专利名称：建筑机械的牵引力控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑机械，特别涉及一种将推土机的发动机输出力分配到作业机系统和行走系统的牵引力控制装置及其控制方法。
一般地，推土机是由发动机来驱动液压泵，利用液压操作推土机铲斗而进行作业，同时经过液压变矩器、变速器及末级减速器，驱动链轮(sprocket)，使车辆行走。
图4是现有推土机的铲斗操作用的液压控制回路图，该图只表示铲斗66的升降控制回路，省略了其它控制回路。
由发动机1驱动的定容量型液压泵60的排出回路，经过升降操作阀61连接在各升降液压缸63、63上，所述升降操作阀具有操作推土机铲斗66升降用的操作杆62。64是油槽。
图4的升降操作阀61，在不操作时是位于(B)位置，铲斗66处于保持状态。
操作操作杆62，并将升降操作阀61设定在(A)位置上，于是各升降液压缸63、63收缩，使铲斗66上升。
此外，当把升降操作阀61选择在(C)位置上时，各升降液压缸63、63伸长，将铲斗66压下。
在进行挖掘、运土作业的情况下，推土机前进时使铲斗66一边上下运动一边压下地挖掘地表，当铲斗66中装有土时，使铲斗66处于保持状态，并前进、运土。
在铲斗66的操作马力增大、作业机的液压回路处在降压状态时，铲斗的马力达到发动机马力的40％。在这种情况下，供给链轮的实际马力约为30％。
因此，当铲斗66的载荷增大时，供给链轮的马力减小，车速降低。操作人员感觉到发动机转速降低、或车速降低，于是使铲斗66升高、减轻铲斗66所承受的载荷恢复车速。
为了解决上述问题，将图4中的定容量型液压泵60改为图5所示的可变容量型液压泵65。也就是说，首先检测铲斗66的各升降液压缸63、63的载荷压力，并根据该载荷压力的大小来控制可变容量型液压泵65的排出流量，以避免排出过量的油。
但是，采用图4所示的结构时，在铲斗66的操作过程中，经常是排出定容量型液压泵60的全部排出量，消耗马力。例如，在从下坡时的下压挖掘操作转变为上坡时的上推运土操作时，在铲斗66上装满土之后进行上升操作，则铲斗66的操作马力增大，分配到行走系统的发动机输出便减小。结果车速降低、发动机1的转速降低。
另外，当铲斗上装砂土过多时，车辆的表观重量也增大，液压变矩器便处于失速状态。结果，牵引力不足，车辆不前进。
如果采用图5所示的结构，控制可变容量型液压泵65的排出流量，这样虽然不会排出过多的油量，但分配到行走系统的发动机输出增大，未考虑如何防止液压变矩器成为失速状态的问题。
本发明是为了解决上述问题而开发的，本发明的目的是提供一种建筑机械的牵引力控制装置及其控制方法，这种控制装置和控制方法在挖掘、运土作业中，即使是在进行了铲斗举起操作的情况下，液压变矩器也难以变成失速状态，可以发挥出充分的牵引力，而且在通常状态下，可以迅速对铲斗进行操作。
本发明第1项内容是关于一种建筑机械的牵引力控制装置，该装置是将发动机的输出分配给驱动多个液压泵而使作业机动作的作业机系统，和经过由液压变矩器、变速器以及末级减速器构成的动力线而驱动链轮旋转使车辆行走的行走系统使用。它包括检测发动机转速的发动机转速传感器；检测液压变矩器的输出轴转速的液压变矩器输出轴转速传感器；控制装置，该控制装置根据发动机转速传感器所测得的发动机转速Ne及液压变矩器的输出轴转速传感器所测得的液压变矩器的输出轴转速Nt计算出速度比e(＝Nt/Ne)，将所述速度比e与目标速度比ec进行比较，当e≤ec时，所述控制装置对设在所述作业机系统的液压回路上的升降操作阀进行控制，使一侧的液压泵的排出液返回到油槽内。
