CN109641627B - 包括传感器的履带系统和包括该履带系统的车辆 - Google Patents

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Abstract

一种用于橡胶履带式作业车辆的履带系统，包括安装到履带轮上的温度传感器(15)和天线(16)，天线(16)连接到温度传感器(15)，以将温度传感器(15)产生的温度信号发送到接收器(21)。还要求保护包括上述履带系统的作业车辆和温度测量方法。

Description

包括传感器的履带系统和包括该履带系统的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于履带式车辆的橡胶履带悬架，特别是作业车辆(例如建筑设备车辆)、或军用履带式车辆、或农用车辆(例如联合收割机等)。
背景技术
履带式作业车辆设置有底架悬架，以增加在柔软地面上的附着力和牵引性能，例如受较高湿度影响的地面或具有较多沙子的地面。
橡胶履带式车辆是优选的，以便还另外满足在铺砌街道上较高速度的需求，例如在作业车辆行驶往返建筑工地或耕地的过程中。此外，橡胶履带往往比其他履带更便宜。在车辆的牵引状态期间，车辆的橡胶履带由轮引导，并且在这种情况下，由于履带和轮之间的摩擦而产生热量。
在某些作业条件下，例如在铺砌街道上长时间使用期间，橡胶履带(特别是轮)会过热。过热是不利的，这是因为履带和辊轮的磨损会增加，因此车辆维护的成本和时间也增加。
以上情况特别适用于下面这样的辊轮，即与其它轮相比具有最小直径的轮，包括与橡胶履带接触的外聚合物层。在运行期间保持这种聚合物层完好很重要。
发明内容
通过根据本发明的橡胶履带悬架、根据本发明的车辆和根据本发明的方法，实现了本发明的范围。特别地，根据本发明，橡胶履带式作业车辆的悬架包括安装到履带轮上的温度传感器和天线，天线连接到温度传感器以将温度传感器产生的温度信号发送到接收器。
根据一优选实施例，悬架包括射频供电电路，以将温度传感器与天线相连并且适于由电磁辐射供电，以便通过天线发送温度信号。
根据另一个实施例，轮包括支撑在滚动框架上并与履带接触的冠；框架限定了容纳传感器的检测器的容座。
根据另一实施例，容座是框架内的通孔，以使得检测器与冠接触。
附图说明
为了更好地理解本发明，将参考附图进一步公开本发明，其中：
图1示出配备有本发明的橡胶履带式作业车辆；
图2是配备有根据本发明的传感器的履带辊轮的非比例草图；
图3是根据图2的III﹣III线的局部剖视图；
图4是根据本发明的履带系统的示意性剖视图；和
图5是根据本发明的发射器和接收器系统的方框图。
具体实施方式
图1总体上涉及作业车辆1，其包括车架2和安装到车架2上的至少两个优选四个橡胶履带式履带系统3。
车架2可以是刚性车架，在这种情况下，车辆可以设置有转向轮(未示出)；或者可以是铰接车架，其具有前部4；后部5，其围绕轴线A铰接到前部4；和转向单元(未示出)，优选地是液压转向单元，其包括线性致动器，以控制前部4相对于后部5围绕轴线A的相对角位置。
每个履带系统3均包括：橡胶履带6；驱动轮7，从差速器(未示出)伸出，用于驱动履带6；和相对于车架2枢转的底架8。底架8包括：前惰轮9；后惰轮10，履带6包绕在前惰轮9和后惰轮10上；一个或多个辊轮11、12、13，用于引导履带6；所有这些轮都由前后延伸的底架8支撑并且轮9、10、11、12、13安装到底架8上。虽然“前惰轮”、“后惰轮”、“辊轮”是单数术语，但是在每个相对位置处以侧到侧的方位设置有多个轮，例如在该实施例中。特别地，至少辊轮11、12、13沿前后方向相邻。
特别地，底架8连接到车架2，以当车辆1沿直线路径行驶时在平行于轴线A并且前后定向的平面中倾转。
根据本发明，悬架配备有：温度传感器15，用于检测代表轮11、12、13和橡胶履带6之间接触区域中温度的温度；无线发射器或天线16，用于将温度传感器15的信号发送到接收器。
温度传感器15和无线发射器16可以由机械能量收集器(即机电能量转换器)或者由无源电路(优选射频供电的无源电路)供电，在后一种情况中，当通过适当功率和频率的电磁照射发生时感生电流流动。
当传感器15和天线16由机械能量收集器(例如微机电系统(MEMS)能量收集器)供电时，收集器安装到悬架3的移动构件上，使得当车辆行驶时收集用于使温度传感器15运行的机械能。例如，机械能量收集器可以安装到轮11、12、13中的一个上。
