專利名稱：控制系統(tǒng)和包括該控制系統(tǒng)的作業(yè)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于作業(yè)機(jī)械的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括用于改變?cè)撟鳂I(yè)機(jī)械 的方向的設(shè)備、操作員控制元件和電子控制單元，該電子控制單元適于接收表示從操作員 控制元件的位置起的期望方向的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生用于與操作員控制元件的位置相對(duì)應(yīng)地 經(jīng)由所述設(shè)備改變所述作業(yè)機(jī)械的方向的輸出信號(hào)。該操作員控制元件優(yōu)選由轉(zhuǎn)向桿構(gòu) 成。
背景技術(shù)：
例如，在包括前車架和后車架的、不同類型的鉸接式作業(yè)機(jī)械中，存在這種控制系 統(tǒng)，所述車架各承載有至少一個(gè)輪軸。車架經(jīng)由豎軸彼此以鉸接方式連接，并且車架經(jīng)由在 這兩個(gè)部分之間布置的兩個(gè)液壓缸圍繞所述接頭部相對(duì)于彼此以可樞轉(zhuǎn)方式安裝。裝料機(jī) (例如輪式裝載機(jī)或翻斗車)是這種作業(yè)機(jī)械的一個(gè)實(shí)例。下面，將針對(duì)該控制系統(tǒng)布置在輪式裝載機(jī)中以控制其轉(zhuǎn)向缸時(shí)的情形來(lái)描述本 發(fā)明。這絕不應(yīng)視為限制本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)例。傳統(tǒng)上，用于改變作業(yè)機(jī)械的方向的設(shè)備包括液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)適于經(jīng)由控 制閥來(lái)控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)。輪式裝載機(jī)中的轉(zhuǎn)向具有高的安全性要求。通常，輪式裝載機(jī)具有常規(guī)的方向盤(pán) 控制，但同時(shí)還可以配備有轉(zhuǎn)向桿控制。在運(yùn)輸期間使用方向盤(pán)，而轉(zhuǎn)向桿用于在較低速度 下的作業(yè)，例如，在翻斗車或卡車裝載時(shí)，這是為了提高操作員的舒適度。因此，操作員使用 轉(zhuǎn)向桿來(lái)請(qǐng)求轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向速度?？刂葡到y(tǒng)通常設(shè)計(jì)成使得操作員利用方向盤(pán)控制來(lái)以機(jī)械方式調(diào)節(jié)液壓閥，液壓 閥則將液壓動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)向缸。轉(zhuǎn)向桿控制也將液壓動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)向缸，但是其液壓閥通 常由電信號(hào)控制，即，操作員使轉(zhuǎn)向桿傾斜，轉(zhuǎn)向桿則產(chǎn)生電信號(hào)。在特定情形中，期望操控 來(lái)自轉(zhuǎn)向桿的電信號(hào)，這能夠通過(guò)經(jīng)由控制單元(機(jī)用計(jì)算機(jī))將信號(hào)從轉(zhuǎn)向桿傳遞給液 壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。其實(shí)例有斜波元件(濾波器)和取決于該作業(yè)機(jī)械的速度的轉(zhuǎn)向速度，其目 的是在裝載操作中實(shí)現(xiàn)平滑控制，但仍然在運(yùn)輸期間實(shí)現(xiàn)方向穩(wěn)定(無(wú)擺動(dòng))的轉(zhuǎn)向。為了提高安全性，控制系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)成使得方向盤(pán)控制具有最高優(yōu)先級(jí)，S卩，如果 方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向桿被同時(shí)使用，則占優(yōu)勢(shì)的是方向盤(pán)。對(duì)于用于該機(jī)械中的關(guān)鍵安全功能(例如轉(zhuǎn)向桿控制)的電子設(shè)備，提出了越來(lái) 越高的需求。利用其電子設(shè)備的轉(zhuǎn)向桿控制是一種復(fù)雜系統(tǒng)，可能會(huì)引起很多故障。一個(gè) 特定問(wèn)題在于在轉(zhuǎn)向桿控制中，可能發(fā)生故障(例如，即便轉(zhuǎn)向桿處于中立位置或者轉(zhuǎn)向 桿已被鎖定于特定位置，也發(fā)生轉(zhuǎn)向)。