SE532038C2 - Arbetsmaskin - Google Patents

Description

20 25 30 532 038 2 tillåta att framramen och bakramen vrids i förhållande till varandra omkring en tänkt längdaxel, det vill säga en axel som löper i längdriktningen av fordonet. Körning på ojämn mark förbättras avsevärt på grund av en sådan koppling.

Den midjestyrda dumpern har dessutom en andra, vertikal ledad koppling mellan framramen och bakramen och ett par av hydraulcylindrar för styrning av arbetsmaskinen genom svängning av framramen i förhållande till bakramen om~ kring dena vertikala svängaxeln. Det poängteras att en ramstyrd arbetsmaskin är anpassad för en optimerad pre- standa i terräng jämfört med vilket fordon som helst med Ackermanstyrning (framhjulsstyrning). Mera specifikt ska- par midjestyrningen förutsättningar för att använda myck~ et större framhjul bredd) (både med avseende på diameter och än med så kallad Ackermanstyrning. Midjestyrning U skapar dessutom förutsättningar för l00 6 låsning av framaxeldifferentialen (vilket inte är möjligt med Acker- manstyrning), vilket är väsentligt vid körning på slirig mark.

Vidare har en midjestyrd dumper normalt sex hjul. Framde~ len innefattar en framhjulsaxel och bakdelen innefattar ett par av boggiaxlar. En drivlina är anordnad för att driva de tre hjulaxlarna. Den midjestyrda dumpern kan på så sätt köras med (6-)allhjulsdrift.

Varje axel är försedd. med en differentialväxel och en (tvärgående) differentialspärr. Dessutom tillhandahålls en längsgående differentialspärr på transmissionsaxeln mellan framaxeln och boggiaxlarna och ytterligare en 10 15 20 25 30 532 038 3 längsgående differentialspärr tillhandahålls på transmis- sionsaxeln mellan boggiaxlarnal Differentialspärrarna kopplas företrädesvis in när det finns en risk för att hjulen slirar. Enligt en alternativ utformning kan vilken som helst av differentialspärrarna ersättas med en anord- ning som tillåter begränsad slirning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en arbetsma- skin som skapar förutsättningar för en mera flexibel an- vändning.

Detta syfte uppnås med arbetsmaskinen som definieras i patentkrav 1. Det uppnås således genom att bakdelen inne- fattar ett elektriskt drivsystem som är ancrdnat för att driva åtminstone ett markkontaktorgan hos nämnda andra uppsättning, att bakdelen är avkopplingsbart kopplad till framdelen, att kraftkällan hos framdelen är anordnad för attt förse bak- framdelarna är i ett sammankopplat kraft när och tillstånd, samt att nämnda elektriska drivsystem är an- ordnat för att driva nämnda åtminstone ena markkontaktor- gan hos nämnda andra uppsättning för självdrivning av bakdelen i ett frànkopplat tillstånd.

Uppfinningen är således särskilt inriktad mot en elhy- bridarbetsmaskin.

Bakdelen kan således manövreras efter frånkoppling. Med andra ord skapar uppfinningen förutsättningar för från- koppling och självdrivning av bakdelen korta sträckor. det elektriska drivsystemet .i .bakdelen med _ 10 15 20 25 30 532 D38 ¶4 Ett imanöversysten1 är företrädesvis anordnat för fjärr- styrning av bakdelen för att manövrera denna i det från~ kopplade tillståndet. Manöversystemet är företrädesvis anordnat för kommunikation mellan en fjärrenhet och den frånkopplade bakdelen via radiovågor.

Enligt ett exempel innefattar det elektriska drivsystemet åtminstone en elmotor. Elmotorn skapar förutsättningar för en steglöst variabel vridmomentfördelning mellan hju~ len, vilket är fördelaktigt vid körning i svåra terräng~ förhållanden.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar kraftkällan en elmaskin för tillhandahållande av elkraft. Kraftkällan innefattar företrädesvis medel för generering av mekanisk kraft och elmaskinen är funktionellt kopplad till medlet för generering av mekanisk kraft för att omvandla den me- till elkraft . kaniska kraften Medlet för generering av “mekanisk kraft utgörs i synnerhet av en förbränningsmotor och elmaskinen bildar en generator. Alternativt kan elma~ skinen vara anordnad för att generera elkraft direkt (till exempel en bränslecell).

