專利名稱：建筑機(jī)械的牽引力控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑機(jī)械，特別涉及一種將推土機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力分配到作業(yè)機(jī)系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的牽引力控制裝置及其控制方法。
一般地，推土機(jī)是由發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)液壓泵，利用液壓操作推土機(jī)鏟斗而進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)經(jīng)過液壓變矩器、變速器及末級減速器，驅(qū)動(dòng)鏈輪(sprocket)，使車輛行走。
圖4是現(xiàn)有推土機(jī)的鏟斗操作用的液壓控制回路圖，該圖只表示鏟斗66的升降控制回路，省略了其它控制回路。
由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的定容量型液壓泵60的排出回路，經(jīng)過升降操作閥61連接在各升降液壓缸63、63上，所述升降操作閥具有操作推土機(jī)鏟斗66升降用的操作桿62。64是油槽。
圖4的升降操作閥61，在不操作時(shí)是位于(B)位置，鏟斗66處于保持狀態(tài)。
操作操作桿62，并將升降操作閥61設(shè)定在(A)位置上，于是各升降液壓缸63、63收縮，使鏟斗66上升。
此外，當(dāng)把升降操作閥61選擇在(C)位置上時(shí)，各升降液壓缸63、63伸長，將鏟斗66壓下。
在進(jìn)行挖掘、運(yùn)土作業(yè)的情況下，推土機(jī)前進(jìn)時(shí)使鏟斗66一邊上下運(yùn)動(dòng)一邊壓下地挖掘地表，當(dāng)鏟斗66中裝有土?xí)r，使鏟斗66處于保持狀態(tài)，并前進(jìn)、運(yùn)土。
在鏟斗66的操作馬力增大、作業(yè)機(jī)的液壓回路處在降壓狀態(tài)時(shí)，鏟斗的馬力達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)馬力的40％。在這種情況下，供給鏈輪的實(shí)際馬力約為30％。
因此，當(dāng)鏟斗66的載荷增大時(shí)，供給鏈輪的馬力減小，車速降低。操作人員感覺到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低、或車速降低，于是使鏟斗66升高、減輕鏟斗66所承受的載荷恢復(fù)車速。
為了解決上述問題，將圖4中的定容量型液壓泵60改為圖5所示的可變?nèi)萘啃鸵簤罕?5。也就是說，首先檢測鏟斗66的各升降液壓缸63、63的載荷壓力，并根據(jù)該載荷壓力的大小來控制可變?nèi)萘啃鸵簤罕?5的排出流量，以避免排出過量的油。
但是，采用圖4所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，在鏟斗66的操作過程中，經(jīng)常是排出定容量型液壓泵60的全部排出量，消耗馬力。例如，在從下坡時(shí)的下壓挖掘操作轉(zhuǎn)變?yōu)樯掀聲r(shí)的上推運(yùn)土操作時(shí)，在鏟斗66上裝滿土之后進(jìn)行上升操作，則鏟斗66的操作馬力增大，分配到行走系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出便減小。結(jié)果車速降低、發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速降低。
另外，當(dāng)鏟斗上裝砂土過多時(shí)，車輛的表觀重量也增大，液壓變矩器便處于失速狀態(tài)。結(jié)果，牽引力不足，車輛不前進(jìn)。
如果采用圖5所示的結(jié)構(gòu)，控制可變?nèi)萘啃鸵簤罕?5的排出流量，這樣雖然不會(huì)排出過多的油量，但分配到行走系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出增大，未考慮如何防止液壓變矩器成為失速狀態(tài)的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題而開發(fā)的，本發(fā)明的目的是提供一種建筑機(jī)械的牽引力控制裝置及其控制方法，這種控制裝置和控制方法在挖掘、運(yùn)土作業(yè)中，即使是在進(jìn)行了鏟斗舉起操作的情況下，液壓變矩器也難以變成失速狀態(tài)，可以發(fā)揮出充分的牽引力，而且在通常狀態(tài)下，可以迅速對鏟斗進(jìn)行操作。
