CN1655977A - 控制系统以及具有该控制系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制至少一个液压缸(2，3)的系统，该系统包括第一控制阀单元(4)，该第一控制阀单元连接到所述液压缸上，用于调节所述液压缸；还包括第一可操作的控制装置(5)，该装置适于控制第一控制阀单元。该系统还包括第二控制阀单元(6)，该第二控制阀单元也连接到所述液压缸，用于调节所述液压缸；以及第二可操作的控制装置(7)，该装置适于控制第二控制阀单元。该系统还包括用于优先选择第一控制装置的装置(23)。该优先控制装置被以一种方式由液压控制，这种方式下，在第一控制装置运行时，至少被显著减小第二控制装置对液压缸(2，3)的影响。

Description

控制系统以及具有该控制系统的车辆

技术领域

本发明涉及一种用于控制至少一个液压缸的系统，该系统包括：第一控制阀单元，所述控制阀单元与所述的液压缸相连，用于调节所述液压缸；第一可操作的控制装置，该装置适于控制第一控制阀单元；第二控制阀单元，该控制阀单元也与所述的液压缸相连，用于控制所述液压缸；以及第二可操作的控制装置，适于控制第二控制阀单元，该系统还包括用于优先选择第一控制装置的装置。

背景技术

这种控制系统用于各种类型的工作车辆，这些车辆包括前部和后部，每一部分具有至少一根轮轴。车辆的前后两部分以铰接的形式互连，并且这两部分可通过设置于其间的两个液压缸而围绕所述铰链相互转动。这种工作车辆的一个例子是装载机，如轮式装载机或翻斗车。在这种情况下，第一控制装置包括车辆的方向盘，而第二控制装置包括手柄或操纵杆。

下文将以实例描述本发明，其中，控制系统设置在装载机上，用于控制其转向缸。这是本发明应用领域内的一个例子，它不是限制性的。

对装载机的转向控制有较高的安全性要求。通常，装载机有常规的方向盘转向，但是也可以同时设置有手柄转向。方向盘在运输时使用，而手柄则在低速工作时使用，例如装载卡车时，以方便司机操作。

通常以下述方式设计控制系统：司机借助方向盘转向，机械地调节液压阀，进而将液压能量由该液压阀传送到转向缸。手柄转向也将液压能量传送到转向缸，但是其液压阀通常由电信号控制，即，司机驱动手柄，进而由手柄产生电信号。在一些情况下，需要处理由手柄发出的电信号(斜率、最大值等)，这可以通过把这些信号从手柄经由机载计算机传送到液压阀来实现。

手柄转向及其电子设备是一个复杂的系统，具有许多故障来源。为了提高安全性，可以将该控制系统设计成方向盘转向具有最高的优先权，也就是说，如果同时使用方向盘和手柄，则方向盘有效。如果在手柄转向过程中发生故障(例如手柄处于中间位置时仍然发生转向操作，或者如果手柄在某一位置被卡住)，司机可以使用方向盘安全地操纵机械。执行优先控制的一种方式是利用机载计算机通过传感器接受信号，该传感器检测司机是否在使用方向盘，因而，该计算机能够抑制发出到手柄转向装置的液压阀的控制信号。这种系统的问题之一是对机载计算机和其他电子设备的质量要求极高，并由此导致成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是制造一种用于优先选择特定控制装置的控制系统，相比于现有技术，该系统提供更高的安全性能。本发明的另一目的是制造一种控制系统，该系统为提高效费比提供可能性。

通过以下方案实现上述目的：利用液压装置按照下述方式控制优先控制装置：一旦第一控制装置运行，第二控制装置对液压缸调节的影响就至少被显著减小。换句话说，第一控制装置优先于第二控制装置，无论第二控制装置当时是否控制着液压缸，也就是说无论第二控制装置的位置如何，或着说无论该第二控制装置是否正被驱动。因此，一旦第一控制装置被驱动，对液压缸的控制就以液压的方式从第二控制装置转移到第一控制装置。

根据本发明的一个实施例，优先控制装置为实现优先控制，适于驱动第二控制阀单元到一位置，在该位置处，无论第二控制装置的位置如何，第二控制阀单元对液压缸的影响都至少被显著减小。从而，系统干涉并液压地断开第二控制装置和第二控制阀单元之间的控制关系。

根据本发明的另外一实施例，优先控制装置与第一控制阀单元以一种方式相连，在这种方式下，当第一控制阀单元被驱动时，启动优先控制。这为简化控制并节约控制系统的成本提供可能。

根据本发明的另一实施例，该系统包括泵，该泵适于根据系统的载荷而被驱动。优先控制装置还包括优先选择阀，该优先选择阀与第二控制阀单元液压地相连。此外，该优先选择阀还与一管路相连接，该管路与泵相连接，用于根据载荷控制该优先选择阀。换句话说，该系统对于载荷是灵敏的。该优先选择阀由此受到管路内压力的控制，以实现对载荷的灵敏。

