一種裝載機靜壓傳動控制系統的製作方法
2023-05-15 03:51:51 1
一種裝載機靜壓傳動控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種裝載機靜壓傳動控制系統，包括控制器，控制器分別與傳動軸轉速傳感器、制動踏板位移傳感器、方向開關、顯示器、操作面板、診斷口、油門踏板位移傳感器、發動機轉速傳感器、行走泵、第一馬達、第二馬達、變速箱連接，行走泵與發動機連接，變速箱的一端與橋連接，變速箱的另一端與第一馬達、第二馬達連接。本發明操控方便，安全可靠，車輛變速平穩柔和，可以大幅度提高傳動系統效率，實現全自動無極變速，並且安裝維護方便。還可以讓車輛更加合理的分配利用發動機功率輸出，降低了油耗，達到節能的效果；多項車輛運行參數都在儀表上可查，維護保養更加便捷；系統提供多項仿誤操作和安全提示功能，提高了操控安全性。
【專利說明】一種裝載機靜壓傳動控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種裝載機靜壓傳動控制系統，屬於裝載機【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前市場上主流裝載機一般使用液力傳動的方式，通過變矩器將發動機的動力傳遞給變速箱，變速箱驅動前後橋。發動機驅動變矩器的泵輪，通過變矩器殼體內的工作油液將動力傳遞給變矩器的渦輪，由於泵輪、渦輪及其間的導輪的共同作用，變矩器能在一定範圍內根據負荷大小自動調節輸出轉速及扭矩，該型設備一般無需電控系統，行駛檔位切換依靠變矩器的自我調節及手動操作變速箱擋位。
[0003]另一種改進方式，是在此基礎上使用控制器及電液開關閥，並對傳統變速箱進行改造，實現基於電液控制的變速箱半自動或全自動檔位切換。
[0004]如圖1所示，變速控制器V2採集換檔手柄Vl發出的檔位指令、發動機轉速傳感器I檢測的發動機轉速信號、變速箱輸入轉速傳感器2-1檢測的變速箱輸入軸轉速信號、變速箱輸出轉速傳感器2-2檢測的變速箱輸出軸轉速信號，及剎車信號，控制檔位電磁閥V3。剎車燈開關P與剎車繼電器3將剎車壓力轉換為剎車信號(電壓)，傳給變速控制器V2。換檔手柄Vl選擇行駛檔位，可選擇前進1、2檔以及後退I檔，發出檔位指令。檔位電磁閥V3內有三個閥，通過不同通斷電組合，控制變速箱內換檔油路的切換，控制變速箱檔位。變速
控制器V2依據檔位指令(依據發動機轉速、變速箱輸入輸出軸轉速---對全自動換檔方
式)，控制相應的檔位電磁閥V3，實現變速箱半自動(或全自動)換擋。踩下剎車時，剎車信號同時被傳送至變速控制器V2，變速控制器V2輸出信號控制檔位電磁閥V3至空擋狀態，實現動力切斷。
[0005]但是這些傳動及控制方式仍然存在不少缺陷:一是操作繁瑣，勞動強度大，對駕駛人員技術要求較高；二是各傳動部件間的相對位置要求嚴格，總體布局受到較多限制；三是發動機負荷變化大，無法經常在負荷油耗比有利的工況下運行，工況變化引起的負載變化和衝擊幾乎都傳到發動機上，易引起轉速的劇烈變化，超負荷時容易熄火，導致發動機油耗高、磨損快；四是傳動效率低，導致能量損失大，引起油耗高；五是其電控系統可靠性差，故障率較高，反而降低生產效率。
[0006]早在上世紀80年代，德國利渤海爾公司就研製出世界首例靜壓傳動裝載機並很快開發形成了 1.3~6.3噸系列裝載機；美國卡特彼勒公司也於90年代初開發了靜壓傳動裝載機；目前，日本小松、沃爾沃也相繼開發出了應用該技術的裝載機系列產品。
[0007]在國內，靜壓傳動已廣泛用於工程機械，如國內生產的林德系列叉車、液壓傳動掃路車、振動壓路機、滑移式裝載機、井下鑿巖機和飛機牽引車等，都採用靜壓傳動裝置作為行走制動系統。與液力傳動相比具有明顯優勢，總體布局靈活，在發動機轉速範圍內，即使較低轉速時能保持最大牽引力，而且進退換向輕便、簡單、快速，不會損壞傳動系統和車輛，傳動效率高，同時又有很好的節能、環保效果。為使靜壓傳動行走系統能發揮較大功能和作用，需要更可靠、更精準的控制系統處理相關數據並控制靜壓傳動的運行。
