CN102700606A - 一种起重机及其车轮转向切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机车轮转向切换装置，包括：控制器；角度检测元件，用于采集所述起重机行驶作业状态下的上车回转角度，并输出回转角度信号至控制器；所述控制器接收所述回转角度信号，并根据所述回转角度信号控制转向切换部件，从而控制所述起重机的前桥转向方向：当所述上车回转角度信号小于等于90°时，所述前桥转向方向保持不变；当所述上车回转角度信号大于90°时，所述前桥转向方向切换至反方向。该装置能够保证起重机反方向行驶时，方向盘转动方向与行驶方向保持一致，且形式简单、性能安全可靠。本发明还公开了一种设有所述车轮转向切换装置的起重机。

Description

一种起重机及其车轮转向切换装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是起重机的车轮转向切换装置。本发明还涉及设有所述切换装置的起重机。

背景技术

一般的汽车起重机的起重作业和行驶作业状态是相对独立的，即起重作业的状态为支腿作业，而行驶作业过程中与转台和底盘相对固定且不能带载，方向盘转动方向与行驶方向不存在不一致现象。

请参考图1，图1为现有越野轮胎起重机的整车结构示意图。

作为一种特殊的起重机，越野轮胎起重机无特殊路面要求，既能吊装，又能吊重行驶，其上下车共用一作业操纵室1，整车操纵装置集中布置在操纵室内1，操纵室1固定于回转支承2上的转台部位。实现行驶作业功能的操纵部件位于操纵室1内，通过中心回转体以及回转体电刷连接上下车操纵元件及执行元件。

由于越野轮胎起重机可以轮胎支承作业、带载行驶，回转、转向功能频繁使用，因此，当左右回转角度超过90°行车时，如果没有相关转换的装置，那么方向盘转动方向与行驶方向将会相反，不符合人的操纵习惯和人机工程的要求。这种情况下，需要相应的转换装置来切换转向油缸大腔小腔供油方式，来保证方向盘操作方向与前桥转向方向一致。

目前在汽车起重机上前、后方区域角度的的检测一般通过中心回转体的电刷检测，具体的检测范围为前方120°范围、后方240°范围。

请参考图2、图3，图2为现有技术中电刷的剖面图；图3为图2所示电刷的功能示意图。

如图所示，中心回转体的电刷由多道电刷组成，第九电刷9检测正前方区域120°导通，该滑环电源并联在第八电刷8的滑环上；第七电刷7检测正后方区域240°导通，该滑环电源并联在第八电刷8的滑环上，与第九电刷9正对相反。

如果采用上述电刷结构来控制前桥转向的切换，则电刷的结构形式可以设计为：正前方区域180°可以不检测；第七电刷7检测正后方区域180°导通，该滑环电源并联在第八电刷8的滑环上。这样第七电刷7用于控制前桥转向切换阀，当车辆旋转超过180°时，第七电刷7与电源通道接通，此时前桥转向切换阀动作，实现转向油缸大腔小腔进油的切换，从而实现方向盘操作方向与前桥转向方向一致。

这种通过电刷滑环检测回转位置的方式存在的缺点：越野轮胎起重机可以轮胎支承作业、带载行驶，回转、转向功能频繁使用，如果采用上述电刷通道部分进行电源、信号传递的方式，容易出现长期旋转造成电刷滑环损坏，整车性能不可靠。并且上下车共用一操纵作业室，行驶作业的所有相关信号都通过电刷传递，电刷通道过多、高度过高造成安装不方便。

另一种应用于履带起重机的回转行走自动换向装置，主要由中心回转体、中心回转体下部安装半圆周检测板（半圆周检测板相对底盘固定）、位置传感器在中心回转体上部安装（位置传感器相对上车固定）、换向电磁阀等组成，位置传感器的输出信号通过继电器控制电路驱动换向电磁阀，进一步控制转向装置。

这种通过位置传感器和继电器电路来控制转向切换的方式存在的缺点：如果通过该装置再进一步通过角度的检测信号来控制别的功能的实现，必须增加继电器切换电路，导致电路连接较复杂，故障点增加，系统可靠性会进一步降低，整机的安全可靠性得不到保障。

因此，如何设计一种形式简单、安全可靠的车轮转向切换装置，以保证起重机反方向行驶时，方向盘转动方向与行驶方向一致，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种起重机车轮转向切换装置。该装置能够保证起重机反方向行驶时，方向盘转动方向与行驶方向保持一致，且形式简单、性能安全可靠。

本发明的第二目的是提供一种设有所述车轮转向切换装置的起重机。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种起重机车轮转向切换装置，包括：

控制器；

角度检测元件，用于采集所述起重机行驶作业状态下的上车回转角度，并输出回转角度信号至控制器；

所述控制器接收所述回转角度信号，并根据所述回转角度信号控制转向切换部件，从而控制所述起重机的前桥转向方向：

当所述上车回转角度信号小于等于90°时，所述前桥转向方向保持不变；

当所述上车回转角度信号大于90°时，所述前桥转向方向切换至反方向。

优选地，所述转向切换部件为前桥转向切换阀：当所述上车回转角度信号小于等于90°时，所述前桥转向切换阀关闭；当所述上车回转角度信号大于90°时，所述前桥转向切换阀开启。

