CN1822981B - 重型车辆 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种质量大于500公吨的重型车辆(1)，例如一种运输车辆或者一种土木工程用车辆，其配备有直径大于3.5米、轴向宽度大于93.98厘米的径向结构的轮胎(2、3、4)，该车辆包括具有至少两个轮胎(4)的前端组件(7)和具有至少四个轮胎(2、3)的后端组件(6)，并且通过这四个轮胎可以至少传递部分牵引力。本发明特征在于至少在车辆沿一非直线轨迹行驶时，前端组件的至少两个轮胎传递部分牵引力，特征还在于至少在车辆沿一非直线轨迹行驶时，至少传递部分牵引力的一个组件的轮胎具有不同的转速。

Description

重型车辆

本发明涉及一种质量大于500公吨、且装有直径大于3.5米、轴向宽度大于93.98厘米(37英寸)的轮胎的重型车辆，例如一种运输车或者一种“土木工程”车辆。

这种通常被设计成承载重型载荷的车辆包括一带有两个转向轮的前转向桥和一后桥，该后桥通常是刚性的，带有四个成对分布在两侧的驱动轮。

一个车桥被确定为是一能使车辆的固定结构连接到地面上的元件组。

轮胎的轴向方向或横向方向是平行于轮胎的转动轴线的方向。

轮胎的圆周方向或者纵向方向是对应于轮胎外周的方向并且由轮胎的滚动方向来确定。

轮胎的转动轴线是在轮胎正常使用中的转动轴线。

就车辆来说，特别是要用在采矿或者采石场中以运输载荷的车辆，使用问题以及生产需求导致这些车辆的制造者必须考虑要增加其载重能力。这就需要车辆变得更大，因而自身重量更重，以能够运输更重的载荷。这些车辆的目前质量可以达到几百公吨，所运输的货物也是如此，总质量可以达到600公吨。

目前，如上文所述，这类车辆例如在采矿中所用的翻斗车，包括一后驱动桥，后驱动桥上安装有四个成对布置的车轮，以适应上述要求。

此外，所述车轮的尺寸并且从而轮胎的尺寸特别是较低区域的刚性都要求所述轮胎要做成几部分，以使得轮胎可以安装到一个轮辋(rim)上。在更换或者维护时安装和拆卸所述轮胎所涉及的相关操作都是耗时且繁重的。在这些过程中必须要处理的夹紧部件的数目可能大于200，并且之间存在相当高的夹紧力矩。所以进行这些操作所花费的时间通常很长，并由此而不利于在采矿过程中提高生产率。

由于目前需求倾向于不断增长这种车辆的运载能力，所以上文所列出的各种参数导致轮胎要加宽，以增加其内的空气容积。现在轮胎直径在4米左右实际上就不可能再增加了，特别是由于运输所述轮胎的原因。事实上，所述轮胎的尺寸会由于运输条件而受到限制，特别是路面宽度和桥梁限高的限制。实际上同样不可能减小轮辋的直径，轮胎直径特别要用于定位驱动转矩传递系统以及制动系统。

发明人在研究过程中成功地证明了这种“加宽”轮胎可以有效地增加运载载荷，但是存在多种缺陷。实际测试显示这种轮胎的抗磨性下降，特别是安装在后桥上的轴向外侧轮胎，具体是由于轮胎之间引起的转矩现象，尤其是拐弯时。更频繁的轮胎变化降低了所述车辆的效率。目前车辆在同一车桥的、布置在所述车桥的对称轴线两侧的车轮之间都配备有差速齿轮装置，以限制所述现象的发生。

另外，已证明，在一定载荷以及某些行驶条件下，特别是按曲线轨迹行进时车辆的操纵性大大降低。事实上，当前桥上的轮胎转向时，特别时当车辆负有载荷且要经过相对较小曲率半径的弯道时，车辆可能行进一大致直线的轨迹。事实上，在某种载荷以及行驶条件下操纵这种车辆行进一曲线轨迹，当其中所述车辆在后桥上安装有四个如上文所述的轮胎是非常难的，甚至是不可能的，，这是因为车辆无法响应前桥轮胎所施加的转弯动作。这些条件会进一步导致前桥轮胎的分裂和损坏，从而导致更频繁的轮胎变化。

另外，专利申请WO00/71365描述了一种可以简化轮胎安装的方法，该轮胎可以直接安装在轮毂(hub)上，轮毂就可用作轮辋。独立的环可作为轮辋座，并通过锁定环来固定，该锁定环特别通过形状配合来牢牢地连接在轮毂上。

