液压辅助发电机驱动装置的制作方法

1.本发明涉及一种辅助发电机驱动装置(auxiliary generator drive)、一种用于工程机械的驱动系统、一种用于操作工程机械的方法、一种计算机程序、一种计算机可读介质以一种用于工程机械的控制单元。
2.本发明适用于工业建筑机器或建筑设备领域内的工程机械，特别是摊铺机。尽管将针对摊铺机来描述本发明，但是本发明不限于这种特定机械，还可以用于其它工程机械。


背景技术：

3.摊铺机中通常使用发电机来加热熨平板，以使沥青不会粘在水泥板上。该发电机功率很大，并且通常由皮带(v型皮带或v型肋皮带)驱动。迄今为止，道路摊铺机的发电机功率一直在增加。皮带驱动装置本身已成为最佳的技术和经济折衷方案。该原理受到驱动马达的轴上可允许的横向力的限制。随着利用率的提高，维护工作(张紧)显著增加，使用寿命也明显降低。为了限制皮带力，对于相同的所需功率，驱动马达必需有相应更高的速度。这对于噪音行为和效率有负面影响。
4.存在一些解决方案，其中发电机由开路静液压驱动装置推进。这些解决方案具有典型的弱点，尤其是在瞬态负载变化的情况下。根据实施方式，驱动装置往往会出现令人不快的振荡。该系统可以通过选择闭合的静液压回路来改进。然而，与直接驱动装置相比，成本将显著上升，并且效率不佳。
5.可以将发电机附接到泵分配器齿轮箱上，以便存在直接机械驱动。然而，对于这种设计来说，扭转振动可能是个问题。泵分配器齿轮箱也更复杂，最重要的是，摊铺机和其它机械所需的空间不利于这种设计。
6.us 2013/259571 a1示出了一种摊铺机，其中，当在正常操作条件下根据机器减速系统的一个或多个元件而需要制动时，液压泵被减冲程并停止向机器驱动系统的一个或多个液压马达提供加压流体，减速系统经由与机器驱动系统的摩擦或其它相互作用而从驱动系统提取平移能量。因而，发电机在正常操作期间由发动机驱动，或通过再生制动来驱动，以便通过加热熨平板来消除摊铺机的动能并减慢摊铺机。在kr 20180134203、us 2006/107920 a1和us 2010/296866 a1中描述了具有除了内部发动机之外的第二发动机的系统。


技术实现要素：

7.根据一个实施例，用于皮带驱动式发电机的辅助发电机驱动装置由内部发动机提供动力并且包括液压马达，该液压马达驱动发电机并通过由内部发动机提供动力的液压泵被驱动。
8.根据另一实施例，提供了一种用于操作工程机械(优选是摊铺机)的方法，该工程机械包括：内部发动机，该内部发动机经由曲轴和皮带驱动装置联接到发电机；以及辅助发电机驱动装置，该辅助发电机驱动装置包括液压马达，该液压马达被布置成并且适于驱动发电机，并通过由内部发动机提供动力的液压泵被驱动，该方法包括以下步骤：确定发电机
的输出需求；以及，基于发电机的输出需求，如果超过预定输出需求，则激活所述辅助发电机驱动装置。
9.多个方面
10.根据本发明的一个方面，用于由内部发动机提供动力的皮带驱动式发电机的辅助发电机驱动装置包括液压马达，该液压马达驱动发电机并通过由内部发动机提供动力的液压泵被驱动。因而，该液压马达直接经由液压泵被驱动。
11.优选地，所述液压马达经由第一单向离合器联接到所述发电机。
12.优选地，所述液压马达经由压力控制阀或经由流量控制阀连接到所述液压泵。
13.优选地，所述液压马达在发电机轴的自由端处或在皮带轮处联接到所述发电机。
14.优选地，所述液压马达适于与所述液压泵一起在闭合的液压回路中操作。
15.优选地，所述液压马达是可变排量马达。
16.优选地，在所述液压马达的供应管线处布置有压力传感器。
17.优选地，用于工程机械的驱动系统包括：内部发动机，该内部发动机经由曲轴和皮带驱动装置联接到发电机；以及上述辅助发电机驱动装置，该辅助发电机驱动装置联接到所述发电机和内部发动机。
