专利名称：液压驱动系统的自动转换的制作方法
技术领域：
本发明涉及动カ机械。更具体地，本发明涉及用于动カ机械的驱动系统。诸如挖掘机、包括滑移装载机和转向轴装载机的轮式装载机、履带式装载机和类似机械的许多动カ机械包括用于在支撑表面上推进动カ机械的液压或流体静カ驱动系统。许多这种类型的机器中的ー个部件为驱动电动机，所述驱动电动机从动カ源接收为加压液压流体形式的动力并将该动カ转换成旋转运动以驱动一个或多个车轮、履带或其它类似装置，以使动力机械在支撑表面上移动。对于给定的压力和流动速率，具有相对较高的排量的电动机传送较高转矩，但是与具有相对较低排量的电动机相比具有较低的速度。
背景技术：
在特定情况下，采用较高排量电动机的动カ机械与具有低排量电动机的类似动力机械相比更有利。例如，当动カ机械例如在挖掘或平地应用中接合地面、倾斜上升或越过转弯时，较高扭矩电动机与低扭矩电动机相比更有利。相反，高速电动机在一些情况下更有利。例如，当操作者希望在基本上平坦的表面上将动カ机械从ー个位置移动到另ー个位置吋，获得较高移动速度的较低扭矩电动机更有利。一些液压电动机具有响应于操作者输入从高排量结构转换到低排量结构的能力。然而，存在以下情況操作者选择低排量结构，但是接着以在动力机械上引起高载荷状态的方式操作动カ机械。在这种情况下，动カ机械上的液压电动机可能过载且停止，从而使操作者从低排量结构转换到高排量结构。可选地，操作者可以减少移动输入以减少提供到液压泵的移动信号并避免停止情況，但是即使熟练的操作者将极难发现使这种动力机械的作用最大化并避免停止情况的可能方式。以上论述仅仅是提供大致背景信息并且不g在用于帮助确定所主张的主g的保护范围。
发明内容
在ー个不例性实施例中公开了ー种动カ机械,所述动カ机械具有用于在支撑表面上推进动カ机械的驱动系统。驱动系统包括具有至少ー个液压泵的液压源，所述液压泵提供加压流体作为输出。动カ机械还包括具有液压电动机、驱动控制阀、转换阀和传感装置的驱动组件。液压电动机与液压源流体连通且可在第一排量结构与第二排量结构之间转换。第一排量结构具有与第二排量结构相比较大的排量。驱动控制阀可操作地连接到液压源和液压电动机。驱动控制阀被构造成将加压流体从液压源提供到液压电动机以使液压电动机旋转。转换阀可操作地连接到液压源并从液压源接收加压流体。转换阀将转换信号提供给液压电动机组件，以选择性地使液压电动机的排量在第一排量结构与第二排量结构之间转换。传感装置产生表示由驱动组件提供的负载状态的负载信号。动カ机械还包括电子控制器。电子控制器可操作地连接到传感装置和转换阀，以至少部分地响应于负载信号将控制信号提供给转换阀以控制液压电动机的排量。
提供发明内容和摘要从而以简化的形成引入原理的选择，所述选择在以下详细说明中被进ー步说明。该发明内容不g在表示所主张的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于有助于确定所主张的主题的保护范围。
图I是本发明的实施例可以有利地采用的示例性动カ机械的立体图；图IA是图I的动カ机械的侧视图；图2是诸如图I的动カ机械的动力机械的驱动系统的简化方框图，所述动カ机械具有可设置在第一排量与第二排量之间的驱动电动机；图3是更详细地显示根据ー个示例性实施例的图2的驱动系统的一部分的方框图；图4是显示根据ー个示例性实施例的提供用于图3的驱动系统的控制信号的控制器和设置到所述控制器的输入装置的方框图；图5-5C是每ー个都更详细地显示根据另ー个实施例的图2中所示类型的驱动系统的一部分的方框图；图6是显示在用于根据一个实施例的动カ机械的驱动电动机中在第一排量与第ニ排量之间进行选择的方法的流程图；图7是更详细地显示根据另ー个实施例的图2中所示类型的驱动系统的一部分的方框图；图8是显示根据ー个示例性实施例的控制电动机的排量结构的方法的流程图；图9是更详细地显示根据另ー个实施例的图2中所示类型的驱动系统的一部分的方框图；图10是更详细地显示根据另ー个实施例的图2中所示类型的驱动系统的一部分的方框图；以及图11是显示根据ー个示例性实施例的控制电动机的排量结构的方法的流程图。
具体实施例方式在详细说明实施例之前，将要认识到的是在此说明的实施例不限于对在下面说明中阐述或在下面附图中显示的结构的细节和部件的布置的应用。另外，要理解的是在此使用的措词和术语是为了说明且将不会被认为是限制作用。在此使用的诸如“包括”、“包含”和“具有”的词语及其变形的使用表示包含之后所列的项目、其等效形式以及另外的项目。除非另外说明或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“连结”及其变形宽范围地使用，并且包含直接和间接的安装、连接、支撑和连结。此外，“连接”和“连结”不受到物理或机械连接件或连结件的限制。图I和IA显示当前所述实施例可以有利采用的类型的动カ机械10。图I和IA所示的动カ机械10整体称为为履带式挖掘机的一个示例的小型挖掘机，但是应该理解的是在其它动カ机械上可以有利地采用在此公开的实施例。所述实施例可以采用的动カ机械类型的一些示例包括轮式装载机、履带式装载机、轮式挖掘机、多用途运载车和类似设备，其中所述轮式装载机包括刚性轴滑移装载机、悬挂轴装载机和导向轴装载机。
