BE1027189B1 - Aandrijfsysteem voor een werkvoertuig - Google Patents

Abstract

Aandrijfsysteem voor een werkvoertuig met minstens twee aangedreven wielen en minstens één hydraulische actuator, waarbij het aandrijfsysteem een eerste elektromotor bevat die mechanisch gekoppeld is met een eerste hydraulische pomp voor het aandrijven van de minstens twee wielen, en waarbij het aandrijfsysteem een tweede elektromotor bevat die mechanisch gekoppeld is met een tweede hydraulische pomp voor het aandrijven van de minstens één hydraulische actuator, waarbij de eerste hydraulische pomp een tweerichtingspomp is die rechtstreeks verbonden is met tweerichtingsrotoren bij de wielen zodat een rotatie van de tweerichtingspomp evenredig overgebracht wordt naar de wielen, en waarbij de eerste elektromotor voorzien is van een regelaar voor het aansturen van de elektromotor op basis van een eerste input die gerelateerd is aan een gewenste verplaatsing van het werkvoertuig.

Description

Aandrijfsysteem voor een werkvoertuig De huidige uitvinding heeft betrekking op een aandrijfsysteem voor een werkvoertuig met minstens twee aangedreven wielen en minstens één hydraulische cilinder.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op hydraulische werkvoertuigen, bij voorkeur compacte hydraulische werkvoertuigen, waarbij zowel de wielen door middel van hydraulische motoren aangedreven worden alsook minstens één werkingsonderdeel door een hydraulische actuator aangedreven wordt. Een voorbeeld van een dergelijk hydraulisch werkvoertuig is een graafmachine met een schep, een kraantje, cen heftruck of ander werkvoertuig. In het bijzonder is het hydraulische werkvoertuig een kniklader. Een kniklader is cen werkvoertuig met cen achterste segment en een voorste segment die pivoteerbaar zijn ten opzichte van elkaar rond een opstaande as. Daarbij zijn de wielen in het achterste segment nagenoeg vast verbonden met dit achterste segment en zijn de wielen in het voorste segment nagenoeg vast verbonden met dit voorste segment. Het links en rechts sturen van het werkvoertuig wordt primair gerealiseerd door het pivoteren van het voorste deel ten opzichte van het achterste deel van het voertuig.

Dergelijke werkvoertuigen hebben typisch een aandrijfsysteem met een verbrandingsmotor. De verbrandingsmotor heeft een uitgangsas die mechanisch gekoppeld is met één of meerdere hydraulische pompen. Deze hydraulische pompen leveren oliedruk waarmee hydraulische actuatoren, zowel rotors als cilinders, kunnen bediend worden. Voor het bedienen van de rotors en cilinders wordt een hydraulisch stuursysteem voorzien met gestuurde kleppen, drukregelaars, enz. Een dergelijk hydraulisch stuursysteem wordt ook het hydraulisch regelmechanisme genoemd, en kan zeer complex en duur zijn. Bij een gekende regeling wordt de input van de gebruiker, waarmee de gebruiker gewenste bewegingen van de verschillende onderdelen en elementen van het werkvoertuig aangeeft, door de hydraulische regelmiddelen omgezet in bewegingen van respectievelijke hydraulische actuatoren. De hydraulische pomp is daarbij voorzien om het hydraulische vermogen te regelen, terwijl de hydraulische pomp vermogen krijgt van de verbrandingsmotor.

Net zoals bij commerciële voertuigen is er ook voor werkvoertuigen in de markt een vraag naar elektrisch aangedreven exemplaren. EP 2 444 555 beschrijft een hydraulisch systeem dat aangedreven wordt door twee elektromotoren. Daarbij levert de eerste elektromotor energie voor cen primaire groep actuatoren, en levert cen tweede elektromotor energie voor een secundaire groep actuatoren. Een nadeel van deze opbouw is dat ze suboptimaal is voor kleinere hydraulische werkvoertuigen, meer bepaald voor knikladers.

Het is een doel van de uitvinding om een aandrijfsysteem voor een werkvoertuig te voorzien dat compact kan gebouwd worden en eenvoudig kan aangestuurd worden.

Hiertoe voorziet de uitvinding in een aandrijfsysteem voor een werkvoertuig met minstens twee aangedreven wielen en minstens één hydraulische actuator, waarbij het aandrijfsysteem een eerste elektromotor bevat die mechanisch gekoppeld is met een eerste hydraulische pomp voor het aandrijven van de minstens twee wielen, en waarbij het aandrijfsysteem een tweede elektromotor bevat die mechanisch gekoppeld is met een tweede hydraulische pomp voor het aandrijven van de minstens één hydraulische actuator, waarbij de eerste hydraulische pomp een twee-richtingspomp is die rechtstreeks verbonden is met hydraulische twee-richtingsrotoren bij de wielen zodat een rotatie van de twee-richtingspomp evenredig overgebracht wordt naar de wielen, en waarbij de eerste elektromotor voorzien is van cen regelaar voor het aansturen van de elektromotor op basis van cen eerste input die gerelateerd is aan cen gewenste verplaatsing van het werkvoertuig.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat de koppelgrafiek van een elektromotor fundamenteel verschillend is van de koppelgrafiek van een verbrandingsmotor, wat toelaat een elektromotor fundamenteel anders te gebruiken in een hydraulisch systeem dan een verbrandingsmotor.

