CN1822982B - 重型车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重型车辆(1)，例如运输车辆或“土木工程”车辆，其质量大于500公吨，且装有直径大于三米五，轴向宽度大于37英寸的子午线结构轮胎，且包括至少具有两个轮胎(2)的前转向系(7)，和一个至少包括两个轮胎(4)的后轴系(7)，且通过后轴系至少传递部分驱动力。根据本发明，该车包括第三中间轴系(6)，至少包括两个轮胎(3)，所述中间轴系是可操纵的，且所述中间轴系可以升高，使得在升起的位置，所述轴系的轮胎不与地面接触。

Description

重型车辆

技术领域

本发明涉及一种重型车辆，例如运输车辆或“土木工程”车辆，其质量大于500公吨，且装有直径大于三米五，轴向宽度大于37英寸的轮胎。

背景技术

这种车辆通常设计用于运输重载，包括一个具有两个转向轮的前转向轴，和一个后轴，该轴通常为刚性，包括四个成对分布在两侧的驱动轮。

轮轴表示一些部件的总成，使得车辆的固定结构能够与地面相连。

轮胎的轴向或横向与轮胎旋转轴线平行。

轮胎的圆周方向，或纵向，是与轮胎圆周对应的方向且由轮胎滚动方向定义。

轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用过程中其围绕旋转的轴线。

在车辆，特别是在矿场或采石场中用于运输负载的车辆情况下，道路问题和生产需要使得这些车辆的制造商增大车辆的装载量。使得车辆自身更大且更重，从而能够运输更大的负载。这些车辆的质量通常可以达数百公吨，所运输的负载也可以达数百公吨，总质量可达600公吨。

由于车辆的载重量与轮胎的载重能力直接相关，因此可以知道，为了增大载重量，需要增加轮胎中的空气量。

现在，如上所述，这种类型的车辆，例如矿用自卸车，包括一个后轴，其上装有四个成对布置的车轮，以响应这些需要。

此外，所述车轮的尺寸，从而轮胎的尺寸，特别是底部区域的刚度，使得所述车轮制成多个部件，以允许将轮胎安装在轮辋上。如果需要更换或维修，所述轮胎安装和拆卸过程中包括的操作耗时很长，而且很繁琐。在这些操作中必须拧紧的固定部件数量超过200，且这些部件具有很大的拧紧力矩。从而这些操作所需的时间很长，且在所述矿物的开采过程中会降低生产率。

由于当前的需要趋向于持续增大这些车辆的载重量，因此上面列出的不同参数导致轮胎变宽，从而增大其内部的空气量。到了大约4米时，轮胎直径实际上已经不可能继续增大了，特别是因为运输所述轮胎的原因。实际上，所述轮胎的尺寸将受到其运输的限制，特别是道路宽度和轴梁净高。同样实际上也不可能减少轮辋直径，其特别地可以安置驱动力矩传递系统和制动系统。

在他们的研究过程中，发明人已经成功地证明这些“加宽”轮胎确实可以有效地增大运输负载，但也具有不同的缺点。实际上实验已经表明相对于现有轮胎，这些轮胎的抗磨损能力下降。这导致轮胎过早磨损，从而车辆效率降低，生产率下降。

此外，专利申请WO 00/71365公开了一种方法，其可以简化轮胎的安装，后者直接安装到用作轮辋的轮毂上。从而独立圈用作轮辋座圈，且由锁止圈固定在合适位置上，其中锁止圈稳定地与轮毂相连，结果特别地在轮廓上互补。

从而发明人根据来自用户的新需求设置他们自己的任务，用户希望继续增大运输车辆的载重量，特别是那些用于采矿的车辆，相对于当前轮胎，这些轮胎有关磨损的特性不会变坏。

发明内容

该目标根据本发明通过重型车辆实现，例如运输车辆或“土木工程”车辆，其质量大于500公吨，且装有直径大于三米五零，轴向宽度大于37英寸的轮胎，且包括一个至少具有两个转向轮的前转向轴，和一个至少包括两个轮胎的后轴，且通过后轴至少传递部分动力，该车包括一个第三，中间轴，所述中间轴为一个转向轴，且可以在凸起的位置中可以升高，使得所述轮轴的轮胎不与地面接触。

根据本发明的中间轴是一个转向轴，从而使得车辆沿着曲线道路行驶，从而降低当车辆要转弯，而其仍然处于直线道路时的风险。

根据本发明的目的，术语“转向”必须理解成与受控中间转向轴或根据轮胎自对中的中间转向轴一致。

优选地，如果中间转向轴受控，根据本发明中间轴轮胎的锁止小于前轴轮胎的锁止。

如果中间转向轴符合轮胎的自定位，例如拖壁式轮轴，也就是说旋转轴线位于轮胎前方。根据该配置，本发明还优选地使得可以固定轮胎的自由定位，尤其是用于反转时。

根据本发明的中间轴轮胎特别地可以分担负载。

根据本发明，中间轴可以升高，也就是说其相对于地面的位置至少可以在两个位置中变化，其中的一个位置允许轮胎与地面接触，从而有利于承担负载。另一个位置，或上部位置，使得轮胎可以离开地面一定距离。该上部位置使得当车辆空载时，也就是当车辆不运输负载时，从而其它轮轴的轮胎足以承受车辆负载时，防止所述轮胎磨损。

