混凝土泵車及其檔位檢測控制裝置的製作方法

2023-05-17 04:28:01 2

專利名稱：混凝土泵車及其檔位檢測控制裝置的製作方法
技術領域：
混凝土泵車及其檔位檢測控制裝置技術領域[0001]本實用新型涉及混凝土泵車，尤其涉及用於混凝土泵車底盤變速箱的檔位檢測與泵車控制的檔位檢測控制裝置及具有該檔位檢測控制裝置的混凝土泵車。
背景技術：
[0002]混凝土泵車是一種重要的混凝土輸送設備，混凝土泵車包括底盤和上裝，其底盤的發動機提供混凝土泵車的走行動力並對上裝的混凝土泵送作業提供動力。因此，混凝土泵車的作業裝置，也即泵送系統(通常是液壓泵送系統)的動力是來自底盤發動機。通常， 在混凝土泵車到達目的地停駛後，其作業裝置才可以進行混凝土泵送作業。[0003]混凝土泵車是通過一個連接在底盤變速箱輸出軸上的分動箱，取出發動機的動力，作為上裝的泵送系統主油泵的動力。發動機動力輸出的前提是變速箱掛擋，而且為了保證泵送系統主油泵既不會超速損壞，又不會速度過低導致動力不足，就必須要掛在唯一正確的檔位上。而這一唯一正確的檔位(以下簡稱正確檔位)，通常與混凝土泵車的型號有關，有的是五檔，有的是六檔。為了保證檔位不掛錯，需要對檔位進行準確的操作和判斷。[0004]由於混凝土泵車的底盤一般都無法直接提供檔位信號，或者即使能夠提供掛擋信號，但也不能提供「具體第幾檔」的判斷信號，故現有技術中通常採用以下的方式進行檔位判斷[0005]圖1為現有技術的混凝土泵車的泵車檔位判斷硬體接線原理圖，如圖1所示，在底盤變速箱的輸出軸上安裝自選的車速傳感器，或者從底盤既有的車速傳感器上接線導出車速信號，並加以信號放大、經過混凝土泵車的泵車上裝控制器(簡稱為泵車上裝CPU)運算得出車速信號或轉速信號，這裡所稱的車速傳感器，也可以是轉速傳感器，因為既可以把傳感器中取出的脈衝信號按照一定的規則轉換為以公裡/小時所表達的車速信號，也可以轉換為以轉/分所表達的轉速信號。[0006]泵車上裝CPU將上一步驟所得出的轉速信號與所存儲的正確檔位的標準轉速信號值相比較，得到是否正確掛擋的判斷。[0007]得出正確的檔位判斷之後，上裝控制系統即可對發動機進行升速以驅動上裝作業系統進行工作。[0008]然而，現有技術的泵車檔位判斷方法與判斷裝置，其所獲得的檔位判斷，是經過導出、放大、運算等多個環節所得到的，環節越多，因此其可靠性也就越差。且其所安裝的放大電路、採樣電路以及對信號進行轉換的電路等都會增加成本，因此，現有技術的混凝土泵車的檔位判斷裝置與方法具有可靠性差與成本高的缺陷。實用新型內容[0009]本實用新型的目的為提供一種混凝土泵車底盤變速箱的檔位檢測與控制的檔位檢測控制裝置，以解決現有技術混凝土泵車的檔位判斷裝置可靠性差與成本高的技術問題。[0010]本實用新型的另一目的為提供一種具有本實用新型檔位檢測控制裝置的混凝土泵車。[0011]為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下[0012]一種檔位檢測控制裝置，用於混凝土泵車底盤變速箱的檔位檢測與泵車控制，所述檔位檢測控制裝置包括第一開關，連接於所述混凝土泵車的底盤電子控制單元與車速傳感器之間；第二開關，連接於所述混凝土泵車的底盤儀表與所述車速傳感器所連接的車速傳感器信號處理單元之間；泵車上裝控制器，所述第一開關與所述第二開關的控制端均與泵車上裝控制器相連，同時所述泵車上裝控制器與所述底盤電子控制單元通過總線連接與交互，所述泵車上裝控制器讀取由所述底盤電子控制單元上傳至所述總線的發動機轉速信號與車速信號，在上裝控制按鍵按下後，控制所述第二開關關斷，並根據所述發動機轉速信號與車速信號判斷所述底盤變速箱處於正確檔位時，控制所述第一開關關斷。