CN105064445B - 一种装载机用多功能手柄操纵控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装载机用多功能手柄操纵控制系统，包括整机控制单元，以及分别与之连接的远程信息控制中心、发动机控制单元、变速箱控制单元、多功能手柄、多路比例电磁阀、显示器、以及安装在工作装置上的两个压力传感器和两个角度传感器，还包括与所述变速箱控制单元连接的档位选择器手柄；所述的多功能手柄上集成方向档位功能的三档开关，加减档位功能的自复位三档开关，KD档功能的KD按钮，模式记忆按钮，铲斗举升、下降功能的三档开关，铲斗卸料、收斗功能的三档开关，简化了操作流程，实现了工作装置记忆模式，方便了整机运行情况的实时监控和数据库的建立。

Description

一种装载机用多功能手柄操纵控制系统

技术领域

本发明涉及一种多功能手柄操纵控制系统，尤其适用于装载机。

背景技术

装载机的主要工作模式就是Y型铲装联合作业，在整个流程中，方向由前进变为后退，再前进然后后退，转入前进进入下一个循环。在这个过程中，操作人员不仅需要操纵方向盘，而且需要操纵档位选择器，即使电控变速箱存在KD功能，也需要换向4次。同时，在换向的过程中还要完成一系列的工作装置的操纵使用，工作装置放平进入料堆、收斗、举升、举高，然后卸料、收斗、放平、下降，进入下一个工作循环，这个过程需要对工作装置操作8次，这样才能完成一次铲装联合作业。这么一次全套操作大概40s，对于操作人员的体力和心理都是考验。

其次，在相同的工况下铲装同一种物料时，主要是靠操作者的技术水平操作，操作难度增加，则偏差较大，不利于节能降耗。即使操作者在操作过程中明确铲斗铲料最佳高度、举升高度、铲斗卸料角度和收斗最佳角度，也无法通过控制准确实现，故而只能依靠操作者的操作水平。

此外，当前装载机操纵手柄功能相对比较单一，操作人员在操作装载机实施联合作业时，操纵手柄或功能按钮较多，操纵复杂，既要保证方向操作又要保证工作装置的操作，而功能单一的手柄在操作过程中无疑增加操作了人员的劳动强度。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供一种装载机用多功能手柄以及其控制系统，以降低劳动强度，显著增加工作效率。

为实现上述目的，本发明提供一种装载机用多功能手柄操纵控制系统，包括整机控制单元，以及分别与之连接的发动机控制单元、变速箱控制单元、显示器、远程信息控制中心、多功能手柄、多路比例电磁阀、以及安装在工作装置上的两个压力传感器和两个角度传感器，还包括与所述变速箱控制单元连接的档位选择器手柄。

其中：所述的压力传感器用于检测铲装时铲斗举升的高度，并将高度信息传输给整机控制单元。

所述的角度传感器用于检测卸料时铲斗卸料的角度，并将角度信息传输给整机控制单元。

所述的发动机控制单元、变速箱控制单元通过远程传输模式，分别将实时信息传输给整机控制单元。

所述的整机控制单元通过远程传输模式，将整车的实时信息分别传输给显示器和远程信息控制中心。

所述的多功能手柄上集成方向档位功能的三档开关，加减档位功能的自复位三档开关，KD档功能的KD按钮，模式记忆按钮，铲斗举升、下降功能的三档开关，铲斗卸料、收斗功能的三档开关。

所述的档位选择器手柄和方向档位功能的三档开关在使用时必须有一个在空档，如果上述两者都不在空档，整机控制单元给变速箱控制单元的信息为空档信号，上述两者必须全部回到空档后再进行方向档位的选择。

所述的自复位三档开关在点火时档位选择器的档位信息基础上进行加减，加档只能向高档位增加，到最高档位为止，减档只能向低档位减小，到最低档位为止。

所述的KD档按钮可以实现在铲装联合作业过程中的KD操作。

所述的模式记忆按钮包括铲装记忆按钮和卸料记忆按钮；在铲装作业时，铲斗到达举升的最高点和最低点分别按下铲装记忆按钮，整机控制单元能够记忆铲装作业的两个高度；在铲斗卸料时铲斗达到铲料角度和卸料角度时分别按下卸料记忆按钮，整机控制单元能够记忆这两个角度。

