CN102066148B - 静液传动式压实机中多个推进泵的方法和布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体控制推进系统，包括该系统的机械(100)和控制机械(100)推进的方法，该机械具有间隔开的第一和第二操纵装置(114、112)、分别操作性地连接到该第一和第二操纵装置上的第一和第二液力马达(154、184)、以及操作性地连接发动机(110)并且流体地连接第一和第二液力马达(154、184)的第一和第二泵(142、172)。设置在泵(142、172)之间的流体连通中的流体控制孔洞(204、206)可以根据操作员指令、测得的第一和第二泵(142、172)之间的压差以及测得的第一和第二操纵装置(114、112)之间的旋转速度的差异中至少一项选择性地脱开接合。

Description

静液传动式压实机中多个推进泵的方法和布置
技术领域
本发明总体上涉及静液(静力，静压)传动式压实机，更具体地说，涉及控制这种机械中的多个推进泵的平衡的方法和布置。
背景技术
静液传动式机械通常包括由发动机或马达驱动的至少一个液力泵。该液力泵推进流体流到一个或多个致动器，所述致动器通常是液力马达，并连接到操纵装置如机械的辊子和/或车轮上。从泵出来的流体流通过每个致动器，从而使辊子和/或车轮以给定的速率旋转，以使机械以预期的行驶速度移动。操作员调节控制输入例如杠杆、踏板或任何其它合适的装置来控制机械的运动。
静液传动式压实机通常包括至少一个辊子和一第二操纵装置如一个或多个车轮，所述辊子沿着第一轴线设置，而第二操纵装置沿着第二轴线设置。在设有单个液力泵的压实机中，一般利用包括传感器和电子设备的复杂系统来控制各个辊子和车轮的相对旋转运动。
替代性布置包括两个泵，所述两个泵各自联接到辊子和车轮上。尽管泵排量一般由操作员控制，但在泵的工作侧之间可以设置一孔洞，以便在正常使用期间平衡载荷。这些泵之间的平衡可能不利地受压力变化的影响，该压力变化由例如机械在不平坦的地形上作业产生。当压实机上坡移动而辊子处于上坡位置时，机械的重量通常稍微偏离辊子，从而迫使流体横过孔洞流到上坡泵，最后影响各个马达之间的转矩平衡和速度。更具体地说，上坡辊子上的压力的减小导致速度增加，从而引起辊子自旋。当辊子相对于车轮位于下坡时，可能发生类似结果。另一些提供不同牵引作用等的地面状况同样导致辊子或车轮自旋。例如，松散的砂子或类似物可能引起滑移，该滑移能导致这种自旋。一组操纵装置-不管是辊子还是车轮-的这种自旋引起下面土壤的不希望的“未压实”。此外，在极端状况下其中一个泵的超速传动可能导致缩短部件寿命。
类似的状况可能在由多个泵推动的其它静压推动式机械中产生，所述多个泵联接到各个轴上，并通过泵的工作侧之间的孔洞联接在一起，以便在正常使用期间平衡载荷。
因此，希望提供一种能克服或尽量减小这些状况或影响中的一个或多个的布置。
发明内容
本发明提供了一种控制机械的推进的方法，该机械具有至少第一和第二操纵装置，所述第一和第二操纵装置间隔开并且旋转地联接到主机架上。该主机架支承发动机。第一和第二操纵装置分别操作性地连接有第一马达和第二马达。该方法包括以下步骤：流体式将第一泵联接到第一马达上；操作式将该第一泵连接到发动机上；流体式将第二泵联接到第二马达上，操作式将该第二泵连接到发动机上；在第一和第二泵之间的流体连通(通路)中设置流体控制孔洞，该流体控制孔洞适于允许流体在第一泵和第二泵之间流动。该方法还包括选择性地使孔洞脱开接合，以便根据(响应于)机械运行期间的信号来中断第一泵和第二泵之间的流动。
本发明还提供了一种流体控制系统，该流体控制系统处于机械中，该机械具有间隔开的至少第一和第二操纵装置，所述第一和第二操纵装置旋转地联接到主机架，该主机架支承发动机。该流体控制系统包括连接到发动机的第一泵和第二泵，分别与第一和第二操纵装置操作性地连接的第一和第二马达，第一泵和第二泵分别流体式联接到第一和第二马达上。设置有流体控制孔洞，以便在第一泵和第二泵之间提供选择性的流体连通，该流体控制孔洞能根据信号选择性地脱开接合。