18.优选地，所述发电机经由第二单向离合器联接到所述皮带驱动装置。
19.优选地，所述内部发动机是燃烧发动机。
20.优选地，所述液压泵经由动力输出装置联接到所述内部发动机。
21.优选地，所述液压马达经由至少一个液压阀连接到所述液压泵。
22.优选地，所述工程机械(优选是摊铺机)配备有驱动系统，该驱动系统包括：内部发动机，该内部发动机经由曲轴和皮带驱动装置联接到发电机；以及上述辅助发电机驱动装置，该辅助发电机驱动装置联接到所述发电机和内部发动机。
23.优选地，所述工程机械是摊铺机。
24.优选地，所述液压马达经由第一单向离合器联接到所述发电机。
25.优选地，所述液压马达经由压力控制阀或经由流量控制阀连接到所述液压泵。
26.优选地，所述工程机械还包括用于控制所述工程机械的操作的控制单元，该控制单元适于执行用于操作所述工程机械的方法，该方法包括以下步骤：确定发电机的输出需求，并且基于发电机的输出需求，如果超过预定输出需求，则激活所述辅助发电机驱动装置。
27.根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作工程机械(优选是摊铺机)的方法，该工程机械包括：内部发动机，该内部发动机经由曲轴和皮带驱动装置联接到发电机；以及辅助发电机驱动装置，该辅助发电机驱动装置包括液压马达，该液压马达驱动所述发电机并通过由内部发动机提供动力的液压泵被驱动，该方法包括以下步骤：确定发电机的输出需求；以及，基于发电机的输出需求，如果超过预定输出需求，则激活所述辅助发电机驱动装置。
28.优选地，除了皮带驱动装置之外还激活所述辅助发电机驱动装置，并且优选地，当所述辅助发电机驱动装置被激活时，内部发动机的速度被降低。
29.优选地，所述发电机经由第二单向离合器联接到所述皮带驱动装置，并且如果超过预定输出需求，则将所述辅助发电机驱动装置以比所述皮带驱动装置的速度更高的速度
激活。
30.优选地，经由在所述液压马达和液压泵之间的压力控制阀或流量控制阀来控制所述辅助发电机驱动装置的速度和/或扭矩。
31.优选地，所述方法由在计算机上运行的包括程序代码的计算机程序执行。
32.优选地，所述方法由计算机可读介质执行，该计算机可读介质携载在计算机上运行的包括程序代码的计算机程序。
33.优选地，所述方法由用于控制工程机械的操作的控制单元执行。
附图说明
34.参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
35.在这些图中：
36.图1示出了根据现有技术的工程机械的驱动系统；
37.图2是根据本发明的驱动系统的第一实施例的示意图；并且
38.图3是根据本发明的驱动系统的第二实施例的示意图。
具体实施方式
39.图1示出了根据现有技术的用于工程机械(这里是摊铺机)的驱动系统。在现有技术中，摊铺机配备有发电机。驱动系统的布置由带有曲轴131的内燃发动机130组成。至少一个液压泵140通常法兰连接到动力输出装置135，并且通过至少一个液压阀141驱动各种各样的消耗器。发电机120经由曲轴131通过皮带驱动装置132被驱动。发电机120例如用于加热熨平板。由于可传递的动力受到曲轴轴承上可允许的横向力的限制，所以这种布置是不利的。
40.在图2中的根据本发明的实施例的所示出的驱动系统1000中，根据现有技术的已知驱动系统另外配备有用于皮带驱动式发电机120的辅助发电机驱动装置100。发电机120在正常状态下由内部发动机130提供动力。对于更高的负载，发电机120与辅助发电机100的液压马达110连接。液压马达110被布置成并且适于驱动发电机120，并通过由内部发动机130提供动力的液压泵140被驱动。该液压马达由液压泵直接驱动，该液压泵经由液压阀141连接。
