CN103403260A - 具有空气冷却的蓄电池的土壤夯实装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土壤夯实装置(1)，该土壤夯实装置具有上半部和包括土壤接触元件(10)在内的、通过弹簧装置(9)与上半部联接的下半部。此外，还设置有用于产生土壤接触板(10)的作功运动的驱动装置(3)和用于储存电能的蓄能器(13)。可以通过空气输送装置(15)形成冷却空气流(16)，所述冷却空气流通过冷却空气流引导系统(14，17)沿蓄能哭(13)引导。

Description

具有空气冷却的蓄电池的土壤夯实装置

本发明涉及一种根据权利要求1的前述部分所述的土壤夯实装置和一种根据权利要求14的前序部分所述的用于使土壤夯实装置内的蓄能器运行的方法。本发明可以应用在用于压实土地的工作机械，例如，夯实机，振动夯实板或压辊。

土壤夯实机典型地是由内燃机和/或电动机驱动。如果说通过储备在机器油箱内的载能体，内燃机能够在很大程度上独立地驱动土壤夯实机，那么通过使用电动机则可以避免给环境和土壤夯实机操作者造成负担。在这里，通常是通过与电网连接的外部接线向电动机供电。较小的，常常通过直流电机驱动的土壤夯实机也可以通过蓄能器、例如蓄电池提供电能。

当通过蓄能器驱动具有高功率要求的土壤夯实机时，可能会导致蓄能器变热，并且此时可能超过蓄能器的最大允许运行温度。例如，通过高功率消耗和功率输出可能会发生蓄能器自行发热。此外，通过环境变热，例如通过机械系统的工作热量导致蓄能器可能额外地加热。

蓄能器变热可能造成不同的不利后果。通过变热，蓄能器在输出和消耗功率时的效率可能下降。此外，蓄能器会通过高的工作温度持续地受到损害。此外，当超过最高温度时，蓄能器可能被毁坏，并因此变得不再能够使用。此外，当超过最高允许工作温度时，土壤夯实机操作者可能会受到伤害。因蓄能器过热而引发的火灾危险或爆炸危险可能会造成损害。

当接触损坏的蓄能器的化学物质时也可能造成腐蚀和/或中毒危险。

此外，不利的是，还需要考虑在使用蓄能器时因蓄能器的损坏或破损而造成的高成本。

本发明的任务是，提供一种土壤夯实装置，所述土壤夯实装置不仅能够为土壤夯实装置的操作者和部件提供高的安全保障，同时能够实现无排放或减少排放地运行。

该任务是通过一种根据权利要求1所述的土壤夯实装置和一种根据权利要求14所述的用于使土壤夯实装置内的蓄能器运行的方法解决。其它的结构形式属于从属权利要求的内容。

土壤夯实装置具有上半部和通过弹簧装置与上半部联接的下半部。在下半部处可以设置土壤接触元件，例如，夯实脚或土壤接触板。此外，可以设置驱动装置用于产生土壤接触板的作功运动，例如，所述驱动装置可以使下半部相对于上半部进行周期性的相对运动。借此可以使壤接触板进入振动和/或夯实运动，例如，当土壤夯实装置运行时可以使用所述振动和/或夯实运动压实土壤颗粒。

土壤夯实装置可以具有蓄能器用于储存电能。提供的电能可以用于向驱动装置、向土壤夯实装置的电子控制装置馈电和/或任一其它目的馈电。蓄能器可以具有可充电电池，像由电化学单体电池组成的蓄电池。例如，可以使用锂离子电池(锂离子类型)。

在选择蓄电池时要考虑到能量密度，即，可存储的能量与重量之间的关系。此外，还要考虑到，在蓄电池充电和放电时，不同型号的蓄电池的放热情况不一样。放热会造成所使用的或输出的能量损失，如上所述，会导致持续地损坏和/或毁坏蓄电池和对电池的周围环境造成损坏。