动カ机械10包括罩15、底架20、工作组25和诸如回填刮板30的底架悬挂器具。容纳结构15包括操作室35，所述操作室包括诸如操纵杆、开关、拉杆踏脚板和类似装置的操作者输入装置40 ;包括内燃机的发动机舱或框架45 ;和液压源，所述液压源包括可操作地连接到发动机的ー个或多个液压泵，发动机和液压源的组合整体作为模块50显示在图IA中。罩15通过回转支承部60连接到底架20的顶部。罩15和工作组25能够在回转电动机(未示出)的影响下在回转支承部60上绕着垂直轴线旋转或“回转”，所述回转电动机在由液压源提供的高压液压流体的影响下操作。操作者输入装置40可由动カ机械10的操作者操纵，以选择性地将液压流体分配到回转电动机、底架20和/或工作组25。底架20包括橡胶或钢履带65、传动链轮70、辊和惰轮。传动链轮在ー个实施例中被固定到驱动电动机(图I和IA中未示出)并通过各种液压部件在由液压源提供的高压液压流体的影响下由驱动电动机驱动，其中一些液压部件将在下面更详细地说明。履带65在传动链轮70的影响下旋转，并且动カ机械10在ー个或多个操作者输入装置40的影响下通过向前和向后旋转右侧履带和左侧履带65来驾驶。
工作组25包括悬臂75、挖掘柄或臂80、可连接到挖掘柄的器具85、悬臂缸90、挖掘柄缸95和器具缸96。显示的器具85为铲斗，但是在其它实施例中，所述器具可以包括螺旋钻、手提钻或其它适于エ地的器具。工作组25通过摆动框架92连接到罩15的前部，所述摆动框架在偏置气缸(未示出)的控制下允许工作组25向左或向右枢转以相对于用于エ地的底架20的纵向范围偏移，该エ地在罩15不平行于履带65时需要平行于履带65挖掘和挖沟。液压源将加压的液压流体提供到悬臂、挖掘柄和器具气缸90、95和96，以使悬臂75相对于罩15枢转，使挖掘柄80相对于悬臂75枢转，以及使器具85相对于挖掘柄80枢转。器具85还从液压源接收加压的液压流体以致动器具相对于器具85的其它部件的移动部件(例如，诸如螺旋钻、锯、旋转刷等的器具的移动部件)。至少ー个回填刮板缸94枢转地相互连接在回填刮板30与底架20之间。至少ー个回填刮板缸94从液压源接收加压的液压流体，并且伸出和缩回以相对于底架20升起和降低回填刮板30。回填刮板30用于平地、平整、回填、挖沟和整体的推土操作。回填刮板30可以相对底面下降以升起动カ机械10的其余部分并提升工作组25的倾卸高度。回填刮板30还可以用于在挖掘操作期间稳定动カ机械10。图2为概括地显示用于诸如动カ机械10的车辆的驱动系统100的功能的简单方框图。驱动系统100具有动カ源102，所述动カ源可操作地连接到功率转换装置104。功率转换装置104从动カ源102接收动カ信号(例如加压的液压流体)，并将该动カ信号转换成输出，该输出接着被传送到至少ー个操作元件106，所述操作元件可操作地连接到功率转换装置104。动カ源102包括可操作地连接到液压泵110并被构造成给液压泵110提供动カ的发动机108，应该理解的是所述液压泵表现为上述液压源的部件的ー个或多个液压泵。在一个实施例中，液压泵110为开放式回路的可变排量泵。液压泵110从液压箱(图2中未示出)接收流体并将加压流体提供到驱动组件115，并且更具体地提供到驱动控制阀114。液压泵110可以为上述类型的液压源的部件，并且在一些实施例中为液压源中的多个液压泵中的ー个。驱动控制阀114为柱形阀或任何其它可接受类型的阀装置，并且被显示为图2以及本发明中的随后附图中的独立阀，但是应该理解的是驱动控制阀114可以为控制其它功能的诸如动カ机械10的工作组25的多通道阀组件的一部分。对于该目的，仅有涉及将油提供到驱动组件115中的其它部件的这种阀组件的部分被认为是驱动控制阀114的部件且通过延伸是驱动组件115的部件。驱动控制阀114接着响应于由ー个或多个操作者驱动控制输入116提供的信号使加压流体移动到功率转换装置104，所述功率转换装置包括至少ー个液压电动机118。液压电动机118示例性地为轴向柱塞电动机(虽然可以采用诸如径向柱塞电动机或辊道电动机(geroller motor)的其它类型的液压电动机)，所述轴向柱塞电动机将从加压流体接收的动カ转换成旋转运动，该旋转运动接着被提供到操作元件106。操作元件106可以为图I的动カ机械10上所示的履带式驱动组件。履带组件128接合诸如地面的支撑表面,并且能够移动车辆。可选地，操作元件106可以为可操作地连接到液压电动机118的一个车轮或多个车轮。在一个实施例中，液压电动机118为两速液压电动机,这表示所述液压电动机具有两个不同排量结构，该结构具有被称为“低范围”的第一排量和被称为“高范围”的第二 排量结构，并且液压电动机118可以从ー个排量结构转换到另一个排量结构。这如下面更详细地论述通过将液压电动机中的旋转斜盘从ー个位置移动到另ー个位置在一些实施例中实现。当液压电动机处于低范围内时，与液压电动机处于高范围内相比需要较大的排量。因此，对于给定压力和流量，低范围为高扭矩，低速结构和高范围为低转矩的高速结构。虽然在此论述的实施例是指两速液压电动机，但是应该理解的是在ー些实施例中，液压电动机能够转换成多范围，包括其中对于给定压カ和流动速率的排量在最小排量与最大排量之间可无限变化。图3是显示图2的驱动系统100的一部分的方框图，其中提供关于驱动系统100的驱动组件115中的単独部件的补充细节。驱动系统100显示为具有第一和第二驱动电动机组件150和152，所述驱动电动机组件中的每ー个都包括液压电动机。可以并入本发明的实施例中的其它驱动系统可以具有作何数量的驱动电动机组件。