CN107249320A - 控制系统、喷杆、载具和实施方法 - Google Patents

控制系统、喷杆、载具和实施方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制系统(20)，该控制系统提供给喷杆(10)，喷杆(10)以相对于载具(1)可调节的角度(α10)安装在载具(1)上，控制系统(20)包括：驱动件，用于改变喷杆(10)的角度(α10)；控制装置，用于控制驱动件；以及衰减装置，连接至驱动件以衰减喷杆(10)的振动和振荡，从而使角度(α10)稳定。本发明的特征在于，控制系统(20)还包括与控制装置同步地操作的补给装置，以在喷杆(10)的角度(α10)的变化过程中补偿衰减装置中的压力变化。本发明还涉及一种喷杆(10)、载具(1)和实施方法。

Description

控制系统、喷杆、载具和实施方法
技术领域
本发明涉及一种控制系统，该控制系统设置为配备给喷杆，喷杆安装在载具上且相对于载具和地面具有可调节的角度。本发明还涉及一种配备有这种控制系统的喷杆、配备有这种喷杆的载具以及用于实施这种控制系统的方法。本发明涉及农用喷杆领域。
背景技术
当配备有喷杆的农用车辆被要求在不规整的地面(例如包括车辙的地面)上工作时，已知的是使用倾斜杆将杆重新定位为平行于地面。此外，已知的是将减震装置与气缸结合，以减少由于地面不规整而导致的杆的振荡。
US-A-2014 196 996描述了喷杆的示例控制系统。控制系统包括倾斜气缸，倾斜气缸包括由活塞分离的两个腔室。控制系统还包括衰减装置，衰减装置包括分别连接至气缸的两个腔室的蓄能器。每一个蓄能器使得能够衰减对应的腔室中的压力变化。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于喷杆的改进的控制系统。
为此，本发明涉及一种控制系统，该控制系统设置为配备给喷杆，喷杆安装在载具上且相对于载具和地面具有可调节的角度，控制系统包括：驱动件，用于改变喷杆的角度；控制装置，用于控制驱动件；以及衰减装置，连接至驱动件以衰减喷杆的振动和振荡，从而使角度稳定。控制系统的特征在于，控制系统还包括与控制装置同步地操作的补给装置，以在喷杆的角度的变化过程中补偿衰减装置中的压力变化。
因此，本发明使得能够调节杆相对于地面的倾角，衰减地形的不规整以及每次在杆的角度改变时对衰减装置进行补给。在实践中，这种改变起因于倾斜校正功能的驱动。
根据本发明的单独地或结合地考虑的其他有利的特征：
-喷杆的角度的改变起因于操作者手动驱动倾斜校正功能。
-喷杆的角度的改变起因于自动驱动倾斜校正功能。
-补给装置包括分配件，分配件包括止回位置和流通位置。
-补给装置还包括直接动作可调节的压力限制件和止回阀，压力限制件和止回阀相对于彼此并联地定位，并且相对于分配件串联地定位。
-补给装置相对于驱动件定位在衰减装置的下游。
-驱动件为通杆式双作用气缸，通杆式双作用气缸包括空心本体、在空心本体中运动的活塞、固定至活塞且在本体的每一侧延伸的杆以及在本体中通过活塞分离的两个腔室。
-驱动件由安装在相反方向且具有相同截面的两个单作用气缸形成。
-衰减装置包括两个蓄能器，每一个蓄能器在相对于另一个蓄能器处于低压的情况下能够通过补给装置补给。
-衰减装置包括两个全或无分配件，以启动或不启动衰减。
-衰减装置包括两个比例分配件，以调节衰减硬度。
本发明还涉及一种喷杆，该喷杆适合于安装在载具上且具有可调节的角度，其特征在于，喷杆配备有如上所述的控制系统。
本发明还涉及一种载具，例如车辆或农用拖车，该载具配备有如上所述的喷杆。载具可以是自推进的、被运载或被拖曳。
本发明还涉及一种用于实施如上所述的控制系统的方法。该方法包括用于改变喷杆的角度的倾斜步骤，其中在倾斜步骤中，控制装置控制驱动件同时补给装置补偿衰减装置中的压力变化。在该步骤中，由于倾斜校正功能的驱动，补给与控制同步地且自动地进行。
附图说明
通过阅读仅作为非限制性示例提供且参考附图完成的以下说明，本发明将被更好地理解，在附图中：
-图1为根据本发明的农用车辆类型的载具的后视图，该载具配备有同样根据本发明的喷杆和控制系统。
-图2为类似于图1的视图，示出了相对于车辆和地面倾斜的喷杆，同时车辆有一个轮子在车辙中；
-图3为图1和图2中的喷杆的放大的局部后视图；
-图4为图1和图2中的喷杆的放大的局部后视图；
-图5为喷杆和控制系统的、类似于图3的、仍然更加局部且处于甚至更大的比例的后视图；
-图6为类似于图5的前视图；
-图7为图1至图6中的控制系统的液压图；
-图8为喷杆在第一侧倾斜期间类似于图7的图；
-图9为喷杆在第二侧倾斜期间类似于图7的图；以及
