[发明专利]具有混合驱动装置的工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有驱动发动机和可由驱动发动机驱动的工作机构的工具。

背景技术

这种工具尤其是可行驶的工具(诸如载货车、叉车、挖掘机和倾倒车)。这种工具的共同之处在于效率大多不会非常高。通常必须装备有较大的发动机功率，以便也满足峰值负荷的功率需求。通过抬高负荷所获得的势能将在放低负荷时以流动损失的形式传入液压系统(液压油)。因此，必须设置液压冷却装置，该冷却装置的尺寸足够大且经常附加地与强通风装置组合。由此产生总体较高的燃料消耗。

发明内容

本发明的任务因此是给出一种工具，用这种工具能够在明显更少的燃料消耗的情况下一如既往地实现高生产率。此外，生产成本相对于传统工具而言应该基本上相等，无论如何不会更高。

根据本发明，此任务通过根据权利要求1的工具和根据权利要求16的方法来解决。

根据本发明的工具具有驱动发动机、可由驱动发动机经过有效连接装置驱动的用于产生工作运动的工作机构以及与有效连接装置联接的储能装置。储能装置用于在充电阶段中储存能量以及在放电阶段中输出能量，在充电阶段中由驱动发动机输出的功率大于工作机构实际所需的功率，在放电阶段中由驱动发动机输出的功率小于工作机构实际所需的功率。

已表明，在工具、尤其是所谓紧凑型的工具，即载货车、叉车、挖掘机和倾倒车等中会出现特定的工作循环。不同于公路行驶车辆，装载循环和卸载循环快速地彼此相继或甚至彼此重叠进行。公路行驶车辆经常在更长的时间段内以相同的方式产生功率，而本文中所述的工具在短得多但不断重复的、基本上有规律的工作循环中工作。

装载车的典型工作循环从装载车在自动倾卸卡车跟前制动并同时抬高和清空挖斗开始(例如从在自动倾卸卡车上清空挖斗开始)。随即放低空的挖斗，而装载车同时或略有时间延迟地又向后加速以驶离自动倾卸卡车。然后制动向后运动，以使得装载车又可以向前行驶。在此行驶运动过程中，进一步放低挖斗并最终使挖斗伴有振动地驶入待提起的货物中。在倒入挖斗后，抬高保持挖斗的臂，以使得装载车可以向后行驶，而由挖斗容纳的货物不会向下漏出。在制动了向后运动之后，装载车又向前加速且挖斗进一步被抬高。当到达自动倾卸卡车时，制动装载车并清空挖斗，以使得可以开始新的循环。这种循环典型地在20至30秒的时间段内运行。

挖掘机的工作循环在装载方面只是略有不同。在装载货车时，挖掘机将带有满载的挖斗的臂抬高越过侧壁、清空挖斗、旋转车的上部结构(Oberwagen)(加速并制动)，并且将臂放低至待容纳的货物上。为了装填挖斗，臂向内折并在同时继续向内折时被抬高，直至挖斗满载为止。然后抬高臂并同时引入旋转运动。在到达卸载位置前，制动该旋转运动并最后清空挖斗。这种循环大多也在大约30秒内运行。

工作循环可以在更长的时间段内不断重复。只有当更换自动倾卸卡车或例如挖掘机移位几米时，该过程才会短暂中断。然而，在移位时也会出现低负荷阶段和高负荷阶段。

在工作循环期间，必须注意具有高功率需求或功率峰值的阶段(使工具加速、抬高臂等)和具有功率剩余或功率低谷的阶段(制动工具、制动车上部的旋转运动、放低臂和挖斗等)。在许多工作过程中，消耗能量的两个工作循环可以多次相继进行。

因此，所设的储能装置应当满足与平均功率的差值。这意味着，储能装置的尺寸至少应当设计成储能装置可以吸收直接相继进行或重叠进行的制动运动和放低运动的总动能。然后，该能量可以用于在下一次工作运动中或也可以在工具行驶时支持驱动发动机。

对于混合系统的这种构造，可以将驱动发动机，尤其是内燃机的尺寸设计得更小，这是因为内燃机不再必须满足负荷峰值。更确切地说，这些超出平均负荷的负荷峰值可以通过储能装置来吸收。

那么，内燃机可以几乎恒定的负荷运转。在典型工作循环期间的所有与这种平均发动机功率偏离的功率峰值和功率低谷可以存入储能装置中或从储能装置中取出。那么，储能装置中的蓄能量在每个工作循环开始时大约一样高。

可以将电动机设置为有效连接装置与储能装置之间的联接件，该电动机在充电阶段中可以发电机的方式运转并且在放电阶段中可以发动机的方式运转。

因此，电动机在发电机式运转中将通过驱动发动机或通过工作机构引入到有效连接装置中的动能转换成电流。然后，此电流可以被供给至储能装置。

在放电阶段中，储能装置中的电流又可以供给至电动机，该电动机然后以发动机的方式运转并将动能引入到有效连接装置中。除了来自驱动发动机的能量外，向工作机构提供此动能并以此方式支持驱动发动机。