在土壤夯实装置内可以设置用于形成冷却空气流的空气输送装置。空气输送装置可以具有，例如，带鼓风机的风机，所述风机通过风机叶轮(叶片)的转动从土壤夯实装置的周围环境吸入空气。此外，空气输送装置也可以具有风箱和/或可充入空气的空气储备室，例如，所述空气储备室可以通过一个或多个与空气储备室的限位机构连接的振动装置发生膨胀或压缩。振动装置可以通过例如驱动装置进入振动状态，并通过其对应的振动体循环交替地使空气储备室膨胀，借此吸入环境空气并进行压缩，借此从吸入的环境空气中形成冷却空气流。例如，至少一个振动装置可以与下半部或上半部联接，并且可以通过它们进入振动状态。也可以通过振动的上半部或下半部自身使空气储备室膨胀或进行压缩。也可以使用其它的机械机构或所述机械机构的组合来吸入环境空气。

此外，可以设置冷却空气流引导系统，用于引导通过空气输送装置形成的冷却空气流。冷却空气流引导系统可以例如通过通道、管路、软管、管材和/或封闭度高的空间形成，通过所述空间输送冷却空气流。冷却空气流引导系统可以是整体结构或是由多个、例如并行和/或串行安置的部分或部段组成。冷却空气流引导系统或其各个部分在结构上可以集成在土壤夯实装置的其它部件之内，例如集成在壳体内或引导架内。此外，冷却空气流引导系统可以呈如下结构，即，当作功运行时能够预防通过震动或振动导致的损坏。冷却空气流引导系统或其各个部分可以设计为可移动的和/或可转动的软管，例如，像波纹管一样具有向内折叠的壁部的软管。

借助冷却空气流引导系统可以沿着蓄能器引导冷却空气流。例如，可以沿着蓄能器表面引导冷却空气流。例如，这可以通过使冷却空气流自由地流过安置有蓄能器的蓄能器壳体来实现。

通过冷却空气流可以从蓄能器散去运行热量和/或固有热量，借此对蓄能器进行冷却。借此可以降低蓄能器的运行温度并保持在允许的运行温度范围内。

在一种结构形式中，冷却空气流引导系统可以沿着驱动装置引导冷却空气流。借此也可以从驱动装置抽走运行热量和/或固有热量，并对驱动装置进行冷却。在此，可以通过相同的冷却空气流像对蓄能器一样对驱动装置进行冷却。因此，只通过共用的空气流即可实现对蓄能器和驱动装置的冷却。此外，还可以实现，只通过形成冷却空气流的空气输送装置对这两个部件进行冷却。借此能够以很低的成本获得对所需结构空间要求特别低的空气输送装置和冷却空气流引导系统。

例如，在空间距离上，蓄能器可以安置在驱动装置附近，以便只通过唯一的冷却空气流就能够很容易地实现对这两个部件共同进行冷却。例如，蓄能器和驱动装置也可以安置在共同的壳体内。在所述安置方式中，通过使冷却空气流从蓄能器流向驱动装置，能够很大程度地阻止驱动装置的运行热量加热蓄能器。

替代地，可以以较大的空间距离安置蓄能器和驱动装置，例如，安置在土壤夯实装置上的较远位置。然后，可以通过例如软管使冷却空气流从蓄能器流向驱动装置。借此，一方面可以用新的环境空气有效地冷却蓄能器，和另一方面还可以实现利用同一冷却空气流对驱动装置充分地进行冷却。

在变型方案中，驱动装置可以具有电动机，可以通过由蓄能器提供的电能向所述电动机馈电。作为选择或补充，也可以通过外部电源向所述电动机馈电。

作为选择或补充，驱动装置可以具有内燃机，通过所述内燃机同样可以产生土壤接触板的作功运动。如果既设置了电动机又设置有内燃机，可以选择共同地或交替地通过内燃机和/或电动机产生作功运动。

在该变型方案中，冷却空气流引导系统可以沿着内燃机引导冷却空气流。通过所述结构形式可以实现，有效地冷却蓄能器，电动机和/或内燃机。例如，冷却空气流引导系统可以把冷却空气流从吸入位置引导至蓄能器，并从蓄能器引导到电动机和/或内燃机。