在射频供电电路的情况下，由电磁照射所感生的电流能够实现以下功能中的一个或多个：为用于温度检测的传感器15供电、为射频电路供电以将信号发送到天线16、为天线16供电以发送已处理或未处理的温度信号。
为了检测代表轮和橡胶履带6之间接触区域中工作状态的温度，至少温度传感器15和天线16位于轮上和/或位于安装器件上，安装器件限定了使用中轮的旋转轴线。例如，安装器件包括滚动轴承或摩擦轴承和/或轴和/或螺纹连接件。实际上，轮和安装器件靠近与履带6接触的接触区域，因此主要受到因履带6在轮上摩擦所产生热量的影响。
根据本发明的一优选实施例，载有温度传感器的轮包括冠状嵌件17，其接触橡胶履带6。冠状嵌件17安装在框架18上，特别是铸造金属框架，该框架18在使用中围绕安装器件滚动；并且冠状嵌件17优选地由聚合物材料制成。为了保护传感器15的温度检测器19，框架18具有孔，特别是通孔，以容纳至少检测器19，使得检测器19靠近或优选地接触冠状嵌件17。这样，框架18和在适用的情况下冠状嵌件17限定了对灰尘，泥浆等的防护，同时，温度检测尽可能接近温度较高的区域，即，履带6和冠状嵌件17之间的接触区域。此外，检测器19也靠近或接触冠状嵌件17，以感测冠状嵌件的温度。这有助于监测因履带6和冠状嵌件17之间接触引起的磨损。
根据一优选实施例，履带系统3构造成使得：当车辆在铺砌街道上行驶时，至少前惰轮9优选地还有惰轮10从铺砌路面上抬起。在不损害作业车辆稳定性的情况下，这减少了橡胶履带6的磨损。在这种结构中，辊轮11、12、13比其他轮受热更多。因此，优选的是，传感器5安装到辊轮11、12、13中的至少一个上。在这种情况下，还优选的是天线16安装在辊轮上，并且鉴于可用空间非常有限，射频供电电路也安装在辊轮上。
可以根据多种替代方式实现前惰轮9的抬起以及也可以实现惰轮10的抬起。例如，辊轮11、12、13各自的轴安装到铰接到底架8上的单个摆动梁上。由辊轮11、12、13的相对旋转轴以及摆动梁和底架8的倾转/铰接轴的位置限定了滚轮轴、摆动梁和底架8的竖直位置。因此，通过指定上述各轴的位置并使惰轮9、10和辊轮11、12、13各自具有指定直径，可以使至少前惰轮9从铺砌街道上抬起。
根据本发明的一优选实施例，双轮的每个轮均包括相应的传感器15和天线16。因此，可以测量外轮和内轮之间的温差，从而可检测双轮相对于橡胶履带6可能产生的失准。这尤其在图4中示出，其中，辊轮11包括通过轴S连接的双轮，使得双轮中的一个是内轮而双轮中的另一个是外轮。外双轮相对于相应的内双轮位于车架2的另一侧。
此外，每个相邻的双辊轮11、12、13具有至少一个传感器15和天线16，以测量沿前后方向的温差。
通过在辊轮11、12、13上包括一系列传感器和天线，可以检测辊轮-履带接触区域上的空间温度分布。温度分布可以是沿着一个方向，或者当使用更多数量的传感器15时温度分布可以是在冠状嵌件17和履带6之间的二维表面接触区域上。这有助于监测每个冠状嵌件17的状态，并避免冠状嵌件17过度磨损。优选地，随时间感测温度分布并存储，以提供时间历史。
根据图5中的草图，电磁照射源20、包括天线的接收器21和与天线16相互作用的电子控制单元22由车辆1车载并且悬挂在悬架3上。因此，可以限制天线16和接收器21之间的距离，从而需要较为有限的功率来给照射源20供电。优选地，照射源20、接收器21和控制单元22中的一个或多个由车辆的一个电路供电，特别地通过车辆1的主电路供电。车辆1的主电路由交流发电机充电的电池供电。
传感器15、天线16和射频供电电路或能量收集器可以设置在新的车辆或悬架上。作为替代方案，例如在维护期间，可以为现有车辆或悬架提供传感器15和天线16或者提供安装有至少传感器15和天线16的轮。
显然，在不脱离所附权利要求限定的保护范围的情况下，多种变化和改型均适用于根据本发明的悬架。
例如，履带6可以沿例如图1所示的三角形路径布置，或沿着其他路径布置。相对于前面段落中讨论的实施例，这可以增加或减少惰轮的数量。
传感器15、射频供电电路和天线16可以在安装到框架18上之前设置在单个预组装单元中。
温度检测器19的信号处理(包括调节)可以由连接到天线16的专用处理器操作。替代地，专用处理器可以连接到由车辆1车载和悬挂于悬架3的接收器21。

