CN107975593B - 具有电马达超速保护的作业车辆驱动器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有电马达超速保护的作业车辆驱动器组件。一种用于作业车辆的驱动器组件包括被构造成使驱动轴旋转的电马达和被构造成在所述驱动轴和从动轴之间传递扭矩的齿轮系。该驱动器组件还包括具有接合位置和脱开位置的离合器构件。该离合器构件被构造成当位于所述接合位置时允许在所述驱动轴和所述从动轴之间传递扭矩。该离合器构件被构造成当位于所述脱开位置时防止在所述驱动轴和所述从动轴之间传递扭矩。在所述驱动器组件的超速状态下，所述离合器构件被朝向所述脱开位置偏压，以防止在从所述从动轴朝向所述驱动轴的方向上传递扭矩。

Description

具有电马达超速保护的作业车辆驱动器组件
技术领域
本公开涉及作业车辆，更具体而言，涉及用于电动驱动器组件的超速保护。
背景技术
一般来说，作业车辆包括一个或多个驱动器组件以将动力输送给各种部件(例如，车轮、器具等等)。驱动器组件可以包括在动力源(例如，发动机、马达等等)与接受动力的部件之间提供各种齿轮比的一个或多个齿轮系。例如，驱动器组件可以包括使输入轴(例如，驱动轴)以高速低扭矩旋转的马达，而齿轮系可以将扭矩传递至车轮(即，从动轴或输出轴)，从而至少在驱动器组件的一个或多个操作模式中使车轮以相对较低速度较高扭矩旋转。在一些情况下，驱动器组件的齿轮比可以非常高。结果，车轮可以具有机械速度极限。如果车轮的旋转高于该速度极限(即，超速状态)，则车辆可能对齿轮系和/或马达执行反向驱动，这种反向驱动的力可能对驱动器组件、的齿轮系、马达或其它部件造成损坏。例如，当作业车辆下坡移动时，当作业车辆被拖拽时，或者在其它情况下，诸如当在一个或多个作业模式期间车辆需要以高扭矩低速度操作以及在运输或其它模式期间以相对低扭矩高速操作时，就会产生这种情况。
发明内容
本公开提供了一种防止超速状态的驱动器组件。该驱动器组件可以包括在低速状态期间联接马达和输出轴而在高速状态期间将所述马达和输出轴分离的离合器。
在一个方面中，本公开提供了一种用于作业车辆的驱动器组件，其中该驱动器组件包括被构造成使驱动轴旋转的电马达，并且包括被构造成在所述驱动轴和从动轴之间传递扭矩的齿轮系。该驱动器组件还包括具有接合位置和脱开位置的离合器构件。该离合器构件被构造成当位于所述接合位置时允许在所述驱动轴和所述从动轴之间传递扭矩。该离合器构件被构造成当位于所述脱开位置时防止在所述驱动轴和所述从动轴之间传递扭矩。在所述驱动器组件的超速状态下，所述离合器构件被朝向所述脱开位置偏压，以防止在从所述从动轴朝向所述驱动轴的方向上传递扭矩。
在另一个方面中，该公开提供了一种用于作业车辆的驱动器组件，其中该驱动器组件包括被构造成使驱动轴旋转的马达，并且包括被构造成在所述驱动轴和从动轴之间传递扭矩的齿轮系。该驱动器组件还包括具有接合位置和脱开位置的离合器构件。该离合器构件被构造成当位于所述接合位置时允许在所述驱动轴和所述从动轴之间传递扭矩。该离合器构件被构造成当位于所述脱开位置时防止在所述驱动轴和所述从动轴之间传递扭矩。所述离合器构件被朝向所述脱开位置偏压。所述驱动器组件附加地包括致动器，该致动器被构造成将所述离合器构件从所述脱开位置朝向所述接合位置致动。此外，该驱动器组件包括控制系统，该控制系统具有至少一个处理器和至少一个传感器，其中所述处理器被构造成从所述传感器接收传感器输入。所述传感器输入表示所述驱动器组件的速度状态。所述处理器与所述致动器通信。所述致动器被构造成至少部分地基于所述传感器输入而将所述离合器构件从所述脱开位置朝向所述接合位置致动。
在附图和下面的描述中阐述一个或多个实施方式的细节。从所述描述、附图和权利要求，其它特征和优点将变得清楚。
附图说明
图1是包括根据本公开的示例性实施方式的驱动器组件的采取农业拖拉机、播种机和物品车形式的包括牵引车辆和从动车辆的示例作业车辆系的立体图；
图2是根据本公开的示例性实施方式的图1的作业车辆系的驱动器组件的剖视图；
图3A是图2的驱动器组件的局部剖视图，示出了位于脱开位置的离合器装置；
图3B是图2的驱动器组件的局部剖视图，示出了位于接合位置的离合器装置；
图4是例示了操作所公开的根据本公开的示例性实施方式的驱动器组件的方法的流程图。
在各种附图中相同的附图标记表示相同元件。
具体实施方式
下面描述所公开的如在以上简要描述的图的附图中所示的用于作业车辆的驱动器组件的一个或多个示例性实施方式。本领域技术人员可以想到这些示例性实施方式的各种修改。
如这里使用的，除非另有限定或修改，具有被连词(例如，“和”)分开并且后面还有短语“……中的一个或多个”或“……中的至少一个”的元件的列举表示潜在地包括该列举的单独元件或者其任何组合。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或多个”表示可能只有A、只有B、只有C或A、B和C中的两个或更多个的组合(例如，A和B；B和C；A和C；或A、B和C)。
