CN106414857B - 对液压机械的行进方向与操作者位置进行协调的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动地对行进方向与转台的位置进行协调的系统(1)，所述转台可旋转地安装在液压机械的底架上，所述系统包括液压传动回路(10)，所述液压传动回路用于将主泵(11)连接到双向液压行进马达(12)。该回路包括能够改变马达的驱动方向的行进控制分配器(13)。该系统(1)包括设置在先导泵(200)下游的第二液压回路(20)，该先导泵提供先导压力(S0)。第二回路(20)包括：命令阀装置(21、22)，该命令阀装置用于控制行进方向，能够由操作者启用，并且能够通过发送不同的命令信号(S1、S2)而切换所述控制分配器(13)；以及换向阀(23、31)，该换向阀插置在所述命令装置(21、22)和所述控制分配器(13)之间，具有维护位置和换向位置，在所述维护位置中，所述换向阀保持所述命令信号(S1、S2)不变，在所述换向位置中，所述换向阀使命令信号(S1、S2)换向。该系统(1)还包括协调装置(24、25、26、27、30、31、32、33)，所述协调装置能够根据所述转台的位置和所述命令信号(S1、S2)来切换或保持所述换向阀(23)。

Description

对液压机械的行进方向与操作者位置进行协调的系统

技术领域

本发明涉及用于在液压机械中自动地对行进方向与操作者位置进行协调的系统，其中驾驶室容纳在旋转转台中。

具体地，本发明尤其用于土方机械，例如挖掘机或类似物。

背景技术

众所周知，类似于其它类似的机械，挖掘机设置有上部框架(或“转台”)，驾驶室位于该上部框架处；驾驶室可旋转地安装在底架上，该底架例如为具有轨道的类型。

当前，以绝对和非直观方式限定向前行进方向。

更精确地，在转台相对于底架的第一位置中，为了获得机械的向前行进，操作者必须在致动底架的马达之前在驾驶室内向前移动两个操纵杆。

为了获得反向的行进，操作者必须向后移动操纵杆。

相反地，当转台相对于第一位置旋转180°时，仅仅通过向后移动操纵杆，车辆才有可能向前行进，也就是相对于操作者沿向前的方向行进。

在反复旋转转台之后，操作者可能失去其定向，对转台相对于底架的位置变得迷糊。

这种情况可能引发事故，也可能引发非常严重的事故。

事实上，操作者沿错误的行进方向(即与期望的方向相反)驾驶车辆是有风险的。

当前，操作者将马达在底架上的位置用作他的基准，并且在移动操纵杆然后致动马达之前，他观察并估计马达相对于转台的位置并作出相应的决定。

然而，这种方案一点也不有效，原因在于无论如何都不能消除操作者可能变得迷糊而因此引发事故的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于对行进方向与液压机械的转台的位置进行协调的系统，其克服以上所列的缺陷。

所述的技术问题和指定的目标是通过根据权利要求1获得的系统而实现的。

附图说明

从用于对行进方向与液压机械的转台的位置进行协调的系统的优选的但非排他性的实施例的近似而非限制性的描述，本发明的其它特征和优点将会更加明显，如附图所示，其中：

图1-6是本发明的系统的第一实施例在不同操作状况下的示意图；以及

图7为本发明第二实施例的示意图。

具体实施方式

参考上述附图，1表示本发明的协调系统。

系统1已经被设计成自动地对液压机械的行进方向与转台容纳的驾驶室的位置且由此与操作者位置进行协调。

详细地，本发明能够以自动且直观的方式将车辆的行进方向与操作者位置相关联，由此超越现有技术的直面绝对向前行进方向的方法。

系统1尤其用于土方或农业机械，该机械包括例如具有轨道的底架，在底架上可旋转地安装有转台，该转台绕竖直轴线旋转。

铰接运动的挖掘机臂安装在转台上，该挖掘机臂装备有挖掘工具，例如铲斗或类似物。

在系统1的操作的讨论中将会清楚的是，本发明能够将机械的向前行进方向与操作者的主观向前方向关联起来。

为了描述方便起见，当转台的挖掘机臂以及由此操作者所看的方向位于包括车辆前部的半空间中时，转台被常规地定义为处于向前位置中。

因此，转台的向后位置对应于其角度运动，该角度运动将臂带到包括车辆后部的半空间中，如传统意义上所理解的。

考虑到转台被约束成绕竖直轴线旋转，每个半空间具有的角度幅度为180°。

本发明的系统1首先包括液压传动回路10，该液压传动回路用于将一个或多个主泵11连接到一个或多个双向液压行进马达12，主泵11借助于动力输出装置或类似物连接到内燃机M。

