CN102762798B - 工程机械的回转制动器控制装置 - Google Patents

工程机械的回转制动器控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种工程机械的回转制动器控制装置，上述工程机械的回转制动器装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的一上部回转体，其特征在于，包括：用于驱动上述上部回转体回转马达(100)；用于制动上述回转马达(100)回转制动器(20)；通过转换限制上述回转制动器(20)的工作及解除的回转制动阀(30)；设置于上述回转制动阀(30)的电磁阀(200)，该电磁阀(200)控制上述回转制动阀(30)的转换；操作传感器(400)，其根据操作上述上部回转体的驱动的回转操作部(300)的动作，施加第一基准信号及第二基准信号，与上述第一基准信号相比，上述第二基准信号在上述回转操作部(300)的位移量更大时产生；以及控制部(500)，该控制部(500)以如下方式进行控制，即若从上述操作传感器(400)输入第一基准信号，则使回转制动阀(30)工作而解除上述回转制动器(20)，若输入第二准考信号，则使上述回转马达(100)工作。

Description

工程机械的回转制动器控制装置
技术领域
本发明涉及如挖掘机的工程机械，尤其涉及一种作为用于解除混合动力挖掘机的回转制动器的技术方案，在由电动回转马达和液压式回转制动器组成的情形下，用于稳定地控制回转马达和回转制动器的工程机械的回转制动器控制装置。
背景技术
通常情况下，如挖掘机的工程机械为了提高作业效率及扩大作业范围，将上部回转体可回转地设置在下部行驶体上，此类上部回转体被回转制动器装置制动，驾驶员能够控制上部回转体的回转。列举此类回转制动器装置的一例如图1所示。
液压式挖掘机的回转系统经过回转液压马达、回转减速器向安装于主框架的回转轴承传递动力。由于回转液压马达的轴通过花键与回转减速器的太阳齿轮连接，因此若回转马达的轴不旋转，则回转减速器及回转轴承也不旋转，因而使回转系统停止。
由于挖掘机的作业性质，若发生意料之外的回转，不仅会引起效率降低及损坏，而且还会引起人员伤亡。具有代表性的情况为，在发动机停机状态及空闲状态等情况下，车辆位于斜坡上或在作业中也时有发生。
另外，在驾驶员进行回转作业的过程中或将要开始时，若回转制动器运行，则回转马达的驱动与制动器的限制发生冲突，因而可能引起设备破损及人员伤亡，因此回转制动器系统应设计成，至少在驾驶员将要实施回转运动时为解除状态。
参照图1及图2说明回转制动器的工作原理。回转马达的轴与多个盘连接，上述盘是由多个制动板固定的结构因而不能移动，上述制动板利用如制动回位弹簧的弹性部件以较强的力紧贴于上述盘，因此在通常情况下回转制动器始终起作用。
尽管上述制动板以较强的力紧贴，但制动板具备利用如制动器活塞的液压装置能够与盘分离的结构。
因此，如图1所示，若回转制动器20通过油路向回转制动阀30施加液压，则制动器活塞借助施加的液压向反方向推动制动回位弹簧，此时与液压马达的轴连接的盘和组装在外壳上的板分离，以使回转制动器20解除。
在此类传统的液压式挖掘机的情形下，回转马达由液压马达组成，通过液压管线接受动力传递，利用供给到回转驱动用液压管线或用于回转操作的先导液压管线的液压，直接驱动液压式制动阀，从而能够使回转制动器得到解除。
尽管如此，在混合动力挖掘机的情形下，液压回转马达变为电动回转马达，并且省去了回转系统的液压管线。因此，不能利用基于回转操作杆的动作的液压信号使电动回转马达工作，并且在使用电动回转马达的情形下，与液压回转马达不同地，若在操作部产生回转信号，则立即作出反应而驱动回转马达，因此在解除回转制动器之前或是同时实施回转马达的驱动，会使回转马达与回转制动器的工作发生冲突，产生损坏及安全事故的问题。
发明内容
技术问题
本发明鉴于上述的问题而提出，其目的在于提供一种在驱动工程机械的回转马达时，回避回转马达与回转制动器的工作发生冲，从而能够防止回转马达或回转制动器的破损或安全事故的发生的工程机械的回转制动器控制装置。
解决课题的方案
