CN104870719A - 工程机械的自动变速控制装置及控制方法 - Google Patents

工程机械的自动变速控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程机械的自动变速控制装置及控制方法，当感应从主液压泵向缸、液压马达等执行器供应的液压的负载压力的负载压力感应部为非正常状态时，接受故障或失灵忧虑小的电子式控制压力信号输入，以此为基础，对工程机械的行驶速度进行自动变速。

Description

工程机械的自动变速控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械的自动变速控制装置及控制方法，更详细而言，涉及一种能够稳定地对工程机械的行驶速度进行自动变速的工程机械的自动变速控制装置及控制方法。
背景技术
一般而言，包括挖掘机的工程机械能够行驶及转动，在行驶及转动中或停止状态下，可以利用动臂、斗臂及铲斗等的前端作业装置，进行挖掘等的作业。
这种工程机械能够以低速、高速及自动变速等三种模式行驶，当以自动变速模式行驶时，根据施加于所述前端作业装置的负载，自动变速为低速或高速。
为了这种自动变速行驶模式，工程机械由压力传感器检测从主液压泵供应到缸、液压马达等执行器的液压，根据检测的该压力，把行驶速度变速为低速或高速。
即，从所述压力传感器所感应的液压测量负载的大小，在负载的大小较大的情况下，以低速行驶，在负载的大小较小的情况下，以高速行驶。
但是，如上所述的以往的工程机械在自动变速行驶时，只依赖于所述压力传感器来判断负载的大小。因此，在所述压力传感器发生故障的情况下，即使选择自动变速行驶模式，也无法使用该功能，在所述压力传感器失灵的情况下，存在因错误的自动行驶而诱发安全事故的问题。
发明内容
技术课题
本发明正是为了解决所述问题而研发的，旨在提供一种工程机械的自动变速控制装置及控制方法，当根据施加于借助液压泵而运转的多个执行器的负载压力，自动变速为低速或高速行驶时，即使感应该负载压力的压力传感器发生异常，也能够稳定地对工程机械的行驶速度进行自动变速。
本发明要实现的技术课题不限制于以上言及的技术课题，未言及的其它技术课题是本发明所属技术领域的技术人员从以下记载而能够明确理解的。
课题解决方案
旨在达成所述目的的本发明的工程机械的自动变速控制装置的特征在于，包括：电子控制式液压泵，其向多个执行器供应液压；负载压力感应部，其连接于所述电子控制式液压泵的吐出管线，感应所述电子控制式液压泵作用到所述多个执行器的负载压力；操作压力感应部，其感应操作所述多个执行器的操作部产生的操作压力；及控制部，其接受所述负载压力感应部感应的负载压力和所述操作压力感应部感应的操作压力输入，控制所述液压泵的压力指令；所述控制部在所述负载压力感应部为正常状态时，基于所述负载压力，对所述多个执行器中的行驶马达的速度进行自动变速，在所述负载压力感应部为非正常状态时，基于所述压力指令，对所述行驶马达的速度进行自动变速。
而且，所述工程机械的自动变速控制装置还包括行驶控制阀，其接受从所述控制部产生的行驶控制信号输入，调节所述行驶马达的斜板角，使得调节从所述电子控制式液压泵供应到所述行驶马达的液压。
另外，所述控制部包括：压力分析部，其分析所述负载压力或所述操作压力；行驶控制信号产生部，其根据所述压力分析部的分析结果，产生所述行驶控制信号。
另一方面，旨在达成所述目的的本发明的工程机械的自动变速控制方法包括：自动变速行驶步骤，把工程机械的行驶速度设置为自动变速模式；正常状态感应步骤，感应连接于向所述工程机械中配备的多个执行器供应液压的电子控制式液压泵的吐出管线的负载压力感应部是否为正常状态；压力分析步骤，当所述负载压力感应部为正常状态时，分析所述负载压力感应部感应的负载压力，当所述负载压力感应部为非正常状态时，分析控制部进行控制的所述液压泵的压力指令，其中，所述控制部感应对所述多个执行器进行操作的操作部产生的操作压力；速度感应步骤，感应所述工程机械的行驶速度；压力比较步骤，比较所述压力分析步骤中分析的压力值与已设置的压力值；及速度控制步骤，根据所述压力比较步骤中的压力值比较结果，控制所述工程机械的行驶速度。
另外，其特征在于，当所述速度感应步骤中感应的行驶速度不足已设置的速度，所述压力比较步骤中分析的压力值不足已设置的第一压力值时，所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为已设置的速度以上。
