帶有直接驅(qū)動裝置的壓路機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種壓路裝置以及一種使所述壓路裝置運行的方法。本發(fā)明適用于土壤壓實用的作業(yè)器械、例如夯實機或振動板。
【背景技術(shù)】
[0002]壓路機通常由內(nèi)燃機和/或電機來驅(qū)動。內(nèi)燃機通過在機械處的油箱中儲存的能源載體(燃料)實現(xiàn)了壓路裝置的相當(dāng)獨立的運轉(zhuǎn)，而通過使用電機可避免產(chǎn)生對環(huán)境的負(fù)擔(dān)以及對操作壓路機的操作員的負(fù)擔(dān)。一般情況下，電機通過至公共電網(wǎng)的外部接口來實現(xiàn)供電，或是在小型壓路機的情況下通過蓄電池來實現(xiàn)供電。
[0003]在電機的使用中，用于產(chǎn)生電機功率的必要電機轉(zhuǎn)動頻率比壓路機的工作頻率、即夯實頻率或振動頻率要高得多。因此在驅(qū)動電機和夯實系統(tǒng)或振動系統(tǒng)之間設(shè)有減速機構(gòu)，該減速機構(gòu)可降低由電機產(chǎn)生的驅(qū)動運動的轉(zhuǎn)動頻率，并提高驅(qū)動力矩。
[0004]此減速機構(gòu)包括復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組件，其需要適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)空間，具有較高的重量并造成較高的生產(chǎn)成本。減速機構(gòu)在工作運轉(zhuǎn)中會承受巨大負(fù)荷，出現(xiàn)大量磨損并使整個系統(tǒng)的可靠性受到限制。
[0005]因此在驅(qū)動壓路機時，高速旋轉(zhuǎn)的電機通過減速器(Untersetzungsgetriebe)和彈簧組作用于路面接觸元件。因此，由設(shè)計決定了不能由驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)角度來反推出夯實底板(Stampffu β )的位置及其負(fù)荷情況。更確切地說，夯實頻率、沖擊速度以及沖擊過程的時間流程均取決于壓路裝置的系統(tǒng)規(guī)模以及待壓實路面的特性(剛性)。
[0006]在構(gòu)思和設(shè)計時，夯實機是這樣適應(yīng)于未被壓實的標(biāo)準(zhǔn)路面條件的，即便路面的特性與在設(shè)計夯實系統(tǒng)尺寸時考慮的路面要一致，也要精確地達到盡可能好的機器壓實效果。在壓實其他性質(zhì)的路面時，夯實效果可能因此會更低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種壓路裝置，其在較小生產(chǎn)成本和高效率的整個系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)可靠運轉(zhuǎn)。此外，本發(fā)明的任務(wù)還在于，給出一種用于使此類壓路裝置運行的方法。
[0008]這些任務(wù)通過如下所述的一種壓路裝置及通過根據(jù)如下所述的一種使此類壓路裝置運行的方法來完成。從屬權(quán)利要求中給出了進一步的改進。
[0009]壓路裝置具有上部質(zhì)量及通過彈簧裝置與上部質(zhì)量聯(lián)接的下部質(zhì)量，該下部質(zhì)量具有路面接觸元件。此外，還設(shè)有用于產(chǎn)生路面接觸元件的工作運動的驅(qū)動裝置。所述驅(qū)動裝置具有電機，并且由電機產(chǎn)生的驅(qū)動運動的驅(qū)動頻率與路面接觸元件的工作運動的頻率相等。
[0010]在壓路裝置中通過使電機與工作運動的頻率同步來實現(xiàn)電機的驅(qū)動頻率和工作運動的頻率的一致。因此，驅(qū)動運動可在未改變其頻率的情況下傳遞至路面接觸元件。特別是這意味著，電機的轉(zhuǎn)動頻率、例如驅(qū)動元件的轉(zhuǎn)動頻率或者說是電機驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動頻率與路面接觸元件、例如路面接觸板的工作運動頻率相符。因此，電機驅(qū)動元件的轉(zhuǎn)動與路面接觸板的工作周期或夯實周期或是夯實頻率完全對應(yīng)。
[0011]電機與工作頻率的同步運轉(zhuǎn)使得通過電機能夠直接產(chǎn)生工作運動。尤其是，驅(qū)動元件的工作運動可無需轉(zhuǎn)換其頻率而直接傳遞至路面接觸元件處。因此設(shè)有例如變速裝置或用于轉(zhuǎn)換、例如減少驅(qū)動頻率的額外傳動環(huán)節(jié)是沒有必要的。在下文中將其稱作直接驅(qū)動裝置。
[0012]由此，電機與工作頻率的同步運轉(zhuǎn)還實現(xiàn)電機與下部質(zhì)量處的夯實系統(tǒng)或與夯實系統(tǒng)的連桿的直接連接。這使得電機與夯實系統(tǒng)之間的一種相位確定的連接。特別是，盡管缺少聯(lián)接件，夯實系統(tǒng)(夯實連桿)的位置以及電機驅(qū)動軸或轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)角總能互相精確地確定，以使得根據(jù)其中一個的信息總是能推斷出另一個的信息，反之亦然。
