一种工程机械轮边混合驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种工程机械轮边混合驱动装置，包括机架、车轮、蓄能器、超级电容、液压泵马达、永磁同步电机和驱动行星减速器。常闭液压离合器用于驻车制动，常开液压离合器用于离合液压泵马达。液压泵马达和永磁同步电机分别采用插入方式与行星减速器连接；机架与行星减速器的固定法兰相连，车轮和行星减速器的旋转输出法兰相连，输出动力与速度。本发明专利技术可适应重载低速工况、轻载高速工况、驻车工况和制动能量回收工况。本发明专利技术结合了液压驱动和电力驱动的各自优点，使得工程机械即能适应重载低速工况，也能适应轻载高速工况，同时在制动时根据需求制动力矩利用永磁同步电机和液压泵马达将工程机械动能回收至蓄能器和超级电容，并在合适的情况下辅助工程机械工作，从而提高整机的动力性能，降低能量消耗。

A wheel side hybrid driving device for construction machinery

The invention provides a wheel-side hybrid driving device for construction machinery, which comprises a frame, a wheel, an accumulator, a supercapacitor, a hydraulic pump motor, a permanent magnet synchronous motor and a driving planetary reducer. Normally closed hydraulic clutch is used for parking brake, usually open hydraulic clutch for clutch hydraulic pump motor. Hydraulic pump motor and permanent magnet synchronous motor are connected with planetary reducer by insertion mode respectively; frame is connected with fixed flange of planetary reducer, wheel and rotating output flange of planetary reducer are connected, output power and speed are output. The invention can be adapted to heavy load and low speed operation, light load and high speed operation, parking operation and braking energy recovery operation. The invention combines the respective advantages of hydraulic drive and electric drive, so that the construction machinery can adapt to heavy load and low speed working conditions, and also can adapt to light load and high speed working conditions. At the same time, the permanent magnet synchronous motor and hydraulic pump motor are used to recover the kinetic energy of the construction machinery to accumulator and super capacitor according to the required braking torque when braking. Under suitable circumstances, the auxiliary construction machinery works so as to improve the dynamic performance of the whole machine and reduce energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种工程机械轮边混合驱动装置
本专利技术涉及一种工程机械轮边混合驱动装置。
技术介绍