此外，在详细描述该公开时，可能使用方向术语，诸如“向前”、“向后”、“横向”、“水平”和“竖直”。这些术语是至少部分地相对于作业车辆或器具在使用期间行进的方向限定的。术语“向前”及其缩写形式(及任何派生词和变体)是指对应于作业车辆行进方向的方向，而术语“向后”(及派生词和变体)是指相反方向。术语“前后轴线”还可以指在前后方向上延伸的轴线。比较而言，术语“横向轴线”可以指垂直于前后轴线并在水平水平面延伸的轴线。该水平平面即为包含前后轴线和横向轴线的平面。如这里出现的术语“竖直”是指正交于包含前后轴线和横向轴线的水平平面的轴线或方向。
如这里使用的，术语“模块”是指任何硬件、软件、固件、电子控制元件、处理逻辑和/或处理器设备，它们单独地或以任何组合的方式不受限制地包括：专用应用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或分组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适部件。
这里，可以在功能和/或逻辑块组件和各种处理步骤方面描述本公开的实施方式。应该认识到，这种块组件可以通过被构造成执行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件组件实现。例如，本公开的实施方式可以采用各种集成电路组件如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等等，它们可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能。另外，本领域技术人员将认识到，本发明的实施方式可以与任何数量的系统结合地实践，并且认识到这里描述的作业车辆和控制系统及方法仅仅是本公开的示例性实施方式。
这里为了简洁起见，可能不详细地描述涉及系统的信号处理、数据传递、信号发送、控制和其它功能方面。此外，在这里包含的各种图中示出的连线旨在代表各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应该注意，在本公开的实施方式中可能存在许多另选或附加的功能关系或物理连接。
下面描述所公开的用于作业车辆的驱动器组件的一个或多个示例性实现方式。驱动器组件可以包括向作业车辆的车轮供应扭矩的马达诸如电马达。该驱动器组件还可以包括提供相对较高的齿轮减速的齿轮系。这允许马达和其它相关部件相对较小、负荷较轻。尽管如此，该齿轮系能在将扭矩从马达传递至车轮时增加扭矩量。
该驱动器组件可以包括离合器装置，该离合器装置接合以允许从马达到车轮进行扭矩传递而脱开以防止这种扭矩传递。该驱动器组件还可以包括致动器(例如，液压致动器)，该致动器被构造成致动以选择性地将离合器装置从脱开位置移动到接合位置。
该离合器可以被朝向脱开位置偏压以防止在从车轮朝向马达的方向上(即，在驱动器组件的超速状态下)进行扭矩传递。例如，该离合器可以包括将致动器朝向脱开位置偏压的偏压构件。如果在离合器接合时车辆以高于阈值速度(即，驱动器组件的机械速度极限)移动，则离合器脱开以防止驱动器组件遭受该超速状态。
由离合器提供的这种超速保护允许作业车辆以更高的速度行进(例如，在运输、下坡行进等期间)。此外，如果有功率损失、液压压力损失或其它故障，离合器可以默认朝向脱开位置，由此防止对驱动器组件的马达、齿轮系、离合器和/或其它部件造成损坏。
另外，还可以包括控制系统以控制离合器(例如，控制使离合器从脱开位置移动到接合位置的致动器)。在一些实施方式中，该控制系统可以基于一个或多个传感器输入(例如，驱动器组件内的一个或多个部件的速度和/或用于给马达供电的可用功率水平)来控制离合器。在一些实施方式中，可以对这些变量进行冗余检查以进一步确保离合器的接合不会损坏驱动器组件。
现在将参照附图描述用于作业车辆的驱动器组件的一个或多个示例性实现方式以及操作该驱动器组件的方法。尽管这里作为示例性作业车辆例示并描述了农业作业车辆，但是本领域技术人员将认识到，这里公开的驱动器组件及其操作方法的原理可以容易地适用于其它类型的作业车辆，包括建筑作业车辆、林业作业车辆等等。这样，本公开不应该限于与所示和所描述的农业设备相关的应用。
图1例示了根据本公开的示例性实施方式的作业车辆12、18、20的车队10。如图所示，车辆12、18、20可以附装在一起以作为整体进行移动并且进行串联操作。车辆12、18、20顺序地附装，从而第一或牵引车辆12牵引其它车辆。牵引车辆12可以拉动(拖动)其它车辆18、20中的至少一个。第二或中间车辆18可以附装至牵引车辆12并且可以跟随牵引车辆12。此外，第三或从动车辆20可以附装至中间车辆18并且可以跟随第一车辆12和第二车辆18。在该实施方式中，车辆12、18、20基本布置成单个行进队列(即，基本平行于行进方向)，从而车辆12、18、20基本顺序地沿着相同路径进行。在其它实施方式中，车辆12、18、20可以并列布置(即，横向于行进方向)。此外，尽管示出了三个作业车辆12、18、20，车队10可以包括少于或多于图1所示的三个的作业车辆12、18、20。
如图1所示，第一车辆12可以是拖拉机14。如将讨论的，拖拉机14可以被构造成拖动或拉动第二车辆18和/或第三车辆20。另外，拖拉机14的发电机15可以向第二车辆18和/或第三车辆20供应采取液压、电气和/或机械功率形式的操作功率。