[0013]通過由電機帶動的路面接觸元件的直接驅(qū)動實現(xiàn)了一種特別簡單的壓路裝置的構(gòu)造，因為不用引入變速裝置或用于轉(zhuǎn)換頻率的額外傳動環(huán)節(jié)。
[0014]直接驅(qū)動使得壓路裝置比諸如常規(guī)的夯實機或常規(guī)的帶有變速裝置的振動板要小得多、輕得多。特別是其上部質(zhì)量具有較小的重量，由此可得到一個較低的重心，并由此獲得較好的引導(dǎo)性能。通過使整個系統(tǒng)的機械復(fù)雜性較低來達到較低的生產(chǎn)成本。
[0015]工作運轉(zhuǎn)時，直接驅(qū)動裝置以及特別是電機與夯實系統(tǒng)的直接連接實現(xiàn)了驅(qū)動運動至路面接觸元件的高效、準(zhǔn)確、低噪聲的傳遞。因此，使整個系統(tǒng)在高效率下進行低噪聲、低維護費用的運轉(zhuǎn)成為可能，且整個系統(tǒng)中磨損極少。
[0016]在一種實施方案中，電機可以是具有較高的極對數(shù)的直流電機、三相電機或交流電機。例如直流、三相或交流電機可具有至少2、3、4、5、8或10對極對，每個極對由北極和南極構(gòu)成。例如直流、三相或交流電機可具有至少8極或具有至少8極對的極對數(shù)。
[0017]尤其是可以通過較高的極對數(shù)量實現(xiàn)具有較低的、例如與壓路裝置的工作頻率相適應(yīng)轉(zhuǎn)速的電機。同時也提高了電機轉(zhuǎn)矩，而且其實質(zhì)上與極對數(shù)呈正比。因而同時可達到較高的驅(qū)動力矩，該驅(qū)動力矩對于驅(qū)動工作運動時的路面接觸元件是合適的。因此，具有高極對數(shù)的三相或交流電機是合適的，以實現(xiàn)壓路裝置的直接驅(qū)動。
[0018]在另一種實施方案中，電機具有轉(zhuǎn)矩電機。
[0019]轉(zhuǎn)矩電機是一種高轉(zhuǎn)矩的磁電機，或接通的磁阻電機，或者說是如同例如具有高極對數(shù)異步電機的低速運轉(zhuǎn)的電機。根據(jù)上述考慮得出，轉(zhuǎn)矩電機在低轉(zhuǎn)速情況下應(yīng)具有較高的轉(zhuǎn)矩。因此其可以上述所述的方式用于壓路裝置的直接驅(qū)動。
[0020]轉(zhuǎn)矩電機可實施為無刷直流電機，并可被設(shè)計為具有內(nèi)置定子與外置轉(zhuǎn)子的外轉(zhuǎn)子，以及具有內(nèi)置轉(zhuǎn)子與外置定子的內(nèi)轉(zhuǎn)子。其較大的驅(qū)動力矩會產(chǎn)生較高的加速度，并導(dǎo)致壓路裝置具有較高的動態(tài)工作特性。在啟動時就已具有的高啟動轉(zhuǎn)矩使得僅單獨依靠轉(zhuǎn)矩電機就可啟動壓路裝置。轉(zhuǎn)矩電機較高的驅(qū)動剛度實質(zhì)上不容許有任何游隙，因而轉(zhuǎn)矩電機具有較好的控制特性，這使得工作要求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換到壓路裝置中。
[0021]電變頻器可置于轉(zhuǎn)矩電機之前，其可提供具有合適頻率的電源電流，以便運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩電機。
[0022]盡管轉(zhuǎn)矩電機的采購成本相對較高，但壓路裝置的整個系統(tǒng)成本卻設(shè)計得較為經(jīng)濟，這是因為沒有諸如變速器和額外傳動環(huán)節(jié)等裝置的附加成本。
[0023]在另一種實施方案中，電機具有帶有尚極對數(shù)的異步電機及/或具有尚極對數(shù)的鼠籠轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機。例如異步電機或鼠籠轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機具有2、3、4、5、8、10或更多極對。特別是異步電機或鼠籠轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機可具有至少8極或具有至少8極對的極對數(shù)。
[0024]異步電機或鼠籠轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機的應(yīng)用實現(xiàn)了壓路裝置的低成本結(jié)構(gòu)。采用高極對數(shù)則實現(xiàn)了在低轉(zhuǎn)速下提供高轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動，這種驅(qū)動使得能夠直接驅(qū)動壓路裝置的路面接觸元件。異步電機或鼠籠轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機可以按這樣來設(shè)計，即，在以例如公共電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率運轉(zhuǎn)時，能夠以合適的夯實頻率來直接驅(qū)動路面接觸元件。替代地，還可設(shè)有用于轉(zhuǎn)換電網(wǎng)頻率的變頻器，以使壓路裝置能以路面接觸元件的適當(dāng)?shù)墓ぷ鬟\動來運行，例如電機可由公共電網(wǎng)或帶有直流-交流轉(zhuǎn)換功能的蓄電池來供電。
