技术领域
[0001] 本
发明涉及
工程机械技术领域，具体而言，涉及一种自卸车。
背景技术
[0002]
铁和
煤炭等矿产资源是世界经济发展必须的
基础材料和
能源矿产，其开采、运输工作与矿产资源的高效开发利用息息相关。传统的机械传动机构采取
离合器、
变速器、
传动轴及
主减速器与
差速器等机构。随着矿山规模的不断扩大，对矿用自卸车的吨位、性能和数量等方面都提出了更高的要求，传统的机械传动自卸车已不能满足实际需要。由于矿用自卸车需要很大的驱动
力，使得传动结构非常笨重、体积庞大。
[0003] 随着国内外大型
露天矿山规模的不断扩大，电动轮自卸车在年开采量1000万吨级以上大型露天矿山的运输设备中起着举足轻重的作用。目前大型电动轮自卸车作为大型露天矿山的主要运输工具，承担着世界上40%的煤、90%的铁矿的开采运输量。除此之外，电动轮自卸车在大型
水利工程建设行业中也有着广阔的市场前景。
[0004] 电传动自卸车按其
电动机的布置
位置又可分为电动桥自卸车和电动轮自卸车。电动桥自卸车是将电动机置于驱动
桥壳内，由2个电动机分别通过减速
齿轮半轴、轮边减速器来驱动两边的
车轮，
驱动桥的结构与机械传动自卸车相仿，所不同的只是动力来源于电动机而不是传动轴和差速器。电动轮自卸车是将电动机直接置于车轮
轮毂内，并与
传动系统、
制动器及轮边减速器结合成为一个整体。
[0005] 电动轮
汽车牵引性能好，爬坡能力强，运行平稳，可以实现无级调速，
发动机可以在经济工况下稳定运转，操作简单，停车安全可靠。目前绝大多数矿用自卸车都是电动轮汽车。
[0006] 但是，电传动自卸车经常使用的这种系统需要将
能量由发
电机转送至
交流发电机，再通过整流滤波、逆变装置，再通过交流发动机驱动自卸车，系统较为复杂、能量损耗大。
[0007] 因此，如何提供一种具备低速大
扭矩优点的自卸车，以满足大型化、重型化设备不断提升的性能需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0008] 考虑到上述背景技术，本发明的一个目的是提供一种自卸车，适合自卸车低速大扭矩的工况。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种自卸车，包括车体和安装在所述车体上的车轮，还包括至少一个驱动单元，所述驱动单元包括至少一个油缸和
曲轴，其中：所述曲轴包括
主轴颈和
连杆轴颈，所述曲轴通过所述
主轴颈可转动地安装在所述自卸车的车体上；所述油缸可摆动地安装在所述车体上，所述油缸的
活塞杆与所述连杆轴颈连接，所述油缸可驱动所述曲轴转动；所述曲轴与所述车轮固定连接，所述油缸通过所述曲轴可驱动所述车轮转动。
[0010] 在上述技术方案中，优选地，还可以包括：离合器，两个所述驱动单元对称设置于所述离合器的两侧，通过所述离合器的离合能够使两个所述驱动单元的曲轴保持分离或者同轴连接。
[0011] 在上述技术方案中，优选地，还包括
控制器，根据操作
信号控制所述离合器分离两个所述驱动单元或连接两个所述驱动单元。
[0012] 在上述技术方案中，优选地，每一所述驱动单元包括多个所述油缸；所述油缸排成一排，形成直列式结构；或所述油缸分为两组，各组油缸排成一排，两排油缸之间互成
角度，形成V字形结构；或所述油缸分为两组，各组油缸排成一排，两排油缸之间的角度为180°，形成水平对置结构。
[0013] 在上述技术方案中，优选地，每一所述驱动单元包括偶数个油缸，每个连杆轴颈上设置一个油缸。