另外，其特征在于，当所述速度感应步骤中感应的行驶速度不足已设置的速度，所述压力比较步骤中分析的压力值为已设置的第一压力值以上时，所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为不足已设置的速度。
另外，其特征在于，当所述速度感应步骤中感应的行驶速度为已设置的速度以上，所述压力比较步骤中分析压力值为已设置的第二压力值以上时，所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为不足已设置的速度。
另外，其特征在于，当所述速度感应步骤中感应的行驶速度为已设置的速度以上，所述压力比较步骤中分析的压力值不足已设置的第二压力值时，所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为已设置的速度以上。
发明效果
根据本发明，在根据施加于借助液压泵而运转的多个执行器的负载压力，自动变速为低速或高速行驶的情况下，如果感应该负载压力的压力传感器发生异常，则从操作部产生的作为电子式控制信号的操作压力来分析负载的大小，以此为基础，使工程机械的行驶速度自动变速，从而具有使得能够稳定地自动变速行驶的优点。
而且，由于利用故障或失灵忧虑小的电子式控制信号，因而具有在更换压力传感器期间作业不中断的优点。
附图说明
图1是显示应用本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制装置及控制方法的液压系统的液压回路图。
图2是显示本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制装置的构成图。
图3是显示本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制方法的顺序图。
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的实施例。在此过程中，出于说明的明了性与便利，附图中图示的构成要素的大小或形状等会夸张地图示。另外，考虑本发明的构成及作用而特别地定义的术语，会因使用者、运用者的意图或惯例而异。对这种术语的定义应以本说明书通篇内容为基础而做出。而且，本发明的思想并不限制于提示的实施例，理解本发明的思想的从业人员可以在相同的思想范围内容易地实施其它实施例，这当然也属于本发明的范围内。
图1是显示应用本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制装置及控制方法的液压系统的液压回路图。参照图1，对所述液压系统的整体系统进行详细说明。
如图1所示，工程机械的液压系统包括：电子控制式液压泵1；操作部10，其供作业者为操作工程机械而输入操作信号等的操作部10；多个执行器，其包括使前端作业装置运转的液压缸12及以转动马达或液压马达配备的行驶马达14等；伺服控制阀20；及控制部100等。
如果作业者通过所述操作部10输入操作信号，则所述控制部100接受作业者的操作信号输入，使所述电子控制式液压泵1运转，如果所述电子控制式液压泵1把从油箱T获得提供的流量通过吐出管线L吐出，则所述流量通过多个伺服控制阀20而供应给液压缸12或行驶马达14等。
即，借助于所述电子控制式液压泵1的液压而运转的液压缸12或行驶马达14使工程机械的前端作业装置或车轮运转，使得实现挖掘等作业或行驶。
其中，所述电子控制式液压泵1根据所述控制部100的控制信号，向所述液压缸12及行驶马达14供应液压，通常从发动机等驱动源接受动力供应，提供油箱T的液压。
如图1所示，从所述控制部100接受泵压力信号I输入的调节器1及调节器2，分别调节所述电子控制式液压泵1的开闭角度，从而调节从所述电子控制式液压泵1吐出的液压。
而且，所述电子控制式液压泵1的开闭角度被接受角度传感器测量的角度信号A输入的控制部100所控制，从而精密地控制液压。
所述液压缸12从所述电子控制式液压泵1接受液压供应，缸杆在最大及最小行程内运转，借助于此，多种前端作业装置进行运转。作为借助于所述液压缸12而运转的前端作业装置，铲斗是代表性的，此外，也可以应用诸如破碎机(breaker)、压碎机(crusher)及剪钳(shear)的其它前端作业装置。
所述行驶马达14从所述电子控制式液压泵1接受液压供应，正向旋转或逆向旋转，或调节旋转速度，借助于如此旋转的行驶马达14，车轮进行运转，从而工程机械行驶。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，所述行驶马达14配备一对，此时，借助于各个行驶马达14，左右侧车轮个别地运转。但是，根据情况，也可以是只配备一个行驶马达而由此使左右侧车轮全部运转的构成。