因此，對(duì)于機(jī)用計(jì)算機(jī)和其它電子設(shè)備提出了非常 高的質(zhì)量需求，這導(dǎo)致高的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于制造一種以成本有效的方式提供高安全性的控制系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種糾正在轉(zhuǎn)向桿控制中發(fā)生故障的問(wèn)題(例如，即便轉(zhuǎn)向桿處于中立 位置也發(fā)生轉(zhuǎn)向)的控制系統(tǒng)。利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的。因此，這是利用包括一種電子 安全裝置的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該電子安全裝置適于根據(jù)操作員控制元件的位置而受到控 制，并且適于根據(jù)操作員控制元件的位置來(lái)分別允許經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制該設(shè)備和阻止 經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制該設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該安全裝置包括布置在控制單元與所述設(shè)備之間的控 制組件，該控制組件用于以如下方式改變方向僅當(dāng)控制單元產(chǎn)生的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于操作 員控制元件的位置時(shí)，才允許所述輸出信號(hào)通過(guò)。而且，該控制組件(例如包括兩個(gè)繼電器)布置在用于將輸出信號(hào)傳輸?shù)剿鲈O(shè) 備的線路(例如形式為液壓回路)上。通過(guò)根據(jù)轉(zhuǎn)向桿位置而分別自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉所述線 路，獲得了一種安全系統(tǒng)。根據(jù)另一實(shí)施例，所述電子安全裝置包括適于感測(cè)操作員控制元件的第一間隔角 和該操作員控制元件的第二間隔角的裝置，所述第一間隔角與第一轉(zhuǎn)向方向相關(guān)聯(lián)，所述 第二間隔角與第二轉(zhuǎn)向方向相關(guān)聯(lián)。在該安全裝置中，優(yōu)選完全獨(dú)立于根據(jù)操作員控制元 件的位置而輸入到控制單元的信號(hào)來(lái)感測(cè)操作員控制元件的位置。這意味著相對(duì)于傳統(tǒng) 的轉(zhuǎn)向桿控制，該安全組件成為一種并行的獨(dú)立系統(tǒng)。優(yōu)選地，用于感測(cè)操作員控制元件的 所述間隔角的所述裝置包括與操作員控制元件的第一間隔角相關(guān)聯(lián)的第一開(kāi)關(guān)和與操作 員控制元件的第二間隔角相關(guān)聯(lián)的第二開(kāi)關(guān)。通過(guò)以下描述，本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。


下面，將參考附圖所示的實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1以側(cè)視圖示出一種輪式裝載機(jī)；圖2以俯視圖示意性示出該輪式裝載機(jī)；圖3示出用于控制該輪式裝載機(jī)的控制系統(tǒng)的第一優(yōu)選實(shí)施例；并且圖4示出用于轉(zhuǎn)向桿控制的安全裝置的可替代實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出輪式裝載機(jī)101的側(cè)視圖。輪式裝載機(jī)101包括前車輛部分102和后車 輛部分103，所述部分各包括車架和一對(duì)驅(qū)動(dòng)軸112、113。后車輛部分103包括駕駛室114。 車輛部分102、103以如下方式彼此連接即，它們能夠利用與這兩個(gè)部分連接的兩個(gè)液壓 缸104、105來(lái)圍繞豎軸117相對(duì)于彼此樞轉(zhuǎn)。因此，也參見(jiàn)圖2，液壓缸104、105設(shè)置在沿 車輛縱向方向的中心線的不同側(cè)，以使輪式裝載機(jī)101轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)動(dòng)。輪式裝載機(jī)101包括用于搬運(yùn)物體或材料的設(shè)備111。設(shè)備111包括載荷臂單元 106和裝配在該載荷臂單元上的鏟斗形式的工具107。這里，鏟斗107裝填有材料116。載 荷臂單元106的第一端以可樞轉(zhuǎn)方式連接到前車輛部分102，以便實(shí)現(xiàn)鏟斗的提升運(yùn)動(dòng)。鏟 斗107以可樞轉(zhuǎn)方式連接到載荷臂單元106的第二端以便實(shí)現(xiàn)鏟斗的傾斜運(yùn)動(dòng)。載荷臂單元106能夠利用兩個(gè)液壓缸108、109而相對(duì)于前車輛部分102被舉升和降低，兩個(gè)液壓缸108、109中的每一個(gè)均在一端連接到前車輛部分102并在另一端連接到 載荷臂單元106。