[0013]本實用新型的檔位檢測控制裝置，優選的，所述第一開關和所述第二開關均為繼電器。[0014]本實用新型的檔位檢測控制裝置，優選的，所述總線為CAN控制總線。[0015]本實用新型的檔位檢測控制裝置，優選的，所述第一開關設置於所述車速傳感器信號處理單元與所述底盤電子控制單元之間。[0016]本實用新型的檔位檢測控制裝置，優選的，所述第一開關設置於所述車速傳感器與所述車速傳感器所連接的車速傳感器信號處理單元之間。[0017]本實用新型的混凝土泵車，具有本實用新型的檔位檢測控制裝置。[0018]本實用新型的有益效果在於，本實用新型的檔位檢測控制裝置，泵車上裝CPU通過與底盤電子控制單元(以下簡稱底盤ECU)進行總線交互，而直接獲取「發動機轉速信號」 與「車速信號」，進而對檔位給出準確判斷，當完成掛擋的正確判斷之後，再通過立即斷開第一開關，來激活底盤發動機為泵車的上裝正常工作，同時與泵車底盤的既有的安全機制兼容，具有成本低且可靠性高的優點。[0019]本實用新型的檔位檢測控制裝置，與現有技術相比，省去在變速箱輸出軸安裝轉速傳感器裝置或從車速傳感器上引線到上裝控制系統中，省去對車速傳感器信號加裝的信號放大與處理電路、省去了對車速傳感器信號的採樣、運算的智能分析系統，直接從底盤 ECU中取出速度信號，減少了信號處理環節，提高了信號的可靠性，且降低了成本。


[0020]圖1 為現有技術的檔位判斷裝置的示意圖。[0021]圖2 為本實用新型第一實施例的檔位檢測控制裝置的示意圖。[0022]圖3 為本實用新型第二實施例的檔位檢測控制裝置的示意圖。[0023]圖4 為本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置的工作流程圖。[0024]圖5 為本實用新型第一實施例的檔位檢測控制裝置的泵車上裝CPU側的接線示意圖。[0025]圖6 為本實用新型第一實施例的檔位檢測控制裝置的底盤ECU側的底盤接口電路示意圖。[0026]圖7 為本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置的泵車上裝CPU中的控制模塊結構圖。
具體實施方式
[0027]體現本實用新型特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的範圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本實用新型。[0028]本實用新型實施例的混凝土泵車，具有本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置。[0029]以下以具有控制區域網總線(以下簡稱CAN總線)，具體的為J1939標準的CAN控制總線的採用五十鈴底盤的混凝土輸送泵車為例，具體介紹本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置。在本車型中，適於上裝作業的唯一正確的檔位是5檔。其中，CAN_H表示其高電平總線電路，CAN_L表示其低電平總線電路。[0030]如圖2、圖3、圖5和圖6所示，本實用新型的檔位檢測控制裝置，泵車上裝CPU與底盤ECU均與車輛總線單元(以下簡稱總線)相連接，泵車上裝CPU與底盤ECU通過總線交互，來獲取發動機轉速信號與車速信號。[0031]這裡的發動機轉速信號，是表徵發動機自身轉軸轉速的轉速信號，而車速信號，是表徵混凝土泵車的底盤變速箱的輸出軸的轉軸轉速所對應的車速，也即混凝土泵車的動力驅動轉化裝置——分動箱的輸入轉速。因此，其通常是經掛擋後的轉軸轉速，相同的發動機轉速信號，掛不同的檔位後應當對應不同的車速信號，因此本實用新型通過判斷發動機轉速信號與車速信號之間是否符合一定的對應關係，來判斷混凝土泵車底盤的檔位是否處於唯一正確的檔位。