在一个实施例中，第一驱动电动机组件150具有可操作地连接到左侧履带的输出轴(图3中未示出)，第二驱动电动机组件152具有可操作地连接到右侧履带的输出轴(图3中未示出)。第一和第二驱动电动机组件150和152基本上相似。为了简洁，接着将仅说明第一驱动电动机组件150。第一驱动电动机组件150分别通过第一和第二液压导管154和156可操作地连接到驱动控制阀114，所述第一和第二液压导管每ー个都能够响应于通过操作者驱动控制输入116提供的信号将液压流体提供到第一驱动电动机组件150的液压电动机118以使液压电动机118旋转。在一个实施例中，当液压流体通过第一液压导管154提供到第一驱动电动机组件150时，液压电动机118的输出轴沿顺时针方向旋转。相反地，当液压流体通过第ニ液压导管156被提供到第一驱动电动机组件150吋，液压电动机118沿逆时针方向旋转。第一驱动电动机组件150包括柱形阀158，所述柱形阀被弹簧160和162偏压到中心位置。当液压流体没有通过第一和第二液压导管154和156中的任ー个从驱动控制阀114提供时，柱形阀158被偏压到中心位置164并由于止回阀165和167的存在而防止流体通过柱形阀158返回到驱动控制阀114。当液压流体通过第一液压导管154被从驱动控制阀114提供到第一驱动电动机组件时，流体的一部分被提供到柱形阀158的端部174，使得来自液压流体的压カ克服弹簧160并使柱形阀158移动到位置166。流体接着通过液压导管170被供应给液压电动机118并通过液压导管172、柱形阀158和第二液压导管156返回到驱动控制阀114。相反地，当液压流体通过第二液压导管156被从驱动控制阀114提供到第一驱动电动机组件150时，流体的一部分被提供到柱形阀158的端部176，以克服弹簧162并使柱形阀158移动到位置168。流体接着通过液压导管172被供应给液压电动机118并通过液压导管170、柱形阀158和第一液压导管154返回到驱动控制阀114。如上所述，第二驱动电动机组件152与第一驱动电动机组件150基本上相似。驱动控制阀114通过第三和第四液压导管178和180可操作地连接到第二驱动电动机组件152。如上所述，液压电动机118为轴向柱塞电动机，并且电动机中的多个柱塞(未示出)的排量被转换成输出轴的旋转运动。第一驱动电动机组件150还包括旋转斜盘182,所述旋转斜盘被构造成接合液压电动机118中的多个柱塞。旋转斜盘182的角度确定液压电动机118的最大排量。在一个实施例中，弹簧184和活塞カ将旋转斜盘182偏压到图3所示的第一旋转斜盘位置。当旋转斜盘182位于第一旋转斜盘位置时，液压电动机118在低范围内，即为高转矩的低速结构。第一驱动电动机组件150示例性地包括可操作地连接到旋转斜盘182的一对致动器186和188。致动器186和188中的ー个或两个的致动通过克 服弹簧184和来自液压电动机118中的柱塞(未示出)的力示例性地使旋转斜盘182从图3所示的第一旋转斜盘位置移动到第二板位置。当旋转斜盘182位于第二旋转斜盘位置吋，旋转斜盘182接合液压电动机118中的多个柱塞中的至少ー个，从而减少液压电动机118的整体排量。因此，当旋转斜盘182位于第二旋转斜盘位置吋，电动机在高范围内，即相对于低范围为低转矩的高速结构。致动器186和188示例性地为连接到阀190的液压柱塞。阀190为两位五通阀。阀190被偏压到第一位置192，从而使致动器186和188与箱196连通，从而允许弹簧184将致动器186和188偏压到其缺省位置(default position)。当阀190位于第二位置194吋，液压导管170和172分别与致动器186和188液压连通。因此，无论何时液压流体被从控制阀114提供到液压导管170和172以及当阀190位于其第二位置194时，液压流体被提供到致动器186和188中的至少ー个，从而使旋转斜盘移动到第二位置并使液压电动机118移动到其高范围。虽然上述的液压电动机组件150表示采用轴向柱塞电动机的组件，但是诸如径向柱塞电动机和辊道电动机的其它电动机可以具有不同结构，包括能够响应于外部信号转换电动机的排量的不同致动器，如下所述。阀190根据从外部源提供的信号198的存在或缺少从ー个位置移动到另ー个，所述信号在所示实施例中被从转换阀200提供到阀190。外部信号198为液压信号，所述液压信号能够使阀190在位置192与194之间移动。图3显示连接到驱动电动机组件150中的阀190和与驱动电动机组件152中的190相似的阀的信号198。本领域的普通技术人员将认识到可以获得信号198和转换阀200的其它结构。转换阀200为两位三通阀。除非信号208使转换阀200转换到第二位置204，否则所述转换阀被偏压到第一位置202。当转换阀200位于第一位置202时，信号198与箱196通信且190被偏压到第一位置192。当转换阀200位于第二位置204时，来自液压泵110的液压信号被提供到信号198，从而使阀190移动到第二位置194。应该理解的是通过第二位置204从液压泵110提供的信号可以具有减少压力，该减少压カ可以由减压阀(未示出)获得。还应该理解的是在ー些实施例中，通过第二位置提供的信号可以由除了液压泵110以外的源提供。在一个实施例中，螺线管206可操作地连接到转换阀200。螺线管206从控制器210接收信号208，以使转换阀200能够在第一位置202与第二位置204之间移动。在一个实施例中，信号208是电信号。