[0014] 在上述任一技术方案中，优选地，所述油缸为双作用油缸，其有杆腔和无杆腔交替进回油，所述
活塞杆伸出时，所述无杆腔进油、有杆腔回油；所述活塞杆缩回时，所述有杆腔进油、无杆腔回油油缸；或，所述油缸为单作用油缸，仅有其无杆腔进回油，所述活塞杆伸出时，所述无杆腔进油；所述活塞杆缩回时，所述无杆腔回油。
[0015] 在上述任一技术方案中，优选地，所述驱动单元还可以包括电磁换向
阀、采集单元和换向控制器，其中，所述电磁换向阀用于控制所述油缸的进回油方向；所述采集单元用于检测活塞运动至相应位置时的所述油缸的有杆腔和/或无杆腔的液压油压力，或检测所述曲轴旋转运动的
角位移；所述换向控制器连接所述电磁换向阀和所述采集单元，并根据所述采集单元的压力信号或角位移信号，控制所述电磁换向阀换向。
[0016] 在上述任一技术方案中，优选地，还包括机械式换向阀、
凸轮和连杆，其中：所述机械式换向阀连接至所述油缸，所述凸轮设置在所述曲轴上，并通过所述连杆连接至所述机械式换向阀；在所述凸轮随所述曲轴转动时，所述凸轮通过所述连杆驱动所述机械式换向阀动作，从而控制所述油缸换向。
[0017] 在上述任一技术方案中，优选地，所述油缸的缸筒的端部设置有铰接座，所述油缸通过所述铰接座铰接于所述车体上，或，所述油缸的缸筒的外壁对称设置有两
耳座，所述油缸通过所述两耳座铰接于所述车体上。
[0018] 在上述任一技术方案中，优选地，所述车轮分为
驱动轮和导向轮，所述驱动单元连接至所述驱动轮，通过所述导向轮控制所述自卸车的行走方向。
[0019] 本发明通过液压力带动曲轴并实现了旋转运动的输出。与
现有技术相比，本发明驱动力大，能输出很大的扭矩，尤其适用于低速大扭矩的应用环境，例如自卸车的工况；此外，本发明中，油缸可摆动地设置在车体上，油缸整体上为二力杆结构，消除了侧向力，改善了受力状况，提升了曲轴运行的平稳性。
[0020] 对于本发明的双作用油缸而言，在活塞从
上止点到
下止点、以及从下止点到上止点的各冲程中，除死点外，活塞都会在液压力的驱动下对外做功，因此能提升曲轴运行的效率，提高输出功率和输出扭矩。
[0021] 而且，本发明还可以通过引用先进的计算机技术来实现油缸的协同动作控制，从而提高装置的控制性能，保证系统的良好运行。此外，本发明也不需要像柴油、
汽油发动机等动力装置一样设置复杂的冷却系统、进排气系统、凸轮配气系统等结构，只要通过
液压泵和液压管路等形成液压系统即可，具有结构简单、易于实施、结构紧凑、体积小、重量轻、适用性广等显著的优点。
[0022] 另外，采用了该驱动装置，使得自卸车能够避免相关技术中将能量由发电机传送至交流发电机，再通过整流滤波、逆变装置，再通过交流发动机驱动自卸车，系统较为复杂、能量损耗大的缺点。
附图说明
[0023] 图1是根据本发明的
实施例的自卸车的示意图；
[0024] 图2是图1所示实施例的自卸车中驱动单元的受力示意图；
[0025] 图3是根据本发明一实施例的直列式油缸的结构示意图；
[0026] 图4是根据本发明另一实施例的V字形油缸的结构示意图；
[0027] 图5是根据本发明一实施例的自卸车的液压原理图；
[0028] 图6是根据本发明另一实施例的自卸车的液压原理图；
[0029] 图7是根据本发明又一实施例的自卸车的液压原理图；
[0030] 图8是根据本发明又一实施例的自卸车的液压原理图。
具体实施方式
[0031] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