拖拉机14可以包括框架11和支撑在框架11上的底盘21。底盘21可以包括驾驶室31和操作员界面33。操作员界面33可以包括一个或多个输入装置，通过该一个或多个输入装置用户能够输入用户命令。例如，该操作员界面33可以包括改变拖拉机14的速度的一个或多个踏板、用于操纵拖拉机14的方向盘和/或控制杆等等。而且，该操作员界面33可以由操作员使用来开启和关闭子系统。例如，在一些实施方式中，操作员界面33可以用来在一些实施方式中开启/关闭第三车辆20的动力车轮。
在一些实施方式中，框架11由多个车轮17支撑。此外，拖拉机14可以包括向车轮17中的一个或多个供应扭矩的原动机如内燃发动机13。将认识到，拖拉机14可以包括将来自于发动机13的动力传递至车轮17以使拖拉机14移动的驱动器组件(例如，动力系、变速器、齿轮系、齿轮箱等等)。
在一些实施方式中，拖拉机14可以还包括至少一个速度传感器25，该速度传感器25被构造成检测拖拉机14的速度状态。例如，在一些实施方式中，速度传感器25可以包括被构造成通过雷达或其它方式检测拖拉机14的地面速度(即，拖拉机14相对于地面的移动速率)的地面速度传感器。在附加实施方式中，该速度传感器25可以被构造成检测从发动机13输出的速度(例如，马达轴旋转速度)。如将讨论的，传感器25可以提供影响控制第三车辆20的方法的输入。
另选地，拖拉机14可以包括发电机15。该发电机15可以是已知类型(例如，具有逆变器和其它已知部件)。在一些实施方式中，该发电机15可以操作地连接至发动机13并且可以通过将来自于发动机13的机械能量转换成电能而发电。此外，拖拉机14可以包括电气传感器27。电气传感器27可以包括用于检测可从发电机15获得的可用功率水平的已知部件(例如，电压计、安培计等等)。如将讨论的，传感器27可以提供影响控制第三车辆20的方法的输入。
第二车辆18可以被构造成种植机或播种机16。播种机16的图示进行了简化，并且将认识到该播种机16可以包括没有图示的附加特征。播种机16可以是可操作的，以产生垄沟，将种子分配到垄沟中并且垄沟封闭以为种子提供适当的生长条件。播种机16可以从第三车辆20接收种子、化肥和/或其它物品。空气管道或输送线路的网络可以将夹带物品的气流引导到若干个沉积管，这些沉积管布置在横跨播种机16横向间隔开的不同行单元(未示出)中。更具体地说，相对较少数量的主空气线路初始可以将夹带物品的气流从第三车辆20引导至在各种位置安装至播种机16的若干个分配塔。这些分配塔然后可以将气流分成更大数量的二次空气线路，这些二次空气线路然后将物品传送至沉积管以种植或沉积在地里。播种机16的行单元还可以包括各种地面接合工具(其中只有一些可以在图1中看到)，这些工具例如通过开垄、压实土壤和将垄在新沉积的物品上封闭而辅助物品沉积过程。在其它实施方式中，播种机16可以被替换为其它农业机械或者可以被省去。
另外，第三车辆20可以被构造成物品车26。物品车26可以包括由多个车轮28支撑的框架29。车轮28可以安装至相应的轴，所述轴在这里称为从动轴或在图示示例中称为输出毂30。
物品车26可以还包括由框架29支撑并容纳产品(例如，农业产品如化肥、种子等)的容器22。如将讨论的，容器22中的产品可以在农业操作期间输送到车外(例如，输送到播种机16)。
此外，物品车26可以包括用于使车轮28中的至少一个车轮驱动地旋转的至少一个驱动器组件35。在一些实施方式中，驱动器组件35被构造成仅给车轮28中的一个车轮(例如，其中一个后轮)供应动力。驱动器组件35可以选择性地给相应的车轮28供应动力以向地面施加转矩，并且克服越过地表面过程中的滚动阻力。因此，驱动器组件35有助于作业车辆10的车队的总体推进。换言之，该驱动器组件35可以给拖船机14移动物品车26提供辅助。如将详细地讨论地，该驱动器组件35可以包括动力源诸如车载马达32。该驱动器组件35还可以包括将详细讨论的用于将来自于马达32的动力传递至输出毂30并最终传递至车辆的其它部件。
在一些实施方式中，马达32可以是电马达。在一些实施方式中，该马达32可以操作地连接至拖拉机14的发电机15。因而，物品车26的马达32可以被构造成从由拖拉机14的发电机15供应的电力产生扭矩。然而，将认识到，该电力可以从另一个源供应至马达32而不会脱离本公开的范围。尽管在图1中仅示出了一个驱动器组件35，但是将认识到，该物品车26可以包括例如位于物品车26的相反侧的至少一个附加驱动器组件35。
在一些实施方式中，物品车26还可以包括被构造成检测物品车26的速度状态的至少一个速度传感器36a、36b。例如，在一些实施方式中，可以包括马达速度传感器36a来检测马达的轴(即，驱动轴或输入轴)的转速。此外，在一些实施方式中，可以包括输出速度传感器36b来检测输出毂30或固定而与输出毂30一起旋转的其它从动轴的转速。如将讨论的，传感器36a、36b可以提供影响控制物品车26的动力系34的方法的输入。
另外，可以包括连接系统38。通常，该连接系统38可以连接拖拉机14、播种机16和物品车26以在车队中进行串联操作。该连接系统38可以包括在拖拉机14和播种机16之间延伸的前刚性拖拽杆40a和在播种机16和物品车26之间延伸的后刚性拖拽杆40b。连接系统38可以进一步包括物品输送装置42，该物品输送装置42被构造成将容器22中的产品车外输送至播种机16，如上所述。此外，在一些实施方式中，电缆44可以在拖拉机14和物品车26之间延伸。