所述伺服控制阀20根据其自身具备的阀芯(spool)的动作控制，调节供应给所述液压缸12和所述行驶马达14的液压。
图2是显示本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制装置的构成图。参照图2，对所述自动变速控制装置的构成及运转过程进行详细说明。
所述自动变速控制装置在根据施加于借助所述电子控制式液压泵1而运转的多个执行器的负载压力而自动变速为低速或高速行驶时，作为即使感应该负载压力的构成发生异常，也使得自动变速功能能够稳定执行的装置，包括负载压力感应部110，操作压力感应部120、控制部100及行驶控制阀130等构成。
所述负载压力感应部110连接于所述电子控制式液压泵1的吐出管线L，感应所述电子控制式液压泵1作用到所述液压缸12或所述行驶马达14等多个执行器的负载压力P1。
根据本发明的一个实施例，所述负载压力感应部110以压力传感器等配备，把测量的负载压力P1输入所述控制部100，所述控制部100根据当前负载压力P1，控制所述电子控制式液压泵1的液压的压力。
即，所述负载压力感应部110直接测量所述电子控制式液压泵1的输出，从而检测当前负载的大小，这种负载的大小在行驶速度的自动变速时成为高速或低速行驶的基准。
所述操作压力感应部120感应作业者为操作所述多个执行器而进行操作的操纵杆或踏板等操作部10产生的操作压力P2。
根据本发明的一个实施例，所述操作压力感应部120也以压力传感器等配备，把测量的操作压力P2输入所述控制部100，所述控制部100根据当前操作压力P2，控制所述多个执行器。
此时，所述操作部10提供给所述控制部100的电气信号为操作压力P2，在所述操作部10直接生成作为电气信号的操作压力P2的情况下，即使没有所述操作压力感应部120，也能够把操作压力提供给所述控制部100，根据所述操作部10的形态，也可以取代液压，检测其它参数值，例如检测电流值，并提供给所述控制部100。
即，所述操作压力感应部120感应从所述操作部10产生的操作压力P2，输出给所述控制部100，所述控制部100根据操作压力P2，控制所述电子控制式液压泵1的压力指令I，所述压力指令与根据所述负载压力P1而直接测量的负载的大小几乎没有差异。
因此，所述控制部100控制的所述电子控制式液压泵1的压力指令I也在行驶速度的自动变速时，成为高速或低速行驶的基准。
所述控制部100接受所述负载压力感应部110感应的负载压力P1和所述操作压力感应部120感应的操作压力P2输入，产生与之对应的行驶控制信号D，控制所述电子控制式液压泵1的压力指令，即，泵压力信号I。
根据本发明的一个实施例，在所述负载压力感应部110为正常状态的情况下，所述控制部100基于所述负载压力P1，对所述行驶马达14的速度进行自动变速。
相反，当由于故障及失灵等，所述负载压力感应部110为非正常状态时，基于所述电子控制式液压泵1的压力指令，对所述行驶马达14的速度进行自动变速。
所述控制部100包括压力分析部102及行驶控制信号产生部104。所述压力分析部102分析所述负载压力P1或所述电子控制式液压泵1的压力指令，所述行驶控制信号产生部104根据所述压力分析部102的分析结果，产生所述行驶控制信号D。
具体而言，当所述负载压力感应部100为正常状态时，所述压力分析部102分析所述负载压力P1，所述行驶控制信号产生部104产生与分析的负载压力P1对应的行驶控制信号D。
相反，当所述负载压力感应部100为非正常状态时，所述压力分析部102分析所述电子控制式液压泵1的压力指令，所述行驶控制信号产生部104产生与分析的压力指令对应的行驶控制信号D。
根据本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制装置，判断所述工程机械的当前速度是低速或高速，比较所述压力分析部102分析的所述负载压力P1或所述电子控制式液压泵1的压力指令与已设置的负载值，控制使得工程机械的行驶速度自动变速，借助于所述行驶控制阀130而变速为高速或低速。
即，所述行驶控制阀130接受从所述控制部100所产生的行驶控制信号D输入，控制其开度率，根据所述行驶控制阀130的开度率，调节所述行驶马达14的斜板角，从而调节从所述电子控制式液压泵1供应到所述行驶马达1的液压。
即，所述行驶马达14在其内部配备有倾斜板14a，所述行驶控制阀130与所述行驶控制信号D对应地调节所述倾斜板14a的斜板角(swash plate tiltingangle)。
其中，所述控制部100提供的行驶控制信号D为电子控制信号，因而所述行驶控制阀130也配备为电子控制式。