本發(fā)明第1項(xiàng)內(nèi)容是關(guān)于一種建筑機(jī)械的牽引力控制裝置，該裝置是將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出分配給驅(qū)動(dòng)多個(gè)液壓泵而使作業(yè)機(jī)動(dòng)作的作業(yè)機(jī)系統(tǒng)，和經(jīng)過由液壓變矩器、變速器以及末級減速器構(gòu)成的動(dòng)力線而驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)使車輛行走的行走系統(tǒng)使用。它包括檢測發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；檢測液壓變矩器的輸出軸轉(zhuǎn)速的液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器；控制裝置，該控制裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器所測得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及液壓變矩器的輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器所測得的液壓變矩器的輸出軸轉(zhuǎn)速Nt計(jì)算出速度比e(＝Nt/Ne)，將所述速度比e與目標(biāo)速度比ec進(jìn)行比較，當(dāng)e≤ec時(shí)，所述控制裝置對設(shè)在所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的液壓回路上的升降操作閥進(jìn)行控制，使一側(cè)的液壓泵的排出液返回到油槽內(nèi)。
此外，在該控制裝置與所述升降操作閥之間，設(shè)有升降合流用的螺線管閥，將該升降合流螺線管閥從ON位置轉(zhuǎn)換到OFF位置時(shí)，操作升降操作閥，使一側(cè)的液壓泵21的排出液返回到油槽內(nèi)。
本發(fā)明的第2項(xiàng)內(nèi)容是關(guān)于一種建筑機(jī)械的牽引力控制方法，該方法將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力分配給驅(qū)動(dòng)多個(gè)液壓泵而使作業(yè)機(jī)動(dòng)作的作業(yè)機(jī)系統(tǒng)，和經(jīng)過由液壓變矩器、變速器及末級減速器構(gòu)成的動(dòng)力線而驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)使車輛行走的行走系統(tǒng)使用。采用這種牽引力控制方法，當(dāng)所述行走系統(tǒng)的牽引輸出力小于規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)，將所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)一側(cè)的液壓泵的排出液返回到油槽內(nèi)，使作業(yè)機(jī)載荷減小、增大牽引輸出力；當(dāng)該牽引輸出力大于規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)，停止將作業(yè)機(jī)系統(tǒng)一側(cè)的液壓泵的排出液返回油槽，于是可以迅速進(jìn)行作業(yè)機(jī)操作。
此外，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及液壓變矩器的輸出軸轉(zhuǎn)速Nt計(jì)算出速度比e(＝Nt/Ne)，并將該速度比e與目標(biāo)速度比ec進(jìn)行比較，當(dāng)e≤ec時(shí)，對設(shè)置在所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的液壓回路上的升降操作閥進(jìn)行控制，使一側(cè)的液壓泵的排出液返回到油槽內(nèi)。當(dāng)e＞ec時(shí)，對設(shè)置在所述作業(yè)機(jī)械系統(tǒng)的油壓回路上的升降操作閥進(jìn)行控制，停止一側(cè)的液壓泵的排出液向油槽返回。
采用這種結(jié)構(gòu)及控制方法，可時(shí)常根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和液壓變矩器輸出軸的轉(zhuǎn)速，求出分配到行走系統(tǒng)的車輛的牽引輸出力。并且，當(dāng)牽引輸出力下降到規(guī)定的目標(biāo)值以下時(shí)，減輕驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的液壓泵的載荷，并相應(yīng)增加分配給行走系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，防止液壓變矩器失速。
當(dāng)牽引輸出力超過規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)，將足夠的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力分配給作業(yè)機(jī)械系統(tǒng)，可迅速進(jìn)行作業(yè)機(jī)操作。
如此求出實(shí)際牽引輸出力，當(dāng)該實(shí)際牽引輸出力降低到目標(biāo)牽引輸出力以下時(shí)，將速度比e與目標(biāo)速度比ec進(jìn)行比較，在e≤ec的情況下，使所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)一側(cè)的液壓泵的排出液返回到油槽內(nèi)，但根據(jù)目標(biāo)速度比ec的設(shè)定值，該不等式必然為e＜ec。
