專利名稱：履帶式挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及挖掘技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及控制履帶式挖掘機(jī)并將該履帶式挖掘機(jī)的操作狀態(tài)通知給駕駛員的系統(tǒng)和方法。
如

圖1和2所示，一臺(tái)履帶式挖掘機(jī)一般包括一臺(tái)與右履帶驅(qū)動(dòng)輪32和左履帶驅(qū)動(dòng)輪34相聯(lián)的引擎36，右履帶驅(qū)動(dòng)輪32和左履帶驅(qū)動(dòng)輪34一起構(gòu)成了履帶式挖掘機(jī)30的履帶部分45。在一般情況下，一個(gè)與履帶部分45的前端相聯(lián)的輔助機(jī)構(gòu)46用于完成特定的挖掘操作。
挖溝鏈50通常被用來以較大的速度較大的溝渠。在工作點(diǎn)附近駕駛挖掘機(jī)30作機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，挖溝鏈50一般處于地面上的行走機(jī)構(gòu)56中。挖掘時(shí)，挖溝鏈50被降下，掘進(jìn)地面，以預(yù)定的深度和速度掘出一條溝渠，此刻它處于挖溝機(jī)構(gòu)58中。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)另一種常見的挖掘機(jī)構(gòu)叫做“振動(dòng)輪”，如圖3所示，它可以以和控制挖溝鏈50的方法相似的方法加以控制。
用現(xiàn)有的控制方式來控制履帶式挖溝機(jī)30的話，需要操作手操縱各種操縱桿、開關(guān)和按扭，從而實(shí)現(xiàn)既安全又高效地操縱履帶式挖溝機(jī)30的目的。這樣，就要求操作手必須具備高度的技巧，在以一種或多種方式(特別是挖掘方式和行走方式)操作履帶式挖溝機(jī)30時(shí)，他必須不停地監(jiān)視和調(diào)整履帶45的推進(jìn)和轉(zhuǎn)向以及輔助機(jī)構(gòu)46的工作情況。在既一邊挖掘一邊行走的情況下，使用現(xiàn)有的推進(jìn)和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)來保持最佳的履帶式挖掘機(jī)性能一般被認(rèn)為是一件艱難而又令人疲備的工作。
圖4是履帶式挖掘機(jī)30中的常規(guī)控制盤62的示意圖。當(dāng)工作在行走方式時(shí)，履帶式挖掘機(jī)30的前進(jìn)和和、轉(zhuǎn)向是通過操縱左、右履帶桿64和66來加以控制的。左、右履帶桿64和66分別控制左、右履帶驅(qū)動(dòng)輪34和32的動(dòng)作。比方說，將右履帶桿66向前推，一般來說將使右履帶驅(qū)動(dòng)輪32向前運(yùn)動(dòng)，操縱履帶式挖掘機(jī)30向左或向右運(yùn)動(dòng)，視左履帶驅(qū)動(dòng)輪34的相對速度而定。使右履帶驅(qū)動(dòng)輪32反向運(yùn)轉(zhuǎn)通常是通過把右履帶桿66向后拉來實(shí)現(xiàn)的，這樣使右履帶驅(qū)動(dòng)輪32在相反的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。
使左履帶驅(qū)動(dòng)34前行是通過與上面提到的操縱右履帶驅(qū)動(dòng)輪32的方式基本相同的方式來進(jìn)行的。因此，前進(jìn)和轉(zhuǎn)向都是通過常規(guī)的履帶式挖掘機(jī)30的履帶桿64和66來控制的。而且，右履帶驅(qū)動(dòng)輪32的前進(jìn)和轉(zhuǎn)向控制左履帶驅(qū)動(dòng)輪34的前進(jìn)和轉(zhuǎn)向控制是完全獨(dú)立的。
在挖掘時(shí)，常常希望使發(fā)動(dòng)機(jī)36保持在一個(gè)恒定的最佳輸出功率上，這反過來也能使挖掘輔助機(jī)構(gòu)46工作在一個(gè)最佳挖掘輸出上。圖4中所示的常規(guī)控制盤包括許多控制件和開關(guān)，如速度范圍開關(guān)74、RPM鈕76、轉(zhuǎn)向平衡調(diào)整鈕78及推進(jìn)平衡調(diào)整鈕80。通常在挖掘操作過程中，這些開關(guān)和按扭都必須加以調(diào)整，從而在輔助機(jī)構(gòu)46的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)使引擎維持在所希望的輸出功率上，并使履帶式挖掘機(jī)30沿希望的方向前進(jìn)。此外，左、右泵電位器84和82通常需要調(diào)整、再調(diào)整，以使左、右泵38和40的工作特性達(dá)到一致。
速度范圍開關(guān)74一般可在低速、中速和高速之間調(diào)整。具體的速度范圍是由挖掘期間的多種因素包括所希望的挖掘速度、待挖掘的土壤類型等所決定的。速度范圍開關(guān)74中的高速一般適合于挖掘松軟泥土，由于輔助機(jī)構(gòu)46上的的負(fù)載較低，履帶式挖掘機(jī)30可以以較高的速度工作。當(dāng)碰上較堅(jiān)實(shí)的土質(zhì)如混泥土?xí)r，挖掘機(jī)構(gòu)46(一般由發(fā)動(dòng)機(jī)36驅(qū)動(dòng))上的負(fù)載將增加，從而造成挖掘機(jī)30的速度響應(yīng)地下降。
操作手必須對這種引擎36上的負(fù)載變化迅速作出反應(yīng)，首先確定要調(diào)整的適當(dāng)開關(guān)，再確定開關(guān)的調(diào)整量。一般情況下，輕微的推進(jìn)變動(dòng)通過調(diào)節(jié)推動(dòng)控制鈕80來完成，30的推進(jìn)速度的中度改變通過調(diào)節(jié)RPM鈕76來實(shí)現(xiàn)，挖掘機(jī)30的推進(jìn)速度的較大修正一般這樣來完成把速度范圍開關(guān)74從高速切換到中速或低速，然后再次調(diào)整推動(dòng)控制鈕80和RPM鈕76，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)36失速。