根据本发明的一个实施例，优选所述行驶控制阀130以能够调节流量的电子控制阀配备，使用高速移动(travel high speed)电磁阀或电子比例减压(Electronic Proportional Pressure Reduce，EPPR)阀等。
图3是显示本发明一个实施例的工程机械的自动变速控制方法的顺序图。参照图3，对所述自动变速控制方法进行详细说明。
所述自动变速控制方法作为根据施加于多个执行器的负载压力P1，当工程机械自动变速为低速或高速行驶时，即使感应该负载压力P1的负载压力感应部110发生异常，也使得自动变速功能能够稳定执行的方法，包括自动变速行驶步骤(S100)、正常状态感应步骤(S200)、压力分析步骤(S300)、速度感应步骤(S400)、压力比较步骤(S500)及速度控制步骤(S600)等构成。
首先，如果工程机械的作业者为使用自动变速功能而把行驶速度设置为自动变速模式，则工程机械自动变速地行驶，进行所述自动变速控制方法(S100)。
如果所述工程机械设置为自动变速行驶模式，则感应负载压力感应部110是否为正常状态(S200)。
即，本发明的特征在于，在一般情况下，基于所述负载压力感应部110感应的负载压力P1进行自动变速，但在所述负载压力感应部110出现故障或失灵的情况下，从控制部100控制的所述电子控制式液压泵1的压力指令来分析负载的大小并自动变速；设置自动变速模式时，感应所述负载压力感应部110是否为正常状态。
在所述压力分析步骤(S300)中，如上所述，当所述负载压力感应部110为正常状态时，分析所述负载压力感应部110感应的负载压力P1(S310)。相反，当所述负载压力感应部110为非正常状态时，分析所述控制部100控制的所述电子控制式液压泵1的压力指令(S320)。
所述速度感应步骤(S400)作为感应当前工程机械的行驶速度的步骤，在行驶速度不足已设置的速度的情况下，判断为低速行驶，在行驶速度为已设置的速度以上的情况下，判断为高速行驶。
其中，已设置的速度作为考虑工程机械的负载状态、燃油经济性及安全状态等而最佳设置的行驶速度，可以根据所述工程机械的作业及行驶环境或规格而不同地设置，本发明的内容并非由已设置的速度所限定。
所述压力分析步骤(S500)是比较所述压力分析步骤(S300)中分析的负载压力P1或所述电子控制式液压泵1的压力指令与已设置的压力值的步骤，当在所述速度感应步骤(S400)中判断为所述工程机械为低速行驶时，已设置的压力值作为第一压力值，设置为大约160bar。
相反，当在所述速度感应步骤(S400)中判断为所述工程机械为高速行驶时，已设置的压力值作为第二压力值，设置为大约300bar。
所述第一压力值及第二压力值是示例性的，可以根据工程机械的机型等而不同地设置，本发明的内容并非由已设置的压力值所限定。
所述速度控制步骤(S600)作为根据所述压力比较步骤(S500)中的比较结果而控制工程机械的行驶速度的步骤，通过使行驶控制阀134开放及封闭，从而把行驶速度控制为高速或低速。
最后，所述工程机械的行驶速度自动变速后，在继续设置为自动变速模式的情况下，反复执行所述步骤，在不使用自动变速模式功能的情况下，使自动变速行驶结束(S700)。
下面对多种情况下可能发生的自动变速控制过程进行详细说明。
首先，当在所述速度感应步骤(S400)中感应的行驶速度不足已设置的速度，在所述压力比较步骤(S510)中分析的压力值P1或I不足已设置的第一压力值(Plow)时，所述速度控制步骤(S600)使所述行驶控制阀130开放，从而把所述工程机械的行驶速度控制为已设置的速度以上(S610)。
当比较所述压力比较步骤(S510)中分析的压力值P1或I与已设置的第一压力值(Plow)时，如上所述，如果所述负载压力感应部110为正常状态，则比较所述负载压力感应部110感应的负载压力P1与所述第一压力值(Plow)，如果所述负载压力感应部110为非正常状态，则比较所述电子控制式液压泵1的压力指令与所述第一压力值(Plow)。
而且，当所述速度感应步骤(S400)中感应的行驶速度不足已设置的速度，所述压力比较步骤(S510)中分析的压力值P1或I为已设置的第一压力值(Plow)以上时，所述速度控制步骤(S600)使所述行驶控制阀130封闭，从而把所述工程机械的行驶速度控制为不足已设置的速度(S620)。
另一方面，当所述速度感应步骤(S400)中感应的行驶速度为已设置的速度以上，所述压力比较步骤(S520)中分析的压力值P1或I为已设置的第二压力值(Phigh)以上时，所述速度控制步骤(S600)使所述行驶控制阀130封闭，从而把所述工程机械的行驶速度控制为不足已设置的速度(S630)。