-图10为在衰减由杆经历的振动期间类似于图7的图。
具体实施方式
图1和图2示出了根据本发明的农用车辆1类型的载具。可选地，载具可以为适合于目标应用的任何其他类型。车辆1包括底盘2和相对于底盘2可旋转的车轮3。车轮3被示出为搁在地面S上，地面S在图1中是规整的，且在图2中包括车辙S’。
车辆1配备有同样根据本发明的喷杆10。出于简化的原因，喷杆10和它的组成元件在图1至6中局部地示出。
杆10在左侧11和右侧12之间沿水平方向延伸。侧面11和侧面12的方向是相对于车辆1的前进方向来限定的。杆10包括固定支架13、运动托架14、关节15、可倾斜部件16以及两个喷淋臂17和18。支架13紧固至车辆1的底盘2。托架14可滑动地安装连接在支架13上。托架14相对于支架13沿竖直方向可运动，以降低或提升臂17和18。可倾斜部件16在关节15处相对于托架14可旋转，关节15限定了平行于车辆1的纵向方向的枢转轴线A10。臂17和18分别在杆10的侧面11和侧面12，在可倾斜部件16的两侧延伸。臂17和18配备有喷淋装置，这不是本发明的主题。在位于侧面11和侧面12的臂17和18的端部之间测量的杆10的尺寸为例如大约12米至54米。
在附图的示例中，杆10被水平地定位，它的臂17和18定位成与地面平行。臂17和18也可以竖直地定位，或者可以倾斜为任何可能的方向。
杆10具有相对于车辆1可调节的角度α10。如图2所示，角度α10通过在与托架14关联的水平参考平面P14和与可倾斜部件16以及臂17和18关联的可倾斜平面P16之间围绕枢转轴线A10限定的角度来体现。在图2的示例中，臂17在左侧11提升，而臂18在右侧12降低，以使臂17和18放置成平行于地面S。
杆10配备有被设计成尤其是调节角度α10的液压控制系统20。优选地，在本发明的上下文中，角度α10的改变起因于操作者直接从他的舱室中手动驱动倾斜校正功能。根据一个可选的实施例，角度α10的改变可以起因于通过控制单元(未示出)自动驱动倾斜校正功能。
系统20包括倾斜气缸30、控制装置40、衰减装置60和补给装置70。气缸30使得能够改变杆10的角度α10，换句话说，通过杆33机械地作用在可倾斜部件16上来调节平面P14和P16之间的角度。装置40使得能够控制气缸30以使杆10倾斜。衰减装置60使得当车辆1在不规整的地面S上行驶时能够衰减杆10的振动和振荡，从而使角度α10稳定。与控制装置40同时启动的补给装置70使得在杆10的角度α10的变化过程中能够补偿衰减装置60中的压力变化。
系统20还执行与本发明的主题不直接相关的、但其中一些在下面被提到的其他功能。为此，系统20包括其他装置，出于简化的原因仅示出了其中的装置80。这些装置80和其他装置可以通过控制装置40来控制。装置80包括全或无分配件81、气缸82和蓄能器83。装置80使得通过气缸82的动作能够使托架14相对于支架13运动。未示出的其他设备，尤其是使得能够展开和重新折叠臂17和18的组成部件，并将所述组成部件锁定就位。
在图1至图10的非限制性示例中，气缸30是通杆式双作用气缸33，也称为双杆。气缸30包括本体31、可平移地安装在本体31中的活塞32和固定至活塞32的杆33。杆33在活塞32的两侧延伸，穿过本体31且在本体31的端部处离开。本体31包括铰接在被固定至可倾斜部件16的压板19上的延伸件34。杆33具有铰接在托架14上的一个端部35和一个自由端部36。两个腔室37和38限定在本体31中、在活塞32的两侧。腔室37和38可以分别通过在本体31上示出的接头370和380被供应有加压流体。气缸30中的压力取决于杆10的尺寸。
在左腔室37相对于右腔室38过压的情况下，活塞32和杆33被推回右侧12。杆33的端部35使运动部件16运动并导致角度α10改变，使得左臂17提升同时右臂18降低。
在右腔室38相对于左腔室37过压的情况下，活塞32和杆33被推回左侧11。杆33的端部35使运动部件16运动并导致角度α10改变，使得左臂17降低同时右臂18提升。
控制装置40产生液压能量，使得能够操作系统20，尤其是气缸30。装置40包括泵41、储液器42、输入块43和功能块44。储液器42在系统20内形成流体源。输入块43包括全或无分配件45，分配件45设置为允许或阻止流体在泵41、储液器42和功能块44之间流通。功能块44包括与系统20的功能关联的各种分配件，包括反用换流分配件46、两个全或无分配件51和52，连接至气缸82的分配件81以及与未示出的配备给系统20的装置关联的其他分配件。
装置40还包括插入在功能块44和气缸30之间的两个单向流动限制件57和58。更具体地，限制件57插入在分配件51和接头370之间，而限制件58插入在分配件52和接头380之间。
