CN1354103A - 电子牵引控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于具有多个由液压驱动的轮子的车辆的电子牵引控制系统,该系统包括:一泵;多个各自流体地连接于泵的液压驱动马达,用以驱动诸轮子之一;一相应数量的速度传感器,用以产生每一马达的马达速度信号,以及一电子流量控制阀。该电子流量控制阀包括:一与诸速度传感器相连的微控制器,用以接收和对诸马达信号进行比较;以及,多个常开防滑阀,它们各自与微控制器电气相连以接收一流量指令信号,此流量指令信号是在对诸马达速度信号作比较后发出的。每一防滑阀流体地与一在驱动马达和泵之间的驱动马达相连。此电子牵引控制系统提供一种控制马达速度的方法而用不着改变马达的排出量。

Description

电子牵引控制系统

技术领域

本发明涉及带有多个车轮的车辆领域，每一车轮由各自分开的液压马达所驱动。更具体地说，本发明是为这些车辆提供的制造成本较低的电子牵引控制系统。

背景技术

对道路或非道路机动车辆或机器有多种已知的两轮、三轮、四轮液压驱动的结构设置。对于已有技术的多轮液压驱动结构设置通常存在着两个问题：1)车轮打滑(超速运转)；2)车轮拖曳(速度不足)。某一轮子打滑或超速运转是由于该液压马达以相对于其他车轮或当时的牵引情况(状况)而言的太高的速度驱动它的轮子而产生的。此时，轮子趋向于自旋，对牵引及转向不起作用。此外，该自旋的轮子可能会消耗掉液压泵的所有可用的工作流量，使其他马达因得不到足够的工作流量而造成车辆停止转动。车轮拖曳滚动或速度不足是在车轮停止或突然放慢速度时产生的。车轮突然减速会导致草地损坏、急冲或颠簸、转向失控以及不希望有的车胎的磨损。

一种传统的解决这些问题的方法是为回路提供液压混流/分流(C/D)阀，此C/D阀售价较低，但在回路中加入了C/D阀影响了性能。C/D阀是在供应源和工作口之间的压差的基础上工作的。当机器最需要正牵引力的时候，从驱动泵出来的流量通常是十分低的。因此，C/D阀两端的压降通常不足以适当地接合该阀的工作阀柱，如果没有操作人员的介入，一打滑的轮子会消耗掉所有可用的工作流量，因此机器就可能停止运行。工作人员通常要求从泵中输出较多的工作流量，也就是说产生较大的行驶速度，以达到一流量的界限，此流量能产生必要的压降以让C/D阀实现它有力地将工作流量分配到各工作马达的功能。当操作人员工作在建筑工地附近，绕过人群和通常设备时，他就让驱动泵增加工作流量以接合牵引控制功能，此举不但是不希望有的而且也可能是不安全的。传统的C/D阀因压力降还会将大量热量引入液压回路。此压降与系统流量成比例，因此当机器以高速行驶而不是转弯或低速野外运行时压降最大。当机器在较高速度行驶时，牵引控制通常是不需要的。因此热量不断由C/D阀加到系统之中，而不管车辆对牵引控制的实际需要如何。热是液压传动装置的大敌，因而需要一种既不复杂、成本又较低的电子牵引控制系统以提供改进的性能。

发明内容

本发明的一个目的是为四轮驱动的车辆提供一种改进的电子牵引控制系统。

本发明的另一个目的是提供一种耐用、生产成本低、使用可靠的电子控制系统。

以上以及其他目的将从附图、以下的叙述以及权利要求书的阐述而变得更为清楚。

本发明涉及用于具有多个液压驱动轮的车辆或运载工具的电子牵引控制系统。此系统包括：一泵；多个液压驱动马达，每一马达流体连通于泵以驱动多个轮子中的一个；相应的多个速度传感器，用以为每一马达产生一马达的速度信号；以及，一电子控制液体流量控制阀。所述电子控制流量控制阀包括：一微控制器，它与速度传感器电连接以接收和对诸马达速度信号进行比较；以及，多个常开的防滑阀，每一防滑阀与微控制器电连接以接收来自微控制器的流量指令信号，该指令信号是通过对诸马达速度信号进行比较后发出的。每一防滑阀流体地连接于一驱动马达，位于驱动马达和泵之间。