履帶式挖掘機(jī)一般采用一個(gè)或多個(gè)傳感器來檢測機(jī)器的眾多物理參數(shù)。由傳感器采集到的信息一般被用來調(diào)節(jié)機(jī)器的某個(gè)特定功能，或者通過將它們傳送到一個(gè)或多個(gè)模擬顯示裝置(如測速電機(jī)72)上的方式提供給操作手。為了對履帶式挖掘機(jī)是否工作在正確的性能和安全余量范圍內(nèi)作出評價(jià)，通過多個(gè)模擬顯示裝置送至操作手的信息通常必須是有經(jīng)驗(yàn)的操作手才能進(jìn)行解釋。
因此，在履帶式挖掘機(jī)制造商中普遍存在著把在行走狀態(tài)、更具體地說是挖掘狀態(tài)下操縱履帶式挖掘機(jī)的困難程度減小到最小的愿望。業(yè)界還有一個(gè)愿望是縮短目前培養(yǎng)一個(gè)履帶式挖掘機(jī)操作手所需的大量時(shí)間。另外，挖掘設(shè)備制造廠家還有一個(gè)迫切需求，就是增強(qiáng)在履帶式挖掘機(jī)工作期間將工作、診斷及與安全有關(guān)的信息傳送給操作手的裝置。本發(fā)明將把這些愿望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
本發(fā)明為一種操縱履帶式挖掘機(jī)的推進(jìn)和轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和方法，它包括根據(jù)從多個(gè)履帶式挖掘機(jī)行走狀態(tài)下選定的一個(gè)狀態(tài)、能在多種工作狀態(tài)下工作的多狀態(tài)推進(jìn)和轉(zhuǎn)向控制裝置。本發(fā)明還包括用于有選擇地把多個(gè)指示履帶式挖掘機(jī)的一個(gè)或多個(gè)工作狀態(tài)的工作信息傳送的操作手的裝置。
圖1是履帶式挖溝機(jī)側(cè)視圖，有挖溝鏈?zhǔn)酵跍细郊?；圖2為履帶式挖溝機(jī)總俯視圖；圖3是履帶式挖溝機(jī)側(cè)視圖，裝有鉆巖輪式挖溝附件；圖4是作為用于操縱履帶式挖溝機(jī)的操縱臺(tái)先有技術(shù)的例證；圖5是先有技術(shù)操縱臺(tái)局部視圖，表示操縱一種傳統(tǒng)的履帶式挖溝機(jī)所需要的操縱桿和控制器；圖6為履帶式挖溝機(jī)操縱臺(tái)局部視圖，包括一個(gè)新型多方式推進(jìn)控制器和多方式方向操縱器；圖7為履帶式挖溝機(jī)操縱臺(tái)總圖，包括多方式推進(jìn)和方向控制器和一個(gè)顯示器；圖8是多方式推進(jìn)控制的示意圖和按挖溝方式和運(yùn)輸方式操縱履帶式挖溝機(jī)時(shí)相關(guān)的功能；圖9是當(dāng)速度控制范圍定在高位時(shí)，履帶式挖溝機(jī)左右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出電平隨推進(jìn)控制器輸出電壓信號的變化曲線圖；圖10為當(dāng)速度控制范圍定為低位時(shí)，履帶式挖溝機(jī)左右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出電平隨推進(jìn)控制器輸出電壓信號的變化曲線圖；圖11為挖溝作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平范圍隨部分再校準(zhǔn)過程的變化曲線圖；圖12是作為先有技術(shù)的方向控制器的示意圖，它包括獨(dú)立的左和右履帶操縱桿；圖13為新型多方式方向控制及其按運(yùn)輸方式和挖溝方式作業(yè)的圖解表示；圖14是當(dāng)使用一種新型多方式方向控制器時(shí)，履帶式挖溝機(jī)按挖溝方式作業(yè)中的左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向特性曲線例圖；圖15是當(dāng)使用一種新型多方式方向控制器時(shí)，履帶式挖溝機(jī)按運(yùn)輸方式作業(yè)中的左和右履帶傳動(dòng)轉(zhuǎn)向特性曲線例圖；圖16為由新型多方式方向控制器提供的轉(zhuǎn)向能力直觀的圖解表示；圖17是表示用于控制采用了多方式推進(jìn)和方向控制器和履帶式挖溝機(jī)推進(jìn)和轉(zhuǎn)向的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方塊圖；圖18為在顯示器上通知給履帶式挖溝機(jī)操作員的各種狀態(tài)和故障信息圖例；圖19為一種新型多方式油門控制圖例；圖20為新型多方式方向控制器另一種設(shè)計(jì)型式的圖例；圖21為根據(jù)新型多方式推進(jìn)控制器產(chǎn)生的運(yùn)輸推進(jìn)信號修正履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)電平的控制過程第一部分圖例；圖22是根據(jù)新型多方式推進(jìn)控制器產(chǎn)生的運(yùn)輸推進(jìn)信號修正履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)電平的控制過程第二部分圖例；圖23是根據(jù)新型多方式推進(jìn)控制產(chǎn)生的挖溝推進(jìn)信號修正履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)電平的控制過程第一部分圖例；圖24是根據(jù)新型多方式推進(jìn)控制器產(chǎn)生的挖溝推進(jìn)信號修正履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)電平的控制過程第二部分圖例；圖25是根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按運(yùn)輸方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第一