In het aandrijfsysteem volgens de uitvinding wordt een onderscheid gemaakt tussen het voortbewegen van het voertuig enerzijds en het bedienen van hydraulische actuatoren anderzijds.

Daarbij zal duidelijk zijn voor de vakman dat er minstens één hydraulische actuator die in de conclusies als dusdanig beschreven is, een andere actuator is dan de actuatoren die de wielen aandrijven.

Dit zal duidelijk zijn uit de context en opbouw van de conclusies.

Met andere woorden wordt het aandrijfsysteem voor het werkvoertuig volgens de uitvinding in twee aandrijflijnen verdeeld.

Een eerste aandrijflijn dient voor het aandrijven van de wielen, voor het voortbewegen van het werkvoertuig.

Een tweede aandrijflijn dient voor het bedienen van de minstens een hydraulische actuator.

Omdat de aandrijflijnen losgekoppeld zijn van elkaar, kan met name de eerste elektromotor, die voorzien is in de eerste aandrijflijn, fundamenteel verschillend gebruikt worden dan de tweede elektromotor, die voorzien is in de tweede aandrijflijn.

Meer bepaald zal de eerste elektromotor gekoppeld worden met een twee-richtingspomp.

Deze twee- richtingspomp is rechtstreeks verbonden met hydraulische twee-richtingsrotoren bij de wielen.

De vakman zal begrijpen dat hierdoor een rotatie van de pomp rechtstreeks overgebracht kan worden naar een evenredige rotatie van de rotoren bij de wielen.

Door deze opbouw kan het complexe hydraulische regelmechanisme dat typisch voorzien wordt tussen de pomp en de rotoren bij de wielen nagenoeg volledig weggelaten worden.

Namelijk deze specifieke opbouw laat toe om een rotatie van de elektromotor rechtstreeks over te brengen op de wielen.

Dit is mogelijk omdat de elektromotor die gekoppeld is met de eerste hydraulische pomp een maximaal koppel kan leveren vanaf stilstand. Dit is een eigenschap die bekend is bij elektromotoren en die in deze context optimaal benut kan worden.

Een rechtstreekse mechanische koppeling tussen de elektromotor en de eerste hydraulische twee-richtingspomp laat toe om de pomp in twee richtingen aan te drijven via de eerste elektromotor. De vakman begrijpt dat door de combinatie van rechtstreekse koppeling tussen de eerste elektromotor en de twee-richtingspomp, en door de rechtstreekse verbinding tussen de twee richtingsrotoren en de pomp, een rotatie van de elektromotor rechtstreeks overgebracht wordt naar de wielen. Deze opbouw laat toe om de regeling van de aandrijving van de wielen te doen door het rechtstreeks regelen van de aandrijving van de elektromotor. Elektromotoren kunnen goed en goedkoop en betrouwbaar aangestuurd worden, waardoor dit een optimale oplossing blijkt. De regelaar die nodig is voor het aansturen van de elektromotor blijkt compacter en noemenswaardig goedkoper dan een vergelijkbaar hydraulisch regelmechanisme voor het regelen van de aanbrenging van de wielen.

De tweede aandrijflijn bevat een tweede elektromotor met een tweede hydraulische pomp die oliedruk levert voor minstens cen hydraulische actuator. Daarbij kan de regeling van de tweede aandrijflijn op een meer traditionele manier opgebouwd zijn. Dit wil zeggen dat een input van de gebruiker primair door hydraulische regelmiddelen zal verwerkt worden om een beweging in de betreffende hydraulische actuator te realiseren. Dit zal een invloed hebben op de oliedruk, die gecompenseerd wordt door de tweede hydraulische pomp. De tweede hydraulische pomp kan daarbij de tweede elektromotor aansturen.

Tests hebben uitgewezen dat het voorzien van één elektromotor voor het aandrijven van de wielen, welke ene elektromotor via een twee-richtingspomp gekoppeld wordt met hydraulische rotoren bij de wielen goedkoper en betrouwbaarder is dan het voorzien van elk wiel van één elektrische motor. Hydraulische rotoren blijken beter bestand tegen de ruwe werkingsomstandigheden waarin een werkvoertuig opereert. Verder zijn hydraulische rotoren compacter dan elektromotoren met een vergelijkbaar vermogen. Hydraulische rotoren kunnen met bekende technieken op een robuuste en betrouwbare manier voorzien worden voor het aandrijven van de wielen.