因而根据相对于目前轮胎的磨损，发明人设定的目标就是要改善重型车辆的轮胎品质，特别是考虑到提高车辆效率以及提高所述车辆在任何使用条件及行驶条件下的操纵性能。

根据本发明通过一种重型车辆来实现上述目标，这种重型车辆例如是一种质量大于500公吨的运输车辆或者一种“土木工程”车辆，其配备有直径大于3.5米、轴向宽度大于37英寸的轮胎，该车辆包括具有至少两个轮胎的前桥和包括至少四个轮胎的后桥，并且通过后桥可以至少传递部分动力，至少在车辆沿一非直线轨迹行驶时，前桥的至少两个轮胎传递部分动力，至少在车辆沿一非直线轨迹行驶时，至少传递部分动力的车桥轮胎具有不同的转速。

根据本发明的一个优选实施例，前桥的至少两个轮胎永久性地传递部分动力。

本发明成功地证明了装配在后桥上轮胎的连接可以在轮胎上产生应力，其一方面在车辆沿曲线轨迹行驶时削弱了所述轮胎的磨损，更具体地说是削弱了轴向外侧轮胎的磨损，另一方面产生了能抵抗车辆在这些轨迹上的操纵的应力。

前桥的两个轮胎参与动力传递可以改善车辆的操纵性并且可以减小后桥轮胎的磨损，特别是当这些轮胎传递动力部分由于前桥轮胎参与动力传递而变小。

同样也注意到了安装在前桥上的轮胎的磨损也会减轻，特别是在弯路上。发明人解释这种前桥轮胎磨损情况的减轻特别是由于载荷传递以及横向力的减小；发明人已证明根据本发明，在锁定状况之前由于后桥的推力以及相对高速时的惯性力，动力在前桥上产生方向力。该锁定状况对应于上文所述即使前桥车轮转动而车辆沿大致直线轨迹行进的状况。

由于这类锁定状况的发生随车辆载荷及速度而增加，所以可以看出根据本发明的车辆可以保证转向的可能性，不管车辆与当前状态相比是否有较大的载荷和/或以较高的速度运动和/或所行进的轨迹曲率半径较小。

另外，传递至少部分动力的同一车桥上的所有轮胎的不同转速也会有助于所述轮胎磨损的减小，其可以限制同一车桥和各轮胎之间所引起的扭转现象，特别是行进轨迹不是直线时。

根据本发明的一个优选实施例，前桥包括四个轮胎，所述前桥上的至少两个轮胎传递部分动力，和上文所述后桥的情况相同。优选地，两个轴向内侧轮胎优选是传递动力的轮胎。

根据这种实施例，本发明优选提出将上文所述的车辆与在前桥上安装较少轮胎的方案接合，其中该轮胎通过构成胎圈座(tyre bead seat)的第一安装环和定位所述第一环以及定位轮胎的第二锁定环来固定到轮毂上。这种安装方法在上文引用的专利申请WO00/71265中进行描述了。根据该实施例，本发明需要设在轮毂上的凹陷处以容纳锁定环，每个轮胎需要来定位这些环中的两个。

根据本发明的变型实施例，后桥包括四个轮胎，在后桥的两侧成对相连，这些轮胎中的至多两个是永久性地传递动力的。

根据本发明的一个优选实施例，安装在后桥上的轴向内侧轮胎永久性地传递至少部分动力。

根据本发明的这个变型实施例，后桥包含至少两个轮胎，且优选是包含两个后桥的轴向外侧轮胎，其最好不传递动力且其主要功能仅仅是承担部分载荷。该实施例由于轮胎之间所引起的转矩而可以减小纵向应力，特别当车辆沿弯曲轨迹运行时。事实上，当包括至少两个轮胎的车辆按弯曲轨迹行驶时，轴向最外侧的这些轮胎如果位于弯道的外侧则会覆盖一段较长的距离，如果位于弯道的内侧则覆盖较短的一段距离。本发明内容通过轮胎的宽度而减轻了这种现象。因此该实施例可以进一步防止这些轮胎的过早磨损。

另外，如果后桥上使用四个轮胎安装在独立的车轮上时，则在必须要更换轮胎时有损于生产效率。事实上，特别是要更换一个相对于其它两个轮胎而位于轴向内侧的轮胎时，在更换过程开始之前必须先拆掉这两个轮胎才能处理第三个轮胎；因此需要较多的操作次数，从而不利于车辆效率。

