CN1776123B - 施工车辆的液压传动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于轮式装载机等施工车辆的液压传动控制系统，包括一些转臂缸(3)，一个用来控制该转臂缸(3)的压力室(3a)内压力的驱动器控制阀(16)，一个通过连接线(9)与该转臂缸(3)的压力室(3a)相连接的储罐(7)，一个开/关阀(5)，它有一个控制室(5a)，用来根据该室内的压力选择性地联通或切断连接线(9)，以及一个转换装置，用来选择性地将压力送到控制室(5a)或从室中将压力泄放，此转换装置包含一个控制装置，用来可变化地控制开/关阀(5)的开口大小。

Description

施工车辆的液压传动控制系统

技术领域

本发明涉及轮式装载机等施工车辆的液压传动控制系统。

背景技术

在用轮式装载机进行挖掘/装载作业时，经常要把泥土、沙子等装载在挖斗内的东西移动一个预定位置。在带着负荷移动时，由于挖斗的重量增加车辆的上下运动会引起转臂上下摇动，结果使得车辆的震动增强。

为了降低这些震动，在移动时将一个转臂缸的底压力室和一个储罐相互联通，使底压力室内的压力涨落吸收在储罐内。另一方面，在用挖斗进行挖掘作业时将与储罐的连接切断，以防止挖掘力吸收在储罐内。这类传统技术可参考JP-A-2000-309953。

图9表示JP-A-2000-309953所描述技术的主要部分，虽然它并不是本专利出版物所包含的任何一张图。下面将把图9作为一种传统技术加以说明。图9所示的传统技术有一些液压缸安装在施工车辆上，具体包括一些转臂缸51，一个用来控制这些转臂缸51压力室内的压力的驱动器控制阀，即驱动器控制阀54，和主线52、53，后者分别将驱动器控制阀54和转臂缸的底压力室51a和杆压力室51b相连接，同时还安装了从主线52、53分支出来的分支线路50。分支线路50具有分支线55、56，分别从主线52、53分出，而且这些分支线55、56通过开/关阀57分别与储罐58和贮液器61相连接。电磁阀59根据控制器60的信号而转换，使开/关阀57转换成关闭位置G或打开位置H。

在用挖斗进行挖掘作业过程中，开/关阀57处于关闭位置G，故转臂缸51的底压力室与储罐58隔开，以防止储罐58内作用于转臂缸51上的挖掘力的吸收。

另一方面，在移动时电磁阀被转换，将开/关阀57转到关闭位置H。因而，转臂缸51的底压力室51a与储罐58联通，使底压力室51a上负荷内的起伏吸收在储罐58内，从而抑制车辆的震动。

在上述传统技术中，开/关阀57安置得能有选择性地将转臂缸51的底压力室与储罐58联通，或者有选择性地切断它们的联系。在联通时，开/关阀57的开口总保持不变。但是，前部的重量将依装载在挖斗内的材料、车辆的种类、前面的附件等而改变。当开/关阀57的开口相对前段的重量而言极其小时，有时加到转臂缸上的负荷的变动可能不能完全吸收在储罐58内，也就是说，有时不能抑制震动。反之，当开口相对于前段的重量而言过大时，前段的震动可能不能充分衰减，因而有时施工车辆本体可能颤动而变得不稳定。因此，在某些情况下，传统技术可能不能完全吸收由于前段重量的变化所引起的震动。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种施工车辆的液压传动控制系统，不管车辆前段的重量如何改变，它都能抑制车辆带负荷移动时产生的震动。

为实现上述目的，本发明提供一种施工车辆的液压传动控制系统，该系统具有一个液压缸，一个用来控制液压缸的压力室内的压力的驱动器控制阀，一个通过连接线与液压缸的压力室相连接的储罐。一个带控制室的开/关阀(用来根据控制室内的压力选择性地接通或切断连接线)，和一个转换装置，用来选择性地为控制室加压或泄压，此转换装置包含一个控制装置，用来反复控制开/关阀的开口大小。

