包括用于混合动力致动器的快速停止装置的混合动力挖掘机 |
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| 申请号 | CN201180070726.7 | 申请日 | 2011-05-11 | 公开(公告)号 | CN103534420B | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 沃尔沃建造设备有限公司; | 发明人 | 金宰弘; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种混合动 力 挖掘机，在其上安装有混合动力 致动器 ，用于在诸如管道铺设的工作期间使正在高速操作的工作装置快速停止。根据本发明的在其上安装有混合动力致动器的混合动力挖掘机的特征在于包括：用于检测RCV操纵量的第一检测 传感器 ；用于检测电 马 达转速的第二检测传感器；连接到电马达的 液压 泵 -马达；连接到 液压泵 -马达的 液压缸 ；分别安装在液压泵-马达与液压缸之间的第一和第二通道中的第一和第二液压 阀 ；第三 液压阀 ，其用于当液压泵-马达在正向或反向旋转之间转换时，由于液压缸大腔与小腔的横截面积之差而发生流量差异时，补偿或分流流量；以及 控制器 ，其用于接收来自第一检测传感器的RCV操纵 信号 和来自第二检测传感器的电马达转速，将接收的数值与预先存储的工作条件数据进行比较，以输出用于切换第一和第二液压阀的 控制信号 ，并阻止 工作 流体 返回到液压缸，由此使工作装置快速停止。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种包括使安装在混合动力挖掘机上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机，所述混合动力挖掘机包括： |
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| 说明书全文 | 包括用于混合动力致动器的快速停止装置的混合动力挖掘机技术领域[0001] 本发明涉及一种包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机。更具体地，本发明涉及一种混合动力挖掘机，所述混合动力挖掘机配置为，在使用安装有混合动力致动器（即，电液致动器：EHA）的挖掘机的诸如管道铺设的移动重物的工作期间，当发生危险情况时，使操作的工作装置（或附件），即高速下降的工作装置（或附件）快速停止。 背景技术[0002] 通常，电液挖掘机通过从根据电动机-发电机（下文称作“电马达”）的驱动而操作的电液致动器（液压泵-马达）所排出的液压流体，使动臂油缸等扩张和收缩，以操纵工作装置。换句话说，可根据电马达的正向和反向旋转来控制动臂油缸的扩张和收缩。在动臂下降或降低的动臂下降操作期间，由于其自重，在动臂油缸的大腔中产生高压。此外，液压泵-马达由从动臂油缸的大腔回流到液压泵-马达的液压流体驱动，以使电马达发电。 [0003] 图3是示出电液致动器（EHA）特性的曲线图。 [0004] 在图3中，图形曲线（a）表示可由构成电液致动器的电马达产生的转数和扭矩。施加了电力的电马达可产生的扭矩基本上等于在发电期间可施加到外部的扭矩。 [0005] 在图3中，图形曲线（b）表示在挖掘机从发动机接收力以驱动工作装置的情况下，转换成构成电液致动器的电马达的转数和扭矩所必需的能量。换句话说，因为图形曲线（a）包括图形曲线（b）的整个部分，所以其上安装有电液致动器的混合动力挖掘机可产生大于从发动机接收扭矩以驱动工作装置的液压挖掘机的驱动速度和力的驱动速度和力。 [0006] 同时，在混合动力挖掘机中，在诸如动臂下降操作等工作装置因其自重减速或下降的情况下，不是通过控制出口节流阀来操作，而是通过从发动机接收能量来操作。由于此原因，甚至当工作装置以高速操作时，它也可在大扭矩下停止。如果能量转换成电动机-发电机的转数和扭矩，则它包括阴影区域（d）。 [0007] 换句话说，在高速动臂下降操作期间，能量等于对应于图形曲线（a）和（b）彼此相交的点（c）的速度和扭矩，因此，可通过关闭液压挖掘机中的阀使工作装置快速停止。 [0008] 另一方面，在具有安装在其上的电液致动器的混合动力挖掘机中，当工作装置（即动臂）执行高速动臂下降操作时（在此情况下，点（e）需要大于图形曲线（a）和（b）彼此相交的点（c）处的压力的压力），正操作的电动机-发电机的扭矩不能再增加，这使得它不可能使工作装置快速停止。 [0009] 由于此原因，在工作人员的帮助下进行诸如管道铺设的工作的情况下，当发生危险情况时不能使工作装置快速停止，从而造成安全事故。 发明内容[0010] 技术问题 [0011] 因此，本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提供一种包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机，其配置为在使用混合动力挖掘机移动重物的工作期间，当发生危险情况时，使正以高速操作的工作装置快速停止，由此在诸如管道铺设的工作期间确保操作者的安全。 [0012] 技术方案 [0013] 为了实现以上目的，根据本发明第一实施例，提供一种包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机， [0014] 所述混合动力挖掘机包括： [0017] 电马达； [0018] 第二检测传感器，所述第二检测传感器配置为检测电马达的转数，并输出检测信号； [0019] 液压泵-马达，所述液压泵-马达连接到电马达； [0020] 液压缸，所述液压缸连接到液压泵-马达，并配置为被驱动以响应于供应到所述液压缸的液压流体而扩张和收缩； [0021] 第一和第二液压阀，所述第一和第二液压阀分别安装在液压泵-马达与液压缸之间的第一和第二流动路径中； [0022] 第三液压阀，所述第三液压阀安装在连接路径中，所述连接路径连接到第一和第二分支流动路径，所述第一和第二分支流动路径分别分支连接到第一和第二液压阀上游侧的第一和第二流动路径以及第一和第二液压阀下游侧的第一和第二流动路径，并且所述第三液压阀配置为补偿或分流流量，以克服当液压泵-马达的正向和反向旋转变化时，由于液压缸的大腔与小腔之间的横截面积差异而发生的流量差异；以及 [0023] 控制单元，所述控制单元配置为接收来自第一检测传感器的RCV的操纵信号和来自第二检测传感器的电马达的转数，将接收的操纵信号和转数与预先存储的工作条件数据进行比较，并输出用于施加到第一液压阀或第二液压阀的控制信号，以切换第一液压阀或第二液压阀，从而阻止液压流体从液压缸回流到液压泵-马达，以使工作装置突然停止。 [0024] 根据更优选的实施例，第一和第二液压阀可实现为开/关型液压阀，所述开/关型液压阀响应于从控制单元施加到开/关型液压阀的控制信号而切换，以打开/关闭第一和第二流动路径。 [0025] 第一和第二液压阀可实现为比例控制型液压阀，所述比例控制型液压阀配置为输出二次信号压力，所述二次信号压力与从控制单元施加到比例控制型液压阀的控制信号成比例。 [0026] 混合动力挖掘机还可包括第三检测传感器，所述第三检测传感器配置为检测液压泵-马达的转数，并将检测信号发送到控制单元。 [0027] 混合动力挖掘机还可包括第四检测传感器，所述第四检测传感器配置为检测液压缸的驱动速度，并将检测信号发送到控制单元。 [0028] 第一检测传感器可在RCV的操纵期间检测RCV的操纵角度，并将检测信号发送到控制单元。 [0029] 第一检测传感器可检测在RCV的操纵期间基于RCV的操纵量所产生的先导信号压力，并将检测信号发送到控制单元。 [0030] 根据本发明第二实施例，提供一种包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机， [0031] 所述混合动力挖掘机包括： [0032] RCV，所述RCV配置为基于操纵量输出操纵信号，以便操纵工作装置； [0033] 第一检测传感器，所述第一检测传感器配置为检测基于操纵量从RCV输出的操纵信号，并输出检测信号； [0034] 电马达； [0035] 第二检测传感器，所述第二检测传感器配置为检测电马达的转数，并输出检测信号； [0036] 液压缸，所述液压缸配置为被驱动以响应于供应到液压缸的液压流体而扩张和收缩； [0037] 第一和第二液压泵-马达，所述第一和第二液压泵-马达连接到电马达，以将等于液压缸的大腔横截面积与小腔横截面积之比的流量排放并供应到液压缸； [0038] 第一和第二液压阀，所述第一和第二液压阀分别安装在第一和第二液压泵-马达与液压缸之间的第一和第二流动路径中；以及 [0039] 控制单元，所述控制单元配置为接收来自第一检测传感器的RCV的操纵信号和来自第二检测传感器的电马达的转数，将接收的操纵信号和转数与预先存储的工作条件数据进行比较，并输出用于施加到第一液压阀或第二液压阀的控制信号，以切换第一液压阀或第二液压阀，从而阻止液压流体从液压缸回流到第一和第二液压泵-马达，以使工作装置快速停止。 [0040] 根据更优选的实施例，混合动力挖掘机还可包括第五和第六检测传感器，所述第五和第六检测传感器配置为检测第一和第二液压泵-马达各自的转数，并将检测信号发送到控制单元。 [0041] 有益效果 [0042] 如以上配置的根据本发明实施例的包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机具有以下优点。 [0043] 当在工作人员的帮助下工作时，在使用混合动力挖掘机的诸如管道铺设的移动重物的工作期间，当发生危险情况时，可以使正高速操作的工作装置快速停止，由此保护工作人员不发生安全事故并确保混合动力设备的安全。附图说明 [0044] 图1是示出根据本发明第一实施例的包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机的使用状态的回路图； [0045] 图2是示出根据本发明第二实施例的包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机的使用状态的回路图； [0046] 图3是示出电液致动器特性的曲线图。 [0047] 图中主要元件的参考符号说明 [0048] 10：第一检测传感器 [0049] 11：电马达 [0050] 12：第二检测传感器 [0051] 13：液压泵-马达 [0052] 14：液压缸 [0053] 15：第一路径 [0054] 16：第二路径 [0055] 17：第一液压阀 [0056] 18：第二液压阀 [0057] 19：第一分支流动路径 [0058] 20：第二分支流动路径 [0059] 21：连接路径 [0060] 22：第三液压阀 [0061] 23：第三检测传感器 [0062] 24：第四检测传感器 [0063] 25：第一液压泵-马达 [0064] 26：第二液压泵-马达 具体实施方式[0065] 现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在说明书中所限定的诸如具体结构和元件等对象，仅仅是为帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，而本发明并不限于下文中所公开的实施例。 [0066] 如图1所示， [0067] 根据本发明第一实施例的包括使安装在其上的电液致动器（EHA）快速停止的装置的混合动力挖掘机包括： [0068] RCV（远程控制阀）9，其基于操纵量输出操纵信号，以操纵诸如动臂1等工作装置7； [0069] 第一检测传感器10，其检测基于操纵量的从RCV9输出的操纵信号，并输出检测信号； [0070] 电动机-发电机（下文称作“电马达”）11； [0071] 第二检测传感器12，其检测电马达11的转数，并输出检测信号； [0072] 液压泵-马达13，其连接到电马达11； [0073] 液压缸14，其连接到液压泵-马达13，并被驱动以响应于供应到液压缸14的液压流体而扩张和收缩； [0074] 