CN103496634A - 差速锁工作模式切换的控制方法、系统及轮式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轮式起重机及差速锁工作模式的控制系统和方法，提高了差速器工作模式切换的安全性。所述方法包括：接收到工作模式切换指令；检测车速是否低于预定值，如果是，则控制完成工作模式切换，如果否，则终止。所述系统包括车速检测器以及用于接收工作模式切换指令的控制器，车速检测器与控制器信号连接；当接收到工作模式切换指令且车速低于预定值时，控制器控制完成工作模式切换；否则，控制器控制终止切换。当车速不低于预定值时，差速器内部齿轮副处于高速运转状态，则及时终止切换程序能够避免在齿轮副部分啮合的情况下执行切换，有效地对齿轮副进行保护，以延长差速器使用寿命，提高操作安全性。

Description

差速锁工作模式切换的控制方法、系统及轮式起重机

技术领域

本发明涉及差速控制领域，特别是涉及一种差速锁工作模式切换的控制方法和系统。本发明还涉及一种具有上述系统的轮式起重机。

背景技术

现有的轮式起重机通过驱动桥驱动两侧驱动轮转动。所述驱动桥包括主减速器和差速器，差速器安装在同一驱动桥的两侧驱动轮之间，能够保证在向两侧驱动轮传递转矩的同时，使两侧驱动轮以不同的转速转动。差速器具有两个工作模式：差速模式和差速锁死模式，起重机针对不同的工作环境将差速器切换到不同的工作模式，以完成正常行驶。

差速模式适用于车辆转向行驶、车辆制动、不平路面的行驶、泥泞或者潮湿路面的行驶、左右轮胎尺寸差异、轮胎存在不同磨损程度、轮胎承受载荷差异或者轮胎气压差异较大等情况，以使得左右轮胎具有不同的滚动半径，进行差速行驶；起重机高速行驶时应尽量避免车轮滑动，差速器采用分别驱动的方法实现左右驱动车轮、前后驱动车桥以不同的角速度转动，以保证车轮在正常行驶状态下保持纯滚动，避免车轮滑动。

差速锁死模式能够提高车辆在不良路面的通过能力；若与车辆某驱动轴相连的一侧车轮打滑，则控制车辆切换到差速锁死模式，使得左右车轮之间刚性地同轴连接，以便以同样的角速度驱动两侧车轮转动，进而将大部分甚至全部的转矩传递给不打滑的一侧车轮，以充分利用该侧车轮的附着力产生足够的驱动力，使得车辆能够继续行驶。

现有技术中，驾驶员针对不同路况将差速器切换到不同的工作模式。目前，只要驾驶员主观判断可以进行切换，即可进行差速器工作模式的切换操作。

但是，上述切换条件的判断存在较大的主观性，缺少对差速器齿轮副实际运行状态的有效评估，可能与车辆的实际运行状态不符；实践证明，在较多情况下，驾驶员在车辆的状态并不满足差速器工作模式切换的条件下即强制进行模式切换。

如果差速器在不满足切换条件的情况下进行工作模式的切换，会对差速器造成损坏：例如，在差速器内部的齿轮副仍然处在高速运转状态时进行工作模式切换，这就会导致啮合的齿轮副不能完全脱开，或者待啮合的齿轮副不能完全啮合，使得齿轮副处于部分啮合状态；如果在齿轮副部分啮合的情况下传递较大的扭矩，会引起差速器齿轮副产生急升功率，在齿轮分离与啮合时局部受力不均，进而使得齿轮产生应力变形，严重时甚至出现打齿，损坏齿轮副，造成整个差速器的报废。

因此，如何设置一种差速锁工作模式切换的控制方法和系统，以提高差速器工作模式切换的安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种差速锁工作模式切换的控制系统及方法，能够提高差速器工作模式切换的安全性。

本发明的另一目的是提供一种具有上述差速锁工作模式切换的控制系统的轮式起重机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种差速锁工作模式切换的控制方法，包括以下步骤：

11）接收到工作模式切换指令；

12）检测车速是否低于预定值，如果是，则控制差速器完成工作模式切换，如果否，则终止。

本发明的差速锁工作模式切换的控制方法，当接收到工作模式切换指令时，首先检测车速是否低于预定值，只有当车速低于预定值时才进行工作模式的切换；当车速大于等于预定值时，说明此时的差速器内部齿轮副处于高速运转状态，则及时终止切换程序能够避免在齿轮副部分啮合的情况下执行切换动作，从而有效地对齿轮副进行保护，以延长差速器使用寿命，提高操作安全性。