[0032]如圖2所示，本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置包括泵車上裝CPU、繼電器 KAl和繼電器KA2，在混凝土泵車中，在底盤變速箱的輸出軸上設置有車速傳感器，車速傳感器與底盤ECU之間設置有車速傳感器信號處理單元，底盤儀表也通過車速傳感器信號處理單元而與車速傳感器相連接，在混凝土泵車行駛時，在底盤儀表上可以顯示混凝土泵車的行駛速度和裡程等信息。繼電器KA2連接在底盤儀表與車速傳感器信號處理單元之間， 繼電器KA2用於混凝土泵車在進行泵送作業時切斷底盤儀表與車速傳感器處理單元之間的連接，使得底盤儀表不再顯示相應的車速信號和行駛裡程數；繼電器KAl設置在車速傳感器信號處理單元與車速傳感器之間，繼電器KAl的作用在於，在混凝土泵車進行泵送作業時，切斷車速傳感器信號處理單元與車速傳感器之間的連接，因而切斷底盤ECU對混凝土泵車底盤的車速控制，轉而由泵車上裝CPU進行車速控制。在本實施例中，繼電器KAl與繼電器KA2是一種串聯關係。[0033]如圖3所示，本實用新型第二實施例的檔位檢測控制裝置，也具有繼電器KAl和繼電器KA2，且各自所起的作用也與第一實施例相同，與第一實施例不同的是，繼電器KAl與繼電器KA2之間的連接關係改變為並聯關係，車速傳感器直接與車速傳感器信號處理單元相連接，繼電器KAl設置於車速傳感器信號處理單元與底盤ECU之間，而繼電器KA2設置於車速傳感器信號處理單元與底盤儀表之間。[0034]如圖5所示，在泵車上裝控制器側，泵車上裝控制器的四個端子分別連接CAN_H、 CAN_L、用於底盤ECU切換的繼電器KAl和用於底盤儀表切換的繼電器KA2及動力輸出開關 (power take-off, PT0)，使得繼電器KAl與繼電器KA2的得電與失電能夠受到泵車上裝控制器中的控制單元的控制。[0035]相應的，在底盤E⑶側，如圖6所示，圖6中的以15-20表示的接點分別連接圖5中的相同符號的接點15-20。以使繼電器KAl的觸點對連接於車速傳感器與車速傳感器信號處理單元之間，而將繼電器KA2的觸點對連接於車速傳感器信號處理單元與底盤儀表(n/ ν)之間。[0036]按照五十鈴底盤的底盤E⑶工作原理，通過既有轉速傳感器(圖中未示出)與既有車速傳感器獲取上述的發動機轉速信號與車速信號，所獲取的轉速信號及所獲取的經車速傳感器信號處理單元所處理後的車速信號通過底盤ECU上傳至總線，泵車上裝CPU即可通過總線獲取上述發動機轉速信號與車速信號，以進一步判斷泵車底盤是否掛擋於正確檔位。[0037]上述的泵車上裝CPU可以採用任何通用PLC或專用控制器(如易福門(IFM)工程機械專用控制器CR0020)。而繼電器KAl而繼電器KA2可以採用歐姆龍LY2繼電器。當然， 這裡起到通斷功能的繼電器KAl和繼電器KA2，也可以採用其他可控的自動開關來代替。[0038]下面結合混凝土泵車的工作過程，介紹本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置的工作原理。[0039]如圖4所示，本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置的工作流程，主要包括儀表切換、掛擋、檢測發動機是否處於怠速、檢測發動機是否符合正確檔位規範怠速、判斷掛擋正確後使繼電器KAl得電斷開的步驟。各步驟具體介紹如下[0040]1、儀表切換步驟[0041]操作者可以按下加裝在泵車駕駛室的泵車控制切換按鍵，使得泵車上裝CPU向繼電器KA2發出儀表切換信號，使得繼電器KA2得電，連接在底盤儀表與車速傳感器之間的常閉觸點斷開，切斷底盤儀表與車速傳感器信號處理單元之間的連接，從而切斷底盤儀表與車速傳感器之間的連接。