Vidare kan vridmoment levereras till bakhjulen på ett steglöst variabelt sätt för att hjälpa framhjulsdrivning~ en under vissa (sliriga) förhållanden.

Ytterligare föredragna utföringsformer och fördelar med desamma framgår av beskrivningen nedan, figurerna och pa- tentkraven. 10 15 20 25 30 532 038 KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen kommer att beskrivas mera detaljerat nedan med hänvisning till utföringsformen som visas i de bilag- da ritningarna, där FIG 1 visar en arbetsmaskin enligt en första utförings- form i ett sammankopplat tillstånd i en sidovy, FIG 2 visar arbetsmaskinen i figur 1 i ett isärkopplat tillstånd i en sidovy, samt FIG 3 schematiskt visar en exemplifierande drivlina hos arbetsmaskinen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Fig. l visar en midjestyrd dumper (även kallad ramstyrd dumper) l i en sidovy. Den midjestyrda dumpern innefattar en främre fordonsdel 2 (dragenhet eller dragare) som in- nefattar en framram 3, en framhjulsaxel 4, en bakhjulsax- el 104 och en förarhytt 6 för en förare. Varje axel 4, 104 innefattar ett markkontaktelement 135, l36 till väns- ter och ett markkontaktelement 235, figur 3) i form av hjul. Den midjestyrda dumpern l inne- fattar också en bakre fordonsdel 7 som inne- fattar bakhjul 137, 237, 138, 238 (släpvagn) (se figur 3) och en tippoar behållare.

En forsta ledad koppling 25 är anordnad för att tillåta att framramen 3 och bakramen 8 vrids i förhållande till varandra omkring en tänkt längdaxel, det vill säga en axel som utsträcker sig i längdriktningen av fordonet l.

Framramen 3 är kopplad till bakramen 8 via en andra kopp- ling 21 som. tillåter att framramen 3 och bakramen 8 svängs i förhållande till varandra omkring en vertikal 236 till högerl(se 10 15 20 25 30 532 G38 6 axel 34 för att styra (vända) fordonet. Manövreringsorgan i form av ett par hydraulcylindrar 24 är anordnade på re- spektive sidor av vridkopplingen 21 för styrning av for- donet. Hydraulcylindrarna manövreras av fordonets förare via en ratt och/eller en joystick (ej visad).

Behållaren ll är kopplad till bakramen 8 via en ledad knutpunkt (ej visad) vid en bakre del av bakramen 8. Ett par tippcylindrar 32 är kopplade till bakramen 8 med en första ände och kopplade till lastflaket ll med en andra ände. Tippcylindrarna 32 är placerade en på vardera sidan om fordonet centrumlinje i dettas längdriktning. Lastfla- ket ll tippas därför i förhållande till bakramen 8 vid aktivering av tippcylindrarna 32.

Figur 2 visar arbetsmaskinen l. i ett isärkopplat till- stånd, varvid bakdelen 7 är frânkopplad från framdelen 2.

Systemet för vändning av fordonet, innefattande hydraul- cylindrarna 24 och den andra kopplingen 21, är företrä- desvis anordnat på framdelen 2 i det isärkopplade till- ståndet. Hydraulcylindrarna från- respektive återpåkopp- las företrädesvis automatiskt mellan fram- och bakdelarna vid användning.

Figur 3 visar schematiskt en drivlina enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning. Drivlinan inne- fattar en kraftkälla 140. Kraftkällan 140 innefattar me- del för generering av mekanisk kraft 105 och en elmaskin l42 som är funktionellt kopplad till medlet 105 för gene- rering av mekanisk kraft för att omvandla den mekaniska kraften till elkraft. Medlet 105 för genering av mekanisk 10 15 20 25 30 532 038 7 kraft innefattar en förbränningsmotor i form av en dieselmotor.

Drivlinan innefattar dessutom medel 141 för mekanisk överföring av kraft från förbränningsmotorn 105 till markkontaktorganen 135, 136, 236 hos nämnda del.

