專利名稱：用于移動式工作機械、特別是地面輸送機械的傳動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有權利要求1的特征的、用于移動式工作機械、特別是地面輸送機械的傳動系統(tǒng)。
背景技術：
內(nèi)燃機驅動的地面輸送機械需要一傳動裝置，以便提供所要求的轉矩與所要求的轉速。希望地面輸送機械可以以同樣高的最大速度向前和向后行駛。
在汽車中已知，采用一離合器和一流體動力換能器與一級或多級的傳動裝置相組合。但這樣的系統(tǒng)只能受限地適用于地面輸送機械，因為其在緩慢的行駛速度的情況下具有很低的效率。此外為了地面輸送機械的提升功能的獨立操作需要一離合功能。
在一流體靜力傳動線路中不存在流體動力傳動系統(tǒng)的缺點。前者具有無級的變換范圍并且能夠容易地逆轉操作。但相對于緩慢行駛時較高的效率，在較高的行駛速度時效率降低。由于總的傳動功率的多次的液壓—機械變換而不能達到機械變速裝置的效率。此外不利的是，由于高達400巴的液壓壓力和系統(tǒng)的故障率問題、特別是考慮到泄漏，造成了較高的結構費用。
最后，在地面輸送機械中還已知，借助一電氣傳動裝置來實現(xiàn)力傳遞。在一電氣傳動裝置中，由內(nèi)燃機產(chǎn)生的總能量借助一發(fā)電機變成電能。該電能借助一電動機又變成機械能。在預定的限度內(nèi)電力機械用的傳動控制裝置能夠在發(fā)電機與電動機之間具有任何的傳動比。因此這樣的系統(tǒng)具有可調(diào)性特別好的優(yōu)點。但不利的是，由于控制裝置和電力機械中高的損失而造成低的效率。
對于內(nèi)燃機驅動的地面輸送機械，目前的傳動解決方案中一般在規(guī)定的運轉情況下聯(lián)系著很大的能量損失。此外在制動或載荷下降的情況下其并不能將能量導回存儲器中。也不可能實現(xiàn)無排放的運轉，這使得這樣的地面輸送機械幾乎不可能應用于封閉的空間內(nèi)。至今的傳動系統(tǒng)的另一缺點在于，必須按最大載荷設計各個部件，而部件的平均載荷明顯在其以下。因此使其在高的結構費用下運轉，這總的來說是不必的。
由DE 138 15 780已知一種地面輸送機械的無級作用的流體靜力—機械的載荷切換傳動裝置，其可以以降低的結構費用達到無級的流體靜力的起動或逆轉。該已知的傳動裝置具有多個切換離合器和齒輪附加連接級。該傳動系統(tǒng)不可能無排放地運轉，并且不可能回收制動時和載荷下降時的動能。該單純的流體靜力的起動直至轉換入功率支線運轉導致傳動效率的降低。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械的流體靜力—機械的移動裝置，其通過提高傳動裝置沿機械支線的總效率，可充分利用流體靜力傳動和機械傳動組合的優(yōu)點。這樣的傳動系統(tǒng)可以設計成使其可以從停止到最大速度以很好的傳動效率的優(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。該傳動系統(tǒng)不可能無排放地運轉并且也不可能回收制動能量和載荷下降能量。
由DE 198 03 160已知一種支線傳動裝置和操作方法，其可改善效率特性并可提高傳動系統(tǒng)的使用壽命。對此，在超過軸極限轉速時，一根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)可控制的旋轉制動器可以暫時或持久地停止一個軸。該傳動系統(tǒng)未考慮用于地面輸送機械的情況，其不可能無排放地運轉并且也不可能回收制動能量和載荷下降能量。此外同樣不能實現(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已知地面輸送機械的內(nèi)燃機的傳動系統(tǒng)。其中一內(nèi)燃機和至少一個電力機械產(chǎn)生驅動能量。該已知的傳動系統(tǒng)具有至少一個匯合傳動裝置，用以集合內(nèi)燃機和電力機械的能量。借此可以總體上改善行駛功率，可以實現(xiàn)無級的很好的可調(diào)性并且可以提高總效率。該已知的傳動系統(tǒng)需要機械的行駛制動器，以便即使在最大速度時也可達到所要求的最小制動并且不存在尺寸過大的電力機械。內(nèi)燃機在該已知的傳動系統(tǒng)中與后置的傳動系統(tǒng)剛性連接，從而內(nèi)燃機被有損耗地拖帶于無排放的電傳動中。

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械的內(nèi)燃機的雙支線的傳動系統(tǒng)，其可以無排放地運轉，能夠回收制動能量和載荷下降能量，并且特別可省去機械的行駛制動器。
該目的通過權利要求1的特征來達到。