[0032] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034] 首先请参考图1，图1是根据本发明的实施例的自卸车的示意图，图2是图1所示实施例的自卸车中驱动单元100受力示意图。
[0035] 在本实施例中，自卸车包括车体3和安装在车体3上的车轮31，还包括至少一个驱动单元100，该驱动单元100包括至少一个油缸1和曲轴2，其中：所述曲轴2包括主轴颈21和连杆轴颈22，曲轴2通过主轴颈21可转动地安装在自卸车的车体3上；油缸1可摆动地安装在车体3上，油缸1的活塞杆12与连杆轴颈22连接，油缸1可驱动曲轴2转动；曲轴2与车轮31固定连接，油缸1通过曲轴2可驱动车轮31转动。
[0036] 结合图2，油缸1包括缸筒10、活塞11和活塞杆12，缸筒10可摆动地设置于车体3上，活塞11与活塞杆12固定连接。活塞11和活塞杆12沿缸筒10进行直线式往复运动，该油缸1的活塞在液压油的作用下进行往复运动，其既可以是单作用油缸，也可以是双作用油缸，本发明并不受限于此。
[0037] 油缸1的缸筒相对于车体3摆动设置，作为一种实施方式，参考图4，可以在缸筒的端部设置有铰接座，油缸1通过铰接座铰接于车体3上；作为另一种实施方式，参考图3，可以在缸筒的外壁对称设置有两组耳座，油缸1通过耳座铰接于车体3上。
[0038] 值得说明的是，本发明的缸筒可摆动地设置在车体上，油缸1整体上为二力杆结构，因此可以避免侧向力的形成，消除了偏载，改善了受力状况。此外，本发明的活塞与活塞杆12之间固定连接，极大地提高了活塞和活塞杆12运动的可靠性。
[0039] 曲轴2以主轴颈21轴线为中心进行旋转运动，连杆轴颈22和主轴颈21之间具有一定的偏心距离。曲轴2一般选用强度高、耐冲击韧度和
耐磨性能好的优质中
碳结构
钢、优质中碳
合金钢或高强度球墨
铸铁来
锻造或
铸造。
[0040] 本发明在曲轴2上还可以设置有
平衡块，平衡块为重量部件，用于平衡曲轴2
重心。该平衡块可以保证曲轴2的平衡性，减小曲轴2运行的振动。该平衡块设置于曲轴2偏重部分的相对侧。应当清楚，还可以在曲轴2上钻去一部分重量，以达到平衡的目的。
[0041] 本发明自卸车中的驱动单元100可以将活塞的直线式往复运动转换为曲轴2的旋转运动，并对外输出动力。突出地，本发明对于双作用油缸而言，除了死点外，活塞11都会在液压力的驱动下对外做功，实现了全冲程做功，显著提高了输出功率和输出扭矩；即使对于单作用油缸而言，曲轴2每转360°（一周）时也会做功一次，提高了曲轴2运行的效率。
[0042] 作为本发明的一个实施例，包括至少两个油缸1，工作过程中，部分油缸1停缸。在上述技术方案的基础上，可以根据执行部件的运行及负载状况，仅控制部分油缸1对外做功，从而能够调整本发明油缸驱动的动力装置的输出功率，提高能量利用率。
[0043] 如图2所示，由于本发明油缸1的缸筒10与车体3之间采用活动连接，而活塞杆12与曲轴2的连杆轴颈22也采用活动连接，整体上油缸1为二力杆结构，其两端受力沿着油缸1的轴线方向，不会发生弯曲和扭转形变，保证了油缸1整体的平衡，消除了侧向力，改善了受力状况，提升了曲轴2运行的平稳性。
[0044] 优选地，本发明的油缸1包括至少两个，曲轴2包括至少两个连杆轴颈22，油缸1的数量与两个连杆轴颈22的数量相等，各油缸1的活塞杆12设置于不同的连杆轴颈22上。
[0045] 本发明中各油缸1在曲轴2上可以有多种排列布置方式。