Bij voorkeur vormen de eerste elektromotor en de eerste hydraulische pomp een eerste aandrijflijn die primair geregeld is door de elektromotor op basis van een eerste input. De input komt van een gebruiker en is gerelateerd aan een gewenste verplaatsing van het voertuig. Deze eerste input wordt geleverd aan de eerste elektromotor. Rotatie van de eerste elektromotor zal, door de opbouw van de eerste aandrijflijn, rechtstreeks resulteren in een overeenstemmende verplaatsing van het werkvoertuig. Dit laat een eenvoudige regeling toe, en voorziet in een betrouwbaar systeem.

Bij voorkeur bevat de eerste input een verplaatsingssnelheid en een verplaatsingsrichting, en bevat de regelaar een functie om op basis van de verplaatsingssnelheid en de verplaatsingsrichting een rotatiesnelheid en een rotatierichting van de elektromotoren te bepalen. Het werkvoertuig kan vooruit of achteruit verplaatst worden, en een gebruiker kan de gewenste snelheid van het voertuig bepalen. De snelheid kan absoluut bepaald worden, of kan relatief bepaald worden doordat over een voorafbepaalde tijd een voorafbepaalde versnelling gevraagd wordt. Deze input van de verplaatsingssnelheid en de verplaatsingsrichting kan door een regelaar rechtstreeks omgezet worden in een rotatiesnelheid en rotatierichting van de elektromotor. Omdat de elektromotor, via de hydraulische twee-richtingspomp, rechtstreeks gekoppeld is met de hydraulische twee-richtingsrotoren bij de wielen, zal de rotatiesnelheid en rotatierichting van de elektromotor rechtstreeks een overeenstemmende verplaatsingssnelheid en verplaatsingsrichting van het werkvoertuig veroorzaken. Dit kan door de regelaar in een functie, bij voorkeur een wiskundige functie, typisch een lineaire functie, voorzien zijn.

Bij voorkeur zijn hydraulische regelmiddelen voorzien tussen de tweede hydraulische pomp en de minstens één hydraulische actuator voor het aansturen van de minstens één hydraulische actuator op basis van een tweede input die gerelateerd is aan een gewenste beweging van de minste een hydraulische actuator. De tweede aandrijflijn bevat tussen de tweede hydraulische pomp en de minstens ene hydraulische actuator hydraulische regelmiddelen. Hydraulische regelmiddelen zorgen voor de aansturing van de hydraulische actuator op basis van cen input van de gebruiker, die hier de tweede input genoemd wordt.

Bij voorkeur is de tweede hydraulische pomp operationeel gekoppeld met de tweede elektromotor voor het aansturen daarvan. De tweede hydraulische pomp doet een vraagsturing naar de tweede elektromotor voor het vragen van de benodigde energie. Anders dan in de eerste aandrijflijn, waar de elektromotor door een regelaar aangedreven wordt op basis van de eerste input, zal in de tweede aandrijflijn de elektromotor aangestuurd worden door de hydraulische pomp. Anders gezegd is in de eerste aandrijflijn de elektromotor leidend voor de bewegingen en drukken in de eerste aandrijflijn terwijl in de tweede aandrijflijn de hydraulische regelmiddelen samen met de pomp leidend zijn voor de drukken en beweging in de tweede aandrijflijn. In de tweede aandrijflijn ontvangt de elektromotor regelsignalen van zijn last, en is daardoor slaaf (master-slave) van zijn last. In de eerste aandrijflijn wordt de eerste elektromotor aangestuurd door de regelaar op basis van de eerste input, en is geen noemenswaardige terugkoppeling voorzien van de last, zijnde de eerste hydraulische pomp en de hydraulische twee-

richtingsrotoren bij de wielen, naar de eerste elektromotor. Dat wil zeggen dat de eerste elektromotor meester is (master-slave) van zijn last.

Bij voorkeur is de eerste hydraulische pomp van het verdringingstype zodanig dat cen ingangsrotatie geleverd door de motor omgezet wordt naar een evenredige hoeveelheid 5 verplaatste olie. Wanneer de eerste hydraulische pomp van het verdringingstype is, kan een nagenoeg lineaire verhouding vastgesteld worden tussen enerzijds de rotatie van de elektromotor en anderzijds de olie die verplaatst wordt door de eerste hydraulische pomp. Dit laat een cenvoudige regeling toe van verplaatsing van het werkvoertuig door de aansturing van de eerste elektromotor. Daarbij is bij voorkeur de eerste hydraulische pomp en/of zijn de rotoren voorzien om een variabel debiet in te stellen. Door het variabel instellen van een debiet kan de hierboven genoemde lineaire verhouding ingesteld worden en/of gewijzigd worden tijdens gebruik.

