專利名稱：工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工程機(jī)械行走系統(tǒng)的輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前，工程機(jī)械行走系統(tǒng)的輪邊驅(qū)動(dòng)主要采用液壓驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)兩種方式。液 壓驅(qū)動(dòng)方式包括低速液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)和高速液壓馬達(dá)結(jié)合行星減速器驅(qū)動(dòng)兩種；電力驅(qū) 動(dòng)主要采用電動(dòng)輪方式。兩者相比，液壓驅(qū)動(dòng)具有較高的功率密度，特別適用于低速大扭矩 應(yīng)用領(lǐng)域，液壓油既有傳輸能量，還兼有潤(rùn)滑和導(dǎo)出系統(tǒng)廢熱的重要作用，易于實(shí)現(xiàn)集中冷 卻，能量回收技術(shù)復(fù)雜且效率低；電力驅(qū)動(dòng)在高速小扭矩應(yīng)用領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)，易于實(shí)現(xiàn)能量 回收且效率較高。為提高工作效率，工程機(jī)械行走系統(tǒng)在輕載時(shí)需要盡可能高的運(yùn)行速度； 為增加工作載荷，工程機(jī)械行走系統(tǒng)又需要盡可能大的驅(qū)動(dòng)能力。上述兩種傳動(dòng)方式各自 有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，沒(méi)有一種能獨(dú)立地全面滿足工程機(jī)械行走系統(tǒng)的要求。但兩者有很 好的互補(bǔ)性，液壓驅(qū)動(dòng)適合于重載工況，而電力驅(qū)動(dòng)適合于輕載和能量回收工況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊驅(qū)動(dòng)方案的不足，提供一種結(jié) 合液壓驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，使得工程機(jī)械行走系統(tǒng)即 能適應(yīng)重載低速工況，也能勝任輕載高速工況，同時(shí)在制動(dòng)時(shí)利用電機(jī)回收能量，從而提高 整機(jī)的動(dòng)力性能，降低能量消耗。本發(fā)明提出的工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，包括液壓馬達(dá)1、永磁同步電 機(jī)2、機(jī)架3、車輪4和行星減速器5，其中，所述行星減速器5包括固定法蘭6、大齒輪7，常 開(kāi)液壓離合器8、常閉液壓制動(dòng)器9、行星減速級(jí)10、輸入軸11，旋轉(zhuǎn)輸出法蘭12，第一軸承 13，第二軸承14和小齒輪15，常開(kāi)液壓離合器8位于大齒輪7和輸入軸11之間，用于離合 液壓馬達(dá)，大齒輪7外套有第二軸承14 ；常閉液壓制動(dòng)器9位于輸入軸11和固定法蘭6之 間，固定法蘭6外套有第一軸承13，常閉液壓制動(dòng)器9用于駐車制動(dòng)；所述液壓馬達(dá)1和永 磁同步電機(jī)2分別采用插入方式與行星減速器5連接，永磁同步電機(jī)2連接行星減速器5 的輸入軸11 ；所述機(jī)架3與行星減速器5的固定法蘭6相連，起支撐作用；所述車輪4和行 星減速器5的旋轉(zhuǎn)輸出法蘭12相連，輸出動(dòng)力與速度。本發(fā)明根據(jù)常閉液壓制動(dòng)器、液壓馬達(dá)、永磁同步電機(jī)和常開(kāi)液壓離合器的不同 組合，可適應(yīng)不同的工況，包括重載低速工況、輕載高速工況、駐車工況和制動(dòng)能量回收工 況。(1)重載低速工況在工程機(jī)械重載運(yùn)行時(shí)，輪邊驅(qū)動(dòng)裝置需要輸出大扭矩低轉(zhuǎn)速。因此，所述輪邊混 合驅(qū)動(dòng)裝置打開(kāi)常閉液壓制動(dòng)器，合上常開(kāi)液壓離合器，液壓馬達(dá)通過(guò)行星減速器輸出動(dòng) 力，充分利用液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，提高整機(jī)負(fù)載性能。此時(shí)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)永磁同步電機(jī)處于 發(fā)電狀態(tài)，儲(chǔ)存能量；在工程機(jī)械重載爬坡或路面不平時(shí)，輪邊驅(qū)動(dòng)裝置需要輸出盡可能大的驅(qū)動(dòng)力的時(shí)候，所述輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置采用液壓和電力同時(shí)混合驅(qū)動(dòng)方式，永磁同步電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，連同液壓馬達(dá)，增加最大驅(qū)動(dòng)力。(2)輕載高速工況在工程機(jī)械空載或輕載工況時(shí)，為提高工作效率，輪邊驅(qū)動(dòng)裝置需要輸出高轉(zhuǎn)速。 