CN104334807B - 多用途运载车马力管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种马力管理系统和在具有为驱动系统提供动力的发动机(130)的动力机械(100)上使用的方法。发动机速度控制装置(220)控制发动机速度。由排量控制构件(215)控制的可变排量驱动泵(205)向驱动马达(214)提供加压流体。控制系统(200)与发动机速度控制装置和泵排量控制构件连通。控制系统包括用户输入装置(230)和可旋转地联接到排量控制构件并且能够接收用户输入的控制杆(210)。控制杆响应用户输入向发动机速度控制装置提供信号。控制杆还根据静液压泵上的被传递到联接到控制杆和排量控制构件(215)的限制机构(240)的载荷力经由排量控制构件来控制给定的排量。

Description

多用途运载车马力管理系统

背景技术

动力机械制造商生产大量具有由内燃机驱动的静液力驱动系统的车辆，所述车辆包括滑移装运机、装车机、挖掘机、以及多用途运载车。诸如滑移装运机的一些机械除了具有手动油门外，还具有驱动泵，所述手动油门被用于设置发动机速度并且独立于任何驱动控制机构，所述驱动泵通过在不利用发动机速度的任何输入或控制的情况下直接地经由来自于诸如驾驶杆的控制输入装置的联动装置使泵进行冲程运动而被惯常地控制。

已知在某些较重载荷的情况下，诸如挖掘、在不平坦的地形上运载较重的载荷或者牵引可能引起发动机的过重载荷，导致发动机工作困难。如果载荷不减少，则发动机将停止。在诸如滑移装运机的机械中，经验丰富的操作员可以通过减少行程控制输入装置的冲程来减少对静液压驱动泵的输入以进行补偿。尽管这种方法减少了载荷，但是即使经验最丰富的操作员也不能使用这种技术来以峰值效率操作机械。

以上的讨论仅被用于提供大致的背景技术信息，并且不旨在用作确定权利要求的主题的范围的辅助手段。

发明内容

本发明公开了多用途运载车、和马力管理系统以及使用该系统的方法，所述马力管理系统提供了对于在较重的载荷条件下的驱动泵的改进的控制，以防止在该条件下对发动机的过重载荷。

在一个实施例中，公开了具有发动机和驱动系统的动力机械。动力机械具有联接到发动机的用于控制发动机速度的发动机速度控制装置。驱动系统包括由发动机提供动力的可变排量驱动泵。驱动系统具有用于控制驱动泵的排量的旋转斜盘，所述旋转斜盘可由联接到旋转斜盘的旋转致动器定位。驱动马达接收来自驱动泵的加压流体。控制系统被构造成用于与发动机速度控制装置和泵排量控制构件连通。用户输入装置提供用户输入信号，所述用户输入信号由可旋转地联接到旋转致动器的控制杆接收。控制杆响应用户输入向发动机速度控制装置提供发动机速度控制信号。排量控制杆被固定到旋转致动器，并且限制机构被联接到控制杆和排量控制杆。控制杆响应用户输入的致动根据静液压泵上的经由限制机构传递到控制杆的载荷力而经由排量控制构件来控制驱动泵的给定排量。

在另一实施例中，公开了用于控制动力机械的发动机和静液压泵的控制系统。发动机的旋转速度由发动机速度控制装置控制以响应用户输入，并且静液压泵的排量由被旋转致动器驱动的旋转斜盘的位置控制。控制杆可旋转地联接到旋转致动器并且联接到用户输入装置和发动机速度控制装置，使得用户输入装置的移动导致控制杆围绕第一轴线的旋转移动并且从而促使发动机速度控制装置改变发动机速度。枢轴杆被固定到旋转致动器，使得枢轴杆的旋转控制旋转斜盘的位置。弹簧机构将控制杆联接到枢轴杆，使得当控制杆由于用户输入装置的移动而旋转时，枢轴杆被旋转以根据静液压泵上的被传递到限制枢轴杆的旋转的弹簧机构的载荷力来改变静液压泵的排量。