如下面将进一步叙述的，本发明的电子牵引控制系统提供了一种控制马达速度而用不着改变马达的排量的方法。

附图说明

图1是一液压系统的示意图，图中示出了本发明的防滑阀歧管装置以及它在四轮驱动车辆的液压传动回路中的位置。

图2是一示意图，示出了本发明的电子牵引控制系统。

图3是图1防滑阀歧管装置的立体图。

图4是沿图3中“4-4”线剖取的防滑歧管装置的剖视图，目的是示出防滑柱形阀的结构，为了清晰起见，阀柱本身没有在该剖视图中示出。

图5是图3中防滑歧管装置的后视图。

图6是图3防滑歧管装置的正视图。

图7是与图1类似的示意图，示出了本发明用于带有两个从动轮的车辆的情况。

具体实施方式

图1示出了一利用本发明的液压传动回路。此回路10包括一可变排量液压泵12，它具有一由发动机或原动机(图中未示出)以传统方式驱动的输入轴13。多个液压驱动马达14、16、18和20平行于闭合回路并通过一防滑阀歧管装置22流体连通于泵12。每一马达14、16、18和20各有一输出轴24、26、28和30驱动连接至车辆上的各自的驱动轮32、34、36和38。部分或全部驱动轮32、34、36和38是可以转向的。每一马达14、16、18和20都各有一相应的速度传感器40、43、44和46。

从图1以及图3至图6可以清楚地看出，防滑歧管装置22具有一单一的歧管管体48，其中具有多个阀柱孔50、52、54和56，其数目对应于防滑电子牵引控制所需的马达的数目。可移动的阀柱58、60、62和64位于各自的阀柱孔50、52、54和56内。阀柱和阀柱孔的结构彼此除了在管体48内取向不同之外其余都是一样的。因此图4中只示出了一对阀柱孔50、52和阀柱58、60。下面只对图4右面的阀柱和阀柱孔的结构作详细的描述。

一第一口66(图5)通过第一环形槽68与阀柱孔50流体连通，一第二口70通过一第二环形槽72与阀柱孔50流体连通，第二环形槽72沿着阀柱孔50的纵向轴线与第一环形槽68相隔开一距离。第二口70与泵12流体连通。一第三口71也与槽68流体连通以起计量口的作用。请见图6。

再请参阅图4。阀柱58是一个长的中空件，它有第一组(一个或多个)流体计量孔74延伸进入中空件的内部。诸计量孔74的位置使它们始终与整个阀柱可能的运动范围内与槽68及口66流体连通。阀柱58还有第二组计量孔76延伸进入阀柱58的中空的内部。该计量孔76至少部分地与槽72及口70流体连通。

一安装在插塞80内的弹簧78与阀柱58的一端相连，它通常促使阀柱进入打开位置，使流体可以充分通过计量孔76。一比例螺线管(proportionalsolenoid)82连接到阀柱58的另一端。当加到比例螺线管的信号(电流)足以克服弹簧78的偏置力时，螺线管促使图4中的阀柱58按比例下移。孔76开始与槽72的下边缘交叠从而开始计量或限制流体自由流过阀柱。当指令信号或电流增加时，阀柱的移动比例地增加，从相关马达过来或到马达的流量就受到限制。然而，阀需设计成在阀柱的整个允许的移动范围内至少部分打开。此阀的结构形成一两口(two-port)、两位置、双向、常开的比例流量控制阀，在图1的回路图中它们是用编号84、86、88和90表示的。孔74和76的数量、大小及分布是经选择得以提供一不受限制的流体通道，它可以让全部流体在经过阀84、86、88和90时以极低的压降(例如在10加仑/分钟时约100磅/平方英寸)，因此，由于流量控制阀而引入回路的热量达到最小。

从图2中可以清楚地看出，马达速度传感器40、42、44和46各自电气连接于一可编程防滑微控制器92，以提供指示每只马达14、16、18和20的速度的输入信号。该微控制器92电气连接于防滑阀歧管装置22中的流量控制阀84、86、88和90的每一个，以分别为它们螺线管82提供控制信号。

在运行时，微控制器92对从传感器40、42、44和46得到的所有马达速度信号进行比较，并根据程序找出或识别出其速度超过其他马达速度一预定量的马达。预编程序数量可以是一给定的每分钟转数差(超过多少)，也可以是相对项中的一个百分数例如10％或20％。微控制器92命令相应于出差错的马达14、16、18或20的流量控制阀84、86、88或90的螺线管82按比例限制提供给该马达的流体流量直到该马达的速度与其他马达速度相等为止。在出差错的马达上的马达速度传感器提供反馈给微控制器92，后者命令流量控制阀调节流向马达或从马达流出的流道以使所有的轮子的速度都匹配为止。一只完全卸载(自由状态)的轮子不会立刻完全停下低速运行。相反，卸载的轮子将继续与其他轮子一起旋转。传感器继续发送马达速度信号给微控制器以提供闭路反馈。一旦该卸载的轮子重新回复它的正常的牵引状态，或者达到与其他轮子一样的速度，有关流量控制阀就会自动复位到完全打开的位置。

