CN111434543A - 用于作业机械的制动设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于作业机械的制动设备，包括：压力供应装置；制动回路；至少一个制动器，其可经由制动回路致动；手动可控制动阀，借助于该手动可控制动阀能够致动制动回路；控制单元；以及至少一个控制阀，其可由控制单元控制并且可借助所述至少一个控制阀致动所述制动回路。根据本发明，根据能够由控制单元检测的至少两个输入信号，借助于至少一个控制阀的对应控制或调整能够调整由所述至少一个制动器施加的总制动扭矩，其中所述至少两个输入信号中的第一输入信号与所述制动阀的手动致动的当前状态相关，并且所述至少两个输入信号中的第二输入信号与所述作业机械的当前行驶状态相关。

Description

用于作业机械的制动设备
技术领域
本发明涉及一种用于作业机械的制动设备。
背景技术
制动设备在车辆和移动作业机械中是已知的。它们通常是可由作业机械的操作者手动控制的控制或调节系统。为此，相应的制动踏板或其他致动装置通常设置在驾驶员舱室中，并且可以借助于它们手动启动和控制制动过程。
大量的作业机械装备有制动设备(例如，双回路制动系统)，其中可经由制动阀，通常经由联接到制动阀的制动踏板来手动地控制致动行车制动器的制动回路。通常，可手动致动的制动阀的制动压力对于制动踏板角度的特征是预先限定的，并且不可调节。
所述解决方案的缺点是，制动延迟的差异部分地在不同的行驶情况下是相当大的，其中工作机械的制动扭矩在制动踏板位置上具有预定的依赖性。例如，满载作业机械在相同制动扭矩或相同制动踏板位置下的反应不同于少载或卸载状态。制动延迟同样取决于地形或行驶表面的上升坡度以及具有相同制动踏板位置的作业机械的行驶速度。
因此，在各种行驶情况下的不同制动行为需要作业机械操作者更多的关注和经验，并且必然包含增加的安全风险。
在这种背景下，本发明的基本目的是改善作业机械的制动行为。
发明内容
根据本发明，通过一种具有以下特征的用于作业机械的制动设备来实现这个目的。因此，制动设备包括：压力供应装置；制动回路；至少一个制动器，其可经由制动回路致动；手动可控制动阀，借助于该手动可控制动阀能够致动制动回路；控制单元；以及至少一个控制阀，其可由控制单元控制并且可借助所述至少一个控制阀致动所述制动回路。
根据本发明，可以根据由所述控制单元可检测的至少两个输入信号、借助于所述至少一个控制阀的相应控制或调节来设置由所述至少一个制动器施加在所述作业机械上的总制动扭矩。在这方面，所述至少两个输入信号中的第一输入信号与制动阀的手动致动的当前状态有关，并且所述至少两个输入信号中的第二输入信号与作业机械的当前行驶状态或行驶情况有关。
因此，由根据本发明的制动设备进行适应于当前行驶情况的总制动扭矩的设置，因为至少一个控制阀的相应电子控制或调节由控制单元执行。由此可以补偿对由特定的行驶情况(诸如上升/下降坡度、负载、行驶速度、表面状况、转向角度或铰接角度等)造成的作业机械的制动行为的影响并且由此改善操作者或驾驶员的制动行为。
不仅与当前行驶情况相关的信号进入控制单元，而且与制动阀的手动致动的当前状态(例如制动踏板角度)相关的信息也进入控制单元。因此，作业机械的制动行为根据期望的制动力，即根据操作者在给定时间点想要制动作业机械的程度，来适应当前的行驶情况。
在实施例中规定，提供连接到制动阀的致动装置(优选制动踏板)，其中能够借助于致动装置的手动致动以及与致动装置的当前位置(特别是制动踏板的当前角度)相关的第一输入信号来控制或调节制动阀。可以借助于例如传感器来检测致动装置的当前位置。例如，对于制动踏板，踏板角度代表期望的制动力，从而可以提供传感器来检测制动踏板角度。因此，可以根据制动踏板的角度位置在制动回路中产生制动压力，其中关于制动踏板角度的信息同样被传输到控制单元。然后，制动阀的控制可以直接地或者同样地经由控制单元进行。
在其他实施例中规定，作业机械的当前行驶状态与作业机械的重量或负载、速度、转向角度、铰接角度和/或有限滑动差速器的切换状态和/或表面状况和/或表面上升坡度(即上升或下降地形的角度)相关。同样还可以规定检测表面是湿的还是干的。