[0046] 图3是本发明一实施例的自卸车的结构示意图，在该图中多个油缸1排成一排，形成直列式结构。各油缸1可以如图4所示竖向排成一排，为了降低高度，也可以布置成倾斜的甚至水平的结构，具有体积紧凑、布局灵活等优点。
[0047] 作为本发明另一个实施例，如图4所示，多个油缸1分为两组，各组油缸1排成一排，两排油缸1之间互成角度，形成V字形结构，该结构可以降低自卸车的整体
机体长度和高度，而且油缸成一定角度对向布置，可以抵消一部分振动。前述V字形结构的夹角可以为60°或者其它角度。
[0048] 此外，在前述V字形结构的基础上，还可以将两排油缸1之间的角度调整为180°，形成水平对置结构。由于相邻两个油缸1之间水平对置，可以相互抵消振动，从而使得曲轴2运转更加平稳。
[0049] 优选的，如图1所示，每一驱动单元100包括偶数个油缸1，每个连杆轴颈22上设置一个油缸1。
[0050] 需要说明的是，本发明在油缸1为多个时，油缸1之间相互需要协同作业，方能保证曲轴2运动的一致性。各油缸1的进出油动作可以通过电控技术控制，也可以采用机械结构控制，本发明并不受限于此。
[0051] 继续参考图1，该自卸车还可以包括：离合器32，两个驱动单元100对称设置于离合器32的两侧，通过离合器32的离合能够使两个驱动单元100的曲轴2持分离或者同轴连接。优选地，所述主轴颈21通过传动机构（图中未示出）连接至该驱动轮30。
[0052] 该自卸车还可以包括控制器（图1中未示出），根据操作信号（例如来自遥控
手柄或按钮的操作信号）控制离合器32分离两个驱动单元100或连接两个驱动单元100，从而实现对两侧驱动轮的同步与差速控制。下面参考图5来说明在油缸为双作用油缸的情况下，如何控制自卸车中的油缸动作。
[0053] 该驱动单元100还可以包括电磁换向阀41、采集单元和换向控制器61，其中，电磁换向阀41用于控制所述油缸1的进回油方向；所述采集单元用于检测活塞11运动至相应位置时的所述油缸1的有杆腔和/或无杆腔的液压油压力，或检测所述曲轴2旋转运动的角位移；所述换向控制器61连接所述电磁换向阀41和所述采集单元，并根据所述采集单元5的压力信号或角位移信号，控制所述电磁换向阀41换向。具体地，该采集单元可以包括压力
传感器5和/或角位移传感器8，
压力传感器5用于采集有杆腔和/或无杆腔的液压油压力，角位移传感器8用于检测所述曲轴2旋转运动的角位移。
[0054] 在图5所示的实施例中，油缸1为双作用油缸，其有杆腔和无杆腔交替进回油，并且当活塞杆12伸出时，无杆腔进油、有杆腔回油；当活塞杆12缩回时，有杆腔进油、无杆腔回油。此外，图5所示为多个油缸1排成一排的直列式结构。各油缸1的动作可以分别通过包括电磁换向阀41、压力传感器5和控制器61的系统来控制。
[0055] 电磁换向阀41用于控制油缸1的进回油方向，在图5所示的双作用油缸中，该电磁换向阀41为三位四通
电磁阀，设置第一工作油口、第二工作油口、第一进油口和第一回油口。其中，第一工作油口和第二工作油口分别连接油缸1的有杆腔和无杆腔，第一进油口连接
液压泵40，第一回油口连接油箱。在第一状态，第一工作油口进油、第二工作油口回油；在第二状态，第一工作油口回油、第二工作油口进油；在第三状态，第一工作油口和第二工作油口均为截止状态。应当清楚，在该电磁换向阀41为二位四通电磁阀时，同样能够实现本发明的技术效果。
