CN1950629B - 用于机动车辆的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的驱动装置，该驱动装置具有两个马达，所述马达的力矩累积到同一根从动轴(30)上，其中一台马达可以通过第一台减速器级(28)或者通过第二台减速器级(29)与从动轴(30)相连接，当从动轴(30)的转速为最大时，一台马达(12)具有活塞排量为零，并与一根高压总管(2)相分离。

Description

用于机动车辆的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的驱动装置。
背景技术
根据所述类型的驱动装置特别应用于工作机械，例如轮式装载机、平地机或挖掘机。在轮式装载机，特别是超过12吨的轮式装载机上，整个行驶范围被分为两个行驶范围，一个是工作范围，优选地速度在大致不超过20km/h，另一个是运输范围，速度可以升高到大约40km/h。如果整个速度范围不能执行机械换档，则在工作范围期间是有利的，原因是由于每次机械换档因更换传动机构而需要时间，从而延长了轮式装载机的工作时间。
EP 0 483 543 B1中公开了一种液压驱动装置，优选地应用于地面机动车辆上，例如轮式装载机，其中第一台轴向柱塞液压马达和第二台轴向柱塞液压马达一起连接到一台复合减速器上，使两台液压马达的转矩在启动档驱动从动轴，在最终转速时一台液压马达处于怠速运转状态，另一台液压马达则单独驱动主动轴。在启动和最终速度之间优选地通过数个减速级的同步进行连接。在最终速度时已断开的马达处于零排量和怠速状态，否则液压马达会超速。不仅齿轮的惯性矩必须同步，而且具有柱塞和油缸的整个轴向柱塞马达也必须同步。由于马达在零排量时也加载有压力，因此液压马达的从动轴轴承受到会增加同步转矩的轴向力作用。为了能达到接近40km/h的最终速度，该驱动装置需要二台液压马达和至少两个换档装置，因此无法避免在工作区域内的换档。
发明内容
本发明要解决的问题是，提供一种用于机动车辆特别是如轮式装载机的工作机械的驱动装置，其特征是，减速器的结构简单，而且在工作区域内的换档尽可能地少。
根据本发明，第一台活塞排量可调的液压马达驱动第一台减速器部件，第二台其活塞排量可调的液压马达驱动第二台减速器部件，其中两台减速器部件的转矩累积到一台驱动减速器从动轴的复式减速器上。较有利的是减速器部件设计成可换档的结构，以使液压马达可以通过第一个减速机构与复式减速器相连接，并且也可以切换到第二个减速机构上。在两个增速机构之间切换的换档装置优选地设计成机械同步装置，其中优选地只具有两个换档位置。在第一个换档位置液压马达通过第一个增速机构与从动轴相连接，在第二个换档位置第一台液压马达通过第二个增速机构与从动轴相连接。换档装置也可以设计成片式离合器结构。由于液压马达在每个行驶状态都能与从动轴相连接，因此换档装置不必需要与液压马达完全脱开连接的的中间位置。但是这不排除具有一个中间位置的换档装置。较有利的是与换档装置相连接的液压马达设计成例如在WO 99/17021中公开的径向柱塞液压马达，应使换档装置被完整地覆盖。液压马达的活塞排量调整装置优选地设计成液压结构，通过将其布置在活塞曲轴上来调整曲轴的偏心凸轮，使它可以从一根同轴的轴一直调整到一个确定的偏心凸轮。较有利的是这些活塞与高压相连接。通过使用这种在零排量下具有同心轴曲轴的径向柱塞液压马达，同步装置只需要使减速器部件的齿轮和径向柱塞液压马达的轴的惯性矩进行同步。由于油缸内活塞的位置固定在外壳中，它几乎不作往复运动，因此不必由同步装置进行加速。较有利的是在同步装置切换的同步点径向柱塞液压马达与高压分离，由此可明显减小由柱塞的压力负载而引起的支承力，此外还减小了同步装置的转矩负载。为了达到最大的传动力矩，两台液压马达被调整到最大的排量，并且对换档装置进行控制，使可以机械换档的液压马达以最大的传动比与从动轴相连接。当为最大最终速度时，即减速器的从动轴为最大输出转速，一台液压马达的活塞排量为零，并与高压分离，而另一台液压马达则通过最小可能的传动比同样与从动轴相连接并切换到最小的活塞排量。在该运行状态下，由于该液压马达与高压分离了，并且其活塞排量已调整到零，因此活塞排量调整到零的液压马达在高压负载下处于其最大允许的转速之上是可能的，通过不对该液压马达施加高压力作用，并且液压马达的活塞排量调整到了零，从而活塞在油缸内几乎不作往复运动，可以使液压马达在其允许的最大转速之上运行。因而可以只用一个换档装置和两个活塞排量可调的液压马达就能驱动超过12吨并且最终速度几乎可以达到40km/h的工作机械。其中传动机械和液压马达的选择方法是，只有当行驶速度几乎达到20km/h时才需要通过换档装置切换传动机构，从而使汽车在其整个工作范围内不需要机械换档就可以运行。
