具有紧凑型发电机和液压驱动组件的工作机的制作方法与工艺

本发明涉及工作机，并且更具体地涉及在驱动系统中结合电动机和发电机的工作机。

背景技术：
由于EPA要求正在被应用到工作机类型的越野车辆，对推进系统存在不断增加的需求，以产生足够动力用于车辆运动和附加负载，以及在高的燃料经济性和新要求的排放限度标准下这样做。这些标准需要许多额外的装置来提供满足颗粒物和氮氧化物排放的需求水平的发动机和后处理系统。帮助实现这些目标的方法之一是提供由柴油发动机驱动并且连接到电动机的发电机，所述电动机又驱动用于车辆的标准推进系统。采用这种方法的问题之一是，用于车辆的现有变速器系统经常需要被保持在动力系统中，使得其本质上具有相当大的体积的电动机和发电机的固定和安装必然在结合它们并将它们整合到整个推进系统中时带来困难的问题。因而，本领域所需要的是其中电动机和发电机被紧凑地安装在用于工作车辆的推进系统内的系统。

技术实现要素：
在一种形式中，本发明包括一种具有车架的工作机，该工作机包括由所述车架支撑的多个车轮。变速器系统被设置用于将转动输入装置连接到至少一个地面车轮。发动机室设置在所述车架内，发动机室被限制在用于提供最小总容积的可用空间中。内燃发动机设置在发动机室内，并且具有以凸缘为界的转动动力输出轴，所述凸缘通常容纳发动机外壳。具有对应于内燃发动机凸缘的凸缘的箱安装在内燃发动机凸缘上，并且具有以轴颈方式安装在壳体内并且在一端处连接到内燃发动机的转动动力输出轴的输入轴，该输入轴具有安装到该输入轴的第一齿轮。第二齿轮围绕平行于输入轴的轴线的轴线以轴颈方式安装在齿轮箱中，第二齿轮大致位于与第一齿轮相同的平面中并且由第一齿轮驱动，第二齿轮具有第一输出轴。发动机安装到所述箱的外部，并且由第一输出轴驱动，以响应于内燃发动机的动力输入产生电输出。第三齿轮围绕平行于输入轴的轴线的轴线以轴颈方式安装在所述箱中，第三齿轮大致在与第一齿轮相同的平面中并且由第一齿轮驱动，第二齿轮具有第二输出轴，第二输出轴具有被包含在所述箱内的内端和适于驱动外部安装负载的外端。电动机连接到变速器的转动输入装置，并且接收来自发电机的受控制的电输入。通过使第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮位于大致相同的平面内，使得由齿轮箱占用的轴向长度被最小化，从而发电机和电动机安装在最小体积内。附图说明通过参考本发明的实施例的接下来结合附图进行的描述，本发明的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且将更好地理解本发明，在附图中：图1是结合本发明的工作机的整体示意图。图2是结合在图1中的齿轮箱的视图。图3是图3的齿轮箱的沿着图2中的3-3线获得的剖视图.在整个视图中，相应的参考字符表示相应的部件。在此提出的示例说明了本发明的一个实施例，并且这个示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。具体实施例现在参照附图，更具体地说，参照图1，以示例方式图示体现本发明的工作机10。工作机10包括车架12，车架12以通常方式支撑一组后轮14和前轮16。以通常的方式，后轮14被支撑在车轴18上，并且前轮16被支撑在前车轴20上。在典型的工作机结构中，一组车轮是可转向的，以控制工作机10的方向。然而，这些细节已被省略，以提供对本发明的更好的理解。前驱动轴22延伸到用于前车轴20的前差速器24，并且后驱动轴26延伸到用于后车轴18的后差速器28(通常安装在发动机下面)。差速器的目的是在工作机10经过拐角时允许车轮差动转动。前驱动轴22和后驱动轴26分别地连接到变速器30，变速器30可以是提供转动输出到各种驱动轴的多种类型的变速器中的任何一种。工作机10具有发动机室32，在发动机室32中安装有内燃发动机(internalcombustionengine)34。由于内燃发动机的燃油经济性可靠性和高的工作输出，内燃发动机34是优选的柴油发动机类型。应该明白，其他发动机类型也可以用来产生类似的优点。典型的工作机中的发动机室32受限于总体体积要求。