虽然以上的叙述是针对四轮驱动车辆的，本发明也很容易适用于两轮或三轮液压驱动的车辆。请参阅图7。图中示出了本发明应用于一两轮驱动的车辆。防滑阀的双向特性允许它不论设置在闭合回路中马达的哪一侧，不管在回路中流体流动的方向如何都可以持久有效地工作。因此，不管车辆是向前还是向后移动，本发明都可以实现电子牵引控制。防滑或流量控制阀84、86、88和90以及歧管装置22的产生成本相对较低，它们与传统C/D阀相比安装简便，而且对管路的要求也较低。本发明的电子牵引控制系统的另一大优点是性能的提高。本发明的电子速度反馈对各种车速都能很好工作，而与马达类型及排量无关。因此，固定排量马达可以替代图1中所示的可变排量马达14、16、18和20或者和可变排量马达14、16、18和20混合使用，而不会降低本发明的效用。微控制器92的软件参数可以很快变换并且很容易适应种种常用的机器和结构。牵引控制系统的部件可以用于不同车轮轴距、不同马达和不同轮胎尺寸等等。由此可见，本发明至少可以满足上述目的。

Claims (10)

1.一种用于有多个用液压驱动车轮的车辆的电子牵引控制系统，该系统包括，

一液压泵；

多个液压驱动马达，每一马达流体地与该泵相连以驱动多个轮子中的一个轮子；

多个速度传感器，其数量与驱动马达的数目相对应，用以为每一驱动马达产生马达速度信号；以及

一电子控制流量控制阀，它包括：一与速度传感器电连接的微控制器，用以接收和对马达速度信号进行比较；以及，多个常开的防滑阀，每一防滑阀均与微控制器电连接，以接收限流指令信号，此限流信号是微控制器根据马达速度信号的比较而发出的，该防滑阀与驱动马达之一流体连通并设置在该驱动马达和液压泵之间。

2.如权利要求1所述的电子牵引控制系统，其特征在于，该防滑阀是用比例螺线管动作的滑阀。

3.如权利要求2所述的电子牵引系统，其特征在于，每一滑阀包括一具有阀柱孔及第一和第二口的管体，所述滑阀包括可滑动地安装在阀柱孔内的一长的中空阀柱，并且该阀柱在其内具有一预定范围的行程，阀柱包括多个延伸穿过阀柱并与第一口流体连通的第一计量孔以及多个延伸穿过阀柱并与第二口流体连通的第二计量孔，所述多个第一和第二计量孔彼此相互隔开一段距离并至少分别与第一和第二孔部分配准以使在阀柱行程的整个范围内部分流体可以通过计量口从第二口流至第一口。

4.如权利要求3所述的电子牵引控制系统，其特征在于，阀柱滑动地安装，以便在阀柱孔内作纵向线性运动。

5.如权利要求2所述的电子牵引控制系统，其特征在于，所述比例螺线管控制的滑阀包括一可调节的螺线管。

6.如权利要求1所述的电子牵引控制系统，其特征在于，防滑阀设置在一单一的共同管体内。

7.如权利要求1所述的电子牵引控制系统，其特征在于，所述每一防滑阀包括一阀柱，该阀柱由一弹簧偏置于常开的位置。

8.如权利要求1所述的电子牵引控制系统，其特征在于，所述多个液压驱动马达包括至少两个液压马达。

9.如权利要求1所述的电子牵引控制系统，其特征在于，微控制器将诸速度信号进行比较，并且如果诸速度信号彼此相差大于一预定量时发送出一限流指令信号给至少一个防滑阀。

10.一种防止有多个液压驱动的车轮的车辆中车轮打滑的方法，所述多个车轮各由多个具有一定流体排量的液压马达之一所驱动，此液压马达与一液压泵流体连通，所述方法包括以下步骤：

a)提供多个马达速度传感器，多个常开防滑阀各自流体连接于马达之一，位于所述泵和所述马达之间，一微控制器与诸马达速度传感器及防滑阀相连；

b)从每一马达的每一速度传感器产生各马达的速度信号；

c)在微控制器中将诸马达速度进行比较，识别出打滑的轮子，即识别出马达速度信号超过其他轮子的马达速度信号一预定量的轮子；

从微控制器产生一指令信号传送给该打滑的轮子的防滑阀，以限制从液压泵提供给所述马达的液压流体的流量以降低该马达的速度，从而使该打滑的轮子减速而不管马达的排流量是多少。

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