[0025]在另一種實施方案中電機可具有或構(gòu)造有傳感器整流的無刷磁電機構(gòu)成，該無刷磁電機帶有電子控制裝置。
[0026]一種帶有電子控制的傳感器整流的無刷磁電機具有傳感器，用于確定電機轉(zhuǎn)子相對于定子磁場的位置。因此可根據(jù)實際轉(zhuǎn)子位置及運動要求來對定子線圈通電。
[0027]傳感器則可以使用例如用于檢測轉(zhuǎn)子磁通量的霍爾傳感器或在定子區(qū)域內(nèi)的光學(xué)傳感器。例如可由一種增量式發(fā)送器來發(fā)出，諸如在給定轉(zhuǎn)子位置下置零等的傳感器信號。
[0028]控制裝置可由傳感器信號來確定轉(zhuǎn)子的位置，并由此在直接作用的驅(qū)動下也確定了路面接觸元件、即夯實底板相對于壓路機及路面的位置。基于這些位置信息，電子控制設(shè)備可通過合適的功率驅(qū)動器來適當(dāng)?shù)夭倏鼐€圈或給線圈通電，這些線圈在轉(zhuǎn)子中會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這種操控可根據(jù)夯實機的運動要求和/或轉(zhuǎn)子的位置或夯實底板的位置來進行。在下文中將其稱為傳感器控制的整流。
[0029]一種按需的對壓路裝置工作頻率的控制可通過該傳感器控制的整流來實現(xiàn)，并能直接影響路面接觸元件的工作運動。傳感器控制的整流也可在極低轉(zhuǎn)速或靜止?fàn)顟B(tài)下工作。通常，特別是在三相或更多相的情況下，不會同時給所有相通電，以至于在每個時間點上至少有一相會是無電流的。
[0030]在另一種實施方案中，電機的驅(qū)動運動可通過位于路面接觸板上的曲柄連桿機構(gòu)來傳遞。尤其是，該曲柄連桿機構(gòu)的連桿偏心地聯(lián)接于電機轉(zhuǎn)子裝置處。該聯(lián)接可通過諸如曲柄銷來實現(xiàn)，該曲柄銷偏心地布置于電機轉(zhuǎn)子裝置處。
[0031]特別地，電機可具有不可轉(zhuǎn)動地放置的定子裝置及相對于定子裝置可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子裝置，其中轉(zhuǎn)子裝置關(guān)于定子裝置在饋入的三相電或交流電的作用下可轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)。曲柄連桿機構(gòu)的連桿可例如通過曲柄銷聯(lián)接于轉(zhuǎn)子裝置處，該曲柄銷偏心地置于轉(zhuǎn)子裝置處。其可在轉(zhuǎn)子裝置和所述連桿間建起牢固的連接。
[0032]通過連桿與轉(zhuǎn)子裝置的直接連接實現(xiàn)了電機到連桿、經(jīng)由連桿到路面接觸元件的驅(qū)動力矩的傳遞，而無需變速裝置或額外傳動環(huán)節(jié)。因而可將驅(qū)動運動高效、無干擾地傳遞至路面接觸元件處。此外在壓路裝置運轉(zhuǎn)時，連桿可通過轉(zhuǎn)子來適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)。因而可捕獲和抑制壓路由裝置在工作運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的干擾影響，例如路面接觸元件于正在處理的土地處產(chǎn)生的反射。
[0033]在另一種實施方案中，可在結(jié)構(gòu)上將電機與曲柄連桿機構(gòu)集成一體。
[0034]例如電機的轉(zhuǎn)子裝置可具有諸如偏心盤的偏心件，連桿例如經(jīng)由曲柄銷來固定在該偏心件處。這實現(xiàn)了一種緊湊、牢固、低成本且低磨損的壓路裝置設(shè)計。
[0035]在另一種變型中，可設(shè)有一種電儲能裝置及/或一種接口裝置來接到電源。電機可由所述電儲能裝置及/或帶電能的電源來供電。
[0036]可例如通過公共能源供給網(wǎng)絡(luò)及/或發(fā)電機來提供電源。通過例如布置于壓路裝置之外的外部電源的使用使得壓路裝置在與電源連接之后排放低、噪聲小，并且保護操作員及環(huán)境地運行。此外，通過布置于內(nèi)部，即路面裝置處的電儲能裝置的使用可與是否接入電源無關(guān)地實現(xiàn)壓路裝置的無線纜的運行，其中，該儲能裝置通過與外部電源的連接來進行充電。
[0037]所述實施方案的另一種變型是，可設(shè)有一種用于產(chǎn)生用于電機的三相或交流電的變頻器設(shè)有預(yù)先給定的或可由操作員來選定的頻率。
[0038]為使壓路裝置在較小結(jié)構(gòu)空間下實現(xiàn)簡單的結(jié)構(gòu)，可例如在結(jié)構(gòu)上將變頻器和電機集成一體。同樣地，將