为达到如上所述的目的，本发明中的工程机械的回转制动器控制装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其特征在于，包括：用于驱动上述上部回转体的回转马达100；用于制动上述回转马达100的回转制动器20；通过转换限制上述回转制动器20的工作及解除的回转制动阀30；设置于上述回转制动阀30的电磁阀200，该电磁阀200控制上述回转制动阀30的转换；操作传感器400，其根据操作上述上部回转体的驱动的回转操作部300的动作，施加第一基准信号及第二基准信号，与上述第一基准信号相比，上述第二基准信号在上述回转操作部300的位移量更大时产生；以及控制部500，该控制部500以下方式进行控制，即若从上述操作传感器400输入第一基准信号时使回转制动阀30工作而解除上述回转制动器20，若输入第二基准信号时使上述回转马达100工作。
另外，上述工程机械的回转制动器控制装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其组成还可以包括：用于驱动上述上部回转体的回转马达100；用于制动上述回转马达100的回转制动器20；通过转换限制上述回转制动器20的工作及解除的回转制动阀30；设置于上述回转制动阀30的电磁阀200，该电磁阀200控制回转制动阀30的转换；以及控制部500，该控制部500以如下方式进行控制，即若从操作上述上部回转体的驱动的回转操作部300输入操作信号，则优先地使上述回转制动阀30工作，从而解除上述回转制动器20，在一定时间后使上述回转马达100工作。
并且，其特征在于，上述回转制动器20由以一定压力以上的压力施加的液压油工作，输入上述回转制动器20的液压油是由单独的泵供给并在上述回转制动阀30的上游待机的液压油。
另外，上述工程机械的回转制动器控制装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其特征在于，还可以包括：用于驱动上述上部回转体的回转马达100；用于制动上述回转马达100的回转制动器20；通过转换限制上述回转制动器20的工作及解除的回转制动阀30，上述回转制动器20由以一定压力以上的压力施加的液压油工作，输入上述回转制动器20的液压油是由单独的泵供给并在上述回转制动阀30的上游待机的液压油。
有益效果
根据如上述组成的本发明的工程机械的回转制动器控制装置，在应用电动回转马达的挖掘机中，通过将回转操作部的动作转换成电信号，并在回转制动阀中增加电磁阀，能够有效地实现回转制动器的解除。
另外，通过增加区分产生基于上述回转操作部的动作的电信号的操作传感器，从而在回转马达驱动之前实施上述回转制动器的解除，能够防止工程机械的损坏及安全事故的发生。
进言之，通过设置对回转制动器的解除和回转马达的驱动的先后进行控制的控制部，具有能够提高回转制动器解除的安全性的优点。
附图说明
图1是概略地表示现有的工程机械的回转制动器控制装置中的回转马达及回转制动器结构的图。
图2是概略地表示本发明的一实施例中的回转制动器控制装置中的回转制动器系统的控制结构的图。
图3是概略地表示本发明的另一实施例中的回转制动器控制装置中的回转制动器系统的控制结构的图。
图4是概略地表示本发明的又一实施例中的回转制动器控制装置中的回转制动器系统的控制结构的图。
图5是概略地表示本发明的一实施例中的工程机械的回转制动器控制装置的控制方法的图。
图6是概略地表示本发明的另一实施例中的工程机械的回转制动器控制装置的控制方法的图。
符号说明
10-液压回转马达，20-回转制动器，30-回转制动阀，100-电动回转马达，200-电磁阀，300-回转操作部，400-操作传感器，500-控制部，600-先导泵，700-液压泵。
具体实施方式
以下详细说明本发明的一实施例中的工程机械的回转制动器控制装置。