优选地，所述角度检测元件安装于所述起重机的中心回转体上。

优选地，所述角度检测元件与控制器通过CAN总线传输回转角度信号。

优选地，所述角度检测元件为角度传感器。

优选地，所述控制器包括起重作业控制器和中央控制器；

所述起重作业控制器接收所述回转角度信号，并将处理后的信号输出至中央控制器；

所述中央控制器根据接收到的信号控制所述起重机的前桥转向方向。

优选地，进一步包括桥悬架功能切换装置和行车控制器；

所述中央控制器将处理后的回转角度信号通过回转体电刷进一步传输至行车控制器；

所述行车控制器根据所述回转角度信号控制所述桥悬架功能切换装置。

为实现上述第二目的，本发明提供一种起重机，包括起重机本体及转向控制装置，所述转向控制装置设有上述任一项所述的起重机车轮转向切换装置。

优选地，所述起重机的转向装置位于其回转支撑上方。

优选地，具体为越野轮胎起重机。

本发明提供的起重机车轮转向切换装置，包括控制器、角度检测元件以及转向切换部件，在上车回转过程中，角度检测元件适时采集上车回转角度信号，并发送至控制器，由控制器根据当前回转角度通过转向切换部件控制起重机的前桥转向方向，从而实现反向行驶时转向装置操作方向与前桥转向方向一致，即方向盘转动方向与行驶方向一致，以正常实现起重机的工作性能，方便驾驶员操控，避免了因回转位置变化而有可能出现的误操作，提高了车辆的安全可靠性能。

在一种优选的方案中，所述角度检测元件与控制器通过CAN总线传输回转角度信号。该装置的信号通过CAN总线进行传输，不仅抗干扰能力强，且性能可靠。

在另一种优选的方案中，进一步包括桥悬架功能切换装置和行车控制器。如此，在利用回转角度信号实现转向切换的同时，还可以将该回转角度信号通过中央控制器处理后传输给行车控制器，由行车控制器根据回转角度进一步实现桥悬架刚性、弹性功能的切换，实现多种控制功能。

本发明提供的起重机设有所述起重机车轮转向切换装置，由于所述起重机车轮转向切换装置具有上述技术效果，设有该起重机车轮转向切换装置的起重机也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有越野轮胎起重机的整车结构示意图；

图2为现有技术中电刷的剖面图；

图3为图2所示电刷的功能示意图；

图4为本发明所提供起重机车轮转向切换装置的一种具体实施方式的控制原理框图；

图5为图4所示起重机车轮转向切换装置的主要元件布置图；

图6为本发明所提供起重机车轮转向切换装置的另一种具体实施方式的控制原理框图。

图1至图3中：

1.操纵室2.回转支承7.第七电刷8.第八电刷9.第九电刷

图4至图6中：

10.回转角度编码器20.起重作业控制器30.显示器40.中央控制器50.回转体电刷60.行车控制器70.前桥转向切换阀80.桥悬架功能切换装置

具体实施方式

本发明的核心是提供一种形式简单、性能安全可靠的起重机车轮转向切换装置，以保证起重机反方向行驶时，方向盘转动方向与行驶方向的一致性。

本发明的另一核心是提供一种设有所述起重机车轮转向切换装置的起重机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图4、图5，图4为本发明所提供起重机车轮转向切换装置的控制原理框图；图5为本发明所提供起重机车轮转向切换装置的主要元件布置图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的起重机车轮转向切换装置，主要由回转角度编码器10、起重作业控制器20、显示器30、中央控制器40、前桥转向切换阀70等部件构成。

回转角度编码器10为一种角度传感器，在结构上包括可绕相对于周围外壳所安装的旋转轴而旋转的机构，可提供旋转体相对于外壳绝对角度的位置测量。

具体地，回转角度编码器10安装在起重机的中心回转体上，在上车回转过程中，回转角度编码器10由于回转体转动而转动，用于采集起重机行驶作业状态下的上车回转角度，并输出相应的回转角度信号至控制器。

控制器包括起重作业控制器20和中央控制器40，两者均可以采用PLC控制系统。

回转角度编码器10与控制器通过抗干扰能力强、且性能可靠的CAN总线传输回转角度信号。

前桥转向切换阀70用于切换转向油缸大腔小腔供油的方向，并以此来实现起重机转向方向的切换。

起重作业控制器20接收回转角度编码器10输出的回转角度信号，并将处理后的信号输出至中央控制器40；中央控制器40根据接收到的信号控制起重机的前桥转向方向：当上车回转角度信号小于等于90°时，前桥转向切换阀70处于关闭状态，前桥转向方向保持不变；当上车回转角度信号大于90°时，前桥转向切换阀70处于开启状态，前桥转向方向进行反向切换。

本发明主要用于越野轮胎起重机回转角度的检测，并根据回转角度控制前桥转向切换阀70，保证反向行驶时转向装置操作方向与前桥转向方向一致，即方向盘转动方向与行驶方向一致。