本发明还提供了一种机械，该机械包括间隔开的至少第一和第二操纵装置，所述第一和第二操纵装置旋转地联接到主机架上，该主机架支承发动机。第一和第二泵连接到发动机上，第一和第二马达分别操作性地与第一和第二操纵装置连接，第一和第二泵分别流体式联接到第一和第二马达上。设置有流体控制孔洞，以便在第一泵和第二泵之间提供选择性的流体连通，该流体控制孔洞可根据信号选择性地脱开接合。
附图说明
图1是作为本发明的用于静液传动式机械的一个例子的土壤压实机的轮廓图；
图2是根据本发明的液压系统的示意图；
图3是用于液压系统的操作的方法的高级框图。
具体实施方式
本发明涉及静液操作式机械。用于举例说明的例子涉及静液传动式机械，更准确地说，涉及机械的若干部件的组合，所述组合产生减小的发动机运转速度，以供优化大多数运转状况。本发明适用于任何类型的具有相关液压系统的机械，所述液压系统包括多个泵，所述多个泵操作性地连接以使机械的相应操纵装置例如车轮和/或辊子旋转，其中所述泵通过流体连接联接，所述流体连接在各泵之间提供开放流。在辊子泵和轴泵之间设有可选择性地脱开接合的流体控制孔洞，以便根据至少一个操作员指令或检测的状况使各泵之间的流分开，所述状况例如为辊子泵和轴泵之间的压差超过第一预定水平或辊子和轴之间的旋转速度的差异超过第二预定水平。
图1示出作为静液传动式机械的一个例子的机械100的轮廓图。尽管在图1中示出一土壤压实机，但术语“机械”可以涉及任何执行某种与工业例如矿业、铺路、建筑业、农业、运输业或任何现有技术已知的其它工业有关的作业的静液机械，只要机械控制如本文所述那样布置。例如，机械100可以是沥青压实机、垃圾压实机或气动压实机，或者是土方机械如轮式装载机、挖掘机、翻斗车、反铲装载机、机动平路机、材料装卸机等。
机械100包括主机架101，该主机架101具有发动机机架部分102和叉形或非发动机机架部分104。包括铰接件108的铰接接头106使这两个机架部分102和104相连，并有助于机械100在作业期间的转向。尽管示出铰接式主机架101，但机械也可以包括非铰接式主机架。主机架101的发动机机架部分102一般支承发动机110。发动机110可以具有任何合适的设计，例如，仅作为例子，内燃发动机或压燃式发动机。一般，发动机110可以是任何通常通过消耗燃来提供动力给机械的不同系统的原动机。
主机架101支承在至少一第一操纵装置和一第二操纵装置上。在所示的示例性机械100中，第一操纵装置包括旋转安装的辊子114，第二操纵装置包括一对车轮112。更准确地说，发动机机架部分102还支承一轴111，该轴上设有一组车轮112(仅一个车轮可见)。相反，非发动机机架部分104包括叉形架113，该叉形架113容纳辊子114，当机械100处于运动中时所述辊子114绕其中心线施转。尽管所示出的示例性机械100包括一组车轮112和一个辊子114，但机械100还可包括另外的操纵装置，例如，仅作为例子，两个辊子或者三个或更多车轮。
驾驶室116通常安装在主机架101上，并可以包括座椅118、转向机构120、速度节气门或控制杆122以及控制台124。占据驾驶室116的操作员能控制机械100的不同功能和运动，例如通过使用转向机构120来设定机械100的行驶方向，或利用控制杆122来设定机械的行驶速度。如能理解的，本文所提供的不同控制机构的代表是普遍的，并且意味着包括所有可能的用来将操作员的命令传送给机械的机构或装置。
图2中示出包括电气控制的液压系统130的简化回路图。该系统130为举例说明起见简化示出，该系统130包括用于驱动机械100的辊子114和轴111的驱动回路部分。可以理解，为简单起见，未示出用以驱动可选的附加部件如辊子114内的振动器(未示出)的液力部件和连接。可以作为替代方案在静压传动式机械中设置附加液力部件和连接，以便实施作业，例如，仅作为例子，附装机具的升起和/或倾斜。