按照上述结构的本发明，只需要通过控制装置进行控制，使得开/关阀的开口在前段重量较轻时比较小，而在前段重量较重时比较大。换句话说，利用控制装置按照前段重量的变化可将开/关阀控制到最佳的开口尺寸，从而不论前段的重量如何改变，都可抑制带负荷移动时产生的震动。

在上述发明中，转换装置可能包含一个电磁操作的比例阀，用来控制控制阀。

在上述发明中，液压控制系统可能还包括一个负荷压力检测装置，用来检测液压缸上的负荷压力并输出一个与此负荷压力相关的信号；同时控制装置可根据负荷压力检测装置输出的信号改变开/关阀的开口大小。

在上述发明中，液压传动控制系统可能还包括一个车辆速度检测装置，用来检测施工车辆的车速并输出一个与此车速相关的信号；同时控制装置可根据由车速检测装置输出的信号改变开/关阀的开口大小。

在上述发明中，液压传动控制系统可能还包括一个开口指令装置，用来根据操作者的输入而输出一个信号，指示开/关阀的开口大小；同时控制装置可根据开口指示装置输出的信号改变开/关阀的开口大小。

在上述发明中，液压传动控制系统可能还包括一个选择器阀，它被安置在从连接线分支出来的旁路线上，而且与开/关阀并联，使得旁路线一般保持联通，但在液压缸上的负荷压力增至至少一个预定压力时可以被切断。

在上述发明中，可以在旁路线上安装一个单向阀，使得压力只能从液压缸放泄给储罐。

由于本发明可以根据前段的重量用控制装置反复控制开/关阀的开口，故不论前段的重量如何改变，都可以抑制带负荷移动时产生的震动。因此，本发明可以改善传统技术的震动抑制性能。

附图说明

图1是作为施工车辆一例的一个轮式装载机的外形图，此施工车辆可以采用本发明第一实施例的液压传动控制系统。

图2是按本发明第一实施例的液压传动控制系统的线路示意图。

图3是开/关阀开口特性一例的示意图，它可以从本发明第一实施例的液压传动控制系统得到。

图4是说明负荷压力和系数函数之间关系一个例子的示意图，此函数是由本发明第一实施例的液压传动控制系统中的一个控制器设定的。

图5是说明车辆速度和系数函数之间关系一个例子的示意图，此函数是由本发明第一实施例的液压传动控制系统中一个控制器设定的。

图6是说明操作者指令数量和控制电流之间关系一个例子的示意图，此电流是由本发明第一实施例的液压传动控制系统中一个控制器设定的。

图7是由按本发明第一实施例的液压传动控制系统中的控制器所作处理过程一个例子的流程图。

图8为按本发明第二实施例的液压传动控制系统的线路示意图。

图9为传统施工车辆的液压传动控制系统的线路示意图。

具体实施方式

下面将根据各附图，对本发明的施工车辆液压传动控制系统的最佳实施模式进行说明。

参见图1，轮式装载机有一个安装在车辆本体上的转臂1和一个固定在转臂1自由端的挖斗2，这些转臂1和挖斗2可分别由一对转臂缸3和一对挖斗缸4驱动。

第一实施例

下面参考图2，按第二实施例的这个液压传动控制系统有一个分支线路24，它是从主线路分支出来的，用来驱动转臂缸3。底压力室3a和杆压力室3b分别通过主线14和15连至驱动器控制阀16。驱动器控制阀16将液压泵P的压力按照控制杆17的一个控制行程放泄给转臂缸3的底压力室3a和杆压力室3b中的一个，或将其它的压力室与储罐T联通。这样一来，转臂缸3就伸出或缩回。

分支线路24具有分支线9和10，分别由主线14和15分支出来，并通过开/关阀5分别与储罐7和贮液器T相连接。必须指出，分支线9可将转臂缸3的底压力室3a连至储罐7，而分支线10可将转臂缸3的杆压力室3b连至贮液器T。

开/关阀5是一个四口双位选择器阀，并且在压力通过一个电磁比例阀12和控制线13从压力源8放泄给压力室5a时被驱动。开/关阀5的另一个压力室5b通过一个泄放线11和分支线10连至贮液器T。另外，压力室5b装有一个复位弹簧6。