目前，工程机械行走系统主要有机械传动、液力传动、液压驱动和电力驱动四种。其中液压驱动和电力驱动可以采用轮边驱动。由于可以完全省略传统复杂传动系统的传动装置，轮边驱动方案在车内空间、布置自由度、整车振动和噪声舒适性等方面得到极大改善，被越来越多的厂家接受。而液压驱动与电力驱动相比具有较高的功率密度，特别适用于低速大扭矩应用领域，液压油既传输能量，还兼有润滑和导出系统废热的重要作用，易于实现集中冷却，但效率低；电力驱动则在高速小扭矩应用领域占有优势，且效率较高。为提高工作效率，工程机械行走系统在轻载时需要尽可能高的运行速度；为增加工作载荷，工程机械行走系统又需要尽可能大的驱动能力。基于工程上的实际需求以及液压驱动和电力驱动的互补性，本专利技术提出了可以根据工况的需要在液压驱动和电力驱动之间切换的轮边混合驱动装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有工程机械行走系统轮边驱动方案的不足，提供一种结合液压驱动和电力驱动的工程机械轮边混合驱动装置，使得工程机械行走系统能够根据实际工况选择不同的驱动方式，实现对重载低速和轻载高速等不同工况的适应，并对制动能回收利用，从而提高整机的动力性能，降低能量消耗。为了达到上述目的，本专利技术所述工程机械轮边混合驱动装置，采用如下技术方案：一种工程机械轮边混合驱动装置，包括机架、车轮、液压泵马达、永磁同步电机、泵马达输出减速器和驱动行星减速器，其中：驱动行星减速器包括驱动行星减速器输出齿轮、驱动行星减速器太阳轮、驱动行星减速器行星轮、驱动轴和旋转输出法兰，所述驱动行星减速器太阳轮安装在驱动轴上，驱动行星减速器太阳轮和驱动行星减速器行星轮连接，驱动行星减速器行星轮和驱动行星减速器输出齿轮连接；泵马达输出减速器由泵马达输出减速器小齿轮和泵马达输出减速器大齿轮连接而成，泵马达输出减速器大齿轮通过常开液压离合器安装在驱动轴上；常闭液压离合器和常开液压离合器分别置于驱动轴上，常闭液压离合器用于驻车制动，常开液压离合器用于离合液压泵马达；所述液压泵马达采用插入方式与泵马达输出减速器小齿轮连接，永磁同步电机采用插入方式与驱动行星减速器的驱动轴连接；所述机架与行星减速器的固定法兰相连，起支撑作用；所述车轮和驱动行星减速器的旋转输出法兰相连，输出动力与速度；液压泵马达连接泵马达控制器，液压泵马达位于油箱上，液压泵马达连接蓄能器充放液压回路，所述蓄能器充放液压回路连接畜能器。本专利技术中，所述工程机械轮边混合驱动装置根据常闭液压离合器、液压泵马达、永磁同步电机和常开液压离合器的不同组合，可适应不同的工况，包括重载低速工况、轻载高速工况、驻车工况和制动能量回收工况。（1）重载低速工况在工程机械重载运行时，工程机械轮边混合驱动装置需要输出大扭矩低转速，此时，打开常闭液压离合器，常开液压离合器结合，采用液压泵马达结合驱动行星减速器输出动力，充分利用液压驱动的优点，提高整机负载性能。在超级电容电量过低时液压泵马达带动液压泵电机处于发电状态，储存能量；在工程机械重载爬坡或路面不平时，工程机械轮边混合驱动装置需要输出尽可能大的驱动力，所述工程机械轮边混合驱动装置采用液压和电力混合驱动方式，永磁同步电机处于电动状态，增加最大驱动力。（2）轻载高速工况在工程机械处于空载或轻载工况时，为提高工作效率，工程机械轮边混合驱动装置需要输出高转速，此时，打开常闭液压离合器，分离常开液压离合器，液压泵马达处于自由状态，永磁同步电机通过驱动行星减速器，输出转速和力矩；采用永磁同步电机结合行星减速器输出转速，充分利用电力驱动的优点，提高整机轻载效率。（3）驻车工况所述常闭液压离合器常闭，工程机械轮边混合驱动装置处于驻车状态。（4）制动能量回收工况工程机械轮边混合驱动装置需要频繁的启停，若能有效回收制动能量，可以节省燃料消耗，提高工程机械的环保节能性能。同轻载工况一致，所述轮边混合驱动装置打开常闭液压离合器，当需要制动力较小时，常开液压离合器分离，液压泵马达处于自由；整机由于惯性拖动永磁同步电机反转，变成发电机，可回收制动能量。当需要制动力较大时，常开液压离合器结合，液压泵马达处于工作状态；整机由于惯性拖动液压泵马达和永磁同步电机旋转，液压泵马达工作在泵工况，永磁同步电机变成发电机，可回收制动能量。本专利技术中，液压泵马达4为双向变量泵马达。本专利技术的有益效果在于：与现有相比，本专利技术提出的工程机械行走系统轮边混合驱动装置用永磁同步电机完成高速运行；用液压泵马达提供大扭矩输出；在制动时，用永磁同步电机和液压泵马达回收能量，而在整机起步、加速和爬坡等极限工况时，利用永磁同步电机辅助液压泵马达同时提供驱动力，充分利用了液压驱动和电力驱动的优点，即能提高整机的运行效率，又能增加整机的运输能力，也能降低整机的燃油消耗率。附图说明图1为本专利技术的结构图示。图2为本专利技术机械结构图示。图中标号：1、蓄能器，2、蓄能器充放液液压回路，3、泵马达控制器，4、液压泵马达，5、油箱，6、驱动轴，7、泵马达输出减速器小齿轮，8、常开液压离合器，9、固定法兰，10、常闭液压离合器，11、驱动行星减速器输出齿轮，12、驱动行星减速器太阳轮，13、驱动行星减速器行星轮，14、泵马达输出减速器大齿轮，15、永磁同步电机，16、电机控制器，17、超级电容，18、旋转输出法兰，19、车轮，20、机架。