CN1048458C - 履带车辆转向机构的保险系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种履带车辆的双流转向机构，特别是这种转向机构(7)的一个保险系统。履带车辆转向机构的主要缺点是，在一定的行驶条件下，由于误操作或由于不正常的行驶阻力，它可能超负荷。为了抵消这种超负荷的危险，按发明测出转向机构(7)的输入，输出转速和换挡传动比，并且和规定的运行参数相比较，在发现滑动时切断转向机构(7)。

Description

履带车辆转向机构的保险系统

本发明涉及一种履带车辆的双流转向机构，它配有行星齿轮机构，制动器和离合器，用来换挡得到不同的传动比以达到具有不同转向半径的转向行驶的目的。

对于履带车辆转向来说，由于要求在公路上高速行驶时的安全性和在越野行驶时具有较小的转向损失应尽可能地配备了这个双流转向机构。由DE-A 36 19 055公开了一种具有三个转向半径范围的双流转向机构。这个双流转向机构由一个静压机械传动机构组成，转向机构的零轴协同基本传动机构的汇流排一起动作。在一个第一转向半径范围内，只采用静压传动机构，在一个第二转向半径范围内附加上机械传动机构，在一个第三固定转向半径只采用机械传动机构。

履带车辆转向机构主要缺点是，它在一定的行驶条件下由于误操纵或不正常的行驶阻力会超负荷。

为了采用较大的转向半径行驶，在外侧履带转向和内侧履带转向之间要求一个较小的转速差。通过输入侧(马达转速)和转向机构的输出侧之间有一个较大的传动比达到为此所需要的转向机构的较小的输出转速。这个大传动比不仅带来所需的小输出转速，同时也在基本传动输出轴上产生一个很高的过剩转距。这个转向变速机构产生超负荷危险的原因与前述的内容有关，因为车辆在一般的使用中从不要求提供过剩的转速。但在一定的条件下，也会需要这个输出转距，例如，在误操纵的情况下(如在用停(驻)车制动器时进行转向)或不正常的行驶阻力(如由于碰到异物行走机构被锁住)。

出于经济性的原因，不可能将传动机构设计为具有可能产生这种转矩的结构，所以就存在有由于转向机构离合器的滑动可能造成转向变速机构损坏的危险。

本发明目的在于，为转向变速机构配备一个保险系统，这个保险系统保证机械式双流转向机构在超负荷的情况下稳定运行。

以此为基础的发明通过此方法实现该目的，即测得转向机构的输入转速，输出转速和换挡传动比，并且将测得结果和设定的运行参数相比较，在发现滑动时切断转向机构。采用这种所提出的解决方法可以保证机械式双流转向机构在超负荷的情况下稳定运行，但不影响车辆的灵活性，车辆的行驶安全性和它上面的工作人员。转向机构的切断条件应选择为，基本上是在转向机构的切断仅能在行驶状况下进行，在这种情况下，理论上也可以有一个超负荷，另外，切断转向机构也可以在起动时或在很慢的行驶速度下进行。

切断转向机构的一种简单方法是在发现滑动时切断供给转向机构的压力。

通过不同运行参数的一个逻辑连接从而求得转向机构的切断条件是很有利的。最好是把这些输入信号视为运行参数：变速排挡，行驶速度，转向机构的换挡传动比和转向机构输入，输出转速之间的比较值。

有利的是将运行参数扩展到制动信号的输入信号。利用制动信号，可在指定的行驶转向中，立即切断转向机构而不希望离合器出现滑动现象。制动停车制动器时进行“绕中心轴转向”就属于这种情况。

以特别简单的方式控制行驶操纵件或转向杆和方向盘位置即可解除转向机构的切断状态。这些信号都通过一个与功能相互连接，只要将方向盘转回直线行驶位置，就解除了转向机构的切断状态。

为了切断，代表着转向机构换挡传动比的各个压力开关信号进行任意组合，并且利用奇偶校检压力开关的信号是很有利的。

对于一个按发明优选的结构来说、转向机构的保险系统由三个功能块组成：一个电子控制装置，一个转向机构的功能块和一台机算机。

有利的一点是，切断转向机构可提供给司机一个可见的信号，为此配备一个指示灯。

另外，从下面一个本发明的实施例说明本发明的主要特点以及由此而产生的优点。

图1  一个履带车辆自动转向变速机构的传动原理图

图2  有关变速箱的图表

图3  有关转向机构的图表

图4  描述转向机构切断条件的功能表

图5  压力开关故障鉴别图表

图6  带有功能一览表的转向机构保险系统的功能组原理图

图1示出履带车辆自动转向变速机构1的传动原理图，这个转向变速机构由以下几个装置组成：

一个变速器2，一个液压制动器3(车辆减速器)，一个液力变矩器4和位于图中右边或左边的汇流排5，6。在这个部件组下还示出了一个转向机构7，它带有一个传动齿轮8和一个通过齿轮10和11与汇流排5，6相连接的零轴9。