41.通过该实施例，所述皮带驱动装置的“简单且经济”的优点得以保持，同时该液压马达可以输送额外的动力。因而，有利地，在本实施例中，可以保持所述皮带驱动装置，但是在功率减小的版本中，使得当使用液压马达形式的辅助发电机驱动装置时，驱动马达上的横向力被减小。在本实施例中，在主要的正常负载情况下，当发电机仅以中等功率操作时，使用所述皮带驱动装置，并且其体现了一种高效、简单且稳健的驱动装置。由于发电机的最大或最高输出只是间歇性地被调用(例如，在作业开始时的加热阶段)，为此所需的额外输出使用液压马达作为静液压辅助驱动装置进行传输。该液压马达通过液压泵被直接驱动。因而，该液压马达可以在没有中间元件(例如，蓄能器)的功率限制的情况下对发电机的功率需求做出反应。本实施例中的液压马达可以由内部发动机经由(现有的)液压泵驱动。由于在高负载情况下，工程机械的其它液压驱动装置中通常只有少数几个在操作，所以该液压马达可以通过内部发动机由现有的液压部件驱动。因而不需要附加的发动机，并且发电
机的高负载可以通过仅具有附加液压马达的相对紧凑的系统来提供。
42.因而，附加的驱动装置减轻了皮带驱动装置的负担，并且其本身由已经存在的内部发动机130和其它液压部件、液压泵140和液压阀141提供动力。该液压马达经由至少一个液压阀连接到液压泵。液压阀广泛用于针对不同应用的现有工程机械中。使用液压阀(尤其是压力控制阀或流量控制阀)的优点是能够精确控制液压马达的动力输出，从而精确控制所述辅助发电机驱动装置。对于液压马达110，可以使用现有驱动系统的现有液压阀141，因为当液压马达在使用时，大多数其它液压应用不会被使用。替选地，可以使用专用液压泵或专用液压阀。
43.在所示的实施例中，液压泵140经由动力输出装置135连接到内部发动机130(它可以是燃烧发动机)。燃烧发动机广泛用于现有的工程机械中。因而，本实施例可以与现有的驱动装置一起使用。不需要新的驱动系统。
44.如图所示，液压马达110通过单向离合器115法兰连接到发电机120。示出了是安装在发电机轴125的自由轴端处，但也可以使用其它替选布置，例如，将该液压马达联接到皮带轮。飞轮优选被设计成使得液压马达110可以驱动发电机120但不被发电机驱动。这防止了液压马达未被激活时的阻力损失。尽管可以提供专用的液压马达110，但是有利地，由于摊铺机的其它作业液压功能几乎不用于繁重的加热操作，因此液压马达110可以是在不驱动发电机110时为其它液压功能提供动力的液压马达。
45.在所示的实施例中，优选通过压力控制阀142从现有的液压部件(液压泵140和液压阀141)的回路来控制液压马达110。在本文所示的版本中，附加扭矩(压力控制)可以被以限定方式控制。因而可以有针对性地减小皮带驱动装置中的力。该液压马达也可以经由流量控制阀连接到所述液压泵。这些实施例还允许由液压马达施加限定的扭矩，即，由液压马达提供的附加扭矩经由用于液压马达的压力或流量控制来控制和调节。此外，在本文未示出的实施例中，该液压马达是可变排量马达，这允许对扭矩的进一步变化和控制。可变排量马达提供可变扭矩和可变速度。因而，在输入流量和压力恒定的情况下，可以通过改变排量来改变和控制扭矩速度比，以满足负载要求。
46.此外，液压马达110可以由压力传感器143监视，并且如果超过了皮带力，则发电机功率可以降低。
47.在一个实施例中，该液压马达可以适于与所述液压泵一起在闭合的液压回路中操作，这允许更高的速度并且有利于在车辆和工程机械中使用。
48.在一些作业情形中，工程机械(尤其是摊铺机)偶尔需要高的发电机输出。具有根据所述实施例的辅助发电机驱动装置的驱动系统可以有利地提供这种更高的输出。