在本發(fā)明的傳動系統(tǒng)中，內(nèi)燃機與一支線傳動裝置連接，它的一個輸出軸與一轉換傳動裝置連接，轉換傳動裝置本身又與一匯合傳動裝置連接，以便將轉矩施加到地面輸出機械的至少一個被驅動的輪上。第二傳動支線由至少兩個電力機械構成，其中一個與支線傳動裝置連接，而使在電力機械與支線傳動裝置的第一或第二軸的至少一個之間建立一恒定的力矩比例。第一和第二電力機械經(jīng)由一電路布置連接，后者本身又連接于一儲電器，例如蓄電池。通過電路布置的控制可以在限度內(nèi)任意調(diào)節(jié)電力機械之間的傳動比。按照本發(fā)明，設置兩個機械—液壓換能器，例如液壓泵，其中一個與支線傳動裝置的第一或第二軸連接而第二個與電氣傳動裝置連接，機械—液壓換能器可以用來將能量供給地面輸送機械的液壓操作。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)明的地面輸送機械的傳動系統(tǒng)中設置一雙支線的系統(tǒng)，其中一個支線機械地設置在內(nèi)燃機與輸出軸之間，而在另一支線中設置一電氣變速裝置。供給電氣變速裝置的機械能經(jīng)由支線傳動裝置借助第一電力機械的發(fā)電機運轉而變成電能。該電能借助第二電力機械以電動機運轉的形式變成機械能。已知的電力機械的驅動控制裝置在由電力機械預定的限度內(nèi)能夠調(diào)節(jié)出發(fā)電機與電動機之間的任意的傳動比。
在內(nèi)燃機加速時，內(nèi)燃機的驅動功率在支線傳動裝置中根據(jù)支線傳動裝置的各軸的傳動比分配到兩支線上，其中由各軸的轉速的大小給出功率流動方向。在電氣傳動裝置中無級地調(diào)節(jié)傳動比，并且為電氣傳動裝置配置的存儲器(蓄電池)在需要時可從傳動系統(tǒng)中提取能量或供給其能量。
兩支線的功率集合于一匯合傳動裝置中，其中由各軸的力矩的大小給出功率流動方向。為了與行駛狀態(tài)無關地提高傳動系統(tǒng)的總效率，可以將內(nèi)燃機轉速不變地連接于主支線的軸。
為了能夠在一封閉的空間中至少暫時無排放地以良好的效率運行，按照本發(fā)明的一種設計形式，可以將內(nèi)燃機與其余的傳動系統(tǒng)機械地脫開，特別是借助于可切換的離合器。在這樣的操作狀況下，由為電氣傳動裝置所配置的存儲器而取得地面輸送機械的行駛功能和提升功能所需要的能量。
在制動過程中，由電力機械從傳動系統(tǒng)中取得地面輸送機械的一部分動能并且可利用地存儲于存儲器中。其余的能量由拖帶的內(nèi)燃機和兩個機械—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有功率需要，則液壓功率通過適當?shù)难b置耗散，例如通過可控制的節(jié)流閥。對于地面輸送機械的傳動系統(tǒng)的制動能量的吸收由EP 140 3130 A2是已知的。
為了改變輪的轉向，在內(nèi)燃機運轉時可以借助一在主支線中的轉換傳動裝置在向前和向后行駛之間轉換。
如上所述，液壓的輔助耗能器由至少一個機械—液壓換能器供給能量。機械—液壓換能器根據(jù)操作狀況可從機械能取得液壓能或者從液壓能取得機械能。在載荷下降時供給傳動系統(tǒng)的能量可以經(jīng)由電力機械導回存儲器中。


以下要借助附圖中所示的各實施例更詳細地說明本發(fā)明。
圖1 示意示出本發(fā)明的傳動系統(tǒng)的第一實施形式；圖2 示意示出本發(fā)明的第二實施形式。
具體實施例方式
圖1中，一未詳細示出的地面輸送機械的內(nèi)燃機1經(jīng)由一軸和一可切換的離合器2連接于一支線傳動裝置5，其例如為一種三軸行星齒輪傳動裝置或行星齒輪箱。支線傳動裝置5根據(jù)支線傳動裝置5的各軸的傳動比將內(nèi)燃機1的功率分配到兩支線上。在機械的主支線中結合有一轉換傳動裝置9，以便可以在向前行駛與向后行駛之間進行轉換。在副支線中結合有一電氣變速裝置，其形式是第一電力機械8、第二電力機械12和一在各電力機械之間設置的電路布置11。借助這些部件可以無級地調(diào)節(jié)副支線中的傳動比。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。
主支線和副支線與一匯合傳動裝置13連接，以便集合兩支線的功率。差動傳動裝置15將驅動功率從匯合傳動裝置13分配到兩個驅動輪14、16上。
經(jīng)由離合器2與支線傳動裝置5之間的圓柱齒輪傳動4連接一第一機械—液壓換能器3，例如一液壓泵。一第二機械—液壓換能器7經(jīng)由圓柱齒輪傳動6連接于支線傳動裝置5與第一電力機械8之間的一根軸上。
如果要求無排放地以良好的效率運行，則使內(nèi)燃機1通過離合器2與傳動系統(tǒng)和轉換傳動裝置9脫開。僅僅經(jīng)由副支線借助電力機械8、12實現(xiàn)驅動，此時經(jīng)由蓄電池10供給其能量。未示出的地面輸送機械的液壓操作由至少一個換能器3、7供給能量，此時在該操作狀態(tài)下同樣由存儲器10實現(xiàn)能量供給。
在車輛制動過程中，機械—液壓換能器3、7被驅動。因此它們或者是吸收制動能量，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并且可以進行控制(這未示出)。此外，當內(nèi)燃機1未與傳動系統(tǒng)脫開時經(jīng)由驅動輪拖帶內(nèi)燃機1并且在發(fā)電機運轉中實現(xiàn)電力機械12和8的驅動，借此將制動能量導回存儲器10中。載荷下降時所產(chǎn)生的液壓能經(jīng)由換能器3、7中的至少一個和通過電力機械同樣變?yōu)殡娔懿⑶夜┙o蓄電池10。