根据本发明，在干地面上，当车辆空载时，中间轴有利地升高以防止所述中间轴和地面接触，从而减少所述轮胎磨损。

在软地面上和/或当车辆承受载荷时，后者有利地操作，使得三个轮轴的轮胎与地面接触，从而特别地提高车辆的机动性。此外，包含中间轴的轮胎使得负载在更多轮胎中分配，从而限制轮胎的磨损，尤其是防止过载故障。

这样的车辆实施例使得能够提高这种类型车辆的载重量，同时维持令人满意的磨损特性，相对于当前情况不会下降。发明人尤其已经证明了轮胎加宽实现载重量的增大，尤其是当轮胎成对布置在轮轴两侧时，导致磨损加剧，特别是当车辆沿着曲线轨迹行驶时。

根据本发明的一个优选实施例，由于期望车辆运输某种负载并将其搬运过某种地形，因此有利地将中间轴的纵向位置制成负载和/或地形坡度的函数。

换句话说，比如在设计成在矿场中行驶以运输矿物的自卸车的情况中，例如将运输的平均负载和道路的平均坡度设置成可以定义纵向位置，该位置最适于最大程度地限制轮胎磨损并提高车辆机动性能。

实际上，当这种类型的车辆运输重载下坡时，负载向车辆前方传递。从而前轴轮胎承受更大的负载。根据本发明，中间轴的存在使得可以将该负载更好地分布在更多轮胎上。而且，根据本发明的该优选实施例，可以将中间轴的纵向位置定义为负载和/或地形坡度的函数，以尽可能地使负载在转向轴的不同轮胎之间实现最平衡的分布。

由于这种类型的车辆通常在使用地点组装，从而车辆的设计师可以根据第一实施例，提供多个可能的纵向位置，用于固定所述中间轴，并还可以改变与中间轴有关的转向和升高系统。在车辆组装的最后阶段，作为上面所列不同参数的函数，选择及固定中间轴的位置。

根据本发明车辆的第二实施例，车辆设计师有利地使中间轴处于一个纵向位置上，该纵向位置可以作为所运输负载和车辆所遇到坡度的函数而变化、调节。同时，设计师还可以改变与中间轴有关的转向和升高系统。

还有利地，根据本发明的该第二实施例，中间轴的纵向位置为伺服驱动的，并由一个计算机控制，特别地，该计算机与多个插在转向轴每一轮胎中的传感器相连，所述传感器可以在任何指定的轮胎即时操作点建立，从而限定轮胎承受的负载。

在设计这种车辆时，另一个必须考虑的参数是其体积，更具体地说是其宽度。实际上，这种类型的车辆，例如，用在矿场的车辆，在矿场中车辆必须沿着在山腰上形成的道路前进，在大多数情况下，由于这些道路按照最适宜的尺寸筑成，其自身需要运输土方和石块，因此其宽度受到限制。显然根据本发明的车辆实施例完全有利于一个指定负载，因为其使得可以减小其宽度。实际上，根据本发明，每一轮轴可以在每一侧包括单个轮胎。

根据本发明的一个变化实施例，至少一个轮轴包括四个轮胎，成对布置在所述轮轴的两侧。对于指定负载，相对于包括两个轮轴的标准车辆轮胎宽度，根据该实施例的轮胎宽度可以减小。在这种情况下，车辆宽度也可以减小。

还有利地，后轴至少包括四个轮胎，其中两个传递动力。根据该实施例，两个轮胎，优选地后轴上两个轴向外侧的轮胎不传递动力，它们只有承受部分载荷的基本功能。这种实施例使得可以降低纵向应力，特别是当车辆沿着弯曲道路前进时。实际上，当包括成对轮胎的车辆沿着弯曲道路前进时，如果轴向最外侧的轮胎位于弯道外侧时，则移动较大的距离，而如果轴向最外侧的轮胎位于弯道内侧时，则移动较小的距离。

按照相同方式，中间轴有利地包括四个轮胎，其中两个传递动力。根据该实施例，至少两个轮胎，优选地在所述轴上两个轴向外侧的轮胎不传递动力，它们只有承受部分载荷的基本功能。