可以并行地通过冷却空气流的分支或串行地通过沿一电动机和随后沿另一电动机引导冷却空气流来实现对电动机和内燃机的冷却。例如，当两个电动机中只有一个处于运行状态时，可以只沿该电动机引导冷却空气流。这可以例如通过适当地布设阀门或通过设当地布设空气输送装置实现。只通过空气输送装置冷却电蓄能器和所使用的驱动装置可以实现低成本地制造土壤夯实装置。

在另一种结构形式中可以设置有用于电子控制土壤接触元件的运行的控制装置。通过所述控制装置可以实现，例如使驱动装置、电动机、内燃机和/或其它运行技术上重要的土壤夯实装置部件、例如联轴器或变速器运行。此外，所述控制装置也可以控制空气输送装置的运行和/或蓄能器的充电或放电。

在一种结构形式中，冷却空气流是通过冷却空气流引导系统沿控制装置引导。这可以实现，只通过冷却空气流有效地冷却电子控制装置，蓄能器和其它放热部件，例如，驱动装置，电动机，内燃机和/或机械运动部件。在该结构形式中，也可以只通过空气输送装置形成冷却空气流。

在一种结构形式中，可以设置另一冷却空气流引导系统，用以引导另一冷却空气流。借助所述另一冷却空气流引导系统可以沿着驱动装置，控制装置和/或内燃机引导另一冷却空气流。

例如，冷却空气流可以通过另一冷却空气流引导系统分开和至少部分并行地引导通过土壤夯实装置。例如，可以在一段共同的冷却空气流引导系统之后分支出另一冷却空气流引导系统。冷却空气流可以相应地分配到多个并行冷却的生热部件上。此外，还可以根据冷却需求提供强弱不同的冷却空气流。例如，可以在第一分段中通过全部的冷却空气流来冷却蓄能器，但是，在另一分段中使冷却空气流分流，致使通过较强的分冷却空气流对电动机并通过较弱的分冷却空气流对控制装置进行冷却。

此外，还可以从一开始就分别引导冷却空气流和另一冷却空气流。例如，可以在多个吸入口为冷却空气流和另一冷却空气流吸入空气，并沿多个生热部件单独地引导。借此可以实现，分别通过新的环境空气有效地进行冷却和构成包括多个短的冷却空气流引导系统的土壤夯实装置。

在一种结构形式中，另一冷却空气流可以通过空气输送装置和/或通过另一空气输送装置来形成。

在通过空气输送装置形成冷却空气流和另一冷却空气流时，空气输送装置可以安置在例如吸入区内，其中，另一冷却空气流在后面的分段中从吸入的冷却空气流分流。此外，冷却空气流和另一冷却空气流可以各自具有自己的吸入点，其中，冷却空气流和另一冷却空气流在后面的设置有空气输送装置的分段中汇合。

如果冷却空气流是通过另一空气输送装置形成的，可以单独地引导所述两个冷却空气流，就是说没有汇合或分流。但是，也可以使空气输送装置，另一空气输送装置和如有必要附加的空气输送装置在通风系统内运行，其中，冷却空气流和另一冷却空气流可以在所述通风系统内分流和/或重新汇合。这可以实现依据需求通过接通或切断各个空气输送装置来冷却通风系统的所有节段。借此可以灵活地对起动或切断单个的生热部件做出反应，并相应地从这些部件抽走运行热量。

在另一种结构形式中，空气输送装置和另一空气输送装置可以与驱动装置和/或内燃机的电机轴联接。例如，空气输送装置和/或另一空气输送装置的风机叶轮可以安置在对应的电机轴处或上。在这种布设结构中不需要单独的空气输送装置的驱动装置。此外，可以保证，当对应的电动机运行时，按照需求接通以上的空气输送装置，从而使对应的电动机充分地得到冷却。

在另一种结构形式中，可以按照生热部件之一的工作温度，即，蓄能器，驱动装置，内燃机和/或控制装置的工作温度来控制空气输送装置和/或另一空气输送装置。例如，可以探测对应的部件的工作温度并且如果超过给定的温度阈值时启动对应的空气输送装置。例如，可以通过控制装置相应地进行控制或调节。

