专利名称：用于控制作业机具的摇动性的系统和方法
技术领域：
本发明总体涉及一种用于控制作业机具的系统和方法，更具体地，涉 及一种用于控制作业机具的(可)摇动性的系统和方法。
背景技术：
在作业机械的工作过程中，有时希望作业机具以摇动的方式运动以实 现某种目标。例如，具有例如铲斗等作业机具的土方机械的操作者可能希 望使妒斗以摇动的方式运动以将不易掉出的物料摇到铲斗外。
过去，操作者摇动作业机具的标准方法是快速地往复移动作业机具控 制装置例如操纵杆或控制杆直到完成任务。该方法是让操作者一直迅速动 作的活动，因此，是乏味且累人的。
随着电液力的出现，逐渐可以通过多种途径对过去必须人工控制的作 业机具进行自动控制。可将基于计算机的控制装置编程以便高精度地操作 电液阀和螺线管，从而緩解了操作者先前不得不执行的许多困难、乏味或 耗时的任务。
标题为"Hydraulic Circuit for Shaking a Bucket of a Vehicle"的美国 专利No. 5,235,809提供了一种用于摇动伊斗的系统和方法。该系统包括负 载检测变排量泵和液压回路。操作者可通过手动控制装置使该系统处于活 动模式或非活动模式。当处于活动才莫式时，液压回路迫使负载检测变排量 泵达到最大排量，以提供备用压力并(使排出液)流向换向阀。该换向阀 的快速动作使得致动器往复运动以摇动残料。
专利，809可使伊斗充分摇动，但是，附加的液压回路非常复杂并使设 备成本增加。此外，由于需要操作者手动改变系统以使伊斗摇动，因此手
动控制装置效率较低。
本发明意在克服现有技术中的某些缺点或全部缺点。
发明内容
本发明的 一个方面提供了 一种用于摇动作业才几具的液压系统。该 系统包括至少 一个与该机具连接的致动器、用于向该致动器提供流体的液 压泵以及与该液压泵联接的控制模块。该控制模块接"征希望摇动作业
机具的信号并且循环发指令以使液压泵以第一速率上行(upstroke)并以 第二速率下行(downstroke)。
本发明的另一方面提供了一种摇动作业机具的方法。该方法包括接收 表征希望摇动作业机具的信号的步骤，以及发出指令使液压泵以第一速率 上行的步骤和发出指令使液压泵以第二速率下行的步骤。
在又一实施例中提供了一种摇动作业机具的方法。该方法包括以下步 骤接收表征希望摇动作业机具的信号，使液压泵以笫一速率上行以及使 液压泵以第二速率下行。所述上行运动和下行运动以预定频率循环(反复) 发生，使得液压泵在完全下行之前接收指令而上行。
结合在本说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的示例 性实施例或特征，并与相关说明一起用于阐明本发明的原理。在附图中 图l示出用于与本发明的一个实施例一起使用的机械的侧视图；以及 图2示出根据本发明的一实施例的液压回路的示意图。
具体实施例方式
下面参考本发明的实施例或特征的细节。在本说明书中，"一个实施 例"、"一实施例"或类似的语言是指结合该实施例所述的具体特征、结 构或特点包含于本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书出现的短语 "在一个实施例中"、"在一实施例中"及类似的语言可能但不一定指同
一实施例。
图1示出一作业机械102。该作业机械102示出为土方机械，具体是 反伊式装载机，但是其它类型的土方机械也适用，例如挖掘机、轮式装载 机、滑移装载机、前伊装载机和履带式装载机等。此外，作业机械102可 以是土方机械以外的机械。例如，作业机械102可以是用于建筑业、物料 运输、制造业和农业的机械。
该作业机械102包括作业机具104，该作业机具104用于根据通过操 纵杆108或其它装置例如控制杆所指示的希望的运动来执行某种类型的作 业功能。作业机具104a、 104b描绘成铲斗。更具体地，设计成装载机铲斗 的作业机具104a示出位于作业机械102的前方，而设计成反式铲斗的另一 作业机具104b示出位于作业机械102的后方。应当指出，尽管所示作业机 具104a、 104b都示出为伊斗，但其它类型的作业机具也适用。其它作业机 具的示例包括但不局限于螺旋钻(螺旋推进器)、刮板(伊，blade)、切 割工具、开沟器(挖掘用具)等。
作业机械102包括一个或多个与作业机具104可操作地联接的液压致 动器106。作业机械102包括用于控制作业机具104a的提升的第一液压缸 106a和用于控制作业机具104a倾斜角度的笫二液压缸106b。每个液压缸 106a、106b包括一可操作以沿轴线109a、109b移动从而改变作业机具104a 位置的致动件107a、 107b。例如，操作液压缸106a的致动件107a使其沿 轴线109a移运动以控制作业机具104a的提升，而操作液压缸106b的致动 件107b使其沿轴线109b移运以控制作业机具104a的倾斜角度。选择性 地操作液压缸106a、 106b将使作业机具104a沿双轴线运动。也可4吏用另 外的液压缸106以增大作业机具104a的转动和移动的角度。
图2示出根据本发明一个实施例的液压回路的示意图，该液压回路包 括一控制单元IIO、 一液压泵lll、 一阀组件112和一液压缸106。该控制 单元110与液压泵111和阀112电联接，而液压泵111向岡112和液压缸 106提供液压流体以移动作业机具104 (见图1)。液压泵111可例如是具 有可移动斜盘113的变排量泵。通常，该斜盘113的位置由致动器114控
制。该致动器114可控地接收来自液压泵111的液压流体以控制斜盘113 的位置。应当指出，该致动器114也可设计为电致动器或机械致动器。可 在机械102、液压泵lll、液压流体管线或液压致动器106上的任何部位设 置传感器(未示出)，以向控制单元110提供信息例如压力。因此，可调 节液压泵111使其适于提供恒定的流量或恒定的压力，或适于在流量和压 力之间转换。
工业适用性