优选地，在所述步骤12）中还包括：检测车桥是否对中，如果车速低于预定值且车桥对中，则控制差速器完成工作模式切换，如果至少有一者不满足，则终止。

当接收到进行工作模式切换的指令时，本发明的控制方法进一步检测车速以及车桥的情况，然后根据车速和车桥的情况执行相应动作，以保证切换的可靠性和安全性。

只有当车速低于预定值且车桥对中时，才控制差速器进行工作模式的切换，如果车速和车桥的状态中至少有一者不满足则终止切换，以保证切换的安全性和可靠性；当车桥未对中时，说明此时车辆处于非直线行驶状态，如果进行工作模式切换，将左右两侧的车轮刚性同轴连接，会使得车辆内侧的转矩急剧增加，进而使得该侧齿轮所承受的载荷急剧增加，加剧齿轮的磨损，甚至损坏齿轮，此时需要及时终止切换程序，以进行调整。

可见，本发明的控制方法将工作模式切换指令、车速低于预定值以及车桥对中作为进行差速器工作模式切换的三个条件，只有当上述三个条件同时满足时才进行切换，不仅提高了差速器工作模式切换的安全性，避免进行误操作，还可以有效地对齿轮进行保护，延长差速器的使用寿命。

优选地，在所述步骤12）中，如果至少有一者不满足，则发出报警信号。

本发明还公开一种差速锁工作模式切换的控制系统，包括车速检测器以及用于接收工作模式切换指令的控制器，所述车速检测器与所述控制器信号连接，所述控制器中预存有车速的预定值；接收到工作模式切换指令且车速低于所述预定值时，所述控制器控制差速器完成工作模式切换；否则，所述控制器控制差速器终止工作模式的切换。

本发明的差速锁工作模式切换的控制系统，包括控制器和与其信号连接的车速检测器，以接收所述车速检测器发送的车速信号，当且仅当所述控制器接收到工作模式切换指令且车速低于预定值时，控制器才控制差速器进行工作模式切换；可见，本发明将工作模式的切换与车辆的行驶状态密切地关联，避免了人工判断的主观性和随意性，为切换操作提供了较为可靠的依据，以便对差速器进行保护。

优选地，所述控制系统还包括用于输出工作模式切换指令至所述控制器的切换开关。

优选地，所述控制系统还包括用于检测车桥是否对中的车桥检测器，所述车桥检测器与所述控制器信号连接，当接收到工作模式切换指令且车速低于所述预定值、车桥对中时，所述控制器控制差速器完成工作模式切换，否则，所述控制器控制差速器终止工作模式的切换。

车桥检测器用于检测车桥的对中状态，以便控制器根据车桥对中状态判断车辆是否处于直线行驶状态，只有当车辆同时处于直线行驶状态时，控制器才控制差速器进行工作模式切换，以免两侧车轮在非直线状态下刚性同轴连接而引发内侧齿轮损坏，进一步提高了操作的安全性。

优选地，所述车桥检测器为设置在所述车桥的中位的限位开关，当所述限位开关闭合时，所述车桥处于中位。

优选地，所述车桥检测器为用于检测车轮偏移前进方向的角度的角度传感器，当所述角度为零时，所述车桥处于中位。

可以采用限位开关或者角度传感器实现车桥对中状态的检测，仅通过限位开关是否闭合或者角度传感器的角度值即可判断车桥是否对中，操作较为便捷，自动化程度较高。

优选地，所述差速锁控工作模式切换的制系统还包括与所述控制器信号连接的电磁阀，以便所述控制器通过所述电磁阀控制所述差速器进行工作模式的切换。

优选地，所述差速锁工作模式切换的控制系统还包括与所述控制器信号连接的报警器，当所述控制器控制差速器终止工作模式的切换时，所述报警器发出报警信号。

优选地，所述差速锁工作模式切换的控制系统还包括用于指示所述差速器处于工作模式切换状态的指示灯。

本发明的差速锁工作模式切换的控制系统还可以设置指示灯和报警器，当不能进行工作模式切换时通过报警器进行报警，提醒操作人员停止误操作，调整车辆运行状态；当进行工作模式切换时通过指示灯予以指示，便于操作人员准确了解差速器的工作模式。