因此，所述輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置打開(kāi)常閉液壓制動(dòng)器，分離常開(kāi)液壓離合器，采用電機(jī)結(jié)合行 星減速器輸出轉(zhuǎn)速，充分利用電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，提高整機(jī)輕載效率。(3)駐車工況所述輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置的常閉液壓制動(dòng)器常閉，就處于駐車狀態(tài)。(4)制動(dòng)能量回收工況工程機(jī)械行走系統(tǒng)需要頻繁的啟停，若能有效回收制動(dòng)能量，可以節(jié)省燃料消耗， 提高工程機(jī)械的環(huán)保節(jié)能性能。同輕載工況一致，所述輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置打開(kāi)常閉液壓制 動(dòng)器，分離常開(kāi)液壓離合器。整機(jī)由于慣性拖動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，變成發(fā)電機(jī)，能制動(dòng)能量回收。與現(xiàn)有相比，本發(fā)明的工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置用電機(jī)完成高速運(yùn) 行；用液壓馬達(dá)提供大扭矩輸出；在制動(dòng)時(shí)，用電機(jī)回收能量，而在整機(jī)起步、加速和爬坡 等極限工況時(shí)，又利用電機(jī)輔助液壓馬達(dá)同時(shí)出力，充分利用了液壓驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu) 點(diǎn)，即能提高整機(jī)的運(yùn)行效率，又能增加整機(jī)的運(yùn)輸能力，也能降低整機(jī)的燃油消耗率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。圖2為本發(fā)明的行星減速器5的結(jié)構(gòu)圖示。圖中標(biāo)號(hào)1為液壓馬達(dá)，2為永磁同步電機(jī)，3為機(jī)架，4為車輪，5為行星減速器， 6為固定法蘭，7為大齒輪，8為常開(kāi)液壓離合器，9為常閉液壓制動(dòng)器，10為行星減速級(jí)，11 為輸入軸，12為旋轉(zhuǎn)輸出法蘭，13為第一軸承，14為第二軸承，15為小齒輪。
具體實(shí)施例方式如圖1與圖2所示，一種工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，包括液壓馬達(dá)1、永 磁同步電機(jī)2、機(jī)架3、車輪4和行星減速器5。其中所述行星減速器5包括固定法蘭6、大 齒輪7，常開(kāi)液壓離合器8、常閉液壓制動(dòng)器9、行星減速級(jí)10、輸入軸11，旋轉(zhuǎn)輸出法蘭12， 第一軸承3，第一軸承4和小齒輪15。其中所述液壓馬達(dá)1和永磁同步電機(jī)2采用插入式 方式與行星減速器5相連，其中所述機(jī)架3與行星減速器5的固定法蘭6相連，其中所述車 輪4與行星減速器5的旋轉(zhuǎn)輸出法蘭12相連。其中液壓馬達(dá)1為液壓驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)常開(kāi)液壓離合器8將大齒輪7和輸入軸11 接合，由小齒輪15、大齒輪7、輸入軸11，行星減速級(jí)12和旋轉(zhuǎn)輸出法蘭12共同輸出動(dòng)力， 完成重載低速工況；永磁同步電機(jī)2為電力驅(qū)動(dòng)元件，一直與行星減速器5相連，在輕載高速工況時(shí)常 開(kāi)液壓離合器8分離大齒輪7和輸入軸11，使其處于電動(dòng)模式；在重載低速工況時(shí)常開(kāi)液 壓離合器8接合大齒輪7和輸入軸11，其可在電動(dòng)與發(fā)電狀態(tài)之間切換；機(jī)架3起支撐作用；車輪4輸出動(dòng)力及轉(zhuǎn)速；
行星減速器5是工程機(jī)械行走系統(tǒng)中降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩的主要部件；輸入軸11連接著永磁同步電機(jī)2，常開(kāi)液壓離合器8，常閉液壓制動(dòng)器9和行星減速級(jí)10，是動(dòng)力傳輸?shù)闹饕考坏谝惠S承13保證大齒輪7和固定法蘭6之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第一軸承14保證固定法蘭6個(gè)旋轉(zhuǎn)輸出法蘭12之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并承受全部外 負(fù)載；常閉液壓制動(dòng)器9用于駐車制動(dòng)。一種工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)常閉液壓制動(dòng)器9、液壓馬達(dá)1、 永磁同步電機(jī)2和常開(kāi)液壓離合器8的不同組合，可適應(yīng)不同的工況，包括重載低速工況、 輕載高速工況、駐車工況和制動(dòng)能量回收工況。