鏟斗107能夠利用第三液壓缸110而相對(duì)于載荷臂單元106傾斜，該第三 液壓缸110在一端連接到前車輛部分102并在另一端經(jīng)由連桿臂系統(tǒng)115連接到鏟斗107。在圖2中，以示意性俯視圖示出了輪式裝載機(jī)101。這里，該輪式裝載機(jī)處于如下 位置車輛部分102、103圍繞接頭部117相對(duì)于彼此成一定角度。圖3示出用于控制輪式裝載機(jī)101的兩個(gè)液壓缸104、105的控制系統(tǒng)300。用連 續(xù)線標(biāo)記的線路表示液壓線路，而用短劃線標(biāo)記的線路表示電子線路?？刂葡到y(tǒng)300包括 用于改變?cè)撟鳂I(yè)機(jī)械的方向的設(shè)備301，而設(shè)備301則包括液壓回路302。液壓回路302包括第一控制閥單元304，該第一控制閥單元304由車輛方向盤(pán)形式 的第一操作員控制元件305以機(jī)械方式調(diào)節(jié)。液壓回路302還包括第二控制閥單元306，該 第二控制閥單元306經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿形式的第二操作員控制元件307而被以電子方式控制。轉(zhuǎn) 向桿307被示出為處于兩個(gè)傾斜位置。該系統(tǒng)是載荷傳感(LS)系統(tǒng)并且包括帶有可變排量的泵308和儲(chǔ)罐309。泵308 由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)形式的車輛推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)344驅(qū)動(dòng)。泵308經(jīng)由換向閥310且經(jīng)由被致動(dòng)的控 制閥單元304、306感測(cè)來(lái)自轉(zhuǎn)向缸104、105的壓力(LS信號(hào))。該泵則設(shè)定一個(gè)壓力，該壓 力比轉(zhuǎn)向缸的壓力高出特定數(shù)目的巴。由此，存在向轉(zhuǎn)向缸104、105流出的油流，其水平取 決于被致動(dòng)的控制閥單元304、306得到調(diào)節(jié)的程度。液壓缸104、105以如下方式布置即，第一液壓缸104的活塞側(cè)311和第二液壓缸 105的活塞桿側(cè)312連接到泵308以使車輛向右轉(zhuǎn)向，并且第一液壓缸104的活塞桿側(cè)313 和第二液壓缸105的活塞側(cè)314連接到泵以使車輛向左轉(zhuǎn)向。液壓缸104、105與泵308的連接能夠利用控制閥單元304經(jīng)由方向盤(pán)控制或者利 用控制閥單元306經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿控制來(lái)執(zhí)行，因此液壓缸的調(diào)節(jié)也可如此執(zhí)行。第一控制閥單元304包括兩個(gè)閥或滑閥315、316，這兩個(gè)閥一個(gè)布置在另一個(gè)外 側(cè)并相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。然而，在圖中，滑閥315、316被示意性地圖示為用于線性移動(dòng)?？刂?閥單元304還包括液壓馬達(dá)317，該液壓馬達(dá)317適于以如下方式操作即，使得該圖中的 下滑閥316 “獵取”上滑閥315從而關(guān)閉該上滑閥315。當(dāng)操作員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，特定量的 油被供應(yīng)到控制閥單元，從而產(chǎn)生特定的輸出。當(dāng)下滑閥316已經(jīng)捕獲上滑閥315時(shí)，該輸 出停止。第二控制閥單元306包括定向閥318和減壓閥319，該定向閥318確定轉(zhuǎn)向方向并 且還確定轉(zhuǎn)向流量，該減壓閥319確保先導(dǎo)壓力被與泵壓力無(wú)關(guān)地限制到確定的水平?？?制閥單元306還包括兩個(gè)電控閥320、321，這兩個(gè)電控閥320、321經(jīng)由來(lái)自轉(zhuǎn)向桿307的電 信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)。電控閥320、321相互并聯(lián)地布置在線路328上。線路328還在其兩側(cè)連接到 定向閥318以使定向閥318克服彈簧力而移動(dòng)。泵308經(jīng)由與所述電控閥之間的線路328 相連的線路329連接到電控閥320、321。這意味著經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿307致動(dòng)右側(cè)的閥321在 定向閥318上產(chǎn)生油壓，以使定向閥318克服彈簧力在該圖中向右移動(dòng)，并且，經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿 307致動(dòng)左側(cè)的電控閥320在定向閥318上產(chǎn)生油壓，以使定向閥318克服彈簧力在該圖中 向左移動(dòng)。