CN106068197B - 自推进作业机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自推进作业机，尤其是履带式车辆，例如推土机，该自推进作业机具有牵引驱动器，该牵引驱动器包括用于驱动至少一个底盘轮尤其是链轮或链齿轮的至少一个电机。根据本发明，上述电机的电机旋转轴相对于被电机驱动的底盘轮的车轮旋转轴偏移设置和/或呈倾角设置。

Description

自推进作业机
技术领域
本发明涉及一种自推进作业机，尤其是履带式车辆，例如推土机，该自推进作业机具有牵引驱动器，该牵引驱动器包括用于驱动至少一个底盘轮尤其是链轮或链齿轮的至少一个电机。
背景技术
在用于建筑工地、矿区或诸如此类场所的自推进作业机例如推土机或类似的履带式车辆或者其它自推进越野车辆中，具有至少一个电机的电力驱动装置在较近的时期常被使用，以利用这样的电力驱动装置相对于静液压驱动装置而言的典型优点例如效率更高和维修更容易。由于实质上更高的效率，实质上只用部分功率，能够达到显著更低的运行成本。在这方面，电力驱动装置尤其可被用作驱动底盘的至少一个链条传动的牵引驱动器。例如，电机能够驱动该链条传动的链轮或链齿轮。
然而，与静液压驱动装置相比，在相同的输出功率之下，电机显著更大因而具有更高的转动惯量，所以在加速过程中必须使用更多能量。在用于加速的能量无法被重复利用的情况下，这导致了较差的效率。在这方面，电机必须被设计为具有尽可能小的惯量。
文献US2010/0126786A1涉及用于推土机的电机的惯量，根据该文献，电机的惯量应当大于车辆的惯量，电机的惯量与车辆的惯量之间的比值需要在1至2.5的区间内。在此的电机无可否认提供了高的转矩和功率。在运行中频繁的加速过程中，电机较高的惯量导致了关于效率的上述缺点。
特定转子体积对于电机通常是必要的，从而能够提供特定功率和特定转矩。因为转子总是需要被设计为圆柱体的形式，转子体积由圆柱体长度和它的底面积计算得出，而它的底面积是直径的函数。在这方面，有两种增加转子体积的可能性，即增加长度或增加直径。为了将圆柱形转子的质量惯性矩保持为尽可能小，必须将其直径保持为尽可能小，而在给定体积的情况下将其长度设计为尽可能大。换言之，凭借具备小的直径以及较小的惯量的细长电机，能够提供更高的功率和更高的转矩。
然而，目前，细长电机在具有较窄的轨道宽度的自推进作业机例如推土机中难以安装，尤其是当利用单独的电机分别驱动右侧或左侧的车轮或链轮的单一车轮驱动器或单一轨道驱动器被使用时，因为这样的单一车轮驱动装置中的细长电机彼此阻挡，或者因为没有足够的可用安装空间来安装这样的细长电机。
发明内容
由此，本发明的根本目的在于提供改进的上述类型的自推进作业机，使其避免了现有技术的缺点，并进一步以有益的方式改进现有技术。用于轨道较窄的作业机例如推土机的低惯量驱动装置尤其被提供，其具备低的惯量，而且能够在这样的作业机的有限安装空间之内提供高功率和高转矩。
本发明的上述目的由根据权利要求1的自推进作业机来达成。本发明的优选实施方式是从属权利要求的内容。
因此提出，电机不再与被驱动的车轮同轴安装，而是相对于车轮旋转轴偏移设置和/或呈倾角设置，并通过齿轮与被驱动的车轮相连接，从而缓解细长电机构造的冲突问题或空间问题。根据本发明，电机的电机旋转轴相对于被电机驱动的底盘轮的车轮旋转轴偏移设置和/或呈倾角设置。在这方面，所述底盘轮可以是链轮或履带底盘的链齿轮，或者对于具有充气轮胎的底盘而言是被驱动的一个车轮。在这方面，车轮旋转轴和电机旋转轴可以彼此相互平行且间隔设置，可以彼此相交为锐角、直角或钝角，或者可以相对彼此偏斜设置。取决于作业机的空间或安装空间情形，电机的纵轴的取向使得可用安装空间尽可能好地被利用。
驱动彼此相对地设于作业机的不同侧和/或与同一底盘轮轴相关联的车轮或链轮的各自作为单轮驱动器的两个细长电机之间的冲突尤其可以通过所述电机旋转轴的偏移设置或呈倾角设置而避免。如果这样的彼此相对地设于作业机的不同侧和/或与同一底盘轮轴相关联的底盘轮能够被两个单独的电机驱动，则所述两个单独的电机可以设置为分别相对于车轮旋转轴偏移设置和/或呈倾角设置，从而这两个单独的电机沿电机旋转轴的横断方向设置为彼此相重叠。当电机的长度大于作业机的轨道宽度的一半时，这样的相互重叠的电机排列方式是尤其有益的，因为，在此情况下如果电机相对于车轮旋转轴为同轴设置，那么电机就会彼此冲突。