变速器2输入端布置有两个同心离合器KV和K4R，紧接着有三个行星轮系，它们的内齿通过制动器B3，B2和B1和一个箱体相连接。第三行轮系的连接构件12和中心轴13不同旋转连接，通过中心轴13驱动汇流排5，6，这两个汇流排再驱动图中未示出的履带车辆的履带驱动机构。

齿轮14布置在转向变速机构1输入端16的一个空心轴15上，和转向机构7的驱动齿轮17相啮合。另一个齿轮18和齿轮8组成一对啮合传动齿轮。

转向机构7总共有四个离合器19，20，21，22。在直线行驶时，离合器19和20闭合。如果离合器19分离，履带车辆向右转向，而当离合器19闭合，离合器20分离时，履带车辆向左转向，在离合器20和齿轮11之间配有一个传动机构23，以实现反向转动。

转向机构7增添了行星机构24和25。行星机构24的太阳轮可以通过制动器26连接在箱体上。行星机构25的内齿通过一个自由轮27支撑安装在箱体上。

从图2和图3相应的表中得出结果，可在哪个档位和在哪个转向半径操纵哪些开关元件。

为了使转向机构7工作安全可靠，可借助于转速传感器28测得转向机构的输入转数n_-输入，而输出转数n_-输出则可以从零轴9的齿轮10和汇流排5之间的中间轮29获取。为此要配备另外一个转速传感器30。

通过图中未示出的，并和转向机构7中的换挡传动比相对应的，位于离合器21和22及制动器26上的压力开关来监控第一(固定的)转向半径和第三转向半径间的传动元件产生的滑动，在发现滑动时，可操纵一个也在图中未示出的电磁阀，它切断供给转向机构7的压力，以便不再进行扭矩传递。

切断条件选择应使得：

1切断转向机构仅可以在行驶状态下进行，在这时，理论上也可以超负荷。

2切断转向机构仅可以在起动或在很慢的行驶速度的情况下进行。

更详细的情况可以在图4表中相应列出的切断条件中获得。

最好要监控以下的输入参数，并按逻辑规律进行连接：

切换挡，偏离原始位置N(选择挡位信号)，

车辆速度：V_{-车辆速度}＜车辆速度最大值：FZG_-极限

转向半径压力：P_{-转向机构}(离合器22，制动器24和离合器21上的

              压力开关)

转向半径压力用P_{-转向机构L5}，P_{-转向机构L6}和P_{-转向机构L7}表示。

另外，将输入转速n_-输入和输出转速n_-输出作比较。输出转速与单个转向半径的传动比I_-R1-g，I_-R2-g和I_-R3-g相乘。

输入信号“挡位N”，“V_{-车辆速度}＜FZG_-极限”，“P_{-转向机构L5}”，“P_{-转向机构L6}”和“P_{-转向机构L7}”以及“n_-输入和n_-输出的比较”都和一个与功能连接。由此得出，当所有条件满足的情况下，才可切断转向机构7。此外，图表还表明，可以选择，输入信号扩展到制动信号“制动”。其优点在于，例如，在制动停车制动器进行“转向”时，等操纵转向后立即切断转向机构7，在这种情况下，不要等到离合器或制动器其中的一个产生滑转后才产生切断。

当方向盘一转回直线行驶位置，就解除了转向机构7的切断状态。为此，要控制行驶操纵件(转向操纵杆)的位置和方向盘的位置，并通过一个与功能相互连接。

附加有奇偶校验的转向机构7的上述保险系统，表明是很有利的。压力开关的鉴别是对此的一个例子。图5相对应的图表表明，这些单个的压力开关信号P_-L5，P_-L6和P_-L7不可以进行任意组合。

图6作用框图表明了转向机构的电子控制保险系统的各个功能块的协调动作。基本上有三个功能块协调动作：

一个转向变速机构1的电子控制装置31，一个转向机构7的功能块32，功能块提供转向半径压力P_-L5，P_-L6和P_-L7，此外，测出输入，输出转速以及转向机构的原始位置的信号，这些信号输入给电子控制装置33。传动控制信号在电子控制装置31和功能块32之间进行了交换。电子控制装置31提供给计算机33输出转数n_输出。排挡信号可以选择使用。也可代替传动输出转速而使用涡轮的转速。