参照图2，本发明的一实施例中的工程机械的回转制动器装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其还包括：用于驱动上述上部回转体的回转马达100；用于制动上述回转马达100的回转制动器20；通过转换限制上述回转制动器20的工作及解除的的回转制动阀30；设置于上述回转制动阀30的电磁阀200，该电磁阀200控制回转制动阀30的转换；用于操作上述上部回转体的驱动的回转操作部300；操作传感器400，其感应上述回转操作部300的动作，施加操作信号；以及一控制部500，该控制部500以如下的方式进行控制，即若输入从上述操作传感器400产生的操作信号，则向上述电磁阀200发送工作信号，解除上述回转制动器20。
上述回转马达100作为产生驱动上述上部回转体的驱动力的动力源，使用液压马达或电动马达，并且在最近的混合动力挖掘机的情形下通常应用电动马达。
上述回转制动器20通常由液压式制动器组成，如上所述，具备固定回转马达100的轴的结构，以便在不流入工作液压时，不使上述回转马达100旋转。
另外，在难以使用液压的回转马达上使用电动马达的工程机械的情形下，也优选使用液压式制动器，通过在回转制动器20使用液压式制动器，能够在发生电动马达的控制错误或意料之外的电力控制装置错误的情况下，防止上部回转体与驾驶员意愿无关地被驱动。
上述回转制动阀30由用于控制上述回转制动器20的工作及解除的液压阀组成，具备如下结构，即在经由回转制动器解除管线而流入上述回转制动器20中的液压油的流入与阻断之间进行转换。
通常情况下，上述回转制动阀30具备如下结构：平时使液压油不流入上述回转制动器20，使回转制动器工作；若挖掘机进行回转作业，则使液压油流入回转制动器20，解除回转制动器20。
通过上述回转制动阀30实现的回转制动器20的解除，是由设置于上述回转制动阀30的电磁阀200的操作实现，上述电磁阀200如同现有的施加液压信号使回转制动阀30工作，接收电信号使上述回转制动阀30工作。
结果，若上述电磁阀200接收到工作信号，则回转制动阀30使液压油流入上述回转制动器20，使液压式回转制动器20得到解除，使回转马达100被驱动。
在上述电磁阀200上游待机的液压，能够以多种形态进行供给。在图2所示的本发明的一实施例中，示意接受由先导泵600排出的液压并使用从回转操作部300输出的液压信号作为待机液压的一例。在此情况下，仅在使用回转操作部300时，能够施加用于解除回转制动器的液压。
另一方面，图3及图4以不同于图2的实施例的形态向上述电磁阀200上游供给液压。即，从单独的液压泵700排出的液压能够成为时常待机状态。在此情况下，如图2的实施例，与使用先导液压的情况相比，能够确保更快的响应性。
在图2的实施例中，与先导液压施加至回转制动器20的时间对应地，制动器的解除会延迟。然而在图3及图4的实施例中，由于时常有恒定大小以上的液压处于待机中的状态，因此能够确保响应性。
在工程机械的上部回转体不旋转的通常情况下，考虑到安全，上述回转制动器20应当工作，应当仅在使上述上部回转体旋转的回转操作部300被操作的情况下，回转制动器20被解除，因此，驱动上述电磁阀200的工作信号应当与上述回转操作部300的运行联动。
上述回转操作部300作为产生用于驱动上述上部回转体的操作信号的部件，通常可以由产生液压信号的液压式操作杆形式构成。在操作回转操作部300时，随供给方向的变动而产生上述液压信号，为此所需的液压油由单独设置的先导泵600供给。
上述操作传感器400感应到上述回转操作部300的动作，将其转换为电信号，上述操作传感器400可以是直接对回转操作部300的动作作出反应的压力传感器或力传感器等能够将动能转变成电信号的多种形态的传感器。
上述操作传感器400通常情况下设置于上述回转操作部300，随着上述回转操作部300动作而产生电信号，即使上述回转马达100由电动回转马达组成，也能够直接被识别为回转马达100的驱动信号。本发明并非限定于此，在图2所示的本发明实施例，表示了可将设置在从回转操作部300输出的液压管线上的压力传感器形态的一例。
另一方面，如图4所示的本发明的另一实施例中，由于回转操作部300构成内置有可识别驾驶员操作的传感器的全电子式，因此呈检测信号从回转操作部300直接输入到控制部500的形态。
基于上述回转操作部300的动作的操作信号是由上述操作传感器400产生，并传递至上述控制部500。