此外，在该控制装置与所述升降操作阀之间，设有升降合流用的螺线管阀，将该升降合流螺线管阀从ON位置转换到OFF位置时，操作升降操作阀，使一侧的液压泵21的排出液返回到油槽内。
本发明的第2项内容是关于一种建筑机械的牵引力控制方法，该方法将发动机的输出力分配给驱动多个液压泵而使作业机动作的作业机系统，和经过由液压变矩器、变速器及末级减速器构成的动力线而驱动链轮旋转使车辆行走的行走系统使用。采用这种牵引力控制方法，当所述行走系统的牵引输出力小于规定的目标值时，将所述作业机系统一侧的液压泵的排出液返回到油槽内，使作业机载荷减小、增大牵引输出力；当该牵引输出力大于规定的目标值时，停止将作业机系统一侧的液压泵的排出液返回油槽，于是可以迅速进行作业机操作。
此外，根据发动机转速Ne及液压变矩器的输出轴转速Nt计算出速度比e(＝Nt/Ne)，并将该速度比e与目标速度比ec进行比较，当e≤ec时，对设置在所述作业机系统的液压回路上的升降操作阀进行控制，使一侧的液压泵的排出液返回到油槽内。当e＞ec时，对设置在所述作业机械系统的油压回路上的升降操作阀进行控制，停止一侧的液压泵的排出液向油槽返回。
采用这种结构及控制方法，可时常根据发动机的转速和液压变矩器输出轴的转速，求出分配到行走系统的车辆的牵引输出力。并且，当牵引输出力下降到规定的目标值以下时，减轻驱动作业机系统的液压泵的载荷，并相应增加分配给行走系统的发动机输出，防止液压变矩器失速。
当牵引输出力超过规定的目标值时，将足够的发动机输出力分配给作业机械系统，可迅速进行作业机操作。
如此求出实际牵引输出力，当该实际牵引输出力降低到目标牵引输出力以下时，将速度比e与目标速度比ec进行比较，在e≤ec的情况下，使所述作业机系统一侧的液压泵的排出液返回到油槽内，但根据目标速度比ec的设定值，该不等式必然为e＜ec。
下面是附图的简要说明
图1是本发明的控制装置的构成图。
图2为本发明的控制装置的液压控制回路图。
图3是表示本发明的控制方法的程序方框图。
图4是表示一现有推土机的铲斗升降机操作例的液压回路图。
图5表示另一现有推土机的铲斗升降机操作例的液压回路图。
下面参照图1～图3，对本发明的建筑机械的牵引力控制装置及其控制方法的实施例进行详细说明。
在图1中，在发动机1上设有发动机转速传感器2，在液压变矩器3上设有检测输出轴转速的转速传感器4。
在与液压变矩器3构成一体的变速器5上，安装有具有链轮7的末级减速器6。
操作铲斗(图中未示出)的升降操作杆10，连接在主控压力控制阀11(pilot压力控制阀)上，主控压力控制阀11的液控管路分别连接在第1升降操作阀13及第2升降操作阀14上。在连接主控压力控制阀11与第2升降操作阀14的液控管路上，安装有升降合流螺线管阀12。
各升降液压缸15、15，通过第1升降操作阀13及第2升降操作阀14，与液压泵20、21连接。
控制装置16与发动机1的转速传感器2及液压变矩器3的输出轴转速传感器5相连接，接收信号。此外，该控制装置还与升降合流螺线管阀12相连接，发出控制信号。
图2是本控制装置的液压回路图，第1液压泵20的排出管路，通过第1升降操作阀13与各升降液压缸15、15连接。第2液压泵21的排出管路，通过第2升降操作阀14与第1升降操作阀13的管路合流之后，连接在各升降液压缸15、15上。
分别与具有升降操作杆10的主控压力控制阀11的上升位置及下降位置相连接的液压控制管路22、23，与第1升降操作阀13连接，同时，还通过升降合流螺线管阀12与第2升降操作阀14连接。该升降合流螺线管阀12，通过电路与控制装置16连接。此外，在第1液压泵20、第2液压泵21的返回管路(排油管路)上，设有油槽24。