下文将说明本发明的其它优选实施例和优点。

附图说明

下面将参照附图所示的实施例详细说明本发明。

图1概略地示出一种轮式装载机的顶视图。

图2到图6表示本发明的5个优选实施例。

具体实施方式

图1表示轮式装载机100形式的卡车的顶视简图。该轮式装载机100包括前部101和后部102，前部和后部分别具有轮轴103、104。车辆的两部分101和102以铰接的形式互连，这两部分可通过设置于二者之间的液压转向缸2、3而围绕铰链105相对转动。

图2表示液压系统1，该系统用于调节轮式装载机的两个液压缸2，3。实线所示管路为主管路，虚线所示管路为用于调节系统内各部件的控制管路。

该系统包括第一控制阀单元4，车辆方向盘式的第一控制装置5以机械方式调节该第一控制阀单元。该系统还包括第二控制阀单元6，手柄式的第二控制装置7以电子方式控制该第二控制阀单元。图中以点划线示出了通过手柄7进行的控制。

该系统为载荷灵敏型(LS)系统，包括变量泵8以及油箱9。该泵8由车辆的柴油机式的推进引擎54驱动。该泵8通过往复阀10及已开启的控制阀单元4、6检测转向缸2、3的压力(LS信号)。随后，该泵产生高出转向缸压力几巴的压力，使油流向转向缸2、3，转向缸内的油量取决于已开启的控制阀单元4、6动作的程度。

液压缸2、3适于采用下述方式：第一液压缸2的活塞侧11和第二液压缸3的活塞杆侧12连接到泵8，用于控制车辆右转；第一液压缸2的活塞杆侧13和第二液压缸3的活塞侧14连接到泵8，用于控制车辆左转。

液压缸2、3与泵8之间的连接以及液压缸的调节可以通过控制阀单元4以方向盘转向方式或通过控制阀单元6以手柄转向方式完成。

第一控制阀单元4包括两个阀，或者说是滑阀15、16，其中一个设置在另一个的外侧以使得二者可以相对转动。但在图中，滑阀15、16概略地表示为线性移动。控制阀单元4还包括液压马达17，该液压马达适于使图中的下滑阀16“追踪”上滑阀15以关闭上滑阀。在司机转动方向盘时，一定量的油被供给到液压缸2、3，从而导致一定程度的动作。当下滑阀16触及上滑阀15时，该动作结束。

第二控制阀单元6包括：定向阀18，该定向阀确定转向方向和控制油流；以及减压阀19，该减压阀确保控制压力被限制在预定的水平，而与泵的压力无关。该控制阀单元6还包括两个电动控制阀20、21，二者由手柄7所发出的电信号间接地控制。电动控制阀20、21在管路28上相互并联地布置。管路28还连接到定向阀18的两侧，使其克服弹簧力移动。泵8通过管路29连接到电动阀20、21，该管路29在电动阀之间与管路28相连接。这种设置的结果是，通过手柄7启动右侧阀21，对定向阀18产生油压，使得定向阀克服弹簧力向图中的右侧移动；通过手柄7启动左侧阀20，对定向阀18产生油压，使得定向阀克服弹簧力向图中的左侧移动。

为了控制右转，启动右侧的电动控制阀21，该控制阀向定向阀18提供与电信号成正比的油压。电信号(油压)越高，定向阀18的动作就越大，并由此获得越大的控制流。为了控制左转，相应地启动左侧的电动控制阀20。

当控制阀单元6没有启动时，LS信号被经过定向阀18由往复阀10(见管路50)连接到油箱9，因此理论上不会有压力。第一控制阀单元4的情况也相同，该控制阀在不启动的时候也将LS信号连接到油箱9。泵8由此被停下来并仅保持低压。因此，两个电动阀20、21是以如下方式设置：其中一个阀的启动会导致定向阀18朝向一个方向移动，而另一个阀的启动会导致定向阀18朝向另一个方向移动。

为了防止系统中的压力为负压以及超过预定的最大压力，系统还包括注满阀(top-up valve)和阻流阀，二者共同以附图标记22表示。注满阀和阻流阀的功能是已知的，所以在此不作详细介绍。

第一控制阀单元4以及第二控制阀单元6设置在泵8和液压缸2、3之间的并联管路上。根据司机所选择的控制车辆转向的控制装置，也即方向盘5或手柄7，液压缸2、3受到与所选择的控制装置相连接的控制阀单元的控制。而与没有被使用的控制装置相连接的另外一个控制阀单元则处于非启动状态。