Bij voorkeur bevat elk aangedreven wiel een wielslipsensor die operationeel gekoppeld is met een klep tussen de eerste hydraulische pomp en de twee-richtingsrotor van het respectievelijke wiel zodat slip minimaliseerbaar is door bediening van de klep. De vakman begrijpt dat de kleppen in normale werkingsomstandigheden geen noemenswaardige invloed hebben op de snelheid en richting en beweging van het voertuig, en slechts bedoeld zijn voor het ingrijpen wanneer wielslip optreedt. De klep vormt een mechanisme om het vermogen dat geleverd wordt naar het wiel te verminderen wanneer dit vermogen niet overgebracht kan worden naar een ondergrond. In voertuigen is dit bekend als tractiecontrole, bij het versnellen, en anti- blokkeersysteem (ABS) bij het vertragen. De vakman begrijpt dat de klep tussen de hydraulische pomp en de twee-richtingsrotor typische volledig openstaat zodanig dat de klep geen invloed heeft op de werking van de aandrijving, totdat wielslip gedetecteerd wordt, waarna kleppen op basis van regels en/of algoritmes kunnen bediend worden om de wielslip te compenseren en te minimaliseren.

Bij voorkeur bevat de minstens één hydraulische cilinder een stuurcilinder die een hoek van minstens een voorste wiel ten opzichte van minstens een achterste wiel stuurt. Via de stuurcilinder kan het werkvoertuig links-rechts gestuurd worden. Door het voorzien van een links- rechts sturing via een stuurcilinder, kunnen alle wielen parallel met een hydraulische twee- richtingspomp verbonden worden. Sturing komt namelijk primair door de positie van de stuurcilinder, en niet door rotatieverschillen tussen linker- en rechterwielen.

Bij voorkeur stemt een voorwaartse gewenste verplaatsing overeen met cen rotatie van de eerste elektromotor in een eerste rotatierichting terwijl een achterwaartse gewenste verplaatsing overeenstemt met een rotatie van de eerste elektromotor in een tweede rotatierichting die tegengesteld is aan de eerste rotatierichting. Verder bij voorkeur stemt een gewenste snelheid overeen met een rotatiesnelheid van de eerste elektromotor. Zoals hierboven beschreven, kan door de rechtstreekse koppeling van de elektromotor, via de hydraulische pomp en hydraulische rotoren met de wielen van het voertuig, de snelheid en beweegrichting van het voertuig geregeld worden door een overeenstemmende snelheid en rotatierichting van de eerste elektromotor.

Bij voorkeur is minstens een batterij voorzien voor het leveren van stroom aan de eerste elektromotor en aan de tweede elektromotor.

De minstens een batterij kan een hoge spanningsbatterij zijn, of kan een andere batterij zijn of combinatie van batterijen zijn zoals bekend in de stand van de techniek.

Bij voorkeur is de tweede hydraulische pomp operationeel verbonden met een hydraulisch circuit dat de rechtstreekse verbinding vormt tussen de tweerichtingspomp en de hydraulische tweerichtingsrotoren en voorzien is om een vooraf bepaalde werkingsdruk te leveren aan het hydraulisch circuit.

Wanneer de eerste hydraulische pomp rechtstreeks verbonden is met de rotoren en deze in twee richtingen kan aandrijven, wordt een extern element voorzien om een werkingsdruk te leveren in het hydraulische circuit dat zich tussen de eerste hydraulische pomp en de rotoren uitstrekt.

Bij voorkeur wordt deze werkingsdruk geleverd door de tweede hydraulische pomp.

Meer bij voorkeur bevatten de hydraulische regelmiddelen in de tweede aandrijflijn een mechanisme en koppeling met het hydraulische circuit voor het leveren van een vooraf bepaalde werkingsdruk.

Alternatief wordt een accumulator voorzien in het hydraulische circuit om een werkingsdruk te leveren.

De uitvinding heeft verder betrekking op een hydraulisch werkvoertuig met een aandrijfsysteem volgens de uitvinding.

Bij voorkeur zijn de eerste en tweede elektromotor en de eerste en tweede hydraulische pomp in een motorcompartiment voorzien, en zijn de hydraulische pompen via hydraulische leidingen operationeel verbonden met de minstens een hydraulische actuator en de twee richtingsrotoren.

Deze opbouw laat toe om een hydraulisch werkvoertuig modulair op te bouwen in de zin dat de eindklant kan kiezen tussen aandrijving door een verbrandingsmotor of door het aandrijfsysteem volgens de uitvinding.

Bij beide aandrijfsystemen worden vanuit het motorcompartiment met hydraulische leidingen de hydraulische actuatoren en twee richtingsrotoren bij de wielen aangesloten.

Deze opbouw is daarom noemenswaardig voordelig bij de productie en het vermarkten van de hydraulische werkvoertuigen.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

In de tekening laat : figuur 1 een hydraulisch werkvoertuig zien volgens de prior art; figuur 2 een hydraulisch werkvoertuig zien volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

figuur 3 een bovenaanzicht zien van een hydraulisch werkvoertuig volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding; en figuur 4 een werkingsschema zien van een aandrijving volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

In de tekening is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde verwijzingscijfer toegekend.