49.在一个实施例中，提供了一种用于操作工程机械(优选是摊铺机)的方法，该工程机械包括：内部发动机，该内部发动机经由曲轴和皮带驱动装置联接到发电机；以及如上所述的辅助驱动装置，该辅助驱动装置包括液压马达，该液压马达被布置成并且适于驱动所述发电机，并通过内部发动机经由液压泵被驱动，该方法包括以下步骤：确定发电机的输出需求；基于发电机的输出需求，如果超过预定输出需求，则激活所述辅助驱动装置。在该方法的进一步的实施例中，除了皮带驱动装置之外还另外激活所述辅助驱动装置，并且优选地，当辅助驱动装置被激活时，内部发动机的速度被降低。这允许节省所述皮带驱动装置和内部发动机，并且降低了噪音。
50.图3示出了根据本发明的驱动系统2000的第二实施例。在本实施例中，发电机220通过第二单向离合器221与皮带驱动装置脱离，该第二单向离合器221布置在发电机轴225与皮带驱动装置232之间。因而，发电机220也能够以比皮带驱动装置232指定的速度更快地旋转。本实施例的其它部件对应于图2中所示的实施例。液压马达210经由第一单向离合器215连接到发电机220并且被布置和构造成驱动发电机220。液压马达210本身由内部发动机230经由液压泵240和液压阀241驱动。液压泵240通过动力输出装置235连接到内部发动机230。有利地，在这种布置中，液压马达210应以限定的速度操作，例如，该限定的速度由流量控制阀242设定。然而，速度控制也可以借助于前文提到的如图2的实施例中所示的压力控制阀来实现。在本实施例中，发电机220只能由附加的液压驱动装置200驱动。在这种情况下，尽管发电机220以高速运行，但是内燃发动机230例如保持低速。例如，发电机220可以在附加的液压驱动装置200的驱动下转动，以产生所期望的电压频率。例如，如果电动工具要在发电机电网(例如，230v，50hz)上操作，这是有利的。
51.该发电机上的单向离合器允许各自的速度以排除相互阻碍的方式脱离关联。在本实施例中，该发电机通过第二单向离合器与皮带驱动装置脱离，因此该发动机也能够以比皮带驱动装置指定的速度更快地旋转。在本实施例中，可选地，该发电机可以仅经由液压马达被驱动。然后，尽管该发电机以高速运行，但所述内燃发动机例如仍保持低速。
52.在本实施例中，当发电机经由第二单向离合器联接到皮带驱动装置时，如果超过预定输出需求，则可以将辅助发电机驱动装置以比皮带驱动装置的速度更高的速度激活。因而，该发电机的速度仅由液压马达决定，并且所述皮带被脱离以允许比所述皮带指定的速度更高的速度。
53.通过本发明的上述实施例，皮带驱动式发电机的优点得以保留。仅当偶尔调用大的发电机输出时，才必须使用该辅助驱动装置。此外，该辅助驱动装置可用于以低速操作所述驱动马达，这也意味着低噪音和高效率。可以经由附加驱动装置来产生可能需要的高发电机速度，因而节省了所述皮带驱动装置。因而，如果有足够的马达速度并且发电机功率足够，则该内部发动机决定发电机速度。另一方面，如果驱动马达速度应当是低的(这意味着当需要低噪音和/或高效率并且应节省皮带驱动装置时的情况)，则所述辅助发电机驱动装置决定发电机速度。因而，这允许使用皮带驱动装置以低速度和低张力驱动发电机，并允许液压马达增加(augment)皮带驱动装置的功率，例如当需要峰值发电机功率时，例如，当首次加热摊铺机熨平板时。
54.应当理解，根据本发明的其它方面的用于工程机械的驱动系统、用于操作工程机械的方法、计算机程序、计算机可读介质以及用于工程机械的控制单元共享根据本发明的所述附加的发电机驱动装置的优点。
55.还应理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员会认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。