此外，可以包括控制系统46以控制一个或多个部件。该控制系统46可以被构造成具有相关处理器48以及其它相关计算装置(例如，存储器架构、电路等)的计算装置。该控制系统46可以与驱动器组件35通信以如将讨论的那样控制其操作。此外，该控制系统46可以与以上提到的传感器25、27、36a、36b中的一个或多个通信。例如，该控制系统46可以被构造成从传感器25、27、36a、36b接收CAN总线数据。如将讨论的，传感器25、27、36a、36b中的一个或多个可以提供传感器输入(例如，与由传感器25、27、36a、36b检测到的速度和/或电负荷对应)。根据该传感器输入，处理器48可以生成最终控制物品车26的驱动器组件35的控制信号。此外，控制系统46可以与操作员界面33通信。这样，操作员界面33可以提供用户命令，这些用户命令相配合以如将讨论的那样控制驱动器组件35的各种部件。
现在参照图2，将更详细地讨论根据示例性实施方式的物品车26的驱动器组件35。总体来说，驱动器组件35可以被看作是“末级驱动器”，这是因为其提供一个或多个齿轮比，以按照一个或多个具体扭矩和速度值将动力直接输送至车轮。然而，其它驱动器组件35可以不同地构造并且可以应用在其它应用和布置中。如图所示，驱动器组件35可以包括驱动地旋转驱动轴50(即，输入轴或马达轴)的电马达32。驱动器组件35可以还包括具有齿轮系58和离合器构件60的变速器56。在一些实施方式中，变速器56在马达35和输出毂30之间提供单一齿轮比。驱动器组件35的部件可以至少部分地包封在壳体62中。此外，齿轮系58和/或离合器构件60的可动部件可以由相应的轴承(例如，辊子轴承)支撑成在壳体62内旋转。
一般来说，离合器构件60可以包括输入构件64和输出构件。输入构件64在一些实施方式中可以包括齿轮齿，并且在一些实施方式中可以与驱动轴50啮合。输出构件65也可以如将讨论的那样包括齿轮齿，并且可与齿轮系58啮合。因此，如图2的实施方式中所示，离合器构件60可以具有在径向方向上从马达32的驱动轴50的旋转轴线67间隔开的旋转轴线69。在一些实施方式中，旋转轴线67、69可以基本彼此平行。在其它实施方式中，离合器构件60的旋转轴线69可以与驱动轴50和/或变速器56的其中一个旋转轴线同轴。下面将详细地讨论离合器构件60的其它部件。
离合器构件60可以在脱开位置(图3A)和接合位置(图3B)之间移动。当位于接合位置时，驱动器组件35可以将扭矩从驱动轴50传递至输出毂30。相反，当离合器构件60位于脱开位置时，驱动器组件35可以限制(例如，防止)驱动轴50和输出毂30之间的扭矩传递。
变速器56可以包括在驱动轴50和输出毂30之间提供齿轮减速的齿轮系58。这样，可以将驱动轴50的高速低扭矩旋转转换成输出毂30的低速高扭矩旋转。齿轮系58可以具有各种构造，包括图2中所示的构造。齿轮系58可以包括各种类型的齿轮，包括正齿轮、锥齿轮、行星齿轮组或其它齿轮。
在一些实施方式术后，齿轮系58可以包括与离合器构件60的输出构件65啮合的第一齿轮82。这样，第一齿轮82可以在离合器构件60位于接合位置时从离合器构件60接收扭矩。第一齿轮82还可以固定在中间轴84上。换言之，第一齿轮82可以固定成作为整体与中间轴84一起旋转。第一齿轮82和中间轴84可以具有旋转轴线71。中间轴84和第一齿轮82的轴线71也可以与离合器构件60的旋转轴线69间隔开并与该旋转轴线69基本平行。
齿轮系58可以附加地包括第二齿轮86。第二齿轮86可以是螺旋齿轮。第二齿轮86可以固定在中间轴84上。因而，第二齿轮86可以第一齿轮82同轴以围绕旋转轴线71共同旋转。
此外，齿轮系58可以包括第三齿轮88。第三齿轮88可以是与第二齿轮86啮合的螺旋齿轮。第三齿轮88的旋转轴线73可以与第二齿轮86的旋转轴线71间隔开并且与该旋转轴线71基本平行。第三齿轮88可以固定在太阳轴92上。因而，太阳轴92可以与第三齿轮88同轴。
齿轮系58可以进一步包括行星齿轮组90。该行星齿轮组90可以包括太阳齿轮94、多个行星齿轮96和环形齿轮98。太阳齿轮94可以固定在太阳轴92上。因而，太阳齿轮94可以固定成与第三齿轮88一起旋转。太阳齿轮94也可以与第三齿轮88同轴以围绕轴线72共同旋转。行星齿轮组90可以附加地包括布置在太阳轴92和环形齿轮98之间并且与太阳轴92和环形齿轮98啮合的多个行星齿轮96。环形齿轮98可以固定至壳体62。行星齿轮组90还可以包括托架100，该托架100联接至行星齿轮96。输出毂30可以固定至托架100。因而，输出毂30可以固定成与托架100一起旋转。
因而，假定离合器构件60位于接合位置(图3B)，则来自于马达32的扭矩可以驱动并旋转驱动轴50。该扭矩可以从输入构件64传递至接合的离合器构件60的输出构件65。结果，齿轮系58的第一齿轮82可以与中间轴84和第二齿轮86一致地旋转。这致使第三齿轮88、太阳轴92和太阳齿轮94旋转。扭矩被传递至行星齿轮96以使托架100旋转并最终使输出毂30旋转。
在一些实施方式中，驱动器组件35可以附加地包括制动器组件99。制动器组件99可以由壳体62支撑在行星齿轮组90附近。在一些实施方式中，制动器组件99可以被构造成制动并交替地释放太阳轴92。
现在参照图3A和图3B，将更详细地讨论根据示例性实施方式的离合器构件60。离合器构件60可以包括输入构件64。输入构件64可以类似于正齿轮并且可以固定在同轴离合器轴66上。