电子控制器132连接到机械100上，并安装成接收来自机械100上的各种传感器的信息、处理所述信息、以及在作业期间向系统内的各致动器发送命令。图中示出与本说明有关的连接，但可以理解，大量其它的连接部分可以与控制器132有关存在。在这个实施例中，控制器132经由控制信号线136连接到控制输入134(如控制杆122)上。控制输入134示意性地示出，它可以是例如可由机械的操作员移动的杠杆，以用于为机械设定所需的速度设置值。在图2中，控制输入134可以产生任何合适的待提供给控制器132的指令。控制输入134的位置可以通过与控制输入134相关联的传感器138转换成控制信号。传送到控制器132的控制信号可以与其它参数如发动机110的速度、储槽140内流体的温度等一起在计算中使用，以便产生机械100的期望操作。
转到与辊子114有关的液压回路130的一般操作，将第一泵连接到原动机，该第一泵在本例中是变量双向辊子泵142，该原动机在本例中是机械100的发动机110。液压流体从带有通气孔的储槽或排出口140排放并供应给辊子泵142。
辊子泵142可以用任何合适的方式运行。在所公开的布置中，控制输入134连接到伺服控制阀(未示出)，该伺服控制阀安装成随着控制输入134的运动改变辊子泵142内的回转斜盘(未示出)的角度。回转斜盘的运动通过连接到控制输入134上的致动器150完成。控制输入134的位移或角度等于辊子42的回转斜盘的角度或与该角度成比例，所述控制输入134的位移或角度可以用传感器152检测或测量。传感器152可以是例如模拟传感器或数字传感器，其用于测量辊子泵142内回转斜盘的角度(或等效地，位移)。
辊子泵142还联接到第一液力马达上，该第一液力马达在此是液压辊子马达154，该马达则联接并安装成当机械100行进时使辊子114旋转。在使用时，控制器132向辊子泵142提供方向指令。在可供选择的布置中，控制输入134可以直接通过缆线致动或类似物向辊子泵142提供方向指令。根据辊子泵142的指示方向，从辊子泵142出来的流体流进入两个导管-即第一导管156和第二导管158-的其中一个导管中，所述第一和第二导管分别连接在液压辊子马达154的两侧。这样，当发动机110运转，并且施加合适的控制以操纵辊子泵142时，辊子114旋转，以便将机械100沿期望的方向推动。
示意性示出的制动器160安装成当被致动器162致动时阻止或停止辊子114的运动。在本实施例中示出的制动器致动器162是电子致动器，它致动制动器160，从而产生摩擦以阻止辊子114的运动，但其它构型也可以使用。例如，可以将一销插入与辊子114相连的转盘的开口中，由此阻止该转盘和辊子114相对于销的运动，等等。另外，制动器160为举例说明起见示出为在辊子114的外部，但可以利用更常规的设计，例如将制动器160保护在辊子114内的设计。
液压回路130包括类似的布置，以用于轴111和附接的车轮112的旋转。更准确地说，将第二泵连接到原动机，该第二泵在此为变量双向轴泵172，该原动机在本例中为机械100的发动机110。为简化示意图起见，在图2中对发动机110示出两个分开的标记。然而，在所示的实施例中，是单个发动机110操纵两个泵142、172。液压流体通过带有通风口的储槽或排出口140排放或供应给轴泵172。
如同辊子泵142一样，轴泵172可以用任何合适的方式运行。在所公开的布置中，控制输入134连接到伺服控制阀(未示出)，该伺服控制阀安装成随着控制输入134的运动改变轴泵172内的回转斜盘(未示出)的角度。该回转斜盘的运动通过连接到控制输入134上的致动器180完成。控制输入134的位移或角度等于轴泵172的回转斜盘的角度或与该角度成比例，所述控制输入134的位移或角度可以用传感器182检测或测量。传感器182可以是例如模拟传感器或数字传感器，它测量轴泵172内的回转斜盘的角度(或等效地，位移)。
轴泵172还联接到第二液力马达上，该第二液力马达在此是液压轴马达184，该马达则联接并安装成当机械100行进时使轴111旋转。在使用时，控制输入134向轴泵172提供方向指令。如同辊子泵142一样，在一种可供选择的布置中，控制输入134可以直接通过缆线致动或类似物向轴泵172提供指令。根据轴泵172的指示方向，从轴泵172出来的流体流进入两个导管-即第一导管186和第二导管188-中的一个导管中，所述第一和第二导管分别连接在液压轴马达184两侧。这样，当发动机110运转且施加合适的控制以操纵轴泵172时，轴111旋转，以使车轮112旋转，从而沿期望的方向推动机械100。