部分圖例；圖26為根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按運(yùn)輸方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第二部分圖例；圖27為根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按運(yùn)輸方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第三部分圖例；圖28為根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按運(yùn)輸方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第四部分圖例；圖29為根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按運(yùn)輸方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第五部分圖例；圖30為根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按運(yùn)輸方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第六部分圖例；圖31為根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按挖溝方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第一部分圖例；以及圖32是根據(jù)新型多方式方向控制器產(chǎn)生的方向控制信號實(shí)施按挖溝方式作業(yè)中的履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向的控制過程第二部分圖例。
如上所述，本發(fā)明涉及履帶式挖溝機(jī)的推進(jìn)和方向控制系統(tǒng)以及用于操縱和傳輸履帶式挖溝機(jī)工作狀態(tài)的方法。本申請書敘述用于控制推進(jìn)和轉(zhuǎn)向的整個(gè)系統(tǒng)和方法，并通知操作員有關(guān)履帶式挖溝機(jī)的工作狀況，以便可以全面評估系統(tǒng)內(nèi)的各種功能和動(dòng)作。因此，在本申請書中所介紹的履帶式挖溝機(jī)推進(jìn)和方向控制系統(tǒng)的各種特點(diǎn)和功能雖然不是本發(fā)明的對象，但是是與本申請同時(shí)申請的相關(guān)未決申請文件中提出權(quán)利要求的對象。這些特點(diǎn)和功能的敘述包括在本發(fā)明中是為了完整性，并有可能全面評價(jià)本發(fā)明所公開的履帶式挖溝機(jī)推進(jìn)和方向控制系統(tǒng)的工作。
現(xiàn)在參看圖，尤其是圖6，其中表示了包括用于操縱履帶式挖溝機(jī)30的新型多方式推進(jìn)和方向控制器90和92的操縱臺(tái)101。在一種實(shí)施例中，推進(jìn)控制器90、方向控制器和運(yùn)行方式開關(guān)94按多種運(yùn)行方式之一與履帶式挖溝機(jī)30有效的推進(jìn)和轉(zhuǎn)向結(jié)合起來操縱。推進(jìn)控制器90和方向控制器92最好是多方式控制器，其中每個(gè)控制器90和92根據(jù)選定的運(yùn)行方式完成多種功能。
將表示在圖6中的新型操縱臺(tái)與表示在圖5中的先有技術(shù)操縱臺(tái)相比，易于看出，圖6中表示的多方式推進(jìn)和方向控制器90和92，比采用先有技術(shù)的控制方案操縱履帶式挖溝機(jī)30時(shí)所需要的操縱桿、開關(guān)和微調(diào)按鈕，在數(shù)量上要少得多。最引人注目的是，取消了兩個(gè)先有技術(shù)的履帶傳動(dòng)操縱桿64和66和速度表72，后者是典型地用于監(jiān)控對發(fā)動(dòng)機(jī)36輸出功率調(diào)整控制的效果。此外，圖5所示的先有技術(shù)操縱臺(tái)62上的許多有關(guān)速度范圍開關(guān)74、RPM按鈕76、方向微調(diào)按鈕78以及推進(jìn)微調(diào)按鈕80的功能，要么取消，要么綜合在由圖6所示單一的多方式推進(jìn)和方向控制器90和92實(shí)施的功能之中。應(yīng)當(dāng)指出，先有技術(shù)的左履帶操縱桿64和右履帶操縱桿66既控制履帶式挖溝機(jī)30的方向也控制其推進(jìn)。還應(yīng)指出，現(xiàn)有的左履帶操縱桿64典型地控制左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34，而右履帶操縱桿66控制右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32。因此，左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34的操縱，完全獨(dú)立于右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32的操縱。
圖6和7所示新型操縱方案的一項(xiàng)重要優(yōu)點(diǎn)在于，在操縱履帶式挖溝機(jī)30時(shí)將方向控制功能與推進(jìn)控制功能有效地脫開或分開。左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的推進(jìn)由推進(jìn)控制器90操縱，而履帶式挖溝機(jī)30的方向則由方向控制器92獨(dú)立操縱。在按多種運(yùn)行方式之任何一種工作時(shí)履帶式挖溝機(jī)30的操縱，由于使用了多方式的推進(jìn)和方向控制器90和92而大大地簡化了。