在本发明的另一种结构型式中，减速器部件、复合减速器和液压马达布置在同一个减速器外壳中，该外壳同时还构成了液压单元的压力油箱。由于液压马达的泄漏直接流入到压力油箱内，因此不再需要液压马达采用防压力油泄漏的外壳。
通过不将液压马达布置在从动轴上的方式，可以将用于调整活塞排量的压力油进油管布置在曲轴内的曲轴一侧并与高压相连接。从而可使密封件布置在一个较小的直径上，由此可以在较高的压力下获得较高的转速。
附图说明
下面结合附图对本发明的其它特征作进一步的说明。
图1示出根据本发明结构的减速器和液压系统示意图；
图2示出行驶速度与活塞排量之间的关系曲线图；和
图3示出行驶速度与液压马达转速之间的关系曲线图。
具体实施方式
图1：
一台图中没有示出的驱动马达驱动泵1，所述泵1将压力油输送到一根高压总管2上，并从低压总管3中将油吸出。该泵优选地设计成与电子转速有关的伺服传动液压泵并与电子控制单元相连接。同样由驱动机器驱动的供油泵4将压力油输送到供油压力管路5上并将油从油箱6中吸出，所述油箱例如可以是减速器外壳。第一台马达8的压力油进油管路7在阀9的第一个切换位置与高压总管2相连接。压力油回油管路10在阀9的第一个切换位置与低压总管3相连接。根据泵1输送方向的不同，高压总管2与低压总管3相交换，压力油进油管路7与压力油回油管路10相交换。第二台马达12的压力油进油管路11同样在阀13的第一个切换位置与高压总管相连接，压力油回油管路14在阀13的第一个切换位置与低压总管3相连接。阀15和16将活塞排量调整装置17和活塞排量调整装置18与高压相连。比例阀19和20的一方面与电子控制单元相连接，另一方面与活塞排量调整装置17和18相连接，由此可以调节第一台液压马达8和第二台液压马达12的活塞排量。通过同样与电子控制装置相连接的阀21控制换档装置23的动作机构22。较有利的是，动作机构22可以通过锁定装置24进行锁定，由此使换档装置23保持在其位置上。如果阀9或阀13被推到其第二个切换位置，则压力油进油管路7或11与高压总管2以及压力油回油管路10或14与低压总管3相分离，并与供油压力管路5相连接的管路25或26相连接。也可以将管路25和管路26与吹洗阀27的输出端相连接，但是缺点是，高温油进入了阀9中。为此在阀9的第二个切换位置处第一台马达8只加载供油泵4的供油压力，在阀13的第二个切换位置处第二台马达12只加载供油泵4的供油压力。此外还可以将管路25和管路26与管路68(润滑压力)相连接。通过将阀15布置在第一台马达8和阀9之间，在阀9的第二个切换位置处调整装置17只加载供油泵4的供油压力或者润滑压力。阀16同样布置在阀13和第二台液压马达12之间，因而在第阀13的第二个切换位置处同样只加载供油泵4的供油压力或者润滑压力。因此活塞排量调整装置17和活塞排量调整装置18在阀9和13的第二个切换位置处所加载的压力无法扩大活塞排量。通过第一台马达8和活塞排量调整装置17只加载供油泵4的压力的方法，该马达通过其在高压加载下所允许的最大转速进行运行。通过第二台液压马达12和活塞排量调整装置18只加载供油泵4的压力的方法，该马达12通过其在高压加载下所允许的最大转速进行运行。通过第一台液压马达8和第二台液压马达12始终或者用高压或者供油泵的压力或者润滑压力加载，活塞始终被注满压力油，因此在接通液压马达时不必再加注会导致切换动作的压力油。第一台马达8与第一台减速器部件28和第二台减速器部件29相连接。第一台和第二台减速器部件与换档装置23相连接，该换档装置则与构成复合减速器的从动轴30相连接。第二台马达12驱动第三台减速器部件31，该减速器部件同样与构成复合减速器的从动轴30相连接。第一台减速器部件28优选地由与换档装置23相连接并具有第一个圆柱齿轮32和第二个圆柱齿轮33的圆柱齿轮减速器所组成，第二台减速器部件29由与液压马达相连接的第一个圆柱齿轮34和与换档装置23相连接的第二个圆柱齿轮35所组成。第三台减速器部件31由第一个圆柱齿轮36和第二个圆柱齿轮37所组成，其中第一个圆柱齿轮36与第二台马达12相连接，第二个圆柱齿轮37与从动轴30相连接。从动轴30优选地通过一个差动机构与主动轴和主动轮相连接。
为了在启动过程中达到最大转矩，对活塞排量调整装置17和活塞排量调整装置18进行调整，使第一台马达8和第二台液压马达12在其最大活塞排量上。对动作机构22如此切换，使得换档装置23将液压马达8与第一个圆柱齿轮32、第二个圆柱齿轮33以及从动轴30连接起来。现在泵1回转，第一台马达8和第二台马达12的转矩被从动轴30累积并驱动汽车。通过继续回转泵1提高从动轴30的输出转速，从而提高汽车的行驶速度。通过继续降低第一台马达8和第二台马达12的活塞排量提高从动轴30的转速，从而进一步提高输出速度。较有利的是，在行驶范围结束时，即几乎达到20km/h时，第二台马达12的活塞排量达到零并且在其允许的最大输出转速下。