因此，為了向右轉(zhuǎn)向，右側(cè)的電控閥321被致動(dòng)并然后向定向閥318輸出與所述電 信號(hào)成比例的油壓。電信號(hào)(油壓)越高，則定向閥318被調(diào)節(jié)得越多，并由此獲得越大的轉(zhuǎn)向流量。相應(yīng)地，為了向左轉(zhuǎn)向，左側(cè)的電動(dòng)、電控閥320被以相應(yīng)方式致動(dòng)。當(dāng)控制閥單元306未被致動(dòng)時(shí)，來(lái)自換向閥310的LS信號(hào)(參見(jiàn)線路350)經(jīng)由 定向閥318通向所述儲(chǔ)罐309，由此，理論上將變成無(wú)壓力的。對(duì)于第一控制閥單元304而 言同樣適用，當(dāng)?shù)谝豢刂崎y單元304未被致動(dòng)時(shí)，LS信號(hào)也通向所述儲(chǔ)罐309。由此，泵308 的壓力被向下調(diào)節(jié)并且僅維持低壓。因此，這兩個(gè)電控閥320、321以如下方式布置即，致 動(dòng)所述閥中的一個(gè)閥使得定向閥318沿一個(gè)方向移動(dòng)，而致動(dòng)另一個(gè)閥則使得定向閥318 沿另一方向移動(dòng)。為了防止出現(xiàn)負(fù)壓力和超過(guò)該系統(tǒng)中的最大確定壓力的壓力，該系統(tǒng)包括由附圖 標(biāo)記322 —同表示的上止閥(top-up valve)和沖擊閥。該上止閥和沖擊閥的功能是之前 公知的，因此這里將不再更詳細(xì)地描述。第一控制閥單元304和第二控制閥單元306在泵308與液壓缸104、105之間布置 在并行線路上。根據(jù)操作員選擇哪一個(gè)操作員控制元件(即方向盤(pán)305或者轉(zhuǎn)向桿307) 來(lái)控制車輛，利用與選定的控制元件連接的控制閥單元來(lái)控制液壓缸104、105。然后，與未 使用的操作員控制元件連接的另一控制閥單元被設(shè)定在非工作位置。系統(tǒng)1還包括優(yōu)先級(jí)區(qū)分裝置323，該優(yōu)先級(jí)區(qū)分裝置323適于確保方向盤(pán)控制具 有最高優(yōu)先級(jí)，也就是說(shuō)，如果方向盤(pán)305和轉(zhuǎn)向桿307被同時(shí)使用，則方向盤(pán)是占優(yōu)勢(shì)的， 或者具有優(yōu)先權(quán)。優(yōu)先級(jí)區(qū)分完全以液壓方式執(zhí)行。優(yōu)先級(jí)區(qū)分裝置323包括順序閥324和節(jié)流閥325形式的優(yōu)先級(jí)區(qū)分閥。順序閥 324被彈簧偏壓，并且線路327連接到順序閥324，以利用油壓來(lái)克服彈簧力打開(kāi)該順序閥 324，并且線路327經(jīng)由第一控制閥單元304連接到轉(zhuǎn)向缸104、105。當(dāng)?shù)谝豢刂崎y單元304 處于中立位置時(shí)，該順序閥不受影響，但當(dāng)通過(guò)操作方向盤(pán)305使第一控制閥單元304移位 時(shí)，順序閥324與轉(zhuǎn)向缸104、105的壓力相通，然后該順序閥打開(kāi)。此外，順序閥324布置在將定向閥318的兩側(cè)相連的線路331上。更精確地，該順 序閥與兩個(gè)電控閥320、321并聯(lián)地布置并且以如下方式連接到從這些電控閥到定向閥318 的相應(yīng)線路即，當(dāng)順序閥324被施加足夠高的壓力時(shí)，順序閥324打開(kāi)，并且定向閥318的 兩側(cè)上的壓力被程度或高或低地平衡。因此，優(yōu)先級(jí)區(qū)分裝置323適于感測(cè)在用于方向盤(pán)305的第一控制閥單元304中 是否發(fā)生流動(dòng)。當(dāng)記錄到這種流動(dòng)時(shí)，優(yōu)先級(jí)區(qū)分得以啟動(dòng)。該系統(tǒng)包括連接到液壓油線路 的元件336，該元件336適于在優(yōu)先級(jí)區(qū)分閥324的不同側(cè)上產(chǎn)生壓力差，以便使優(yōu)先級(jí)區(qū) 分閥324移動(dòng)。更精確地，將止回閥336形式的閥兩端的壓降記錄為所述流動(dòng)。止回閥336 被彈簧偏壓，并且具有特定的較低開(kāi)啟壓力，以便引起受該彈簧控制的壓降。節(jié)流閥337與 止回閥336并聯(lián)地布置，其目的是在流動(dòng)停止時(shí)平衡壓降。止回閥336布置在位于第一控制 閥單元304與儲(chǔ)罐309之間的線路338上，即，位于方向盤(pán)305的控制閥單元304(控制閥 單元的出口)之后。在止回閥336的兩側(cè)上，線路340、341連接到線路338，所述線路340、 341還連接到順序閥324以調(diào)節(jié)該順序閥324。