現(xiàn)在參見圖8，其中表示了一個(gè)多方式推進(jìn)控制器90，用于在多種運(yùn)行方式之一中控制履帶式挖溝機(jī)30的推進(jìn)。采用術(shù)語“多種方式”(multiple mode)是表示，用單位控制器根據(jù)具體選定的工作方式完成多項(xiàng)不同的功能。因此，以前要由履帶式挖溝機(jī)30的操作員手動(dòng)完成的許多操縱任務(wù)，現(xiàn)在代之以由單個(gè)方式控制器來完成，例如表示在圖8中的推進(jìn)和方向控制器90和92，要不然如上所述要操作多種多樣的操縱桿、開關(guān)和微調(diào)按鈕才能完成這些工作。
圖8所示的推進(jìn)控制器90有一個(gè)中立位置，一個(gè)最大前進(jìn)位置，一個(gè)最大倒退位置和一個(gè)前進(jìn)和倒退位置的范圍。作為舉例，但不受此限制，此多方式推進(jìn)控制器90最好能在運(yùn)輸方式和挖溝方式下操縱，顯然，除運(yùn)輸和挖溝方式之外的運(yùn)行方式也是可以選擇的。選擇運(yùn)輸方式或挖溝方式工作，最好由運(yùn)行方式開關(guān)94的位置決定，開關(guān)94改變推進(jìn)控制器90的功能。
在另一種實(shí)施例中，用運(yùn)行方式開關(guān)94手動(dòng)選擇運(yùn)行方式被取消。挖溝方式和運(yùn)輸方式的相互轉(zhuǎn)換，可通過檢測發(fā)動(dòng)機(jī)36油門206的位置來完成。在圖19所示的實(shí)施例中，油門206可在一個(gè)由最小油門位置232與最大油門位置234所確定的運(yùn)輸區(qū)內(nèi)操縱。在此運(yùn)輸區(qū)內(nèi)操縱油門206時(shí)，計(jì)算機(jī)182理解為選擇了運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行方式。
將油門206移入中立區(qū)236內(nèi)時(shí)，計(jì)算機(jī)182理解為要求從運(yùn)輸或挖溝運(yùn)行方式改出。將油門206移入挖溝方式區(qū)238內(nèi)時(shí)，有效地將運(yùn)行方式轉(zhuǎn)為挖溝方式。在移動(dòng)油門206從挖溝方式區(qū)238回到中立區(qū)236中時(shí)，停止選擇挖溝方式。當(dāng)油門206移回到最小油門位置232時(shí)，便可以選擇運(yùn)輸方式。因此可以理解，圖19中所表示的油門設(shè)計(jì)，在運(yùn)行方式之間轉(zhuǎn)換時(shí)需要操作員明顯地改變油門206的位置，因而減少了選擇錯(cuò)誤的運(yùn)行方式的可能性。
在另一種實(shí)施例中，油門206包括一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)36相連的傳感器，用于監(jiān)控輸往發(fā)動(dòng)機(jī)36的燃油。燃油調(diào)節(jié)器204最好設(shè)有調(diào)整輸往發(fā)動(dòng)機(jī)36的燃油量的機(jī)構(gòu)。油門傳感器可與燃油調(diào)節(jié)器相連，并將燃油調(diào)節(jié)器的狀況傳遞給計(jì)算機(jī)182。將油門桿230置于最大油門位置時(shí)所表示的最大油門206位置，被計(jì)算機(jī)182理解為選擇挖溝工作方式。油門206置于除最大油門位置之外的位置，計(jì)算機(jī)182理解為選擇了運(yùn)輸工作方式。應(yīng)當(dāng)指出，表示在圖19中的油門206不需要有單獨(dú)的運(yùn)輸區(qū)和挖溝區(qū)。油門206位置的單一區(qū)是可以適用的，最大油門位置可供用于履帶式挖溝機(jī)30在運(yùn)輸方式和挖溝方式工作之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
在另一種實(shí)施例中，感受附件46的狀態(tài)，并以此為基礎(chǔ)用于確是究竟選擇的定運(yùn)輸方式還是挖溝方式。附件傳感器186最好發(fā)出一個(gè)指示附件46工作狀態(tài)的附件檢測信號。計(jì)算機(jī)182優(yōu)先理解活動(dòng)的附件46是選擇挖溝運(yùn)行方式，而不活動(dòng)的附件46則選擇了運(yùn)輸運(yùn)行方式。
在圖8中表示的實(shí)施例中，操縱履帶式挖溝機(jī)30按運(yùn)輸方式工作，最好通過將運(yùn)行方式開關(guān)94置于運(yùn)輸方式位置來實(shí)現(xiàn)。履帶式挖溝機(jī)30前進(jìn)和倒退地推進(jìn)，最好根據(jù)推進(jìn)控制器90在前進(jìn)和倒退最大位置122和124之間的位置。推進(jìn)控制器90產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)輸推進(jìn)信號，這一信號最好與推進(jìn)控制器90沿前進(jìn)或倒退兩個(gè)方向相對于中立位置120的位移成比例。此外，運(yùn)輸推進(jìn)信號最好體現(xiàn)按每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量的目標(biāo)履帶馬達(dá)速度。
中立位置120最好與急速狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，因此，沒有功率輸給左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32。當(dāng)推進(jìn)控制器90朝前進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)，成比例地增加從發(fā)動(dòng)機(jī)36傳給左和右履帶馬達(dá)42和44的功率。推進(jìn)控制器90位置的前進(jìn)區(qū)126，在中立位置120和最大前進(jìn)位置122之間決定，而輸往左和右履帶馬達(dá)42和40的前進(jìn)功率，則與推進(jìn)控制器90在前進(jìn)位置區(qū)126之內(nèi)的向前位移成比例。類似地，倒退位置范圍128在中立位置120與最大倒退位置124之間確定。功率最好以反方向與推進(jìn)控制器90在倒退位置區(qū)128內(nèi)的位移成比例地作用在左和右履帶馬達(dá)42和44上。
