专利名称：推土机及其转向控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及推土机技术领域，特别涉及一种转向控制系统。此外，本实用新型还涉及一种包括该转向控制系统的推土机。
背景技术：
随着我国经济建设的快速发展，对于工程机械，尤其是推土机的需求也越来越大。全液压推土机技术性强，集机电液一体化控制技术于一体，凝结了时代最先进的电子控制技术，具有结构简单，控制灵敏舒适，工作效率高，噪音低等等优点。但操纵控制技术始终是一项具有挑战性的课题，尤其是能够充分发挥全液压推土机优良性能的精细化控制技术更是急需得到提升。其中转向控制目前仅基于基本功能的实现，即一般转向与原地转向。本技术就是在粗放型控制基础上研究更精细、更智能、更具人性的转向操纵控制技术。·
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题为提供一种转向控制系统，该转向控制系统的结构设计一方面能够保证安全直行行驶，另一方面能够使得推土机比较方便地实现移动转向和原地转向，使得操作变得简化。此外，本实用新型另一个要解决的技术问题为提供一种包括该转向控制系统的推土机。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种转向控制系统，用于推土机，包括操作手柄及与该操作手柄通讯连接以接受其操作指令的控制器，该控制器与所述推土机的第一转向马达和第二转向马达连接，以便向二者发送指令调节二者之间的速度差；所述操作手柄设于操作控制平面内；所述操作控制平面以所述操作手柄为基准由近及远依次划分为如下三个区域动作死区，操作手柄在该动作死区内动作时，操作手柄向控制器发送的操作指令被屏蔽，第一转向马达和第二转向马达保持原转速；移动转向区，操作手柄在该移动转向区内动作时，控制器根据操作手柄发出的指令，使得第一转向马达和第二转向马达的速度差在第一预定范围值之内，使得推土机进行移动转向；并该第一预定范围值大于零；原地转向区，操作手柄在该原地转向区内动作时，控制器根据操作手柄发出的指令，使得第一转向马达和第二转向马达的速度差在第二预定范围值之内，使得推土机进行原地转向；并该第二预定范围值小于零。优选地，所述移动转向区进一步划分为如下两个区域大弯转向区，操作手柄在该大弯转向区内动作时，控制器根据操作手柄发出的指令，使得第一转向马达和第二转向马达的速度差在第一子预定范围值之内，使得推土机进行大弯转向；小弯转向区，操作手柄在该小弯转向区内动作时，控制器根据操作手柄发出的指令，使得第一转向马达和第二转向马达的速度差在第二子预定范围值之内，使得推土机进行小弯转向；并，所述第一子预定范围值大于所述第二子预定范围值，并二者均处于所述第一预定范围值内。优选地，所述第一子预定范围值的范围为大于或等于O. 8，小于I。优选地，所述第二子预定范围值的范围为大于0，小于O. 8。优选地，所述第二预定范围值的范围为大于-1，小于O。优选地，所述大弯转向区在所述操作控制平面内占全部行程量的比值为50%。优选地，所述小弯转向区相对于大弯转向区，其行程量减少20%。优选地，所述原地转向区相对于小弯转向区，其行程量减少20%。优选地，所述操作手柄与所述控制器通过CAN局域网实现通讯连接。此外，为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种推土机，包括第一转向马达和第二转向马达；该推土机还包括上述任一项所述的转向控制系统，所述控制器与第一转向马达和第二转向马达连接，以便向二者发送指令调节二者之间的速度差。