[0056] 压力传感器5设置于油缸1的有杆腔和/或无杆腔，用于检测活塞11运动至相应位置时的液压油压力。该压力传感器5可以设置于缓冲套上，当该处缓
冲压力大于预设值时，则可以判断活塞11已经完全伸出或缩回，并需要立刻进行换向运动，从而保证活塞11在上止点（活塞顶离曲轴中心最大距离时的位置）和下止点（活塞顶离曲轴中心最小距离时的位置）之间的准确
定位。需要说明的是，本发明也可以采用接近
开关、行程开关等装置来实现对上止点和/或下止点的定位。
[0057] 换向控制器61连接电磁换向阀41和压力传感器5，并根据压力传感器5的压力信号，控制电磁换向阀41换向。电磁换向阀41换向后，活塞11在缸筒10内变向运动，从而达到往复运动的目的。
[0058] 下面参考图6来说明在油缸为单作用油缸的情况下，如何控制自卸车中的油缸动作。
[0059] 在图6所示的实施例中，油缸1为单作用油缸，仅有其无杆腔进回油，活塞杆12伸出时，无杆腔进油；活塞杆12缩回时，无杆腔回油。此外，图6所示为多个油缸1排成一排的直列式结构。各油缸1分别可以通过包括电磁换向阀41、压力传感器5和控制器61的系统来控制。
[0060] 在图6所示的单作用油缸中，该电磁换向阀41为二位三通电磁阀，设置第三工作油口、第二进油口和第二回油口。第三工作油口连接油缸1的无杆腔，第二进油口连接液压泵40，第二回油口连接油箱。在第一状态，液压油经过第二进油口和第三工作油口进入油缸1的无杆腔；在第二状态，液压油经过第三工作油口和第二回油口回入油箱。
[0061] 图6的压力传感器5仅设置于油缸1的无杆腔，其结构和作用与图6相似，此外换向控制器61的结构和作用也与图5相似，本文在此不再赘述。
[0062] 图7是本发明又一实施例的动力装置的液压原理图，其通过包括电磁换向阀41、角位移传感器8和换向控制器61的系统来控制油缸1的动作。其中，电磁换向阀41用于控制油缸1的进回油方向；角位移传感器8用于检测曲轴2旋转运动的角位移；换向控制器61连接电磁换向阀41和角位移传感器8，并根据角位移传感器8的角位移信号，控制电磁换向阀41换向。
[0063] 由于油缸1在曲轴2的连杆轴颈22上安装完成后，各油缸1之间具有固定的角度关系，因而根据角度测量可以精确地控制油缸1上止点和下止点的定位。该角位移传感器8可以是设置于曲轴2的主轴颈21上的
编码器。
[0064] 图8是本发明又一实施例的自卸车的液压原理图，与前述图5至7中采用的电控方式不同，图8采用的是一种机械控制的结构，各油缸1的动作可以通过包括机械式换向阀43、凸轮20、连杆的系统来控制。
[0065] 其中，机械式换向阀43上设置有控制端43a。该控制端43a可以是和阀芯连接的阀杆，该阀杆可以位于机械式换向阀43的端部。该控制端43a相对于
阀体位于不同位置时，机械式换向阀43具有不同的换向状态。
[0066] 凸轮20连接曲轴2的主轴颈21，并随主轴颈21进行相应的旋转。该凸轮20可以固定于主轴颈21上并与其同步旋转，也可以通过传动部件连接主轴颈21，凸轮20的转速可以与主轴颈21相同，也可以具有一定的差速比，本发明并不受限于此。
[0067] 连杆的第一端设置于凸轮20的周面上并在凸轮20作用下进行往复运动，第一杆件71可以套装在一套筒内，以限制其径向移动；连杆的第二端连接机械式换向阀43的控制端43a。
[0068] 应该理解，上述连杆可以包括第一杆件71和第二杆件72（如图8所示），在图8所示的方位中，假如曲轴2进行顺
