CN105539131B - 用于机动车辆的液压驱动及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的液压驱动及其操作方法。具体而言，用于机动车辆(3)的液压车轮驱动(2)的装置(1)至少包括：轮缘(4)；转向轴(35)；以及旋转活塞车轮驱动(6)，旋转活塞车轮驱动(6)配置和设计为在所述轮缘(4)处引入和接收转矩(7)，其中，旋转活塞车轮驱动(6)的主动介入设计为能够接合和分离。本发明确保所述车辆可在越野区中的崎岖路径上行驶。另外，该装置可接合以恢复制动力。

Description

用于机动车辆的液压驱动及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆，尤其是用于卡车，且尤其优选地用于重型货车或者公共汽车的液压车轮驱动。还给出了用于这种机动车辆的操作方法。

背景技术

对于许多应用，同时在越野区中和道路区中操作机动车辆是必要的或者至少是有用的。越野区的特征尤其在于诸如通常出现于建筑工地上或者森林中的泥泞路。道路区的特征尤其在于柏油路，尤其是用于长途运输的柏油路。在越野区中，常常发生机动车辆由于松散地面而不能产生足够的牵引力(尤其是常用于道路车辆的单轴驱动)然后被卡住的情况。为此，已知的越野车辆例如配备有通常包括主机械驱动单元的机械全轮驱动系统。这种驱动单元(例如，驱动系)通常设置在发动机后面，即，在功率流或者力传递的方向的下游。该驱动单元至少包括变速箱、万向轴和机械驱动轴，并且将由发动机产生的机械动力传递至车辆的轴或者车轮。

从这点出发，本发明的目的是提供将机动车辆配置用于同时在越野区和道路区中操作的可能性。该目的通过独立权利要求的特征实现。有利改进是从属权利要求的主题。

发明内容

本发明涉及一种用于机动车辆的液压车轮驱动的装置，其至少包括：

-轮缘；

-转向轴；以及

-液压旋转活塞车轮驱动，其配置并且设计为在轮缘处引入和接收转矩，其中，旋转活塞车轮驱动的主动介入设计为可接合和分离。

液压旋转活塞车轮驱动用于推进机动车辆或者支持机械驱动系统。此处，通过由泵产生的流体压力使车轮旋转。因此，根据本发明的车辆可具有两个驱动单元。除了主机械驱动单元之外，机动车辆还可具有用于车轮或者轴的静液压驱动的另一驱动单元。

机动车辆尤其优选地是批准用于道路使用进行货物运输的机动车辆，例如，用于半拖车的牵引车或者视情况可为拖动拖车的重型货车。然而，它也可用于人员运输(例如，公共汽车)。机动车辆优选地具有至少大于或者等于60kph(千米/小时)的最大速度。本发明不涉及最大速度小于60kph的车辆，例如，工业卡车(挖掘机)或者拖拉机。

机动车辆具有可经由轮缘驱动的多个车轮。轮缘例如可用螺栓连接至承载轮胎的轮圈，或者与车轮整体设计。车轮或者轮缘设置在转向轴上，在该转向轴上安装了车辆上层结构。此处，转向轴可绕所谓的主销可旋转地设置并且因此可操纵。根据本发明的装置还包括旋转活塞车轮驱动，经由该旋转活塞车轮驱动可传递转矩给轮缘。由旋转活塞车轮驱动产生的转矩由在压力下将液压流体引入旋转活塞车轮驱动引起。旋转活塞车轮驱动包括腔室，在该腔室中，活塞随着发出转矩的轴转动。因此，旋转活塞车轮驱动还可包括设置在壳体内部并且朝外部密封的旋转活塞和外环。在活塞与腔室之间形成压力腔，通过引入和排出液压流体经由该压力腔产生外围压力场，从而将活塞设置为旋转。可发出的转矩由所施加的压力确定，且旋转速度经由流体的体积流量确定。可实现的车轮转速和车轮转矩可经由行程排量与应用匹配，该行程排量在结构上由压力腔的大小确定。