本发明内容被提供以简化形式引入在下文的具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。

附图说明

图1是具有根据公开的实施例构造的马力管理系统的多用途运载车或动力机械的左视图。

图2是马力管理系统中的部件构造的图解示意图。

图3是图2示出的马力管理系统部件的多个部分的透视图。

图4是根据示例性实施例示出进一步特征的、马力管理系统部件的多个部分的透视图。

图5是包含马力管理系统的概念的另一驱动泵组件的顶视图。

图6是图5的驱动泵组件的侧视图。

图7是图5的驱动泵组件的透视图。

具体实施方式

在本发明的任何实施例被具体地描述之前，应该理解本文中公开的概念在它们的应用中不限定于在以下描述中阐述或在以下附图中图示的构造的细部和部件的布置。在这些实施例中图示的概念能够以各种方式实践或执行。本文中使用的措辞和术语为了方便描述，并且不应该被认为是限制性的。诸如“包括”、“包含”和“具有”以及本文中它们的变化的措辞意为包括随后列出的各项和各项的等同物以及额外的各项。除非另外规定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”和其变化被广泛地使用，并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和联接。

多用途运载车形式的动力机械100被示出在图1中，并且被提供为可以利用公开的实施例的动力机械的类型的一个示例。可以实践公开的实施例的其它类型的动力机械包括各种类型的装运机、挖掘机、伸缩臂叉车等。多用途运载车100包括机架114，机架114具有被前对牵引元件118和后对牵引元件118支撑以在地面上方移动的车盘116，牵引元件118被图1说明性地示出为轮子，但是可以是诸如驱动履带的其它类型的牵引元件。至少部分地限定用于承载操作员的操作员隔间的操作室122被安装到机架114，并且包括用于控制多用途运载车100的操作的操作员控制器。操作员控制器124被设置在操作员隔间中，以被操作员用于操作多用途运载车上的各种可操作系统。图1示出的多用途运载车100上的操作员控制器的示例包括方向盘126和操纵杆128。然而，操作员控制器124可以包括各种不同的诸如脚踏板的操作员控制器装置类型中的任何类型，所述操作员控制器124包括踏板、按钮、滑动调节钮、开关、触摸敏感显示屏、包含在操作员杠杆中的可旋转装置、手柄、仪表板的形式，仅举少数示例，并且方向盘126和操纵杆128的形式的图示的操作员控制器124被示出以大致表示各种操作员控制器类型，但是不将公开的实施例限制到特定类型的操作员控制器。在示例性实施例中，脚踏板被用于控制马力管理系统的控制杆，并且用户油门输入装置提供控制发动机速度的输入。下文更详细地描述这种马力管理系统构造。

大致由附图标记130表示的发动机被安装到机架114，并且提供用于移动轮子118并且还用于移动其它系统的动力源。另外，发动机130向各种多用途运载车部件提供动力源。在一些实施例中，发动机130是内燃机。可选地，发动机可以是液压发动机、电动发电机、或其它类型的发动机，或在一些情况下，发动机可以是一个或多个动力源的组合，诸如可以被安装在所谓的混合动力车中的内燃机和电动发电机。

多用途运载车100还包括安装到机架114的提升臂结构134。说明性实施例中的提升臂结构134能够从多用途运载车100移除，从而多用途运载车可以在没有提升臂结构134的情况下可选地操作。在动力机械的其它实施例中，各种不同类型的提升臂结构可以被使用，包括与机器成整体的、即不旨在被可选地移除的提升臂结构。在一些情况下，多用途运载车可以没有提升臂。