应该理解的是其它结构的两速电动机组件和转换阀可以被使用，以在不背离本公开的精神和范围的情况下响应于驱动电动机组件外部的信号単独转换。在一个实施例中，控制器210为响应于ー个或多个输入将信号208提供到转换阀200的电子控制器。图4显示控制器210和多个输入，所述输入可以由控制器210使用以确定信号208的状态。要提供到控制器210的ー个输入为操作者输入212。在一个实施例中，操作者输入212为直接接线到控制器210的可致动开关。操作者输入可以为任何可接受的装置，并且操作者输入的状态可以通过有线或无线串行通信协议传送到控制器210。控制器210可以测量操作者输入212的状态或者识别从一种状态到另ー种状态的转变作为操作者输入212是否已经致动的指示。在一个实施例中提供到控制器210的第二输入为传感装置214。传感装置214被构造成感测机器上的特定状态并将指示给定状态的信号提供给控制器210。在一个实施例中，传感装置214为压カ传感装置，所述压カ传感装置在驱动系统100中的一定位置处暴露于液压流体，使得能够测量系统中的流体压力。在一个实施例 中，传感装置214为提供传感压力水平的指示的可变输出传感器。可选地，传感装置214可以为提供ニ进制输出从而改变特定阈值下的状态的开关。示例性地设置传感装置214以测量驱动组件中的流体压力，以确定何时存在高负载状态。高负载状态表示发动机承受高负载。在这种情况下，发动机不能支持这种负载且可能最终陷入困境或停止运转，从而造成性能降低。在一个实施例中，在传感装置214測量到驱动组件中超出给定阈值水平的压カ时确定存在高负载状态。该阈值在任何给定情况下可以为恒定压力，或者可选地可以根据诸如发动机的速度的不同状态而改变。公知的是ー种减少发动机上的负载的方式是将驱动系统从高范围排量结构转换到低范围结构，从而将附加转矩提供给驱动系统。可选地，多个传感装置可以被组装到驱动系统中，以测量可以用于确定是否存在高负载状态并因此确定控制器210是否应该将信号208提供给转换阀200的压力水平或其它指示。由可操作地连接到控制器210的一个或多个传感装置提供的信号可以为电压或电流电平、有线或无线串行通信信号或者能够由控制器210接收的任何其它信号。图5显示驱动系统的与图3中所示部分相似且还包括操作者输入212和传感装置214的部分。在所示实施例中，传感装置通过滑阀216暴露于第一和第二液压导管154和156中的流体压力，其中所述滑阀与第一和第二液压导管154和156中的每ー个连通且操作以允许两个导管中的较高流体压カ与压カ传感装置214通信。在其它实施例中，传感装置214暴露于第三和第四液压导管178和180中的流体压カ。可选地，第一传感装置暴露于第一和第二液压导管154和156中的流体压力，同时第二传感装置暴露于第三和第四液压导管178和180中的流体压力。可选地且另外，一个或多个传感装置可用于确定是否正在致动操作者驱动控制输入116中的任何ー个。传感装置可以本身为操作者输入装置或者监测操作者输入装置的另外的传感装置。操作者驱动控制输入116与控制器210之间的关系由图5中的虚线显示。表示每ー个传感装置214的测量现象的信号被提供给控制器210。通过测量液压导管的压カ以及通过结合其它收集信息，控制器210可以确定驱动系统是否正在经受由于将在高范围内的机器转换到低范围内而最好地面临的大负载。图5A显示驱动系统的与图5所示的部分相似的部分的可选实施例，并且相似的部件由图5中提供的相同附图标记标识。在图5A所示的实施例中，设置多个滑阀218、220和222，以将来自第一、第二、第三和第四液压导管154、156、178和180的最高压カ提供给传感装置214。滑阀218与第一和第二液压导管154和156连通并提供输出224，所述输出为与所述液压导管通信的两个液压导管的较高压力。类似地，滑阀220与第三和第四液压导管178和180连通并提供输出226，所述输出为第三和第四液压导管178和180的较高压力。输出224和226每ー个设置到滑阀222，所述滑阀操作以将来自输出224和226的最高压カ并因此将来自第一、第二、第三和第四液压导管154、156、178和180的最高压カ提供给压カ传感装置214。图5B显示驱动系统的与图 3中所示的部分相似的部分的另ー个实施例，并且相同的附图标记用于表示相似的部件。在图5B中，传感装置214与来自驱动控制阀114的负载感测输出228通信。传感装置214因此提供作为输入的表示负载感测输出228的信号以确定机器上的负载状态。在又一个实施例中，传感装置214与液压泵110的输出207通信，如图5C所示。图6显示将两速信号提供给图3和图5所示类型的驱动电动机组件中的一个或多个液压电动机以使液压电动机在第一和第二排量结构之间转换的方法300。在方框302中分析操作者输入212的状态。如果操作者输入212的状态指示操作者需要在低范围内操作驱动系统，则控制信号208被设置到低范围状态以允许转换阀200返回到偏压位置，即移动阀芯以防止加压液压流体通过转换阀200从泵流动到阀190。因此，致动器186和188没有暴露于加压流体，旋转斜盘182被推动到第一位置，并且液压电动机118处于高排量的低速位置。这表示在方框304中。如果在方框302处，操作者输入212的状态指示操作者需要在高范围内操作驱动系统，但是控制器确定机器处于高负载状态，则如方框306处所示，控制器210将控制信号208设置到低范围状态。