在此状态下阀13被切换到其第二个换档位置，从而可以继续提高第二台液压马达12的转速。此外通过动作装置22切换档装置23，从而现在使第一台马达8通过第二台减速器部件29与从动轴30相连接。通过继续降低第一台马达8的活塞排量使从动轴30和由此而引起的行驶速度继续加速，由此还继续提高第二台液压马达12的转速。由于第二台液压马达12的活塞排量为零，并且阀13在其第二个切换位置，因此可以使液压马达12在其允许的最大转速之上运行。第一台液压马达8现在被调整到最小活塞排量，由此来达到最终速度，例如40km/h。由于换档装置23只需与第一台减速器部件28或第二台减速器部件29的齿轮惯性矩以及第一台液压马达8的轴的惯性矩进行同步，因此换档装置23的尺寸可以设计得较小。使用径向柱塞液压马达，特别是有内部支承的径向柱塞液压马达，另外还有一个优点是，降低了传动单元的噪音，从而获得了噪音被优化的传动装置。此外，通过降低泵1的驱动转速也以降低噪音。
图2：
在图2曲线图中的纵坐标上示出了第一台马达8和第二台马达12的泵1的活塞排量，在横坐标上示出了汽车的行驶速度或者从动轴30的输出转速。汽车位于坐标原点38处，因而速度为零，泵1的活塞排量同样为零，第一台马达8的活塞排量被调整到最大值，在图中用点39表示，第二台马达12的活塞排量同样被调整到最大值，在图中用点40表示。通过增加泵1的活塞排量使汽车获得速度，其中从动轴30被加速，在图中用直线41表示。图2中的减速器被切换到第一档，其中第一台减速器部件28通过换档装置23与从动轴30相连接。自点42起泵1保持其最大活塞排量，在图中用直线43表示。自点44起第一台液压马达8的活塞排量开始下降，直到在点45达到活塞排量为零。马达8的活塞排量的下降情况用直线46表示。在点45第一台马达8达到其允许的最大转速水准并通过阀9与高压相分离。为了给汽车继续加速，自点47起开始降低第二台马达12的活塞排量，由此提高从动轴30的转速，同样第一台液压马达8的转速被加速到其允许的最大转速水准之上。第二台马达12的活塞排量的下降情况用直线48表示。在点49第二台马达12达到其最大转速水准，该转速水准例如可以相应于几乎达到20km/h的行驶速度，首先是排量调整到零，然后通过阀13与高压相分离。从而第二台马达12的活塞排量在点50处为零并与高压相分离。同时在点50处第一台马达8通过阀9又与高压相连接并调整到相应高的活塞排量，如在点51处所示。在第一台马达8重新通过阀9与高压相连接并调整到在点51处的活塞排量之前，阀21被激活，由此使换档装置23通过减速器部件29的从动轴30与第一台马达8相连接，由此切换到了第二档。由于第一台马达在此切换时活塞排量调整到零并与高压相分离，因此换档装置23只需与圆柱齿轮与液压马达的轴的惯性矩相同步。如果第一台液压马达8重新处在其点51处的大活塞排量，则该活塞排量重新下降，在图中用直线52表示，直到汽车在点53达到了例如40km/h的最终速度。在该最终速度下第二台液压马达12处在其允许的最大转速水准之上。所允许的转速水准根据技术和经济的观点进行定义，其中液压马达被加载高压。也可以在点45处切换到第二档，接着在点54处调整第一台液压马达的活塞排量，其中第二台马达12的活塞排量被调整到点55处。接着第一台马达8的活塞排量从点54到点51保持恒定，第二台马达12的活塞排量从点55降低到点50。在由点47、49、55和50构成的区域之内可以对换档装置23进行换档以及与此相关的活塞排量进行调整。较有利的是，在汽车加速时从第一档切换到第二档尽可能晚些进行，在行驶速度降低时从第二档切换到第一档尽可能在较小的速度下进行，由此可以避免切换振荡。
图3：
在图中的纵坐标上示出了第一台液压马达8和第二台液压马达12的泵1的转速，在横坐标上示出了从动轴30的行驶速度或输出转速。在坐标原点56处泵1处在其最大转速，在图中用直线57表示。第一台马达8和第二台马达12处于静止状态。通过提高泵1的活塞排量使第一台马达加速，在图中用直线58表示，第二台马达则用直线59表示。在点60处第一台马达在高压加载下达到了其允许的最大转速，其活塞排量被调整到零并通过阀9与高压相分离。直线61示出了第一台马达8在其允许的最大转速之上的转速曲线，其中第二台马达12也通过降低活塞排量而被继续加速。在该状态下换档装置为第一档，从而接通了第一台减速器部件28。在点63处第二台液压马达12到达其允许的最大转速，其活塞排量被调整到零并通过阀13与高压相分离，在图中用点63表示。在点62和64处换档装置23被切换到第二档，第二台减速器部件29进入啮合状态。第一台马达8因而具有点64处的转速并通过降低其活塞排量而被继续加速，直到在点65处到达其允许的最大转速，从而到达汽车的最终速度。同样可以在点60处就进行从第一档切换到第二档，从而使第一台马达8的转速下降到点66处，从而使两台液压马达在到达点63和64之处时能被继续加速。第一台马达8和第二台马达12的活塞排量以及第一台减速器部件28、第二台减速器部件29和第三台减速器部件31的传动机构的设计方法是，只有在结束汽车的工作范围时才需要从第一档切换到第二档。在从第一档切换到第二档时，在第一档时的汽车牵引力低于在第二档时的汽车牵引力，从而能使汽车继续加速。