每个液压马达12都连接到底架上所设置的平移装置，例如轨道或车轮或类似物。

优选地，传动回路10连接到两个液压马达12，用于驱动相应轨道(或其它平移装置)的行进。

对于每个液压马达12，传动回路10包括行进控制分配器13，该行进控制分配器液压地连接到马达并能够改变马达12的驱动方向，以便使轨道的行进方向换向。

在实践中，当马达12的驱动方向改变时，轨道改变底架的行进方向；马达的操作的改变由相应的控制分配器13控制。

控制分配器13可以是三位置、双稳态常闭阀或者其它等同形式的液压装置。

具体地，每个控制分配器13和相应的马达包含在相应的子回路中，处于相关联的主泵11的下游，并且通过两个支路14、15连接，诸如矿物油的工作流体在支路中流动。

控制分配器13包括第一打开位置，在第一打开位置中，允许主泵11的压力沿着通过液压马达12的第一方向传递到子回路的所述支路中。

在这种情况下，马达12驱动相关联的轨道，使得底架沿着机械的向前方向运动。

控制分配器13还包括第二打开位置，在第二打开位置中，使得压力在两个前述支路14、15中的流动反向，以便使得相应马达12的操作方向反向，并由此使得轨道的行进方向反向。

系统1还包括第二回路20，该第二回路连接到传动回路10并且设置在先导泵200的下游，该先导泵被设计成用以提供先导压力S0。

先导泵200自身可以由内燃机M驱动，实际上来讲，该先导泵设置在第二回路20的上游，以便向第二回路提供处于先导压力S0下的工作流体。

第二回路20包括能够由操作者启用的命令阀装置21、22，以用于控制行进方向；其可以是由踏板或操纵杆或类似物致动的阀的类型。

实际上，命令装置21、22被设计成通过交替地向先导压力发送不同的命令信号来切换控制分配器13。

在该图所示的例子中，阀装置包括两对常闭先导阀21、22，每个用来控制相应的控制分配器13。

具体地，在每对先导阀21、22内，一个先导阀在由操作者及时地致动的情况下能够将第一命令信号S1发送到控制分配器13，使得控制分配器运动到第一打开位置中，而另一个阀被设计成发送第二命令信号S2，使得分配器切换到第二位置中。

因此，通过从驾驶室内作用在成对的先导阀21、22上，操作者可以使车辆沿着相反的方向运动并且还可以使车辆转向。

根据本发明的非常重要的方面，第二回路20包括换向阀23，该换向阀是液压地控制的，并且插置在成对的先导阀21、22(或其它命令装置)和控制分配器13之间。

换向阀23正常处于维护位置，在该维护位置中，保持上述命令信号S1、S2不变，并且换向阀包括换向位置，在该换向位置中，使命令信号S1、S2换向，以便使得两个控制分配器13的控制逻辑换向。

在实践中，在换向位置中，换向阀23接收作为输入的第一命令信号S1并将该第一命令信号发送到回路支路中，第二信号S2在该回路支路中正常通过，反之亦然；因此，看起来就像是将第一信号S1转换为第二信号S2，反之亦然。