同時，接通動力輸出開關(ΡΤ0)，也即點亮PTO指示燈，示意操作者可以進行掛擋操作。[0042]2、掛擋步驟[0043]掛擋，將檔位掛到正確檔位，當然，操作人員掛擋後，通常的混凝土泵車並無對所掛擋位的直接反饋，因此需要進行檔位判斷，以確保混凝土泵車上裝的泵送作業的安全有效進行。在進行掛擋後，作出檔位判斷之前，繼電器KAl處於失電狀態，車速傳感器與底盤 E⑶之間的處於連接狀態，底盤E⑶可以將車速傳感器上傳的車速信號再上傳至總線，因此底盤的車速總線信號處於可測狀態；而此時，泵車上裝CPU對底盤車速的控制信號並不能發生作用。[0044]3、判斷發動機是否處於怠速狀態的步驟[0045]此步驟是進行下一步的正式的檔位判斷步驟之前的預判步驟，該預判步驟是通過排除發動機由於各種不可預測的原因而非處於怠速狀態的情形，避免下一步判斷的誤判， 提高可靠性與安全性。通常，可以通過判斷發動機轉速信號是否處於一定轉速範圍，例如 550-650轉/分之間，來判斷發動機是否處於怠速狀態。如果轉速高於650轉/分，則說明發動機沒有處於怠速狀態。如果判斷發動機未處於怠速狀態，則給操作者發送相應的信號， 操作者可以通過人工降速(例如鬆開油門拉杆)來達到怠速狀態，然後，再重複判斷發動機是否處於怠速狀態的步驟，直至確認發動機確實已經處於怠速狀態。[0046]在底盤E⑶可以寫入的場合，也可以實現轉速的自動降速，即通過總線交互，由混凝土泵車上裝CPU向底盤ECU發出降速信號，由底盤ECU向發動機發出降速信號來使發動機進入怠速狀態。[0047]4、判斷是否符合正確檔位規範怠速的步驟[0048]在判斷發動機處於怠速狀態之後，即可以通過前述的判斷發動機轉速信號與車速信號之間是否符合一定的對應關係，來判斷混凝土泵車底盤的檔位是否處於唯一正確的檔位。可以通過比較所述車速信號與所述泵車上裝控制器所存儲的標準檔位速度信號來判斷所述車速信號是否符合正確檔位規範怠速。[0049]如果檔位掛錯，則向操作人員發出報警信號，例如使報警指示燈閃爍，提示操作人員重新進行掛擋，掛擋後，繼續進行判斷發動機是否處於怠速狀態的步驟。[0050]5、判斷掛擋正確後使繼電器KAl得電斷開的步驟[0051]在得到檔位是正確檔位的判斷後，繼電器KAl處於得電狀態，連接在底盤E⑶與車速傳感器信號處理單元之間的常閉觸點斷開，切斷底盤ECU與車速傳感器信號處理單元之間的連接，因此，不論是第一實施例還是第二實施例，車速傳感器與底盤ECU之間均處於斷開狀態，底盤ECU無法得到車速傳感器上傳的車速信號，因此總線上的車速信號為0，因此底盤的車速總線信號處於不可測狀態；而此時，泵車上裝CPU對發動機轉速的控制埠處於有效狀態，泵車上裝CPU對底盤車速的控制信號生效，可以開始進行混凝土泵車的泵送作業。[0052]混凝土泵車結束上裝的泵送作業後，首先退檔至空擋狀態，再次按下泵車控制切換按鍵，泵車上裝CPU控制繼電器KAl與繼電器KA2失電接通，底盤ECU和底盤儀表恢復與車速傳感器之間的連接，底盤ECU再次取得車速傳感器上傳的車速信號，並可將車速信號上傳至總線，泵車上裝CPU對底盤車速的控制埠處於失效狀態，底盤ECU對底盤車速的控制埠處於有效狀態，混凝土泵車可以進入行駛狀態。[0053]上述的信號讀取、判斷及切換等控制可由泵車上裝CPU的控制模塊來完成，控制模塊由寫入泵車上裝CPU的控制程序來實現，如圖7所示，該控制模塊包括相互連接的底盤儀表切換單元、讀取單元、判斷單元和底盤ECU切換單元所構成。