Medlet 141 för mekanisk kraftöverföring innefattar en 235, växellåda 144 och axeln 4 som är anordnad för att driva framhjulen 135, 235. Medlet 141 för mekanisk kraftöverfö- ring innefattar företrädesvis en kombinerad växellåda 144 och transmissionsenhet för överföring av kraft från för- bränningsmotorn 105 till ett par av tvärgående drivaxlar 147, 149. Transmissionsenheten kan innefatta en kuggväx- el, koniska kugghjul och kardanaxel, remtransmission el- ler kedjetransmission eller annat transmissionselement för att utföra nämnda kraftöverföring. Transmissionsenhe- ten innefatta: dessutom företrädesvis en differentialväx- el som ar anordnad för att överföra kraft till nämnda par ,av markkontaktorgan och en differentialspärr 145 som är anordnad för att låsa samman paret av tvärgàende drivax- lar 147, 149.

Bakaxeln 104 hos framdelen 2 innefattar en differential- växel 162 som är anordnad för att överföra kraft till hjulpar 136, 236 och en differentialspärr 164 som är an- ordnad för att låsa samman ett par av tvargående drivax- lar 166, 168, Framaxeln 4 är mekaniskt kopplad till bak- axeln 104 för kraftöverföring via en drivaxel 170, såsom en kardanaxel. Åtminstone en elmotor 146, 148, 150, 152 är anordnad för att driva åtminstone ett markkontaktorgan 137, 237, 138, 10 15 20 25 30 532 038 238 företrädesvis via en reduktionsväxel. i bakdelen, Mera specifikt är ett flertal av elmotorer 146, 148, 150, 152 anordnade för att var och en driva ett av nämnda markkontaktorgan 137, 237, 138, 238. Följaktligen är fyra elmotorer anordnade en vid varje hjul.

Arbetsmaskinen innefattar dessutom medel 151 för elekt- risk kraftöverföring från elmaskinen 142 till nämnda àt- 148, 150, 152. innefattar dessutom en kraftelektronikenhet 152 som är minstone ena elmotor 146, Arbetsmaskinen anordnad för att fördela elkraft till de respektive elmo- torerna 146, 148, 150, 152. De streckade linjerna i figur 3 indikerar ledningar för överföring av elektrisk ström.

Både frani och elektriska anslut- bakdelen 2, '7 kräver ningskontakter (ej visade) för att möjliggöra sammankopp- ling och isärkoppling av fram- och bakdelen 2, 7. De elektriska kontakterna lösgörs respektive àteransluts fö- ,ireträdesvis automatiskt mellan fram och bakdelarna vid användning. De elektriska kontakterna är företrädesvis placerade innanför den första ledbara kopplingens 25 gränser.

Arbetsmaskinen innefattar dessutom åtminstone ett lag- ringsmedel 154 för elkraft som är funktionellt anslutet 148, 150, 152.

Lagringsmedlet 154 för elkraft är funktionellt anslutet till kraftelektronikenheten 152. till nämnda åtminstone ena elmotor 146, Nämnda åtminstone ena lagringsmedel 154 för elkraft är företrädesvis placerat mellan två med mellanrum placerade, långsträckta ramdelar i bakdelen, vilka utsträcker sig i en längdriktning av arbetsmaskinen. 10 15 20 25 30 532 038 152 är anordnade för både 237, 138, Elmotorerna 146, 148, 150, drivning och inbromsning av drivhjulen 137, 238.

Enligt ett alternativ till den beskrivna första utfö- ringsformen är, förutom den mekaniska drivningen av fram- hjulen 135, 235, driva framhjulen åtminstone en elmotor anordnad för att 235. anordnad för att driva ett enskilt hjul 135, 235. 135, En elmotor är företrädesvis Vidare innefattar arbetsmaskinen ett styrsystem (ej vi- sat) för att styra kraftfördelningen. Styrsystemet inne- fattar en styrenhet med mjukvara för styrning av kraft- fördelningen. Styrenheten är således ansluten till ener- gilagringsmedlet 154 för att styra kraftöverföring till och från energilagringsmedlet enligt en etablerad styr- strategi, se närmare nedan.