如上所述，当控制信号208被设置到低范围状态时，在一个实施例中，转换阀200被定位成允许阀190转换到位置192，以便允许来自柱塞186和188的加压液压流体返回到箱196，并因此允许旋转斜盘182移动或停留在第一旋转斜盘位置。然而，如果在方框306处确定动カ机械不处于高负载状态，则控制信号208被设置到高范围状态，从而允许旋转斜盘182移动或停留在第二旋转斜盘位置。这显示在方框308中。如图6所示，一旦在方框304或308处执行操作，则程序返回到302并再次执行。应该理解的是在程序的每ー个执行之间可能具有小的时间延迟，但是有效地，执行方法300通常足以提供动カ机械状态的实质的连续监测，从而可以使液压驱动电动机的自动换挡是有利的。还应该理解的是在ー些实施例中，可能包含时间延迟而在提供指示转换的信号之前的一段时间后在方框306处需要存在或缺少高负载状态。例如，如果转换阀处于高范围状态，则方法300会在提供转换信号以将电动机转换到低范围状态之前的特定时间段需要存在高负载状态。类似地，如果机器处于低范围状态，由于高负载状态的感测转换到该状态，则方法300会在提供转换信号以将电动机转换到高范围状态之前的一段时间后需要缺少高负载状态。应该理解的是在不同的实施例中，不同的液压部件可以不同地用于控制信号208，并且这种区别在本说明的范围范围内。在此所述的实施例提供许多优点。在控制器210可以包括用于保持数据的存储器时，确定存在高负载状态的压力水平可以作为设定点在存储器中。另外，多个设定点可以被存储并用于在不同情况下获得高负载确定。另外，用于其它传感装置的设定点可以储存在控制器210的存储器中，以帮助确定动力机械是否处于高负载状态。例如，发动机速度设定点可以储存在控制器210的存储器中，并且控制器210可以监测发动机速度或者与动カ机械上的其它控制器(任何图中都未示出)通信以接收发动机速度数据。控制器210还可以监测多个压カ传感装置并对于每ー个压カ传感装置具有可设定的设定点，从而向控制器210提供各种输入以确定提供表不闻范围或低范围的/[目号。图7显示根据另ー个示例性实施例的驱动系统260的与驱动系统100相似的部分。图7中所示的ー些部件与图3所示的部件相同或者基本上相似，并且由与图3中使用的附图标记相同的附图标记表示相似之处。在此为了简洁基本上不提供这些部件的说明。对于图3的驱动系统，驱动系统260具有转换阀200，所述转换阀从控制器210接收信号208以使转换阀200在第一位置202与第二位置204之间移动。输出238作为输入被提供给附加转换阀240，所述附加转换阀为两位三通阀。当转换阀240处于第一位置242 时，信号198与转换阀200的输出238通信。当转换阀240处于第二位置244时，信号198与箱196通信。弹簧250示例性地朝向第一位置242推动转换阀240。输入端ロ 246与导管248通信以将压力提供给输入端ロ 246。当输入口 246处提供的压力足以克服弹簧250的力吋，转换阀240移动到第二位置244。在一个实施例中，导管248与来自液压泵110的负载感测输出228通信。可选地，导管248可以与来自液压泵110或来自图5和图5A中所示类型的滑阀的输出207通信，以从驱动系统260中的压カ管路的任何组合(例如包括第一、第二、第三和第四液压导管154、156、178和180的任何组合)測量最高压力。图8显示控制提供到图7所示的驱动电动机组件150和152的信号198的方法400。信号198给驱动电动机组件150和152提供驱动电动机组件中的每ー个中的电动机118应该处于低范围排量结构或高范围排量结构的指示,姆ー种情况在上面详细说明。在方框402处，输入248被提供给转换阀240的输入端ロ 246。在判定方框404处评估输入248的水平。如果输入248足以克服弹簧250，则提供给驱动电动机组件150和152的信号198表示将驱动电动机组件150和152定位在低范围状态下,如方框406中所示。这示例性地通过将转换阀240放置到第二位置244来实现，从而发出信号198并通过延伸部将阀190放置成与箱196连通。当转换阀240处于第二位置244时，什么样的输出信号208从控制器210被提供给转换阀200都没关；信号198仅由转换阀240有效地控制。返回到判定方框404，如果输入248不足以使转换阀240移动到第二位置244，则转换阀240位于第一位置242，并且信号198与输出238通信。方法400接着确定转换阀200的状态。这在方框408处说明。如果转换阀200位于第一位置202，从而指示操作者输入212已经操作以指示操作者使动カ机械10在低范围内操作的优先权，则输出238和信号198与箱196通信，从而发送将驱动电动机组件150和152定位到低范围状态的指示。这显示在方框412中。返回到方框408，如果转换阀200位于第二位置204，从而指示操作者输入212已经操作以指示操作者使动カ机械10在高范围内操作的优先权，则输出238和信号198与液压泵110通信，从而提供将驱动电动机组件150和152定位到高范围状态的指示。这由方框410表示。图9是根据又一个实施例的驱动系统300的一部分的图示。驱动控制阀114通过第一、第二、第三和第四液压导管154、156、178和180可操作地连接到第一和第二驱动电动机组件150和152，以基本上如上所述将液压流体提供到第一和第二驱动电动机组件150和152。控制器210将输出信号208提供到转换阀200，所述转换阀将信号198提供到第一和第二驱动电动机组件150和152。