离合器轴66可以包括第一端68和第二端70。离合器轴66可以基本以旋转轴线69为中心。离合器轴68的第一端68和第二端70可以由多个轴承(例如，辊子轴承)支撑以相对于壳体62旋转。输入构件64可以接近第一端68固定至离合器轴66。
外部缸体72可以固定至输入构件64的轴向端面。这样，外部缸体72可以固定成与输入构件64一起旋转。外部缸体72可以围绕离合器轴66环形地延伸，并且可以与输入构件64和离合器轴66同轴。
另外，盘74可以固定至外部缸体72。盘74可以布置在外部缸体72的与输入构件64相反的一端上。此外，盘74可以从外部缸体72朝向旋转轴线69径向向内延伸。
离合器构件60可以进一步包括离合器毂76。离合器毂76可以大体为圆筒状并且可以围绕轴66环形地延伸。离合器毂76可以与轴66和外部缸体72同轴。离合器毂76可以包括沿着轴线69间隔开的第一端77和第二端79。离合器毂76可以由多个轴承81(例如，辊子轴承)支撑以在离合器轴66上相对旋转。另外，离合器毂76的第一端77可以被接收在盘74和外部缸体72内。此外，离合器毂76的第一端77可以在径向上与外部缸体72相对。离合器毂76的第二端79可以包括输出构件80。如以上参照图2所描述的，输出构件80可以包括与变速器56的第一齿轮82啮合的多个齿轮状齿。
离合器构件60可以附加地包括离合器组78。离合器组78可以在径向方向上布置在外部缸体72和离合器毂76之间。离合器组78还可以在轴向方向上布置在盘74和活塞104之间。离合器组78可以是具有一系列交替的摩擦板和分离板的已知离合器组，这些摩擦板和分离板中的一些固定至外部缸体，另一些固定至离合器毂76。
活塞104可以是用于在脱开位置和接合位置之间致动离合器构件60的致动器105的一部分。活塞104可以布置在腔室102内。腔室102可以被限定在离合器毂76和外部缸体72之间(在径向方向上)以及输入构件64和盘74之间(在轴向方向上)。在一些实施方式中，当在脱开位置和接合位置之间移动离合器构件60时，活塞104可以在轴向方向上(即，沿着轴线并基本平行于轴线69)移动。在一些实施方式中，活塞104在沿着轴线69的一个方向上移动以接合离合器构件60，并且活塞104可以在沿着轴线69的相反方向上移动以脱开离合器构件60。
活塞104可以包括内径部分109、外径部分107以及限定在内径部分109和外径部分107之间的孔口111。该孔口111可以是位于活塞104的轴向端面上的圆形凹槽或沟槽。外径部分107的轴向端面可以抵靠并接合离合器组78。内径部分109的公共轴向端面可以抵靠并接合离合器构件60的偏压构件106。孔口111可以在活塞104移动时接收离合器毂76的第一端77。
在一些实施方式中，致动器105可以是液压致动器。这样，离合器构件60可以包括液压线路108和液压泵112。液压线路108可以基本轴向地延伸穿过离合器轴66。线路108的一端可以径向向外延伸以与腔室102流体连通。线路108的相反端可以包括阀110。阀110可以可操作地连接至液压泵112。在一些实施方式中，阀110可以是比例阀，该比例阀提供液压压力的比例控制以移动活塞104。在其它实施方式中，阀110可以是开关阀。
偏压构件106可以在径向方向上布置在离合器轴66和离合器毂76之间。在一些实施方式中，偏压构件106可以是一系列贝式垫圈。如上所述，活塞104的内径部分109可以在活塞104移动时抵靠偏压构件106。将认识到，偏压构件106可以将活塞104偏压成轴向远离盘74。因而，如下面将讨论的，偏压构件106可以提供将离合器构件60朝向脱开位置偏压(图3A)的偏压力。
致动器105可以克服由偏压构件106提供的偏压力而将离合器构件60从脱开位置(图3A)朝向接合位置(图3B)致动。具体地说，泵1112可以选择性地增加线路108和腔室102的压力，从而致使活塞104克服来自于偏压构件106的偏压力以基本平行于轴线69(图3B)朝向盘74移动。因而，离合器组78被压缩在活塞104的内径部分109和盘74之间。最终，离合器组78的摩擦板和分离板旋转锁定在一起，从而使离合器构件60位于接合位置。
因而，当位于接合位置时，扭矩可以从马达驱动轴50传递至输入构件64、外部缸体72、离合器毂76和输出构件80。如以上详细描述的，该扭矩可以通过变速器56传递至输出毂30。
当液压线路108中的压力减小时，偏压构件106可以将活塞104远离盘74偏压向输入构件64。因而，离合器组78的摩擦板和分离板可以被释放，由此允许内部缸体72和离合器毂76之间进行相对旋转，并由此将离合器构件60移动到其接合位置。
现在参照图4，将讨论根据示例性实施方式的操作物品车26的驱动器组件35的方法1000。在一些实施方式中，该方法1000可以由控制系统46(图1)采用。
方法1000可以以1002开始，其中离合器构件60脱开。同样，离合器构件60可以被朝向脱开位置偏压。因而，在一些实施方式中可以将方法1000的1002省去。方法1002可以在1004继续，其中(经由操作员界面33)接收操作员请求以接合离合器构件60。