Styrenheten är allmänt känd som en elektronisk styrenhet (ECU), en central processorennet (CPU) eller en elektro- nisk styrmodul (ECM) för en elektronisk styrning av for- donets funktion. I en föredragen utföringsform innefattar styrenneten en mikroprocessor. Styrenheten innefattar ett minne, vilket i sin tur innefattar ett dataprogram med dataprogramsegment, eller en programkod, för implemente- ring av styrförfarandet när programmet körs. Detta data- program kan överföras till styrenheten på olika sätt via en överföringssignal, till exempel genom nedladdning från en annan dator, via ledning och/eller trådlöst, eller ge- nom installation i en minneskrets. Överföringssignalen kan i synnerhet överföras via Internet. 10 15 20 25 30 532 038 10 Vad det gäller styrning av främre fordonsdelen 2 i det isärkopplade tillståndet styrs företrädesvis framhjulsax- eln 4, såsom genom så kallad Ackermanstyrning. Framdelen 2 kan dessutom vara försedd med en låsspärr för fram- hjulsstyrningen, varvid framhjulstyrningen kan låsas i det sammankopplade tillståndet. Arbetsmaskinen är således ramstyrd i. det sammankopplade tillståndet, se beskriv- ningen ovan.

Uppfinningen skall ej ses som om begränsad till de il- lustrativa utföringsformerna beskrivna ovan, utan ett an- tal ytterligare varianter och modifieringar är nñjliga inom ramen för patentkraven nedan.

Som ett alternativ till den beskrivna första utförings- formen innefattar bakdelen av arbetsmaskinen åtminstone två axlar, samt att varje axel är anordnad för att driva .ett markkontaktorgan på vardera sidan av.arbetsmaskinen.

En enda elmotor kan vara anordnad för att driva varje axel. En enda elmotor är således anordnad för att driva varje hjulpar.

-Inom ramen för uppfinningen kan kraftkällan vara utformad Den är företrädesvis anordnad för att tillhandahålla elektricitet. på många olika sätt.

Ett alternativ' är att använda en bränslecell för att tillhandahålla elektrici- tet. Ytterligare en lösning är att använda en gasturbin som är försedd med en elgenerator. Elkraftkällan kan även vara frikolvsmotor som är försedd med en elgenerator. 10 15 20 25 30 532 038 11 Elektriciteten för framdrivning av arbetsmaskinen kan komma från ett antal olika källor, såsom energilagrings- anordningar baserade på kemiska omvandlingar (batterier), lagringsanordningar för elektrisk laddning (kondensato- rer), energilagringsanordningar baserade på lagrad meka- nisk energi (t.ex. svänghjul, tryckackumulatorer) och produkter för energiomvandling.

Enligt ett alternativ till att bakhjulen. 136, 236 hos framdelen 2 drivs mekaniskt via kraftöverföring från mo- torn lO5 kan de drivas elektriskt via elmotorer på ett liknande sätt som har beskrivits ovan för hjulen hos bak- delen.

Enligt en alternativ utformning jämfört med släpvagnsut- föringsformen som visas i figur l och 2 kan fram- och bakhjulen vara rörligt anordnade i längdriktningen av ar- betsmaskinen. I synnerhet kan framhjulen vara anpassade för att anordnas nära bakhjulen under en bakre del av be-. hållaren i ett första läge och under en främre del av be- hållaren i ett andra läge. Bakdelen kan vara utrustad med svängarmar eller vilket annat system som helst för att flytta om hjulen efter frànkoppling, för att balansera behållaren. Fram och bakhjulen kan till exempel omflyttas i förhållande till varandra genom elektriska medel. Nämn- da elektriska medel är företrädesvis funktionellt anslu- tet till det elektriska drivsystemet för att få elkraft därifrån.

Enligt en alternativ utformning jämfört med släpvagnsut- föringsformen son1 visas i figur 1 och 2 kan framdelen vara försedd med bara ett enda drivhjulspar. Framdelen 53.2 038 12 kan_ innefatta ett självbalanserande gyroskopsystem för att balansera framdelen i det frånkopplade tillståndet.