驱动控制输入116可由操作者操纵以将控制信号提供到驱动控制阀114。传感装置270感测驱动控制输入116的状态并将信号274提供到控制器210。在一个实施例中，驱动控制输入116将液压信号提供给驱动控制阀114，在下面将更详细地说明。所述实施例的感测装置270是能够测量压力水平的可变输出压力传感器。可选地，传感装置270是改变给定压力水平下的状态的开关。对驱动控制输入和相应的传感装置270的一个结构的例示在图10中提供并在下面更详细地说明。在其它实施例中，在不采用诸如传感装置270的装置的情况下将表示驱动控制输入116的状态的信号发送给控制器210。例如，在一些实施例中，驱动控制输入116可以为电气装置，在不具有传感装置270的情况下，信号274为表示提供给控制器的驱动控制输入的状态的电流、电压或数字信号。在其它实施例中，一个或多个传感装置可以测量诸如图10所示且在下面说明的330、332、334和336的致动装置的运动。这种传感装置可以是近程传感器、线性可变差动变压器(LVDT)和类似装置。应该理解的是当已经致动驱动控制输入时，除了在此说明的之外还可以测量其它类型的传感装置。另外，传感装置214将表示驱动系统300中的压力的信号278提供 给控制器210。虽然未显示传感装置214连接到驱动系统300的任何特定部分，但是应该理解的是传感装置214也可以连接到驱动系统300中的任何适当位置，包括先前实施例中所述的位置。另外，指示器272可以将表示驱动系统300中的液压流体的温度的信号276提供给控制器210。在一个实施例中，指示器272是温度传感器。可选地，一个或多个附加传感器或开关可以将表示各种机器状态的信号提供给控制器210，在一些实施例中所述状态由控制器210使用以确定适当的控制信号发送给转换阀200。图10显示根据一个示例性实施例的驱动控制输入116。在图IOA所示的实施例中，驱动控制输入116包括多个液压阀322、324、326和328，所述液压阀被构造成由操作者致动并将输入信号提供给控制阀114。液压源312被提供给输入装置。液压源312可以被从诸如液压泵110的泵或任何其它适当的源提供。阀322、324、326和328分别可操作地连接到致动装置330、332、334和336。当处于在未致动状态下时，阀322、324、326和328中的每一个朝向箱196打开并将表未致动信号的未加压信号提供给控制阀114。在一个实施例中，致动装置330和332连接在一起，使得两个致动装置中仅有一个可以在任何给定时间致动液压阀322和324中的一个。因此，最多液压阀322和324中仅有一个可以提供致动信号，并且致动信号为至控制阀114的加压流体。在一个实施例中，致动装置330和332为绕着枢转点沿两个方向枢转的踏脚板的相对侧部。类似地，致动装置334和336类似地相连接，使得在任一时刻仅可以致动阀326和328中的一个。源自阀322和324的输出管线340和342被设置到滑阀344的相对侧。类似地，输出管线346和348被设置到滑阀350的相对侧。滑阀344的输出352和滑阀350的输出354被设置到滑阀356的相对侧。滑阀356的输出358因此被设置到传感装置270，所述传感装置进而将信号274提供给控制器210。因此，无论何时致动阀322、324、326和328中的至少一个致动，传感装置270都设有表示致动的压力。传感装置270接着提供信号274以指示是否致动阀322、324、326和328中的任一个致动。控制器210示例性地根据信号274、276和278将信号208提供给转换阀200。将信号提供给转换阀200的方法500的一个实施例显示在图11中。在方框502处，信号208被提供给转换阀200，使得转换阀将表示高排量、低范围的位置的信号198提供给第一和第二驱动电动机组件150和152中的每一个。方框502处显示的设置被视为方法500的操作的第一状态。在方框504处考虑信号274和操作者输入212。如果信号274表不驱动控制输入116中的至少一个被致动，并且操作者输入212表示操作者使动力机械10以低排量结构(即，在高范围状态下)操作，则方法500移动到方框506。否则，方法500返回到方框502且保持在操作的第一状态下。在方框506处设置计时器。在方框508处考虑信号274和操作者输入212的状态。如果信号274表不没有一个驱动控制输入116被致动或者操作者输入212表示操作者想要使动力机械在高排量的低范围状态下操作，则方法500返回到方框502,如上所述为操作的第一状态。然而,如果由传感装置270提供给控制器210的信号274表示驱动控制输入116中 的至少一个被致动且操作者输入212表示操作者想要使动力机械10在低排量的高范围状态下操作,则所述方法移动到方框510。在方框510处，计时器与预先确定的时间周期相比较，并且如果计时器由于在方框506中被重置而已经运转长于预先确定的时间周期，则所述方法移动到方框512。如果不是这种情况，则所述方法移动返回到方框508以重新检查信号274和操作者输入212的状态。有效地，接着方框508和510中显示的回路形成过渡状态。在该过渡状态下，在可以确定操作者是否想要动力机械在高范围内操作以及在整个时间周期期间驱动控制输入中的至少一个是否正在被操作之前必须过去一段时期。在该过渡状态期间，输出信号208保持如操作的第一状态中的情况。