在另一種實(shí)施例中，將運(yùn)行方式開關(guān)94置于挖溝方式位置時(shí)，使多方式推進(jìn)控制器90行使挖溝方式工作職能。按挖溝方式操縱履帶式挖溝機(jī)30，典型地從將推進(jìn)控制器90置于中立位置110時(shí)開始。接著，操作員最好將推進(jìn)控制器90移到最大前進(jìn)位置112。在最大前進(jìn)位置112，推進(jìn)控制器90發(fā)出一個(gè)挖溝推進(jìn)信號，這一信號最好體現(xiàn)以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平或速度。如前所述，當(dāng)在按挖溝方式進(jìn)行挖掘的過程中，通常要求發(fā)動(dòng)機(jī)36保持恒定的輸出電平，因而可命名挖溝附件46在一種最佳的挖溝輸出電平下工作。在采用圖8所示之多方式推進(jìn)控制器94在挖掘期間操縱履帶挖溝機(jī)30，實(shí)際上無需操作員對推進(jìn)控制器90作任何進(jìn)一步的調(diào)整，結(jié)束保持發(fā)動(dòng)機(jī)36處于發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平狀態(tài)。相反，當(dāng)置于最大前進(jìn)位置112時(shí)，隨著推進(jìn)控制器90所產(chǎn)生的挖溝方式信號的變化，左和右履帶馬達(dá)42和44的推進(jìn)電平由計(jì)算機(jī)182自動(dòng)加以修正，以便保持發(fā)動(dòng)機(jī)36處于目標(biāo)輸出電平，可參見圖17并在后面還要詳細(xì)討論。
當(dāng)按挖溝方式操縱履帶式挖溝機(jī)30時(shí)，可能要求改變挖掘的速率，或更具體地說改變發(fā)動(dòng)機(jī)36的負(fù)荷。采用多方式推進(jìn)控制器90的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便在于，在履帶式挖溝機(jī)30工作期間，有能力修改推進(jìn)控制器90實(shí)際的或有效的最大前進(jìn)位置112。新的或經(jīng)調(diào)整的實(shí)際有效的最大前進(jìn)位置，是在觸發(fā)復(fù)原開關(guān)103后，通過將推進(jìn)控制器90移到一個(gè)新的最大前進(jìn)位置116時(shí)建立起來的，可參見圖7。在建立一個(gè)新的或改變了的最大前進(jìn)位置116時(shí)，有效地使推進(jìn)控制器90中產(chǎn)生一個(gè)挖溝推進(jìn)信號，當(dāng)推進(jìn)控制器90在挖掘過程被置于新的改變后的最大位置112時(shí)，這一信號體現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)新的目標(biāo)輸出電平。在選擇了一個(gè)新的最大前進(jìn)位置116之后，復(fù)原開關(guān)103可以扳回其原始位置，并可重新開始挖溝。
新的或經(jīng)調(diào)整的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平，也可以按另一種方式，通過使用由顯示器100部分提供的專用用戶接口來建立。有效地調(diào)整最大前進(jìn)位置112，最好通過選擇表示在顯示器100上的部分再校準(zhǔn)菜單來建立。部分再校準(zhǔn)菜單最好通過操縱信息選擇開關(guān)99來選擇。操作員典型地將推進(jìn)控制器90從原始的最大前進(jìn)位置112，移到中立位置120，利用信息選擇開關(guān)99選擇表示在顯示器100上的部分再校準(zhǔn)菜單。原有的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率最好顯示在顯示器100上。壓下再校準(zhǔn)開關(guān)(圖中未表示)，最好將發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率值增加或減少至一個(gè)新的或調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率。再校準(zhǔn)開關(guān)停止選擇，最好導(dǎo)致用新的或調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率代替儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)182中的原始發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率。操作員便可以將推進(jìn)控制器90從中立位置120移到原始的最大前進(jìn)位置112，以操縱發(fā)動(dòng)機(jī)處于新的或調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率。因此，最大前進(jìn)位置112在部分再校準(zhǔn)過程中得到有效的調(diào)整，以操縱履帶式挖溝機(jī)30在挖掘時(shí)處于一個(gè)新的或調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率。在一種最佳實(shí)施例中，操作員可選擇一個(gè)新的或調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率(以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量)，它大于或小于原來的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平100RPM，并最好按25RPM遞增。
