[发明专利]用于工作机的动力系统

说明书

本发明涉及用于工作机的动力系统，该动力系统包括：用于驱动工作机的传动装置，该传动装置包括连续可变齿轮箱，该齿轮箱具有齿轮机构和液压变速器单元；工作液压回路，该工作液压回路用于控制工作机的至少一个液压致动器；其中，液压变速器单元液压连接到工作液压回路以把能量从液压变速器单元液压传递至工作液压回路。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种动力系统以及涉及一种包括这样的动力系统的工作机。

本发明可应用于工业施工机器尤其是轮式装载机、铰接运输机和挖掘机领域内的工作机。虽然在下文中将相对于轮式装载机描述本发明，但是本发明并不限制于该特殊机器，而是还可以在诸如自卸卡车、或其它施工设备的其它重型工作机中被使用。

背景技术

工作机通常设置有内燃机，内燃机用于经齿轮箱推进工作机以及用于为工作机的一个或多个辅助液压系统提供动力。这样的液压系统包括工作机的转向回路和一个或多个工作液压回路。

一个或多个液压泵可以被用来为工作机的一个或多个液压系统提供液压动力，并且泵可以通常由工作机的内燃机经连接到发动机的主轴的动力输出装置(PTO)发动。

工作机的动力系统必须能够为至少两个不同的机械负载提供动力，其中推进是旋转负载的示例，并且工作液压系统当它以一个或多个线性液压致动器(即，为臂或铲斗的提升运动提供动力的液压缸)被提供时是线性负载的示例。在其它情况下，工作液压装置替而能够包含旋转负载，即为挖掘机或电锯的摇摆功能提供动力的液压电机。

此外，因为工作机的操作成本与燃料消耗相关并且因为环境担忧限制工作机可能释放的污染物量，所以在提高工作的能量效应方面存在日益增加的兴趣。

将轮式装载机作为示例，液压系统连接至发动机的驱动轴上的PTO并且因此作为推进系统的传动装置的输入轮轴。传动系统可以比如基于液力变矩器，液力变矩器的扭矩输出取决于其输入轮轴和输出轮轴之间的差动速度。液压系统的泵可以具有固定或可变的排量。

利用该系统架构，发动机的rpm决定液压机的rpm，但是同时，它还决定了输入轮轴到推进系统的速度。这意味着，液压机的最大流量受到发动机速度的限制并且因此是传动扭矩。在一些情况下，需要高液压流量，但是关于推进的扭矩请求是低的，需要高发动机速度来满足液压系统，这将导致在转矩变换器上巨大的动力损失，因为操作员将通过应用摩擦制动器来阻止机器前进，并且在转矩变换器上将产生热量。另外，从相反方向会是问题：推进系统需要高发动机rpm来执行命令扭矩输出，而液压系统仅具有非常小的流量需求。这种情形也将导致问题，但是这次在液压系统中产生动力损失，因为液压机必须以局部排量工作，在这种情况下，效率与当在总流量下工作时相比更低。

如今在大多数施工机器的运动系统中的其它问题是，当机器减速时，存储在大量移动机器中的动能不被回收，当负载下降时，升高的负载的势能也不被回收。如今这种动能和势能总体上作为摩擦制动器和液压阻力上的热量被浪费。为了解决这些问题，动力系统需要用几种能量回收系统来补充，并且假如需要随时间存储能量，还需要能量存储系统。

此外，期望增加包括动力输出装置的液压回路中部件的效率，在动力输出装置中，液压机械能被转换成液压能。

用于增加动力系统中的能量效率的建议方法是为工作机的工作液压装置提供液压系统，其中，液压蓄积器作为用于为工作液压装置提供液压能的动力输出装置的液压机连接到相同的液压节点。因此，在蓄积器中可能存储过度液压能。例如，可以从工作液压系统回收能量。这可以促进液压机的尺寸的减小，这反过来导致增加的能量效率。

然而，即使研发更加节能的部件和系统，也仍然存在对用于工作机的更加节能的动力系统的需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供工作机的动力系统，其中，使用与现有技术方案相比具有降低的复杂性的动力系统可以以更加有效的方式回收能量。