用于作业车辆的润滑系统和方法与流程

本公开总体上涉及一种用于润滑作业车辆上的轴承的系统和方法。

背景技术：

作业车辆经常包括多个接头，在这些接头处，使用轴承允许接头两端的相对运动。这些轴承需要定期施加润滑剂以便使轴承实现其期望性能或寿命。人们可以定期地(例如以计划间隔)润滑这些轴承以便保持这些轴承被适当地润滑。

作业车辆可以配备有自动润滑系统，这些自动润滑系统定期润滑多个轴承，其目的是减少进行正确润滑维护所需的人工。这些自动润滑提供可以在作业车辆操作期间以预定时间间隔润滑这些轴承；或者根据所感测到的供应润滑剂的流动或压力来润滑这些轴承。

技术实现要素：

根据本公开的第一方面，一种作业车辆可以包括接头、接头传感器、润滑剂贮存器、泵和控制器。所述接头可以包括通过轴承连接至第二构件的第一构件。所述接头传感器可以被构造成提供接头信号，所述接头信号表示所述接头的位置、速度和加速度中的至少一者。所述泵可以被构造成在所述泵被致动时将润滑剂从所述润滑剂贮存器分配至所述轴承。所述控制器可以与所述接头传感器和所述泵通信，并且被构造成接收所述接头信号，基于所述接头信号确定累计轴承行程，基于所述累计轴承行程确定轴承润滑值，并且基于所述轴承润滑值致动所述泵。

根据本公开的第二方面，作业车辆的接头可以通过如下方式进行润滑：从接头传感器接收接头信号；基于所述接头信号确定累计轴承行程；基于所述累计轴承行程确定轴承润滑值；以及基于所述轴承润滑值致动泵。

根据本公开的第三方面，作业车辆可以包括底盘、作业器具、连杆机构、接头传感器、润滑剂贮存器、泵和控制器。所述连杆机构可以将所述作业器具以可移动的方式连接至所述底盘，并且包括接头，所述接头包括轴承。所述接头传感器可以被构造成提供接头信号，所述接头信号表示所述接头的角位置。所述泵可以被构造成在所述泵被致动时将润滑剂从所述润滑剂贮存器分配至所述轴承。所述控制器可以与所述接头传感器和所述泵通信，并且被构造成：接收所述接头信号；基于所述接头信号确定累计轴承行程；以及基于所述累计轴承行程致动所述泵。

从如下描述和附图将更清楚以上和其它特征。

附图说明

对附图的详细描述参照所附附图进行，其中：

图1是具有润滑系统的作业车辆的右侧视图；

图2是用于润滑系统的第一控制系统的流程图；以及

图3是用于润滑系统的第二控制系统的流程图。

在所有附图中，使用相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

通过参照附图的图1至图3理解该公开的主题的至少一个示例实施方式。

图1描绘了作业车辆100，该作业车辆100被示出为四轮驱动装载机，但可以是多种其它作业车辆中的任一种，诸如铰接式倾斜卡车、反铲式装载机、紧凑性履带装载机、履带机(例如，履带式推土机、履带式装载机)、挖掘机、伐木归堆机、集运机、收割机、钳式装载机、自动平地机、铲土机、集材机、滑移装载机和伸缩臂叉车。作业车辆100包括底盘102，作业器具104(例如，叉料斗)通过连杆机构106可移动地连接至该底盘102。连杆机构106是多构件连杆机构，该多构件连杆机构使得能够相对于底盘102调节器具104的高度和取向。

底盘102和作业器具104之间的可移动连接包括将多个构件互连的多个接头。第一接头108通过由第一轴承114接收的第一销112将底盘102连接至吊杆110。第二接头116通过由第二轴承122接收的第二销120将吊杆110连接至曲杆118。第一接头108和第二接头116均形成枢转连接，从而允许它们所连接的构件之间进行相对枢转运动。在连杆机构106的其余部分中存在多个其它类似的接头。