本发明还公开一种轮式起重机，包括控制差速器进行工作模式切换的控制系统，所述控制系统为上述任一项所述的差速锁工作模式切换的控制系统。

由于本发明的轮式起重机具有上述任一项所述的差速锁工作模式切换的控制系统，故上述任一项所述的差速锁工作模式切换的控制系统所产生的技术效果均适用于本发明的轮式起重机，此处不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供差速锁工作模式切换的控制系统在一种具体实施方式中的结构示意图；

图2为本发明所提供限位开关安装在车桥上的一种设置方式的结构示意图；

图3为本发明所提供差速锁工作模式切换的控制方法在一种具体实施方式中的流程图。

图1-3中：

1 切换开关、2 控制器、3 车速检测器、4 车桥检测器、41 开关支架、5 电磁阀、6 报警器、7 指示灯、8 车桥

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轮式起重机的差速锁工作模式切换的控制系统及方法，能够提高差速器工作模式切换的安全性。

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1，图1为本发明所提供差速锁工作模式切换的控制系统在一种具体实施方式中的结构示意图。

本发明的差速锁工作模式切换的控制系统包括切换开关1、控制器2、车速检测器3和车桥检测器4，切换开关1、车速检测器3和车桥检测器4均与控制器1信号连接，控制器中预存有车速的预定值，当车速小于所述预定值时表明车辆处于低速运行模式（包括车辆处于静止状态）；切换开关1用于输出工作模式切换指令，操作人员需要进行差速器的工作模式切换时即可作用于切换开关1，改变切换开关1的工作位置，以启动差速器的工作模式切换程序；车速检测器3用于检测车辆的行驶速度；车桥检测器4用于检测车桥8（参见图2）是否对中，车桥对中时表明车辆处于直线行驶状态；控制器2根据接收到的切换开关1、车速检测器3和车桥检测器4的信号进行相应操作，对差速器的工作模式切换进行控制。

当切换开关1的工作位置改变，同时车速低于所述预定值且车桥对中时，控制器2控制差速器完成工作模式的切换；反之，如果上述三个条件中有至少有一个条件不满足，控制器2则控制差速器终止工作模式的切换。

所述工作模式的切换包括差速器由差速模式切换到差速锁死模式，也包括差速器由差速锁死模式切换到差速模式。

所述切换开关1具有两个工作位置，当切换开关1处于第一工作位置时，差速器处于差速模式；当切换开关1处于第二工作位置时，差速器处于差速锁死模式。其中，切换开关1可以仅包括开启和闭合两个状态，当切换开关1开启时，对应其第一工作位置，此时的差速器处于差速模式，当切换开关1闭合时对应第二工作位置，此时的差速器处于差速锁死模式；本领域技术人员应该可以想到，切换开关1还可以设置为具有至少两个档位的选择开关，或者是单刀双掷开关等结构，以完成在第一工作位置和第二工作位置之间的选择切换。

显然，通过改变切换开关1的工作位置可以发出工作模式切换指令，控制器2接收到该指令时即进行差速器工作模式切换的控制，本发明还可以通过其他部件向控制器2发送指令信号，不限于上述切换开关1。

所述信号连接是指以有线或者无线的方式实现信号传递的一种连接方式。

当检测到的车速小于所述预定值时，车辆处于低速运行模式，显然，当车速为零、即车辆静止时也属于上述情况，也就是说，本文中所述车辆的低速运行模式包括车辆以低于预定值的车速行驶和车辆处于静止状态；所述预定值的设置与差速器的齿轮能够承受的压力等相关，通常所述预定值不超过5千米/时，或者可以根据齿轮的啮合情况、切换所需切换力等进行具体设置。

结合本申请的背景技术部分，当车辆处于低速运行模式时，差速器内部的齿轮副运转较慢，即使进行工作模式的切换也不会对齿轮副造成较大损伤，也就是说，此时可以进行工作模式的切换；当然，在车辆静止时进行工作模式的切换，齿轮之间能够重新实现啮合或者分离，此时对齿轮的损伤最小，进行工作模式切换更加安全可靠。

同时，车桥检测器4对车桥的对中状态进行检测，只有当车桥对中时才进行工作模式切换；车桥对中时说明车辆处于直线行驶状态，不管从差速模式切换到差速锁死模式还是从差速锁死模式切换到差速模式，均不会对差速器的齿轮造成损伤；如果车桥未对中时进行工作模式切换，将差速器从差速模式切换到差速锁死模式，则内外侧的车轮刚性同轴连接，从而将转矩传递到内侧齿轮，故内侧齿轮的负载急剧增加，导致内侧齿轮严重变形甚至损坏。