Figuur 1 toont cen voertuig waarin een verbrandingsmotor 11 is gekoppeld via een as met een hydraulische pomp 12. De hydraulische pomp 12 voorziet hydrauliek voor de aandrijving van de wielen 4, voor de voortbeweging van het voertuig, alsook voor de aandrijving van de systemen 17, voor de werking van het voertuig.

Hydraulische pomp 12 is verbonden via hydraulische regelmiddelen 13 met de wielen 14. De pomp 12 levert een druk terwijl de regelmiddelen 13 het debiet en de stroomrichting naar de wielen 14 bepalen. Ter plaatse van de wielen 14 zijn hydraulische actuatoren, in het bijzonder rotoren (niet weergegeven in figuur 1), voorzien.

Hydraulische pomp 12 is verder verbonden via hydraulische regelmiddelen 16 met de actuatoren 17, waarvan er ter voorbeeld slechts één cilinder is weergegeven. De pomp 12 levert een druk terwijl de regelmiddelen 16 het debiet en de stroomrichting naar de actuatoren 17 bepalen. Door deze opbouw kan een voertuig volgens de stand van de techniek bewegen en werken. Meer bepaald kunnen de wielen 14 geroteerd worden in een rotatierichting en met een snelheid die door een gebruiker gevraagd wordt. Deze rotatierichting en snelheid worden door de regelmiddelen 13 voorzien. Ook kunnen hydraulische werkingselementen 17 bediend worden door een gebruiker, waarbij de regelmiddelen 16 de werkingselementen 17 bedienen op basis van een input van de gebruiker.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm van de uitvinding voor het aandrijven van een gelijksoortig voertuig met behulp van een elektromotor. De laatste trap van de aandrijving is gelijkaardig aan een traditionele opbouw. Met name worden de wielen nog steeds hydraulisch aangedreven en worden de actuatoren nog steeds hydraulisch aangedreven. Tests hebben uitgewezen dat dit optimaal is.

In de aandrijving volgens de uitvinding zijn zijn twee elektromotoren 1A en 2A voorzien. Daarbij is de eerste elektromotor 1A mechanisch met de eerste hydraulische pomp 2 verbonden. De eerste hydraulische pomp 2 kan als enkele pomp of als dubbele pomp uitgevoerd zijn. Wanneer de eerste hydraulische pomp enkelvoudig uitgevoerd is, zullen alle aangedreven wielen met de ene pomp verbonden zijn. Wanneer de eerste hydraulische pomp dubbel uitgevoerd is, zullen de helft van de aangedreven wielen met de ene, en de andere helft van de aangedreven wielen met de andere van de dubbele pomp verbonden zijn. De eerste hydraulische pomp 2 is een tweerichtingspomp, bij voorkeur van het verdringingstype.

Dit wil zeggen dat de pomp mechanisch aandrijfbaar is in een eerste richting om de olie in een eerste richting te bewegen en dat de pomp mechanisch aandrijfbaar is in een tweede richting om de olie in een tweede richting te bewegen.

Omdat een elektromotor eenvoudig in twee rotatierichtingen kan aangedreven worden en een maximaal koppel kan ontwikkelen vanaf stilstand, is de eerste hydraulische pomp 2 rechtstreeks met de rotoren bij de wielen 4 gekoppeld.

Daarbij is in principe geen regelmechanisme analoog aan regelmechanisme 13 uit de stand van de techniek meer nodig.

Dit is in de praktijk een groot voordeel.

Optioneel kan een klep (niet weergegeven) voorzien worden tussen de eerste hydraulische pomp 2 en elk van de rotoren bij de wielen 4. Deze klep zal in normale werking volledig open staan en dus geen invloed hebben op de aandrijving van de wielen 4. Wanneer wielslip gedetecteerd wordt, kan de klep geactiveerd worden om het vermogen naar het slippende wiel te verminderen en zo de slip te minimaliseren of compenseren.

Zelfs wanneer een dergelijke klep geplaatst is tussen de rotoren bij de wielen 4 en de eerste hydraulische pomp 2, zullen de rotoren nog steeds beschouwd zijn als rechtstreeks verbonden met de pomp omdat de klep geen rechtstreekse invloed heeft op de werking in normale omstandigheden.

Om kans op wielslip te verminderen kunnen meerdere rotoren hydraulisch in serie geplaatst worden.

Om onafhankelijke werking van de hydraulische actuatoren, waarvan één cilinder 7 getoond is, te voorzien, is een tweede elektromotor 1B voorzien die gekoppeld is met de tweede hydraulische pomp 5. De tweede hydraulische pomp 5 kan als een enkelvoudige of tweevoudige pomp uitgevoerd zijn.