在1006，处理器48可以确定物品车26行进之缓慢足以接合离合器构件60而不会对驱动器组件35造成损坏。在一些实施方式中，在1006，处理器48可以接收关于物品车26的速度和/或拖拉机14的速度的一个或多个传感器输入。例如，处理器48可以从传感器36a接收关于驱动轴50的输入旋转速度的马达速度传感器输入。此外，处理器48可以从传感器36b接收关于输出毂30的输出转速的车轮速度传感器输入。另外，处理器48可以从传感器25接收关于拖拉机14的速度状态(例如，地面速度)的传感器输入。在一些实施方式中，处理器48可以从每个传感器36a、36b、25接收传感器输入，并且处理器48可以将这些输入与相应的阈值速度进行比较。如果从传感器36a、36b、25检测到的任一个速度大于相应的阈值，则方法1006可以循环回到1002以保持离合器构件60位于脱出位置。然而，如果在1006，所检测到的速度小于或等于相应的阈值，则方法1000可以在1008继续。将认识到，1006的阈值可以是任何合适的速度。例如，在一些实施方式中，当物品车26以低于近似40km/hr的速度行进时，动力系54和/或马达可以安全地(即，没有损坏地)操作。因而，1006的阈值可以基于该速度极限，或者在一些实施方式中基于低于该速度极限的安全余量。具体地说，在一些实施方式中，传感器36a、36b、25的速度阈值可以相当于大约20到30km/hr的地面速度。
在1008，处理器48可以确定是否有足够的电力供应来给电马达32充分地供电。处理器48可以从电气传感器27接收传感器输入。此外，处理器48可以将由传感器27检测的可用电力水平与预定阈值进行比较。如果所检测到的可用电力水平小于该阈值，则方法1000可以循环回到1002以将离合器构件60保持在脱开位置。然而，如果在1008所检测到的电力水平大于或等于阈值，则该方法可以继续至1010。
在1010，处理器48可以与致动器105通信(例如，发送控制信号)以将离合器构件60从脱开位置(图3A)移动到接合位置(图3B)。如意思讨论的，控制系统46可以使液压泵112对液压线路108加压，致使活塞104克服由偏压构件106供应的偏压力而移动，并且使离合器构件60接合。
接下来，在1012，处理器48可以与马达32通信(例如，发送控制信号)以给马达32供能。如上所述，由马达32产生的扭矩可以通过离合器构件60、通过变速器56传递至输出毂30和车轮28。
接下来，在1014，控制系统46可以在使离合器构件60接合和/或给马达32供能的同时继续通过传感器36a、36b、25监测物品车26的速度。在1014，控制系统46可以执行在与1006处执行的那些操作类似的操作。具体地说，控制系统46可以确定由传感器36a、36b、25中的一个或多个检测到的速度状态是否低于或等于阈值速度。如果由传感器36a、36b、25检测到的速度保持低于相应阈值，则方法1000可以循环回到1010，从而使得离合器构件60保持在接合位置。然而，如果检测到的速度超过预定阈值，则该方法可以循环回到1002以将离合器构件60脱开。具体地说，控制系统46可以与液压泵112通信以降低液压线路108中的压力，从而致使来自于偏压构件106的偏压力将活塞104从离合器组78偏压开。因而，该离合器构件60可以在超速状态下自动地脱开，从而防止车轮28发生反向驱动(即，防止扭矩从输出毂30向马达32传递)。
在该实施方式中，控制系统46可以进行冗余检查(例如，在1006)，以确保物品车26的行进速度低得足以将离合器构件60接合。致动器105基于来自于传感器36a、36b、25的多个不同传感器输入致动离合器构件60以使其远离脱开位置而朝向接合位置。类似地，一旦离合器构件60被接合并且马达32被供能，致动器105可以继续对来自于传感器36a、36b、25的输出进行冗余检查，以确保物品车26的行进速度低得足以保持离合器构件60接合。该冗余可以帮助增加控制精度并且降低由于高速而对马达32和/或动力系54造成损坏的几率。
另外，因为离合器构件60被朝向脱开位置偏压，所以驱动器组件35在其它情况下可以得到保护。例如，如果有功率损失、液压线路108中有意外压力损失或其它故障，则离合器构件60可以偏压地脱开并且防止对驱动器组件35造成损坏。
而且，驱动器组件35可以提供相对较高的齿轮减速。这允许马达32和相关的电气设备的负荷相对较轻并且紧凑。另外，驱动器组件35和离合器构件60可以相对紧凑并且重量较轻。
将认识到，本公开的特征和方法可以与图示那些不同。例如，当确定是否接合离合器构件60时，控制系统46可以从其它传感器接收输入。具体地说，在一些实施方式中，控制系统46可以从检测液压线路108或腔室102内的液压压力的压力传感器接收传感器输入。如果该压力超过阈值，则控制系统46可以允许离合器构件60朝向脱开位置偏压。其它传感器可以检测其它状态诸如用于冷却动力系54的部件和/或马达32的可用冷却剂水平，并且将该输入提供给控制系统46以同样控制离合器构件60。
附图中的任何流程图和框图或者类似的上述讨论可以举例说明根据本公开的各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方块都可以代表代码的模块、分段或部分，所述代码包括用于实现具体逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应该注意，在一些另选的实现方式中，方框中(或在其它地方描述)的功能可能不按图中所示的顺序发生。例如，连续地示出的两个方框(或者连续地描述的两个操作)实际上可以基本同时地执行，或者方框(或操作)有时可以根据所涉及的功能而以相反顺序执行。还将注意，任何框图和/或流程图示的每个方框以及任何框图和/或流程图示的方框的组合都可以通过基于专用用途硬件的系统实现，该专用用途硬件的系统执行指定功能或动作或者专用用途硬件和计算机指令的组合。