第一轴承114是通过与第一销112滑动接触而允许底盘102和吊杆110之间枢转连接的衬套。第二轴承122是通过与第二销120滑动接触而允许吊杆110和曲杆118之间枢转连接的衬套。尽管在图1所示的实施方式中第一轴承114和第二轴承122都示出为衬套，但是在替换实施方式中，这些轴承可以为各种不同轴承类型中的任一种，包括其它类型的滑动轴承或滚动轴承。另外，尽管在图1中这些轴承被示出为位于连杆机构中，但是在替换实施方式中，这些轴承可以位于作业车辆的除该连杆机构之外的其它接头中，诸如用于作业车辆的铰接接头。

由润滑剂分配系统124向连杆机构106的第一轴承114、第二轴承122和其它轴承提供润滑。润滑剂分配系统124可以包括润滑剂贮存器126、润滑剂泵128和润滑剂管线129。润滑剂贮存器126可以填充有轴承润滑剂(例如，油脂，如利用锂皂或钙皂制成的润滑剂)。润滑剂泵128将润滑剂从润滑剂贮存器126抽出并通过润滑剂管线129将其泵送出以将其分配到连杆机构106的轴承内。尽管在图1中为了举例说明之目的而简化了作业车辆100的润滑剂分布系统，但是润滑剂泵128可以将润滑剂供应至分布区块(block)，并且用于每个轴承的各个润滑剂可以连接至该分布区块。多个润滑区块可以用来产生润滑剂管线的分支系统，并且可以包括阀以使润滑剂泵128能够控制如何向轴承分配润滑剂。举例来说，可以利用可调节阀，这些可调节阀修改到各个轴承的流动阻力，由此能够进行调节以控制相对于一个轴承流到另一个轴承的润滑剂的量。再举例来说，可以利用可动阀以使润滑剂泵128能够同时向不是所有轴承分配润滑剂，从而使得能够通过个别轴承或一组轴承改变润滑流动和定时。

润滑剂分配系统124可以由控制器130控制。如这里使用的，“控制器”是为了与本领域技术人员使用该术语的方式一致地使用，并且指具备处理、存储和通信能力的计算组件，该计算组件用来控制一个或多个其它组件或与一个或多个其它组件通信。在图1所示的实施方式中，控制器130是专用于控制润滑剂分配系统124的独立控制器，但是在替换实施方式中，该控制器130可以是除了润滑剂分配系统124之外还控制作业车辆100的多个功能的车辆控制单元(vcu)。控制器130通过选择性地致动润滑剂泵128而控制润滑剂分配系统124。控制器130可以通过如下方式进行该控制：通过直接电气连接(通过该直接电气连接，它给润滑剂泵128供电)；或通过中间组件，诸如通过发送命令或以其它方式致动一个或多个组件(所述一个或多个组件又致动润滑剂泵128)，诸如继电器、开关、离合器或其它控制器。控制器130可以被构造成基于控制系统和传感器输入控制润滑剂分配系统124，如下面参照图2和图3进一步描述的。

除了润滑剂泵128之外，控制器130还与第一接头传感器132和第二接头传感器134连通。第一接头传感器132为旋转位置传感器，该旋转位置传感器具有连接至底盘102和吊杆110这二者的部分，从而使其能够感测吊杆110相对于底盘102的角位置。第一接头传感器132因而被构造成向控制器130提供接头信号，该接头信号表示吊杆110的角位置(即吊杆110相对于底盘102的角位置)，并因此表示第一轴承114的角位置(即，衬套相对于第一销112的角位置)。第二接头传感器134也是旋转位置传感器，并且具有连接至曲杆118和吊杆110的部分，从而使其能够感测曲杆118相对于吊杆110的角位置。第二接头传感器134因此被构造成向控制器130提供第二接头信号，该第二接头信号表示曲杆118的角位置(即曲杆118相对于吊杆110的角位置)并因此表示第二轴承122的角位置(即，衬套相对于第二销120的角位置)。第一接头传感器132和第二接头传感器134都是旋转位置传感器，所述旋转位置传感器还可以被称为绝对角位置传感器或角编码器，但是在替换实施方式中可以利用不同的传感器类型，包括线性位移传感器、加速计和陀螺仪等等类型。这些替换的传感器类型和替换的感测装置可以使得能够直接感测一个构件与另一个构件的相对位置、速度或加速度或者某一构件的绝对位置、速度或加速度，或者可以使得能够通过提供输入而间接地感测，可以对这些输入进行进一步处理以发现某一构件的位置、速度或加速度。由这些传感器直接或间接地测量的位置、速度或加速度也可以是线性或角度的，这取决于接头的特性。

