專利名稱：車輛傳動系統(tǒng),車輛傳動單元,使車輛傳動系統(tǒng)運(yùn)行的方法及控制程序的制作方法
車輛傳動系統(tǒng)，牟輛傳動單元， 使車輛傳動系統(tǒng)運(yùn)行的方法及控制程序技術(shù)領(lǐng)域特別是在集裝箱碼頭需要能夠快速挪動較大栽荷的傳動系統(tǒng)，以 便由此盡量縮短在集裝箱內(nèi)運(yùn)栽的貨物的周轉(zhuǎn)時(shí)間. 背景技術(shù)迄今為止的輪-軌系統(tǒng)特別是在很大集裝箱碼頭的情況下由于相當(dāng)小的大約只有0. 4米/秒2的最大加速度并由此需要較長的運(yùn)輸時(shí)間 而只可能大致滿足上述要求.W-R Canders等人在1998年日本東京 LDIA上發(fā)表的題為"集裝箱碼頭的線性電動機(jī)運(yùn)送技術(shù)(Linear Motor Transfer Technology) ( LMTT )，， 一文中所描述的線性電動機(jī)系統(tǒng) 具有明顯較好的加速度值和明顯高的速度， 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在這種公知的現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提出一種價(jià)格合 理的車輛傳動系統(tǒng)，這種車輛傳動系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)重的貨物的快速運(yùn)輸.根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過一種具有權(quán)利要求1所述的特征的 車輛傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，在權(quán)利要求9、 11、 15中給出了一種適用于 本發(fā)明車輛傳動系統(tǒng)的車輛傳動單元以及用于使車輛傳動系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的 一種方法和一種控制程序。在各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的諸 多優(yōu)選改進(jìn)方案.本發(fā)明的一個重要方面在于設(shè)置一個沿著一條車行道運(yùn)動的傳 動鏈，且根據(jù)本發(fā)明的車輛傳動系統(tǒng)具有至少一個設(shè)置在一輛車輛上 的傳動單元，這種傳動單元具有一個嵌入到傳動鏈中的齒輪以及一個 作用到這該齒輪上的制動裝置，這種車輛傳動系統(tǒng)對于超過100噸重 的栽貨可達(dá)到至少1米/秒2的加速度.在一種具有多個基本平行的行車道的系統(tǒng)中，在此情況下得到一 種尤其有利的系統(tǒng)構(gòu)造所述傳動鏈沿著一條第二基本上平行的行車 道循環(huán)地運(yùn)動。最好在車輛上設(shè)置一個第二傳動單元，它的齒輪嵌入 到一個第二沿著行車道相反運(yùn)行地運(yùn)動的傳動鏈中，由此一條傳動鏈可以同時(shí)對于多個行車道用于加速或減速。當(dāng)至少一個齒輪形狀配合