【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題是:提供了一種操控方便、安全可靠、安裝維護方便、操控安全性高、節能降耗的裝載機靜壓傳動控制系統，解決了目前的傳動及控制方式操作繁瑣，勞動強度大，對駕駛人員技術要求較高；各傳動部件間的相對位置關係嚴格，總體布局方式受到較多限制；發動機負荷變化大，無法經常在負荷油耗比有利的工況下運行，工況變化引起的負載變化和衝擊幾乎都傳到發動機上，易引起轉速的劇烈變化，超負荷時容易熄火，導致發動機油耗高、磨損快；傳動效率低，導致能量損失大，引起油耗高；其電控系統可靠性差，故障率較高，生產效率低的問題。
[0009]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，包括控制器，控制器分別與傳動軸轉速傳感器、制動踏板位移傳感器、方向開關、顯示器、操作面板、診斷口、油門踏板位移傳感器、發動機轉速傳感器、行走泵、第一馬達、第二馬達、變速箱連接，行走泵與發動機連接，變速箱的一端與橋連接，變速箱的另一端與第一馬達、第二馬達連接。
[0010]優選地，所述的傳動軸轉速傳感器與變速箱的輸出軸連接，所述的制動踏板位移傳感器與制動踏板連接，所述的油門踏板上的油門軟軸連接在發動機上，所述的油門踏板位移傳感器與油門踏板連接，所述的發動機轉速傳感器與發動機的輸出軸連接。
[0011]優選地，所述的方向開關包括前行開關和倒車開關。
[0012]優選地，所述的控制器通過行走泵上的行走泵第一方向閥、行走泵第二方向閥、行走泵比例閥與行走泵連接。
[0013]優選地，所述的控制器通過變速箱內的檔位閥與變速箱連接。
[0014]優選地，所述的控制器通過第一馬達上的第一馬達比例閥與第一馬達連接。
[0015]優選地，所述的控制器通過第二馬達上的第二馬達Qmax閥和第二馬達方向閥與
第二馬達連接。
[0016]優選地，所述的控制器通過CAN現場總線與顯示器、操作面板、診斷口連接。
[0017]本發明操控方便，安全可靠，車輛變速平穩柔和，可以大幅度提高傳動系統效率，實現全自動無極變速，提高了生產效率，並且安裝維護方便。系統提供多項仿誤操作和安全提示功能，提高了操控安全性。
[0018]本發明基於行走系採用變量液壓泵和變量液壓馬達組成的靜壓傳動，發動機動力傳給液壓泵，液壓泵將動力輸送給液壓馬達，液壓馬達驅動變速箱，能方便地進行無極調速，操作簡便、舒適，減輕了司機的疲勞強度。
[0019]本發明使用控制器，自動監測液壓系統和柴油機的運行參數，並能根據這些參數自動控制整個裝載機動力系統運行在高效節能狀態。能夠根據監測到的運行參數進行故障診斷，多項車輛運行參數都在儀表上可查，維護保養更加便捷。藉助其統一調度，泵與發動機的匹配控制將進一步實現「智能化」，兩者之間的結合將更密切，實現一體化控制。在控制中，高壓自動內控馬達的排量能隨載荷的變化而自動調節，以適應不同工況，大大提高了裝載機的通過性能。其可以有效的讓使用了靜壓傳動系的車輛更加合理的分配利用發動機功率輸出，降低了油耗，達到節能的效果。使用了 CAN現場總線技術，將所有的電控模塊(顯示器、控制器和操作面板)連接起來，在保證系統具有強大功能的同時，具有簡單的結構和高可靠性。
[0020]在使用了靜液壓傳動系的車輛上，能使傳動系統發揮較大效能，可以穩健精準的控制變量泵和變量馬達，使其在最佳功率曲線上保持最大牽引力。同時，進退換向輕便、簡單、快速，且不會損壞傳動系統和車輛，大大降低油耗，實現節能環保的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為液力傳動方式的變速箱半自動或全自動換檔控制原理圖；
[0022]圖2為一種裝載機靜壓傳動控制系統的原理圖；
[0023]圖3為一種裝載機靜壓傳動控制系統的組成構架圖；
[0024]圖4為換擋、行駛速度及牽引控制曲線圖。