在另一種實(shí)施例中，當(dāng)履帶式挖溝機(jī)30按挖溝方式工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率在挖掘過程中可在高速旋轉(zhuǎn)中(on-the-fly)修正。在圖11中表示了推進(jìn)控制器90的輸出電壓信號與發(fā)動(dòng)機(jī)36目標(biāo)輸出功率范圍之間的關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷線134表示對于一臺(tái)具體的履帶式挖溝機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在按挖溝方式工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的目標(biāo)輸出功率譜。在挖掘期間調(diào)整推進(jìn)控制器90到一個(gè)新的最大前進(jìn)位置116，導(dǎo)致推進(jìn)控制器90產(chǎn)生一個(gè)挖溝推進(jìn)信號，其結(jié)果是沿發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷線134自動(dòng)再調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率。
最佳發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率通常與履帶式挖溝機(jī)30的發(fā)動(dòng)機(jī)36產(chǎn)生最大功率的那個(gè)轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)，盡管發(fā)動(dòng)機(jī)其他的輸出功率可能也是適用的。與履帶式挖溝機(jī)30具體的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線有關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)最佳速度范圍將有所不同。用于履帶式挖溝機(jī)30的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)輸出電平范圍典型的實(shí)例，用圖解表示在圖11中。
進(jìn)一步研究發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷線134，發(fā)動(dòng)機(jī)36例如也許被操縱產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率范圍在2100RPM至2450RPM之間。在2100RPM處，發(fā)動(dòng)機(jī)36認(rèn)為遇到大負(fù)荷，因而產(chǎn)生最大功率以及在發(fā)動(dòng)機(jī)30中產(chǎn)生最大應(yīng)力。在2450RPM，認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)36負(fù)荷最小，因此，針對發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的目標(biāo)輸出功率范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)36產(chǎn)生最小功率。依據(jù)推進(jìn)控制器90產(chǎn)生的挖溝推進(jìn)信號，手動(dòng)或在高速旋轉(zhuǎn)中將發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率調(diào)整到一個(gè)新的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率，最好通過將推進(jìn)控制器90調(diào)整到在中立位置110與前面已建立的最大前進(jìn)位置112之間的一個(gè)新的或改變了的實(shí)際或有效的最大前進(jìn)位置116來完成。在選擇了一個(gè)新的最大前進(jìn)位置后，在按挖溝方式挖掘時(shí)，如前所述，履帶式挖溝機(jī)30的操作員對推進(jìn)控制器90無需作任何進(jìn)一步的調(diào)整。
采用多方式推進(jìn)控制器90操縱履帶式挖溝機(jī)30的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于，借助于一個(gè)最好具有一個(gè)高位和一個(gè)低位的速度范圍開關(guān)96，提供了附加的功能?，F(xiàn)在來看圖9和10，在那里表示了兩條曲線，它們通過圖示表示推進(jìn)控制器90的輸出與左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的響應(yīng)之間的最佳關(guān)系。圖9的曲線表示左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32以每分鐘英尺(FPM)計(jì)量的速度值，當(dāng)速度范圍開關(guān)96置于高位時(shí)，與所選擇的推進(jìn)控制器90的響應(yīng)之間的關(guān)系。圖10表示當(dāng)速度范圍開關(guān)96置于低位時(shí)的類似的關(guān)系曲線。