按圖2的實施形式與按圖1的區(qū)別在于，代替圖1中的電力機械12，設置兩個電力機械12a、12b，它們經(jīng)由各一個自身的匯合傳動裝置13a、13b與驅動軸連接。在一地面輸送機械中，可調(diào)節(jié)兩個電力機械12a、12b的轉速，該地面輸送機械可以行駛如此狹小的彎道，以致其回轉點位于驅動輪14、16之間。其優(yōu)點是，由于提高了靈活性，因此對工作空間具有較小的要求并由此在一貨棧內(nèi)可以設置較窄的通道。此外，通過在電力機械12a、12b的動力學特性中加以控制技術的干預，可以有利地影響地面輸送機械的行駛動力特性。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械的工作可靠性，提供了先決條件。
權利要求
1.用于工作機械、特別是地面輸送機械的傳動系統(tǒng)，其包括一個內(nèi)燃機(1)；一個支線傳動裝置(5)，其第一軸與內(nèi)燃機(1)連接，其第二軸與一轉換傳動裝置(9)連接，其輸出端經(jīng)由一匯合傳動裝置(13、13a、13b)作用到地面輸送機械的被驅動的輪(14、16)上；一個電氣傳動裝置，由它使一第一電力機械(8)在其轉矩上與支線傳動裝置(5)配合作用，并且一第二電力機械(12、12a、12b)經(jīng)由至少一個匯合傳動裝置(13、13a、13b)與被驅動的輪(14、16)連接，其中，支線傳動裝置(5)在第一電力機械(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)將各電力機械(8或12、12a、12b)電連接并與一電存儲器相連；兩個機械—液壓換能器(3、7)，其中的一個與支線傳動裝置(5)的第一或第二軸連接而第二個與電氣傳動裝置連接；以及可控制的用以消耗液壓能的裝置，它們配設于每一機械—液壓換能器(3、7)。
2.按照權利要求1所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，為各機械—液壓換能器(3、7)配置可控制的節(jié)流閥。
3.按照權利要求1或2所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)燃機(1)經(jīng)由一可切換的離合器(2)與支線傳動裝置(5)的輸入軸連接。
4.按照權利要求1至3之一項所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，電路布置(11)設計成使得在發(fā)電機運轉中可將至少一個電力機械(8、12、12a、12b)的電能輸入存儲器(10)中。
5.按照權利要求1至4之一項所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，至少一個機械—液壓換能器可經(jīng)由控制裝置與地面輸送機械的液壓耗能器相連。
6.按照權利要求1至5之一項所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，電氣傳動裝置具有三個電力機械(8、12、12a、12b)，其中的兩個(12a、12b)是并聯(lián)的并且分別經(jīng)由一匯合傳動裝置(13a、13b)作用到一驅動軸(14、16)上。
7.按照權利要求1至6之一項所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，支線傳動裝置(5)為一種三軸行星齒輪傳動裝置。
8.按照權利要求7所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，設置一行星齒輪箱。
全文摘要
用于工作機械、特別是地面輸送機械的傳動系統(tǒng)，其包括一個內(nèi)燃機；一個支線傳動裝置(5)，其第一軸與內(nèi)燃機連接，其第二軸與一轉換傳動裝置連接，其輸出端經(jīng)由一匯合傳動裝置作用到地面輸送機械的被驅動的輪上；一個電氣傳動裝置，由它使一第一電力機械在其轉矩上與支線傳動裝置配合作用，并且一第二電力機械經(jīng)由至少一個匯合傳動裝置被驅動的輪連接，其中，支線傳動裝置在第一電力機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械電連接并與一電存儲器相連；兩個機械—液壓換能器，其中的一個與支線傳動裝置的第一或第二軸連接而第二個與電氣傳動裝置連接；以及可控制的用以消耗液壓能的裝置，它們配設于每一機械—液壓換能器。
文檔編號B60W10/10GK1706680SQ200510078008
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權日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 申請人:容海因里希股份公司