地嵌入到一個傳動鏈中時(shí)，能達(dá)到特別有效的力傳遞，制動裝置可設(shè)計(jì)成渦流制動器、或設(shè)計(jì)成反饋到一個電網(wǎng)和/或蓄 電池系統(tǒng)中的直流電動機(jī)、交流電動機(jī)或三相交流電動機(jī)。也可以是 渦流制動器和車輛中用于向用戶供電的附加發(fā)電機(jī)的組合.可象發(fā)電 機(jī)那樣運(yùn)行的電動機(jī)作為制動裝置的應(yīng)用具有能量回收的優(yōu)點(diǎn)，而不 象常規(guī)制動裝置那樣由動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?為了按照需要來對于加速和減速進(jìn)行控制，制動裝置在其制動力 矩方面最好在空轉(zhuǎn)和全制動力矩之間可進(jìn)行無級調(diào)節(jié).一種適于按照權(quán)利要求1所述車輛傳動系統(tǒng)的車輛傳動單元按照 本發(fā)明包括一個用于嵌入到一條沿著車行道運(yùn)行的傳動鏈中的齒輪和 一個在該齒輪上施加作用的制動單元。相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的用于使車輛傳動系統(tǒng)運(yùn)行的方法，至少一個 循環(huán)的傳動鏈以基本上恒定的循環(huán)速度運(yùn)行.最好通過在一個齒輪上 施加制動力矩而使車輛加速，該齒輪嵌入到一條沿著行車道在行駛方 向上運(yùn)動的傳動鏈中，在笫二階段中此外還可通過在所述齒輪上施加 驅(qū)動力矩而使車輛加速，該齒輪嵌入到沿著車行道在行駛方向上運(yùn)動 的傳動鏈中。最好通過將制動力矩施加到一個齒輪上來實(shí)現(xiàn)車輛的制動，該齒 輪嵌入到一條沿著車行道與行駛方向相反地運(yùn)動的傳動鏈中?？梢詫?反饋到蓄電池系統(tǒng)中的馬達(dá)用作制動裝置，并且所述制動裝置在車輛 停止時(shí)如此進(jìn)行馬達(dá)運(yùn)行，使得將在數(shù)量上相等大小的相反方向的驅(qū) 動力矩傳遞到相反運(yùn)行的傳動鏈上，該傳動鏈將驅(qū)動力矩傳遞到傳動 鏈的以發(fā)電機(jī)方式工作的傳動單元上.通過均勻地分布在傳動鏈上的 驅(qū)動力矩，在車輛上的力的作用在能量反饋時(shí)在靜止?fàn)顟B(tài)下相互上 升，以致于對車輛定位不產(chǎn)生不利的影響。此外，借助于一條沿著行駛方向運(yùn)動的傳動鏈的一種被調(diào)節(jié)的加 速以及借助于一條逆著行駛方向運(yùn)動的傳動鏈的一種被調(diào)節(jié)的制動提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)可以使車輛非常準(zhǔn)確地進(jìn)行定位.根據(jù)本發(fā)明的用于使車輛傳動系統(tǒng)運(yùn)行的方法最好通過一種控制 程序來實(shí)施，該控制程序可裝栽到一個計(jì)算器的工作存儲器中。該控 制程序具有至少一個代碼段，在該代碼段運(yùn)行時(shí)至少一條循環(huán)的傳動鏈以基本上恒定的循環(huán)速度來運(yùn)行，此時(shí)所述控制程序在計(jì)算機(jī)中運(yùn) 行.此外車輛通過將一種制動力矩施加到一個齒輪上來實(shí)現(xiàn)加速，該 齒輪嵌入到一條沿著車行道在行駛方向上運(yùn)動的傳動鏈中。以相應(yīng)的 方式使得車輛通過將一種制動力矩施加到一個齒輪上來實(shí)現(xiàn)制動，該 齒輪嵌入到一條沿著車行道逆向于行駛方向運(yùn)動的傳動鏈中.