如果满足过渡的这些状态，则所述方法移动到方框512处的操作的第二状态。否则，所述方法移动返回到方框502处的操作的第一状态。在操作的第二状态中，发送给转换阀200的信号208表示转换阀已经将信号198发送到第一和第二驱动电动机组件以转换到低排量的高范围位置。一旦所述方法移动到操作的第二状态，则方法500移动到方框514，从而检查信号274和操作者输入212以确定所述方法是否应该移动返回到第一状态。如果确定操作者继续发出想要使动力机械10在高范围内操作的信号并操作驱动控制输入中的至少一个，则所述方法不会返回到操作的第一状态。接着检查信号278以确定通过传感装置214测量的压力是否高于高压设定点。如果确定测量的压力高于高压设定点，则所述方法移动到为操作的第三状态的方框518。然而，如果方框516处测量的压力低于高压设定点，则所述方法返回到方框512并保持在操作的第二状态下。在操作的第三状态下，控制器210将信号208发送到转换阀200，使得转换阀接着将信号198发送到第一和第二驱动电动机组件150和152以使驱动电动机组件转换到高排量的低范围位置。一旦控制器210发送信号208，则控制器210分析信号274和操作者输入212的状态，以确定操作者是否仍然操作一个或多个驱动控制输入以及是否仍然表示需要在低排量的高范围状态下操作，如方框520处所示。如果确定操作者想要使动力机械在低排量的高范围状态下操作，则由信号278表示的压力与低压力设定点相比较。如果压力信号278表示低于低压设定点的压力，则所述方法移动到方框512处所示的第二操作状态。如果由压力信号278表示的压力不低于低压设定点，则所述方法在方框518处保持在第三操作状态。
如上所述，在一些实施例中，设立高压力和低压力设定点在确定何时在第二操作状态与第三操作状态之间进行转换。高压力设定点和低压力设定点中的每一个在一些实施例中为单一值。可选地，高压力和低压力设定点可以根据动力机械中的液压流体的温度设置成不同压力水平。如上所述，指示器272示例性地在驱动系统中的可接受位置处与液压流体连通。指示器272将表示液压流体的温度的信号276提供给控制器210。控制器210被构造成根据提供的温度调节高压力和低压力设定点。所述设定点可以被设立成一系列温度范围。实际温度可以从一个驱动系统到另一个驱动系统变化，但是被设置在各种温度下均改进转换的水平。上述的实施例提供多个重要的优点。通过提供一种与多速液压电动机连接的自动 转换机构，可以以在减少操作者需要的输入的情况下提高操作效率的方式控制动力机械。通过如上所述实施所述状态的操作，动力机械将在动力机械不操作的任何时候都不处于低排量的高范围状态，从而减少动力机械爬行的可能性。在此公开的实施例可以施用于任何类型的多速液压电动机。
权利要求
1.一种动力机械，所述动力机械具有用于在支撑表面上推进动力机械的驱动系统，所述动力机械包括 液压源，所述液压源包括能够提供作为输出的加压流体的至少一个液压泵； 驱动组件，所述驱动组件包括 液压电动机，所述液压电动机与所述液压源流体连通且能够在第一排量结构与第二排量结构之间转换，所述第一排量结构与所述第二排量结构相比具有更大的排量； 驱动控制阀，所述驱动控制阀能够操作地连接到所述液压源，并且被构造成将加压流体从所述液压源提供到所述液压电动机以使所述液压电动机旋转； 转换阀，所述转换阀被构造成从所述液压源接收加压流体，并且将转换信号提供给所述液压电动机以用于选择所述第一排量结构和所述第二排量结构中的一个；和 传感装置，所述传感装置能够产生表示由所述驱动组件提供的负载状态的负载信号；和 电子控制器，所述电子控制器与所述传感装置通信，并且被构造成将控制信号提供给所述转换阀以至少部分地响应于所述负载信号控制所述液压电动机的排量。
2.根据权利要求I所述的动力机械，还包括 第一操作者输入装置，所述第一操作者输入装置被构造成提供结构信号，所述结构信号表示操作者想要使所述驱动系统以所述第一排量结构和所述第二排量结构中的一个操作。
3.根据权利要求2所述的动力机械，其中，所述电子控制器被构造成将所述控制信号提供给所述转换阀，以用于在所述结构信号表示想要所述驱动系统以所述第二排量结构操作时以及所述负载信号表不低于负载阈值的负载时使所述液压电动机以所述第二排量结构操作。
4.根据权利要求2所述的动力机械，其中，所述电子控制器被构造成将所述控制信号提供给所述转换阀，以用于在所述负载信号表示高于所述负载阈值的负载时使所述液压电动机以所述第一排量结构操作。
5.根据权利要求2所述的动力机械，还包括 至少一个驱动控制输入装置，所述至少一个驱动控制输入装置能够从空档位置移动到致动位置，所述至少一个驱动控制输入装置中的每一个被构造成提供使操作者在所述动力机械处于致动位置时移动所述动力机械的意向；和 其中，所述电子控制器被构造成将所述控制信号提供给所述转换阀，只要所述至少一个驱动控制输入装置中的每一个位于空档位置时所述控制信号表示都以所述第一排量结构操作所述液压电动机。
6.根据权利要求5所述的动力机械，还包括 驱动控制输入传感装置，所述驱动控制输入传感装置被构造成感测所述至少一个驱动控制输入装置的位置并将驱动控制输入信号提供给所述电子控制器。
7.根据权利要求6所述的动力机械，其中，所述电子控制器被构造成将所述控制信号提供给所述转换阀，以用于在所述结构信号表示使所述驱动系统以所述第二排量结构操作的意向时、在所述负载信号表不低于负载阈值的负载时、以及在所述驱动控制输入信号表示所述驱动控制输入装置中的至少一个处于致动位置时使所述液压电动机以所述第二排量结构操作。