进一步，所述两个压力传感器分别安装在工作装置的液压油缸进油口和出油口。

更进一步，所述的方向档位功能的三档开关实现前进F档、空N档和后退R档的选择。

更进一步，所述的变速箱控制单元、发动机控制单元、整机控制单元以及显示器之间远程传输模式采用CAN总线信息通信。

本发明是变速箱档位选择和工作装置操纵系统集成的多功能手柄操纵控制系统，能通过多功能手柄实现变速箱换向功能，也能实现档位的增减，高度集成化。

其次，本发明能够根据工作装置的角度传感器和液压系统的压力传感器，记忆铲装此物料的操作模式，然后通过整机控制单元输入记忆模式，使在铲装同一种物料时，转载机可以根据设定的记忆模式，实现对同一种物料的自动智能化操纵，也设定任意物料和工况的铲装模式，根据不同的物料调取不同的工作模式，实现了柔性放平和柔性举升，降低了整车的振动，提高了工作效率，降低了驾驶员的劳动强度。

同时，本发明能够通过整机控制单元的远程传输模式，与发动机控制单元、变速箱控制单元通过CAN数据通信，把实时数据传递给显示器，实时监测发动机和变速箱的运行状况，通过远程数据传输系统把整车的数据实时传递给远程信息控制中心，实现远程监控，并通过数据分析进行远程跟踪、故障分析等，建立大数据库，为用户提供故障诊断和备件服务，同时为后续提供整套设备的系统解决方案。

综上所述：1、本系统操纵简单，作业效率大幅提高，劳动强度明显下降，可靠性高；2、工作装置通过角度传感器，经A/D转换，把铲装作业的工况进行记忆，在铲装此种物料时根据记忆进行智能铲装作业；3、利用CAN总线信息通信，把变速箱控制单元、发动机控制单元以及整机控制单元连接，实时进行通信，同时通过远程信息传输系统，把所有的信息进行编辑整合后发送到远程信息控制中心，信息中心通过数据统计建立相应的数据库，是本发明的一大技术亮点。

附图说明

图1为本发明的控制原理框图；

图2为本发明中多功能手柄的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括整机控制单元，以及分别与之连接的远程信息控制中心、发动机控制单元、变速箱控制单元、多功能手柄、多路比例电磁阀、显示器、以及安装在工作装置上的两个压力传感器和两个角度传感器，还包括与所述变速箱控制单元连接的档位选择器手柄。所述两个压力传感器分别安装在工作装置的液压油缸进油口和出油口。

如图2所示，所述的多功能手柄上集成方向档位功能的三档开关，加减档位功能的自复位三档开关，KD档功能的KD按钮，模式记忆按钮，铲斗举升、下降功能的三档开关，铲斗卸料、收斗功能的三档开关。

以往，装载机档位选择器手柄基本上全部集中在方向盘下方左侧，档位选择器手柄既有方向选择功能又有档位选择功能，而操作铲斗的操作手柄在右侧的操纵箱上，这样导致在铲装作业时，档位选择器和操纵手柄不能同时操作，直接影响铲装效率。如图2所示，本发明的多功能手柄集成了FNR功能、加减档位功能、KD档功能和模式记忆功能，通过一个三档开关实现前进F档、空N档和后退R档的选择，向前是前进F档位，中间位置为空N档位，向后是后退R档位。这样整车就存在两个方向档位选择器，即原有的档位选择器和多功能手柄的三档开关在实际的操作过程存在逻辑错误。如当档位选择器在前进F档位时，多功能手柄的三档开关可能在前进F档位、空N档位或后退R档位，这样就会可能存在两种不同的方向档位信息，就会产生逻辑错误。因此，通过把两个方向档位选择器的方向档位信息，输入整机控制单元中，通过整机控制单元的程序控制确定逻辑关系，两个方向档位选择器在使用时必须有一个在空档，如果两个都不在空档，整机控制单元给变速箱控制单元的信息为空档信号，整车无法行驶。如果两个方向档位选择器都不在空档，如果要使任何一个档位选择器起作用，必须两个方向档位选择器全部回到空档，然后进行再选择。