衰减装置60包括两个蓄能器61和62、两个全或无分配件63和64、两个止回阀65和66以及两个二通阀67和68。元件61、63、65和67布置在左侧11、位于限制件57、接头370和系统70之间。元件62、64、66和68布置在右侧12、位于限制件58、接头380和系统70之间。每个蓄能器61和62分别与气缸30的腔室37或38中的一个连通。例如，每个蓄能器61和62假定为氮气球的形式，形成液压衰减件。
在附图的示例中，每个全或无分配件63和64包括关闭的分配件部分601和打开的分配件部分602。根据分配件63和64的位置601或602，衰减件可以启动或可以不启动。衰减件在位置601处于非活动状态，并且在位置602处于不能由操作者改变硬度的活动状态。
根据未示出的一种可选方案，分配件63和64可以是比例分配件。通过两个比例分配件63和64的动作可以改变蓄能器61和62中的每一个和气缸30的相应的腔室37或38之间的流体流通流速，这使得能够改变衰减件的硬度。因此，杆10的操作者可以根据需要，例如根据地形的特性通过手动控制来调节衰减件的硬度。根据未示出的可选方案，该控制可以以不同的方式启动且位于机器的不同位置。在实践中，操作者同时改变分配件63和64中的每一个的位置，直到获得所需的衰减硬度。
补给装置70包括分配件71，分配件71包括止回位置72和流通位置73。装置70还包括直接动作可调节的压力限制件74和止回阀75，压力限制件74和止回阀75相对于彼此并联地定位且相对于分配件71串联地定位。装置70相对于驱动件30定位在装置60下游。如果蓄能器61或62中的一个处于与另一个不同的压力，则装置70使得能够对该蓄能器61或62进行补给，以便在衰减步骤期间使两个蓄能器61和62具有相同的压力。
下面参考图7至图10概述控制系统20的操作。
图7示出了空闲时的系统20。分配件45、51和52处于切断位置。分配件71处于止回位置72。流体不在系统20内流通。
图8和图9示出了在倾斜步骤，即用于改变杆10的角度α10的步骤期间的系统20。分配件45、51和52处于流通位置。分配件71也处于流通位置73，以允许补给装置70执行其功能。在实践中，倾斜步骤由操作者从他的舱室中手动触发。根据第一实施例，操作者可以逐渐改变角度α10直到达到期望的角度值α10。根据第二实施例，角度值α10由为此提供的补偿装置自动地调整，该补偿装置不是本发明的主题。
在该倾斜步骤期间，如果蓄能器61或62中的一个具有与另一个不同的压力，则该蓄能器61或62由补给装置70进行补给，以便在驱动倾斜功能结束时在两个蓄能器61和62中具有压力平衡。如果没有这种补给，则将在分别与气缸30的腔室37和38关联的两个蓄能器61和62之间出现压力不平衡。然后，衰减将不再令人满意，在一些情况下，可能导致气缸30的不受控制的运动，因而导致臂17和18的不受控制的运动。
在图8中，分配件46处于流通位置47。泵41使流体一方面朝向补给装置70流通、然后朝向衰减装置60流通，另一方面在穿过分配件46、分配件51、限制件57和接头370的同时朝向气缸30的腔室37流通。腔室37相对于腔室38经历过压，使得杆33向右侧12运动。包含在腔室38中的流体通过接头380逃离，然后穿过限制件58、分配件52、分配件46到达储液器42。在左臂17提升和右臂18降低之前，杆10的角度α10被改变。
在图9中，分配件46处于流通位置48。泵41使流体一方面朝向补给装置70流通、然后朝向衰减装置60流通，另一方面在穿过分配件46、分配件52、限制件58和接头380的同时朝向气缸30的腔室38流通。腔室38相对于腔室37经历过压，使得杆33向左侧11运动。包含在腔室37中的流体通过接头370离开，然后穿过限制件57、分配件51、分配件46到达储液器42。在左臂17降低和右臂18提升之前，杆10的角度α10被改变。
图10示出了在衰减步骤期间，当以给定的角度α10使用杆10时的系统20。然后，分配件51和52处于截止位置。分配件71位于止回位置72，止回位置72也对应于截止位置。分配件63和64处于流通位置602。
虽然倾斜步骤是由操作者手动触发的，但是衰减步骤是基于影响杆10的振动和振荡、在没有操作者干预的情况下被自动触发的。在实践中，衰减使得能够在具有取决于杆10的尺寸的幅度范围内保持倾角α10。作为非限制性示例，该范围可以是相对于在倾斜步骤期间限定的值±5°。
在图10的简化示例中，在杆10上施加机械应力，趋向于使杆33朝向右侧12运动。腔室37相对于腔室38经历了低压。作为响应，流体从蓄能器61朝向腔室37流通，同时流体从腔室38朝向蓄能器62流通，从而对臂17和18的运动产生衰减。
