用于机动车辆的液压驱动及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于机动车辆，尤其是用于卡车，且尤其优选地用于重型货车或者公共汽车的液压车轮驱动。还给出了用于这种机动车辆的操作方法。
【背景技术】
[0002]对于许多应用，同时在越野区中和道路区中操作机动车辆是必要的或者至少是有用的。越野区的特征尤其在于诸如通常出现于建筑工地上或者森林中的泥泞路。道路区的特征尤其在于柏油路，尤其是用于长途运输的柏油路。在越野区中，常常发生机动车辆由于松散地面而不能产生足够的牵引力(尤其是常用于道路车辆的单轴驱动)然后被卡住的情况。为此，已知的越野车辆例如配备有通常包括主机械驱动单元的机械全轮驱动系统。这种驱动单元(例如，驱动系)通常设置在发动机后面，即，在功率流或者力传递的方向的下游。该驱动单元至少包括变速箱、万向轴和机械驱动轴，并且将由发动机产生的机械动力传递至车辆的轴或者车轮。
[0003]从这点出发，本发明的目的是提供将机动车辆配置用于同时在越野区和道路区中操作的可能性。该目的通过独立权利要求的特征实现。有利改进是从属权利要求的主题。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种用于机动车辆的液压车轮驱动的装置，其至少包括:
-轮缘；
-转向轴；以及
-液压旋转活塞车轮驱动，其配置并且设计为在轮缘处引入和接收转矩，其中，旋转活塞车轮驱动的主动介入设计为可接合和分离。
[0005]液压旋转活塞车轮驱动用于推进机动车辆或者支持机械驱动系统。此处，通过由栗产生的流体压力使车轮旋转。因此，根据本发明的车辆可具有两个驱动单元。除了主机械驱动单元之外，机动车辆还可具有用于车轮或者轴的静液压驱动的另一驱动单元。
[0006]机动车辆尤其优选地是批准用于道路使用进行货物运输的机动车辆，例如，用于半拖车的牵引车或者视情况可为拖动拖车的重型货车。然而，它也可用于人员运输(例如，公共汽车)。机动车辆优选地具有至少大于或者等于60kph (千米/小时)的最大速度。本发明不涉及最大速度小于60kph的车辆，例如，工业卡车(挖掘机)或者拖拉机。
[0007]机动车辆具有可经由轮缘驱动的多个车轮。轮缘例如可用螺栓连接至承载轮胎的轮圈，或者与车轮整体设计。车轮或者轮缘设置在转向轴上，在该转向轴上安装了车辆上层结构。此处，转向轴可绕所谓的主销可旋转地设置并且因此可操纵。根据本发明的装置还包括旋转活塞车轮驱动，经由该旋转活塞车轮驱动可传递转矩给轮缘。由旋转活塞车轮驱动产生的转矩由在压力下将液压流体引入旋转活塞车轮驱动引起。旋转活塞车轮驱动包括腔室，在该腔室中，活塞随着发出转矩的轴转动。因此，旋转活塞车轮驱动还可包括设置在壳体内部并且朝外部密封的旋转活塞和外环。在活塞与腔室之间形成压力腔，通过引入和排出液压流体经由该压力腔产生外围压力场，从而将活塞设置为旋转。可发出的转矩由所施加的压力确定，且旋转速度经由流体的体积流量确定。可实现的车轮转速和车轮转矩可经由行程排量与应用匹配，该行程排量在结构上由压力腔的大小确定。
[0008]在本装置的优选实施例中，旋转活塞车轮驱动根据滚子系统的原理配置。
[0009]滚子系统可为其中可移动的环形旋转活塞随着外装齿几何结构在固定外环中的轨道中移动的液压旋转活塞驱动。外环本身具有内装齿，活塞可在内装齿上滚动或者滑动。外环的内装齿例如可比旋转活塞的外装齿多具有一个齿，从而可在由此产生的空间中形成压力腔。活塞的中心可在圆形路径上与腔室的中心同心地移动，其中，旋转活塞位于腔壁上的一侧并且由此可将腔壁密封。此处，具有内装齿的外环可静止不动，并且可经由油流分配器(滑阀)使液压流体受控地传递到压力腔中。旋转活塞可在装齿上偏心地滚动。在滚子系统中，外环的部分几何结构可通过流体动力安装的滚子形成，该流体动力安装的滚子可在接触点处随着旋转活塞的旋转运动而运转。这样，由于运动件之间减小的摩擦，所以，与刚性的内部几何结构相比提高了效率，并且，由于部件的相互接触，使液压间隙损耗尽可能小。由循环压力场产生的转矩和旋转速度可经由短的万向轴传递至中心旋转输出轴。可将中心旋转输出轴可接合地连接至轮缘。根据压力施加，可既在前向运动又在逆向运动中操作这种车轮驱动。
[0010]当所描述的旋转活塞车轮驱动从分离状态接合时，此处尤其有利的是无接合颤动(例如，如在具有滚子的径向活塞驱动中发生的那样，滚子从停顿碰撞滚子路径以促动驱动)，但逐渐引入转矩。这有利于通过减少噪声并且保护机械构件免受冲击负载来增加舒适度。
[0011]同样，可通过旋转活塞驱动的该有效几何结构来抑制轮缘或者所连接车轮的突然加速。因此，可使传递的旋转速度和转矩精确地适应于地面状况。