根据这些后面的变化实施例，本发明还有利地提供前轴轮胎传递部分动力。

在一个变化实施例中，本发明还具有包括四个轮胎的前轴，如上所述，所述前轴的至少两个轮胎传递部分动力。优选地，两个轴向内侧的轮胎优选地为传递动力的轮胎。

本发明的另一个变化实施例具有至少两个轮胎，优选地是后轴轴向外侧的轮胎，当车辆沿着非直线轨迹前进时，或者优选地当车辆沿着曲率半径小于预定值的弯道前进时，上述轮胎不单独传递动力。这种实施例可以通过所述轮胎和动力传递部件之间的分离装置实现。这种装置可以根据任何本领域技术人员公知的方法，由车辆转向部件控制。

按照相同方式，本发明有利地提供该变化实施例，其中至少两个前轴轮胎传递部分动力，仅在车辆沿着非直线轨迹前进时，或者优选地当车辆沿着曲率半径小于预定值的弯道前进时生效。

本发明还向上述车辆提供，其每个轮胎都具有一个电机，例如在一个下面将详细说明的，根据文献WO 00/71365中所述方法的实施例中，结合在具有轮胎的车轮中，或结合在轮胎附近的轴毂中。

根据这些不同的可能的实施例，使用与轮胎结合的电机使得可以作为轮胎或前进轨迹的函数，可变地分配动力。

按照相同方式，本发明还可以仅使一些传递动力的轮胎受电机控制，例如这些轮胎可以是前轴轮胎，后轴的那些轮胎仍然是传统的动力和传动轮。

当动力仅来自电机时，本发明还提供一些轮胎与这样的电机结合，而其它轮胎仅具有载荷支撑的基本功能。

本发明还有利地提出使上述车辆无车轮地安装在轮轴上，通过形成多个轮胎胎缘座的多个第一安装环和固定所述第一环，从而固定轮胎位置的多个第二固定环的中介作用，轮胎在轮轴上布置在合适的位置。这种类型的安装已经在上面引用的专利申请WO 00/71365中说明。根据该实施例，本发明需要在轮轴上开槽，以容纳固定环，每个轮胎需要这些环中的两个。这种类型的轮胎安装使得可以进一步改善根据本发明车辆的效率，除减缓轮胎磨损之外，还可以在更换轮胎时，更快地进行操作。

无论是本发明的哪种实施例，所有的轮胎都有利地保持独立地具有一个制动装置，从而能够在最佳的条件下减速或停止这种车辆。

附图说明

参考图1-3，通过下面对本发明实施例的说明，本发明的其它优点和特征将变得显而易见，其中：

图1表示根据本发明车辆的俯视示意图。

图2表示根据本发明第二实施例车辆的俯视示意图。

图3表示根据本发明第三实施例车辆的俯视示意图。

具体实施方式

为了便于理解，这些图不是成比例的。这些图只表示了车辆的一半，其相对于轴XX′对称，该轴表示车辆的纵向中间面。

图1是表示根据本发明实施例的半个车辆1的示意图，包括六个分布在三个轮轴5、6、7上的轮胎，所述轮胎中的两个是前轴5上的转向轮。由于图1仅表示半个车辆，因此仅示出三个轮胎2、3、4。

图1中示意性表示的车辆1是一个总载重量为720公吨的重型车辆。

该车辆所装的轮胎是纵横比H/S等于0.70的大轮胎，H是轮辋上的轮胎高度，而S是当轮胎装在其轮辋上并充气到推荐压力时，轮胎的最大轴向宽度。轮胎的尺寸为59/70R69。

这些轮胎包括由钢制无伸展性金属缆构成的径向胎体加强件，朝向径向并固定在每一轮胎胎缘中。

这些轮胎使用专利申请WO 00/71365中所述的方法安装。根据该方法，车辆的每一轮轴设计成通过环的中介作用安装轮胎，这些环具有在轮胎胎缘安装座上形成的表面。这些环的表面有利地具有截头圆锥体的形状。安装环通过固定环的中间作用自己固定在轮轴的轴毂上，其表面的一部分在形状上与所述轴毂上形成的槽互补，所述固定环插入在所述轴毂中。

中间轴6设计成可以升高，从而如果车辆没有运输任何负载，则可以升高轮胎3，从而当无需使用该轮胎3时，不会造成其磨损。

轮胎3仅有的基本功能是承受负载，其不参与传递动力。这种实施例包括在自由旋转轮胎系统上固定轮胎，这允许所述轮胎3的自由旋转。本发明不应该理解成仅限于这种类型的实施例，根据其它实施例，轮胎3可以传递部分动力，如果其与地面接触。

从而该车辆实施例允许比当前车辆更大的载重量，大约为1000公吨。相同类型的车辆设计，也就是说用于相同载重量，装有四个成对布置的轮胎，导致使用相同轮胎。

由于这种类型的车辆不存在，因此不可能进行试验，但是计算和仿真提供了简单的方法，本领域技术人员可以按照这种方法获得关于所述车辆可运输载荷、其尺寸以及施加在轮胎上的应力的信息，并估计它们承受的磨损和疲劳。