在随后的倾斜步骤期间，补给使得在衰减装置60内能够实现压力平衡。如果没有这种补给，则会在衰减步骤之后在两个蓄能器61和62之间维持压力不平衡，使得随后的衰减将不再令人满意，在一些情况下，可能导致气缸30的不受控制的运动，因此导致臂17和18的不受控制的运动。
此外，在不超出本发明的范围的情况下，车辆1、喷杆10和/或控制系统20可以构造成不同于图1至图10。
在未示出的可选方案中，驱动件30可以构成成不同于通杆式双作用气缸。例如，驱动件30可以由具有相同截面且安装在相反方向的两个单作用气缸形成。
根据未示出的另一可选方案，控制装置40可以构造成与附图中的控制装置不同。
此外，上述不同的实施例和可选方案中的技术特征可以彼此整体地或部分地组合在一起。因此，控制系统20可以根据成本、功能和性能进行调整。

Claims (14)

1.一种控制系统(20)，设置为配备给喷杆(10)，所述喷杆(10)安装在载具(1)上且相对于所述载具(1)具有可调节的角度(α10)，所述控制系统(20)包括：
-驱动件(30)，用于改变所述喷杆(10)的角度(α10)；
-控制装置(40)，用于控制所述驱动件(30)；以及
-衰减装置(60)，连接至所述驱动件(30)以衰减所述喷杆(10)的振动和振荡，从而使所述角度(α10)稳定；
其特征在于，所述控制系统(20)还包括与所述控制装置(40)同步地操作的补给装置(70)，以在所述喷杆(10)的角度(α10)的变化过程中补偿所述衰减装置(60)中的压力变化。
2.根据权利要求1所述的控制系统(20)，其特征在于，所述喷杆(10)的角度(α10)的改变起因于操作者手动驱动倾斜校正功能。
3.根据权利要求1所述的控制系统(20)，其特征在于，所述喷杆(10)的角度(α10)的改变起因于自动驱动倾斜校正功能。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述补给装置(70)包括分配件(71)，所述分配件(71)包括止回位置(72)和流通位置(73)。
5.根据权利要求4所述的控制系统(20)，其特征在于，所述补给装置(70)还包括直接动作可调节的压力限制件(74)和止回阀(75)，所述压力限制件(74)和止回阀(75)相对于彼此并联地定位，并且相对于所述分配件(71)串联地定位。
6.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述补给装置(70)相对于所述驱动件(30)定位在所述衰减装置(60)的下游。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述驱动件(30)为通杆式双作用气缸，所述通杆式双作用气缸包括空心本体(31)、在所述空心本体(31)中运动的活塞(32)、固定至所述活塞(32)且在所述本体(31)的每一侧延伸的杆(33)以及在所述本体(31)中通过所述活塞(32)分离的两个腔室(37，38)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述驱动件(30)由安装在相反方向且具有相同截面的两个单作用气缸形成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述衰减装置(60)包括两个蓄能器(61，62)，每一个蓄能器在相对于另一个蓄能器(61，62)低压的情况下能够通过所述补给装置(70)补给。
10.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述衰减装置(60)包括两个全或无分配件(63，64)，以启动或不启动衰减。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统(20)，其特征在于，所述衰减装置(60)包括两个比例分配件(63，64)，以调节衰减硬度。
12.一种喷杆(10)，适合于安装在载具(1)上且具有可调节的角度(α10)，其特征在于，所述喷杆(10)配备有根据前述权利要求1至11中的一项所述的控制系统(20)。
13.一种载具(1)，配备有根据权利要求12所述的喷杆(10)。
14.一种用于实施根据权利要求1至11中的一项所述的控制系统(20)的方法，所述方法包括用于改变所述喷杆(10)的角度(α10)的倾斜步骤，其中在所述倾斜步骤中，所述控制装置(40)控制所述驱动件(30)同时所述补给装置(70)补偿所述衰减装置(60)中的压力变化。
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