Transmission system for an off-road multiple axle wheeled vehicle. Performance and energetic efficiency modelization

Abstract

Actualment existeix un interès creixent en desenvolupar vehicles que permetin la seva mobilitat en terrenys abruptes. Els vehicles de rodes són els que presenten una millor relació entre la capacitat de superació d’obstacles i eficiència energètica. En aquesta tesi s’analitza l’eficiència energètica i les prestacions de les transmissions hidrostàtiques de vehicles de múltiples eixos amb configuracions complexes destinats a operar en terrenys irregulars. Els objectius són desenvolupar una metodologia per al disseny de transmissions hidrostàtiques d’aquest tipus de vehicles i analitzar els rendiments dels components principals d’una transmissió hidrostàtica i del seu conjunt. Els resultats posen de manifest que el disseny de transmissions hidrostàtiques en aquests vehicles és un procés complex amb múltiples solucions tècnicament factibles. A més, es quantifica l’afectació de les restriccions imposades per la transmissió en la capacitat de tracció del vehicle i es posa de manifest la influència de la interacció entre components de la transmissió i de les condicions d’operació en el seu rendiment global. Finalment es mostra la variabilitat dels rendiments, tant del conjunt de la transmissió com el funcional del vehicle, en aquestes condicions d’operació.

Actualmente existe un interés creciente en desarrollar vehículos que permitan su movilidad en terrenos abruptos. Los vehículos de ruedas son los que presentan una mejor relación entre la capacidad de superación de obstáculos y eficiencia energética. En esta tesis se analiza la eficiencia energética y las prestaciones de las transmisiones hidrostáticas de vehículos de múltiples ejes con configuraciones complejas destinados a operar en terrenos irregulares. Los objetivos son desarrollar una metodología para el diseño de transmisiones hidrostáticas de este tipo de vehículos y analizar los rendimientos de los componentes principales de una transmisión hidrostática y de su conjunto. Los resultados ponen de manifiesto que el diseño de transmisiones hidrostáticas en estos vehículos es un proceso complejo con múltiples soluciones técnicamente factibles. Además, se cuantifica la afectación de las restricciones impuestas por la transmisión en la capacidad de tracción del vehículo y se pone de manifiesto la influencia de la interacción entre componentes de la transmisión y de las condiciones de operación en su rendimiento global. Finalmente se muestra la variabilidad de los rendimientos, tanto del conjunto de la transmisión como el funcional del vehículo, en estas condiciones de operación.

Nowadays there is a growing interest in developing vehicles that enable its mobility in rough terrain. The wheeled vehicles are those that have a better relationship between the ability to overcome obstacles and efficiency. This thesis evaluates the efficiency and performance of hydrostatic transmissions for multiple axle vehicles with complex configurations designed to operate in rough terrain. The objectives are to develop a methodology for the design of hydrostatic transmissions for these vehicles and analyze the efficiency of the main components of a hydrostatic transmission and the efficiency of the transmission as a whole. The results show that the design of hydrostatic transmissions in these vehicles is a complex process with multiple solutions technically feasible. It also quantifies the effect of the restrictions imposed by the transmission over the vehicle traction capacity and it is demonstrated the influence of the interaction between components of the transmission and the operating conditions on the overall performance. Finally it is shown the variability of the transmission efficiency and the functional efficiency in these operating conditions.