换向阀23的使用模式从本发明的操作的描述中将会变得清楚。

本发明的系统1有利地包括协调装置，该协调装置被构造成用以根据转台的位置并且根据由先导阀21、22输出的命令信号S1、S2来切换换向阀23。

协调装置结合有用于切换换向阀23的逻辑，这使得能够获得保持机械向前行进方向的直观方式。

在本说明书中，将公开两个优选的实施例。

如图1-6所示，系统1的第一形式可以想到协调装置，该协调装置具有专用液压操作，并且可以仅仅包括液压类型的部件。

在另选型式中，如图7所示，协调装置具有电气-液压操作。

以下从结构的观点来描述本发明的第一形式。

协调装置包括能够在先导泵200的下游获得的液压检测构件24，该液压检测构件与车辆的转台相关联，并且包括基于转台相对于底架的角度位置而呈现的多个构造。

具体地，检测构件24可以具有第一构造和第二构造，当转台处于向前位置时呈现该第一构造，当转台处于向后位置时呈现该第二构造。

在这种情况下，从功能的观点来看，检测构件24可以类似于两位置双通阀，具有分别与上述第一构造和第二构造相对应的打开位置和关闭位置。

优选地，检测构件24做成旋转接头的样式，该旋转接头将转台联接到底架，并且被构造成用作液压阀部件。

在这种情况下，旋转接头可以制成为类似于本申请人的意大利专利申请MO2014A000102中所描述的旋转接头，因此该专利申请以引用方式并入本文中。

此外，本发明的协调装置包括液压地控制的第一逻辑阀25，换向阀23受制于该第一逻辑阀。

第一逻辑阀25可以是常开类型的阀，并且被设计成在其打开位置中在先导压力下发送第一换向信号S3，以将换向阀23切换到其换向位置。

在其第二构造或打开位置中，检测构件24允许先导压力S0传递到第一逻辑阀25，该第一逻辑阀在打开的情况下发送上述第一换向信号S3，以将换向阀23切换到其换向位置。

此外，在已经发送了命令装置21、22的命令信号S1、S2中的至少一者之后，第一逻辑阀25从其打开位置切换到关闭位置。

这种选择的原因将在本发明的系统1的操作的描述中进行解释。

协调装置还包括液压地控制的第二逻辑阀26，该第二逻辑阀是常闭型的并且其致动受制于第一逻辑阀25的第一换向信号S3。

第二逻辑阀26包括打开位置，在该打开位置中，允许在先导压力下发送第二换向信号S4，以将换向阀23切换到其换向位置并且同时保持第二逻辑阀26自身打开。

此外，协调装置包括第三逻辑阀27，该第三逻辑阀是常闭型的，液压地控制的，受制于命令装置21、22，并且设置在先导泵200的下游。

第三逻辑阀27设置在第二逻辑阀26的上游，并且在已经发送了命令信号S1、S2之后打开，以允许将先导压力S0发送到第二逻辑阀26，从而在第二逻辑阀打开的情况下，第二换向信号S4将传递到换向阀23，以使命令装置21、22发送的命令信号S1、S2朝向相应的控制分配器13换向。

以下将借助于图1-6描述以上在结构方面图示的本发明第一实施例的操作。

图1示出了机械处于静止且转台处于前述向前位置的状况。

在这种情况下，先导压力S0到达命令装置21、22、检测构件24和第三逻辑阀27。

然而，命令装置21、22并不由操作者启用，因此该机械并不行进；此外，检测构件24和第三逻辑阀27处于其关闭位置。

在该点处，操作者作用在命令装置21、22上，以便驾驶车辆向前行进(参见图2)。

具体地，在命令装置21、22例如连接到操纵杆的情况下，操作者在直观的向前行进位置中将它们向前推。

考虑到换向阀23处于其正常维护位置，第一命令信号S1通过换向阀而不换向，以便使控制分配器13进入其第一打开位置，在该第一打开位置中控制分配器致动液压马达12，从而沿向前行进方向驱动底架。

考虑到命令信号S1已经“被发送”，第三逻辑阀27已经打开，同时第一逻辑阀25已经关闭。

根据非常重要的方面，同样在该点处，在行进期间，在操作者将转台旋转180°的情况下，行进方向将不会改变，机械将继续运动，以首先避免对机械自身的损伤，并且还防止正在执行的操作(例如物料的传输或移动)的任何中断。

这种有利的功能如图3所示，可以看到，检测构件24切换到打开位置中并且在先导压力S0下向第一逻辑阀25发送信号，然而，如上所述，该第一逻辑阀在这个阶段是关闭的。

考虑到第一阀是关闭的，换向阀23不能够从维护位置移动，原因不仅在于其不被第一阀25自身促动，还在于第一阀不打开第二逻辑阀26，该第二逻辑阀也具有输入到其上的先导压力S0。

当车辆停止并且第一命令信号S1终止时，系统1能够根据转台所呈现的新位置以直观的方式改变向前行进方向，转台现在设置在所谓的向后位置中。

事实上，如图4所示，第一命令信号S1一消失，第一逻辑阀25就返回到其打开位置，使得此时，穿过检测构件24的先导压力S0最终能够到达换向阀23，以将换向阀切换到其换向位置。