下面結(jié)合附圖所示的一個實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明.附圖表示車輛傳動系統(tǒng)的示意俯視圖.具體實(shí)施方式
該圖中示出的一輛車輛11、 12通過循環(huán)的機(jī)械鏈21~23進(jìn)行傳 動。其中，條鏈21-23在第一方向上沿車輛11、 12的一個縱側(cè)面進(jìn) 行運(yùn)動，另一條鏈H-23或者相同鏈21~23的其它段則沿車輛11、 12的對面的縱側(cè)面在一個相反的第二方向上進(jìn)行運(yùn)動.循環(huán)鏈21 ~ 22 由中央傳動單元31~33保持恒定的循環(huán)速度.這種恒定的循環(huán)速度例 如可與車輛ll、 12的要達(dá)到的最終速度一樣大。在本實(shí)施例中，在每個車輛11、 12上配置至少一個制動裝置111、 121，它們借助于一個小齒輪112、 122嚙入到循環(huán)鏈21~23中，所述 小齒輪ll2、 l"輛聯(lián)到一個制動單元上，該制動單元的制動力矩在空 轉(zhuǎn)一無制動力矩一和全制動力矩一'卜齒輪112、 122閉鎖一之間可無級 變化。其中制動力矩可跟隨一個預(yù)先給定的理論值.在空轉(zhuǎn)的情況下，鏈21~23自由地從車輛11、 12旁邊通過，而 且沒有力從鏈21~23傳遞到車輛上.車輛11、 12例如在停止時(shí)處于 空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)車輛ll、 12處于運(yùn)動時(shí)，則在小齒輪112、 122上給定 一個制動力矩.從而相應(yīng)于小齒輪112、 122的有效直徑把一個牽引力 從循環(huán)鏈21~23傳遞到車輛11、 12上.制動單元的同步力從制動力 矩和小齒輪ll2、 1"的有效半徑的商值中得出，在車輛11、 12上可 安裝多個制動單元.由于車輛ll、 12的每個縱側(cè)面對于行駛方向來說 都是適合的，所以總的推進(jìn)力可從相應(yīng)縱側(cè)面上的制動單元的推進(jìn)力 之和中得出.車輛11、 U通過同步力被加速，而鏈21~23與牟輛11、 12之間的相對速度則減小。當(dāng)小齒輪112、 122的旋轉(zhuǎn)完全被制動時(shí)， 車輛ll、 12則與循環(huán)鏈21~23同步運(yùn)動.由制動單元產(chǎn)生的扭矩可通過變速器與小齒輪112、 122匹配.這
在使用發(fā)電機(jī)式的或磁作用的制動單元的情況下特別有意義.車輛ll、 12的加速度可通過驅(qū)動裝置111、 121的制動力矩預(yù)先 確定.只要小齒輪112、 122以形狀配合連接的方式嵌入到鏈21~23 中，則可達(dá)到比用輪-軌系統(tǒng)高得多的加速度。如果車輛ll、 12要進(jìn)行減速，則可把制動力矩預(yù)給到這些小齒輪 112、 122上，該小齒輪嵌入到與行駛方向4相反的循環(huán)鏈21~23中. 這樣就可通過相應(yīng)配量地預(yù)先規(guī)定制動力矩而使車輛11、 12停在一個 要求的位置上.當(dāng)車輛到達(dá)要求的位置時(shí)，通過支承輪的閉鎖就可使 它停在相應(yīng)的位置內(nèi)，通過嵌入到一個配對鏈中而得到的車輛11、 l2 減速比起存在摩擦的輪-軌系統(tǒng)達(dá)到更高的減速值.在加速階段開始時(shí)，制動功率較大，這是因?yàn)樾↓X輪的轉(zhuǎn)速較大 的緣故.在加速階段快結(jié)束時(shí)，制動功率較小，因?yàn)樾↓X輪的轉(zhuǎn)速較 小。由于制動功率有時(shí)可取相當(dāng)大的值，業(yè)已證明有利的是，將一個 有反饋能力的單元設(shè)置為制動單元。如果放棄反饋能力，則可節(jié)省費(fèi) 用。下面介紹各種使用場合，無反饋的無源機(jī)械制動的制動單元在加速過程中的制動單元的功率與載重車輛的制動功率可以進(jìn)行 比較，所以，作為制動單元可以使用例如氣動或液壓控制的栽重車輛 制動器，但與車輛的安全概念相反，可靠狀態(tài)不是制動器的鎖住而是 制動器的打開，因?yàn)樵阪i住制動單元的情況下，車輛與循環(huán)鏈同步運(yùn) 動。