在现有技术的基础上，本实用新型所提供的转向控制系统，其操作手柄的操作控制平面以所述操作手柄为基准由近及远依次划分为如下三个区域动作死区，操作手柄在该动作死区内动作时，操作手柄向控制器发送的操作指令被屏蔽，第一转向马达和第二转向马达保持原转速；由于该种结构设计，推土机在直行过程中，操作者的手抖动所引起的操作手柄微小动作或误操作，使得操作手柄进入该动作死区内，由于此时操作指令被屏蔽，因而不会影响推土机的正常直行运动。移动转向区，操作手柄在该移动转向区内动作时，控制器根据操作手柄发出的指令，使得第一转向马达和第二转向马达的速度差在第一预定范围值之内，使得推土机进行移动转向；并该第一预定范围值大于零；该种结构设计，非常方便地实现了推土机的移动转向。原地转向区，操作手柄在该原地转向区内动作时，控制器根据操作手柄发出的指令，使得第一转向马达和第二转向马达的速度差在第二预定范围值之内，使得推土机进行原地转向；并该第二预定范围值小于零。该种结构设计非常方便地实现了推土机的原地转向。综上所述，本实用新型所提供的转向控制系统一方面能够保证安全直行行驶，另一方面能够使得推土机比较方便地实现移动转向和原地转向，使得操作变得简化。
图I为本实用新型一种实施例中转向控制系统的原理图；图2为本发明一种实施例中转向控制系统的操作手柄的操作控制平面的划分示意图。其中，图I中附图标记与部件名称之间的对应关系为I速度传感器；21第一转向马达；22第二转向马达；3马达控制阀；[0033]4操作手柄；5控制器；6终端电阻；7压力传感器。
具体实施方式
本实用新型的核心为提供一种转向控制系统，该转向控制系统的结构设计一方面能够保证安全直行行驶，另一方面能够使得推土机比较方便地实现移动转向和原地转向，使得操作变得简化。此外，本实用新型另一个核心为提供一种包括该转向控制系统的推土机。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图I和图2，图I为本实用新型一种实施例中转向控制系统的原理图；图2为本发明一种实施例中转向控制系统的操作手柄的操作控制平面的划分示意图。如图I所示，本实用新型所提供的转向控制系统包括操作手柄4、控制器5、第一转向马达21、第二转向马达22、速度传感器I、压力传感器7和终端电阻6 ;在此基础上，在本实用新型一种实施例中，控制器5与第一转向马达21和第二转向马达22连接，以便向二者发送指令调节二者之间的速度差；需要说明的是，速度差是指单位时间内两个运动的物体所经过距离的差比上时间，亦即速度差=路程差/时间；操作手柄4设于操作控制平面内；操作控制平面以操作手柄4为基准由近及远依次划分为如下三个区域动作死区，操作手柄4在该动作死区内动作时，操作手柄4向控制器5发送的操作指令被屏蔽，第一转向马达21和第二转向马达22保持原转速；由于该种结构设计，推土机在直行过程中，操作者的手抖动所引起的操作手柄4微小动作或误操作,使得操作手柄4进入该动作死区内，由于此时操作指令被屏蔽，因而不会影响推土机的正常直行运动。移动转向区，操作手柄4在该移动转向区内动作时，控制器5根据操作手柄4发出的指令，使得第一转向马达21和第二转向马达22的速度差在第一预定范围值之内，使得推土机进行移动转向；并该第一预定范围值大于零；该种结构设计非常方便地实现了推土机的移动转向。原地转向区，操作手柄4在该原地转向区内动作时，控制器5根据操作手柄4发出的指令，使得第一转向马达21和第二转向马达22的速度差在第二预定范围值之内，使得推土机进行原地转向；并该第二预定范围值小于零。该种结构设计非常方便地实现了推土机的原地转向。综上，本实用新型所提供的转向控制系统一方面能够保证安全直行行驶，另一方面能够使得推土机比较方便地实现移动转向和原地转向，使得操作变得简化。