推進(jìn)控制器90最好產(chǎn)生范圍從零到5.0伏之間的輸出電壓信號。推進(jìn)控制器90輸出電壓信號為2.5伏時(shí)，最好與中立位置相關(guān)聯(lián)，此時(shí)，沒有功率輸給左和右履帶馬達(dá)42和44。向前推進(jìn)通過將推進(jìn)控制器90沿前進(jìn)方向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，其結(jié)果是將前進(jìn)功率傳遞給履帶馬達(dá)42和44。如圖9所示，當(dāng)推進(jìn)控制器90輸出電壓信號為5.0伏時(shí)，典型地與履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最大前進(jìn)速度相關(guān)聯(lián)，而輸出電壓信號的為零伏時(shí)，典型地與履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最大倒退速度相關(guān)聯(lián)。在一種實(shí)施例中，履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最大前進(jìn)和倒退的速度值，當(dāng)速度范圍開關(guān)96置于高范圍位置時(shí)為270FPM，而當(dāng)選擇低范圍時(shí)為125FPM。換一種方式，履帶式挖溝機(jī)30可能只在單一的速度范圍工作。顯然，不同于高和低的速度范圍仍屬于本推進(jìn)控制系統(tǒng)發(fā)明的范圍之內(nèi)。
在操縱履帶式挖溝機(jī)30按多種運(yùn)行方式之一工作時(shí)，多方式方向控制器92帶來了其他的優(yōu)點(diǎn)。表示在圖13中的方向控制器92，有效地將表示在圖12中的先有技術(shù)控制方案中由兩個(gè)獨(dú)立的履帶操縱桿64和66、方向微調(diào)按鈕78以及左泵和右泵電位器82和84執(zhí)行的轉(zhuǎn)向功能，綜合在單個(gè)控制器中。履帶式挖溝機(jī)30的轉(zhuǎn)向，典型地通過操縱左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32以不同的速度工作來實(shí)現(xiàn)。例如，先有技術(shù)的方向控制系統(tǒng)，典型地通過提高右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32的速度，與此同時(shí)保持或降低左履帶傳動(dòng)機(jī)權(quán)34的速度，以完成履帶式挖溝機(jī)30的向左轉(zhuǎn)。履帶式挖溝機(jī)30的操作員，必須通過分別地連續(xù)調(diào)整先有技術(shù)的左和右履帶操縱桿64和66，改變左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的相對速度，才能完成準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向。這一任務(wù)非常復(fù)雜，因?yàn)橄扔屑夹g(shù)中的履帶操縱桿64和66，還分別控制履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的推進(jìn)。
具有強(qiáng)烈反差地，這種多方式方向控制器92，為左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32兩者的轉(zhuǎn)向，提供了一種單一的控制方式。此外，方向控制器92為履帶式挖溝機(jī)30的操作員提供了一種更為自然的或直觀的履帶式挖溝機(jī)30的轉(zhuǎn)向裝置，正如下面參見圖16更為詳細(xì)地介紹的那樣。
表示在圖13和20中的多方式方向控制器92可按多種轉(zhuǎn)向方式工作，可通過選擇多種運(yùn)行方式中之一種，最佳地改變所具有的各種轉(zhuǎn)向方式的特性。在一種實(shí)施例中，方向控制器92是一個(gè)包括電位器的旋轉(zhuǎn)控制器，并有中立或零位140以及一個(gè)左位和右位的范圍。在另一種實(shí)施例中，方向控制器92包括一個(gè)基本上有同樣調(diào)整位置的方向盤。方向控制器92最好能相對于零位140向左轉(zhuǎn)動(dòng)150度和向右轉(zhuǎn)動(dòng)150度。左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的幅度，最好與方向控制器92從零位140分別沿左向和沿右向旋轉(zhuǎn)的角度成比例。
采用表示在圖13中的多方式方向控制器92使履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向，與借助于先有技術(shù)的左和右履帶操縱桿64和66完成轉(zhuǎn)向的方式根本上不相同。傳統(tǒng)的左和右履帶操縱桿64和62獨(dú)立地轉(zhuǎn)向和推進(jìn)左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32，轉(zhuǎn)向的完成典型地通過使一個(gè)履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相對于另一個(gè)履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提高速度。方向控制器92由相反，它操縱履帶式挖溝機(jī)30的轉(zhuǎn)向最佳地僅僅通過降低一個(gè)履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相對于另一個(gè)履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度來實(shí)現(xiàn)。
采用方向控制器92轉(zhuǎn)動(dòng)履帶式挖溝機(jī)30方向的重要優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)操縱履帶式挖溝機(jī)30按挖溝方式或運(yùn)輸方式工作時(shí)完成轉(zhuǎn)向的這種方式。當(dāng)運(yùn)行方式開關(guān)94置于挖溝方式時(shí)，方向控制器92最佳地按圖14所示之挖溝轉(zhuǎn)向方式工作。當(dāng)選擇運(yùn)輸方式時(shí)，方向控制器92最佳地按運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式工作。