可以设置一制动器(未示出)，以便当它被致动器192致动时阻止或停止轴111的运动。在这个实施例中示出的制动器致动器192是电子致动器，它致动制动器，从而产生摩擦以阻止轴111的运动，但其它构型也可以使用。
为了提供辊子114和轴111/后轮112的平稳而协调的运转，将包括孔洞204、206的导管200、202连接到辊子泵142和轴泵172的工作侧。当操作员通过移置控制输入134而命令机械运动时，控制信号经由命令输入线路136传送到控制器132。该信号使辊子和轴泵致动器150和180为泵142、172的回转斜盘提供期望的设定值，使合适的运动的流体流穿过液力马达154、184，这导致辊子114和轴111的旋转，从而达到机械的期望行进速度。在运行中，穿过辊子泵和轴泵142、172之间的导管200、202的液流起作用，以便平衡辊子回路和轴/后轮回路之间的压力和流量。
然而，在某些状况下，如当机械100处在陡坡上以致机械100的重量脱离设置为上坡的辊子114时，使辊子泵142和轴泵172之间的压差波动，并强行使流体横过孔洞204、206。这样，压力在上坡辊子114上增加，从而增加转矩并使上坡辊子114自旋(因打滑而空转，spin)。这种自旋可能导致不利的“未压实”。
为了尽量减小或阻止这种未压实，回路设置有用于使穿过孔洞204、206的液流分开或不连续的装置。在所示实施例中，设置有两位四通(4-2)阀210。在正常运行期间，液流穿过通向导管200、202的孔洞212、214从轴泵172的工作侧提供给辊子泵142的工作侧。然而，在轴泵172和辊子泵142之间的开放流不利于机械100的运行的状况下，控制器132提供信号给致动器216，以使阀210从图2所示的打开位置移动到关闭位置218，在该关闭位置中穿过导管200、202和相关孔洞204、206的流中断。设置阀致动器216以使该4-2阀在两个位置之间往复移动，从而允许流动或中断流动。
从控制器132到致动器216的信号可以通过任何合适的源开始。例如，压差可以通过一个或多个机械或电传感器220、222测量，或者轴111和辊子114的旋转速度通过一个或多个机械或电传感器224、226测量。可以在任何数量的位置设置任何数量的适当传感器。图2中示出的传感器220、222、224、226的数量和放置仅作为例子提供，而不意味着限制。
辊子泵142和轴泵172之间流动的分开可以是由于传感器读出或操作员输入的结果而开始。例如，当辊子泵142和轴泵172之间的压差达到一设定量时，控制器132可以起动信号以操纵阀210。替代性地或附加地，当轴111和辊子114的旋转速度差达到一设定量时，控制器132可以起动信号以操纵阀210。替代性地或附加地，当操作员观察到未压实或者其中可能发生未压实的状况时，操作员可以致动控制输入134，从而给控制器132下指令以便提供信号给致动器216，由此致动阀210以中断流动。其它的布置同样可以利用来使控制器132致动致动器216，例如，检测机械100的位置的传感器，从而在可能发生这种不希望的流动时认别。同样，用以使阀210从关闭位置移动到打开位置的阀致动器216可以由于由一个或多个机械或电传感器220、222、224、226中的一个或两个提供的信息或由操作员提供的信息而通过控制器132起动。
现在转到图3，其中示出示例性回路的操作的高级框图。一旦发动机110起动(框230)，操作员就用合适的控制装置例如所示实施例中的控制杆122命令机械100移动(框232)，以使机械前进(框234)。当机械移动时，如果通过适当的传感器220、222、224、226检测出辊子114或轴111的自旋，或者操作员观察到这些状况(框236)，则操作员或自动系统接合以使系统“不平衡”(框238)，以断开轴泵172和辊子泵142之间的线路(框240)。操作员的这种检测可以通过目视识别车轮112和辊子114中的一个或另一个的自旋或者通过观察在轴111和辊子114各自的推进泵172、142处的压力差异来提供。替代性地或者附加地，可以设置机械的或电的传感器224、226，以便检测轴111和辊子114的旋转速度的差异或者检测各推进泵172、142的压力上的差异。“不平衡”可以例如由于控制器132致动阀致动器216以使阀210移动到位置218而发生。可供选择地，如果未在辊子114或轴111中检测到自旋(框236)，则轴泵172和辊子泵142之间的线路以及因此流动保持连接或接合(框242)，并且机械根据命令继续正常运行(框244)，直至达到像机械停止(框246)这样的时间为止。