該系統(tǒng)包括電子控制單元351，該電子控制單元351適于接收表示從轉(zhuǎn)向桿307的 位置起的期望方向的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生向所述設(shè)備301輸出的、用于與轉(zhuǎn)向桿的位置相對(duì) 應(yīng)地改變?cè)撟鳂I(yè)機(jī)械的方向的輸出信號(hào)?？刂茊卧?51適于產(chǎn)生向所述電控閥320、321輸 出的輸出信號(hào)。更精確地，該系統(tǒng)包括適于記錄轉(zhuǎn)向桿偏轉(zhuǎn)并產(chǎn)生給控制單元351的相應(yīng)信號(hào)的裝置352。用于記錄轉(zhuǎn)向桿偏轉(zhuǎn)的該裝置352例如由雙霍爾傳感器構(gòu)成。根據(jù)一種 替代方案，可以使用電位計(jì)?？刂葡到y(tǒng)300還包括電子安全裝置353，該電子安全裝置353適于根據(jù)轉(zhuǎn)向桿307 的位置而受到控制，并且適于根據(jù)轉(zhuǎn)向桿的位置分別允許經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制該設(shè)備和 阻止經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制所述設(shè)備301。更精確地，安全裝置353適合獨(dú)立于來(lái)自控制單 元351的輸出信號(hào)致動(dòng)所述設(shè)備301。安全裝置353適于直接致動(dòng)所述電控閥320、321。安全裝置353適于在轉(zhuǎn)向桿設(shè)于不表示第一轉(zhuǎn)向方向的位置時(shí)阻止與作業(yè)機(jī)械 的第一轉(zhuǎn)向方向相對(duì)應(yīng)地致動(dòng)所述設(shè)備301。因此，安全裝置353布置成當(dāng)轉(zhuǎn)向桿設(shè)于表 示第二轉(zhuǎn)向方向的位置時(shí)，阻止與作業(yè)機(jī)械的第一轉(zhuǎn)向方向相對(duì)應(yīng)地致動(dòng)所述設(shè)備。換言 之，當(dāng)轉(zhuǎn)向桿處于與向左轉(zhuǎn)向方向相對(duì)應(yīng)的傾斜位置時(shí)，對(duì)于向右轉(zhuǎn)向方向，所述設(shè)備被阻 止，反之亦然。安全裝置353還適于在轉(zhuǎn)向桿設(shè)于中立位置時(shí)阻止與作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向方向 相對(duì)應(yīng)地致動(dòng)所述設(shè)備。下面對(duì)此更詳細(xì)地說(shuō)明。安全裝置353適于在轉(zhuǎn)向桿的位置對(duì)應(yīng)于第一轉(zhuǎn)向方向時(shí)斷開(kāi)第二電控閥321， 并且在轉(zhuǎn)向桿的位置對(duì)應(yīng)于第二轉(zhuǎn)向方向時(shí)斷開(kāi)第一電控閥320。安全裝置353適于在轉(zhuǎn) 向桿處于中立位置時(shí)將第一電控閥320和第二電控閥321都斷開(kāi)。第一電控閥320和第二 電控閥321中的每一個(gè)均由螺線管致動(dòng)并且各自的螺線管被接地以實(shí)現(xiàn)所述斷開(kāi)，參見(jiàn)以 下進(jìn)一步的說(shuō)明。電子安全裝置353包括適于感測(cè)轉(zhuǎn)向桿的第一間隔角和該轉(zhuǎn)向桿的第二間隔角 的裝置355，所述第一間隔角與第一轉(zhuǎn)向方向相關(guān)聯(lián)，所述第二間隔角與第二轉(zhuǎn)向方向相關(guān) 聯(lián)。用于感測(cè)轉(zhuǎn)向桿的間隔角的所述裝置355與用于記錄轉(zhuǎn)向桿偏轉(zhuǎn)的所述裝置352分開(kāi) (并且獨(dú)立地)布置。用于感測(cè)轉(zhuǎn)向桿的所述間隔角的所述裝置355包括與轉(zhuǎn)向桿的第一 間隔角相關(guān)聯(lián)的第一開(kāi)關(guān)357和與轉(zhuǎn)向桿的第二間隔角相關(guān)聯(lián)的第二開(kāi)關(guān)359。開(kāi)關(guān)357、 359通過(guò)轉(zhuǎn)向桿偏轉(zhuǎn)而被以機(jī)械方式致動(dòng)。電子安全裝置353還包括布置在控制單元351與所述設(shè)備之間的控制組件361，該 控制組件361用于以如下方式改變方向僅當(dāng)所述控制單元產(chǎn)生的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向桿 的位置時(shí)，才允許該輸出信號(hào)通過(guò)。該控制組件361包括分別控制通向所述設(shè)備的相應(yīng)通 信線路的打開(kāi)和關(guān)閉的裝置363、365，并且，用于感測(cè)轉(zhuǎn)向桿的所述間隔角的所述裝置355 適于根據(jù)感測(cè)到的間隔角來(lái)控制所述控制裝置363、365。所述控制裝置361包括至少一個(gè) 繼電器363、365。在圖3中，用于提高轉(zhuǎn)向桿307的安全功能性的預(yù)期功能在原理上是明顯的。