底盤儀表切換單元，在收到泵車控制切換按鍵所觸發的底盤儀表切換信號後，控制繼電器KA2的得電與失電，從而斷開或恢復底盤儀表與車速傳感器之間的連接；讀取單元用於讀取底盤ECU上傳至總線的發動機轉速信號與車速信號，並傳送至判斷單元；判斷單元對發動機是否處於怠速狀態以及是否符合正確檔位規範怠速進行判斷，並將判斷結果輸出給切換單元；對於底盤ECU切換單元，在控制權由底盤ECU向泵車上裝CPU切換的過程中，在收到判斷單元發來的掛擋正確的信號後，控制繼電器KAl得電斷開，而在由泵車上裝CPU向底盤ECU切換的過程中，在收到泵車控制切換按鍵所觸發的切換信號後，即控制繼電器KAl失電。[0054]如果底盤檢測到車速信號時，上裝的速度控制埠處於失效狀態，這是汽車底盤普遍採用的一種避免行駛中速度失控出現意外或危險的一種安全策略。本實用新型實施例的檔位檢測控制裝置，通過繼電器KAl的設置，與上述的安全機制完全兼容，因此有效的保證了混凝土泵車行駛及泵送作業的安全性。[0055]本實用新型的技術方案已由優選實施例揭示如上。本領域技術人員應當意識到在不脫離本實用新型所附的權利要求所揭示的本實用新型的範圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本實用新型的權利要求的保護範圍之內。
權利要求1.一種檔位檢測控制裝置，用於混凝土泵車底盤變速箱的檔位檢測與泵車控制，其特徵在於，所述檔位檢測控制裝置包括第一開關，連接於所述混凝土泵車的底盤電子控制單元與車速傳感器之間；第二開關，連接於所述混凝土泵車的底盤儀表與所述車速傳感器所連接的車速傳感器信號處理單元之間；泵車上裝控制器，所述第一開關與所述第二開關的控制端均與泵車上裝控制器相連，同時所述泵車上裝控制器與所述底盤電子控制單元通過總線連接與交互，所述泵車上裝控制器讀取由所述底盤電子控制單元上傳至所述總線的發動機轉速信號與車速信號，在上裝控制按鍵按下後，控制所述第二開關關斷，並根據所述發動機轉速信號與車速信號判斷所述底盤變速箱處於正確檔位時，控制所述第一開關關斷。
2.如權利要求1所述的檔位檢測控制裝置，其特徵在於，所述第一開關和所述第二開關均為繼電器。
3.如權利要求2所述的檔位檢測控制裝置，其特徵在於，所述總線為CAN控制總線。
4.如權利要求3所述的檔位檢測控制裝置，其特徵在於，所述第一開關設置於所述車速傳感器信號處理單元與所述底盤電子控制單元之間。
5.如權利要求3所述的檔位檢測控制裝置，其特徵在於，所述第一開關設置於所述車速傳感器與所述車速傳感器所連接的車速傳感器信號處理單元之間。
6.一種混凝土泵車，其特徵在於，該混凝土泵車具有權利要求1-5任一所述的檔位檢測控制裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種混凝土泵車及其檔位檢測控制裝置，檔位檢測控制裝置用於泵車底盤變速箱的檔位檢測與泵車控制，其包括第一開關，連接於泵車的底盤電子控制單元與車速傳感器之間；第二開關，連接於泵車的底盤儀表與車速傳感器信號處理單元之間；泵車上裝控制器，第一與第二開關的控制端連接於泵車上裝控制器，泵車上裝控制器與底盤電子控制單元通過總線連接與交互，泵車上裝控制器讀取由底盤電子控制單元上傳至總線的發動機轉速信號與車速信號，在上裝控制按鍵按下後，控制第二開關關斷，並根據發動機轉速信號與車速信號判斷底盤變速箱處於正確檔位時，控制第一開關關斷。本實用新型的檔位檢測控制裝置，可靠性高且成本低。
文檔編號E04G21/02GK202324637SQ201120461779
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者嚴磊, 吳富國, 謝恆星, 趙東方, 邱月全 申請人:中國國際海運貨櫃(集團)股份有限公司, 中集車輛(集團)有限公司, 揚州中集通華專用車有限公司