下面是附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的控制裝置的構(gòu)成圖。
圖2為本發(fā)明的控制裝置的液壓控制回路圖。
圖3是表示本發(fā)明的控制方法的程序方框圖。
圖4是表示一現(xiàn)有推土機(jī)的鏟斗升降機(jī)操作例的液壓回路圖。
圖5表示另一現(xiàn)有推土機(jī)的鏟斗升降機(jī)操作例的液壓回路圖。
下面參照圖1～圖3，對本發(fā)明的建筑機(jī)械的牽引力控制裝置及其控制方法的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在圖1中，在發(fā)動(dòng)機(jī)1上設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器2，在液壓變矩器3上設(shè)有檢測輸出軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器4。
在與液壓變矩器3構(gòu)成一體的變速器5上，安裝有具有鏈輪7的末級減速器6。
操作鏟斗(圖中未示出)的升降操作桿10，連接在主控壓力控制閥11(pilot壓力控制閥)上，主控壓力控制閥11的液控管路分別連接在第1升降操作閥13及第2升降操作閥14上。在連接主控壓力控制閥11與第2升降操作閥14的液控管路上，安裝有升降合流螺線管閥12。
各升降液壓缸15、15，通過第1升降操作閥13及第2升降操作閥14，與液壓泵20、21連接。
控制裝置16與發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速傳感器2及液壓變矩器3的輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器5相連接，接收信號(hào)。此外，該控制裝置還與升降合流螺線管閥12相連接，發(fā)出控制信號(hào)。
圖2是本控制裝置的液壓回路圖，第1液壓泵20的排出管路，通過第1升降操作閥13與各升降液壓缸15、15連接。第2液壓泵21的排出管路，通過第2升降操作閥14與第1升降操作閥13的管路合流之后，連接在各升降液壓缸15、15上。
分別與具有升降操作桿10的主控壓力控制閥11的上升位置及下降位置相連接的液壓控制管路22、23，與第1升降操作閥13連接，同時(shí)，還通過升降合流螺線管閥12與第2升降操作閥14連接。該升降合流螺線管閥12，通過電路與控制裝置16連接。此外，在第1液壓泵20、第2液壓泵21的返回管路(排油管路)上，設(shè)有油槽24。
由控制裝置16向升降合流螺線管閥12發(fā)出控制信號(hào)，將升降合流螺線管閥12設(shè)定在(A)位置(ON)上。并且，操作升降操作桿10，當(dāng)把主控壓力控制閥11選擇在上升位置時(shí)，主控液壓泵25的控制壓力便被傳送給第1升降操作閥13及第2升降操作閥14，于是第1升降操作閥13及第2升降操作閥14均處于(A)位置(ON)。因此，第1液壓泵20及第2液壓泵21的排出液合流，并被輸送到各升降液壓缸15、15內(nèi)，于是各升降液壓缸15、15收縮，推土機(jī)鏟斗16上升。
相反，當(dāng)操作升降操作桿10，并把主控壓力控制閥11選擇在下降位置時(shí)，第1升降操作閥13及第2升降操作閥14都處于(C)位置(ON)。因此，第1液壓泵20及第2液壓泵21的排出液合流，并被輸送到各升降液壓缸15、15內(nèi)，于是，各升降液壓缸15、15伸長，挖土機(jī)鏟斗下降。
當(dāng)控制裝置16未向升降合流螺線管閥12發(fā)出控制信號(hào)時(shí)，升降合流螺線管閥12從(A)位置(ON)轉(zhuǎn)換到(B)位置(OFF)。因此，即使操作升降操作桿10，將主控壓力控制閥11選擇在上升位置或下降位置上，主控液壓泵25的控制壓力仍可被輸送到第1升降操作閥13上，但不能輸送到第2升降操作閥14上。也就是說，只有當(dāng)?shù)?升降操作閥13處在(A)位置(ON)狀態(tài)、或處在(C)位置(ON)狀態(tài)時(shí)，第2升降操作閥14才能保持(B)位置(OFF)狀態(tài)。
因此，只有第1液壓泵20的排出液被送到各升降液壓缸15、15內(nèi)，第2液壓泵21的排出液才返回到油槽中。所以，推土機(jī)鏟斗16的升降速度降低，發(fā)動(dòng)機(jī)1消耗的馬力減少一半。作業(yè)系統(tǒng)所減少的部分，回到行走系統(tǒng)，可使?fàn)恳敵隽υ龃蟆?br> 下面，結(jié)合圖3的程序方框圖，對牽引力控制方法進(jìn)行說明。
作業(yè)開始時(shí)，在步驟S1，由控制裝置16發(fā)出控制信號(hào)，將升降合流螺線管閥12設(shè)定在(A)位置(ON)。通過該ON動(dòng)作，第1液壓泵20及第2液壓泵21的排出液合流，因此，各升降液壓缸15、15迅速動(dòng)作。
在步驟S2，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器2檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器5檢測出液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速Nt。該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速Nt的信號(hào)，被控制裝置16接收。