多功能手柄还增加了加减档位功能，通过一个自复位三档开关可以实现档位增减功能，向前为增加档位，中间位置是档位不变，往后是减小档位，这个开关是自复位开关，每次操作结束后自动回到中间位置。这样整车就存在两个档位信息，会产生逻辑错误，因此把两个档位选择器的档位信息输入整机控制单元来确定逻辑关系，自复位三档开关加减档位功能通过整机控制单元控制变速箱控制单元的档位信息，以点火时档位选择器档位信息为准，自复位三档开关在档位选择器的档位信息基础上进行加减，可以从1加到4档，可以从4减到1档，加档只能向高档位增加，到了最高档位就不能再增加了，减档只能向低档位减小，到最低档位就不能减小了。如此时档位在1档即使按下减档信息仍是1档，如在4档即使按下加档信息仍是4档。整车控制单元断电后多功能手柄的档位信息不记录，恢复到档位选择器的档位信息。

多功能手柄还增加KD档按钮，可以实现在铲装联合作业过程中的KD操作，这样多功能手柄完全实现档位选择器的功能。

多功能手柄集成了模式记忆按钮，可记忆工作装置铲装联合作业模式的举升、下降两个位置以及卸料、收斗两个角度。当铲装一种物料时，根据铲装物料的形式和作业高度，通过实际记录铲装作业的铲斗举升高度的铲斗卸料角度，在相应的铲斗铲装位置高度按下铲装记忆按钮，这样铲斗举升高度的压力传感器就记录铲装高度位置信息，并把信息传递给整车控制单元进行记录，举升到卸料高度时再次按下铲装记忆按钮，记忆铲装作业举升的最高位置信息，并把信息传递给整车控制单元进行记录，这样就记忆这两个铲装作业的最高和最低点的高度，实现记忆铲斗铲装作业时达所需的铲料高度和卸料高度位置信息。在联合作业时可以记忆此铲装两个高度位置信息，记忆两个高度位置后，在使用中当铲斗接近这两个位置时，多路比例电磁阀起作用，流量减小，降低冲击，实现缓冲。这样在铲装同一种物料时，通过这模式记忆按钮记忆联合作业的工作模式，这样提高工作效率，提高燃油经济性，降低劳动强度。

同时，不同的工况和不同的物料可记忆不同的工作模式，方便可靠。另外，在卸料和收斗过程中，通过实际记录铲斗卸料角度位置的角度传感器记录卸料和收斗的角度，在卸料的最佳角度按下铲装记忆按钮，记忆铲装作业时卸载角度的信息，并把信息传递给整车控制单元进行记录，在铲装作业时收斗最佳角度按下铲装记忆按钮，记忆铲装作业时收斗角度的信息，并把信息传递给整车控制单元进行记录。实现记忆铲斗铲装作业时达所需的卸料最佳角度和收斗最佳角度，在联合作业时记忆此铲装两个角度位置信息，记忆两个角度位置信息后，在使用中当接近这两个角度位置时，多路比例电磁阀起作用，流量减小，降低冲击，实现缓冲。铲装不同物料和不同工况时，可重新记忆另一种工作模式，通过多功能手柄的模式记忆按钮，重新记忆铲装模式。

多功能手柄集成了工作装置的举升、下降、卸料、收斗等功能，通过多功能手柄前后方向的移动控制多路比例电磁阀，从而实现工作装置的举升和下降功能，通过多功能手柄的左右移动也可以实现工作装置的卸料和收斗功能，根据操作的快慢转换为电流的大小控制液压系统多路比例阀，实现工作装置动作的快慢，多路比例阀的电流大小可以通过整机控制单元作用到发动机自动调节发动机的转速，从而实时保证最优的转速，提高燃油使用效率。