具体实施方式下面结合附图通过对具体实施方式的描述给出本专利技术的细节。实施例1：如图1与图2所示，本专利技术涉及一种工程机械轮边混合驱动装置，包括蓄能器1、蓄能器充放液液压回路2、泵马达控制器3、液压泵马达4、油箱5、驱动轴6、泵马达输出减速器小齿轮7、常开液压离合器8、固定法兰9、常闭液压离合器10、驱动行星减速器输出齿轮11、驱动行星减速器太阳轮12、驱动行星减速器行星轮13、泵马达输出减速器大齿轮14、永磁同步电机15、电机控制器16、超级电容17和机架20。其中：液压泵马达4和永磁同步电机15采用插入方式与泵马达输出减速器小齿轮7和驱动轴6相连，机架20与固定法兰9相连，车轮19与驱动行星减速器输出齿轮11的旋转输出法兰18相连；液压泵马达4为双向变量泵马达，在四个象限工作，通过调节泵马达排量来适应不同的力矩需求；通过常开液压离合器8的离合切换，泵马达输出减速器和驱动行星减速器共同完成重载低速工况和能量回收工况；永磁同步电机15为电力驱动元件，与驱动轴6相连，在轻载高速工况时处于电动模式，在重载低速工况时在电动与发电状态之间切换；车轮19输出动力及转速；机架20起支撑作用；驱动行星减速器是工程机械行走系统中降低转速，增加扭矩的主要部件；常闭液压离合器10用于驻车制动。本专利技术根据常闭液压离合器10、液压泵马达4、永磁同步电机15和常开液压离合器8的不同组合，可适应不同的工况，包括重载低速工况、轻载高速工况、驻车工况和制动能量回收工况。（1）重载低速工况在工程机械重载运行时，常闭液压离合器10打开，常开液压离合器8结合，通过调节泵马达的排量使液压泵马达4工作于马达工况；通过泵马达输出减速器（包括泵马达输出减速器小齿轮7和泵马达输出减速器大齿轮14）和驱动行星减速器（包括驱动行星减速器输出齿轮11、驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程机械轮边混合驱动装置，包括机架、车轮、液压泵马达、永磁同步电机、泵马达输出减速器和驱动行星减速器，其特征在于：驱动行星减速器包括驱动行星减速器输出齿轮、驱动行星减速器太阳轮、驱动行星减速器行星轮、驱动轴和旋转输出法兰，所述驱动行星减速器太阳轮安装在驱动轴上，驱动行星减速器太阳轮和驱动行星减速器行星轮连接，驱动行星减速器行星轮和驱动行星减速器输出齿轮连接；泵马达输出减速器由泵马达输出减速器小齿轮和泵马达输出减速器大齿轮连接而成，输出减速器大齿轮通过常开液压离合器安装在驱动轴上；常闭液压离合器和常开液压离合器分别置于驱动轴上，常闭液压离合器用于驻车制动，常开液压离合器用于离合液压泵马达；所述液压泵马达采用插入方式与泵马达输出减速器小齿轮连接，永磁同步电机采用插入方式与驱动行星减速器的驱动轴连接；所述机架与行星减速器的固定法兰相连，起支撑作用；所述车轮和驱动行星减速器的旋转输出法兰相连，输出动力与速度；液压泵马达连接泵马达控制器，液压泵马达位于油箱上，液压泵马达连接蓄能器充放液压回路，所述蓄能器充放液压回路连接畜能器。

【技术特征摘要】
1.一种工程机械轮边混合驱动装置，包括机架、车轮、液压泵马达、永磁同步电机、泵马达输出减速器和驱动行星减速器，其特征在于：驱动行星减速器包括驱动行星减速器输出齿轮、驱动行星减速器太阳轮、驱动行星减速器行星轮、驱动轴和旋转输出法兰，所述驱动行星减速器太阳轮安装在驱动轴上，驱动行星减速器太阳轮和驱动行星减速器行星轮连接，驱动行星减速器行星轮和驱动行星减速器输出齿轮连接；泵马达输出减速器由泵马达输出减速器小齿轮和泵马达输出减速器大齿轮连接而成，输出减速器大齿轮通过常开液压离合器安装在驱动轴上；常闭液压离合器和常开液压离合器分别置于驱动轴上，常闭液压离合器用于驻车制动，常开液压离合器用于离合液压泵马达；所述液压泵马达采用插入方式与泵马达输出减速器小齿轮连接，永磁同步电机采用插入方式与驱动行星减速器的驱动轴连接；所述机架与行星减速器的固定法兰相连，起支撑作用；所述车轮和驱动行星减速器的旋转输出法兰相连，输出动力与速度；液压泵马达连接泵马达控制器，液压泵马达位于油箱上，液压泵马达连接蓄能器充放液压回路，所述蓄能器充放液压回路连接畜能器。2.根据权利要求1所述的一种工程机械轮边混合驱动装置，其特征在于所述工程机械轮边混合驱动装置根据常闭液压离合器、液压泵马达、永磁同步电机和常开液压离合器的不同组合，可适应不同的工况，包括重载低速工况、轻载高速工况、驻车工况和制动能量回收工况；（1）重载低速工况在工程机械重载运行时，工程机械轮边混合驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞永明，杨继翔，李安虎，刘广军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31