操纵杆108产生表征希望摇动作业机具104的信号。操作者可通过循 环地使操纵杆108前后移动(向前/向后移动)或侧向移动等，通过按下操 纵杆108上的按钮，或者既移动操纵杆又按下操纵杆上的按钮，来产生该 信号。
控制单元110接收信号并向致动器114发出指令，以改变液压泵111 的排量。应该理解，当操作者停止快速地循环移动操纵杆108时，或者释 放发送初始信号的相应按钮时，则可确定希望使作业机具停止摇动。或者， 在触发相应按钮或使操纵杆移动时，将初始化表示希望摇动作业机具的信 号并使该信号持续预定的时间段(例如30秒)。
例如，作业机具104a可充满泥土并静止地保持在土堆上。当控制单元 110接收表示希望摇动该作业机具的信号时，控制单元110直接通过该控 制单元110或通过液压阀112向斜盘发指令，以(使泵)在最大排量和零 排量之间循环。当达到最大排量时，斜盘113开始向零排量移动。但是， 在斜盘达到零排量之前，控制单元110发出使斜盘113返回最大排量的指 令。
在另一实施例中，斜盘的下行运动速率慢于上行运动的速率。因此， 从控制单元110输入液压泵111的一系列指令使液压泵111在预定频率内 在第一速率(最大值)下的第一排量(最大值)和第二速率下(小于最大 值)的第二排量(零)之间循环。最终，液压泵在每次循环开始时总保持 在部分上行运动的位置。因此，在上行运动后的一小段时间内，该液压泵
能够向致动器106提供全流量，从而加速致动器106的运动，并因此改善 作业机具的摇动性。较慢的下行运动速率可通过来自控制单元110的信号 的频率或幅度进行控制。类似地，较慢的下行运动速率也可通过减小流入 用于控制斜盘的运动的致动器114的流体的流量进行控制。因此，用于控 制流入致动器114的流量的孔口尺寸或阀位置可以变化，即增大或减小， 以改变送入致动器114的流体的量。
从上文应能理解，尽管文中为叙述方便起见仅说明了本发明的具体实 施例，但是，可不偏离本发明的实质或范围作出多种变型。通过考虑本发 明的说明书、附图及文中公开的实施方式，本发明的其它实施例对于本领 域的技术人员而言是显而易见的。本说明书和公开的示例应被认为是示例 性的，本发明真正的范围和实质通过所附权利要求及其等价方案示出。因 此，本发明仅受到所附权利要求的限制。
权利要求
1.一种用于摇动作业机具的液压系统，包括至少一个与所述作业机具连接的致动器；适于向所述致动器提供流体的液压泵；与所述液压泵联接并适于接收表征希望摇动作业机具的信号的控制模块，其中，当接收到该信号后，该控制模块循环发指令以使液压泵以第一速率上行并以第二速率下行。
2. 根据权利要求l所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵是负 栽检测变排量泵。
3. 根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第 一速率大 于所述第二速率。
4. 根据权利要求l所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵上行 运动至最大排量，下行运动至小于最大排量的排量。
5. 根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述小于最大排 量的排量是零排量。
6. 根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵以一 定频率在第一排量和第二排量之间循环，从而控制模块发指令使液压泵在 下行至小于最大排量的排量之前向最大排量运动。
7. 根据权利要求l所述的液压系统，其特征在于，所i44征希望摇 动作业机具的信号包括由搮作者发出的使作业机具沿第一方向运动和使所 述器具沿第二方向运动并在预定时间段内回到所述第一方向的信号。
8. —种摇动作业机具的方法，包括如下步骤 接收表征希望摇动该作业机具的信号；以及使液压泵以笫一速率上行和使该液压泵以第二速率下行，其中，所迷 上行和所迷下行以预定频率循环进行，向所述液压泵发指令以使之在达到 完全下行之前进行上行运动。
9. 根据权利要求8所迷的方法，其特征在于，向所迷液压泵发指令以使之以第 一流率达到笫 一排量和以第二流率达到第二排量。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述笫一排量是最大 排量，所迷第二排量是小于最大排量的排量。
11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所U征希望摇动该 作业机具的信号由操作者输入。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，操作者通过使操纵 杆在两个最大位置之间循环移动而发出希望摇动作业机具的指示。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述两个最大位置 是完全向前位置和完全向后位置，或者完全向左位置和完全向右位置。
14. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，操作者通过按下所 述操纵杆上的按钮而发出希望摇动作业机具的指示。
全文摘要
一种用于控制作业机具的摇动性的系统和方法。控制单元向液压泵发出一系列输入指令，使得该液压泵在预定频率内在第一速率(最大速率)下的第一排量(最大排量)和第二速率(小于最大速率)下的第二排量(零)之间循环。最终，液压泵在每次循环开始时总保持在部分上行运动的位置。因此，该液压泵在上行运动后很短的时间内能够向致动器提供全流量，从而加速致动器的响应和运动，并因此改善作业机具的摇动性。
文档编号E02F9/22GK101113598SQ200710136240
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月11日 优先权日2006年7月17日
发明者S·帕特尔 申请人:卡特彼勒公司