Deze pomp 5 is op conventionele manier via regelmiddelen 6 met de cilinders 7 verbonden.

De regelmiddelen 6 zijn analoog aan bekende regelmiddelen 16 om de cilinder 7, die analoog is aan de werkingselementen 17, aan te sturen.

Deze opbouw van de uitvinding zoals getoond in figuur 2 is een vereenvoudiging ten opzichte van de bestaande opbouw zoals getoond in figuur 1 omdat de regelmiddelen 13, die complex en duur zijn, overbodig zijn.

De robuustheid en flexibiliteit in werking blijft echter hoog.

Ook blijkt de sturing van de wielen eenvoudig te realiseren door het sturen van de eerste elektromotor 1A.

In de uitvinding worden twee elektromotoren 1A en 1B voorzien in een werkvoertuig 10, waarbij de eerste elektromotor 1A enkel dient voor aandrijving van de wielen 4 via een hydraulische twee richtingspomp 2. Daarbij zijn hydraulische regelsystemen in de aandrijving overbodig omdat rotatie van de eerste elektromotor 1A rechtstreeks via de hydraulische pomp 2 naar de rotoren bij de wielen 4 wordt overgebracht.

Zowel in figuur 1 als in figuur 2 is een motorcompartiment 9 getoond.

Het opbouwen van het voertuig 10 met een motorcompartiment 9 heeft als voordeel dat een aandrijving volgens de uitvinding kan vervangen worden door een traditionele aandrijving en omgekeerd. Namelijk vanaf het motorcompartiment 9 vertrekken hydraulische leidingen naar zowel de rotoren bij de wielen 4, 14 alsook naar de hydraulische werkelementen 7, 17. In figuur 2 is verder een operationele verbinding 19 getoond tussen de tweede aandrijflijn en de eerste aandrijflijn. Meer bepaald zijn de hydraulische regelmiddelen 6 verbonden met het hydraulische circuit dat zich uitstrekt tussen de eerste hydraulische pomp 2 en de rotoren bij de wielen 4. Door deze verbinding kan een werkingsdruk geleverd worden door de tweede hydraulische pomp 5 aan het hydraulische circuit. Verder laat deze verbinding toe om olie in het hydraulische circuit te verversen en/of spoelen en/of reinigen. Verder kan koeling van olie voorzien worden via de operationele verbinding 19.

Figuur 3 toont een bovenaanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. In het bijzonder toont figuur 3 een bovenaanzicht van het werkvoertuig dat uitermate geschikt is voor toepassing van de aandrijving volgens de uitvinding. Het werkvoertuig uit figuur 3 heeft een voorste segment 22 en een achterste segment 23 dat ten opzichte van elkaar kan pivoteren rond een opstaand scharnierpunt 25. Een werkvoertuig met een dergelijke opbouw wordt ook wel een knikvoertuig of, wanneer vooraan een laadbak of een schep 8 voorzien is, een kniklader genoemd. Bij een knikvoertuig of kniklader zijn de wielen 4 van het voorste segment 22 vast verbonden met het chassis van dat segment. De wielen 4 in het achterste segment 23 zijn vast verbonden met het chassis van dat segment. Rotatie van het voertuig gebeurt primair door het pivoteren van de segmenten 22 en 23 ten opzichte van elkaar rond de as 25. Hiertoe wordt typisch cen stuurcilinder 21 voorzien. Het voordeel van een dergelijke opbouw is dat de wielsnelheid van de verschillende wielen nagenoeg gelijk blijft. Dit is anders wanneer alle wielen vast met hetzelfde vaste chassis voorzien worden, waarbij de rechterwielen geforceerd sneller aangedreven worden dan de linkerwielen of omgekeerd, om draaiing van het voertuig te forceren. De uitvinding is bij voorkeur toepasbaar bij alle voertuigtypes waarbij draaien van het voertuig door een stuurmechanisme of stuurcilinder gebeurt en niet door het geforceerd sneller/trager aandrijven van bepaalde wielen. Dergelijke opbouwen zijn bekend door de vakman en worden daarom niet verder toegelicht in deze beschrijving.

In het bovenaanzicht uit figuur 3 is weergegeven hoe elk van de wielen 4 een rotor 20 heeft. Deze rotor 20 is een tweerichtingsrotor en drijft de wielen 4 aan. Elke tweerichtingsrotor 20 is vloeistof verbonden met het motorcompartiment 9 via hydraulische leidingen. Figuur 3 toont verder ook de schepcilinder 24 die gebruikt wordt om de schep 8 te kantelen.

