[發明專利]具有混合驅動裝置的工具

無效

• 申請號: 200980139761.2
• 申請日: 2009-10-05
• 公開（公告）號: CN102171061A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: O·W·斯坦佐
• 申請（專利權）人: 威克紐森歐洲公司
• 主分類號: B60K6/48
• 分類號: B60K6/48;E02F9/22;E02F9/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

技術領域

本發明涉及一種具有驅動發動機和可由驅動發動機驅動的工作機構的工具。

背景技術

這種工具尤其是可行駛的工具(諸如載貨車、叉車、挖掘機和傾倒車)。這種工具的共同之處在于效率大多不會非常高。通常必須裝備有較大的發動機功率，以便也滿足峰值負荷的功率需求。通過抬高負荷所獲得的勢能將在放低負荷時以流動損失的形式傳入液壓系統(液壓油)。因此，必須設置液壓冷卻裝置，該冷卻裝置的尺寸足夠大且經常附加地與強通風裝置組合。由此產生總體較高的燃料消耗。

發明內容

本發明的任務因此是給出一種工具，用這種工具能夠在明顯更少的燃料消耗的情況下一如既往地實現高生產率。此外，生產成本相對于傳統工具而言應該基本上相等，無論如何不會更高。

根據本發明，此任務通過根據權利要求1的工具和根據權利要求16的方法來解決。

根據本發明的工具具有驅動發動機、可由驅動發動機經過有效連接裝置驅動的用于產生工作運動的工作機構以及與有效連接裝置聯接的儲能裝置。儲能裝置用于在充電階段中儲存能量以及在放電階段中輸出能量，在充電階段中由驅動發動機輸出的功率大于工作機構實際所需的功率，在放電階段中由驅動發動機輸出的功率小于工作機構實際所需的功率。

已表明，在工具、尤其是所謂緊湊型的工具，即載貨車、叉車、挖掘機和傾倒車等中會出現特定的工作循環。不同于公路行駛車輛，裝載循環和卸載循環快速地彼此相繼或甚至彼此重疊進行。公路行駛車輛經常在更長的時間段內以相同的方式產生功率，而本文中所述的工具在短得多但不斷重復的、基本上有規律的工作循環中工作。

裝載車的典型工作循環從裝載車在自動傾卸卡車跟前制動并同時抬高和清空挖斗開始(例如從在自動傾卸卡車上清空挖斗開始)。隨即放低空的挖斗，而裝載車同時或略有時間延遲地又向后加速以駛離自動傾卸卡車。然后制動向后運動，以使得裝載車又可以向前行駛。在此行駛運動過程中，進一步放低挖斗并最終使挖斗伴有振動地駛入待提起的貨物中。在倒入挖斗后，抬高保持挖斗的臂，以使得裝載車可以向后行駛，而由挖斗容納的貨物不會向下漏出。在制動了向后運動之后，裝載車又向前加速且挖斗進一步被抬高。當到達自動傾卸卡車時，制動裝載車并清空挖斗，以使得可以開始新的循環。這種循環典型地在20至30秒的時間段內運行。

挖掘機的工作循環在裝載方面只是略有不同。在裝載貨車時，挖掘機將帶有滿載的挖斗的臂抬高越過側壁、清空挖斗、旋轉車的上部結構(Oberwagen)(加速并制動)，并且將臂放低至待容納的貨物上。為了裝填挖斗，臂向內折并在同時繼續向內折時被抬高，直至挖斗滿載為止。然后抬高臂并同時引入旋轉運動。在到達卸載位置前，制動該旋轉運動并最后清空挖斗。這種循環大多也在大約30秒內運行。

工作循環可以在更長的時間段內不斷重復。只有當更換自動傾卸卡車或例如挖掘機移位幾米時，該過程才會短暫中斷。然而，在移位時也會出現低負荷階段和高負荷階段。

在工作循環期間，必須注意具有高功率需求或功率峰值的階段(使工具加速、抬高臂等)和具有功率剩余或功率低谷的階段(制動工具、制動車上部的旋轉運動、放低臂和挖斗等)。在許多工作過程中，消耗能量的兩個工作循環可以多次相繼進行。

因此，所設的儲能裝置應當滿足與平均功率的差值。這意味著，儲能裝置的尺寸至少應當設計成儲能裝置可以吸收直接相繼進行或重疊進行的制動運動和放低運動的總動能。然后，該能量可以用于在下一次工作運動中或也可以在工具行駛時支持驅動發動機。

對于混合系統的這種構造，可以將驅動發動機，尤其是內燃機的尺寸設計得更小，這是因為內燃機不再必須滿足負荷峰值。更確切地說，這些超出平均負荷的負荷峰值可以通過儲能裝置來吸收。

那么，內燃機可以幾乎恒定的負荷運轉。在典型工作循環期間的所有與這種平均發動機功率偏離的功率峰值和功率低谷可以存入儲能裝置中或從儲能裝置中取出。那么，儲能裝置中的蓄能量在每個工作循環開始時大約一樣高。

可以將電動機設置為有效連接裝置與儲能裝置之間的聯接件，該電動機在充電階段中可以發電機的方式運轉并且在放電階段中可以發動機的方式運轉。

因此，電動機在發電機式運轉中將通過驅動發動機或通過工作機構引入到有效連接裝置中的動能轉換成電流。然后，此電流可以被供給至儲能裝置。

在放電階段中，儲能裝置中的電流又可以供給至電動機，該電動機然后以發動機的方式運轉并將動能引入到有效連接裝置中。除了來自驅動發動機的能量外，向工作機構提供此動能并以此方式支持驅動發動機。