)定的限度內(nèi)能夠調(diào)節(jié)出發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的任意的傳動(dòng)比。
在內(nèi)燃機(jī)加速時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率在支線(xiàn)傳動(dòng)裝置中根據(jù)支線(xiàn)傳動(dòng)裝置的各軸的傳動(dòng)比分配到兩支線(xiàn)上，其中由各軸的轉(zhuǎn)速的大小給出功率流動(dòng)方向。在電氣傳動(dòng)裝置中無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)傳動(dòng)比，并且為電氣傳動(dòng)裝置配置的存儲(chǔ)器(蓄電池)在需要時(shí)可從傳動(dòng)系統(tǒng)中提取能量或供給其能量。
兩支線(xiàn)的功率集合于一匯合傳動(dòng)裝置中，其中由各軸的力矩的大小給出功率流動(dòng)方向。為了與行駛狀態(tài)無(wú)關(guān)地提高傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率，可以將內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速不變地連接于主支線(xiàn)的軸。
為了能夠在一封閉的空間中至少暫時(shí)無(wú)排放地以良好的效率運(yùn)行，按照本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)形式，可以將內(nèi)燃機(jī)與其余的傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械地脫開(kāi)，特別是借助于可切換的離合器。在這樣的操作狀況下，由為電氣傳動(dòng)裝置所配置的存儲(chǔ)器而取得地面輸送機(jī)械的行駛功能和提升功能所需要的能量。
在制動(dòng)過(guò)程中，由電力機(jī)械從傳動(dòng)系統(tǒng)中取得地面輸送機(jī)械的一部分動(dòng)能并且可利用地存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。其余的能量由拖帶的內(nèi)燃機(jī)和兩個(gè)機(jī)械—液壓換能器吸收。其可以例如由液壓的輔助耗能器(提升功能、傾斜功能等)加以利用。如果在輔助耗能器中沒(méi)有功率需要，則液壓功率通過(guò)適當(dāng)?shù)难b置耗散，例如通過(guò)可控制的節(jié)流閥。對(duì)于地面輸送機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能量的吸收由EP 140 3130 A2是已知的。
為了改變輪的轉(zhuǎn)向，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以借助一在主支線(xiàn)中的轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置在向前和向后行駛之間轉(zhuǎn)換。
如上所述，液壓的輔助耗能器由至少一個(gè)機(jī)械—液壓換能器供給能量。機(jī)械—液壓換能器根據(jù)操作狀況可從機(jī)械能取得液壓能或者從液壓能取得機(jī)械能。在載荷下降時(shí)供給傳動(dòng)系統(tǒng)的能量可以經(jīng)由電力機(jī)械導(dǎo)回存儲(chǔ)器中。


以下要借助附圖中所示的各實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
圖1 示意示出本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)的第一實(shí)施形式；圖2 示意示出本發(fā)明的第二實(shí)施形式。
具體實(shí)施例方式
圖1中，一未詳細(xì)示出的地面輸送機(jī)械的內(nèi)燃機(jī)1經(jīng)由一軸和一可切換的離合器2連接于一支線(xiàn)傳動(dòng)裝置5，其例如為一種三軸行星齒輪傳動(dòng)裝置或行星齒輪箱。支線(xiàn)傳動(dòng)裝置5根據(jù)支線(xiàn)傳動(dòng)裝置5的各軸的傳動(dòng)比將內(nèi)燃機(jī)1的功率分配到兩支線(xiàn)上。在機(jī)械的主支線(xiàn)中結(jié)合有一轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置9，以便可以在向前行駛與向后行駛之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在副支線(xiàn)中結(jié)合有一電氣變速裝置，其形式是第一電力機(jī)械8、第二電力機(jī)械12和一在各電力機(jī)械之間設(shè)置的電路布置11。借助這些部件可以無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)副支線(xiàn)中的傳動(dòng)比。一蓄電池10連接于電路布置11并且可從系統(tǒng)中提取能量或供給其能量。
主支線(xiàn)和副支線(xiàn)與一匯合傳動(dòng)裝置13連接，以便集合兩支線(xiàn)的功率。差動(dòng)傳動(dòng)裝置15將驅(qū)動(dòng)功率從匯合傳動(dòng)裝置13分配到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪14、16上。
經(jīng)由離合器2與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置5之間的圓柱齒輪傳動(dòng)4連接一第一機(jī)械—液壓換能器3，例如一液壓泵。一第二機(jī)械—液壓換能器7經(jīng)由圓柱齒輪傳動(dòng)6連接于支線(xiàn)傳動(dòng)裝置5與第一電力機(jī)械8之間的一根軸上。
如果要求無(wú)排放地以良好的效率運(yùn)行，則使內(nèi)燃機(jī)1通過(guò)離合器2與傳動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置9脫開(kāi)。僅僅經(jīng)由副支線(xiàn)借助電力機(jī)械8、12實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)經(jīng)由蓄電池10供給其能量。未示出的地面輸送機(jī)械的液壓操作由至少一個(gè)換能器3、7供給能量，此時(shí)在該操作狀態(tài)下同樣由存儲(chǔ)器10實(shí)現(xiàn)能量供給。
在車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械—液壓換能器3、7被驅(qū)動(dòng)。因此它們或者是吸收制動(dòng)能量，使其供給液壓輔助功能，或者是在耗能器不要求液壓能時(shí)經(jīng)由例如節(jié)流閥消耗液壓能。這由液壓—熱力的換能器3a、7b表示，它們配屬于換能器3、7并且可以進(jìn)行控制(這未示出)。此外，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)1未與傳動(dòng)系統(tǒng)脫開(kāi)時(shí)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)輪拖帶內(nèi)燃機(jī)1并且在發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)電力機(jī)械12和8的驅(qū)動(dòng)，借此將制動(dòng)能量導(dǎo)回存儲(chǔ)器10中。載荷下降時(shí)所產(chǎn)生的液壓能經(jīng)由換能器3、7中的至少一個(gè)和通過(guò)電力機(jī)械同樣變?yōu)殡娔懿⑶夜┙o蓄電池10。