其工作原理如下：在起重机整个回转过程中，回转角度编码器10对回转角度不断采集并发送到CAN总线；起重作业控制器40通过CAN总线对角度信号读取、解析、处理，通过CAN总线传输到显示器30和中央控制器40；中央控制器40根据角度信号的数值进一步分析判断：若左、右回转角度不超过90度，则输出的低电平信号，前桥转向切换阀70不动作，起重机方向盘转动方向与前桥转向方向一致；若左、右回转角度超过90度，则输出高电平信号使前桥转向切换阀70动作，从而实现车辆反方向行驶时，方向盘转动方向与行驶方向一致。

本发明利用PLC控制系统接收CAN总线上的回转角度信号，通过分析处理输出相关电信号控制前桥转向切换阀的开启，实现回转角度的检测及行驶转向方向的匹配切换，保证越野轮胎起重机工作性能的实现，方便驾驶员操控，避免了因回转位置变化而有可能出现的误操作，提高了车辆的安全可靠性能，也适用于其他转向装置位于回转支承上方的起重机产品。

为了避免回转角度编码器10安装在中心回转体上，而导致中心回转体高度超出设计要求，也可以不将回转角度编码器10直接安装在中心回转体上，而是通过传动机构间接测量。例如，可以将回转角度编码器10安装在转台的边侧部位，其检测轴上设置齿轮并通过齿轮与回转支承的齿部传动连接。

这样，当转台相对车架转动时，回转支承相对车架并不转动，回转角度编码器的检测轴通过齿轮能够旋转，设回转支撑与齿轮的传动比为n，则转台转动一周，回转角度编码器转动n周，在程序中根据回转角度编码器与回转支撑的传动比对回转角度编码器的检测值进行处理，即可计算出转台的回转角度。

当然，角度检测元件并不局限于回转角度编码器10，还可以采用其他适于检测起重机回转角度的角度传感器。

请参考图6，图6为本发明所提供起重机车轮转向切换装置的另一种具体实施方式的控制原理框图。

在上述具体实施方式的基础上，进一步包括桥悬架功能切换装置80和行车控制器60，中央控制器40将处理后的回转角度信号通过回转体电刷50进一步传输至行车控制器60，行车控制器60根据回转角度信号控制桥悬架功能切换装置80。

这样，在利用回转角度信号实现转向切换的同时，还可以将该回转角度信号通过中央控制器40处理后传输给行车控制器60，由行车控制器60根据回转角度进一步实现桥悬架刚性、弹性功能的切换，实现多种控制功能。

上述起重机车轮转向切换装置仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述起重机车轮转向切换装置，本发明还提供一种起重机，包括起重机本体及转向控制装置，所述转向控制装置设有上文所述的起重机车轮转向切换装置，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，所述起重机为越野轮胎起重机，其转向装置位于其回转支撑上方。

以上对本发明所提供的起重机车轮转向切换装置及起重机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种起重机车轮转向切换装置，其特征在于，包括：

控制器；

角度检测元件，用于采集所述起重机行驶作业状态下的上车回转角度，并输出回转角度信号至控制器；

所述控制器接收所述回转角度信号，并根据所述回转角度信号控制转向切换部件，从而控制所述起重机的前桥转向方向：

当所述上车回转角度信号小于等于90°时，所述前桥转向方向保持不变；

当所述上车回转角度信号大于90°时，所述前桥转向方向切换至反方向。

2.根据权利要求1所述的起重机车轮转向切换装置，其特征在于，所述转向切换部件为前桥转向切换阀：

当所述上车回转角度信号小于等于90°时，所述前桥转向切换阀关闭；

当所述上车回转角度信号大于90°时，所述前桥转向切换阀开启。

3.根据权利要求2所述的起重机车轮转向切换装置，其特征在于，所述角度检测元件安装于所述起重机的中心回转体上。

4.根据权利要求3所述的起重机车轮转向切换装置，其特征在于，所述角度检测元件与控制器通过CAN总线传输回转角度信号。

5.根据权利要求4所述的起重机车轮转向切换装置，其特征在于，所述角度检测元件为角度传感器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的起重机车轮转向切换装置，其特征在于，所述控制器包括起重作业控制器和中央控制器；

所述起重作业控制器接收所述回转角度信号，并将处理后的信号输出至中央控制器；

所述中央控制器根据接收到的信号控制所述起重机的前桥转向方向。

7.根据权利要求6所述的起重机车轮转向切换装置，其特征在于，进一步包括桥悬架功能切换装置和行车控制器；

所述中央控制器将处理后的回转角度信号通过回转体电刷进一步传输至行车控制器；

所述行车控制器根据所述回转角度信号控制所述桥悬架功能切换装置。

8.一种起重机，包括起重机本体及转向控制装置，其特征在于，所述转向控制装置设有上述权利要求1至7任一项所述的起重机车轮转向切换装置。

9.根据权利要求8所述的起重机，其特征在于，所述起重机的转向装置位于其回转支撑上方。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，具体为越野轮胎起重机。

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