由控制装置16向升降合流螺线管阀12发出控制信号，将升降合流螺线管阀12设定在(A)位置(ON)上。并且，操作升降操作杆10，当把主控压力控制阀11选择在上升位置时，主控液压泵25的控制压力便被传送给第1升降操作阀13及第2升降操作阀14，于是第1升降操作阀13及第2升降操作阀14均处于(A)位置(ON)。因此，第1液压泵20及第2液压泵21的排出液合流，并被输送到各升降液压缸15、15内，于是各升降液压缸15、15收缩，推土机铲斗16上升。
相反，当操作升降操作杆10，并把主控压力控制阀11选择在下降位置时，第1升降操作阀13及第2升降操作阀14都处于(C)位置(ON)。因此，第1液压泵20及第2液压泵21的排出液合流，并被输送到各升降液压缸15、15内，于是，各升降液压缸15、15伸长，挖土机铲斗下降。
当控制装置16未向升降合流螺线管阀12发出控制信号时，升降合流螺线管阀12从(A)位置(ON)转换到(B)位置(OFF)。因此，即使操作升降操作杆10，将主控压力控制阀11选择在上升位置或下降位置上，主控液压泵25的控制压力仍可被输送到第1升降操作阀13上，但不能输送到第2升降操作阀14上。也就是说，只有当第1升降操作阀13处在(A)位置(ON)状态、或处在(C)位置(ON)状态时，第2升降操作阀14才能保持(B)位置(OFF)状态。
因此，只有第1液压泵20的排出液被送到各升降液压缸15、15内，第2液压泵21的排出液才返回到油槽中。所以，推土机铲斗16的升降速度降低，发动机1消耗的马力减少一半。作业系统所减少的部分，回到行走系统，可使牵引输出力增大。
下面，结合图3的程序方框图，对牵引力控制方法进行说明。
作业开始时，在步骤S1，由控制装置16发出控制信号，将升降合流螺线管阀12设定在(A)位置(ON)。通过该ON动作，第1液压泵20及第2液压泵21的排出液合流，因此，各升降液压缸15、15迅速动作。
在步骤S2，发动机转速传感器2检测出发动机转速Ne，液压变矩器输出轴转速传感器5检测出液压变矩器输出轴转速Nt。该发动机转速Ne和液压变矩器输出轴转速Nt的信号，被控制装置16接收。
在步骤S3，控制装置16计算出速度比e(＝Nt/Ne)。
在步骤S4，控制装置16判断计算出的速度比e是否比预定的目标速度比ec大，即判断是否e＞ec该目标速率比ec的值，相对于液压变矩器3失速时的速度比eo的关系被定为ec＞eo
在速度比e＞目标速度比ec的判断结果为是(YES)的情况下，由于液压变矩器3相对于失速来说有富余，故返回到步骤1。
在速度比e＞目标速度比ec的判断结果为否(NO)的情况下，由于相对于失速的富余量减少，故在步骤S5判断发动机转速Ne是否比预定的转速Nc大，即判断是否Ne＞Nc当发动机转速Ne＞预定的转速Nc的判断结果为是(YES)的情况下，由于牵引输出力大于规定的目标值，故返回步骤1。此外，预定的转速Nc的值，被设为与液压变矩器3失速时的转速Nf不同的值。
求出速度比e及发动机转速Ne，便可根据发动机1与液压变矩器3的关系曲线(参照步骤S3的图表)求出发动机输出轴的转矩Te，因此，可以求出牵引输出力。
在步骤S5，当发动机的转速Ne＞预定转速Nc的判断结果为否(NO)的情况下，牵引输出力比规定的目标值小，则液压变矩器3成为失速状态。
因此，在步骤6，在控制装置16不发出控制信号的情况下，将升降合流螺线管阀12转换到(B)位置(OFF)状态。这样，第2升降操作阀14便被保持在(B)位置(OFF)状态，第2液压泵21的排出液便返回到油槽24内。于是，减轻对应各升降液压缸15、15的发动机1的载荷，并将相应的发动机输出力分配到液压变矩器3上，使牵引输出力增大。然后，返回到步骤S2(返程)，如此反复进行所述各步骤的操作，直到完成规定的作业为止。