图2是控制系统200的流程图，其中控制器130可以被构造成执行以控制施加至轴承的润滑。该控制系统200用来管理润滑剂泵128的致动，以在作业车辆100的连杆机构106的操作过程中保持第一轴承114被润滑。在步骤202中，控制器130从第一接头传感器132接收接头信号，该接头信号表示吊杆110相对于底盘102的角度并因此表示第一轴承114的角度。在该实施方式中，第一接头传感器132为霍尔效应旋转传感器，该传感器在0.5v至4.5伏的范围内以电压信号提供接头信号，该电压信号对应于旋转编码器的角度范围。第一接头传感器132被包装成使其主体部分机械地固定至底盘102并且其旋转部分经由凸轮随动件臂布置连接至吊杆110的底侧，从而与吊杆110一起旋转。替换实施方式可以利用不同的传感器类型，例如，其它绝对旋转编码器诸如光学传感器或磁阻传感器、不是绝对的而是每次发生部分旋转时提供信号或计数的旋转传感器、或者线性位移传感器诸如电容式或电感式传感器。

在步骤204中，控制器130基于在步骤202中接收的接头信号确定第一轴承114的累计轴承行程。这是通过获取累计轴承行程的最后值并且然后将从最后计算最后值起发生的行程相加以达到累计轴承行程来确定的。自计算最后值起发生的行程基于在步骤202中从第一接头传感器132接收的接头信号来确定。举例来说，如果在控制系统200的最后循环过程中控制器130存储了累计轴承行程的7003.12转的值(此时第一接头传感器132表示10度的接头位置)，并且在步骤202中它从第一接头传感器132接收表示13.6度或6.4度的接头位置的接头信号，则步骤204中将累计轴承行程确定为7003.13转，这是因为在任何方向上的运动都将表示第一轴承114已经经历了0.01转旋转。通过不管方向如何都增加该值，累计轴承行程表示第一轴承114经历的总行程，而不是它经历的净行程。在该示例中，累计轴承行程被测量为累计角行程(以转数计)，但是在替换实施方式中，可以以其它角度、线性或线性当量单位来测量。作为使用线性单位的示例，在具有线性轴承的替换方式中，诸如用于自动平地机的铲刀的滑动轴承，累计轴承行程可以以线性单位诸如米或千米来测量。

作为线性当量单位的示例，控制器130可以就轴承的累计线性行程当量而言来确定经受非线性运动(诸如第一轴承114经历的旋转运动)的轴承的累计轴承行程，该累计线性行程当量是已经在轴承的承载接口表面之间发生的相对运动的当量线性距离。如果第一轴承114的接口表面(在销和衬套接口的情况下)具有0.2米的直径，则可以通过将轴承所经历的转数0.2和π进行乘积来计算第一轴承114的累计线性形成当量。将转数乘以π和承载接口表面的直径将轴承的旋转转换成该承载接口表面经历的相对运动的当量线性距离。跟踪轴承转数或者轴承的承载接口表面的线性行程距离当量是否与轴承的润滑需要更为相关可以取决于采用控制系统200的应用。

在步骤206中，控制器130基于在步骤202中接收的接头信号来确定第一轴承114的累计轴承方向逆转数。这是通过获取累计轴承方向逆转数的最后值并且如果在确定自该最后值起该轴承已经改变方向则使该最后值递增来确定的。例如，如果控制器130具有累计轴承方向逆转数的存储值15020，并且在控制器130的最后四个测量期间它从第一接头传感器132接收的接头信号表示20度、22度、23度和21度的角位置，而控制器130确定累计轴承方向逆转数为15021。

