車載水泥攪拌器控制的製作方法

2023-06-18 10:31:06

專利名稱：車載水泥攪拌器控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及機動車輛的液力起動系統的控制，並且更具體地涉及將這種控制應用於車載水泥攪拌滾桶的液力起動系統。
背景技術：
現代卡車經常配備功率起動操作(PTO)。PTO用於例如提升、舉高和泵送的輔助系統。PTO可由車輛發動機直接或間接地供能。例如液壓系統的間接供能系統是其中最常見的一種。輔助液壓系統的動力是通過發動機驅動的液壓泵從發動機輸出轉換而來的。液壓泵從液罐汲取工作流體並將流體提供給將工作流體轉向至用於移動目標負載的氣缸或葉輪的液壓閥集管。原始車輛製造者長久以來已向其車輛提供通用液壓泵，這些車輛適於支持液力起動操作。過去，控制和液壓管線的提供通常留給市場後期維護專家來解決。經改型的控制有時留下將新的布線和液壓管線與已有車輛系統整合所需的一些空間。最近已研發出利用模塊式組件並需要對車輛最小程度改型的車輛系統整合的液力起動系統，如已轉讓給本發明的受讓人並援引包含於此的美國專利公告2005/0206113 中記載的那樣。該專利公告披露了一種系統，該系統包括液壓流體罐、液壓閥集管、發動機驅動泵以及開關和儀錶板。系統適合多種應用場合。與車輛控制器區域網(CAN)整合的這些系統的控制方面是尤其感興趣的。這些系統包括連接於車輛控制器區域網並在液壓系統操作上提供控制與車輛操作的整體性的液壓閥控制器、輔助量表和開關控制器。控制協議來自標準SAEJ-1939總線信號。針對標準信號監測其它車輛控制器以根據需要實現互鎖並容易調用關聯於對發動機進行控制的發動機控制器的信號。水泥攪拌器的操作者需要設定攪拌桶旋轉次數和攪拌桶的轉速以確保正確地混合水泥。對安裝在車輛上的水泥攪拌器來說，必須在運輸用料的同時監測攪拌桶的轉速並將其保持在恆定速率。當前攪拌器系統使用安裝在滾桶上的速度傳感器系統監測攪拌桶轉速。該傳感器系統需要附加的傳感器和色環來實現，這會引發可靠性問題並增加成本。將轉速信息顯示給必須作出將操作保持在限定限值內所需的調整的駕駛員/操作者。

發明內容
根據本發明，這裡提供一種對具有監測車輛操作變量的車輛控制器網絡的動力起動驅動的車載水泥攪拌機的車輛系統整合控制，所述操作變量進而用來確定水泥攪拌桶轉速和桶轉數。這裡不需要採用桶操作的直接感測。系統還用來在運輸中維持桶以恆定速度旋轉。附加效果、特徵和優勢將出現在下面給出的書面說明中。