采用本发明，当车辆的牵引输出力低于规定的目标值时，减轻驱动作业机系统的液压泵的发动机载荷，并相应增加分配给行走系统的发动机输出力值，以防止液压变矩器产生失速现象。此外，当牵引输出力超过规定目标值时，将充足的发动机输出力分配给作业机系统，于是可迅速地进行推土机铲斗操作，因此，可提高作业机械的操作性。这种建筑机械的牵引力控制装置及控制方法是很有用的。
权利要求
1.一种建筑机械的牵引力控制装置，所述牵引力控制装置将发动机的输出力分配给驱动多个液压泵而使作业机动作的作业机系统，和经过由液压变矩器、变速器及末级减速器构成的动力线而驱动链轮旋转使车辆行走的行走系统使用，其特征在于，它包括检测所述发动机(1)的转速的发动机转速传感器(2)；检测所述液压变矩器(3)的输出轴转速的液压变矩器输出轴转速传感器(4)；控制装置(16)，所述控制装置根据所述发动机转速传感器(2)所测得的发动机转速Ne及液压变矩器输出轴转速传感器(4)所测得的液压变矩器输出轴转速Nt计算出速度比e(＝Nt/Ne)，将所述速度比e与目标速度比ec进行比较，当比较结果为e≤ec时，所述控制装置对设在所述作业机系统液压回路上的升降操作阀(14)进行控制，使一侧的液压泵(21)的排出液返回到油槽内。
2.如权利要求1所述的建筑机械的牵引力控制装置，其特征在于，在所述控制装置(16)与所述升降操作阀(14)之间，设有升降合流螺线管阀(12)，将该升降合流螺线管阀(12)从ON位置转换到OFF位置时，操作所述升降操作阀(14)，使一侧的液压泵(21)的排出液返回到油槽内。
3.一种建筑机械的牵引力控制方法，所述控制方法将发动机的输出力分配给驱动多个液压泵而使作业机动作的作业机系统，和经过由液压变矩器、变速器及末级减速器构成的动力线而驱动链轮旋转使车辆行走的行走系统使用，其特征在于它是这样进行控制的，即当所述行走系统的牵引输出力小于规定的目标值时，将所述作业机系统一侧的液压泵(21)的排出液返回到油槽内，减小作业机载荷、增大牵引输出力；当牵引输出力大于规定的目标值时，停止将所述作业机系统一侧的液压泵(21)的排出液返回油槽，于是可以迅速进行作业机操作。
4.如权利要求3所述的建筑机械的牵引力控制方法，其特征在于根据所述发动机的发动机转速Ne及所述液压变矩器的输出轴转速Nt计算出速度比e(＝Nt/Ne)，并将所述速度比e与目标速度比ec进行比较，当e≤ec时，对设在所述作业机系统的液压回路上的升降操作阀(14)进行控制，将一侧的液压泵(21)的排出液返回到油槽内，当e＞ec时，对所述作业机系统的升降操作阀(14)进行控制，停止将一侧的液压泵(21)的排出液返回油槽内。
全文摘要
本发明提供一种牵引力控制装置及控制方法，在建筑机械的挖掘及运砂土作业过程中对作业机进行操作时，可防止液压变矩器失速。为此，将发动机转速传感器(2)、液压变矩器输出轴转速传感器(4)及升降合流螺线管阀(12)连接在控制装置(16)上。推土机铲斗升降用的主控压力控制阀(11)在与第1升降操作阀(13)连接的同时，经过升降合流螺线管阀(12)还与第2升降操作阀(14)连接。经过第1、第2升降操作阀(13、14)，第1、第2液压泵(20、21)与各升降液压缸(15、15)连接。用控制装置(16)计算牵引输出力，当牵引输出力小于目标值时，将升降合流螺线管阀(12)设定在OFF位置上，减少流向各升降液压缸(15、15)的流量。将该减少部分用于增大牵引输出力，以防止液压变矩器(3)的失速。
文档编号E02F3/85GK1166866SQ95196479
公开日1997年12月3日 申请日期1995年11月21日 优先权日1994年11月28日
发明者冈田俊一, 永濑秀一, 山本茂, 并木纪明, 神川信久 申请人:株式会社小松制作所