以上述方式彼此相重叠的电机的电机旋转轴尤其可以大体彼此平行设置，而且可以在其长度范围的至少50％上彼此相重叠。为了以小的轴重叠达到紧凑的电机排列，电机优选为在其大体整个长度上彼此相重叠，从而，沿电机旋转轴的横断方向看这两个电机，该电机排布的总长度，即平行于电机旋转轴的长度范围，大体上仅仅相当于一个电机的长度。
为了能够提供足够的转子体积从而以有限的较小的电机转子惯量获得可提供高功率和高转矩的电机设计，每个电机的轴向长度达到作业机的轨道宽度的50％以上，优选为75％以上，尤其是80％以上。对于履带式车辆例如推土机，所述轨道宽度指的是相对设置的链轮或链齿轮的间距，或者作业机左侧和右侧的两个履带轨道的纵向中心平面的间距。对于具有充气轮胎的底盘，所述轨道宽度指的是由各自电机分别驱动的相对设置的车轮的间距。
为了以有限的惯量获得足够的动力容量，电机长度设置为大于电机直径，或者转子长度设置为大于转子直径。所述电机长度或转子长度优选为达到电机直径或转子直径的150％至500％，尤其是大约150％至200％。
与最初描述的现有技术不同，所述至少一个电机的减小的惯量可以小于被驱动的作业机的减小的惯量，其中，电机在被驱动的车轮的车轮旋转轴上的减小的惯量达到所述作业机的减小的惯量的大约0.4至1.0倍，优选为0.4至0.95倍，尤其是大约0.5至0.85倍。
在此方面，对于电机的取向和排列有多种有利的实施方式。所述至少一个电机的电机旋转轴尤其可以沿行进方向的横断方向横卧设置或沿作业机的竖直纵向中心面的横断方向横卧设置，而且在行进方向上相对于被电机驱动的底盘轮的车轮旋转轴偏移设置和/或向上超越车轮轮轴的高度而偏移设置。电机向上偏移设置是有利的，从而保持电机或其电机轴不沾油。
如果两个电机以前述方式设置为驱动彼此相对设置的底盘轮或者设于作业机的彼此相对的两侧或与同一底盘轮轴相关联的底盘轮的单轮驱动器，在本发明的进一步优选的改进中，所述两个电机可以相对于车轮旋转轴而向不同侧偏移设置。相对于相应的车轮旋转轴，一个所述电机具体为在行进方向上向前偏移设置，另一个电机具体为在行进方向上向后偏移设置，而且两个电机优选可以设置为向上超越车轮旋转轴的高度而偏移设置。如果从一侧看互相同轴的车轮旋转轴，即朝向车轮旋转轴的方向看去，其中一个电机例如设置在9点钟方位与12点钟方位之间的区域，尤其是在10点钟方位与11点钟方位之间的区域，而另一个电机设置在12点钟方位与3点钟方位之间的区域，尤其是在1点钟方位与2点钟方位之间的区域。
可选地或附加地，对于这样的沿行进方向的横断方向横卧设置的电机排列方式(多个底盘轮轴由电机驱动)，所述至少一个电机的电机旋转轴还可以设置为平行于作业机的竖直纵向中心面或可选地与作业机的竖直纵向中心面成一个小的锐角而倾斜设置，并且通过伞齿轮与被驱动的底盘轮的车轮旋转轴相连接。所述至少一个电机的电机旋转轴还可以大体平行于行进方向卧倒地安装在作业机中，或者以直立的方式安装。
对于用于驱动彼此相对设置的底盘轮或链轮的单轮驱动器，沿行进方向看，所述两个电机可以设置在同一水平面上，或者可以直立安装，这两个电机的电机旋转轴可以平行设置，而且沿电机旋转轴的横断方向看可以大体完全重叠。
在此方面，所述伞齿轮可以包括等径伞齿轮，从而电机旋转轴与车轮旋转轴大体以直角相交。
然而，作为这样的旋转轴相交的设置方式的可选变型，电机旋转轴也可以相对于车轮旋转轴偏斜设置，此时所述伞齿轮可以包括偏轴伞齿轮。这样的偏轴伞齿轮或者电机旋转轴相对于车轮旋转轴的竖直偏移或横向偏移对于卧倒设置的电机是尤其有利的，从而一方面能够将电机设置为相对于车轮旋转轴向上偏移以获得更多的离地净高，另一方面能够避免碰撞设置在轮轴的竖直区域的其他机器部件，例如发电机或驱动发电机的内燃机。
附图说明
下面，将参照优选实施例和相关联的附图，更加详细地解释本发明。附图中示出了：