附图标记
1  泵
2  高压总管
3  低压总管
4  供油泵
5  供油压力管路
6  油箱
7  压力油进油管路
8  第一台马达
9  阀
10 压力油回油管路
11 压力油进油管路
12 第二台马达
13 阀
14 压力油回油管路
15 阀
16 阀
17 活塞排量调整装置
18 活塞排量调整装置
19 比例阀
20 比例阀
21 阀
22 动作机构
23 换档装置
24 锁定装置
25 管路
26 管路
27 吹洗阀
28 第一台减速器部件
29    第二台减速器部件
30    从动轴
31    第三台减速器部件
32    第一个圆柱齿轮
33    第二个圆柱齿轮
34    第一个圆柱齿轮
35    第二个圆柱齿轮
36    第一个圆柱齿轮
37    第二个圆柱齿轮
38    坐标原点
39    点
40    点
41    线
42    点
43    线
44    点
45    点
46    线
47    点
48    线
49    点
50    点
51    点
52    线
53    点
54    点
55    点
56    坐标原点
57    线
58    线
59 线
60 点
61 线
62 点
63 点
64 点
65 点
66 点
67 冷却器
68 管路

Claims (11)

1.一种用于机动车辆的驱动装置，所述驱动装置具有两台液压马达(8、12)，所述液压马达能够与压力油源(1)的高压总管(2)相连接，所述两台液压马达(8、12)中的一台马达(8)在第一个行驶范围内通过第一台减速器部件(28)与从动轴(30)相连接，在第二个行驶范围内通过第二台减速器部件(29)与从动轴(30)相连接；所述两台液压马达(8、12)中的另一台马达(12)通过第三台减速器部件(31)与从动轴(30)相连接，其特征是，所述两台液压马达(8、12)中的至少一台马达构成为内部支承的径向活塞液压马达，并且当从动轴(30)的转速为最大时，所述两台液压马达(8、12)中的上述另一台马达(12)被调整到活塞排量为零，并与所述高压总管(2)相分离。
2.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，换档装置(23)将第一台减速器部件(28)或第二台减速器部件(29)与从动轴(30)连接起来。
3.如权利要求2所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，换档装置是机械的同步换档装置。
4.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，马达(8、12)能够通过调整装置(17、18)将其活塞排量调整到零，并且所述调整装置(17、18)能够与高压总管(2)相连接或相分离。
5.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，马达(8、12)在与高压总管(2)相分离时能够与供油泵(4)的压力管路(5)相连接。
6.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，
马达的调整装置(17、18)布置在其曲轴上。
7.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，减速器部件(28、29、31)都设计成圆柱齿轮减速器。
8.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，马达(8、9)以及减速器(28、29、31)布置在同一个外壳中，所述外壳构成了压力油油箱(6)。
9.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，所述驱动装置被使用在工作机械上。
10.如权利要求9所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，所述驱动装置被使用在轮式装载机上，所述轮式装载机的最高速度接近40km/h，在所述装载机的第一个工作区域内在速度大约20km/h之前不进行换档。
11.如权利要求1所述的用于机动车辆的驱动装置，其特征是，马达(8、12)在与高压总管(2)相分离时可与润滑压力管路(68)相连接。
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