在本装置的优选实施例中，旋转活塞车轮驱动根据滚子系统的原理配置。

滚子系统可为其中可移动的环形旋转活塞随着外装齿几何结构在固定外环中的轨道中移动的液压旋转活塞驱动。外环本身具有内装齿，活塞可在内装齿上滚动或者滑动。外环的内装齿例如可比旋转活塞的外装齿多具有一个齿，从而可在由此产生的空间中形成压力腔。活塞的中心可在圆形路径上与腔室的中心同心地移动，其中，旋转活塞位于腔壁上的一侧并且由此可将腔壁密封。此处，具有内装齿的外环可静止不动，并且可经由油流分配器(滑阀)使液压流体受控地传递到压力腔中。旋转活塞可在装齿上偏心地滚动。在滚子系统中，外环的部分几何结构可通过流体动力安装的滚子形成，该流体动力安装的滚子可在接触点处随着旋转活塞的旋转运动而运转。这样，由于运动件之间减小的摩擦，所以，与刚性的内部几何结构相比提高了效率，并且，由于部件的相互接触，使液压间隙损耗尽可能小。由循环压力场产生的转矩和旋转速度可经由短的万向轴传递至中心旋转输出轴。可将中心旋转输出轴可接合地连接至轮缘。根据压力施加，可既在前向运动又在逆向运动中操作这种车轮驱动。

当所描述的旋转活塞车轮驱动从分离状态接合时，此处尤其有利的是无接合颤动(例如，如在具有滚子的径向活塞驱动中发生的那样，滚子从停顿碰撞滚子路径以促动驱动)，但逐渐引入转矩。这有利于通过减少噪声并且保护机械构件免受冲击负载来增加舒适度。

同样，可通过旋转活塞驱动的该有效几何结构来抑制轮缘或者所连接车轮的突然加速。因此，可使传递的旋转速度和转矩精确地适应于地面状况。

当旋转活塞车轮驱动分离时，其不再跟随轮缘的运动。这意味着，活动构件静止不动，并且进入旋转活塞车轮驱动的液压流体的量远远小于驱动系统接合时的情况。

旋转活塞车轮驱动的主动介入可液压地、机械地和/或磁力地分离或者接合。在一个可能的变型中，可发生适形接合，例如通过轴向可滑动的销或者端面花键。机械或者液压系统可构建为常规摩擦离合器的方式。在该进一步的变型中，在接合的情况下，将摩擦涂层压靠在对应的表面上。在电磁接合中，压靠表面，移动适形主体(例如，销)，或者经由可切换磁场固化磁流变流体以便实现主动接合。

所提出的装置具有以下优点：在接合状态下，其可用于越野区，而在分离状态下仅产生少量的功率损耗。

由于可能分离旋转活塞车轮驱动，所以减少了在其上的磨损，防止在旋转活塞马达不能再旋转(例如，由于缺陷)的情况下整个车辆被困。另外，分离的旋转活塞车轮驱动不构成同向旋转质量，所以这种机动车辆的耗油量与其中未装配根据本发明的装置的机动车辆的耗油量相当。

在本装置的有利实施例中，旋转活塞车轮驱动连接至轮缘并且可相对于车轮悬架或者机动车辆的纵轴线枢转。

在本装置的尤其有利的实施例中，旋转活塞车轮驱动连接至轮缘并且可相对于机动车辆的刚性轴枢转。

旋转活塞车轮驱动可与货运机动车辆的气动或者钢板弹簧一起集成到刚性轴的车轮部分中。集成在刚性轴的车轮部分中的旋转活塞车轮驱动可相对于刚性轴枢转。轮缘可配置为操纵机动车辆。在本发明的意义上的车轮部分是可绕操纵轴(主销的中心)枢转并且执行车轮安装、接收制动系统和操纵臂以及引导车轮/轮胎的功能的构件。车辆部分的构件通常为：轮毂、车轮轴承、转向轴(轴颈)、操纵臂和控制臂、车轮制动单元(鼓式制动器或者盘式制动器)。