Claims (8)

1.一种用于作业车辆的履带系统(3)，包括至少一个轮(11，12，13)，轮具有聚合物冠状嵌件(17)和接触冠状嵌件(17)的橡胶履带(6)，其特征在于，履带系统包括温度传感器(15)和天线(16)，温度传感器和天线都连接到所述至少一个轮(11，12，13)，天线(16)连接到温度传感器(15)以把温度传感器(15)产生的温度信号发送到接收器(21)，
其中，冠状嵌件(17)支撑在滚动框架(18)上，并且，框架(18)限定了容座，容座容纳温度传感器(15)的检测器(19)以感测冠状嵌件(17)的温度，
其中，容座是框架(18)内的通孔，以使得检测器(19)与冠状嵌件(17)接触。
2.根据权利要求1所述的履带系统，还包括射频供电电路，用于将温度传感器(15)与天线(16)连接并且适于由电磁辐射供电，以使得天线(16)发送温度信号。
3.根据权利要求1或2所述的履带系统，其中，所述至少一个轮(11；12；13)是设置在前轮(9)和后轮(10)之间以接触履带(6)的双轮，并且所述至少一个轮(11；12；13)是辊轮，使得当履带(6)接触水平铺砌街道时前轮(9)抬起。
4.根据权利要求1或2所述的履带系统，其中，框架(18)通过铸造制成。
5.一种作业车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的履带系统。
6.根据权利要求5所述的作业车辆，还包括：照射源(20)，用于以无线方式给射频供电电路供电；以及接收器(21)，用于从天线(16)接收数据。
7.一种为橡胶履带式车辆提供温度传感器的方法，包括以下步骤：在具有聚合物冠状嵌件(17)的至少一个轮(11，12，13)上安装温度传感器(15)和天线(16)，温度传感器和天线都安装到所述至少一个轮(11，12，13)上，天线(16)连接到温度传感器(15)以将温度传感器(15)产生的温度信号发送到接收器(21)；其中，冠状嵌件(17)支撑在滚动框架(18)上，并且，框架(18)限定了容座，容座容纳温度传感器(15)的检测器(19)以感测冠状嵌件(17)的温度；并且，其中，容座是框架(18)内的通孔，以使得检测器(19)与冠状嵌件(17)接触。
8.一种测量根据权利要求1至4中任意一项所述履带系统(3)的各个轮(11，12，13)的两个以上冠状嵌件(17)与橡胶履带(6)之间接触区域的温度的方法，其中，把另一温度传感器和天线安装到另一轮上，该方法包括以下步骤：把来自所述至少一个轮的温度传感器(15)的第一温度信号与来自所述另一轮的所述另一温度传感器的第二温度信号进行比较，以提供沿着一方向或一表面的空间温度分布，第一轮和第二轮是双辊轮(11)和/或沿着前后方向相邻的两个辊轮(11，12)。
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