当比较所述压力比较步骤(S520)中分析的压力值P1或I与已设置的第二压力值(Phigh)时，如上所述，如果所述负载压力感应部110为正常状态，则比较所述负载压力感应部110感应的负载压力P1与所述第二压力值(Phigh)，如果所述负载压力感应部110为非正常状态，则比较所述电子控制式液压泵1的压力指令与所述第二压力值(Phigh)。
最后，当所述速度感应步骤(S400)中感应的行驶速度为已设置的速度以上，所述压力比较步骤(S520)中分析的压力值P1或I不足已设置的第二压力值(Phigh)时，所述速度控制步骤(S600)使所述行驶控制阀130开放，从而把所述工程机械的行驶速度控制为已设置的速度以上(S640)。
以上说明了本发明的实施例，但这只不过是示例性的，只要是所属技术领域的技术人员便会理解，可以由此导致多种变形及均等范围的实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应根据以下权利要求书而确定。

Claims (8)

1.一种工程机械的自动变速控制装置，其特征在于，包括：
电子控制式液压泵，其向多个执行器供应液压；
负载压力感应部，其连接于所述电子控制式液压泵的吐出管线，感应所述电子控制式液压泵作用到所述多个执行器的负载压力；
操作压力感应部，其感应操作所述多个执行器的操作部产生的操作压力；及
控制部，其接受所述负载压力感应部感应的负载压力和所述操作压力感应部感应的操作压力输入，控制所述液压泵的压力指令；
所述控制部在所述负载压力感应部为正常状态时，基于所述负载压力，对所述多个执行器中的行驶马达的速度进行自动变速，在所述负载压力感应部为非正常状态时，基于所述压力指令，对所述行驶马达的速度进行自动变速。
2.根据权利要求1所述的工程机械的自动变速控制装置，其特征在于，
还包括行驶控制阀，其接受从所述控制部产生的行驶控制信号输入，调节所述行驶马达的斜板角，使得调节从所述电子控制式液压泵供应到所述行驶马达的液压。
3.根据权利要求2所述的工程机械的自动变速控制装置，其特征在于，
所述控制部包括：
压力分析部，其分析所述负载压力或所述操作压力；
行驶控制信号产生部，其根据所述压力分析部的分析结果，产生所述行驶控制信号。
4.一种工程机械的自动变速控制方法，其特征在于，包括：
自动变速行驶步骤，把工程机械的行驶速度设置为自动变速模式；
正常状态感应步骤，感应连接于向所述工程机械中配备的多个执行器供应液压的电子控制式液压泵的吐出管线的负载压力感应部是否为正常状态；
压力分析步骤，当所述负载压力感应部为正常状态时，分析所述负载压力感应部感应的负载压力，当所述负载压力感应部为非正常状态时，分析控制部进行控制的所述液压泵的压力指令，其中，所述控制部感应对所述多个执行器进行操作的操作部产生的操作压力；
速度感应步骤，感应所述工程机械的行驶速度；
压力比较步骤，比较所述压力分析步骤中分析的压力值与已设置的压力值；及
速度控制步骤，根据所述压力比较步骤中的压力值比较结果，控制所述工程机械的行驶速度。
5.根据权利要求4所述的工程机械的自动变速控制方法，其特征在于，
当所述速度感应步骤中感应的行驶速度不足已设置的速度，所述压力比较步骤中分析的压力值不足已设置的第一压力值时，
所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为已设置的速度以上。
6.根据权利要求4所述的工程机械的自动变速控制方法，其特征在于，
当所述速度感应步骤中感应的行驶速度不足已设置的速度，所述压力比较步骤中分析的压力值为已设置的第一压力值以上时，
所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为不足已设置的速度。
7.根据权利要求4所述的工程机械的自动变速控制方法，其特征在于，
当所述速度感应步骤中感应的行驶速度为已设置的速度以上，所述压力比较步骤中分析压力值为已设置的第二压力值以上时，
所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为不足已设置的速度。
8.根据权利要求4所述的工程机械的自动变速控制方法，其特征在于，
当所述速度感应步骤中感应的行驶速度为已设置的速度以上，所述压力比较步骤中分析的压力值不足已设置的第二压力值时，
所述速度控制步骤把所述工程机械的行驶速度控制为已设置的速度以上。
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