(1)重載低速工況在工程機(jī)械重載運(yùn)行時(shí)，常閉液壓制動(dòng)器9打開(kāi)，常開(kāi)液壓離合器8合上，液壓馬 達(dá)1通過(guò)行星減速器5輸出動(dòng)力，并帶動(dòng)永磁同步電機(jī)2發(fā)電，儲(chǔ)存能量；在工程機(jī)械重載 爬坡或路面不平時(shí)，永磁同步電機(jī)2變?yōu)殡妱?dòng)模式，連同液壓馬達(dá)1 一起出力。(2)輕載高速工況在工程機(jī)械空載或輕載工況時(shí)，常閉液壓制動(dòng)器9打開(kāi)，常開(kāi)液壓離合器8分離， 液壓馬達(dá)1自由狀態(tài)，永磁同步電機(jī)2通過(guò)行星減速器輸出轉(zhuǎn)速。(3)駐車工況常閉液壓制動(dòng)器9保持常閉狀態(tài)。(4)制動(dòng)能量回收工況制動(dòng)能量回收時(shí)，常閉液壓制動(dòng)器9打開(kāi)，常開(kāi)液壓離合器8分離，液壓馬達(dá)1自 由狀態(tài)，永磁同步電機(jī)2由慣性推動(dòng)反轉(zhuǎn)，變成發(fā)電機(jī)，能制動(dòng)能量回收。
權(quán)利要求
一種工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括液壓馬達(dá)(1)、永磁同步電機(jī)(2)、機(jī)架(3)、車輪(4)和行星減速器(5)，其中，所述行星減速器(5)包括固定法蘭(6)、大齒輪(7)，常開(kāi)液壓離合器(8)、常閉液壓制動(dòng)器(9)、行星減速級(jí)(10)、輸入軸(11)，旋轉(zhuǎn)輸出法蘭(12)，第一軸承(13)，第二軸承(14)和小齒輪(15)，常開(kāi)液壓離合器(8)位于大齒輪(7)和輸入軸(11)之間，用于離合液壓馬達(dá)，大齒輪(7)外套有第二軸承(14)；常閉液壓制動(dòng)器(9)位于輸入軸(11)和固定法蘭(6)之間，固定法蘭(6)外套有第一軸承(13)，常閉液壓制動(dòng)器(9)用于駐車制動(dòng)；所述液壓馬達(dá)(1)和永磁同步電機(jī)(2)分別采用插入方式與行星減速器(5)連接，永磁同步電機(jī)(2)連接行星減速器(5)的輸入軸(11)；所述機(jī)架(3)與行星減速器(5)的固定法蘭(6)相連，起支撐作用；所述車輪(4)和行星減速器(5)的旋轉(zhuǎn)輸出法蘭(12)相連，輸出動(dòng)力與速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于根據(jù)常閉 液壓制動(dòng)器(9)、液壓馬達(dá)(1)、永磁同步電機(jī)⑵和常開(kāi)液壓離合器⑶的不同組合，重載 低速工況、輕載高速工況、駐車工況和制動(dòng)能量回收工況四種工況(1)重載低速工況在工程機(jī)械重載運(yùn)行時(shí)，常閉液壓制動(dòng)器(9)打開(kāi)，常開(kāi)液壓離合器(8)合上，液壓馬 達(dá)(1)通過(guò)行星減速器(5)輸出動(dòng)力，帶動(dòng)永磁同步電機(jī)(2)發(fā)電；在工程機(jī)械重載爬坡或 路面不平時(shí)，永磁同步電機(jī)(2)變?yōu)殡妱?dòng)模式，連同液壓馬達(dá)(1) 一起工作；(2)輕載高速工況在工程機(jī)械空載或輕載工況時(shí)，常閉液壓制動(dòng)器(9)打開(kāi)，常開(kāi)液壓離合器(8)、液壓 馬達(dá)(1)自由狀態(tài)，永磁同步電機(jī)⑵通過(guò)行星減速器(5)輸出轉(zhuǎn)速；(3)駐車工況常閉液壓制動(dòng)器(9)保持常閉狀態(tài)；(4)制動(dòng)能量回收工況制動(dòng)能量回收時(shí)，常閉液壓制動(dòng)器(9)打開(kāi)，常開(kāi)液壓離合器(8)分離，液壓馬達(dá)(1) 處于自由狀態(tài)，永磁同步電機(jī)⑵由慣性推動(dòng)反轉(zhuǎn)，變成發(fā)電機(jī)，制動(dòng)能量回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工程機(jī)械行走系統(tǒng)輪邊混合驅(qū)動(dòng)裝置，包括機(jī)架、車輪、液壓馬達(dá)、永磁同步電機(jī)和行星減速器等，所述行星減速器內(nèi)置有一個(gè)常閉液壓制動(dòng)器，用于駐車制動(dòng)，一個(gè)常開(kāi)液壓離合器，用于離合液壓馬達(dá)。所述液壓馬達(dá)和永磁同步電機(jī)分別采用插入方式與行星減速器連接；所述機(jī)架與行星減速器的固定法蘭相連，起支撐作用；所述車輪和行星減速器的旋轉(zhuǎn)輸出法蘭相連，輸出動(dòng)力與速度。該裝置可適應(yīng)包括重載低速工況、輕載高速工況、駐車工況和制動(dòng)能量回收工況。本發(fā)明結(jié)合了液壓驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，使得工程機(jī)械行走系統(tǒng)既能適應(yīng)重載低速工況，也能勝任輕載高速工況，同時(shí)在制動(dòng)時(shí)利用電機(jī)回收能量，從而提高整機(jī)的動(dòng)力性能，降低能量消耗。
文檔編號(hào)B60K6/42GK101870256SQ20101020227
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者卞永明, 呂兆華, 朱利靜, 金曉林 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)