Claims (15)

10 15 20 25 30 532 038 PATENTKRAV

1. Arbetsmaskin (1), innefattande (3), en första uppsätt- 136, 236) - en framdel (2) med en framram ning markkontaktorgan (135, 235, och en kraft~ källa (140) för framdrivning av arbetsmaskinen, - en bakdel (7) med en bakram (8), markkontaktorgan (137, 237, 138, 238) och en lastbehålla- re H13 kännetecknad av - att bakdelen (7) (151) en andra uppsättning innefattar ett elektriskt drivsystem som är anordnat för att driva åtminstone ett mark- kontaktorgan hos nämnda andra uppsättning, - att bakdelen (7) är avkopplingsbart kopplad till fram- (2), kraftkällan hos framdelen (2) det elektriska drivsystemeti i bakdelen (7) och bakdelarna (2, 7) delen - att är anordnad för att förse med kraft när fram- är i ett samman- kopplat tillstånd, samt - att nämnda elektriska drivsystem är anordnat för att driva åtminstone ett markkontaktorgan hos nämnda andra uppsättning för självdrivning av bakdelen (7) i ett från- kopplat tillstånd.

2. Arbetsmaskin enligt patentkrav 1, att det elektriska drivsystemet (146, 148, 150, kännetecknad av (151) 152). innefattar åtminstone en elmotor

3. Arbetsmaskin enligt patentkrav 2, att det elektriska drivsystemet (154) kännetecknad av (151) innefattar åtminstone ett lagringsmedel för I0 15 20 25 30 532 038 14 elkraft som är anslutet till nämnda åtminstone ena elmo- tor.

4. Arbetsmaskin enligt patentkrav 2 eller 3, kär1net:ecl minstone tvà elmotorer (146, 148, 150, 152) och att varje elmotor är anordnad för att driva ett enskilt markkon- taktorgan.

5. Arbetsmaskin enligt något av föregående patentkrav, kannetecknad av att kraftkällan (140) innefattar medel för generering av mekanisk kraft (105).

6. Arbetsmaskin enligt patentkrav 5, kär1ne'te<:k11aci av' att medlet för generering av meka- nisk kraft innefattar en förbränningsmotor (105).

7. Arbetsmaskin enligt patentkrav 6, kännetecknad av att framdelen innefattar medel (141) rering av mekanisk kraft till den första uppsättningen av för mekanisk kraftöverföring från medlet för gene- markkontaktorgan.

8. Arbetsmaskin enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att Kraftkällan (140) (142) för tillhandahållande av elkraft. innefattar en elmaskin

9. Arbetsmaskin enligt något av patentkraven 5-7 och pa- tentkrav 8, kä11net:ec) är funktionellt kopplad till medlet för generering av me- kanisk kraft för att omvandla den mekaniska kraften till elkraft. 10 15 20 25 30 532 038 15

10. Arbetsmaskin enligt patentkrav 2 och 8, kär1net:ec1 del (151b) för elektrisk kraftöverföring från elmaskinen (142) till nämnda åtminstone ena elmotor (146, 148, 150, 152).

11. ll. Arbetsmaskin enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att arbetsmaskinen innefattar åt- minstone en ledad koppling (21, 25) mellan framdelen (2) och bakdelen (7) som tillåter att framdelen vrids i för- hållande till bakdelen i det sammankopplade tillståndet.

12. Arbetsmaskin enligt patentkrav 10 och 11, (l51b) innefattar en ledning för överföring av elkraft till el- kännetecknad av att medlet för elöverföring motorn och att ledningen för elkraftöverföring utsträcker sig genom den ledade kopplingen (21, 25).

13. Arbetsmaskin enligt patentkrav 11, kä1ine1:ec1 första ledad koppling (21) som är anordnad för att tillå- ta att framdelen vrids i förhållande till bakdelen om- kring en axel som utsträcker sig i en längdriktning av arbetsmaskinen.

14. Arbetsmaskin enligt patentkrav 11 eller 13, känrieteackriad av att arbetsmaskinen innefattar en andra ledad koppling (25) som är anordnad för att tillåta att framdelen svängs i förhållande till bakdelen omkring en axel som utsträcker sig i en vertikal riktning av ar- betsmaskinen samt att arbetsmaskinen innefattar medel 532 038 16 (24) för styrning av arbetsmaskinen genom svängning av framdelen i förhållande till bakdelen omkring den verti- kala svängaxeln.

15. Arbetsmaskin enligt patentkrav 14, kär1ne1:e<:kr1ad air att medlet (24) för styrning inne- fattar ett hydrauliskt manövreringsorgan anordnat på var- dera sidan om den andra ledade kopplingen.