工业适用性
本发明适用于静液传动式机械，该机械具有发动机或马达，所述发动机或马达驱动一对变量泵，这对变量泵流体联接以便在它们之间提供平衡流动。所述布置和/或操作方法可以避免不希望的未压实或使之最小化，所述未压实可能由地形的变动产生。这种最小化可以增加燃油经济性和/或工作效率。
在某些实施例中，该布置和/或方法可以在正常运行期间避免推进泵之一驱动过度或使之最小化。使这种驱动过度最小化可以增加部件寿命以及降低与维修有关的成本。
在某些实施例中，可以设置各种不同的传感器，所述传感器检测其中希望推进泵之间流体连接脱开的状况。替代性地或者附加地，该布置和/或方法可以为操作员提供使流体连接脱开的方向。因此，该布置和/或方法在系统的配置中提供不同的任选方案。
这种配置的优点可以容易地理解为燃料经济性以及运行期间噪音的降低以及系统效率的增加。
应该理解，前面的说明提供了本发明的系统和技术的一些例子。然而，可以设想，本发明的另一些实施方案在细节上可以与上述例子不同。对本发明或其例子的所有说明都旨在涉及那时论述的具体例子，而不意味着任何限制，因为本发明的范围更概括。除另外指出，否则对某些特征的语言上的所有区别和贬低都旨在表示不优选那些特征，但不应从整个本发明的范围中排除这些特征。除非本文另外指出或另外与正文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都能用任何合适的次序实施。
因此，本发明包括所附权利要求书中所列举的主题的所有修改和等效方案，如适用法律所允许的。此外，除非另外指出或另外与正文明显矛盾，否则上述元件用其所有可能变动的任何组合都被本发明包括在内。

Claims (10)

1.一种控制机械(100)的推进的方法，该机械具有主机架(101)、旋转地联接到该主机架(101)上的至少一个第一操纵装置(114)、旋转地联接到所述主机架(101)上的至少一个第二操纵装置(112)，所述第一和第二操纵装置(114、112)成间隔开的关系，该机械还具有支承在所述主机架(101)上的发动机(110)、操作性地连接所述第一操纵装置(114)的第一液力马达(154)以及操作性地连接所述第二操纵装置(112)的第二液力马达(184)，该方法包括以下步骤：
在所述第一液力马达(154)上流体地联接第一泵(142)，
将该第一泵(142)操作性地连接到所述发动机(110)上，
在所述第二液力马达(184)上流体地联接第二泵(172)，
将该第二泵(172)操作性地连接到所述发动机(110)上，
在所述第一和第二泵(142、172)之间的流体连通中设置至少一个流体控制孔洞(204、206)，所述流体控制孔洞(204、206)适于允许流体在第一泵(142)和第二泵(172)之间流动，
根据机械(100)运行期间的信号，选择性地使所述流体控制孔洞(204、206)脱开接合，以便中断第一泵(142)和第二泵(172)之间的流动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性地使所述流体控制孔洞(204、206)脱开接合的步骤包括根据由下列情况中的至少一个产生的信号选择性地使所述流体控制孔洞(204、206)脱开接合：
操作员指令，
测得的第一泵(142)和第二泵(172)之间的压差，该压差超过第一预定水平，以及