Figuur 4 toont principieel hoe de aandrijving volgende de uitvinding opgebouwd is en aangestuurd kan worden. Daarbij illustreert figuur 4 hoe de aandrijving een eerste aandrijflijn 27 en een tweede aandrijflijn 28 heeft. De eerste aandrijflijn 27 bevat de eerste elektromotor 1A,

de eerste hydraulische twee-richtingspomp 2, en de twee-richtingsrotoren 20 die de wielen 4 aandrijven. In figuur 4 zijn slechts drie wielen 4 weergegeven. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat uitvoeringen kunnen bedacht worden waarbij het voorste segment 22 of het achterste segment 23, zoals weergegeven in figuur 3, voorzien wordt van slechts één centraal gepositioneerd wWiel 4. In de eerste aandrijflijn 27 wordt de hydraulische werkingsdruk primair geleverd door een ander element dan de eerste hydraulische pomp 2. De eerste hydraulische pomp 2 regelt primair de stroomsnelheid en stroomrichting van de olie in de eerste aandrijflijn 27. De hydraulische werkingsdruk in de eerste aandrijflijn 27 wordt primair geregeld door een actuator of door een koppeling met de tweede aandrijflijn 28 (niet weergegeven in figuur 4). Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat de eerste hydraulische pomp 2 wel voor druk zorgt in de eerste aandrijflijn 27 met name wanneer de rotoren 20 tegendruk leveren.

De tweede aandrijflijn 28 bevat de tweede elektromotor 1B die mechanische gekoppeld is met de tweede hydraulische pomp 5. De tweede hydraulische pomp 5 is gekoppeld met de hydraulische regelmiddelen 6 die de hydraulische werkingselementen 21, 7, 26 aandrijven.

In figuur 4 is de stuurcilinder 21 weergegeven, is de hydraulische cilinder 7 voor het op en neer bewegen van de arm met de schep & weergegeven, en is een verder hydraulische cilinder 26 weergegeven. De verdere hydraulische cilinder 26 kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor het voorzien van een klem aan het voorste eind van het voertuig voor het vastklemmen van goederen. Alternatief of additioneel kan de verdere hydraulische cilinder 26 gebruikt worden voor het kantelen van de schep 8. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat verdere hydraulische actuatoren kunnen voorzien worden. In de tweede aandrijflijn 28 zal de tweede hydraulische pomp 5 primair de werkingsdruk leveren. De stroomsnelheid en stroomrichting van de olie in de tweede aandrijflijn 28 wordt primair geregeld door de regelmiddelen 6.

Figuur 4 illustreert hoe een gebruiker het voertuig kan bedienen. Hiertoe is de gebruikersinput 29 voorzien die stuursignalen 29A, 29B naar de verschillende onderdelen van het voertuig stuurt. Wanneer de gebruiker een verplaatsing van het voertuig vraagt, zullen stuursignalen 29A naar de eerste elektromotor 1A gestuurd worden. De eerste elektromotor 1A wordt aangedreven in een richting die rechtstreeks overeenstemt met de gevraagde verplaatsing. Door de directe mechanische koppeling tussen de eerste elektromotor 1A, de hydraulische pomp 2 en de rotoren 20, wordt een rotatie van de elektromotor 1A rechtstreeks overgebracht naar de wielen 4. De stuursignalen van de gebruikersinterface 29, die betrekking hebben op de voortbeweging van het voertuig, zullen daarom naar de eerste elektromotor 1A gestuurd worden in de eerste aandrijflijn 27.

Wanneer een gebruiker via de gebruikersinput 29 een werking vraagt van een hydraulisch werkingselement 7, 21, 26, worden stuursignalen 29 primair naar de hydraulische regelmiddelen 6 gestuurd. Hydraulische regelmiddelen 6 bedienen de hydraulische werkelementen, en kunnen de door de gebruiker gevraagde beweging initiëren en controleren.

Omdat de hydraulische regelmiddelen 6 hiervoor vermogen nodig hebben, typisch in de vorm van oliedruk, zullen de regelmiddelen 6 rechtstreeks of onrechtstreeks de tweede elektromotor 1B aansturen. De regelmiddelen 6 kunnen de tweede elektromotor 1B rechtstreeks aansturen, wanneer intelligentie voorzien is in de regelmiddelen 6 voor het bepalen van het vermogen dat nodig is, en door het controleren van de rotatiesnelheid van de tweede elektromotor op basis van het nodige vermogen. Alternatief zullen de regelmiddelen 6 olie gebruiken waardoor de oliedruk wijzigt, hetgeen gevoeld wordt door de tweede hydraulische pomp 5. De tweede hydraulische pomp 5 kan een vraagsturing doen naar de tweede elektromotor 1B wanneer meer of minder vermogen nodig is. Beide opties zijn schematisch aangeduid in de figuur met pijl 29C.

In meester-slaaf termen (in het Engels master-slave) zal in de eerste aandrijflijn 27 de eerste elektromotor meester zijn, terwijl de hydraulische pomp en de rotoren 20 slaaf zijn. In de tweede aandrijflijn 28 zullen de hydraulische regelmiddelen 6 meester zijn en zullen de tweede hydraulische pomp 5 en de tweede elektromotor 1B slaaf zijn. Daarmee worden de twee aandrijflijnen op een verschillende manier aangestuurd. Dit blijkt de aandrijving volgens de uitvinding significant te vereenvoudigen.