系统1还包括优先控制装置23，该装置用于确保方向盘控制转向具有最高的优先权，也就是说，如果同时操作方向盘5和手柄7，那么方向盘有效或者优先。优先控制完全以液压方式实现。

优先控制装置23包括优先选择阀和两个节流阀25、26，该优先选择阀采用顺序阀(sequential valve)24的形式。该顺序阀24为弹簧加载式，管路27连接到该顺序阀24以利用油压克服弹簧力打开该阀，并通过第一控制阀单元4连接到转向缸2、3。当第一控制阀单元4处于中间位置时，顺序阀并不受到影响；但是当通过操纵方向盘5驱动第一控制阀4时，顺序阀24与转向缸2、3的压力相通，顺序阀由此被开启。

顺序阀24也设置在管路31上，该管路连接到定向阀的两侧。准确地说，该顺序阀与两个电动控制阀20、21并联设置，并且分别与连接这两个控制阀和定向阀18的管路相连接，当顺序阀24受到足够高的压力时，该顺序阀打开，并且作用到定向阀18两侧的压力在某种程度上被均衡。

下面将对优先控制作详细的描述。当司机使用转向手柄7向右转向时，油压通过右侧的电动控制阀21施加到定向阀18，油压的水平取决于手柄7动作的程度。定向阀18另一侧面的油通过左侧电动控制阀20被排入油箱。如果在这种情况下，司机同时操纵方向盘，那么第一控制阀单元4就将转向缸2、3的压力(LS信号)接通到顺序阀24，该阀随后开启。

当顺序阀24开启时，流体从定向阀18的一侧流向另外一侧，导致一定程度的压力平衡，并且定向阀18由此开始关闭，关闭的程度取决于压力平衡的程度。压力平衡的程度取决于来自右侧的电动阀21的控制流体的大小以及在用于管路30上的节流阀26和左侧电动阀20之间的压降。优先程度，也就是方向盘转向优先于手柄转向的程度，可以通过选择节流阀26的尺寸来设置。另外一个节流阀25作为优先控制装置的一部分被设置在管路27上，该管路连接顺序阀24；可以通过选择该节流阀的尺寸来设定用于优先控制的接通时间(斜率)，以使得接通不致于太突然。

上述的第一和第二控制阀单元4、6通过所述的优先控制装置23以液压方式互连，该优先控制装置23与转向缸2、3相并联。

图3到图6表示本发明的可选实施例。下文将仅仅说明这些实施例与图2所示的上述实施例的区别。

根据图3到图6所示的实施例，优先控制装置32-35适于检测在用于方向盘5的第一控制阀单元4内是否有流体。当有这样的流体发生时，启动优先控制。根据实施例2到5，该系统包括部件36、37、44-47，它们与油压管路相连并适于在顺序阀24的两侧造成压差以使其移动。

根据图3所示的第二实施例，所述的压差产生单元包括节流阀36，用于在该节流阀的上游和下游之间产生压差。流体表现为经过节流阀36的压降。节流阀36设置在第一控制阀单元4和油箱9之间的管路38上，也即位于方向盘5的控制阀单元4之后(控制阀单元的出口)。在节流阀36的两侧，管路40、41与管路38相连接，管路40、41也与顺序阀24相连接以对其进行调节。

当第一控制阀单元4移动到从泵8经由第一控制阀单元4向转向缸2、3输送液压油的位置时，用于开启顺序阀24的液压信号发出。本实施例意味着，为了启动优先控制，需要有油从控制阀单元4流向油箱9，由此导致操作延迟，这也表明需要比第一实施例更多地转动方向盘才能启动优先控制。当不需要因司机无意触动/移动方向盘5而启动优先控制时，这是有利的。

根据第三实施例(如图4)，流体表现为经过节流阀37的压降。节流阀37设置于泵8和第一控制阀单元4之间的管路39上，也即位于方向盘5的控制阀单元4之前(控制阀单元的入口)。在节流阀37的两侧，管路42、43与管路39相连接，管路42、43还与顺序阀24相连接以对其进行调节。当第一控制阀单元4移动到从泵8经由第一控制阀单元4向转向缸2、3输送液压油的位置时，用于开启顺序阀24的液压信号发出。

图5表示本发明的第四实施例，该实施例与图3所示的第二实施例相对应，区别之处在于流体表现为经过阀，具体而言为逆止阀(back-up valve)44的压降。逆止阀44是弹簧加载式的，并且具有确定的相对较低的开启压力，用于产生由弹簧控制的压降。节流阀46与逆止阀44并联设置，用于在流体停止时平衡压降。

图6表示本发明的第五实施例，该实施例与图4所示的第三实施例相对应，区别之处在于流体表现为经过阀，具体而言为逆止阀45的压降。该逆止阀45具有确定的开启压力，用于产生压降。节流阀47与逆止阀45并联设置，用于在流体停止时平衡压降。