为了在轮缘中产生转矩或者接收转矩，可利用旋转活塞车辆驱动将柔性液压线路引导至可枢转的轮缘。

还可能将所描述的驱动集成在单独悬挂在每个车轮的底盘上的转向轴的车轮部分中，例如，在双叉轴中。同样，液压流体可经由枢转轴上的机械旋转源供给。旋转活塞车轮驱动的小的结构尺寸、低重量和简单供给容许对车辆的可操纵轴的尤其有利的使用，其中，可保持正常的转向架轴负载、轨距以及操纵几何结构。

在本装置的另一有利实施例中，旋转活塞车轮驱动无传动率地连接至轮缘。在低车轮旋转速度下用于产生必要的车轮驱动转矩的装置中，可认为(转矩)增加或者减少系统(诸如车轮上的机械中心驱动或者外行星齿轮组)是必要的。利用本文提出的装置，不需要使用传动率。特别而言，旋转活塞驱动可直接连接至轮缘，其中可使用常规的盘轮。在重型货车中，通过车轮直径来实现合适的转矩旋转速度曲线。这样，可保持旋转活塞车轮驱动的结构尺寸和复杂度非常低。此外，通过适当选择机动车辆的车轮直径，可在转矩与作用于旋转活塞车轮驱动的旋转速度之间实现合适的比率。

在本装置的另一有利实施例中，可经由转向轴来供给和排出液压流体。通过经由转向轴供给和排出液压流体，有利地使用现有的部件，从而无需重新设计常规的机动车辆。特别而言，随后可低成本地用该装置来装备常规道路机动车辆。

在另一方面，提出了一种用于结合根据本发明的装置操作机动车辆的方法，其中，将旋转活塞车轮驱动促动以用于制动和加速。因此，旋转活塞车轮驱动可既产生转矩又接收转矩。

在制动时，液压旋转活塞车轮驱动可经由车轮接收从外部作用的转矩。该转矩吸收容许轮缘或者所连接的车轮制动。由于旋转活塞车轮驱动可用作或者操作为用于流体(尤其是液压流体)的泵，所以这容许制动能再生利用。液压还可用于发电机单元，该发电机单元可用于例如对车辆电池充电。另外地或者作为备选，可填充用于液压流体的蓄压器。

在通过旋转活塞车轮驱动加速时，尤其有利的是不存在颤动旋转运动，但逐渐引入转矩。可通过制动高旋转速度下的旋转活塞车轮驱动来抑制所连接的车轮的颤动旋转运动。旋转活塞设置在旋转活塞车轮驱动中并且经由液压流体在轨道中运动。此处，旋转活塞相对于与车轮的旋转中心同心地设置并且可固定连接至车轮的外环滑动。旋转活塞与外环之间的这种滑动相对运动可防止突然旋转运动。这样，可以使传递的旋转速度和转矩精确地适应于地面状况。为了避免颤动移动，可以按照合适的或者可控制的方式阻塞流体流。与在液压活塞中抑制端位置相似的方式，在流体流到达端位置之前阻塞流体流，以便使活塞能够在汽缸与活塞硬接触之前逐渐接近端位置。同样，例如，可使用气体存储元件(液压蓄压器)来减少颤动运动变化。

在本方法的另一有利实施例中，旋转活塞车轮驱动可用于恢复制动能。此处，旋转活塞车轮驱动可用作用于液压流体的泵。

这样，旋转活塞车轮驱动还可利用逆向力流来用作或者操作为用于流体的泵。如果从外部(例如经由车轮)传递转矩至旋转活塞车轮驱动，则按照在压力产生下的泵的方式输送液压流体。这导致与来自外部的转矩相反的转矩并且由此使车轮制动。还可用所产生的液压来操作另外的液压元件。