可见，本发明的控制方法和控制系统将切换开关改变工作位置、车辆低速运行以及直线行驶作为进行工作模式切换的前提条件，能够对齿轮进行有效保护，不仅提高了操作的安全性，还可以延长差速器的使用寿命。

本领域技术人员应该可以理解，所述控制系统中可以仅不设置车桥检测器4，仅对车速进行检测，然后在切换开关1变换工作位置且车速低于预定值时，控制器2即可控制差速器进行工作模式的切换；此时，车桥的对中状态可以通过操作者的观察得出，显然，在设置有车桥检测器4的实施方式中，控制器2可以根据车桥的对中状态进行相应的操作，对差速器工作模式的切换进行自动检测和控制，其自动化程度较高，检测结果更为精准，能够有效避免车辆在非直线行驶状态下进行工作模式切换，从而防止内侧齿轮承受载荷的急剧增加，进而有效的对齿轮进行防护，提高工作模式切换的安全性，延长差速器的使用寿命。

其中，所述车桥检测器4可以为角度传感器，该角度传感器用于检测车轮偏移前进方向的角度，当检测到的所述角度为零时，说明车轮沿前进方向直线行驶，则所述车桥8处于中位。

请参考图2，图2为本发明所提供限位开关安装在车桥上的一种设置方式的结构示意图。

车桥检测器4还可以为设置在车桥8的中位的限位开关，所述限位开关通过开关支架41安装在车桥8上，当所述限位开关闭合时，所述车桥8处于中位，如图2所示；限位开关处于开启状态时，车桥8偏离中位，也就是说，限位开关的启闭分别对应车桥8的偏离与对中状态，则可以通过限位开关是否闭合来判断车桥8是否对中。

本领域技术人员应该可以理解，车桥检测器4用于检测车辆是否处于直线行驶状态，故凡是能够实现该功能的部件均可以构成此处所述的车桥检测器4。

此外，在上述基础上，本发明的差速锁工作模式切换的控制系统还可以包括电磁阀5，电磁阀5可以连通在差速器的工作模式切换回路上，电磁阀5与控制器2和差速器信号连接，当控制器2判断满足进行工作模式的切换条件时，即向电磁阀5发出控制指令，电磁阀5得电后闭合，从而将工作模式切换回路连通，以控制所述差速器完成工作模式的切换。

显然，控制器2控制差速器完成工作模式切换的方式多样，并不限于通过电磁阀5进行具体操作，控制器2还可以采用其他控制元件实现对差速器工作模式切换的控制，这些与电磁阀5功能类似的变形结构均应属于本发明的保护范围。

更为优选的是，所述差速锁工作模式切换的控制系统还可以包括与控制器2信号连接的报警器6，当切换开关未改变工作位置、车速不低于所述预定值或者车桥8未对中时，以及上述三个条件均不满足时，或者说，只要控制器2控制差速器终止工作模式的切换，报警器6均能够发出报警信号，以提醒操作人员，避免误操作。

另一方面，所述控制系统还包括指示灯7，当控制器2控制差速器进行工作模式切换时，指示灯7常亮，以指示所述差速器处于工作模式切换状态，提醒操作人员不要进行其他指令的操作，以免损坏差速器或者造成其他安全隐患。

本发明还公开了一种轮式起重机，包括控制差速器进行工作模式切换的差速锁控制系统，所述差速锁控制系统为上述任一项所述的差速锁控制系统。

由于本发明的轮式起重机包括上述任一项所述的差速锁控制系统，故上述任一项所述的差速锁控制系统所产生的技术效果均适用于本发明的轮式起重机，此处不再赘述。

请进一步参考图3，图3为本发明所提供差速锁控制方法在一种具体实施方式中的流程图。

本发明还公开了一种差速锁控制方法，包括以下步骤：

S11：检测切换开关1的工作位置是否改变，如果是，说明差速器接收到工作模式切换指令，则执行步骤S12，如果否则执行步骤S15；

可以想到，启动差速器进行工作模式切换的指令多样，通过改变切换开关1的工作位置发出工作模式切换指令仅是其中一种具体的实施方式，本领域技术人员还可以设置其他电磁元件等实现相同的功能。