图1：根据本发明第一个实施例的推土机形式的自推进作业机的平面示意图，其中，驱动彼此相对设置的底盘轮的电机沿行进方向的横断方向横卧设置；
图2：图1的作业机的侧视图，其中示出了图1的电机相对于被驱动的底盘轮的竖直位置；
图3：根据本发明另一个实施例的与图1类似的作业机的平面图，其中，电机直立设置，并且通过等径伞齿轮与被驱动的底盘轮相连接；
图4：根据本发明再一个实施例的与图1和图3类似的作业机的平面图，其中，电机平行于行进方向卧倒设置，并且通过偏轴伞齿轮连接而相对于车轮轮轴竖直偏移设置；
图5：图4的作业机的侧视图，其中示出了电机旋转轴相对于车轮旋转轴的竖直偏移。
具体实施方式
图1中仅是示意性示出的自推进作业机例如可以是履带式车辆，具体为推土机1，它的底盘可以形成为在机器主体3的左侧和右侧分别具有履带的履带式底盘2。在此方面，每条所述履带可以由底盘轮4驱动，具体为链轮或链齿轮的形式，被驱动的底盘轮或链轮能够彼此相对地被设置在机器主体3的不同侧，从而形成共同的底盘轮轴，参见图1。
在此方面，行进驱动器5包括单轮驱动器，每个单轮驱动器具有用于分别驱动各所述底盘轮4的至少一个电机6，所述电机6能够通过其间的齿轮分别连接至各所述底盘轮4。
如图1所示，所述电机6形成为细长结构，具有较小的直径以及较大的轴向长度，从而电机6穿过机器主体3的纵向中心平面而延伸。电机6的轴向长度8可以大于推土机1的轨道宽度9的一半。
而且，对于沿行进方向的横断方向横卧设置的电机6而言，为了使得在两个电机6之间不存在碰撞冲突，这两个电机6并不是分别与被驱动的底盘轮4同轴设置，而是平行于底盘轮4地偏移设置。一个电机6的电机旋转轴10具体为相对于被电机6驱动的底盘轮4的车轮旋转轴11而在行进方向上向前偏移设置，另一个电机6可以相应地在行进方向上向后偏移设置，参见图1，从而这两个电机6彼此相邻卧倒设置而且彼此大体平行设置，参见图1。
如图2所示，在此方面，电机6的电机旋转轴10可以向上超越车轮旋转轴11所在的水平面而偏移设置。电机6相对于车轮旋转轴11的这样的竖直偏移是有益的，从而保持电机6或其电机轴不沾油。
电机旋转轴10相对于车轮旋转轴11的偏移可以通过合适的齿轮12来桥接，例如是直齿轮的形式。
如图3所示，电机6也可以直立设置，优选为与机器主体3的竖直纵向中心平面大体平行设置和/或位于底盘轮4的互相对齐的车轮旋转轴11的正上方，从而电机旋转轴10与车轮旋转轴11相交，具体为大体以直角相交。
电机6的电机旋转轴10可以通过伞齿轮12与被驱动的底盘轮4相连接，具体为等径伞齿轮的形式。
如图4所示，电机6也可以具体为大体平行于行进方向卧倒设置，或者大体平行于机器主体3的竖直纵向中心平面而卧倒设置。在此方面，电机6的电机旋转轴10优选地可以彼此平行设置和/或彼此相邻卧倒设置，从而它们沿电机旋转轴10的横断方向彼此大体完全重叠。
在图4所示的电机6平行于行进方向的卧倒设置中，电机6可以设置在车轮旋转轴11所在的水平面上，或电机旋转轴10可以与车轮旋转轴11相交，在这种情况下电机6可以分别通过等径伞齿轮12与底盘轮4相连接。
作为这样的电机与车轮旋转轴11设置在同一水平面上的设置方式的可选变型，电机6也可以相对于车轮旋转轴11在竖直方向上偏移设置，具体为向上超越车轮旋转轴11所在的水平面而偏移设置，从而在电机6的区域增大离地净高和/或避免与设置在轮轴的竖直区域的其他机器部件例如发电机之间的潜在碰撞冲突。对于如图5所示的竖直偏移的电机设置方式，电机6可以分别通过偏轴伞齿轮12与底盘轮4相连接。
图中未示出的是，电机6可选地还可以设置为相对于竖直方向或水平方向成一个锐角而倾斜设置，例如设置为与机器主体3的竖直纵向中心平面大体平行，从而该电机设置方式可以说是图3与图4之间的混合形式。

Claims (20)

1.一种自推进作业机，具有至少一个牵引驱动器(5)，所述牵引驱动器(5)包括用于驱动至少一个底盘轮(4)的至少一个电机(6)，其特征在于，所述至少一个电机(6)的减小的惯量θred,mot在所述作业机的减小的惯量θred,AM的0.4至1.0倍范围内，所述至少一个电机(6)的轴向长度(8)达到所述作业机的轨道宽度(9)的50％以上，所述电机(6)的电机旋转轴(10)相对于被所述电机(6)驱动的所述底盘轮(4)的车轮旋转轴(11)偏移设置和/或呈倾角设置，所述电机(6)的电机旋转轴(10)设置为平行于所述作业机的竖直纵向中心面；