在第四和第五实施例中，使用了相对较小的节流阀46、47，其目的是在没有流体通过逆止阀44、45的情况下，平衡逆止阀44、45两侧的压力。例如，每个逆止阀44、45所产生的压降为3巴。该压降基本上与流体无关。这产生相对较小的损失并且为系统节省燃油提供了可能性。使用节流阀46、47意味着必须转动方向盘到达一定速度，才能启动优先控制。

视系统中的其他部件，尤其是第一控制阀装置4的选择而定，根据上述五个实施例的不同方案可能是最有利的。

本发明并不局限于上述的实施例，在下述的权利要求的范围内可实现多种其他的变化或修改。有些情况下，需要处理由手柄发出的电信号(斜率、最高值等)，那么可以通过将该信号从手柄经由机载计算机传送到液压阀而实现。

Claims (17)

1.一种用于控制至少一个液压缸(2、3)的系统，包括：第一控制阀单元(4)，所述控制阀单元与所述液压缸相连，用于调节所述液压缸；第一可操作的控制装置(5)，所述装置适于控制第一控制阀单元；第二控制阀单元(6)，也与所述液压缸相连，用于控制所述液压缸；以及第二可操作的控制装置(7)，适于控制第二控制阀单元，该系统包括用于优先选择第一控制装置的装置(23、32、33、34、35)，其特征在于，优先控制装置(23、32、33、34、35)被以如下方式由液压控制：在这种方式下，一旦第一控制装置(5)运行时，第二控制装置(6)对液压缸(2、3)的调节的影响就至少被显著减小。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：第二控制阀单元(6)包括与液压缸(2、3)相连并调节所述液压缸的定向阀(18)。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：为了实现优先控制，优先控制装置(23、32、33、34、35)适于使第二控制阀单元(6)的定向阀(18)到达这样的位置，在该位置，无论第二控制装置(7)的位置如何，定向阀(18)对液压缸(2、3)的影响都至少被显著减小。

4.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于：优先控制装置(23、32、33、34、35)与第一控制阀单元(4)以如下方式相连，即当第一控制阀单元离开中间位置时，优先控制被启动。

5.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：第一和第二控制阀单元(4、6)通过与所述液压缸(2、3)并联的所述优先控制装置(23、32、33、34、35)液压地互连。

6.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：该系统包括泵(8)，该泵适于根据系统所受的载荷提供压力。

7.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：优先控制装置(23、32、33、34、35)包括优先选择阀(24)，该阀与第二控制阀单元(6)液压地相连，用以调节该第二控制阀单元。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：优先选择阀(24)与第一控制阀单元(4)以一种方式相连，在这种方式下，当第一控制阀单元执行控制时，该优先选择阀被调节。

9.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：优先控制装置(32、33、34、35)包括流体检测单元(36、37、44、45、46、47)，该单元与该系统的第一控制阀单元(4)和泵(8)之间的主管路(38)或该系统的第一控制阀单元(4)和油箱(9)之间的主管路(39)相连，用于当第一控制阀单元(4)中有流体时启动优先控制。

10.如权利要求7、8或9所述的系统，其特征在于：所述的流体检测单元(36、37、44、45、46、47)适于在优先选择阀(24)的两侧产生压力差，以驱动该优先选择阀。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述的压差产生单元包括节流阀(36、37)，适于节制主管路(38、39)中的流体，用以在节流阀的上游和下游之间产生压力差。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述的压差产生单元包括设置在主管路(38、39)上的弹簧加载式逆止阀(44、45)。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述的压差产生单元还包括节流阀(46、47)，它们适于在逆止阀(44、45)内没有流体时平衡逆止阀(44、45)两侧的压力。

14.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于：优先选择阀(24)与管路(27)相连，该管路与泵(8)相连并用于根据载荷控制该优先选择阀。

15.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：该系统包括适于如下方式的两个液压缸(2、3)，即当所述控制阀单元(4、6)中的一个被置于第一位置时，第一液压缸(2)的活塞侧(11)和第二液压缸(3)的活塞杆侧(12)与该系统的泵(8)相连；而当所述控制阀单元被置于第二位置时，第一液压缸(2)的活塞杆侧(13)和第二液压缸(3)的活塞侧(14)与该系统的泵相连。

16.一种车辆(100)，包括前部(101)和后部(102)，两部分以铰接的方式互连，并可通过设置在其间的两个液压缸(2、3)而围绕铰链(105)相对转动，其特征在于：该车辆包括如权利要求16所述的、用于控制两部分(101、102)的相对运动的系统。

17.如权利要求16所述的车辆，其特征在于：车辆(100)包括装载机。

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