若由回转操作部300输入回转操作信号，则上述控制部500将信号传递至上述电磁阀200，使上述回转制动阀30工作，解除回转制动器20，从而控制成回转操作更加流畅。
进言之，上述操作传感器400可以具备根据上述回转操作部300动作的大小或强弱加而区分的信号的结构，在上述操作传感器400由压力传感器构成的情况下，根据回转操作部的动作的强弱而产生的操作信号会不同。
例如，至少可以分为：在上述回转操作部300的开始动作的时刻或小幅动作下也产生的第一设置信号；以及与上述第一设置信号相比，在上述回转操作部300继续动作时产生的第二设置信号，并且若上述回转操作部300作出动作，则上述第一设置信号始终比第二设置信号先产生。
如上所述，在上述回转马达100被驱动之前，由于需要解除回转制动器20才能够防止回转马达100及回转制动器20的损坏，因此上述第一设置信号被设置为用于驱动解除上述回转制动器20的上述电磁阀200的信号，若产生上述第二设置信号，则可将其设置为驱动上述回转马达100的信号。
因此，若操作回转操作部300，则由第一设置信号，回转制动器20被解除，之后由第二设置信号，驱动上述回转马达100，从而可以防止回转马达100及回转制动器20的破损。
由于上述第一设置信号和第二设置信号在如压力传感器的操作传感器400产生，虽然由回转操作部300的动作强弱决定是否产生，但实质上只是存在较短的时间间隔，设定为不允许仅产生第一设置信号为佳。
若仅产生第一设置信号则回转马达100不被驱动，成为只有回转制动器20被解除的结果，因此存在着安全上的问题。
另外，上述控制部500也可以不区分上述回转操作部300中产生的信号，若发生回转操作信号，则优先解除上述回转制动器20，并在延迟一定时间后产生驱动上述回转马达100的信号，在驱动回转马达100前能够解除回转制动器20。
即，若在回转操作部300实施回转动座，则可以通过控制上述控制部500，使上述回转制动器20的解除和上述回转马达100的驱动间隔一段时间，使回转制动器20的解除先于回转马达100的驱动实施。
在隔着一定时间间隔进行控制的情况下，最好设定为，使回转制动器20在回转马达100驱动之前被解除，使其具有能够防止安全事故发生的最小的时间间隔。
另外，电信号在上述回转操作部300被断开，上述回转马达100的驱动被中断的情况下，能够优先地控制上述回转马达100的驱动使其中断，通过控制在一段时间后使上述电磁阀工作，驱动回转制动器20，从而防止各自的动作发生冲突。
如上所述的控制部500在混合动力挖掘机中可以设置于HCU(混合动力控制单元，Hybridcontrolunit)，并且可以包括在负责控制以前的挖掘机的ECU中。
因此，由于以上述控制部500正常工作为前提构成本发明中的工程机械的回转制动器控制装置，因而上述回转制动器的解除也以HCU的正常工作为前提，因此感应HCU是否进行正常的动作，在HCU不工作时回转制动器不被解除。
以下对本发明一实施例中的工程机械的回转制动器控制装置的控制方法进行详细说明。
参照图5，观察本发明一实施例中的工程机械的回转制动器控制装置的控制步骤，若从回转操作部300输入操作信号S10，则判断回转操作部的信号是否为第一设置信号S20，若相当于第一设置信号，则使上述电磁阀200工作，解除回转制动器20(S31)。
若上述回转操作部300的信号不相当于第一设置信号，即回转操作部300的操作未能达到进行回转动作的程度，则不驱动上述电磁阀200，上述回转制动器20继续工作，限制上部回转体使其不能动作(S32)。
进言之，若在上述回转操作部300中产生第二设置信号(S40)，则上述回转马达100被驱动(S51)，在在回转制动器20被解除后，上部回转体能够旋转并顺利地作动作。
另外，尽管图中未示出，但在停止上述回转操作部300的操作情况下，上述第二设置信号首先被切断，之后切断即使在更微弱的动作也产生的第一设置信号，因此在上述回转马达100的驱动停止后，使上述回转制动器20工作，从而能够防止回转马达100与回转制动器20的动作发生冲突，同时能够稳定地实现利用回转制动器20的上部回转体的制动。