优选地借助于一个或多个传感器来检测此当前行驶状态。取决于待检测的参数，其可以是压力传感器或称重设备、速度传感器、铰接角度传感器、转向角度传感器和/或用于检测表面状况的传感器(例如，相机或不同的光学传感器)。
因此，理想地直接和自动地检测当前的行驶状态或行驶情况，并且将其传输到控制单元，从而可以实时地对总制动扭矩进行调整。由此作业机械的驾驶员可以放心，因为他自己不必考虑当前的行驶状况，或者仅需在有限的范围内考虑。由此减小了由作业机械控制的人为因素必然导致的安全风险。
在其他实施例中规定，通过设置总制动扭矩，作业机械的制动延迟可以被设置为独立于当前行驶状态并且优选地取决于第一输入信号的值。因此，通过适用于当前行驶情况的制动扭矩实现了：作业机械的制动延迟不再取决于或仅在较小程度上取决于当前行驶状态(这取决于检测到多少表征行驶状态的因素，并且多少表征行驶状态的因素包括在总制动扭矩的调整中)。例如，众所周知，作业机械的制动距离在负载状态下、在增加的速度下或在下坡行驶时增加。在此类情况下，控制单元可以例如通过总制动扭矩的增加自动地引起制动延迟的减小或制动距离的减小，使得给操作者带来不变的制动行为。相反，通过控制单元减小特别是在特定制动踏板位置处的总制动扭矩，可能会导致在存在向上坡度或卸载状态下制动延迟增加。
理想地，通过总制动扭矩的相应调整固定到特定值的制动延迟取决于致动元件的位置，即，例如，取决于制动踏板角度。
在其他实施例中规定，为了设置制动延迟，可由控制单元改变总制动扭矩对于致动装置的位置的特征。这可以例如通过将可由控制单元设置的至少一个控制阀的特征叠加在制动阀的特征(特别是制动压力对于制动踏板角度特征)上来进行。例如，可以取决于至少一个控制阀的布置和控制来进行特征曲线的变化、特征的增加或减少。
在其他实施例中规定，制动设备包括至少两个制动回路，每个制动回路具有至少一个制动器，每个制动回路包括至少一个可由控制单元控制的控制阀，并且不同制动回路的控制阀优选为能够被彼此独立地进行控制或调节。例如，可以为作业机械的不同车桥和/或差速器提供不同的制动回路，使得它们可以被彼此独立地制动。为此目的，为这些制动回路中的每一个都提供由控制单元控制或调节的相应的单独的控制阀。不同的制动回路被如何致动的方式取决于借助于至少一个第二输入信号传输到控制单元的当前行驶状态。当前行驶状态还可以与多个限滑差速器的切换状态相关。
在其他实施例中规定，制动设备包括延时器和/或发动机制动器，所述延时器能够由所述控制单元控制或调节，所述发动机制动器能够由控制单元控制或调节，并且所述发动机制动器有助于所述总制动扭矩，并且优选地能够由所述控制单元根据所述制动阀的所述手动致动的所述当前状态和/或所述当前行驶状态来控制或调节所述发动机制动器。
在其他实施例中规定，制动阀和至少一个控制阀并联连接，并且经由至少一个梭阀连接到制动回路。所述制动阀和所述至少一个控制阀可经由共同的压力供应装置或经由不同的压力供应装置来供应流体。压力存储装置可以另外地连接在控制阀的上游，以便能够与施加到制动阀的压力相比较来调节所施加的压力，特别是在使用共同的压力源或压力供应装置时。
在其他实施例中规定，至少一个安全阀串联地连接在制动阀的下游。优选地可经由所述安全阀对油箱进行卸压。
还可以存在并联和串联连接的控制阀的组合。制动阀和/或至少一个控制阀可以被设计为比例阀。
本发明还涉及一种具有根据本发明的制动设备的作业机械，尤其是挖掘机、自卸车、轮式装载机或平板卡车。在这方面显然具有与根据本发明的制动设备相同的优点和特性，因此省略了在这一点上的重复描述。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优点由下面参考附图说明的实施例得出。示出如下：
图1：根据本发明的制动设备的第一实施例的示意图；
图2：根据本发明的制动设备的第二实施例的示意图；
图3：根据本发明的制动设备的第三实施例的示意图；
图4：具有制动阀和至少一个控制阀的可能特征的图；和