根据非常重要的方面，切换了换向阀23的相同的信号S4已经打开第二逻辑阀26。

如图5所示，在该点处，在操作者作用在操纵杆上以使操纵杆向后移动而相对于操作者的视野沿向后方向驱动底架的情况下，车辆将沿相同的方向(车辆之前在转台处于其向前方向时已经沿该方向运动)运动。

事实上，在这种情形下，第三逻辑阀27由于其受制于命令信号(在这种情况下，第二信号S2)而打开(参见图5)，并且在先导压力S0下向第二阀26发送信号，该第二阀在打开时将前述第二换向信号S4传递到换向阀23，以保持该换向阀处于其换向位置。

应当指出的是，如上所述，第二换向信号S4也用来保持第二阀26打开。

因此，有利地，即使在第一逻辑阀25切换到关闭位置中时，换向阀23也保持处于换向位置且第二逻辑阀26保持打开。

第二命令信号S2在到达控制分配器13之前换向，控制分配器由此运动到第一打开位置。

相对于向前行进方向，在转台处于向前位置的情形下，主泵11的压力流动方向将是相同的，因此底架的行进方向是相同的。

然而，从其自身的视野出发，操作者沿着反向的方向驾驶车辆。

在这种情况下，如果在行进期间操作者再次旋转转台而使其回到向前位置，那么这也不会导致任何问题，原因在于车辆将继续处于相同的行进方向。

事实上，在图6中可以看到，液压检测构件24切换到其关闭位置中，而用以保持换向阀23处于其换向位置的信号S4来自于第二逻辑阀和第三逻辑阀，第二逻辑阀和第三逻辑阀均是打开的，因此换向阀23不能进行切换。

当操作者释放操纵杆并且第二命令信号S2被切断时，系统1准备根据操作者的主观位置而识别新的向前行进方向。

以下将描述前述发明的第二形式的结构，其中协调装置为电气-液压类型的协调装置。

具体地，在这种情况下，换向阀23与上述换向阀不同之处仅仅在于其是电磁地致动的，在这种情况下，例如该换向阀为图7的电磁阀31。

协调装置包括处理单元30，电磁阀31受制于该处理单元，并且协调装置包括压力传感器32，该压力传感器连接到处理单元并且能够检测由命令装置输出的命令信号S1、S2的发出。

此外，协调装置包括位置传感器33，该位置传感器用于检测转台的角度位置，其在图7中由示意图T以风格化的方式表示。

在可供选择的实施例中，位置传感器33可以由也为液压类型的其它装置取代，前提条件是它们连接到换能器，该换能器向处理单元提供合适的电信号。

例如，在一个可能的实施例中，经由液压类型的装置检测转台的位置，例如上述构件24，优选地构成在前述旋转接头中。

在实践中，所述液压类型的装置基于转台的位置输出液压信号，该液压信号可以被输入到换能器，以便向前述处理单元提供对应的电信号。

在任何情况下，处理单元30被构造成用以致动与以上解释的本发明的第一形式相同的操作逻辑，该处理单元可以包括微处理器或微控制器以及存储器单元，特定的软件驻留在该存储器单元中。

在实践中，处理单元30检测转台的位置并由此检测操作者的向前方向，并且基于操作者致动命令装置21、22而命令换向阀23保持命令信号S1、S2不变或使命令信号换向。

在实践中，车辆的向前行进方向总是直观类型的，也就是其是操作者的向前主观方向，不同的是，如果行进期间转台旋转180°，那么行进将保持不变而不会反向，直到车辆首次停止，以复位命令信号S1、S2。

因此，可以看到，通过本发明的系统1完全克服了现有技术中所有的缺陷，具体地，应当强调的是，车辆的操作者不需要记住转台相对于底架所呈现的相对位置，也不需要根据经验或大致基准来推断该位置或者根据其它系统使他做出评估。

事实上，本发明以直观的方式自动地对向前行进方向与转台相对于底架的位置进行协调，并因此对向前行进方向与驾驶液压机械的操作者的位置进行协调。

Claims (13)