因此本发明优选提出，和上文所述的前车桥情况一样，要以“较少车轮”(wheel-less)的方式安装轮胎，所述轮胎通过构成胎圈座的第一安装环和定位所述第一环以及定位轮胎的第二锁定环来固定到轮毂上，如根据专利申请WO00/71265中进行描述的方法。根据该实施例，本发明需要后轮毂的每侧上设置四个凹陷处以容纳锁定环，每个轮胎需要来定位这些环中的两个。

本发明的另一变型实施例是后桥上至少两个轮胎，优选是后桥上轴向外侧的轮胎，在车辆沿非直线轨迹行进时不传递动力，或者优选在沿曲率半径小于预定值的弯道上行驶时不传递动力。该实施例可以通过一个设在所述轮胎和动力传递元件之间的分离装置来实现。该装置可以根据本领域技术人员所公知的任意装置来由车辆转向件进行控制。

以相同方式，在车辆沿非直线轨迹行进时，或者优选在曲率半径小于预定值的弯道上行进时，本发明优选地仅让前桥上的至少两个轮胎来传递部分动力。

根据本发明的一个变型实施例并与之一致，当同一车桥上的所有轮胎都传递至少部分动力时，除了上文所述的差速齿轮装置外还要在车桥上安装一个给各种轮胎施加用于限制各轮胎的磨损地不同转速的装置，，特别是在弯道情况下。

本发明同样提出一种如上文所述的车辆，其各轮胎都与一个电机相连，例如在一个根据文献WO00/71365所述方法的实施例中，该电机结合在轮胎所在车轮上，或者在轮毂上轮胎附近。

根据该实施例，轮胎使用电机特别可以按照轮胎及行进轨迹的函数来变化地分配动力。

以同样方式，本发明也提出了只有传递通过电机控制的动力的部分轮胎；这些轮胎例如可以是前桥上的轮胎，后桥上的轮胎与传统的机械化传动装置相连。

当动力只是电机时，本发明也提出某些轮胎与该电机相连而其它轮胎的主要功能只是承担载荷。

不管本发明的实施方式为何，优选地，所有的轮胎通常都保持与一个制动装置单独相连，从而使这种车辆可以在最佳条件下减速或者停车。

本发明的其它优点和特征通过阅读下文参考图1和图2对本发明实施例的说明而变得更清楚，附图中：

-图1示出了根据本发明的车辆从上往下看的示意图，

-图2示出了根据本发明第二实施例的车辆从上往下看的示意图，

为了便于理解，附图不是按比例绘制的。附图仅示出了车辆的一半，该车辆相对于轴线XX’对称，该轴线XX’代表车辆纵向中间平面。

图1是根据本发明构造的半个车辆1的图示，包括在后桥6上的四个轮胎和前桥7上的两个转向轮胎。由于附图只示出了车辆的一半，所以在图中只示出了后桥6上的两个轮胎2、3和前桥7上的一个轮胎4。

在图1中概略示出的车辆1是一总载重量为630公吨级的重型车辆。

该车辆装备的轮胎是大型轮胎，轮胎地高宽比H/S等于0.80，H是轮辋上轮胎的高度，S是轮胎安装在其工作轮辋上并膨胀到最佳尺寸时的最大轴向宽度。轮胎的尺寸是59/80R63。

这些轮胎包括一个由钢制的不可延伸金属缆线构成的径向胎体加强件，其径向定向并固定在各轮胎胎圈上。

轮胎2、3、4采用在专利申请WO00/71365中所描述的方法安装。根据该方法，车辆的车桥6和7被设计成通过中间环来接收轮胎2、3和4，该中间环具有一个构成轮胎胎圈接收座的表面。这些环的表面优选是截锥台(frustoconical)形状的。这些接收环自身通过中间锁定环来锁定在车桥轮毂上，其表面的一部分的形状与锁定环所插入的所述轮毂上的凹陷部分形状相匹配。