在电子控制装置33上选择“制动”信号(停车制动和/或运行制动)，用一个开关给出了“准备”行驶状态。

中央电子控制装置33按照所示出的逻辑规则处理输入信号。为了切断转向机构7，它提供给功能块32一个切断信号P_-L4切断，这是由电磁阀控制的，它切断供给转向机构的压力，因此停止向转向机构传递转矩。

通过一个指示灯可以使司机看到是否切断转向机构。

按发明的转向机构7的保险系统通过以下的性能显示出其有利的方面：

—为了安全起见，滑动鉴别只能在“准备”行驶状态中进行，在此期间，原则上可以超负荷。(转向半径＜S/2；S＝车辆的轨距)。

—切断转向机构可在停车时或在行驶速度很慢的情况下。

—转向半径鉴别＜S/2只能从车辆速度中推导出(一般情况下需要内、外侧转向的输出转速)。

—超负荷的处理方法是停止供压切断转向机构。

—停止向转向机构供压就可以停止向它提供转矩。

—这个截止阀安装在转向机构供压系统的过滤器的壳体中。

—通过转向机构输入转速和输出转速之间的滑动鉴别可探测转向机构的超负荷。

—通过测量转向机构的滑动，可以在不考虑安全因素的情况下以转矩偏差的形式利用转向机构的最大转矩传递能力。(和转矩传感器不同，转矩传感器必须这样确定，使达到滑动极限以前必须解开转矩极限。)

—通过将方向盘回转到直线行驶位置来解除转向机构的切断状态。

—由于在超负荷时可以切断转向机构，所以在行驶操纵杆(行走机构)即使位于原始位置时也可以无附加费用地切断转向机构(安全)。

—通过对压力开关信号以及转向机构输入，输出转速的奇偶校检可以判断压力开关的情况。

—转向机构的切断可通过一个指示灯让司机看到。

—在发生故障的情况下，通过一个分路开关断开这个切断装置。

—可以相对简单地重新设置传动机构，达到转向机构保险。

—电子控制装置可以或集成装到现有的电子传动控制系统中或无传动地安装在传动机构上。(在这两情况下都没有车辆重新装备的费用)。

—用于鉴别转向机构中换挡传动比的压力开关同时又用于调整行驶程序(双重功能)。

—保险系统集成装入传动机构中或者装入传动机构控制装置中，也就是说，不必要和车辆的其它部件相连接。

Claims (8)

1.履带车辆的双流转向机构(7)，具有行星齿轮机构(24，25)，制动器和离合器(19，20，21，22，23，26)，用于变换各种不同传动比来进行带有不同转向半径的转向行驶，其特征在于，测出转向机构(7)的输入转速(n_-输入)，输出转速(n_-输出)和转向机构(7)的换挡传动比，再和所规定的运行参数如排挡，原始位置的偏移或排挡信号，行驶速度或转向机构输出转速相比较，在发现滑动时则切断转向机构(7)。

2.按权利要求1所述的双流转向机构，其特征在于，发现滑动时，停止供给转向机构(7)压力。

3.按权利要求1所述的双流转向机构，其特征在于，将输入信号“切换挡位，“行驶速度V_-FZG＜规定的极限值FZG_-极限”，转向机构的换挡传动比(P_{-转向机构L5}，P_{-转向机构L6}和P_{-转向机构L7})采用一个与功能逻辑连接，并将转向机构的输入，输出转速相比较，从中得出切断转向机构的条件。

4.按权利要求3所述的双流转向机构，其特征在于，将输入信号扩展到制动信号。

5.按权利要求1或4所述的双流转向机构，其特征在于，为了解除转向机构(7)的切断状态，可通过一个与功能将一个行驶操纵件即转向操纵杆的位置和方向盘的位置相互连接起来。

6.按权利要求1或3所述的双流转向机构，其特征在于，通过制动器和离合器(19，20，21，22，23和26)上的压力开关控制转向机构(7)中的换挡传动比(P_{-转向机构L5}，P_{-转向机构L6}，P_{-转向机构L7})，并且进行奇偶校检，这样压力开关信号P_-L5，P_-L6和P_-L7就不能进行任意组合。

7.按权利要求1或3所述的双流转向机构，其特征在于，转向机构(7)的保险系统由三个功能块组成：一个电子控制装置(31)，转向机构(7)的一个功能块(32)和一个计算机(33)。

8.按权利要求1所述的双流转向机构，其特征在于，给司机一个可见的切断转向机构信号。

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