提升臂结构134包括当提升臂结构134附接到多用途运载车时刚性地安装到多用途运载车的安装架136。一个或多个提升臂138(图1仅示出一个提升臂)沿着并且在枢转关节140处在提升臂的第一端上被可枢转地联接到安装架136。提升臂的各种不同的装置可以被用于多用途运载车的提升臂结构中，所述装置包括多个臂、刚性地附接到每个臂的横向构件等。出于本讨论的目的，术语提升臂138通常指可以附接到安装架136的提升臂的任何构造。能够运载工具(未示出)的工具承载件144在枢转关节142处可枢转地联接到提升臂138的第二端。工具承载件144能够接收很多种的工具中的任一种并且将其固定到多用途运载车100，所述工具包括，如仅列出了很少的一些示例，铲斗、扫除机、推板、推式路帚、擒纵叉、割草机、和吹雪机。一个或多个致动器146可枢转地联接在安装架136和提升臂138之间，用于抬升和降低提升臂138以响应操作员对操作员控制器124的操控，以控制提升臂的位置。在一些实施例中，液压缸被用作提升臂致动器，虽然其它类型的致动器可以被使用。一个或多个致动器148还可以被包括以用于执行各种操作员控制功能，诸如相对于提升臂138旋转或倾斜工具承载件144，从而使得附接到工具承载件的任何工具类似地旋转或倾斜。一个或多个致动器148被说明性地枢转地附接到提升臂138和工具承载件144中的一个，或在不具有工具承载件的多种实施例的情况下附接到工具自身。其它的用户控制功能可以被同样地执行，诸如执行控制一些工具上的各种功能。具有动力装置以实现各种作业功能的工具(仅举少数示例，诸如用于驱动切割工具或扫除机的马达)可以被用户经由操作员控制器124来控制。

现在参照图2和3，示出了与可变排量静液压泵205一起使用的控制系统200。静液压泵205具有延伸自壳体208的枢轴204。枢轴204可围绕轴线217旋转，以控制静液压泵205的排量，并且从而控制流动到驱动马达214的液压流体流量。在控制系统中，控制杆210和枢轴杆215二者都可围绕轴线217旋转。枢轴杆215被联接到枢轴204，并且枢轴的旋转控制泵205的旋转斜盘(swash plate)206。随后，枢轴杆215、枢轴204、和旋转斜盘206共同地操作为用于控制泵的排量的排量控制构件。控制杆210由缆绳和缆绳连接器联接到发动机速度控制装置220以辅助控制发动机130的发动机速度。

脚踏板127可被致动以影响枢轴204的旋转和发动机速度控制装置220的致动。来自脚踏板127的缆绳225被示出在缆绳连接器226处附接到控制杆210以影响控制杆210的位置。脚踏板127还影响枢轴204的旋转方向和旋转角度，从而影响由驱动泵205提供给驱动马达214的液压流的方向和量。第一缆绳227和第二缆绳228被附接在控制杆210的第一部分和第二部分或端部附近。第三缆绳229与缆绳227和228一起被连接到三合一的缆绳连接器235。来自缆绳连接器235的输出缆绳237被联接到发动机速度控制装置220以控制发动机130的速度。第三缆绳229还附接到手动致动油门输入装置230，手动致动油门输入装置230在示例的实施例中可以对应图1示出的输入装置128。每个缆绳237和229都被提供自操作员输入装置，所述操作员输入装置可以被操纵以经由缆绳227和228向控制杆210提供控制信号。

如上所述，枢轴杆215经由枢轴204可操作地联接到泵205的旋转斜盘206。枢轴杆215的旋转导致旋转斜盘的角度的改变，从而影响泵205的输出。控制杆210通过限制机构联接到枢轴杆215，在一个实施例中限制机构包括一个或多个弹簧240，在各种实施例中弹簧240可以是扭转、拉伸、或压缩弹簧或能够在高应力条件下临时变形的任何弹性装置。当操作员操作行程踏板127时，来自行程踏板的缆绳225控制控制杆210。只要枢轴杆215上的驱动泵力不足以克服来自限制机构的力，则枢轴杆215将被旋转以响应控制杆的致动。换句话说，控制杆根据泵205上的载荷力来控制驱动泵的给定排量。随着泵205上的载荷增加，对应的载荷力被传递到枢轴杆215。当力足以克服弹簧240时，枢轴杆215减少距离受控位置的行程，即弹簧240允许枢轴杆215相对于控制杆的移动以减少泵排量以响应上述载荷，直到载荷减少到枢轴杆215上的力不能克服弹簧力的点处。在该点处，枢轴杆215通过弹力而被移向受控水平。因为发动机速度由控制杆210的位置而不是枢轴杆215的位置控制，所以当枢轴杆由于泵上的大载荷力而减少距离受控位置的行程时，发动机油门不减弱。这种构造消除或减少对于通过减少移动控制输入装置的行程来手动地减少静液力驱动泵上的输入以补偿较重的载荷条件的经验丰富的操作员的需求。在使用公开的构造自动地减少泵的行程的过程中，工作过程可以被更好地优化和控制。进一步，即使经验不够丰富的操作员也能够实现期望的结果。