这里使用的术语仅仅为了描述具体实施方式之用，并不是为了限制本公开。如这里使用的，单数形式“一”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”当在该说明书中使用时指定存在所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除包括附加地添加的一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
已经为了图示和描述的目的提供了本公开的描述，但是该描述不是穷尽性的或者为了将该公开限制于所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和改变对本领域技术人员来说都是显而易见的。这里选择并描述明确参照的实施方式是为了更好地说明该公开的原理及其实际应用，并且使得本领域技术人员能够理解该公开并认识到所描述的示例的许多另选例、修改和改变。因而，那些明确描述的实施方式以外的各种实施方式和实现也在所附权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种用于作业车辆的末级驱动器，该末级驱动器包括：
壳体；
相对于所述壳体安装的输出毂，该输出毂被构造成联接到所述作业车辆的车轮；
马达，该马达安装到所述壳体并被构造成使延伸到所述壳体中的驱动轴旋转；
变速器，该变速器被容纳在所述壳体中并且具有：
离合器，该离合器包括：
离合器轴，该离合器轴联接到所述驱动轴；
离合器组，该离合器组由所述离合器轴支撑并能在接合位置与脱开位置之间移动；
偏压构件，该偏压构件施加使所述离合器组朝向所述脱开位置的偏压力；
致动器，该致动器被构造成使所述离合器组克服所述偏压力而从所述脱开位置向所述接合位置移动；以及
离合器毂，该离合器毂由所述离合器轴支撑成当所述离合器组处于所述脱开位置时进行相对旋转；以及
齿轮系，该齿轮系包括：
中间轴；
第一齿轮，该第一齿轮联接到所述中间轴和所述离合器毂；
第二齿轮，该第二齿轮联接到所述中间轴；以及
减速齿轮组，该减速齿轮组联接到所述第二齿轮和所述输出毂，
所述减速齿轮组是行星齿轮组，该行星齿轮组包括太阳轴、多个行星齿轮以及用于所述多个行星齿轮的托架，所述太阳轴被固定成与所述第二齿轮一起旋转并且从动轴被固定成与所述托架一起旋转；以及
具有至少一个处理器的控制器，该控制器被构造成控制所述致动器以使所述离合器组向所述接合位置移动，将扭矩从所述离合器轴传递到所述离合器毂，且由此经过所述齿轮系而传递到所述输出毂；
其中在超速状态下，所述控制器允许所述离合器组在来自所述偏压构件的所述偏压力的作用下而处于所述脱开位置，以防止扭矩在所述离合器轴与所述离合器毂之间传递，且进而防止从所述输出毂传递到所述马达。
2.根据权利要求1所述的末级驱动器，其中所述驱动轴被构造成相对于所述壳体围绕第一旋转轴线旋转；
其中所述离合器轴被构造成相对于所述壳体围绕第二旋转轴线旋转；
其中所述中间轴被构造成相对于所述壳体围绕第三旋转轴线旋转；
其中所述减速齿轮组包括被构造成相对于所述壳体围绕第四旋转轴线旋转的轴；并且
其中所述第一旋转轴线、所述第二旋转轴线、所述第三旋转轴线和所述第四旋转轴线以基本上彼此平行并且间隔开的方式延伸穿过所述壳体。
3.根据权利要求1所述的末级驱动器，其中所述致动器是液压操作的活塞。
4.根据权利要求3所述的末级驱动器，其中所述活塞包括被构造成抵靠所述离合器组的第一部分以及被构造成抵靠所述偏压构件的第二部分；并且
其中所述第一部分和所述第二部分相对于所述离合器轴在径向方向上分开，使得所述第二部分被布置在所述第一部分与所述离合器轴之间。
5.根据权利要求4所述的末级驱动器，其中所述活塞包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的孔口，所述孔口被构造成在所述离合器组处在所述接合位置时接收所述离合器毂的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的末级驱动器，其中所述离合器毂由轴承支撑成相对于所述离合器轴旋转，所述轴承布置在所述离合器毂和所述离合器轴之间。
7.根据权利要求1所述的末级驱动器，其中所述离合器轴限定从所述驱动轴接收扭矩的输入构件，并且
其中所述离合器毂限定将扭矩传递到所述第一齿轮的输出构件。
8.根据权利要求1所述的末级驱动器，该末级驱动器还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器向所述处理器提供指示所述末级驱动器的速度或动力状态的传感器输入；
其中所述控制器控制所述致动器以至少部分地基于所述传感器输入而使所述离合器组从所述脱开位置向所述接合位置移动。
9.根据权利要求8所述的末级驱动器，所述末级驱动器还包括用户输入装置，该用户输入装置被构造成用于向所述控制器输入给所述马达供能的用户命令；并且