彼此相对地设于机械的不同侧和/或与同一底盘轮轴相关联的底盘轮(4)由两个单独的电机(6)驱动，所述两个单独的电机(6)的电机旋转轴(10)彼此平行设置而且在其长度范围的至少50％上彼此相重叠。
2.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述牵引驱动器(4)为一个单轮驱动器或多个单轮驱动器。
3.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述两个单独的电机(6)的电机旋转轴(10)在其长度范围的大体100％上彼此相重叠。
4.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)的轴向长度(8)达到所述作业机的轨道宽度(9)的75％以上。
5.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)的轴向长度(8)达到电机的直径(13)的100％以上。
6.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)的减小的惯量θred,mot在所述作业机的减小的惯量θred,AM的0.4至0.95倍范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)通过伞齿轮(12)与被驱动的底盘轮(4)相连接。
8.根据权利要求7所述的自推进作业机，其特征在于，所述伞齿轮(12)包括等径伞齿轮。
9.根据权利要求7所述的自推进作业机，其特征在于，所述伞齿轮(12)包括偏轴伞齿轮，所述电机旋转轴(10)在竖直方向上相对于被所述电机(6)驱动的底盘轮的车轮旋转轴(11)偏移设置。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)沿着和/或平行于行进方向卧倒设置。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的自推进作业机，其特征在于，所述电机(6)直立设置。
12.根据权利要求10所述的自推进作业机，其特征在于，用于驱动彼此相对设置的底盘轮(4)的两个电机(6)彼此平行设置而且彼此相邻卧倒设置。
13.根据权利要求11所述的自推进作业机，其特征在于，用于驱动彼此相对设置的底盘轮(4)的两个电机(6)彼此平行设置而且彼此相邻直立设置。
14.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述自推进作业机是履带式车辆。
15.根据权利要求14所述的自推进作业机，其特征在于，所述履带式车辆是推土机(1)。
16.根据权利要求1所述的自推进作业机，其特征在于，所述底盘轮(4)是链轮或链齿轮。
17.根据权利要求5所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)的轴向长度(8)达到电机的直径(13)的150％至500％。
18.根据权利要求17所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)的轴向长度(8)达到电机的直径(13)的150％至250％。
19.根据权利要求6所述的自推进作业机，其特征在于，所述至少一个电机(6)的减小的惯量θred,mot在所述作业机的减小的惯量θred,AM的0.5至0.85倍范围内。
20.根据权利要求9所述的自推进作业机，其特征在于，所述电机旋转轴(10)在竖直方向上相对于被所述电机(6)驱动的底盘轮的车轮旋转轴(11)而被设置在更高的位置。
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