正像轴承的累计线性行程当量一样，累计轴承方向逆转数是可选步骤，如果在具体应用中发现要改进对轴承润滑需要的估计，则可以包括该累积轴承方向逆转数。在替换实施方式中，如果没有发现要改进对润滑需要的估计或者如果没有发现这些改进保证控制系统200的附加复杂性，则可以不确定和使用累积轴承方向逆转数。在这些实施方式中，将不执行步骤206，并且步骤208将不基于累积轴承方向逆转数。

在步骤208中，控制器130基于在步骤204中确定的累计轴承行程和在步骤206中确定的累计轴承方向逆转数来确定轴承润滑值。例如，可以通过获取常数(例如2000000)并且在步骤204中将该常数减去累计轴承行程以及在步骤206中确定的累计轴承方向逆转数来计算轴承润滑值。再举例来说，累计轴承行程和累计轴承方向逆转数均可以在被从常数减去之前乘以一因子。再举例来说，可以利用替换算法来获取累计轴承行程和累计轴承方向逆转数，并且达到轴承润滑值。

控制系统200在步骤208中直接基于累计轴承行程和累计轴承方向逆转数并因而间接地基于来自第一接头传感器132的接头信号来确定轴承润滑值，但是替换实施方式可以不同地进行这些确定。举例来说，不是分别跟踪累计轴承行程和累计轴承方向逆转数，控制系统可以仅仅存储轴承润滑值，然后在每次检测到轴承行程或检测到轴承方向逆转数的情况下都将该值减小一合适的量。这样，累计轴承行程不是存储为单独的值，而是在确定轴承润滑值的过程中确定和使用该累积轴承行程，并且基于该累积轴承行程致动润滑剂泵128。

在步骤210中，控制器130将在步骤208中确定的轴承润滑值与零进行比较。如果轴承润滑值大于零，则控制系统200继续至步骤202，并由此形成包括步骤202、步骤204、步骤206、步骤208和步骤210的循环，直到已经发生了足够的轴承行程或方向逆转数而使轴承润滑值小于或等于零。一旦在步骤210中发现轴承润滑值小于或等于零，则控制系统200继续至步骤212。

尽管在该实施方式中步骤208和步骤210利用随着累计轴承行程和累计轴承方向逆转数的增加而减小的轴承润滑值，但是同样可以等效地实现替换控制系统，在该替换控制系统中，一值随着累计轴承行程和累计轴承方向逆转数的增加而增加。作为这种替换控制系统的示例，这种轴承润滑降解值可以基于累计轴承行程和累计轴承方向逆转数，并且在步骤210中，这种替换控制系统可以循环回到步骤202，直到轴承润滑降解值上升超过阈值，此时，它将继续至步骤212。

在步骤212中，控制器130致动润滑剂泵128一段时间以给润滑剂泵128提供电流，这致使润滑剂泵128从润滑剂贮存器126抽取润滑剂，并且通过润滑剂管线129泵送润滑剂以将润滑剂分配至第一轴承114，以补充并更新第一轴承114中的润滑剂。该时间段可以根据采用控制系统200的应用而改变。控制系统200可以保持在步骤212，直到该时间段完成，或者可以在泵致动发生的同时并行地继续至步骤214。

在步骤214中，控制器130将累计轴承行程重置至零值，然后在步骤216中，控制器130在返回至步骤202之前将累计轴承方向逆转数重置值零。将这两个值设置为零允许步骤204和步骤206中的确定来跟踪自润滑剂泵128的最后致动起的累计轴承行程和累计轴承方向逆转数，因此允许在步骤208中基于自最后致动起的这些值来确定轴承润滑值。在替换实施方式中，可以永远都不将累计轴承行程和累计轴承方向逆转数重置为零，反而可以在控制系统200或第一轴承114的寿命期间保持增加，这在某些应用中可能是有价值的。在这些替换实施方式中，不执行步骤214和步骤216，并且步骤204、206和/或步骤208中的计算发生改变，从而基于自润滑剂泵128的最后致动起的累计轴承行程和累计轴承方向逆转数而不是寿命期间的累计轴承行程或寿命期间的累计轴承方向逆转数来计算轴承润滑值。