[0025]其中:V1為換檔手柄，V2為變速控制器，V3為檔位電磁閥(集成於變速箱內)，1為發動機轉速傳感器，2為傳動軸轉速傳感器，2-1為變速箱輸入轉速傳感器，2-2為變速箱輸出轉速傳感器，3為剎車繼電器，P為剎車燈開關，4為橋，5為制動踏板，6為制動踏板位移傳感器，7為方向開關，8為顯示器，9為操作面板，10為診斷口，11為油門踏板位移傳感器，12為油門踏板，13為變速箱，14為第一馬達，15為第二馬達，16為控制器，17為行走泵，18為發動機，R為行走泵第一方向閥，F為行走泵第二方向閥，7-1為前行開關，7-2為倒車開關，17~1為彳丁走慄比例閥，13~1為檔位閥，14~1為第一馬達比例閥，15~1為第_.馬達Qmax閥，15-2為第二馬達方向閥，①為最大牽引力狀態，②為4km/h狀態，③為15km/H狀態，④為最大車速狀態。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
[0027]本發明為一種裝載機靜壓傳動控制系統，如圖3所示，其包括控制器16，控制器16分別與傳動軸轉速傳感器2、制動踏板位移傳感器6、方向開關7、顯示器8、操作面板9、診斷口 10、油門踏板位移傳感器11、發動機轉速傳感器1、行走泵17、第一馬達14、第二馬達15、變速箱13連接，行走泵17與發動機18連接，變速箱13的一端與橋4連接，變速箱13的另一端與第一馬達14、第二馬達15連接。傳動軸轉速傳感器2與變速箱13的輸出軸連接，制動踏板位移傳感器6與制動踏板5連接，油門踏板12上的油門軟軸連接在發動機18上，油門踏板位移傳感器11與油門踏板12連接，發動機轉速傳感器I與發動機18的輸出軸連接。受監測器件主要有:發動機18、變速箱13、油門踏板12、制動踏板5。
[0028]如圖2所示，方向開關7包括前行開關7-1和倒車開關7-2。控制器16通過行走泵17上的行走泵第一方向閥R、行走泵第二方向閥F、行走泵比例閥17-1與行走泵17連接。控制器16通過變速箱13內的檔位閥13-1與變速箱13連接。控制器16通過第一馬達14上的第一馬達比例閥14-1與第一馬達14連接。控制器16通過第二馬達15上的第二馬達Qmax閥15-1和第二馬達方向閥15_2與第二馬達15連接。控制器16通過CAN現場總線與顯示器8、操作面板9、診斷口 10連接。即控制器16、顯示器8、操作面板9、診斷口 10間採用CAN現場總線通訊。
[0029]ECM控制器16採集制動踏板位移信號、油門踏板位移信號、前行開關狀態信號、後退開關狀態信號、發動機轉速信號、傳動軸轉速信號，控制前進行走泵方向閥(F)、前進行走泵方向閥(R)、行走泵比例閥、第一馬達比例閥、檔位閥(位於變速箱上)、第二馬達Qmax閥、第二馬達方向閥。
[0030]當車輛啟動後，控制器檢測前行、後退開關信號，確定是前進還是後退指令，控制行走泵17與馬達的方向閥輸出通斷，控制車輛進退；同時接收油門踏板信號，對比發動機轉速及傳動軸轉速信號，進行綜合分析，對行走泵17、馬達比例閥輸出PWM信號，控制馬達轉速，當車速達到三檔後，斷開檔位閥，第二馬達15根據行駛負荷自動調節，行駛負荷小時可達最高車速。
[0031]本發明基於行走系採用變量液壓泵和變量液壓馬達組成的靜壓傳動，發動機18動力傳給液壓泵(行走泵17)，液壓泵將動力輸送給液壓馬達(第一馬達14與第二馬達15)，液壓馬達驅動變速箱，能方便地進行無極調速，操作簡便、舒適，減輕了司機的疲勞強度。高壓自動內控馬達的排量能隨載荷的變化而自動調節，以適應不同工況，大大提高了裝載機的通過性能。
[0032]使用控制器16，自動監測液壓系統和柴油機的運行參數，如壓力、柴油機轉速等，並能根據這些參數自動控制整個裝載機動力系統運行在高效節能狀態。能夠根據監測到的運行參數進行故障診斷，便於維護。藉助其統一調度，泵與發動機的匹配控制將進一步實現「智能化」，兩者之間的結合將更密切，實現一體化控制。在控制中，控制器16能根據工作狀況的變化，自動對液壓泵-液壓馬達-發動機進行調整，在保證輸出功率滿足工作需要的同時，使燃油消耗量最低。使用了 CAN現場總線技術，將所有的電控模塊(顯示器8、控制器16和操作面板9)連接起來，在保證系統具有強大功能的同時，具有簡單的結構和高可靠性。
[0033]在使用了靜液壓傳動系的車輛上，本發明能使傳動系統發揮較大效能，可以穩健精準的控制變量泵和變量馬達，使其在最佳功率曲線上保持最大牽引力。同時，進退換向輕便、簡單、快速，且不會損壞傳動系統和車輛，大大降低油耗，實現節能環保的要求。