本發明相信具有新穎的特徵在所附權利要求中具體陳述。然而，發明本身以及優選使用方式、其它目的及其優勢，在結合附圖閱讀的同時可參照示例性實施例的詳細描述而得到最好的理解。圖1是安裝有用於液力起動操作的水泥攪拌器的卡車的側視圖。圖2是用於液力起動車載水泥攪拌器的液壓和電子控制系統的示意圖。圖3是用於水泥攪拌桶控制系統的應用控制面板的前視圖。圖4是數據流向圖。
具體實施例方式現在參照附圖，尤其參照圖1，圖中示出具有底盤120的卡車100，在底盤120上安裝有水泥攪拌桶110用於旋轉。根據本發明的教義，整合的液力起動系統跟蹤攪拌桶110 轉速和由桶完成的轉數。圖2示出用來監視和控制水泥攪拌桶110的車輛液壓PTO系統44和車輛電氣控制系統10。液壓PTO系統44使用由泵50提供的加壓油/液壓流體使水泥攬拌桶110旋轉。 有選擇地通過閥集管組34將液壓流體傳遞給使桶110轉動的液壓馬達48。閥集管組34允許將加壓液壓流體傳遞至作為循環液壓流迴路一部分的液壓馬達48、液壓PTO系統44，並提供方向控制和桶110控制以及對桶轉速的控制。液壓流體從閥集管組34通過液壓迴路或PTO系統44循環至返回過濾器36，然後循環至液罐或儲液器30，泵50從液罐或儲液器 30中汲取流體並加壓以使其返回閥集管組。閥集管組34的閥位置受閥系統控制器40控制。閥系統控制器/液壓電子控制單元40包括(或控制)使閥在閥集管組34中物理移動的電磁線圈。閥系統控制器40監視數個系統操作變量。控制器40監視儲液器30中的液壓液位(LEVEL)、來自集管34的系統油壓0\)和溫度(TEMP)。返回過濾器36條件是由過濾器兩側的壓降(N)指示的，該壓降(N)由傳感器報告給閥系統控制器40。閥系統控制器 40連接於CAN總線60以與其它車輛控制器交換數據，包括關聯於作業系統變量的數據。泵50通過機械聯繫M由車輛發動機52向發動機曲柄軸(未示出)供能。PTO操作可通過利用發動機控制單元(ECU) 58來改善，該發動機控制單元(ECU) 58使用發動機傳感器56監視發動機操作變量。儘管將發動機傳感器56圖示為ECU58和發動機52之間作為直接中介物，然而例如轉速計的相關儀器可連接於傳動機構65，所產生的信號被直接提供給E⑶或通過控制器區域網(CAN)總線60上的傳動控制器64間接提供給E⑶。組件的整合優選地由留駐在電氣系統控制器(ESC)62並由其執行並且與CAN總線60上的其它控制器通信的程序提供。CAN總線60優選地遵循SAR J1939標準。閥系統控制器40和操作者界面(即面板18)的輔助量表及開關組件(AGSP)68之間的通信是由CAN總線60提供的。 CAN總線60通常提供包含充當數據鏈路或串行數據總線的雙絞線(要麼是屏蔽的要麼是非屏蔽的)電纜的物理主幹。ESC 62管理作為節點連接於總線60的配套職業控制器(例如閥系統控制器40和E⑶58)。基於從閥集管組34接收並經過ESC 62的數據，結合關於泵50容量的知曉(泵50通常是在給定發動機轉速下以3000psi提供12加侖/分鐘流量的發動機驅動泵)，ESC 62可估算出桶110的轉速和轉數。SAE J1939協議定義數個消息，這些消息可容易地調整以滿足液壓PTO系統的需求。輔助量表和開關組件控制器68允許將液壓系統信息輕易和方便地顯示給操作者。由於出現在CAN總線60上，可通過ESC 62讀取數據，ESC 62使用該數據並與來自E⑶58或傳動機構控制器64的發動機轉速數據關聯起來，以計算桶110的轉速和轉數。現在參見圖3，圖中示出適於實現液力起動作業系統和關聯的車輛輔助系統的控制的控制和儀器面板18。儘管面板18通常安裝在車輛上，但它也可安裝在無線電控制遠端單元上。提供三個量表，包括系統壓力量表70、液壓流體溫度量表72和液壓液位量表74。 這些量表可包括提醒操作者注意超出標準工作狀態的警報燈。還提供六個三向提杆開關 76、78、80、82、84和86，這些開關可針對系統的特定應用而根據需要予以標記。總地來說， 開關與特定功能的關聯實現在軟體中，並且按照需要對開關的標記通常如下。在水泥攪拌器應用中，開關76可以是使能開關。開關78可用於順時針旋轉而開關80用於逆時針旋轉。 可保留剩下的開關以供斜道定位。圖示出選配的復位按鈕94，並提供指示當前桶110轉速和轉數的兩個計數器90、92。每個開關可包括燈，可對該燈的操作編程以指示系統可用性或開關狀態。圖4示出用來實現本發明的數據流向。控制算法404基於發動機轉速402、液壓系統操作變量(泵速)和例如已知的泵排量的系統參數400來確定桶轉速。泵速可能是發動機轉速的線性函數。由於液壓流體基本不可壓縮，因此桶轉速被鎖定至由泵產生的流量 (排量X速度)。隨時間的桶速產生桶轉數。桶轉速和轉數作為數據406傳遞以顯示。本發明通過省去傳統用於監測桶操作的物理傳感器並通過從已有數據藉助間接裝置估計要求的結果而提供增加的可靠性和減少的成本。儘管本發明僅示出其一種形式，然而本發明不受此限，相反可不脫離本發明精神和範圍地作出多種改變和改型。
權利要求
1.一種機動車輛，包括具有報告發動機轉速的傳感器的發動機； 由所述發動機驅動的已知排量的液力起動泵； 耦合於液力起動泵以供液壓流體循環的液壓迴路； 用於報告液壓迴路壓力的傳感器； 液壓馬達；安裝成在車輛上旋轉並耦合於液壓馬達以操作的水泥攪拌桶； 控制將所述液壓馬達耦合於運作所述液壓馬達的液壓迴路的液壓系統集管； 包括系統總線和電氣系統控制器的控制器區域網，所述區域網耦合有所述傳感器以報告系統總線上的液壓系統壓力和發動機轉速，以供所述電氣系統控制器使用；以及所述電氣系統控制器被編程以使用發動機轉速、泵排量和液壓系統壓力來確定桶轉速和從所選開始點開始的桶轉數。
2.如權利要求1所述的機動車輛，其特徵在於，還包括所述電氣系統控制器被進一步編程以指導監測所述液壓系統集管來設定運輸過程中水泥攪拌桶的恆定轉速。
3.一種水泥攪拌系統，包括 原動機構；用於報告原動機構速度的傳感器； 由所述原動機構驅動的已知排量的液力起動泵； 包括液力起動泵的液壓迴路； 液壓馬達；安裝成旋轉並耦合於所述液壓馬達以操作的水泥攪拌桶； 控制將所述液壓馬達耦合於運作所述液壓馬達的液壓迴路的液壓系統集管； 耦合以接收原動機構速度並通過液力起動泵的排量編程的可編程控制器；以及被編程以使用原動機構速度和排量的電氣系統控制器，用以確定水泥攪拌桶轉速和從選定開始點開始的水泥攪拌桶轉數，用以製備水泥以灌注。
4.如權利要求3所述的水泥攪拌系統，其特徵在於，所述被編程的控制器用來根據需要維持恆定桶轉速直到灌注為止。
全文摘要
對於安裝在車輛上的水泥攪拌器，改變車輛控制器區域網以從發動機轉速、液力起動系統壓力以及關於動力起動泵容量的經編程數據形成桶轉速和轉數的估計。該網絡也可在運輸期間維持恆定的桶轉速。
文檔編號B28C5/42GK102179876SQ20101061694
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月17日 優先權日2009年12月18日
發明者C·J·凱西, P·M·德萊尼 申請人:萬國卡車智慧財產權有限公司