进一步地，如图2所示，移动转向区进一步划分为如下两个区域大弯转向区，操作手柄4在该大弯转向区内动作时，控制器5根据操作手柄4发出的指令，使得第一转向马达21和第二转向马达22的速度差在第一子预定范围值之内，使得推土机进行大弯转向；小弯转向区，操作手柄4在该小弯转向区内动作时，控制器5根据操作手柄4发出的指令，使得第一转向马达21和第二转向马达22的速度差在第二子预定范围值之内，使得推土机进行小弯转向；并，第一子预定范围值大于第二子预定范围值，并二者均处于第一预定范围值内。在上述结构中，如图2所示，横坐标为操作手柄4控制指令位置，I区为动作死区，II区11段为大弯转向区，II区12段为小弯转向区，III区为原地转向区。纵坐标为第一转向马达21和第二转向马达22的速度差。手柄在I区，指令被屏蔽，马达速度不受控制。在II区11段大弯转向时，手柄位置动作范围较大，马达速率比变化较小，即沿着线11方向操纵，既运动平稳，又满足转大弯的要求；手柄继续动作进入II区12段，手柄位置动作范围较小，速率比变化较大，即沿着线12方向操纵，推土机转向灵敏度增加，满足转小弯的工况要求；在整个区II操纵时，第一转向马达21和第二转向马达22的速度差逐渐变大，从而改变转弯半径。但开始段速率比变化坡度平缓，充分考虑了大弯转向的负荷平稳性，而随着转弯半径的减小，速率比变化坡度增大，增加小弯转向的空载灵敏性。在区III，手柄位置动作范围很小，左右马达速度反向，速率比迅速升至最大，实现原地转向。·此外，具体地，如图2所示，第一子预定范围值的范围为大于或等于O. 8，小于I。第二子预定范围值的范围为大于0，小于O. 8。第二预定范围值的范围为大于-1，小于O。进一步地，在上述技术方案的基础上，还可以作出进一步改进。比如，大弯转向区在操作控制平面内占全部行程量的比值为50%。在该种结构设计中，推土机大弯转向时，往往是在负荷工况下进行，操控需要平稳，所以手柄行程II区11段占全量程50%，两个马达的速度差递增较为缓慢，使推土机转向作业控制更加平稳。此外，小弯转向区相对于大弯转向区，其行程量减少20%。在该种结构设计中，推土机小弯转向时，往往较小负荷或空载的工况，操纵控制既考虑负荷的平稳性又要考虑空载下的灵活性，所以操作手柄4行程II区12段较11段减小为30%，左右液压马达速度差递增较为快速，使推土机转向作业控制控制既平稳又迅速。再者，推土机原地回转时，一定是空载工况下进行，操纵控制以灵敏速度为主，所以手柄行程III区较12段减小为20%，两个马达回转方向相反，速度差迅速减小，实现推土机快速高效完成转向作业，并有效减小转弯半径。最后，在本实用新型中，操作手柄4的指令通过局域网传至控制器5，控制器5根据控制程序设定及马达当前工作压力与速度状况对马达控制阀3进行控制，实现操作手柄4对两个马达的操纵控制。在基本控制基础上，该发明型主要特征是根据推土机的转向工况的区别，对转弯半径进行分级处理，实现推土机转向的精细化控制，既能保证推土机转向的平稳性，又能提高推土机转向的灵敏性，充分发挥全液压推土机的转向作业优势特点。此夕卜，控制器5通过压力传感器7和速度传感器I动态采集马达工况参数工作压力与速度。操作手柄4的指令对马达压力与速度进行基本判断，确定马达负荷压力与速度合适，实现转向操纵的优化控制。再者，操作手柄4与控制器5通过CAN局域网连接，满足系统控制的灵敏性。此外，本实用新型还提供一种推土机，包括第一转向马达21和第二转向马达22 ；该推土机还包括上述任一项的转向控制系统，控制器5与第一转向马达21和第二转向马达22连接，以便向二者发送指令调节二者之间的速度差。该推土机的其他部分，可以参照现有技术，本文不再展开。