栽重車輛制動器不反饋能量.但如果例如為了輔助功能和控制功 能而在車輛內(nèi)配備電能時(shí)，則可在車輛上附加安裝較小的發(fā)電單元， 在循環(huán)鏈和車輛之間存在相對速度的情況下，通過小齒輪驅(qū)動這種發(fā) 電單元。如果發(fā)電機(jī)的扭矩被均勻地分配到兩條沿著一條行車行道反 向運(yùn)動的鏈上，則力對于車輛的影響就消失，而不影響定位.也可以使用帶有機(jī)械或電控的制動磁場的渦流制動單元來代替栽 重車輛制動單元.帶有可電控的制動磁場的渦流制動單元例如可以是 一臺標(biāo)準(zhǔn)異步電動機(jī)，這種異步電動機(jī)借助于直流電進(jìn)行激勵.這種標(biāo)準(zhǔn)異步電動機(jī)的滑動特性曲線可借助變速器來匹配于隨動小齒輪需 要的扭矩.通過三相交流電動機(jī)的有源反饋的制動單元
作為制動單元可以使用無刷的三相交流電動機(jī).在這里，電動機(jī) 扭矩也可借助變速器匹配于小齒輪的所需扭矩.在制動時(shí)，能量被反 饋到一個直流電壓中間回路中。為了使中間回路電壓在制動過程中保 持恒定，這種直流電壓中間回路應(yīng)該是蓄電池支持的.由于車輛在加速和減速時(shí)總是反饋能量，所以應(yīng)當(dāng)注意，使蓄電 池支持的直流電壓中間回路的能量平衡得以補(bǔ)償，必要時(shí)應(yīng)把多余的 能量重新從該中間回路取出.這可例如在車輛停止時(shí)進(jìn)行.在車輛停 止?fàn)顟B(tài)內(nèi)，制動單元可用馬達(dá)驅(qū)動.如果扭矩均勻分布到兩個反向運(yùn) 動的鏈上，則可抵消力對車輛的影響，而且不影響定位的精度.鏈把 輸入的機(jī)械能傳遞到中央傳動單元，于是中央傳動單元的馬達(dá)以發(fā)電 機(jī)方式把能量反饋到電網(wǎng)中.中間回路的能量平衡的補(bǔ)償也可如此來實(shí)現(xiàn)使鏈以小于用于車 輛最終速度的速度的旋轉(zhuǎn)速度來循環(huán).在第一加速階段中，車輛通過 小齒輪的制動和牽引而被加速到鏈的速度，在第二階段中，制動單元 凈皮馬達(dá)驅(qū)動，所以跟鏈相比，車輛被加速，而且達(dá)到比鏈的速度高的 速度。作為有源反饋的馬達(dá)用的三相交流電動機(jī)原則上既可用同步電動 機(jī)又可用異步電動機(jī).通過直流電動機(jī)的有源反饋的制動單元在用三相交流制動單元進(jìn)行制動時(shí)，需要的換流器原則上必須設(shè) 置一種相當(dāng)于車輛傳動功率的功率。對典型的使用情況來說，這個功 率可能為幾百千瓦。如果制動單元使用他激的直流電動機(jī)，則換流器 功率可以減少，通過對于勵磁線閨的控制可調(diào)節(jié)一種要求的制動力 矩.與傳動功率比較，對于勵磁線圈的控制只需該功率的很小一部分.馬達(dá)線閨可連接到一個中間回路上，且電流可反饋到該中間回路 中，在空轉(zhuǎn)時(shí)(此時(shí)車輛停止)可把馬達(dá)線閨與中間回路分開.對于本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于所述的實(shí)施例.
權(quán)利要求
1.車輛傳動系統(tǒng)，具有-沿著車行道運(yùn)動的傳動鏈，-至少一個在車輛上設(shè)置的傳動單元，它帶有一個嵌入到傳動鏈中的齒輪以及一個作用到該齒輪上的制動裝置。
2. 按權(quán)利要求1所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中傳動鏈沿著一條第二 基本上平行的車行道循環(huán)地運(yùn)動.
3. 按權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中在車輛 上設(shè)有一個第二傳動單元，它的齒輪嵌入到一條第二沿著車行道反向運(yùn)動的傳動鏈中。
4. 按權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中至少一個齒輪以形狀配合連接的方式嵌入到一條傳動鏈中.