在变型方案中，空气输送装置可以安置在蓄能器的周围环境之中并且根据蓄能器的工作温度进行控制。例如，空气输送装置可以安置在包括蓄能器的壳体部分内或在蓄电池壳体内。通过测量装置和控制装置，可以根据在蓄能器的周围环境中测得的温度来控制空气输送装置的运行，并且例如，根据制造商的规定调节蓄能器的工作温度。

在另一种结构形式中，可以设置隔热装置用以保护蓄能器免受由土壤夯实装置的其它的生热部件释放的热量的影响。通过所述隔热装置可以降低向蓄能器传递电动机、内燃机和/或控制装置的运行热量以及机械系统的固有热量(例如，摩擦热量)。在此，通过与冷却空气流共同作用可以实现有效地冷却蓄能器。

在变型方案中，隔热装置可具有在蓄能器和土壤夯实装置的其余的生热部件之间充有空气的间隙。充有空气的间隙可以通过例如使蓄能器与土壤夯实装置的其余的生热部件较远地、空间上分开设置来实现。通过这种相距较远的布设结构，空气可以在蓄能器与土壤夯实装置的其余的生热部件之间循环并隔断传热。作为选择或补充，隔热装置可以通过适当的隔热材料，例如，矿物或有机纤维或泡沫实现。

在另一种结构形式中，蓄能器可以通过减振装置与上半部和/或下半部在机械上脱开联接。例如，减振装置可以具有弹簧装置，当土壤夯实装置工作运行时所述减振装置能够缓冲振动和震动。蓄能器借此可以与上半部和下半部上面的振动解耦和防止受到机械损伤。如果选择合适的材料，减振装置还额外地具有隔热功能并且除了机械保护之外还可以对蓄能器提供隔热保护。在这种情况下，隔热装置和减振装置可以集成在一起。

在另一种结构形式中，可以设置通过减振装置与上半部脱开联接的引导装置，以便操作者能够对土壤夯实装置进行引导。所述引导装置可以具有例如引导框、引导架和/或牵引杆，操作者可以在它们处保持或引导土壤夯实装置。在该结构形式中，蓄能器可以与引导装置联接。

通过以这种方式布设蓄能器，当土壤夯实装置作功运行时，可以防止蓄能器受到机械震动，并防止将土壤夯实装置的其余的生热部件的热量引入蓄能器内。通过与冷却空气流共同作用可以实现有效地冷却蓄能器。此外，在这种布设方式中，引导装置的质量相对于上半部和下半部得以加大。借此可以实现引导系统处的减振和降低操作者的手一手臂振动。从操作者的角度看，可以提高土壤夯实装置的运行平稳。

在一种用于使土壤夯实装置内的蓄能器运行的方法中，冷却空气流是通过空气输送装置形成并沿着蓄能器引导。其中，如上所述，土壤夯实装置可以具有上半部和包括土壤接触元件和驱动装置在内的、通过弹簧装置与上半部联接的下半部。驱动装置可以使土壤接触元件作功运动。此外，在土壤夯实装置内还可以设置冷却空气流引导系统，用以沿蓄能器引导冷却空气流。

此外，所述方法还可以包括测量土壤夯实装置的生热部件的工作温度和根据测量的工作温度控制空气输送装置。此外，该方法还包括，根据测量的工作温度把空气输送装置的风机叶轮与驱动装置、电动机和/或内燃机的电机(发动机)轴联接。其中，可以沿着驱动装置，电动机和/或内燃机引导通过空气输送装置形成的冷却空气流。