[0056]以上对本实用新型所提供的推土机及其转向控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进 和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种转向控制系统，用于推土机，包括操作手柄(4)及与该操作手柄(4)通讯连接以接受其操作指令的控制器(5)，该控制器(4)与所述推土机的第一转向马达(21)和第二转向马达(22)连接，以便向二者发送指令调节二者之间的速度差；所述操作手柄(4)设于操作控制平面内；其特征在于， 所述操作控制平面以所述操作手柄为基准由近及远依次划分为如下三个区域 动作死区，操作手柄(4)在该动作死区内动作时，操作手柄(4)向控制器(5)发送的操作指令被屏蔽，第一转向马达(21)和第二转向马达(22)保持原转速； 移动转向区，操作手柄(4)在该移动转向区内动作时，控制器(5)根据操作手柄(4)发出的指令，使得第一转向马达(21)和第二转向马达(22)的速度差在第一预定范围值之内，使得推土机进行移动转向；并该第一预定范围值大于零； 原地转向区，操作手柄(4)在该原地转向区内动作时，控制器(5)根据操作手柄(4)发出的指令，使得第一转向马达(21)和第二转向马达(22)的速度差在第二预定范围值之内，使得推土机进行原地转向；并该第二预定范围值小于零。
2.如权利要求I所述的转向控制系统，其特征在于，所述移动转向区进一步划分为如下两个区域 大弯转向区，操作手柄(4)在该大弯转向区内动作时，控制器(5)根据操作手柄(4)发出的指令，使得第一转向马达(21)和第二转向马达(22)的速度差在第一子预定范围值之内，使得推土机进行大弯转向； 小弯转向区，操作手柄(4)在该小弯转向区内动作时，控制器(5)根据操作手柄(4)发出的指令，使得第一转向马达(21)和第二转向马达(22)的速度差在第二子预定范围值之内，使得推土机进行小弯转向； 并，所述第一子预定范围值大于所述第二子预定范围值，并二者均处于所述第一预定范围值内。
3.如权利要求2所述的转向控制系统，其特征在于，所述第一子预定范围值的范围为大于或等于O. 8，小于I。
4.如权利要求3所述的转向控制系统，其特征在于，所述第二子预定范围值的范围为大于O，小于O. 8。
5.如权利要求2所述的转向控制系统，其特征在于，所述第二预定范围值的范围为大于-1，小于O。
6.如权利要求2至5任一项所述的转向控制系统，其特征在于，所述大弯转向区在所述操作控制平面内占全部行程量的比值为50%。
7.如权利要求6所述的转向控制系统，其特征在于，所述小弯转向区相对于大弯转向区，其行程量减少20%。
8.如权利要求7所述的转向控制系统，其特征在于，所述原地转向区相对于小弯转向区，其行程量减少20%。
9.如权利要求I至5任一项所述的转向控制系统，其特征在于，所述操作手柄(4)与所述控制器(5 )通过CAN局域网实现通讯连接。
10.一种推土机，包括第一转向马达(21)和第二转向马达(22);其特征在于，该推土机还包括如权利要求I至9任一项所述的转向控制系统，所述控制器(5)与第一转向马达(21)和第二 转向马达(22)连接，以便向二者发送指令调节二者之间的速度差。
专利摘要本实用新型公开了一种转向控制系统，其操作手柄的操作控制平面以所述操作手柄为基准由近及远依次划分为如下三个区域动作死区，在该区域内第一转向马达(21)和第二转向马达(22)保持原转速；移动转向区，在该区域内，推土机进行移动转向；原地转向区，在该区域内，推土机进行原地转向。该转向控制系统的结构设计一方面能够保证安全直行行驶，另一方面能够使得推土机比较方便地实现移动转向和原地转向，使得操作变得简化。此外，本实用新型还公开了一种包括该转向控制系统的推土机。
文档编号E02F3/84GK202595784SQ201220240960
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者赵金光, 郭瑞, 杨淑燕, 侯衍华, 张红 申请人:山推工程机械股份有限公司