在步驟S3，控制裝置16計(jì)算出速度比e(＝Nt/Ne)。
在步驟S4，控制裝置16判斷計(jì)算出的速度比e是否比預(yù)定的目標(biāo)速度比ec大，即判斷是否e＞ec該目標(biāo)速率比ec的值，相對于液壓變矩器3失速時(shí)的速度比eo的關(guān)系被定為ec＞eo
在速度比e＞目標(biāo)速度比ec的判斷結(jié)果為是(YES)的情況下，由于液壓變矩器3相對于失速來說有富余，故返回到步驟1。
在速度比e＞目標(biāo)速度比ec的判斷結(jié)果為否(NO)的情況下，由于相對于失速的富余量減少，故在步驟S5判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否比預(yù)定的轉(zhuǎn)速Nc大，即判斷是否Ne＞Nc當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne＞預(yù)定的轉(zhuǎn)速Nc的判斷結(jié)果為是(YES)的情況下，由于牽引輸出力大于規(guī)定的目標(biāo)值，故返回步驟1。此外，預(yù)定的轉(zhuǎn)速Nc的值，被設(shè)為與液壓變矩器3失速時(shí)的轉(zhuǎn)速Nf不同的值。
求出速度比e及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，便可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1與液壓變矩器3的關(guān)系曲線(參照步驟S3的圖表)求出發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)矩Te，因此，可以求出牽引輸出力。
在步驟S5，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速Ne＞預(yù)定轉(zhuǎn)速Nc的判斷結(jié)果為否(NO)的情況下，牽引輸出力比規(guī)定的目標(biāo)值小，則液壓變矩器3成為失速狀態(tài)。
因此，在步驟6，在控制裝置16不發(fā)出控制信號(hào)的情況下，將升降合流螺線管閥12轉(zhuǎn)換到(B)位置(OFF)狀態(tài)。這樣，第2升降操作閥14便被保持在(B)位置(OFF)狀態(tài)，第2液壓泵21的排出液便返回到油槽24內(nèi)。于是，減輕對應(yīng)各升降液壓缸15、15的發(fā)動(dòng)機(jī)1的載荷，并將相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力分配到液壓變矩器3上，使?fàn)恳敵隽υ龃蟆Ｈ缓?，返回到步驟S2(返程)，如此反復(fù)進(jìn)行所述各步驟的操作，直到完成規(guī)定的作業(yè)為止。
采用本發(fā)明，當(dāng)車輛的牽引輸出力低于規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)，減輕驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的液壓泵的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，并相應(yīng)增加分配給行走系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力值，以防止液壓變矩器產(chǎn)生失速現(xiàn)象。此外，當(dāng)牽引輸出力超過規(guī)定目標(biāo)值時(shí)，將充足的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力分配給作業(yè)機(jī)系統(tǒng)，于是可迅速地進(jìn)行推土機(jī)鏟斗操作，因此，可提高作業(yè)機(jī)械的操作性。這種建筑機(jī)械的牽引力控制裝置及控制方法是很有用的。
權(quán)利要求
1.一種建筑機(jī)械的牽引力控制裝置，所述牽引力控制裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力分配給驅(qū)動(dòng)多個(gè)液壓泵而使作業(yè)機(jī)動(dòng)作的作業(yè)機(jī)系統(tǒng)，和經(jīng)過由液壓變矩器、變速器及末級減速器構(gòu)成的動(dòng)力線而驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)使車輛行走的行走系統(tǒng)使用，其特征在于，它包括檢測所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)；檢測所述液壓變矩器(3)的輸出軸轉(zhuǎn)速的液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器(4)；控制裝置(16)，所述控制裝置根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)所測得