测得的第一操纵装置(114)和第二操纵装置(112)之间的旋转速度的差异，该差异超过第二预定水平。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括提供至少一个机械或电传感器的步骤，该机械或电传感器设置成检测第一泵(142)和第二泵(172)各自的压力和/或第一操纵装置(114)和第二操纵装置(112)中至少一个的旋转速度，该方法还包括检测第一泵(142)和第二泵(172)之间的压差或者检测第一操纵装置(114)和第二操纵装置(112)之间的旋转速度的差异至少其中之一。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括将第一或第二泵(142、172)中至少一个的测得的压力或者第一或第二操纵装置(111、114)中至少一个的测得的速度的至少一项提供给控制器(132)的步骤。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括设置阀(210)的步骤，该阀具有位于第一和第二泵(142、172)之间的至少两个位置，将该阀(210)设置成在第一位置中提供穿过流体控制孔洞(204、206)的流动，以及将该阀(210)设置成在第二位置中使所述流体控制孔洞(204、206)脱开接合以使流动中断。
6.一种机械(100)中的流体控制系统(130)，该机械(100)具有：主机架(101)；至少一个第一操纵装置(114)，该第一操纵装置旋转地联接到主机架(101)上；至少一个第二操纵装置(112)，该第二操纵装置旋转地联接到所述主机架(101)上，并与第一操纵装置成间隔开的关系；发动机(110)，该发动机支承在所述主机架(101)上，该流体控制系统包括：
第一泵(142)，该第一泵连接到所述发动机(110)上，
第一液力马达(154)，该第一液力马达操作性地连接所述第一操纵装置(114)，所述第一泵(142)流体地联接到所述第一液力马达(154)，
第二泵(172)，该第二泵连接到所述发动机(110)上，
第二液力马达(184)，该第二液力马达操作性地连接所述至少一个第二操纵装置(112)，所述第二泵(172)流体地联接到所述第二液力马达(184)，以及
流体控制孔洞(204、206)，该流体控制孔洞设置成在所述第一泵(142)和第二泵(172)之间提供选择性的流体连通，所述流体控制孔洞(204、206)根据机械(100)运行期间的信号选择性地脱开接合。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括至少一个压力传感器或速度传感器，该压力传感器设置成检测第一和第二泵(142、172)各自的压力，该速度传感器设置成检测第一操纵装置(114)和第二操纵装置(112)中至少一个的旋转速度，所述信号是下列中的至少一个：操作员指令；测得的第一和第二泵(142、172)之间的压差，该压差超过第一预定水平；或测得的第一操纵装置(114)和第二操纵装置(112)之间旋转速度的差异，该差异超过第二预定水平。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括至少一个控制器(132)，该控制器适于接收第一或第二泵(142，172)中至少一个的测得的压力或第一或第二操纵装置(114、112)中至少一个的测得的速度的至少其中之一，或来自操作员的信号，并适于根据操作员指令、测得的压差超过第一预定水平或测得的旋转速度的差异超过第二预定水平中的至少一项使流体控制孔洞(204、206)脱开接合。
9.如权利要求6-8之一所述的系统，其特征在于，还包括一阀(210)，该阀具有至少两个位置，该阀(210)流体地设置成在第一位置中允许在第一和第二泵(142、172)之间穿过所述流体控制孔洞(204、206)流动，并且该阀(210)设置成在第二位置中不允许穿过所述流体控制孔洞(204、206)流动。
10.一种静液传动式机械(100)，包括：
主机架(101)，
至少一个第一操纵装置(114)，该第一操纵装置旋转地联接到该机架(101)上，
至少一个第二操纵装置(112)，该第二操纵装置旋转地安装在所述主机架(101)上，并与第一操纵装置(114)成间隔开的关系，
发动机(110)，该发动机支承在所述主机架(101)上，以及
如权利要求6-9之一所述的系统(130)。
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