S12：检测车桥8是否对中，如果是，则执行步骤S13，如果否则执行步骤S15；

S13：检测车速是否低于预定值，当车速低于预定值时说明车辆处于低速运行模式（包括车辆静止），如果是，则执行步骤S14，如果否则执行步骤S15；

S14：控制器2控制差速器完成工作模式切换；

S15：控制器2控制差速器终止工作模式切换。

其中，在步骤S14和S15中，控制器2可以通过电磁阀5实现对差速器的控制，例如，在步骤S14中，控制器2可以控制电磁阀5得电，从而接通差速器的工作模式切换电路，以便差速器完成工作模式切换；在步骤S15中，控制器2则控制电磁阀5失电，以切断差速器的工作模式切换电路，进而阻止差速器进行工作模式的切换，差速器的工作模式切换程序被终止。

可以想到，在步骤S15中，控制器2控制终止工作模式切换的同时，还可以发出报警信号，起到一定的预警作用，提醒操作人员目前车辆的状况不满足切换条件，避免进行误操作；在此基础上，还可以警示具体不满足的条件，以便操作人员进行及时调整，以符合切换条件，便于差速器进行工作模式切换。

需要说明的是，上述步骤S12-S13之间可以不受执行顺序的影响，两者可以同时进行、或者可以按照任意排列组合的顺序先后执行，这对本发明的控制方法不产生实质影响；与此同时，还可以省去步骤S12，在执行完步骤S11后直接执行步骤S13，显然，在设有步骤S12的实施方式中，将车桥对中状态作为是否进行工作模式切换的条件，能够避免车辆在非直线状态下进行工作模式切换，防止因内外齿轮刚性同轴连接引发一侧齿轮急升功率，以便对齿轮进行有效防护，进一步提高操作的安全性；当然，在省去步骤S12的实施方式中，操作人员可以根据观察得出车桥的对中状态，以辅助完成差速器工作模式切换的控制。

以上对本发明所提供的轮式起重机及其差速锁工作模式切换的控制系统、差速锁工作模式切换的控制方法进行了详细介绍。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 (12)

1.一种差速锁工作模式切换的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

11）接收到工作模式切换指令；

12）检测车速是否低于预定值，如果是，则控制差速器完成工作模式切换，如果否，则终止。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤12）中还包括：检测车桥是否对中，如果车速低于预定值且车桥对中，则控制差速器完成工作模式切换，如果至少有一者不满足，则终止。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤12）中，如果至少有一者不满足，则发出报警信号。

4.一种差速锁工作模式切换的控制系统，其特征在于，

所述控制系统包括车速检测器（3）以及用于接收工作模式切换指令的控制器（2），所述车速检测器（3）与所述控制器（2）信号连接，所述控制器（2）中预存有车速的预定值；

接收到工作模式切换指令且车速低于所述预定值时，所述控制器（2）控制差速器完成工作模式切换；否则，所述控制器（2）控制差速器终止工作模式的切换。

5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于输出工作模式切换指令至所述控制器（2）的切换开关（1）。

6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，还包括用于检测车桥（8）是否对中的车桥检测器（4），所述车桥检测器（4）与所述控制器（2）信号连接，当接收到工作模式切换指令且车速低于所述预定值、车桥对中时，所述控制器（2）控制差速器完成工作模式切换，否则，所述控制器（2）控制差速器终止工作模式的切换。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述车桥检测器（4）为设置在所述车桥（8）的中位的限位开关，当所述限位开关闭合时，所述车桥（8）处于中位。

8.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述车桥检测器（4）为用于检测车轮偏移前进方向的角度的角度传感器，当所述角度为零时，所述车桥（8）处于中位。

9.如权利要求4-8任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器（2）信号连接的电磁阀（5），以便所述控制器（2）通过所述电磁阀（5）控制所述差速器进行工作模式的切换。

10.如权利要求4-8任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器（2）信号连接的报警器（6），当所述控制器（2）控制差速器终止工作模式的切换时，所述报警器（6）发出报警信号。

11.如权利要求10所述的控制系统，其特征在于，还包括用于指示所述差速器处于工作模式切换状态的指示灯（7）。

12.一种轮式起重机，包括控制差速器进行工作模式切换的控制系统，其特征在于，所述控制系统为上述4-11任一项所述的差速锁工作模式切换的控制系统。

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