时针转动，当活塞杆12下行时，第一杆件71向下移动，相应地带动第二杆件72以铰接点为中心逆时针摆动，并向左拉动机械式换向阀43的控制端43a；当活塞杆12下行至下止点时，第二杆件72拉动换向阀实现换向，此时液压油进回油方向改变，在液压油的作用下，活塞杆12上行，第一杆件71向上移动，相应地第二杆件72顺时针摆动，并向右推动换向阀的控制端43a，直至活塞杆12上行至上止点后，再次实现换向。如此反复，从而实现活塞杆12的直线式往复运动和曲轴2连续的旋转运动。
[0069] 因此，根据本发明的自卸车中的油缸动作可采用电控与液控结合的方式或机械方式，控制车体两侧的驱动轮30不同转速实现转向以及控制驱动轮30的运动方向，也可以通过转向轮28牵引实现转向，如图1所示，根据本发明的自卸车的车轮31分为驱动轮30和导向轮28，驱动单元100连接至驱动轮30，导向轮28连接至导向机构36，通过导向机构36和导向轮28控制自卸车的行走方向。对于导向轮的控制，可以采用相关技术中的导向机构，即所述导向轮连接至导向机构，在一种具体实施方式中，导向轮28连接至导向机构36，导向机构36包括转向桥、横拉杆、转向器、
转向轴和
方向盘，方向盘连接至转向器，转向器通过转向轴连接至横拉杆，横拉杆连接至转向桥，导向轮连接至该转向桥，通过方向盘改变导向轮的方向，从而实现对自卸车的方向控制。
[0070] 综上所述，本发明自卸车中的驱动单元100通过液压力带动曲轴2并实现了旋转运动的输出。与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：
[0071] 1）输出扭矩大
[0072] 本发明采用油缸1驱动，与柴油、
汽油发动机等动力装置相比，驱动力大，能输出很大的扭矩，尤其适用于低速大扭矩的应用环境。
[0073] 2）运行平稳、无偏载
[0074] 本发明油缸1的缸筒与车体3之间采用活动连接，而活塞杆12与曲轴2的连杆轴颈22也采用活动连接，整体上油缸1为二力杆结构，不会产生偏载，消除了侧向力，改善了受力状况，提升了曲轴2运行的平稳性。此外，本发明曲轴2上还可以设置
飞轮3和平衡重，进一步提高了曲轴2的平衡性能。
[0075] 3）全冲程做功
[0076] 对于双作用油缸而言，其有杆腔和无杆腔可以交替进回油，在活塞11从上止点到下止点、以及从下止点到上止点的各冲程中，除死点外，活塞11都会在液压力的驱动下对外做功，因此能提升曲轴2运行的效率，提高输出功率和输出扭矩。
[0077] 4）控制方便
[0078] 本发明可以采用压力传感器5感应液压油的缓冲压力，进而实现活塞11在上止点和下止点的定位。通过引用先进的计算机技术来实现对本发明油缸的协同动作控制，可以提高装置的控制性能，保证系统的良好运行。
[0079] 5）结构简单、易于实施
[0080] 相比于柴油、汽油发动机，本发明不需要设置复杂的冷却系统、进排气系统、凸轮配气系统等结构，只要通过液压泵和液压管路等形成液压系统即可，具有结构简单、易于实施等优点，为布置其他功能部件提供了空间。
[0081] 6）能量损耗小
[0082] 相关技术将能量由发电机转送至交流发电机，再通过整流滤波、逆变装置，在通过交流发动机驱动自卸车，系统较为复杂、能量损耗大，而本发明直接液通过压力带动曲轴并实现了旋转运动的输出，能量损失小。
[0083] 此外，本发明油缸驱动的动力装置相比于现有技术还具有结构紧凑、体积小、重量轻、适用性广等显著的优点。
[0084] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