通常开/关阀5是由复位弹簧6推动并保持在关闭位置A，因而分支线9、10被切断。当压力放泄至压力室5a时，开/关阀5被带到打开位置B，故分支线9、10分别与储罐7和贮液器T相连接。

电磁比例阀12根据从控制装置(如控制器21)来的电信号而打开或关闭，以反复控制开/关阀5的开口。当电磁比例阀12处在中间时，它所处的位置使得压力室5a通过控制线13与贮液器T相连接。但是，电磁比例阀12一接到从控制器21来的信号就按该信号转到位置D，使得压力通过控制线13从压力源8放泄至压力室5a。与控制器21电气相联的是一个负荷压力检测装置，它与转臂缸3的底压力室3a相连，用以检测底压力室3a内的负荷压力并通过压力传感器18等输出一个与负荷压力相应的信号；一个车辆速度检测装置，用来检测轮式装载机的移动速度并通过速度传感器19等输出一个与移动速度相应的信号；以及一个开口指令装置，用来根据操作者的输入通过指令开关20等输出一个确定开/关阀5的开口大小的信号。控制器21将与各信号相应的控制信号输出至电磁比例阀12。

必须指出，上述控制器21，电磁比例阀12和压力源8构成一个转换装置，有选择地将一个控制压力传至开/关阀5的控制室5a或从其中泄放出来。

分支线路24还装有一个塞子22和一个安全阀23，它们并联地安置在储罐7和贮液器T之间。

下面参照图3来说明图2中开/关阀5的开口特性。图中横坐标代表电磁比例阀12从控制器21接收到的控制电流，纵坐标代表开/关阀5的开口大小。当控制电流传至电磁比例阀12时，一个与电流值相应的压力放泄至压力室5a，使开/关阀5移动一个行程。开/关阀5开口的最大值设置成转臂缸3上负荷压力的预期最大值。使开口最大(即使开/关阀5移动整个行程)的电流值用i_max表示。在图3的例子中，在开/关阀5上开了一个凹槽，为开口提供一个细调的范围。

参看图4来说明转臂缸3底压力室3a上的负荷压力与图2所示控制器21设定的系数函数之间的关系。横坐标代表转臂缸3底压力室3a上的负荷压力，纵坐标代表控制器21内的计算输出系数ep。在这个例子中，系数ep的范围从0到1，并由它确定输出到电磁比例阀12的控制电流大小，它是根据压力传感器18检测到的压力计算出来的。负荷压力越大，则系数ep越大，且控制电流越大。

下面参照图5来说明车速和图2所示控制器21设定的系数函数之间的关系。横坐标代表车速，纵坐标代表控制器21内的计算输出系数ev。在这个例子中，系数的范围从0至1，并由它确定传至电磁比例阀12的控制电流大小，它是根据速度传感器19检测到的移动速度计算出来的。当车速达到预定值V_O，系数的值SP使得开/关阀5达到连接位置，因而开/关阀5开始打开。车速越高，系数ev越大，而且控制电流越大。稍后将对图4和5中的系数ev、ep加以说明。

下面参照图6来说明指令开关20的工作行程和图2所示控制器21所设定的控制电流之间的关系。横坐标代表指令开关20的控制行程，即操作者的指令数量，而纵坐标代表流入电磁比例阀12的控制电流。在这个例子中，不论负荷压力和移动速度如何，流入电磁比例阀12的控制电流大小是由操作者的指令数量决定的，而且开/关阀5的开口随着操作者的指令数量的增加而增大。

下面根据图7的流程图来说明图2所示控制器21所进行的处理过程。当轮式装载机作业时，控制器21从压力传感器18、速度传感器19和指令开关20接收信号(S4)。此时控制器21确认是否有从指令开关来的信号(S4)，如有信号，则输出一个与操作者的指令数量相应的控制电流(S5)。反之，若无信号，则控制器21计算出一个与负荷压力和移动速度相应的控制电流(S6)，并将它输出至电磁比例阀12。