當(dāng) 向左轉(zhuǎn)向時(shí)，開(kāi)關(guān)357將釋放繼電器365，從而使向右轉(zhuǎn)向不可能(經(jīng)由第二電控閥321的 螺線管)。繼電器365將該螺線管下拉接地，從而使其不能輸出。這使得該轉(zhuǎn)向非常能夠抵 抗關(guān)于EMC的干擾，并且能夠消除沿錯(cuò)誤方向的意外轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn)。當(dāng)向左轉(zhuǎn)向時(shí)，開(kāi)關(guān)359將 拉動(dòng)繼電器363，這將P^i控制作用從E⑶351 —直傳送至第一電控閥320的螺線管，并且 轉(zhuǎn)向以正常方式進(jìn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)向桿307在中間位置時(shí)，第二電控閥321的螺線管和第一電控 閥320的螺線管這兩者均將被降至接地，從而使沿兩個(gè)方向都不能輸出。能夠通過(guò)利用E⑶351上的數(shù)字輸入信號(hào)監(jiān)視開(kāi)關(guān)357、359并且觀察返回的pwm 信號(hào)來(lái)診斷不希望的轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn)以及功能是否完全正常。例如如果左轉(zhuǎn)，則開(kāi)關(guān)357應(yīng)該釋 放繼電器365，繼電器365則將第二電控閥321的螺線管降至接地。在此情況下，所返回的pwm信號(hào)應(yīng)該為零。這樣，能夠安全地使得不可能有任何與向右轉(zhuǎn)向有關(guān)的輸出。當(dāng)右轉(zhuǎn) 時(shí)，也應(yīng)該對(duì)相同部件進(jìn)行監(jiān)視，這是為了確保開(kāi)關(guān)、繼電器功能和pwm信號(hào)改變狀態(tài)，并 且完全可操作。能夠通過(guò)檢驗(yàn)pwm信號(hào)的返回、例如通過(guò)發(fā)送來(lái)自pwm輸出的短脈沖并檢 驗(yàn)返回來(lái)診斷所述開(kāi)關(guān)的故障。能夠通過(guò)檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)的位置來(lái)診斷繼電器的故障。利用ECU 同時(shí)進(jìn)行診斷，其中轉(zhuǎn)向桿的位置也被收集和使用。應(yīng)該在轉(zhuǎn)向桿的兩個(gè)方向和中立位置 上連續(xù)進(jìn)行診斷。在轉(zhuǎn)向桿被致動(dòng)以及它被停用時(shí)都應(yīng)該進(jìn)行診斷。圖4示出了布置在控制單元351與所述設(shè)備之間的用于改變方向的可替代控制組 件362。這里，實(shí)線表示電子線路。更精確地，繼電器363、365被電子控制電路CPLD(復(fù)雜 可編程邏輯器件)364替代。利用這種電路364，能夠以與繼電器相同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)分別用 于Pwm信號(hào)的打開(kāi)和關(guān)閉。CPLD是一種可編程邏輯電路，并且它優(yōu)選集成在未來(lái)的“安全 ECU^0不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明局限于上述示例性實(shí)施例，而是可在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)構(gòu)思 多個(gè)進(jìn)一步的變型和修改。在特定情形中，期望操控來(lái)自轉(zhuǎn)向桿的電信號(hào)(斜波元件、最大 電平等)，這能夠通過(guò)經(jīng)由機(jī)用計(jì)算機(jī)將信號(hào)從轉(zhuǎn)向桿傳輸?shù)揭簤洪y來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如用于改變方向的上述設(shè)備不限于液壓回路，而是能夠例如包括機(jī)械系統(tǒng)或者 這兩者的組合。此外，本發(fā)明不限于車架轉(zhuǎn)向式作業(yè)機(jī)械/車輛，而是還能夠用于具有另一 種轉(zhuǎn)向技術(shù)(例如調(diào)節(jié)前輪相對(duì)于車架的角度)的作業(yè)機(jī)械/車輛來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為優(yōu)選由轉(zhuǎn)向桿或操縱桿(其適于繞樞轉(zhuǎn)接頭部進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))構(gòu)成的操作員 控制元件的替代方案，它可以由方向盤(pán)構(gòu)成(即，適于繞旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的操作員控 制元件)。然后，所述開(kāi)關(guān)適于感測(cè)方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向。