参照图5，观察本发明另一实施例中的工程机械的回转制动器控制装置的控制步骤，在上述控制部500隔着时间间隔，在回转马达100被驱动之前解除回转制动器20，从而能够防止回转马达100与回转制动器20之间发生冲突。
若在上述回转操作部300中发生操作信号(S100)，则上述控制部500优先解除回转制动器20(S200)，在解除回转制动器20并经过一段时间后(S300)，驱动上述回转马达100，从而在回转马达100的驱动之前实现回转制动器20的解除。
另外，虽然图中未示出，在回转马达100的驱动暂停的情况下，可以相反地，设置成，在停止回转马达100的驱动后，实施回转制动器20的动作。
上述回转制动器20的解除与回转马达100的驱动之间的延迟时间可以由上述控制部500设置并控制，并且以在各自的动左不引起冲突发生的范围内使其最小化为佳。
尽管以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，本发明能够不改变其技术思想或必要特征，而以其他具体形态进行实施。
综上所述，应当理解上述实施例仅从各个方面的示例，而未限定于此，在本发明的范围的上述详细说明依下述专利申请范围表示，并且应当解释为由专利申请范围的意义及范围，及其等价概念导出的所有变更或变型形态，均包括在本发明的范围内。
应用前景
本发明可应用于工程机械中的挖掘机的回转制动器控制装置。

Claims (3)

1.一种工程机械的回转制动器控制装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其特征在于，包括：
用于驱动上述上部回转体的回转马达(100)；
用于制动上述回转马达(100)的回转制动器(20)；
通过转换限制上述回转制动器(20)的工作及解除的回转制动阀(30)；
设置于上述回转制动阀(30)的电磁阀(200)，该电磁阀(200)控制上述回转制动阀(30)的转换；
操作传感器(400)，其根据操作上述上部回转体的驱动的回转操作部(300)的动作，施加第一基准信号及第二基准信号，与上述第一基准信号相比，上述第二基准信号在上述回转操作部(300)的位移量更大时产生；以及
控制部(500)，该控制部(500)以如下方式进行控制，即若从上述操作传感器(400)输入第一基准信号，则使回转制动阀(30)工作而解除上述回转制动器(20)，若输入第二基准信号，则使上述回转马达(100)工作，
上述回转制动器(20)由以一定压力以上的压力施加的液压油工作，
输入上述回转制动器(20)的液压油是由单独的泵供给并在上述回转制动阀(30)的上游待机的液压油。
2.一种工程机械的回转制动器控制装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其特征在于，包括：
用于驱动上述上部回转体的回转马达(100)；
用于制动上述回转马达(100)的回转制动器(20)；
通过转换限制上述回转制动器(20)的工作及解除的回转制动阀(30)；
设置于上述回转制动阀(30)的电磁阀(200)，该电磁阀(200)控制回转制动阀(30)的转换；以及
控制部(500)，该控制部(500)以如下方式进行控制，即若从操作上述上部回转体的驱动的回转操作部(300)输入操作信号，则优先地使上述回转制动阀(30)工作，从而解除上述回转制动器(20)，在一定时间后使上述回转马达(100)工作，
上述回转制动器(20)由以一定压力以上的压力施加的液压油工作，
输入上述回转制动器(20)的液压油是由单独的泵供给并在上述回转制动阀(30)的上游待机的液压油。
3.一种工程机械的回转制动器控制装置，包括下部行驶体及可回转地支撑在上述下部行驶体上的上部回转体，其特征在于，包括：
用于驱动上述上部回转体的回转马达(100)；
用于制动上述回转马达(100)的回转制动器(20)；以及
通过转换限制上述回转制动器(20)的工作及解除的回转制动阀(30)，
上述回转制动器(20)由以一定压力以上的压力施加的液压油工作，输入上述回转制动器(20)的液压油是由单独的泵供给并在上述回转制动阀(30)的上游待机的液压油。
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