现在来说明如何计算控制电流。在图4和5中，与负荷压力和移动速度相对应的系数ev和ep与控制电流i_max(见图3，它使开/关阀5移动一个整行程)的乘积被用作电磁比例阀12的控制电流。因此，转臂缸3上的负荷越大且移动速度越大，则控制电流越大。开/关阀5的开口也越大。即使负荷压力很大，轮式装载机也可以进行挖掘作业，虽然移动速度达不到图5所示的某个水平。因此把控制电流设置得很小，使开/关阀5打不开。

现在参照图2至7来说明按第一实施例中液压传动控制系统的动作。为便于说明它与图1所示轮式装载机的协同作业，假定这种动作是在没有指令开关20的任何信号下进行的。

当图1所示轮式装载机进行挖掘，装载作业或挖掘移动时，移动速度很低，且传至电磁比例阀12的控制电流很小(如上面对图7所作的说明)。因而，没有足以克服预先设置在弹簧6上的负载所需的压力加到开/关阀5的压力室5a内。所以开/关阀5停留在关闭位置A，换句话说，分支线9和10被切断。

当轮式装载机带着负荷移动时，从控制器21向电磁比例阀12输出一个与负荷压力和车速相应的控制电流，同时按照输出值控制从压力源8的压力，然后放泄给开/关阀5的压力室5a。当加到压力室5a的压力增加到足以克服弹簧6上的预置负荷时，开/关阀5移动一个与压力室5a中的压力相对应的行程。结果开/关阀5转至打开位置B，即分支线9和10分别成为连接状态，同时在行进过程中，转臂1的晃动通过转臂缸3和分支线9被储罐7所吸收。当轮式装载机前段上的负荷(即转臂缸3上的负荷压力)很高时，开/关阀5的开口变得较大。另一方面，当前段的负荷很小时，阀5的开口变得较小。

按照上述结构的第一实施例，开/关阀5的开口被控制器21根据负荷压力和车辆速度反复控制。因此，可以将开/关阀5的开口控制到一个适当的值，它适合于前段的重量(如存在或不存在负荷)和车辆种类，由于前部附件改变在转臂缸上的负荷，以及车辆的速度，同时能适当抑制轮式装载机在行进中的震动。也就是说，可以保证有极好的震动抑制特性。

第二实施例

在上述第一实施例中，当开/关阀5处在关闭位置A时储罐7的压力，基本等于开/关阀5刚要转换成关闭位置A之前处在打开位置B时转臂缸3的底压力室3a内的压力。但是，转臂缸3上的负荷压力经常随着负载的重量，转臂1的夹持角等改变。在开/关阀5转换到打开位置B的那一刻，在转臂缸3的底压力室3a和储罐7之间相应有一个压力差。由于这个压力差，可能产生一个不希望有的运动(如转臂1突然降低)，从而造成抖动而影响乘座的舒适度。

下面参照图8所示的线路示意图来说明按本发明第二实施例的液压传动控制系统。在描述第二实施例时，那些与第一实施例相应部件相同或等效的液压传动控制系统部件将用同样的参考数字表示，并不再对它们作说明。我们只对那些与第一实施例相应部件不同的液压传动控制系统部件进行说明。

在将转臂缸3的底压力室3a和储罐7彼此相连的分支线9上，安装了一个与开/关阀5并联的旁路线26，而且在旁路线26上从上游顺序安装了一个电阻器25和一个选择器阀27。此选择器阀27是一个二口二位选择器阀27。电阻器25下游方的压力通到选择器阀27的一个压力转变点，即压力室27a，而另一个压力室(即压力室27b)通过泄放线31与贮液器T相连接。选择器阀27也装有一个复位弹簧28。

通常选择器阀27保持在打开位置E，使得转臂缸3的底压力室3a和储罐7通过旁路线26相连接。当转臂缸3的底压力室3a内的压力升高且压力室27a内的压力高于由复位弹簧28设定的压力时，压力室27a处在关闭位置F，因而旁路线26被切断。