图5：根据本发明的制动设备的第四实施例的图示。
具体实施方式
图1中示意性地示出了根据本发明的用于作业机械的制动设备的第一实施例。作业机械可以是挖掘机、自卸车或自卸卡车、轮式装载机、平板卡车或另一种建筑机械。制动设备包括多个制动器110a-b、111a-b、112a-b，所述多个制动器110a-b、111a-b、112a-b布置在作业机械的不同车桥100、101、102上，并且所述多个制动器110a-b、111a-b、112a-b用于制动相应的车桥100、101、102或相应的车桥100、101、102的差速器。制动器110a-b、111a-b、112a-b经由两个液压制动回路12、12'致动，其中制动回路12与制动器110a-b和111a-b相关联，并且制动回路12'与制动器112a-b相关联。在本例中，车桥100和101可以是后车桥，并且车桥102可以是铰接转向自卸车的前车桥。
制动设备包括制动踏板10，所述制动踏板10可由作业机械的操作者手动致动，并且具有集成的角度传感器(未示出)以检测制动踏板位置。制动踏板10连接到制动阀60，所述制动阀60在这里被设计为双回路制动阀，并且供应两个制动回路12、12’或者调节制动回路(12、12’)中的制动压力。由制动踏板10的手动致动触发的制动阀60的致动在制动回路12、12’两者中产生制动压力的增加，并且因此产生制动器110a-b、111a-b、112a-b的致动。因此，根据制动踏板10的角度位置，通过制动踏板10和制动阀60的联接产生制动压力。制动回路12、12’特别经由制动阀60连接到压力供应装置(未示出)。制动阀60经由制动踏板10直接致动。然而还可以设置，经由控制单元20或经由其他电子单元进行致动。
每个制动回路12、12’还包括电控控制阀70、71，电控控制阀70、71经由各自的梭阀80、81连接到制动阀60。梭阀80、81将制动器110a-b、111a-b、112a-b连接到制动阀60或控制阀70、71，这取决于是控制阀70、71生成的压力还是制动阀60生成的压力更大。因此，制动回路12、12’可经由制动阀60和经由控制阀70、71两者来致动。
作业机械还包括控制单元20，所述控制单元20接收制动踏板10的角度传感器的信号(第一输入信号)。本实施例中的控制单元20还接收来自速度传感器30的信号以检测作业机械的行驶速度，接收来自称重设备31的信号以检测作业机械的负载或负载状态，接收来自转向角度传感器或铰接角度传感器32的信号以检测作业机械的转向角度或铰接角度，以及接收来自传感器33(例如相机)的信号以识别表面状况。传感器30-33经由相对应的信号向控制单元20递送关于当前行驶状态的信息。
控制单元20电连接到控制阀70、71，并且控制阀70、71可以被彼此独立地电控制或调节。制动设备还包括延时器50，所述延时器50同样由控制单元20控制或调节。控制单元70、71与制动阀60并联连接，并且可以连接到相同的压力源或连接到一个或多个单独的压力源。
控制单元20基于传感器30-33的信号计算期望的电流值，并且用所述期望的电流值控制所述控制阀70、71。因此，通过控制阀70、71在制动回路12、12’或制动器110a-b、111a-b、112a-b中建立相对应的压力，所述压力对应于取决于传感器信号30-33和制动踏板10的当前角度位置的特定总制动扭矩。
通过使用另外的控制阀70、71控制制动回路12、12’中的制动压力，由制动器110a-b、111a-b、112a-b施加在作业机械上的总制动扭矩可以适应当前的行驶情况。由此可以实现独立于行驶情况的制动延迟。
除了其他因素之外，还由制动踏板位置、行驶速度、作业机械的负载、转向角度或铰接角度、有限滑动差速器(例如车桥间差速锁和轮间差速锁)的切换状态、不同车桥100、101、102(可以相同或不同)的制动特征、地形或行驶表面的上升坡度角(上升或下降坡度)以及表面状况产生制动延迟。
由制动器110a-b、111a-b、112a-b产生的总制动扭矩M总可适应上述情况和因素，并且由以下关系得出：
M总＝M期望-M永久