此外，轮缘或者所连接的车轮可配备有固定连接至轮缘的制动装置，例如可气动或者液压促动的盘式制动器或者鼓式制动器。由此，满足了批准这种车辆进行道路运输的法定条件。

在本方法的另一有利实施例中，旋转活塞车轮驱动可根据机动车辆的速度分离。可在任何时候对旋转活塞车轮驱动进行手动接合或者分离，或者根据速度对其自动接合或者分离。如果速度低于相应地面的限制速度，则车辆可能被卡住。通过接合旋转活塞车轮驱动，实现了到地面的转矩和最佳速度力传递。如果超出限制速度，车辆不可能被卡住，并且可以消除旋转活塞车轮驱动的接合。如果机动车辆的特定应用需要，可手动阻止自动分离。利用该方法，在不需要车辆驾驶者促动的情况下使车辆的耗油量保持得尽可能低。此处当速度降到低于限制速度时，如果旋转活塞车轮驱动自动重新接合，则也是有利的。使用这种方法对于其中一部分可按照与道路区相同的方式驾驶的大的越野区尤其有利。

在本发明的另一方面，提出了对于最大速度大于或者等于60kph的机动车辆对该装置的使用。在具有最大速度大于或者等于60kph的机动车辆中，可由旋转活塞车轮驱动产生的直接或者即时制动效果不足，至少对于在ECE指令(欧洲经济委员会)下的法定批准来说不足。同样，利用速度至少为60kph的旋转活塞车轮驱动不能实现可用驱动实现的速度。为此，使用所提出的装置尤其有利，这是因为其提供了全地形使用的优点，还结合了尤其是单轴驱动式机动车辆在道路区中的优势。

在本发明的另一方面，描述了一种机动车辆，该机动车辆配置为在至少60kph的速度下进行越野操作和道路操作，其中，液压旋转活塞车轮驱动设置在至少两个车轮中并且在行驶期间可以接合和分离。

在权利要求中单独列举的特征可按照在技术上合理的任何任意的方式组合，并且可通过来自说明书的阐释情况和来自附图的细节来补充，在附图中示出了本发明的另外的变型。

附图说明

下面将参照附图更加详细地阐释本发明和本技术领域。这些附图示出了特别优选的示例性实施例，然而，本发明不限于这些示例性实施例。尤其要指出，这些附图且尤其是所示出的大小比例仅仅是图解的。图中显示了：

图1：在截面图中示出了具有设置在车轮中的旋转活塞车轮驱动的装置，

图2：在顶视图中示出了具有在操纵轴中的旋转活塞车轮驱动的装置，

图3：在截面图中示出了旋转活塞驱动(滚子系统)，

图4：具有液压车轮驱动的机动车辆。

参考标号列表

1 装置

2 车轮驱动

3 机动车辆

4 轮缘

5 刚性轴

6 旋转活塞车轮驱动

7 转矩

8 液压流体

9 左车轮

10 右车轮

11 离合器

12 万向轴

13 供给线路

14 回流线路

15 制动盘

16 制动衬片

17 盘轮

18 主销

19 轮胎

20 旋转活塞

21 外环

22 滚子

23 腔室

24 旋转中心

25 旋转活塞中心

26 圆形路径

27 驱动单元

28 传动轴

29 输出转矩

30 泵

31 线路

32 输出轴

33 系杆

34 操纵臂(示出为镰形臂)

35 转向轴

36 油流分配器。

具体实施方式

图1在截面图中示出了具有设置在轮缘4中的旋转活塞车轮驱动6的装置1。旋转活塞车轮驱动6通过主销18可枢转地连接至刚性轴5。车辆上层结构(此处未示出)可经由具有气动或者钢板弹簧的悬架链设置在刚性轴5上。旋转活塞20设置在旋转活塞车轮驱动6中并且经由液压流体8在轨道中移动。液压流体8经由线路13供给并且经由回流线路14排出。旋转活塞12经由短的万向轴12或者相似的作用单元连接至离合器11以用于转矩传递。此处示出的离合器11是液压促动的离合器。当离合器11连接至轮缘4时，由旋转活塞20产生的转矩7传递至轮缘。轮缘4连接至盘轮17，该盘轮与轮胎19一起形成车轮9。轮缘4还固定地连接至制动器，该制动器在此处作为具有制动盘15和制动衬片16的盘式制动器的示例示出。也可构思具有鼓式制动器的实施例。图1是对如图2中限定的剖面A-A的描述。图1还示出了图3中描述的剖面(B-B)。