Op basis van de beschrijving hierboven zal de vakman begrijpen dat de uitvinding op verschillende manieren en op basis van verschillende principes kan uitgevoerd worden. Daarbij is de uitvinding niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen. De hierboven beschreven uitvoeringsvormen, alsook de figuren zijn louter illustratief en dienen enkel om het begrip van de uitvinding te vergroten. De uitvinding zal daarom niet beperkt zijn tot de uitvoeringsvormen die hierin beschreven zijn, maar wordt gedefinieerd in de conclusies.

Claims (14)

Conclusies

1. Aandrijfsysteem voor een werkvoertuig met minstens twee aangedreven wielen en minstens één hydraulische actuator, waarbij het aandrijfsysteem een eerste elektromotor bevat die mechanisch gekoppeld is met een eerste hydraulische pomp voor het aandrijven van de minstens twee wielen, en waarbij het aandrijfsysteem een tweede elektromotor bevat die mechanisch gekoppeld is met een tweede hydraulische pomp voor het aandrijven van de minstens één hydraulische actuator, waarbij de eerste hydraulische pomp een tweerichtingspomp is die rechtstreeks verbonden is met hydraulische tweerichtingsrotoren bij de wielen zodat een rotatie van de tweerichtingspomp evenredig overgebracht wordt naar de wielen, en waarbij de eerste elektromotor voorzien is van een regelaar voor het aansturen van de elektromotor op basis van een eerste input die gerelateerd is aan een gewenste verplaatsing van het werkvoertuig.

2. Aandrijfsysteem volgens de voorgaande conclusie, waarbij de eerste elektromotor en de eerste hydraulische pomp een eerste aandrijflijn vormen die primair geregeld is door de elektromotor op basis van de eerste input.

3. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste input een verplaatsingssnelheid en cen verplaatsingsrichting bevat, en waarbij de regelaar een wiskundige functie bevat om op basis van de verplaatsingssnelheid en de verplaatsingsrichting een rotatiesnelheid en cen rotatierichting van de elektromotor bepalen.

4. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij hydraulische regelmiddelen voorzien zijn tussen de tweede hydraulische pomp en de minstens één hydraulische actuator voor het aansturen van de minstens één hydraulische actuator op basis van cen tweede input die gerelateerd is aan een gewenste beweging van de minstens één hydraulische actuator.

5. Aandrijfsysteem volgens de voorgaande conclusie, waarbij de tweede elektromotor, de tweede hydraulische pomp en de hydraulische regelmiddelen een tweede aandrijflijn vormen die primair geregeld is door de hydraulische regelmiddelen op basis van de tweede input.

6. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede hydraulische pomp operationeel gekoppeld is met de tweede elektromotor voor het aansturen daarvan.

7. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste hydraulische pomp van het verdringingstype is zodanig dat een ingangsrotatie geleverd door de motor omgezet wordt naar een evenredige hoeveelheid verplaatste olie.

8. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij elk aangedreven wiel een wielslipsensor bevat die operationeel gekoppeld is met een klep tussen de eerste hydraulische pomp en de tweerichtingsrotor van het respectievelijke wiel zodat slip minimaliseerbaar is door bediening van de klep.

9. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de minstens één hydraulische actuator een stuurcilinder bevat die een hoek van minstens één voorste wiel ten opzichte van minstens één achterste wiel stuurt.

10. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een voorwaartse gewenste verplaatsing overeenstemt met een rotatie van de eerste elektromotor in een eerste rotatierichting terwijl een achterwaartse gewenste verplaatsing overeenstemt met een rotatie van de eerste elektromotor in een tweede rotatierichting die tegengesteld is aan de eerste rotatierichting.

11. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij verder minstens één batterij voorzien is voor het leveren van stroom aan de eerste elektromotor en aan de tweede elektromotor.

12. Aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede hydraulische pomp operationeel verbonden is met een hydraulisch circuit dat de rechtstreekse verbinding vormt tussen de tweerichtingspomp en de hydraulische tweerichtingsrotoren en voorzien is om cen vooraf bepaalde werkingsdruk te leveren aan het hydraulisch circuit.

13. Hydraulisch werkvoertuig met een aandrijfsysteem volgens één van de voorgaande conclusies.

14. Hydraulisch werkvoertuig volgens de voorgaande conclusie, waarbij de eerste en tweede elektromotor en de eerste en tweede hydraulische pomp in een motorcompartiment voorzien zijn, en waarbij de hydraulische pompen via hydraulische leidingen operationeel verbonden zijn met de minstens één hydraulische actuator en met de tweerichtingsrotoren.