1.一种用于自动地对行进方向与转台的位置进行协调的系统(1)，所述转台可旋转地安装在液压机械的底架上，所述系统包括至少液压传动回路(10)，所述液压传动回路用于将至少主泵(11)连接到至少双向液压行进马达(12)，所述液压传动回路包括至少行进控制分配器(13)，所述行进控制分配器能够改变马达的驱动方向，所述系统(1)的特征在于，所述系统包括至少第二液压回路(20)，所述第二液压回路用于设置在先导泵(200)的下游，所述先导泵提供先导压力(S0)，所述第二液压回路(20)包括：

命令装置(21、22)，所述命令装置用于控制行进方向，能够由操作者启用，并且能够通过发送不同的命令信号(S1、S2)而切换所述控制分配器(13)；以及

至少换向阀(23、31)，所述换向阀插置在所述命令装置(21、22)和所述控制分配器(13)之间，具有维护位置和换向位置，在所述维护位置中，所述换向阀保持所述命令信号(S1、S2)不变，在所述换向位置中，所述换向阀使命令信号(S1、S2)换向；

所述系统(1)还包括协调装置(24、25、26、27、30、31、32、33)，所述协调装置能够根据所述转台的位置和所述命令信号(S1、S2)来切换或保持所述换向阀(23)；

其中所述协调装置(24、25、26、27)的操作是专用液压式的。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中所述传动回路(10)能够连接到两个液压马达(12)，这两个液压马达用来驱动底架的相应平移装置的行进，这两个液压马达连接到相应的控制分配器(13)。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述协调装置(24、25、26、27)包括至少液压检测构件(24)，所述液压检测构件布置在所述先导泵(200)的下游，与所述转台相关联，并且包括所述液压检测构件(24)基于所述转台的角度位置所呈现的多个构造。

4.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述检测构件(24)制成为机械的旋转接头，该旋转接头将所述转台联接到所述底架。

5.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述协调装置(24、25、26、27)包括第一逻辑阀(25)，所述换向阀(23)受制于该第一逻辑阀，所述第一逻辑阀具有打开位置，在所述打开位置中，所述第一逻辑阀被设计成用以发送第一换向信号(S3)，以将所述换向阀(23)切换到其换向位置。

6.根据权利要求5所述的系统(1)，其中所述检测构件(24)包括至少第一构造和第二构造，所述第一构造与所述转台的向前位置相关联，所述第二构造与所述转台的向后位置相关联，其中所述检测构件(24)允许先导压力(S0)传递到所述第一逻辑阀(25)。

7.根据权利要求6所述的系统(1)，其中在由所述命令装置(21、22)发送至少一个命令信号(S1、S2)之后，所述第一逻辑阀(25)切换到关闭位置。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统(1)，其中所述协调装置(24、25、26、27)包括第二逻辑阀(26)，所述第二逻辑阀是常闭型的并受制于所述第一逻辑阀(25)的第一换向信号(S3)，所述第二逻辑阀(26)包括打开位置，在所述打开位置中，所述第二逻辑阀允许发送第二换向信号(S4)，以将所述换向阀(23)切换或保持到其换向位置并且同时保持第二逻辑阀(26)自身打开。

9.根据权利要求8所述的系统(1)，其中所述协调装置(24、25、26、27)包括第三逻辑阀(27)，所述第三逻辑阀是常闭型的并受制于所述命令装置(21、22)，能够布置在先导泵(200)的下游并设置在所述第二逻辑阀(26)的上游，在已经发送命令信号(S1、S2)之后，所述第三逻辑阀打开，以允许先导压力(S0)被发送到所述第二逻辑阀(26)。

10.根据权利要求1所述的系统(1)，其中所述协调装置(30、31、32、33)包括处理单元(30)，所述换向阀(23)受制于所述处理单元。

11.根据权利要求10所述的系统(1)，其中换向阀(31)是电磁地致动的。

12.根据权利要求10或11所述的系统(1)，其中所述协调装置(30、31、32、33)包括至少压力传感器(32)，所述压力传感器连接到所述处理单元(30)并且能够检测由所述命令装置(21、22)输出的信号。

13.根据权利要求10或11所述的系统(1)，其中所述协调装置(30、31、32、33)包括位置传感器(33)，所述位置传感器用于检测所述转台的角度位置。