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器(4)所測得的液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速Nt計(jì)算出速度比e(＝Nt/Ne)，將所述速度比e與目標(biāo)速度比ec進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為e≤ec時(shí)，所述控制裝置對設(shè)在所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)液壓回路上的升降操作閥(14)進(jìn)行控制，使一側(cè)的液壓泵(21)的排出液返回到油槽內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的建筑機(jī)械的牽引力控制裝置，其特征在于，在所述控制裝置(16)與所述升降操作閥(14)之間，設(shè)有升降合流螺線管閥(12)，將該升降合流螺線管閥(12)從ON位置轉(zhuǎn)換到OFF位置時(shí)，操作所述升降操作閥(14)，使一側(cè)的液壓泵(21)的排出液返回到油槽內(nèi)。
3.一種建筑機(jī)械的牽引力控制方法，所述控制方法將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力分配給驅(qū)動(dòng)多個(gè)液壓泵而使作業(yè)機(jī)動(dòng)作的作業(yè)機(jī)系統(tǒng)，和經(jīng)過由液壓變矩器、變速器及末級減速器構(gòu)成的動(dòng)力線而驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)使車輛行走的行走系統(tǒng)使用，其特征在于它是這樣進(jìn)行控制的，即當(dāng)所述行走系統(tǒng)的牽引輸出力小于規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)，將所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)一側(cè)的液壓泵(21)的排出液返回到油槽內(nèi)，減小作業(yè)機(jī)載荷、增大牽引輸出力；當(dāng)牽引輸出力大于規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)，停止將所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)一側(cè)的液壓泵(21)的排出液返回油槽，于是可以迅速進(jìn)行作業(yè)機(jī)操作。
4.如權(quán)利要求3所述的建筑機(jī)械的牽引力控制方法，其特征在于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne及所述液壓變矩器的輸出軸轉(zhuǎn)速Nt計(jì)算出速度比e(＝Nt/Ne)，并將所述速度比e與目標(biāo)速度比ec進(jìn)行比較，當(dāng)e≤ec時(shí)，對設(shè)在所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的液壓回路上的升降操作閥(14)進(jìn)行控制，將一側(cè)的液壓泵(21)的排出液返回到油槽內(nèi)，當(dāng)e＞ec時(shí)，對所述作業(yè)機(jī)系統(tǒng)的升降操作閥(14)進(jìn)行控制，停止將一側(cè)的液壓泵(21)的排出液返回油槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種牽引力控制裝置及控制方法，在建筑機(jī)械的挖掘及運(yùn)砂土作業(yè)過程中對作業(yè)機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，可防止液壓變矩器失速。為此，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)、液壓變矩器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器(4)及升降合流螺線管閥(12)連接在控制裝置(16)上。推土機(jī)鏟斗升降用的主控壓力控制閥(11)在與第1升降操作閥(13)連接的同時(shí)，經(jīng)過升降合流螺線管閥(12)還與第2升降操作閥(14)連接。經(jīng)過第1、第2升降操作閥(13、14)，第1、第2液壓泵(20、21)與各升降液壓缸(15、15)連接。用控制裝置(16)計(jì)算牽引輸出力，當(dāng)牽引輸出力小于目標(biāo)值時(shí)，將升降合流螺線管閥(12)設(shè)定在OFF位置上，減少流向各升降液壓缸(15、15)的流量。將該減少部分用于增大牽引輸出力，以防止液壓變矩器(3)的失速。
文檔編號(hào)E02F3/85GK1166866SQ95196479
公開日1997年12月3日 申請日期1995年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月28日
發(fā)明者岡田俊一, 永瀨秀一, 山本茂, 并木紀(jì)明, 神川信久 申請人:株式會(huì)社小松制作所