權(quán)利要求
用于作業(yè)機(jī)械(101)的控制系統(tǒng)(300)，所述控制系統(tǒng)(300)包括操作員控制元件(307)、電子控制單元(351)和用于改變所述作業(yè)機(jī)械的方向的設(shè)備(301)，所述電子控制單元(351)適于接收表示從所述操作員控制元件(307)的位置起的期望方向的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生用于與所述操作員控制元件的位置相對(duì)應(yīng)地經(jīng)由所述設(shè)備(301)改變所述作業(yè)機(jī)械的方向的輸出信號(hào)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(300)包括電子安全裝置(353)，所述電子安全裝置(353)適于根據(jù)所述操作員控制元件(307)的位置而受到控制，并且適于根據(jù)所述操作員控制元件的位置來(lái)分別允許經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制所述設(shè)備(301)和阻止經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制所述設(shè)備(301)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全裝置(353)包括布置在所述 控制單元(351)與所述設(shè)備(301)之間的控制組件(361，363)，所述控制組件用于以如下方 式改變方向僅當(dāng)所述控制單元(351)產(chǎn)生的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述操作員控制元件(307) 的位置時(shí)，才允許所述輸出信號(hào)通過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全裝置(353)適于在所述 操作員控制元件(307)設(shè)于不表示第一轉(zhuǎn)向方向的位置時(shí)阻止與所述作業(yè)機(jī)械的第一轉(zhuǎn) 向方向相對(duì)應(yīng)地致動(dòng)所述設(shè)備(301)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全裝置(353)適于在所述操作 員控制元件(307)設(shè)于表示第二轉(zhuǎn)向方向的位置時(shí)阻止與所述作業(yè)機(jī)械的第一轉(zhuǎn)向方向 相對(duì)應(yīng)地致動(dòng)所述設(shè)備(301)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全裝置(353)適于在所述 操作員控制元件(307)設(shè)于中立位置時(shí)阻止與所述作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向方向相對(duì)應(yīng)地致動(dòng)所 述設(shè)備(301)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備(301)包括 液壓回路(302)，所述液壓回路(302)適于向液壓致動(dòng)器(104，105)供應(yīng)流體以產(chǎn)生所述作 業(yè)機(jī)械的方向改變，并且所述液壓回路(302)包括至少一個(gè)電控式控制閥(318)，所述控制 閥(318)適合基于來(lái)自所述控制單元的輸出信號(hào)來(lái)控制向所述液壓致動(dòng)器(104，105)的流體供應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓回路包括被直接控制的第 一電控閥(320)和第二電控閥(321)，所述第一電控閥(320)和所述第二電控閥(321)布置 成與所述控制閥(318)液壓連通，并適于經(jīng)由來(lái)自所述控制單元(351)的所述輸出信號(hào)被 直接控制，并且，所述第一電控閥(320)適于產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)向方向，而所述第二電控閥(321) 適于產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)向方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全裝置(353)適于在所述操作 員控制元件(307)的位置對(duì)應(yīng)于所述第一轉(zhuǎn)向方向時(shí)斷開(kāi)所述第二電控閥(321)，并在所 述操作員控制元件(307)的位置對(duì)應(yīng)于所述第二轉(zhuǎn)向方向時(shí)斷開(kāi)所述第一電控閥(320)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全裝置(353)適于在所 