[0012]当旋转活塞车轮驱动分离时，其不再跟随轮缘的运动。这意味着，活动构件静止不动，并且进入旋转活塞车轮驱动的液压流体的量远远小于驱动系统接合时的情况。
[0013]旋转活塞车轮驱动的主动介入可液压地、机械地和/或磁力地分离或者接合。在一个可能的变型中，可发生适形接合，例如通过轴向可滑动的销或者端面花键。机械或者液压系统可构建为常规摩擦离合器的方式。在该进一步的变型中，在接合的情况下，将摩擦涂层压靠在对应的表面上。在电磁接合中，压靠表面，移动适形主体(例如，销)，或者经由可切换磁场固化磁流变流体以便实现主动接合。
[0014]所提出的装置具有以下优点:在接合状态下，其可用于越野区，而在分离状态下仅产生少量的功率损耗。
[0015]由于可能分离旋转活塞车轮驱动，所以减少了在其上的磨损，防止在旋转活塞马达不能再旋转(例如，由于缺陷)的情况下整个车辆被困。另外，分离的旋转活塞车轮驱动不构成同向旋转质量，所以这种机动车辆的耗油量与其中未装配根据本发明的装置的机动车辆的耗油量相当。
[0016]在本装置的有利实施例中，旋转活塞车轮驱动连接至轮缘并且可相对于车轮悬架或者机动车辆的纵轴线枢转。
[0017]在本装置的尤其有利的实施例中，旋转活塞车轮驱动连接至轮缘并且可相对于机动车辆的刚性轴枢转。
[0018]旋转活塞车轮驱动可与货运机动车辆的气动或者钢板弹簧一起集成到刚性轴的车轮部分中。集成在刚性轴的车轮部分中的旋转活塞车轮驱动可相对于刚性轴枢转。轮缘可配置为操纵机动车辆。在本发明的意义上的车轮部分是可绕操纵轴(主销的中心)枢转并且执行车轮安装、接收制动系统和操纵臂以及引导车轮/轮胎的功能的构件。车辆部分的构件通常为:轮毂、车轮轴承、转向轴(轴颈)、操纵臂和控制臂、车轮制动单元(鼓式制动器或者盘式制动器)。
[0019]为了在轮缘中产生转矩或者接收转矩，可利用旋转活塞车辆驱动将柔性液压线路引导至可枢转的轮缘。
[0020]还可能将所描述的驱动集成在单独悬挂在每个车轮的底盘上的转向轴的车轮部分中，例如，在双叉轴中。同样，液压流体可经由枢转轴上的机械旋转源供给。旋转活塞车轮驱动的小的结构尺寸、低重量和简单供给容许对车辆的可操纵轴的尤其有利的使用，其中，可保持正常的转向架轴负载、轨距以及操纵几何结构。
[0021]在本装置的另一有利实施例中，旋转活塞车轮驱动无传动率地连接至轮缘。在低车轮旋转速度下用于产生必要的车轮驱动转矩的装置中，可认为(转矩)增加或者减少系统(诸如车轮上的机械中心驱动或者外行星齿轮组)是必要的。利用本文提出的装置，不需要使用传动率。特别而言，旋转活塞驱动可直接连接至轮缘，其中可使用常规的盘轮。在重型货车中，通过车轮直径来实现合适的转矩旋转速度曲线。这样，可保持旋转活塞车轮驱动的结构尺寸和复杂度非常低。此外，通过适当选择机动车辆的车轮直径，可在转矩与作用于旋转活塞车轮驱动的旋转速度之间实现合适的比率。
[0022]在本装置的另一有利实施例中，可经由转向轴来供给和排出液压流体。通过经由转向轴供给和排出液压流体，有利地使用现有的部件，从而无需重新设计常规的机动车辆。特别而言，随后可低成本地用该装置来装备常规道路机动车辆。
[0023]在另一方面，提出了一种用于结合根据本发明的装置操作机动车辆的方法，其中，将旋转活塞车轮驱动促动以用于制动和加速。因此，旋转活塞车轮驱动可既产生转矩又接收转矩。
[0024]在制动时，液压旋转活塞车轮驱动可经由车轮接收从外部作用的转矩。该转矩吸收容许轮缘或者所连接的车轮制动。由于旋转活塞车轮驱动可用作或者操作为用于流体(尤其是液压流体)的栗，所以这容许制动能再生利用。液压还可用于发电机单元，该发电机单元可用于例如对车辆电池充电。另外地或者作为备选，可填充用于液压流体的蓄压器。
[0025]在通过旋转活塞车轮驱动加速时，尤其有利的是不存在颤动旋转运动，但逐渐引入转矩。可通过制动高旋转速度下的旋转活塞车轮驱动来抑制所连接的车轮的颤动旋转运动。旋转活塞设置在旋转活塞车轮驱动中并且经由液压流体在轨道中运动。此处，旋转活塞相对于与车轮的旋转中心同心地设置并且可固定连接至车轮的外环滑动。旋转活塞与外环之间的这种滑动相对运动可防止突然旋转运动。这样，可以使传递的旋转速度和转矩精确地适应于地面状况。为了避免颤动移动，可以按照合适的或者可控制的方式阻塞流体流。与在液压活塞中抑制端位置相似的方式，在流体流到达端位置之前阻塞流体流，以便使活塞能够在汽缸与活塞硬接触之前逐渐接近端位置。同样，例如，可使用气体存储元件(液压蓄压器)来减少颤动运动变化。
[0026]在本方法的另一有利实施例中，旋转活