图3示出了控制系统300的流程图，该控制器300可以被构造成执行以便控制施加至两个不同轴承的润滑。控制系统300用来管理润滑剂泵128的致动，以在作业车辆100的连杆机构106的操作过程中保持第一轴承114和第二轴承122被润滑。在步骤302中，控制器130从第一接头传感器132接收表示吊杆110相对于底盘102的角度并因此表示第一轴承114的角度的第一接头信号，并且从第一接头传感器134接收表示曲杆118相对于吊杆110的角度并因此表示第二轴承122的角度的第二接头信号。

在步骤304中，控制器130基于在步骤302中接收的第一接头信号确定第一轴承114的累计第一轴承行程。以类似方式，控制器130还基于在步骤320中接收的第二接头信号确定第二轴承122的累计第二轴承行程。

在步骤306中，控制器130基于在步骤302中接收的第一接头信号确定第一轴承114的累计第一轴承方向逆转数。以类似方式，控制器130基于在步骤302中接收的第二接头信号确定第二轴承122的累计第二轴承方向逆转数。

在步骤308中，控制器130基于在步骤304中确定的累计第一轴承行程和在步骤306中确定的累计第一轴承方向逆转数来确定第一轴承114的第一轴承润滑值。以类似方式，控制器130基于在步骤304中确定的累计第二轴承行程和在步骤306中确定的累计第二轴承方向逆转数来确定第二轴承122的第二轴承润滑值。

在步骤310中，控制器130将在步骤308中确定的第一轴承润滑值和第二轴承润滑值与零进行比较。如果两个值均大于零，则控制系统300继续至步骤302并由此形成包括步骤302、步骤304、步骤306、步骤308和步骤310的循环，直到第一轴承114或第二轴承122已经发生足够的轴承行程或方向逆转数而使得第一轴承润滑值或第二轴承润滑值中的任一个等于或小于零为止。一旦发现任何轴承润滑值等于或小于零，则控制系统300继续步骤312。

在步骤312，控制器130致动润滑剂泵128一段时间以将润滑剂分配给第一轴承114和第二轴承122。在步骤314中，控制器130将累计第一轴承行程和累计第二轴承行程均重置为零。在步骤316中，控制器130将累计第一轴承方向逆转数和累计第二轴承方向逆转数均重置为零，然后返回至步骤202。

为了简洁起见，可能没有详细描述与这里公开的系统的信号处理、数据传输、信号发送、控制和其它方面相关的传统技术和布置。此外，在这里包含的各个附图中所示的连接线旨在代表各种元件之间的示例管理和/或连接(例如，电力连接、通信、物理联接)。

在不以任何方式限制所附的权利要求的范围、解释或应用的情况下，这里公开的示例实施方式中的一个或多个示例实施方式的技术效果是基于可动接头中的润滑剂的预期消耗或降解来对可动接头中的轴承进行润滑，并且通过确定测量该接头的位置、速度或加速度确定轴承的总行程来确定该消耗或降解。这可以减少轴承以少于最佳量或质量的润滑剂操作的情况，并且还可以减少由于向轴承施加过多润滑剂而浪费润滑剂的情况，当将自动润滑系统设置成以特定时间间隔或特定循环数进行润湿时，都会发生这两种情况。此外，对于某些应用，限定循环或跟踪操作时间(例如，相对于空闲时间)可能并不容易，或者轴承的润滑剂需求可能并没有以足以控制润滑系统的精度跟踪这些循环或操作时间。这还可以避免对与基于感测的流量、压力或润滑剂存在与否进行润滑的传感器和控制系统相关的复杂性和成本的需要。

尽管附图和以上描述已经详细地示出并描述了本公开，但是这种图示和描述在本质上并不是限制性的，应该理解，已经示出并描述了例示性实施方式，并且期望保护落入本公开的精神内的所有改变和修改。本公开的另选实施方式可能不包括所描述的全部特征，但是仍然能够从这些特征的至少一些优点中收益。本领域技术人员可以设计出它们自己的实现方案，这些实现方案结合本公开的特征中的一个或多个并且落入所附权利要求的精神和范围内。