这里M期望表示由制动阀60和控制阀70、71产生的期望的制动扭矩，并且M永久表示由可能的另外的永久制动设备产生的制动扭矩。在本例中，M永久是延时器50(M永久＝M延时器)，但是替代地或另外地，可以存在其他永久制动设备，诸如发动机制动器。利用延时器50和发动机制动器的组合，M永久计算如下：
M永久＝M延时器+M发动机
这里M延时器表示由延时器50产生的制动扭矩，并且M发动机表示由发动机制动器产生的制动扭矩。期望的制动扭矩特别地取决于在控制单元20中产生的期望电流值。
总制动扭矩适应于上述因素，使得特定制动踏板位置上的制动延迟总是独立于相应的行驶情况。
在图2中示意性地示出了根据本发明的制动设备的第二实施例。与图1的第一实施例不同，控制阀90、91在这里不与制动阀60并联布置并且经由梭阀80、81连接到制动阀60和制动器，而是在相应的制动回路12、12’中串联连接在制动阀60的下游。由此可以减小手动致动的制动阀60所产生的制动压力。然而，不能向制动回路12、12’施加比制动阀60产生的压力更高的压力。
图3中示意性地示出了根据本发明的制动设备的第三实施例。在这个变型中，结合了图1和图2所示实施例的优点。除了已经从第一实施例中已知并且与制动阀60并联布置的控制阀70、71之外，相对应的另外的控制阀90、91被布置在制动回路12、12’中，所述另外的控制阀90、91可由控制单元20控制或调节并将相对应的制动回路12、12’连接到油箱或在相对应的致动时排放到油箱。控制阀90、91与梭阀80、81串联布置，并且因此连接在制动阀60和控制阀70、71的下游。
由此，借助于制动阀60手动致动制动踏板10产生的制动压力既可以通过并联控制阀70、71的对应控制来增加，还可以通过在下游连接的控制阀90、91的对应控制来减小。
在图4中以共同的图示出了三个不同的制动扭矩-制动踏板角度特征150、160、170。特征150对应于制动阀60的特征，而特征160和170示出了并联控制阀(图1和图3，控制阀70、71)以及在下游连接的控制阀(图2和图3，控制阀90、91)的可能特征。另外，还可以通过延时器50和/或可能同样提供的发动机制动器的对应控制或调节来调整特征。
对于给定的制动踏板角度，通过制动阀60的特征150与控制阀70、71、90、91的特征的相对应叠加，可以实现与行驶情况无关的制动延迟。
特征160可以例如在作业机械加载的状态下借助于控制阀70、71叠加在制动阀60的特征150上，使得制动延迟对应于卸载状态下的制动延迟。在卸载状态下或存在上升坡度(上坡行驶)时，特征150相反可以通过控制阀90、91减小到特征170。
在某些情况下，还可能需要根据上述传感器信号30-33为不同的车桥100、101、102供给不同的制动压力。例如，可以根据转向角度减小一个或多个后车桥上的制动压力。
图5以详细示意图的形式示出了根据本发明的制动设备的第四实施例，所述第四实施例基本上对应于图1所示的解决方案变型，具有两个控制阀70、71，这两个控制阀70、71与制动阀60并联布置，并且在这里形成为比例减压阀。制动阀60包括两个比例阀62、63，它们可由制动踏板10致动并且将共同压力供应装置61连接到两个制动回路12、12’。制动回路12、12’和压力供应装置61都另外具有压力传感器。连接到压力供应装置61的同一压力源还供应控制阀70、71，这里另外存在两个压力存储装置95、96。
附图标记列表：
10 制动踏板
12 制动回路
12' 制动回路
20 控制单元
30 速度传感器
31 称重设备
32 转向角度传感器
33 表面检测传感器
50 延时器
60 制动阀
61 压力供应装置
62 比例阀
63 比例阀
70 控制阀
71 控制阀
80 梭阀
81 梭阀
90 控制阀
91 控制阀
95 压力存储装置
96 压力存储装置
100 车桥
101 车桥
102 车桥
110a-b 制动器
111a-b 制动器
112a-b 制动器
150 制动阀特征
160 控制阀特征
170 控制阀特征。

Claims (10)