第一和第二液压阀17和18，其分别安装在位于液压泵-马达13与液压缸14之间的第一和第二流动路径15和16中； [0075] 第三液压阀22，其安装在连接路径21中，连接路径21连接到第一和第二分支流动路径19和20，第一和第二分支流动路径19和20分别分支连接到第一和第二液压阀17和18上游侧的第一和第二流动路径15a和16a以及第一和第二液压阀17和18下游侧的第一和第二流动路径15b和16b，并且第三液压阀22配置为补偿或分流流量，以克服当液压泵-马达13的正向和反向旋转变化时，由于液压缸14的大腔与小腔之间的横截面积差异而发生的流量差异；以及 [0076] 控制单元（未示出），其接收来自第一检测传感器10的RCV的操纵信号和来自第二检测传感器12的电马达的转数，将接收的操纵信号和转数与预先存储的工作条件数据进行比较，并输出用于施加到第一液压阀17或第二液压阀18的控制信号，以切换第一液压阀17或第二液压阀18，以便阻止液压流体从液压缸14回流到液压泵-马达13，以使高速下降的工作装置（例如，指“动臂”）快速停止。 [0077] 第一和第二液压阀17和18实现为开/关型液压阀，所述开/关型液压阀响应于从控制单元施加到所述开/关型液压阀的控制信号而切换，以打开/关闭第一和第二流动路径15和16。 [0078] 第一和第二液压阀17和18实现为比例控制型液压阀，所述比例控制型液压阀输出二次信号压力，所述二次信号压力与从控制单元施加到所述比例控制型液压阀的控制信号成比例。 [0079] 混合动力挖掘机还包括第三检测传感器23，第三检测传感器23检测液压泵-马达13的转数，并将检测信号发送到控制单元。 [0080] 混合动力挖掘机还包括第四检测传感器24，第四检测传感器24检测液压缸14的驱动速度，并将检测信号发送到控制单元。 [0081] 第一检测传感器10检测在操作者操纵RCV期间的RCV的操纵角度，并将检测信号发送到控制单元。 [0082] 第一检测传感器10检测基于在操作者操纵RCV期间的RCV的操纵量所产生的先导信号压力，并将检测信号发送到控制单元。 [0083] 在此情况下，包括动臂1、斗杆2和铲斗3且被动臂油缸14、斗杆油缸5和铲斗油缸6驱动的工作装置7以及操作室8的配置与本发明所属领域的挖掘机的配置相同，因此，为了避免赘述，将省略对工作装置7和操作室8的配置和操作的详细描述。 [0084] 在下文，将结合附图详细描述根据本发明第一实施例的包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机的使用示例。 [0085] 如图1所示，如在管道铺设工作中，为了使用动臂提起和携带重物，操作者操纵RCV9以高速降低工作装置的情况下，由在RCV9的操纵期间检测RCV9操纵信号的第一检测传感器10所输出的检测信号发送到控制单元。此外，由检测电马达11的转数的第二检测传感器12所输出的检测信号发送到控制单元。 [0086] 因此，控制单元从第一检测传感器10接收操作者操纵RCV的操纵信号并从第二检测传感器12接收电马达的转数，并将接收的操纵信号和转数与预先存储的工作条件数据进行比较。之后，如果以大于预定速度的速度驱动电马达11，那么控制单元输出用于施加到安装在第一流动路径15中的第一液压阀17或安装在第二流动路径16中的第二液压阀18的控制信号，以切换第一液压阀17或第二液压阀18。因此，第一液压阀17或第二液压阀18被切换，以使第一流动路径15或第二流动路径16中断，以便阻止液压流体从液压缸（即，动臂油缸）14沿第一和第二流动路径15和16回流到液压泵-马达13，因此可使高速降低的动臂快速停止。 [0087] 当液压泵-马达13的正向和反向旋转改变，以将液压流体从液压泵-马达13经由第二流动路径16供应到液压缸14的大腔，或经由第一流动路径15供应到液压缸14的小腔时，由于液压缸14的大腔与小腔之间的横截面积差异，可能发生流量差异。 [0088] 换句话说，当液压流体从液压泵-马达13经由第二流动路径16供应到液压缸14的大腔，并且液压流体从液压缸14的小腔经由第一流动路径15回流到液压泵-马达13，以使液压缸14被驱动扩张时，从液压缸14小腔回流到液压泵-马达13的液压流体的流量小于供应到液压缸14大腔的液压流体的流量，因此由第三液压阀22补偿不足的流量。