图2在顶视图中示出了装置1的布置，并且限定了在图1中描述的侧视图(A-A)的位置。旋转活塞车轮驱动6经由主销18可枢转地连接至刚性轴5，并且可经由系杆33和操纵臂(示出了镰形臂)34操纵。与此相反，旋转活塞驱动6连接至轮缘4，使得可将转矩7传递至车轮9(未示出)或者盘轮17。旋转活塞车轮驱动6被描述为由制动盘15围绕，制动盘15配置用于机动车辆3(未示出)的操作。机动车辆可配置用于人或者货物的运输，具有的最大允许速度大于60kph。

图3在截面图中示出了旋转活塞车轮驱动6。在图1中用线B-B示出了该区段的位置。外环21与旋转中心24同心地设置，并且配置为容纳滚子22。滚子22流体动力地安装在外环21中并且形成外环21的内部几何结构的一部分。具有旋转活塞中心25的旋转活塞20与旋转中心24偏心地设置。旋转活塞20通过形状适配连接至万向轴12。由于旋转活塞20和外环21的几何结构，在旋转活塞20和外环21之间形成可改变体积的外围腔室23，在该外围腔室23中，由于发生在液压流体8中的压力分布，旋转活塞20沿着与旋转中心24同心的圆形路径26移动。

图4示出了具有液压车轮驱动2的机动车辆3。液压车轮驱动2包括完全容纳在左车轮9和右车轮10的包封几何结构中的装置1。左车轮9和右车轮10经由刚性轴5连接至机动车辆3。在本示例中，驱动单元27示出为其经由常规输出轴32驱动传动轴28并且发出输出转矩29。在示出的示例中，泵30也由输出轴32驱动，并且经由线路31将产生的压力传递到装置1。这样，经由左车轮9和右车轮10来传递可接合或者分离的转矩7。必要时，在装置1的操作期间也可断开经由传动轴28的输出。

本发明使得车辆能够在越野区中的崎岖路径上行驶，其中，在道路区中可将根据本发明的装置断开。另外，可将本装置接合以恢复制动。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆(3)的液压车轮驱动(2)的装置(1)，其至少包括：

-轮缘(4)；

-转向轴(35)；以及

-旋转活塞车轮驱动(6)，其中，所述旋转活塞车轮驱动(6)的主动介入设计为能够接合和分离，

其特征在于，所述旋转活塞车轮驱动(6)配置和设计为在所述轮缘(4)处引入和接收转矩(7)，其中，所述旋转活塞车轮驱动(6)无传动率地连接至所述轮缘(4)。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述旋转活塞车轮驱动(6)根据滚子系统的原理配置。

3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述旋转活塞车轮驱动(6)连接至所述轮缘(4)并且可相对于所述机动车辆(3)的刚性轴(5)枢转。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，液压流体(8)可经由所述转向轴(35)供给和排出。

5.一种用于操作具有根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)的机动车辆(3)的方法，其中，将所述旋转活塞车轮驱动(6)促动以用于制动和加速。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转活塞车轮驱动(6)用于恢复制动能，其中，所述旋转活塞车轮驱动(6)用作用于液压流体(8)的泵。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述旋转活塞车轮驱动(6)根据所述机动车辆(3)的速度分离。

8.在具有至少60kph的制动速度的机动车辆中使用根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)或者使用根据权利要求5至7中任一项所述的方法。

9.一种机动车辆(3)，其配置为在至少60kph的速度下用于越野操作和道路操作，其中，根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)的旋转活塞车轮驱动(6)设置在至少两个车轮(9,10)中并且可在行驶期间接合和分离。

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