轮胎2和3至少在弯道上以不同转速运动时保证了部分动力的传递。

根据本发明，安装在前桥7上的轮胎4也参与了动力的传递。轮胎4传递部分动力可以改善轮胎在曲线轨迹上的可操纵性。实际上，前桥轮胎部分传递的动力在相同轮胎转向时可帮助车辆沿轨迹运动，特别是在车辆加载的情况下。事实上，在一定载重及行驶条件下，操纵这种车辆沿一曲线轨迹行进是非常难甚至是不可能的，其中这种车辆在后桥6上配备有四个上文所述的轮胎2、3来传递动力，这是由于车辆不会响应前桥轮胎所施加的转向动作。这些条件进一步导致前桥轮胎的分裂以及损坏。本发明另外还可以改善前桥轮胎的耐磨性。

根据本发明的一个变型实施例，轮胎3的主要功能仅仅是承重，其不参与动力的传递。这种实施例包括将轮胎3固定在飞轮型系统上，该系统使得所述轮胎3可以空转。当车辆沿一曲线轨迹运动时，特别是在小曲率半径的弯道上转弯时，该实施例使得其可以沿该轨迹运动，而不会仅由于其在车桥上的位置而受到附加应力的损害。

可以使用两种车辆来进行测试。第一种车辆包括安装在后桥上并传递动力的四个轮胎，前桥上的轮胎不是电机驱动的。第二种车辆根据本发明包括四个安装在后桥上的轮胎，其中只有两个轴向内侧轮胎来传递部分动力，而两个安装在前桥上的轮胎传递部分动力。

这两个轮胎在相同负载条件下沿相同的路线行进。结果正是根据本发明的那个车辆显示出大大改善的操纵性，特别是在相对较小曲率半径的曲线轨迹上行进时。

另外，关于磨损，根据本发明的车辆后桥轮胎比传统车辆表现更好。

也对前桥轮胎进行相同方面的观察，根据本发明的前桥电机驱动轮胎实际上磨损也较小。

本发明的另一种变型是用电机单独控制参与动力传递的前桥7上的轮胎4。该实施例使得动力传递可以通过这些轮胎4的中转而作为所述车辆行进轨迹及载荷状态的函数来变化，选择性地变化是递增的。

根据本发明也可以将所有轮胎2、3、4配备有电机，以使动力传递可以通过每个轮胎的中转而作为所述车辆行进轨迹及载荷状态的函数来变化，选择性地变化是递增的。

图2示出了根据本发明另一实施例的车辆1’，其与前面实施例的区别在于前桥7’上安装有一个辅助轮胎5’，辅助轮胎5’是一个转向轮胎。增加该轮胎5’使得载荷可以分配给更多的轮胎。这种实施例使得例如可以进一步增加载重能力或者可选地可以减小轮胎尺寸。根据本发明的这种构形特别可以使载重能力达到840公吨的级别。

根据图2的实施例可以改善在上述易导致前桥7’上的转向轮胎打滑的情况下的车辆操纵性。实际上，轮胎数量的增加可以更好地抵抗打滑所引起的应力，从而可以成功地改变方向。

在车辆1’这种实施例中，轮胎5’可以只具有支撑部分载荷的单一功能。根据其它变型实施例，轮胎5’可以永久性地或者临时性地参与动力传递，如上文所述，或者可选地例如通过使用电机而可以变化地参与动力传递。根据本发明，当轮胎4’和5’参与动力传递时，至少在弯道上，后者以不同的转速来进行运动。

Claims (6)

1.一种质量大于500公吨的重型车辆，所述重型车辆配备有径向结构中直径大于3.5米、轴向宽度大于93.98厘米的轮胎，并且该车辆包括具有两个或四个轮胎的前桥和具有四个轮胎的后桥，并且通过后桥传递至少部分动力，其特征在于：至少当车辆沿一非直线轨迹行驶时，前桥的至少两个轮胎传递部分动力，并且至少在车辆沿一非直线轨迹行驶时，传递至少部分动力的在同一车桥的同一侧的两个轮胎具有不同的转速。

2.根据权利要求1的车辆，其特征在于：前桥的至少两个轮胎永久性地传递部分动力。

3.根据权利要求1或2的车辆，其特征在于：后桥的两个轮胎传递部分动力。

4.根据权利要求1或2的车辆，其特征在于：前桥包括四个轮胎并且至少两个轴向内侧轮胎传递动力。

5.根据权利要求1或2的车辆，其特征在于：传递动力的轮胎由一电机控制。

6.根据权利要求1或2的车辆，其特征在于：通过构成胎圈座的第一安装环和定位所述第一安装环的第二锁定环将轮胎安装到轮毂上，所述第二锁定环通过形状与轮毂上凹陷部分形状相匹配来牢牢地连接到轮毂上。

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