8.根据权利要求5所述的动力机械，其中，所述驱动控制输入装置能够移动以表示沿向前方向移动所述动力机械的意向，以及其中移动所述驱动控制输入装置以表示使所述动力机械沿向前方向移动的意向，使得所述驱动控制输入装置提供表示致动位置的信号。
9.根据权利要求5所述的动力机械，其中，所述驱动控制输入装置能够移动以表示沿倒退方向移动所述动力机械的意向，以及其中移动所述驱动控制输入装置以表示使所述动力机械沿倒退方向移动的意向，使得所述驱动控制输入装置提供表示致动位置的信号。
10.根据权利要求I所述的动力机械，其中，所述传感装置为被构造成测量所述液压泵的出口处的液压的压力传感器。
11.根据权利要求I所述的动力机械，其中，所述传感装置为被构造成测量选自 所述驱动组件中的多个源的最高压力的压力传感器。
12.根据权利要求I所述的动力机械，其中，所述传感装置为第一传感装置并且还包括能够提供机器状态的指示的第二传感装置，并且其中所述电子控制器被构造成响应于由所述第二传感装置提供的所述指示将所述控制信号提供给所述转换阀。
13.—种推进动力机械的方法,所述动力机械具有驱动组件，所述驱动组件具有能够驱动牵引元件的液压电动机，所述液压电动机能够在第一排量结构与第二排量结构之间转换，所述第二排量结构与所述第一排量结构相比具有较小排量，所述方法包括以下步骤 通过驱动控制阀选择性地将加压流体从液压源提供给所述液压电动机，以使所述液压电动机在以所述第一排量结构和所述第二排量结构中选定的一个操作的同时旋转； 设置转换阀以使所述液压电动机选择所述第一排量结构和所述第二排量结构中的一个；和 通过响应于来自负载传感装置的负载信号将转换阀信号从电子控制器提供到所述转换阀来控制所述转换阀，所述负载传感装置提供由所述驱动组件提供到所述电子控制器的负载的指示。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制所述转换阀的步骤还包括提供转换阀信号，并且其中所述转换阀使只要所述负载信号表示高于给定阈值的负载时所述液压电动机都选择所述第一排量结构。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述控制所述转换阀的步骤还包括从操作者输入装置接收排量选择信号，所述排量选择信号表示选择所述第一排量结构和所述第二排量结构中的一个的意向，并且其中所述转换阀使所述液压电动机在所述操作者输入装置表示出选择所述第二排量结构且所述负载信号表示低于给定阈值的负载时选择所述第一排量结构。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述控制所述转换阀的步骤还包括从每一个输入装置接收空档位置和致动位置中的一个的指示以用于控制所述动力机械的推进，以及其中只要每一个输入装置提供位于所述空档位置的指示时所述转换阀信号都使所述液压电动机选择所述第一排量结构。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，负载信号由传感装置提供，所述传感装置能够从选自所述驱动组件内的多个压力节点的最高压力水平接收压力信号。
18.—种用于动力机械的驱动系统,包括液压源，所述液压源包括能够提供作为输出的加压流体的至少一个液压泵； 液压电动机，所述液压电动机与所述液压源流体连通且能够在第一排量结构与第二排量结构之间转换，所述第一排量结构与所述第二排量结构相比具有更大的排量； 驱动控制阀，所述驱动控制阀能够操作地连接到所述液压源，并且被构造成将加压流体从所述液压源提供到所述液压电动机以使所述液压电动机旋转；和 转换阀，所述转换阀被构造成选择性地将加压流体作为转换信号从所述液压源提供到所述液压电动机，以用于选择所述第一排量结构和所述第二排量结构中的一个，所述转换阀被构造成响应于提供到所述转换阀的转换机构的压力信号选择所述第一排量结构和所述第二排量结构中的一个。
19.根据权利要求18所述的驱动系统，其中，所述转换阀与所述驱动控制阀连通，并且其中所述驱动控制阀被构造成将所述压力信号提供给所述转换阀的所述转换机构。
20.根据权利要求18所述的驱动系统，其中，所述转换阀为第一转换阀，并且还包括 第二转换阀，所述第二转换阀被构造成选择性地将加压流体从所述液压源提供给所述第一转换阀。
全文摘要
本发明公开了一种驱动系统(100)，所述驱动系统用于在支撑表面上推进动力机械(10)。驱动系统包括液压源(110)和驱动组件(115)。驱动组件具有与液压源流体连通的液压电动机(118)，所述液压源可在第一和第二排量结构之间转换。转换阀(202)从液压源接收加压流体，并且将转换信号(198)提供给液压电动机以选择性地使液压电动机的排量在第一和第二排量结构之间转换。还提供一种传感装置(214)，所述传感装置能够产生表示由驱动组件提供的负载状态的负载信号。电子控制器(210)至少部分地响应于负载信号将控制信号(208)提供给转换阀以控制液压电动机的排量。
文档编号E02F9/22GK102971467SQ201280001879
公开日2013年3月13日 申请日期2012年3月2日 优先权日2011年3月3日
发明者帕特里克·P·拉舍尔, 丹尼尔·J·克里格, 甘特·G·马特 申请人:克拉克设备公司