综合尺寸的计算在所述两种车辆的基础上进行，获得的结果表示根据本发明的车辆在轮轴方向测量，具有8米的轴向宽度。该车辆后轴的轴向宽度，以相同方式测量，为9.5米，其中的车辆包括四个在所述后轴上成对布置的轮胎。所述两种车辆之间的尺寸差异可以使沿着矿场中已有轨迹行驶的根据本发明的车辆能够运输大于现有车辆载重量的负载。

此外，执行仿真以表示装在根据本发明车辆上的轮胎的使用寿命，和在传统车辆后轴上成对布置的轮胎的使用寿命。根据本发明获得的结果在磨损方面更好，特别是弯道时。

本发明在前轴5上装有轮胎2，其也参与传递动力。此外，轮胎2传递部分动力的事实可以提高车辆在弯道中的操作性能。实际上，通过前轴5轮胎部分传递的动力可以在这些相同轮胎旋转时，特别是当车辆承受负载时，便于沿着轨迹前进。可以发现，实际上，在特定负载和驾驶条件下，由于车辆不响应前轴轮胎实施的转向，因此在弯道上操作这样的车辆非常困难，或者根本不可能。这些条件可以进一步导致前轴轮胎分离或破坏。

图2表示根据本发明另一个实施例的车辆1′，其与上述实施例不同的是，多个轮轴5′、6′、7′上装有附加轮胎8′、9′、10′，并分别与轮胎2′、3′、4′成对。这些附加轮胎使得可以在更多的轮胎上分配负载。这种实施例使得，例如进一步增大载重量或者允许减小轮胎尺寸，特别是在后一种情况中，对于一个指定负载，可以比传统车辆具有更小的车辆宽度。根据本发明的这种布置可以特别地获得大于1000公吨的载重量。

在这种实施例的车辆1′中，轮胎8′、9′、10′可以仅具有承受部分载荷的功能。根据其它变化实施例，轮胎8′、9′、10′，或其中一个具体的轮胎，可以永久或临时地参与动力传递，如上所述，或可选地，例如使用电机。

本发明还提供图中未表示的实施例，其中车辆可以仅在两轴中的一个轴的每一侧上包括成对布置的轮胎。

图3表示根据本发明最后一个实施例的车辆1″，其与上述实施例不同的是，后轴7″上装有附加轮胎11″，并与轮胎4″和10″相关联。这些附加轮胎使得可以在更多的轮胎上分配负载。这种实施例使得，例如进一步增大载重量或者允许减小轮胎尺寸，特别是在后一种情况中，对于一个指定负载，可以比传统车辆具有更小的车辆宽度。根据本发明的这种构造可以特别地获得大于1400公吨的载重量。

在这种实施例的车辆1″中，轮胎8″、9″、10″和11″可以仅具有承受部分载荷的功能。根据其它变化实施例，轮胎8″、9″、10″和11″，或其中一个具体的轮胎，可以永久或临时地参与动力传递，如上所述，或可选地，例如使用电机。

Claims (10)

1.一种重型车辆，其质量大于500吨，且装有直径大于三米五，轴向宽度大于37英寸的子午线结构轮胎，且包括一个至少具有两个转向轮的前转向轴，和一个至少包括两个轮胎的后轴，且通过后轴至少传递部分动力，其特征在于该车辆包括一个至少包括两个轮胎的中间轴，所述中间轴为转向轴，所述中间轴是能够提升的，并且，在处于升起的位置时，所述中间轴的轮胎不与地面接触，而且在不处于升起的位置时，所述中间轴的纵向位置被选择及固定为负载和/或地形坡度的函数。

2.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于至少有一个轴包括四个轮胎。

3.如权利要求1-2中任意一项所述的重型车辆，其特征在于后轴至少包括四个传递动力的轮胎。

4.如权利要求1-2中任意一项所述的重型车辆，其特征在于后轴至少包括四个轮胎，且在于后轴的其中两个轮胎至少传递部分动力。

5.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于所述前转向轴至少包括两个传递部分动力的轮胎。

6.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于所述前转向轴包括四个轮胎，且在于所述前转向轴的其中两个轮胎至少传递部分动力。

7.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于中间轴至少包括两个传递部分动力的轮胎。

8.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于中间轴包括四个轮胎，且在于中间轴的其中两个轮胎至少传递部分动力。

9.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于至少一些传递动力的轮胎由电机控制。

10.如权利要求1所述的重型车辆，其特征在于至少一些轮胎通过形成轮胎胎缘座的第一安装环和固定所述第一安装环位置的第二固定环的中介作用，安装在毂上，由于第一安装环的轮廓形状与毂上的槽互补，第一安装环稳固地与毂相连。

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