此外，工作装置的液压油缸进油口和出油口安装两个压力传感器，两个压力传感器的压力信息传递给整机控制单元进行记录，通过测量两个压力传感器的差值来确定工作装置的实际承载量。并且，压力传感器设定最大压力值，当压力传感器检测到压力值超过设定的最大值，无法操纵多功能手柄实现工作装置的举升功能，保证工作装置不能超载，保护工作装置和整机的液压、传动系统，提高装载机的可靠性和寿命。

使用时，整机控制单元集成了整机液压系统、传动系统、制动系统和工作装置系统等系统的信息，通过传感器、压力开关和温度开关等把相应模拟量转换数字量集成到整机控制单元。其次，整机控制单元与发动机控制单元和变速箱控制单元通过CAN总线技术连接在一起，并通过CAN总线技术把所有的信息传递给显示器进行监控，显示器把整车的模拟量和数字量信息全部监控，根据设定等级和优先级进行显示或故障报警，让操作者实施监控整机的运行情况。再者，整机控制单元与发动机控制单元和变速箱控制单元通过CAN总线技术连接在一起，通过整机控制单元的远程数据传输功能（GPS/GPRS），把整车的实时信息传递给远程信息控制中心，远程信息控制中心可以通过数据分析进行远程跟踪，故障分析，建立数据库，通过对大量的数据分析，使设计部门根据特定的工况实施定制化设计，可以使销售部门根据用户的实际的工况，提供最优的成套解决方案。

Claims (4)

1.一种装载机用多功能手柄操纵控制系统，其特征在于，包括整机控制单元，以及分别与之连接的发动机控制单元、变速箱控制单元、显示器、远程信息控制中心、多功能手柄、多路比例电磁阀、以及安装在工作装置上的两个压力传感器和两个角度传感器，还包括与所述变速箱控制单元连接的档位选择器手柄；

所述的压力传感器用于检测铲装时铲斗举升的高度，并将高度信息传输给整机控制单元；

所述的角度传感器用于检测卸料时铲斗卸料的角度，并将角度信息传输给整机控制单元；

所述的发动机控制单元、变速箱控制单元通过远程传输模式，分别将实时信息传输给整机控制单元；

所述的整机控制单元通过远程传输模式，将整车的实时信息分别传输给显示器和远程信息控制中心；

所述的多功能手柄上集成方向档位功能的三档开关，加减档位功能的自复位三档开关，KD档功能的KD按钮，模式记忆按钮，铲斗举升、下降功能的三档开关，铲斗卸料、收斗功能的三档开关；

所述的档位选择器手柄和方向档位功能的三档开关在使用时必须有一个在空档，如果上述两者都不在空档，整机控制单元给变速箱控制单元的信息为空档信号，上述两者必须全部回到空档后再进行方向档位的选择；

所述的自复位三档开关在点火时档位选择器手柄的档位信息基础上进行加减，加档只能向高档位增加，到最高档位为止，减档只能向低档位减小，到最低档位为止；

所述的KD档按钮实现在铲装联合作业过程中的KD操作；

所述的模式记忆按钮包括铲装记忆按钮和卸料记忆按钮；在铲装作业时，铲斗到达举升的最高点和最低点分别按下铲装记忆按钮，整机控制单元能够记忆铲装作业的两个高度；在铲斗卸料时铲斗达到铲料角度和卸料角度时分别按下卸料记忆按钮，整机控制单元能够记忆这两个角度。

2.根据权利要求1所述的一种装载机用多功能手柄操纵控制系统，其特征在于，所述两个压力传感器分别安装在工作装置的液压油缸进油口和出油口。

3.根据权利要求1或2所述的一种装载机用多功能手柄操纵控制系统，其特征在于，所述的方向档位功能的三档开关实现前进F档、空N档和后退R档的选择。

4.根据权利要求1或2所述的一种装载机用多功能手柄操纵控制系统，其特征在于，所述的变速箱控制单元、发动机控制单元、整机控制单元以及显示器之间远程传输模式采用CAN总线信息通信。