即，当第三液压阀22在图纸上向上移动时，在第一流动路径15上流动的液压流体连续地按顺序经过第三液压阀22和连接路径21，然后与在第二流动路径16上流动的液压流体汇合，并引入液压缸14的大腔。 [0089] 另一方面，当液压流体从液压泵-马达13经由第一流动路径15供应到液压缸14的小腔，并且液压流体从液压缸14的大腔经由第二流动路径16回流到液压泵-马达13，以使液压缸14被驱动收缩时，从液压缸14的大腔回流到液压泵-马达13的液压流体的流量大于供应到液压缸14的小腔的液压流体的流量，因此由第三液压阀22分流过剩的流量。即，当第三液压阀22在图纸上向下切换时，在第二流动路径16上流动的液压流体连续地按顺序经过第一分支流动路径19、第三液压阀22和排放管线30，然后排放到液压箱T。 [0090] 如图2所示， [0091] 根据本发明第二实施例的包括使安装在其上的电液致动器（EHA）快速停止的装置的混合动力挖掘机包括： [0092] RCV9，其基于操纵量输出操纵信号，以操纵诸如动臂1等的工作装置7； [0093] 第一检测传感器10，其检测基于操纵量从RCV9输出的操纵信号，并输出检测信号； [0094] 电马达11； [0095] 第二检测传感器12，其检测电马达11的转数，并输出检测信号； [0096] 液压缸14，其被驱动以响应于供应到液压缸14的液压流体而扩张和收缩； [0097] 第一和第二液压泵-马达25和26，其连接到电马达，以将等于液压缸14的大腔横截面积与小腔横截面积之比的流量排放并供应到液压缸14； [0098] 第一和第二液压阀17和18，其分别安装在第一和第二液压泵-马达25和26与液压缸14之间的第一和第二流动路径15和16中；以及 [0099] 控制单元（未示出），其接收来自第一检测传感器10的RCV的操纵信号和来自第二检测传感器12的电马达的转数，将接收的操纵信号和转数与预先存储的工作条件数据进行比较，并输出用于施加到第一液压阀17或第二液压阀18的控制信号，以切换第一液压阀17或第二液压阀18，以便阻止液压流体从液压缸14回流到第一和第二液压泵-马达25和26，以使工作装置快速停止。 [0100] 根据更优选的实施例，混合动力挖掘机还包括第五和第六检测传感器27和28，第五和第六检测传感器27和28检测第一和第二液压泵-马达25和26各自的转数，并将检测信号发送到控制单元。 [0101] 在此情况下，除了具有等于液压缸14的大腔横截面积与小腔横截面积之比的排放流量的第一和第二液压泵-马达25和26之外，根据图2所示第二实施例的挖掘机的配置与根据图1所示第一实施例的挖掘机的配置相同。因此，为了避免赘述，将省略其相同配置和操作的详细描述，并且相同参考符号表示相同元件。 [0102] 在下文，将结合附图详细描述根据本发明第二实施例的包括使安装在其上的电液致动器（EHA）快速停止的装置的混合动力挖掘机的使用示例。 [0103] 如图2所示，第一和第二液压泵-马达25和26可以克服当第一和第二液压泵-马达25和26的正向和反向旋转改变时，由于液压缸14的大腔与小腔之间的横截面积差异而发生的流量差异。换句话说，第一和第二液压泵-马达25和26具有如下排放流量，所述排放流量等于液压缸14的大腔横截面积与小腔横截面积之比。因此，即使当液压缸14的大腔与小腔之间的横截面积彼此不同时，液压流体也可在最佳条件下供应到液压缸14。 [0104] 工业应用性 [0105] 如上所述，按照根据本发明实施例的包括使安装在其上的电液致动器快速停止的装置的混合动力挖掘机，当操作者操纵工作装置，特别是以高速降低工作装置的同时，观察如在管道铺设工作中重物的移动以及使用混合动力挖掘机的工作人员时，可以在发生意想不到的危险情况时快速停止正以高速操作的工作装置，由此防止工作人员发生安全事故并确保混合动力设备的安全。 |
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