下面借助示例并参考附图对本发明的已述的和其它的特征进行详细说明。附图示出：

图1示意地示出包括电动机和蓄能器在内的土壤夯实装置，其中，沿蓄能器和电动机引导冷却空气流；以及

图2示意地示出包括电动机、内燃机和蓄能器在内的土壤夯实装置的示意图，其中，沿蓄能器和沿对应运行的电动机引导冷却空气流。

图1显示的是用作土壤夯实装置的夯实机1的侧面剖视图，在所述夯实机中，在壳体2内设置有电动机3，该电动机充当夯实机1的驱动装置。通过电动机3可以使电机轴4旋转，所述电机轴通过联轴器5与曲柄传动装置6连接。曲柄传动装置6可以通过连杆7使安置在脚部8内的弹簧组9振动。由此，脚部8与设置在其处的、构造为土壤接触元件的夯实脚10进入振动式上下运动状态。在此，脚部8、弹簧组9和夯实脚10形成下半部(Untermasse)，所述下半部可以通过驱动装置与通过其它部件形成的上半部进行振动式相对运动。

为了使操作者(未示出)能够操作夯实机1，在壳体2上面设置包括中间支撑的减振装置12的引导架11。

夯实机1在引导架11上面具有蓄能器13。所述蓄能器可以是可充电电池或带有电化学单体电池的蓄电池。蓄能器13安置在蓄电池壳体14内，此外，在所述蓄电池壳体内还可以设置控制装置或调节装置(未示出)以及一个或多个吸入口14a，14b。

在电机轴4处安置有风机15形式的空气输送装置，例如，所述风机像叶片，当电机轴4转动时可以使其进入旋转状态。空气输送装置也可以是其它的结构形式，例如，如上所述，像风箱一样或具有可通过振动体可膨胀或可收缩的空气储备室。围绕电动机3的空气可以通过空气输送装置或风机15沿曲柄传动装置6方向吹入，并且例如通过排风口(未显示)从壳体2逸出。借此产生吸入力，通过所述吸入力，夯实机1周围的空气可以通过例如吸入口14a，14b吸入蓄电池壳体14内。吸入的空气形成冷却空气流16，所述冷却空气流流经蓄电池壳体14，并且在此沿蓄能器13引导。蓄能器13的运行热量借此被排出。然后，冷却空气流16通过冷却空气流管路17被导入壳体2内，并在那里沿电动机3引导，电动机3的运行热量借此被排出。

吸入口14a，14b，蓄电池壳体14，冷却空气流管路17和壳体2的围绕电动机3的部分构成冷却空气流引导系统，所述冷却空气流引导系统能够沿蓄能器13，控制装置(未显示)和电动机3引导冷却空气流16并有效地冷却这些部件。

通过把蓄能器13设置在引导架11处，可以保护蓄能器13免受其余的生热部件的运行热量的影响。这可以通过空间距离和位于蓄能器与生热部件之间的环境空气实现。

此外，设置在引导架11处的蓄能器13通过减振装置12与夯实机1的上半部和下半部脱开联接。因此，通过减振装置12可以抑制将由于夯实机1的工作运动导致的振动和摇动传递给蓄能器13。借此可以保护蓄能器13免受机械损伤。

此外，蓄能器13和蓄电池壳体14加大了由引导架11和设置于其上的部件构成的引导装置的质量。借此，可以在夯实机1运行时进一步抑制将振动和摇动进入引导装置。借此可以实现，操作者能够舒适地操作夯实机1，并且通过减弱将振动传导至操作者手和手臂上，能够对操作者提供保护。

图2显示的是夯实机1的另一种结构形式的侧面剖视图。此外，作为对图1中所示的部件的补充，设置包括另一电机轴21的内燃机20。当然，内燃机20也可以安置在夯实机1的其它地方。

另一电机轴21的转矩可以通过传动装置22、例如皮带传动装置传递到联轴器5的驱动部分(Antriebsufer)23。电动机3的电机轴4可以与该转矩脱开。此外，还可以使转矩至少部分地传递至电动机3的电机轴4，并把该电机用作发电机来用于向蓄能器13充电。通过这种方法可以实现混合系统。