现在参照图4，示出图示了在一些示例性实施例中的更进一步的特征的泵205的另一示意图。如上所述，当力增加到弹簧240被克服的点处时，枢轴杆215将减少距离受控位置的行程。然而，不期望使得泵205减少行程到机械被完全停止的点处。因此，止动器被设置在合适的位置以限制泵可以减少多少行程。这通过突出部305实现，突出部305从枢轴杆215向上延伸以装配在形成于泵控制杆210中的狭槽310内。当泵减少行程时，该突出部305接合狭槽310，这通过防止枢轴杆315相对于控制杆310的进一步移动来防止泵进一步减少行程。该突出部和狭槽布置用作限制器，从而防止行程减少到车辆100停止移动的点处。否则，机械100可以潜在地重复地停机和启动，导致马力没有被有效地管理。突出部305和狭槽310在相应的操纵杆上的具体位置在一些实施例中可被设计或选择为用于具体的最小行程泵流量。

图5-7示出了根据另一示例性实施例的使用与泵205相同的一些概念的泵305。枢轴304可围绕轴线317旋转以通过操纵定位在壳体306中的旋转斜盘以响应操作员输入来改变驱动泵的排量。控制杆310和枢轴杆315围绕轴线317旋转。扭簧333与控制杆310和枢轴杆315的塔部316接合，以将施加到控制杆310的力经由推挽式缆绳325传递到枢轴杆。在一个实施例中，通过致动联接到推挽式缆绳325踏板(未示出)而将力施加到控制杆。

第一缆绳327和第二缆绳228被附接在控制杆310的第一部分和第二部分或端部附近。第三缆绳(未示出)可以与缆绳327和328一起被连接到缆绳连接器335。来自缆绳连接器335的输出缆绳337被联接为根据由一个或多个缆绳327、328和第三缆绳提供的输入来控制发动机的速度。如果第三缆绳被提供，则第三缆绳还可以附接到手动致动油门输入装置(未示出)。

如上文之前讨论的实施例中所述，控制杆310因而提供对发动机速度和泵排量(和方向)的控制。类似地，如果驱动泵上的力变得太大，枢轴可以减少行程，并且类似于上述的实施例，止动器被设置在合适的位置以限制容许的行程减少量。

虽然已经通过对于结构部件和/或方法作用以特定的语言描述了本主题，但是应该理解本文中公开的概念不受限于描述的特定实施例。而是，以上描述的特定的部件和作用被公开为示例形式。例如，在各种实施例中，不同类型的动力机械可以包括马力管理系统构造以在较重的载荷条件下改进对机械的控制。公开的概念的修改的其它示例在没有脱离公开的概念的范围的情况下也是可能的。

Claims (20)

1.一种动力机械，其具有发动机和由发动机提供动力的驱动系统，所述动力机械包括：

发动机速度控制装置，所述发动机速度控制装置联接到所述发动机并且被构造成控制发动机速度；

可变排量驱动泵，所述可变排量驱动泵由所述发动机驱动并且具有用于控制所述驱动泵的排量的排量控制构件；

驱动马达，所述驱动马达接收来自所述驱动泵的加压流体；以及

控制系统，所述控制系统被构造成与所述发动机速度控制装置和所述排量控制构件连接，所述控制系统包括：

用户输入装置，所述用户输入装置能够提供用户输入信号；

控制杆，所述控制杆可旋转地联接到所述排量控制构件并且能够接收用户输入，其中所述控制杆响应用户输入向所述发动机速度控制装置提供发动机速度控制信号；

限制机构，所述限制机构联接到所述控制杆和所述排量控制构件；

其中，所述控制杆响应用户输入的致动根据所述驱动泵上的经由所述排量控制构件被传递到所述限制机构的载荷力而经由所述排量控制构件来控制驱动泵的给定排量。

2.根据权利要求1所述的动力机械，其中所述控制杆、排量控制构件、和限制机构被构造为使得当来自所述驱动泵的载荷力达到给定水平时，所述限制机构响应于所述载荷力允许所述排量控制构件相对于所述控制杆的移动，以减少泵排量。