其中所述控制器被构造成控制所述致动器以基于所述传感器输入和所述用户命令而使所述离合器组从所述脱开位置向所述接合位置移动。
10.根据权利要求8所述的末级驱动器，其中所述驱动轴被构造成以马达速度旋转；
其中所述传感器被构造成检测所述马达速度，所述传感器输入对应于所检测到的马达速度；
其中所述控制器被构造成将所检测到的马达速度与预定阈值马达速度进行比较，并且确定所检测到的马达速度何时小于或等于所述阈值马达速度；并且
其中所述控制器被构造成控制所述致动器以至少部分地基于确定所检测到的马达速度小于或等于所述阈值马达速度而使所述离合器组从所述脱开位置向所述接合位置移动。
11.一种用于作业车辆的末级驱动器，该末级驱动器包括：
壳体；
相对于所述壳体安装的输出毂，该输出毂被构造成联接到所述作业车辆的车轮；
马达，该马达安装到所述壳体并被构造成使延伸到所述壳体中的驱动轴旋转；
变速器，该变速器被容纳在所述壳体中并且具有：
离合器，该离合器包括：
离合器轴，该离合器轴联接到所述驱动轴；
离合器组，该离合器组由所述离合器轴支撑并能在接合位置与脱开位置之间移动；
偏压构件，该偏压构件施加使所述离合器组朝向所述脱开位置的偏压力；
致动器，该致动器被构造成使所述离合器组克服所述偏压力而从所述脱开位置向所述接合位置移动；以及
离合器毂，该离合器毂由所述离合器轴支撑成当所述离合器组处于所述脱开位置时进行相对旋转；以及
齿轮系，该齿轮系包括：
中间轴；
第一齿轮，该第一齿轮联接到所述中间轴和所述离合器毂；
第二齿轮，该第二齿轮联接到所述中间轴；以及
减速齿轮组，该减速齿轮组联接到所述第二齿轮和所述输出毂，
具有至少一个处理器的控制器，该控制器被构造成控制所述致动器以使所述离合器组向所述接合位置移动，将扭矩从所述离合器轴传递到所述离合器毂，且由此经过所述齿轮系而传递到所述输出毂；以及
至少一个传感器，所述至少一个传感器向所述处理器提供指示所述末级驱动器的速度或动力状态的传感器输入，
其中在超速状态下，所述控制器允许所述离合器组在来自所述偏压构件的所述偏压力的作用下而处于所述脱开位置，以防止扭矩在所述离合器轴与所述离合器毂之间传递，且进而防止从所述输出毂传递到所述马达，
其中所述输出毂被构造成以输出速度旋转；
其中所述传感器被构造成检测所述输出速度，并且所述传感器输入对应于检测到的输出速度；
其中所述控制器被构造成将所检测到的输出速度与预定阈值输出速度进行比较，并且确定所检测到的输出速度何时小于或等于所述阈值输出速度；并且
其中所述控制器被构造成控制所述致动器以至少部分地基于确定所检测到的输出速度小于或等于所述阈值输出速度而使所述离合器组从所述脱开位置向所述接合位置移动。
12.一种用于作业车辆的末级驱动器，该末级驱动器包括：
壳体；
相对于所述壳体安装的输出毂，该输出毂被构造成联接到所述作业车辆的车轮；
马达，该马达安装到所述壳体并被构造成使延伸到所述壳体中的驱动轴旋转；
变速器，该变速器被容纳在所述壳体中并且具有：
离合器，该离合器包括：
离合器轴，该离合器轴联接到所述驱动轴；
离合器组，该离合器组由所述离合器轴支撑并能在接合位置与脱开位置之间移动；
偏压构件，该偏压构件施加使所述离合器组朝向所述脱开位置的偏压力；
致动器，该致动器被构造成使所述离合器组克服所述偏压力而从所述脱开位置向所述接合位置移动；以及
离合器毂，该离合器毂由所述离合器轴支撑成当所述离合器组处于所述脱开位置时进行相对旋转；以及
齿轮系，该齿轮系包括：
中间轴；
第一齿轮，该第一齿轮联接到所述中间轴和所述离合器毂；
第二齿轮，该第二齿轮联接到所述中间轴；以及
减速齿轮组，该减速齿轮组联接到所述第二齿轮和所述输出毂，
具有至少一个处理器的控制器，该控制器被构造成控制所述致动器以使所述离合器组向所述接合位置移动，将扭矩从所述离合器轴传递到所述离合器毂，且由此经过所述齿轮系而传递到所述输出毂；以及
至少一个传感器，所述至少一个传感器向所述处理器提供指示所述末级驱动器的速度或动力状态的传感器输入，
其中在超速状态下，所述控制器允许所述离合器组在来自所述偏压构件的所述偏压力的作用下而处于所述脱开位置，以防止扭矩在所述离合器轴与所述离合器毂之间传递，且进而防止从所述输出毂传递到所述马达，
其中所述马达是电马达，并且所述至少一个传感器包括第一传感器和第二传感器；
其中所述第一传感器被构造成检测所述末级驱动器的速度并且将表示所检测到的速度的第一传感器输入提供给所述控制器；
其中所述第二传感器被构造成检测能用于所述电马达的电力水平，并且将表示所检测到的电力水平的第二传感器输入提供给所述控制器；
其中所述控制器被构造成将所检测到的速度与预定阈值速度进行比较，并且确定所检测到的速度何时小于或等于所述阈值速度；
其中所述控制器被构造成将所检测到的电力水平与预定阈值电力水平进行比较，并且确定所检测到的电力水平何时大于或等于所述阈值电力水平；并且
其中所述控制器被构造成控制所述致动器以基于确定所检测到的速度小于或等于所述阈值速度并且确定所检测到的电力水平大于或等于所述阈值电力水平而使所述离合器组从所述脱开位置向所述接合位置移动。
13.根据权利要求12所述的末级驱动器，其中所述第二传感器被构造成检测能从联接到所述电马达的发电机获得的电力水平。
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