述操作員控制元件處于中立位置時(shí)將所述第一電控閥(320)和所述第二電控閥(321)都斷 開(kāi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8-9中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電控閥(320)和所述第二電控閥(321)中的每一個(gè)均由螺線管致動(dòng)，并且相應(yīng)的螺線管被接地以 實(shí)現(xiàn)所述斷開(kāi)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子安全裝 置(353)包括適于感測(cè)所述操作員控制元件(307)的第一間隔角和所述操作員控制元件 (307)的第二間隔角的裝置(355)，所述第一間隔角與第一轉(zhuǎn)向方向相關(guān)聯(lián)，所述第二間隔 角與第二轉(zhuǎn)向方向相關(guān)聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，用于感測(cè)所述操作員控制元件的 所述間隔角的所述裝置(355)包括第一開(kāi)關(guān)(357)和第二開(kāi)關(guān)(359)，所述第一開(kāi)關(guān)(357) 與所述操作員控制元件的第一間隔角相關(guān)聯(lián)，所述第二開(kāi)關(guān)(359)與所述操作員控制元件 的第二間隔角相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子安全裝置(353)包 括分別控制通向所述設(shè)備的相應(yīng)通信線路的打開(kāi)和關(guān)閉的裝置(361，362)，并且，用于感測(cè) 所述操作員控制元件(307)的所述間隔角的所述裝置(355)適于根據(jù)感測(cè)到的間隔角來(lái)控 制所述控制裝置(361，362)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括繼電器(363， 365)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述控制裝置(361， 362)均布置在通向所述設(shè)備的兩條并行通信線路中的每一條上。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述作業(yè)機(jī)械(101)包括 第一車架和第二車架，所述第一車架和所述第二車架經(jīng)由樞轉(zhuǎn)接頭部(117)彼此以可樞轉(zhuǎn) 方式連接，從而允許方向改變。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(300)包括至少一個(gè) 液壓致動(dòng)器(104，105)，所述至少一個(gè)液壓致動(dòng)器(104，105)布置在車架部分之間，以在所 述車架部分之間產(chǎn)生相對(duì)樞轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生所述方向改變。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作員控制元件 (307)由操作員控制桿構(gòu)成。
19.作業(yè)機(jī)械(100)，其特征在于，所述作業(yè)機(jī)械(100)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任 一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于作業(yè)機(jī)械(101)的控制系統(tǒng)(300)，包括操作員控制元件(307)、電子控制單元(351)和用于改變?cè)撟鳂I(yè)機(jī)械的方向的設(shè)備(301)，該電子控制單元(351)適于接收表示從操作員控制元件(307)的位置起的期望方向的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生用于與該操作員控制元件的位置相對(duì)應(yīng)地經(jīng)由所述設(shè)備(301)改變所述作業(yè)機(jī)械的方向的輸出信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)(300)包括電子安全裝置(353)，該電子安全裝置(353)適于根據(jù)操作員控制元件(307)的位置而受到控制，并且適于根據(jù)該操作員控制元件的位置來(lái)分別允許經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制所述設(shè)備(301)和阻止經(jīng)由所述輸出信號(hào)控制所述設(shè)備(301)。
文檔編號(hào)B62D1/12GK101952159SQ200880126566
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者博·維格霍爾姆, 帕特里克·沃爾斯特倫 申請(qǐng)人:沃爾沃建筑設(shè)備公司