按圖2的實(shí)施形式與按圖1的區(qū)別在于，代替圖1中的電力機(jī)械12，設(shè)置兩個(gè)電力機(jī)械12a、12b，它們經(jīng)由各一個(gè)自身的匯合傳動(dòng)裝置13a、13b與驅(qū)動(dòng)軸連接。在一地面輸送機(jī)械中，可調(diào)節(jié)兩個(gè)電力機(jī)械12a、12b的轉(zhuǎn)速，該地面輸送機(jī)械可以行駛?cè)绱霜M小的彎道，以致其回轉(zhuǎn)點(diǎn)位于驅(qū)動(dòng)輪14、16之間。其優(yōu)點(diǎn)是，由于提高了靈活性，因此對(duì)工作空間具有較小的要求并由此在一貨棧內(nèi)可以設(shè)置較窄的通道。此外，通過(guò)在電力機(jī)械12a、12b的動(dòng)力學(xué)特性中加以控制技術(shù)的干預(yù)，可以有利地影響地面輸送機(jī)械的行駛動(dòng)力特性。由此，為借助一電子控制裝置提高行駛穩(wěn)定性并從而提高地面輸送機(jī)械的工作可靠性，提供了先決條件。
權(quán)利要求
1.用于工作機(jī)械、特別是地面輸送機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，其包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(1)；一個(gè)支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)，其第一軸與內(nèi)燃機(jī)(1)連接，其第二軸與一轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置(9)連接，其輸出端經(jīng)由一匯合傳動(dòng)裝置(13、13a、13b)作用到地面輸送機(jī)械的被驅(qū)動(dòng)的輪(14、16)上；一個(gè)電氣傳動(dòng)裝置，由它使一第一電力機(jī)械(8)在其轉(zhuǎn)矩上與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)配合作用，并且一第二電力機(jī)械(12、12a、12b)經(jīng)由至少一個(gè)匯合傳動(dòng)裝置(13、13a、13b)與被驅(qū)動(dòng)的輪(14、16)連接，其中，支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)在第一電力機(jī)械(8)與至少第一和第二軸之間建立一恒定的力矩比例，并且一電路布置(11)將各電力機(jī)械(8或12、12a、12b)電連接并與一電存儲(chǔ)器相連；兩個(gè)機(jī)械—液壓換能器(3、7)，其中的一個(gè)與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)的第一或第二軸連接而第二個(gè)與電氣傳動(dòng)裝置連接；以及可控制的用以消耗液壓能的裝置，它們配設(shè)于每一機(jī)械—液壓換能器(3、7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，為各機(jī)械—液壓換能器(3、7)配置可控制的節(jié)流閥。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)(1)經(jīng)由一可切換的離合器(2)與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)的輸入軸連接。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，電路布置(11)設(shè)計(jì)成使得在發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中可將至少一個(gè)電力機(jī)械(8、12、12a、12b)的電能輸入存儲(chǔ)器(10)中。
5.按照權(quán)利要求1至4之一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)機(jī)械—液壓換能器可經(jīng)由控制裝置與地面輸送機(jī)械的液壓耗能器相連。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，電氣傳動(dòng)裝置具有三個(gè)電力機(jī)械(8、12、12a、12b)，其中的兩個(gè)(12a、12b)是并聯(lián)的并且分別經(jīng)由一匯合傳動(dòng)裝置(13a、13b)作用到一驅(qū)動(dòng)軸(14、16)上。
7.按照權(quán)利要求1至6之一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)為一種三軸行星齒輪傳動(dòng)裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置一行星齒輪箱。
全文摘要
用于工作機(jī)械、特別是地面輸送機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，其包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)；一個(gè)支線(xiàn)傳動(dòng)裝置(5)，其第一軸與內(nèi)燃機(jī)連接，其第二軸與一轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置連接，其輸出端經(jīng)由一匯合傳動(dòng)裝置作用到地面輸送機(jī)械的被驅(qū)動(dòng)的輪上；一個(gè)電氣傳動(dòng)裝置，由它使一第一電力機(jī)械在其轉(zhuǎn)矩上與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置配合作用，并且一第二電力機(jī)械經(jīng)由至少一個(gè)匯合傳動(dòng)裝置被驅(qū)動(dòng)的輪連接，其中，支線(xiàn)傳動(dòng)裝置在第一電力機(jī)械與至少第一和第二軸之間建立一恒定的力矩比例，并且一電路布置將各電力機(jī)械電連接并與一電存儲(chǔ)器相連；兩個(gè)機(jī)械—液壓換能器，其中的一個(gè)與支線(xiàn)傳動(dòng)裝置的第一或第二軸連接而第二個(gè)與電氣傳動(dòng)裝置連接；以及可控制的用以消耗液壓能的裝置，它們配設(shè)于每一機(jī)械—液壓換能器。
文檔編號(hào)B60W10/10GK1706680SQ200510078008
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月12日
發(fā)明者R·巴金斯基, R·布倫斯, N-G·尼森, S·施泰格爾 申請(qǐng)人:容海因里希股份公司