3.根据权利要求1所述的动力机械，其中所述用户输入装置是被定位在动力机械的操作员隔间中的脚踏板。

4.根据权利要求1所述的动力机械，其中所述控制杆分别通过联接到所述控制杆的第一端和第二端的第一缆绳和第二缆绳来联接到所述发动机速度控制装置。

5.根据权利要求1所述的动力机械，其中所述用户输入装置被机械地联接到所述控制杆。

6.根据权利要求1所述的动力机械，其中所述限制机构包括弹簧。

7.根据权利要求6所述的动力机械，其中所述限制机构包括扭簧。

8.根据权利要求6所述的动力机械，其中所述限制机构选自拉伸弹簧和压缩弹簧中的一个。

9.根据权利要求2所述的动力机械，进一步地包括被定位成经由所述限制机构限制所述驱动泵的排量的减少的止动器。

10.根据权利要求9所述的动力机械，其中所述止动器包括形成在所述排量控制构件上的突出部和狭槽中的一个以及形成在所述控制杆上的突出部和狭槽中的另一个，其中所述突出部接合所述狭槽以经由所述限制机构来限制所述排量控制构件相对于所述控制杆的移动。

11.根据权利要求1所述的动力机械，其中所述发动机速度控制信号不受所述限制机构的影响。

12.一种用于控制动力机械的发动机和静液压泵的控制系统，所述发动机的旋转速度被发动机速度控制装置响应用户输入装置控制，并且所述静液压泵的排量由被旋转致动器致动的旋转斜盘的位置控制，所述控制系统包括：

控制杆，所述控制杆可旋转地联接到所述旋转致动器并且联接到所述用户输入装置和所述发动机速度控制装置，使得所述用户输入装置的移动导致所述控制杆围绕所述旋转致动器的旋转移动，并且所述控制杆的旋转移动被传递到所述发动机速度控制装置以控制发动机速度；

枢轴杆，所述枢轴杆被固定到所述旋转致动器使得所述枢轴杆的旋转控制所述旋转斜盘的位置；以及

弹簧机构，所述弹簧机构将所述控制杆联接到所述枢轴杆，使得当所述控制杆由于所述用户输入装置的移动而旋转时，所述枢轴杆响应所述控制杆的旋转而被旋转以根据静液压泵上的被传递到限制所述枢轴杆的旋转的所述弹簧机构的载荷力来改变静液压泵的排量。

13.根据权利要求12所述的控制系统，其中所述控制杆、枢轴杆、和弹簧机构被构造为使得当来自静液压泵的载荷力达到给定水平时，所述弹簧机构允许所述枢轴杆相对于所述控制杆移动，以减少静液压泵的排量。

14.根据权利要求12所述的控制系统，其中所述控制杆分别通过联接到所述控制杆的第一端和第二端的第一缆绳和第二缆绳来联接到所述发动机速度控制装置。

15.根据权利要求12所述的控制系统，其中所述控制杆被机械地联接到所述用户输入装置。

16.根据权利要求12所述的控制系统，其中所述弹簧机构包括扭簧。

17.根据权利要求12所述的控制系统，其中所述弹簧机构包括拉伸弹簧和压缩弹簧中的一个。

18.根据权利要求13所述的控制系统，进一步地包括：

止动器，所述止动器被定位成限制所述枢轴杆响应传递到所述弹簧机构的载荷力而相对于所述控制杆的移动。

19.根据权利要求18所述的控制系统，其中所述止动器包括所述枢轴杆和所述控制杆中的一个上的突出部以及形成在所述枢轴杆和所述控制杆中的另一个中的狭槽，其中所述突出部接合所述狭槽以防止所述枢轴杆相对于所述控制杆的进一步移动。

20.根据权利要求12所述的控制系统，其中从所述控制杆到所述发动机速度控制装置的旋转移动的传递不受所述弹簧机构影响。