这是因为工作机10通常必须承载各种配套装置，如反铲挖土机、装载机、农业加工装置和动力输出装置(PTOs)等。越来越多的空间被这些物件占用，因而迫使发动机室的体积尽可能地紧凑。这与公路重型车辆相反，在公路重型车辆中有足够的空间可用于沿着道路推进车辆的简单任务。特别是用于工作机的柴油发动机已经存在的其他责任要求之一是，用于公路上车辆的美国环保署(EPA)排放限度正在适用于越野车辆或工作机。其结果是，柴油发动机的排放控制变得非常复杂，并且强加迄今尚未经历的操作限制。在最大限度地减少排放量的工作循环中使柴油发动机运转的一个方式，是使用发电机电动机组合，使得柴油发动机可以以其最佳RPM(每分钟转数)/负载组合运转，同时在发电机和电动机之间接受RPM的变化。在将发电机和电动机的附加体积放入现有的发动机室中时，对附加空间来说存在难以承担的要求。根据本发明，通过设置在图2和3中详细示出的齿轮箱36消除这些问题。正如特别地在图2和3中图示的那样，齿轮箱36适于通过安装凸缘37安装到所述内燃发动机34，安装凸缘37通常用于将飞轮壳体安装到内燃发动机。安装凸缘37围绕发动机输出轴38的边界，发动机输出轴38传送发动机34的初级输出。齿轮箱36通过合适的紧固件可拆卸地安装到内燃发动机34。输入轴40围绕与发动机输出轴38同轴的轴线以轴颈方式安装在齿轮箱36内。输入轴40具有安装到其一端上的第一齿轮42。第一齿轮42与被大致包含在与第一齿轮42在同一平面内的第二齿轮44啮合。第二齿轮44具有第一输出轴46，第一输出轴46驱动恰当地安装到齿轮箱36的外部的发电机48。第三齿轮50与第一齿轮42啮合，并且也位于与第一齿轮42大致相同的平面中。第三齿轮50具有第二输出轴52，第二输出轴52具有用于驱动内部润滑泵56的第一内部延伸轴54。为了简化本发明的理解，没有显示齿轮42、44和50及其合适的轴的轴颈和润滑。应该指出的是，这些特征可以很容易由本领域技术人员采用，以提供工作组件。第二输出轴52的外端55延伸到安装凸缘60中，安装凸缘60设置用于来自齿轮箱36的外部液压驱动装置。如果没有利用这样的单元，安装凸缘60可以被板62覆盖(由虚线60所示)，但是如图所示，设置了液压泵64。示意性示出用于将发电机48与润滑剂供给泵连接在一起的润滑剂供给通道66和润滑油返回通道68。就适于安装而言，通道66和68可以是外部的或内部的。由泵56提供的润滑剂用于润滑齿轮42、44和50及其相关联的轴，并且润滑发电机48，并且根据情况冷却发动机48。应该注意的是，在齿轮42、44和50大致位于相同平面中的情况下，由齿轮箱36占用的轴向长度大致被最小化，并且不大于齿轮箱36所代替的部件。此外，如图所示，第二和第三齿轮可以关于第一齿轮42间隔分开180度，并且位于第一齿轮42的两侧上，以尽量减少由齿轮箱36和相关的被驱动组件占用的垂直空间。如在图1中特别地显示，发电机48具有电输出线路70，电输出线路70通向控制器72并且然后通向电动机26，电动机26又连接到变速器30并驱动变速器30。控制器72以通常方式使用适当的电子和电气控制技术来提供所需的电流和频率，用于将电动机26保持在预定的或预选的RPM处，以驱动变速器。这使得发动机34以其最佳的排放量运转，同时RPM的变化由电动机发电机组合26/48接受。在结合液压泵64时，液压压力管线76和液压流体返回管线78在液压泵64和液压控制器80之间延伸。液压控制器80进而通过液压供给管线84和返回管线86连接到液压负载82。液压负载82可以是多个物件中的任何一种，并且可以包括转向、铲斗和通常在工作机内发现的其他机构。上述工作机提供发动机室容积效率，这种容积效率使得能够在现有发动机室的约束条件内在工作机内使用电动机/发电机组合。结果，它使得能够实现排放量的减少，同时提供等效的可靠性、动力输出和效率。虽然已经关于至少一个实施例描述本发明，但能够在本发明的精神和范围内进一步修改本发明。本申请因此打算使用本发明的一般原则覆盖本发明的任何变化、用途或者改变。而且，本申请意在覆盖偏离本发明的、在本发明所属领域中的已知或习惯做法范围并且落入所附权利要求的限制内的内容。