1.一种用于作业机械的制动设备，包括：压力供应装置(61)；制动回路(12，12')；至少一个制动器(110a-b，111a-b，112a-b)，其能够经由所述制动回路(12，12')致动；手动可控制动阀(60)，借助于所述手动可控制动阀能够致动所述制动回路；控制单元(20)；以及至少一个控制阀(70,71,90,91)，其能够由所述控制单元(20)控制，并且借助于所述至少一个控制阀能够致动所述制动回路(12，12')，
其特征在于，
根据可由控制单元(20)检测的至少两个输入信号，借助于所述至少一个控制阀(70，71，90，91)的相应控制或调整能够调整由所述至少一个制动器(110a-b，111a-b，112a-b)施加的总制动扭矩，其中所述至少两个输入信号中的第一输入信号与所述制动阀(60)的手动致动的当前状态相关，并且所述至少两个输入信号中的第二输入信号与所述作业机械的当前行驶状态相关。
2.根据权利要求1所述的制动设备，其中设置有连接到所述制动阀(60)的致动装置(10)，优选为制动踏板(10)，其中借助于所述致动装置(10)的手动致动能够控制所述制动阀(60)，并且其中所述第一输入信号与所述致动装置(10)的当前位置、特别是所述制动踏板(10)的当前角度相关，优选地借助于传感器能够检测所述当前位置。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备，其中所述作业机械的所述当前行驶状态与所述作业机械的重量、负载、速度、转向角度、铰接角度和/或有限滑动差速器的切换状态相关，和/或与表面状况和/或表面的上升坡度相关，并且优选地能够借助于传感器(30，31，32，33)来检测。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备，其中通过设置所述总制动扭矩，所述作业机械的所述制动延迟能够被设置为独立于所述当前行驶状态并且优选地取决于所述第一输入信号的值。
5.根据权利要求2或4所述的制动设备，其中为了设置所述制动延迟，通过所述控制单元(20)、特别是通过将能够由所述控制单元(20)设置的所述至少一个控制阀(70，71，90，91)的特征叠加在所述制动阀(60)的特征上，能够改变所述总制动扭矩对于所述致动装置(10)的位置的特征。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备，其中所述制动设备包括至少两个制动回路(12，12’)，每个制动回路具有至少一个制动器(110a-b，111a-b，112a-b)，其中每个制动回路(12，12’)包括能够由所述控制单元(20)控制的至少一个控制阀(70、71、90、91)，并且其中能够对所述不同制动回路(12，12′)的所述控制阀(70，71，90，91)优选地彼此独立地进行控制或调节，并且其中制动阀(60)优选地设计为双回路制动阀(60)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备，其中所述制动设备包括延时器(50)和/或发动机制动器，所述延时器能够由所述控制单元(20)控制或调节，所述发动机制动器能够由控制单元(20)控制或调节，所述发动机制动器有助于所述总制动扭矩，并且优选地能够由所述控制单元(20)、根据所述制动阀(60)的所述手动致动的所述当前状态和/或所述当前行驶状态来控制或调节所述发动机制动器。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备，其中所述制动阀(60)和至少一个控制阀(70，71)并联连接，并且经由至少一个梭阀(80，81)连接到所述制动回路(12，12')。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备，其中至少一个控制阀(90，91)串联连接在所述制动阀(60)的下游。
10.一种作业机械，具有根据前述权利要求中的任一项所述的制动设备。
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