[0034]如圖4所示，①-②的區域低速檔為第一階段，主要調節泵排量，第一馬達14、第二馬達15排量最大,此階段可在狀態①點實現最大牽引力輸出，車速控制在0-4km/h ；
[0035]②-③的區域中速檔為第二階段，泵排量最大，第二馬達15排量最大，主要調節第一馬達14排量，第一馬達14排量從最大到最小，車速控制在4-15km/h ；
[0036]③-④的區域高速檔為第三階段，此時第一馬達14斷開，泵排量最大，主要調節第二馬達15排量，第二馬達15排量從最大到最小，車速控制在15-40km/h ；
[0037]第一階段，控制器16檢測來自油門角度信號以及檔位設置要求，從低速檔起步，先控制馬達、泵上的電磁比例閥，使馬達、泵排量調到最大，通過速度負反饋(或負載反饋)判斷負荷大小，調整泵排量，使整車獲得大扭矩輸出，同時保有一定的行駛速度；第二階段，隨著起步後車速穩步提高，實時採集車速，進入中速檔，此後根據負載反饋情況，實時馬達排量，使其即具備一定的牽引力也能運行於中速狀態；第三階段，泵保持最大開啟量，變量第二馬達15關閉，變量第一馬達14從最大逐步變化到最50%排量，達到最高車速。
[0038]同等噸位機型技術經濟指標測試對比
【權利要求】
1.一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，包括控制器(16),控制器(16)分別與傳動軸轉速傳感器(2)、制動踏板位移傳感器(6)、方向開關(7)、顯示器(8)、操作面板(9)、診斷口(10)、油門踏板位移傳感器(11)、發動機轉速傳感器(I)、行走泵(17)、第一馬達(14)、第二馬達(15)、變速箱(13)連接，行走泵(17)與發動機(18)連接，變速箱(13)的一端與橋⑷連接，變速箱(13)的另一端與第一馬達(14)、第二馬達(15)連接。
2.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的傳動軸轉速傳感器(2)與變速箱(13)的輸出軸連接，所述的制動踏板位移傳感器(6)與制動踏板(5)連接，所述的油門踏板(12)上的油門軟軸連接在發動機(18)上，所述的油門踏板位移傳感器(11)與油門踏板(12)連接，所述的發動機轉速傳感器(I)與發動機(18)的輸出軸連接。
3.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的方向開關(7)包括前行開關(7-1)和倒車開關(7-2)。
4.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的控制器(16)通過行走泵(17)上的行走泵第一方向閥(R)、行走泵第二方向閥(F)、行走泵比例閥(17-1)與行走泵(17)連接。
5.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的控制器(16)通過變速箱(13)內的檔位閥(13-1)與變速箱(13)連接。
6.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的控制器(16)通過第一馬達(14)上的第一馬達比例閥(14-1)與第一馬達(14)連接。
7.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的控制器(16)通過第二馬達(15)上的第二馬達Qmax閥(15_1)和第二馬達方向閥(15_2)與第二馬達(15)連接。
8.如權利要求1所述的一種裝載機靜壓傳動控制系統，其特徵在於，所述的控制器(16)通過CAN現場總線與顯示器(8)、操作面板(9)、診斷口(10)連接。
【文檔編號】F16H61/40GK103836181SQ201410071794
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】龔潤弘, 胡傳榮, 李萍, 王孫濂 申請人:龍工(上海)機械製造有限公司