另外，在压力室27a的打开位置E上安置了一个校验阀29，它只允许从转臂缸3的底压力室3a向储罐7的流动。

根据上述构造的第二实施例，即使开/关阀5处于关闭位置A，转臂缸3的底压力室3a和储罐7也通过旁路线26连在一起。因而，储罐7内的压力可以接近于转臂缸3的底压力室3a内的压力，造成储罐7和转臂缸3的底压力室3a之间的压力差下降。即使在开/关阀5转换成打开位置B的时刻，也可以减少不希望有的转臂运动，使车辆的抖动得到抑制。由于电阻器25安装在旁路线26上，还可以抑制加到转臂缸3的挖掘压力在储罐7内的吸收。其它的操作和有利的方面与上面对第一实施例所说的一样。

必须指出，虽然在上述第一和第二实施例中，负荷压力和车辆速度与系数函数ev、ep之间的关系是在控制器21内设定的，但本发明不限于设定这类关系，也可以在那儿设定负荷压力和车速与控制电流的关系。

此外，也可以把上述第一和第二实施例做成使控制器21带一个时钟装置，以测量从速度传感器19的信号输入控制器21的时间点开始的时间，将一个控制信号(即能让开/关阀5的开口在一预定时间内保持比较小的控制电流)从控制器21输出到电磁比例阀12，并从上述预定时间之外的一个时间将一个能逐渐增大开/关阀5开口的控制电流从控制器21输出到电磁比例阀12。

利用上述结构的液压传动控制系统，可以把开/关阀5的开口均匀地从关闭位置A转成打开位置B，并且还可以在带负荷移动一开始就从很小的打开位置转成很大的打开位置。因此，这样可以避免对轮式装载机产生冲击，否则的话，由于打开开/关阀5可能会出现这种冲击。

Claims (5)

1.一种用于施工车辆的液压传动控制系统，该系统包括一个液压缸(3)，一个用来控制该液压缸(3)的压力室(3a)内压力的驱动器控制阀(16)，一个通过连接线(9)与该液压缸(3)的压力室(3a)相连接的储罐(7)，一个开/关阀(5)，该开/关阀(5)有一个控制室(5a)，用来根据该控制室(5a)内的压力选择性地联通或切断连接线(9)，以及一个转换装置，用来选择性地将压力送到控制室(5a)或从控制室(5a)中将压力泄放，此转换装置包含一个控制装置，用来可改变地控制开/关阀(5)的一个开口，

包括一个选择器阀(27)，它安装在一个从连接线(9)分支出来并与开/关阀(5)并联安置的旁路线(26)上，使得该旁路线(26)通常保持联通，但当液压缸(3)上的负荷压力增至至少一个预定压力时被切断，

一个单向阀(29)安装在旁路线(26)上，使得压力只能从液压缸(3)放泄至储罐(7)，

还包括一个时钟装置，以测量从车辆速度测量装置(19)的信号输入控制装置(21)的时间点开始的时间，在一预定时间内将能让开/关阀(5)的开口保持比较小的控制信号从控制装置(21)输出到电磁比例阀(12)，并从上述预定时间之外的一个时间将一个能逐渐增大开/关阀(5)的开口的控制信号从控制装置(21)输出到电磁比例阀(12)。

2.如权利要求1所述的液压传动控制系统，其中转换装置包括一个电磁比例阀(12)，用来控制开/关阀(5)。

3.如权利要求1所述的液压传动控制系统，其中液压传动控制系统还包括一个负荷压力检测装置(18)，用来检测液压缸(3)上的负荷压力，并输出与此负荷压力相对应的信号；并根据从负荷压力检测装置(18)输出的信号，控制装置(12，21)改变开/关阀(5)的开口大小。

4.如权利要求1所述的液压传动控制系统，其中液压传动控制系统还包括一个车辆速度测量装置(19)，用来检测施工车辆的车速并输出一个与车速相对应的信号；并根据车辆速度测量装置(19)输出的信号，控制装置(12，21)改变开/关阀(5)的开口大小。 

5.如权利要求1所述的液压传动控制系统，其中液压传动控制系统还包括一个开口指令装置(20)，用来根据操作者的输入而输出一个指明开/关阀(5)的开口大小的信号；并根据从开口指令装置(20)输入的信号，控制装置(12，21)改变开/关阀(5)的开口大小。 

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