在内燃机20的另一电机轴21上面显示有另一风机24作为另一空气输送装置，但是，在这里这只是作为范例，不能局限于此，该风机以上述的方法形成吸收力，并且借此由蓄电池壳体14内的吸入口14a，14b沿蓄能器13和可能存在的控制装置形成另一冷却空气流25。然后，另一冷却空气流25可以通过冷却空气流管路17和从冷却空气流管路17分支出来的另一冷却空气流管路26引导至内燃机20。借此，当内燃机20运行时可以通过另一冷却空气流25有效地对蓄能器13、控制装置和内燃机20进行冷却。

如果另一电机轴21的转矩传递至电机轴4并且电动机3作为发电机运行，则风机15借此可以进入运行状态。借此，可以以上述的方法额外地形成冷却空气流16，并且根据需求对作为发电机运行的电动机3进行冷却。

Claims (14)

1.一种土壤夯实装置(1)，所述土壤夯实装置具有：

上半部和下半部，所述下半部包括土壤接触元件(10)，并通过弹簧装置(9)与所述上半部联接；

驱动装置(3)所述驱动装置用于产生所述土壤接触板(10)的作功运动；

蓄能器(13)，所述蓄能器用于储存电能；

空气输送装置(15)，所述空气输送装置用于形成冷却空气流(16)；以及

冷却空气流引导系统(14，17，2)，所述冷却空气流引导系统用于沿所述蓄能器(13)引导所述冷却空气流(16)。

2.根据权利要求1所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，所述冷却空气流引导系统(14，17，2)沿所述驱动装置(3)引导所述冷却空气流(16)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置，其特征在于，所述驱动装置具有电动机(3)和内燃机(20)，它们能共同地或交替地运行，以及所述冷却空气流引导系统(14，17，2)沿所述电动机(3)和/或所述内燃机(20)引导所述冷却空气流(16)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，设置有用于控制所述土壤接触元件(1)的运行的控制装置，以及所述冷却空气流引导系统(14，17，2)沿所述控制装置引导所述冷却空气流。

5.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，设置用于引导另一冷却空气流(25)的另一冷却空气流引导系统(14，17，26.2)，以及所述另一冷却空气流引导系统(14，17，26，2)沿所述驱动装置(3、所述内燃机(20)和/或所述控制装置引导所述另一冷却空气流(25)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，所述另一冷却空气流(25)能通过所述空气输送装置(15)和/或通过另一空气输送装置(24)形成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，所述空气输送装置(15)和所述另一空气输送装置(24)与所述电动机(3)和/或所述内燃机(20)的电机轴(4，21)联接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，能按照所述蓄能器(13)、所述驱动装置(3)、所述电动机(3)、所述内燃机(20)和/或所述控制装置的工作温度来控制所述空气输送装置(15)和/或所述另一空气输送装置(24)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，所述空气输送装置(15)安置在所述蓄能器(13)的周围环境之中，并且能根据所述蓄能器(13)的工作温度进行控制。

10.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，设置有隔热装置，所述隔热装置用于保护所述蓄能器(13)免受由所述土壤夯实装置(1)的其它的生热部件释放的热量。

11.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，所述隔热装置在所述蓄能器(13)和所述土壤夯实装置(1)的其余的生热部件之间具有充有空气的间隙。

12.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，所述蓄能器(13)通过所述减振装置(12)与所述上半部和/或所述下半部机械上脱开联接。

13.根据前述权利要求中任一项所述的土壤夯实装置(1)，其特征在于，设置有通过所述减振装置(12)与所述上半部脱开联接的引导装置(11)，所述引导装置用以使操作者对土壤夯实装置(1)进行引导，以及所述蓄能器(13)与所述引导装置(11)联接。

14.一种用于使土壤夯实装置(1)内的蓄能器(13)运行的方法，其中，所述土壤夯实装置(1)具有上半部、下半部和驱动装置(3，20)，所述下半部包括土壤接触元件(10)，并通过弹簧装置(9)与所述上半部联接，通过所述驱动装置能使所述土壤接触元件(10)作功运动，所述方法包括的措施有：通过空气输送装置(15，24)形成冷却空气流(16，25)；以及沿所述蓄能器(13)引导所述冷却空气流(16，25)。

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