5. 按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中至少一個制動裝置是渦流制動器，
6. 按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中至少一個制動裝置是反饋到一個電網(wǎng)和/或蓄電池系統(tǒng)中的直流電動機(jī)。
7. 按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中至少一個制動裝置是反饋到一個電網(wǎng)和/或蓄電池系統(tǒng)中的三相交流電動 機(jī).
8. 按權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)，其中至少一 個制動裝置在其制動力矩方面可在空轉(zhuǎn)和全制動力矩之間進(jìn)行無級調(diào) 節(jié)。
9. 車輛傳動單元，包括——個齒輪，用來嵌入到一個沿著一條行車行道運(yùn)動的傳動鏈； -一個作用到所述齒輪上的制動裝置。
10. 用于操作按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)的 方法，其中至少一條循環(huán)的傳動鏈以基本恒定的循環(huán)速度運(yùn)行.
11. 按照權(quán)利要求10所述的方法，其中一輛車輛通過在一個齒輪 上施加制動力矩而加速，該齒輪嵌入到一條沿著車行道在行駛方向上 運(yùn)動的傳動鏈中.
12. 按照權(quán)利要求10或11所述的方法，其中一輛車輛通過在一個 齒輪上施加驅(qū)動力矩而加速，該齒輪嵌入到一條沿著車行道在行駛方 向上運(yùn)動的傳動鏈中，
13. 按照權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中一輛車輛通 過在一個齒輪上施加制動力矩而被制動，所述齒輪嵌入到一條沿著車 行道逆向行駛方向的傳動鏈中。
14. 按照權(quán)利要求13所述的方法，其中將反饋到一個蓄電池系統(tǒng) 中的馬達(dá)用作為制動裝置，在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下使所述制動裝置如此進(jìn)行馬達(dá)運(yùn)行，使得將在 數(shù)量上相等大小的相反方向的驅(qū)動力矩傳遞到相反運(yùn)行的傳動鏈上， 該傳動鏈將驅(qū)動力矩傳遞到傳動鏈的以發(fā)電機(jī)方式工作的傳動單元 上。
15. 用于使按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的車輛傳動系統(tǒng)運(yùn)行 的控制程序，該控制程序可裝栽到計(jì)算器的工作存儲器中，并且具有 至少一個代碼段，在該代碼段運(yùn)行時(shí)-至少一條循環(huán)的傳動鏈以基本上恒定的循環(huán)速度來運(yùn)行，-車輛通過將制動力矩施加到一個齒輪上來加速，該齒輪嵌入到一 條沿著車行道在行駛方向上運(yùn)動的傳動鏈中，-車輛通過將制動力矩施加到一個齒輪上來制動，該齒輪嵌入到一 條沿著車行道逆向于行駛方向運(yùn)動的傳動鏈中，此時(shí)所述控制程序在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行。
16. 按照權(quán)利要求10至12所述的方法， 一輛車輛通過在一個齒輪 上減少制動力矩而達(dá)到減速，該齒輪嵌入到沿著車行道在行駛方向上 運(yùn)動的傳動鏈中，
17. 按照權(quán)利要求10-13和16所述的方法， 一輛車輛通過在原側(cè)齒輪上減少制動力矩來達(dá)到減速，該齒輪嵌入到沿著車行道在行駛方 向上運(yùn)動的傳動鏈中；與此同時(shí)在另側(cè)齒輪上施加制動力矩，該齒輪 嵌入到沿其車行道反向行走的傳動鏈中.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛傳動系統(tǒng)，它具有一條沿著行車行道運(yùn)動的傳動鏈和至少一個設(shè)置在一輛車輛上的傳動單元，該傳動單元具有一個齒輪，用來嵌入到傳動鏈中；并具有一個作用到該齒輪上的制動裝置。
文檔編號F16H37/00GK101117176SQ20071013817
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者A·萊克滕沃德, D·斯托伯, J·哈曼, J·鄧克, T·舒爾 申請人:西門子公司