在操縱履帶式挖溝機(jī)30按挖溝方式工作時(shí)，左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的速度值與方向控制器92產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向信號之間的響應(yīng)關(guān)系，如圖14所示。X軸表示由方向控制器92產(chǎn)生的輸出電壓信號的最佳范圍。Y軸表示履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)前進(jìn)速度范圍，以所選擇的履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速度相對于全速的百分?jǐn)?shù)計(jì)量。履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的最大速度，最好由推進(jìn)控制器90的具體位置決定。當(dāng)方向控制器92置于零位140時(shí)最好產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓信號為2.5伏，并將履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂本€方向。輸出電壓信號在零與2.5伏之間最好與左轉(zhuǎn)彎相聯(lián)系，以及輸出電壓信號在2.5伏至5.0伏之間，則最好與右轉(zhuǎn)彎相關(guān)聯(lián)。
要在挖溝方式時(shí)令履帶式挖溝機(jī)30向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，則通過使方向控制器92從零位140沿右方轉(zhuǎn)向最大右位144來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)方向控制器92轉(zhuǎn)向右方時(shí)，如線156所示左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34保持100％全速推進(jìn)，而右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32如線160所示減速至一個(gè)較低的速度。類似地，使履帶式挖溝機(jī)30向左方轉(zhuǎn)彎，是通過使方向控制器92轉(zhuǎn)向左方來實(shí)現(xiàn)的。例如，最大的左轉(zhuǎn)其特點(diǎn)是，右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32保持為100％全速，如線154所示，而與此同時(shí)，左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34保持零速度，如線158的142處所示。
在一種最佳實(shí)施例中，當(dāng)操縱履帶式挖溝機(jī)30按運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行方式工作時(shí)，方向控制器92還提供附加的功能。選擇運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式，可以使左和右履帶傳機(jī)構(gòu)34和32按反轉(zhuǎn)方式工作，以完成小半徑轉(zhuǎn)向。術(shù)語“反轉(zhuǎn)(counter-rotation)”在先有技術(shù)中通常理解為涉及牽引式機(jī)器轉(zhuǎn)向的一種方法，在那里一個(gè)履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以前進(jìn)的速度工作，而另一個(gè)履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以倒退的速度工作。
當(dāng)選擇了運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式時(shí)，往往要求有高度的機(jī)動(dòng)性。在一種最佳實(shí)施例中，方向控制器92提供一種按類似于前面參照圖14所述的方式轉(zhuǎn)向，直至超過左或右的過渡位置146或148。若為了操縱履帶式挖溝機(jī)30分別將方向控制器92置于過渡位置146或148與最大位置142和144之間，則提供朝左和朝右轉(zhuǎn)向時(shí)按比例的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向度。為了舉例說明，圖中表示的方向控制器92一開始置于在3點(diǎn)鐘(300)位置的零位140。履帶式挖溝機(jī)30向左轉(zhuǎn)向是通過在300位置與在1000位置的最大左位142之間轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制器92完成的。當(dāng)超過在1230位置的左過渡位置146時(shí)，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向被使用于方向控制器92位置在1230位置與1000位置之間。履帶式挖溝機(jī)30向右轉(zhuǎn)向基本上以相同的方式進(jìn)行。
現(xiàn)在參見圖15，圖中表示了在操縱履帶式挖溝機(jī)30按運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式工作時(shí)，方向控制器92最佳的轉(zhuǎn)向特性。例如，向右轉(zhuǎn)通過方向控制器92從在300位置的零位140轉(zhuǎn)向800位置處的最大右位144來完成。當(dāng)方向控制器92的位置在零位140與在530位置的右過渡位置148之間時(shí)，向右轉(zhuǎn)向是通過保持左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34為100％全速，如線156所示，而與此同時(shí)使右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32的速度如線160所示降低的情況下完成的。
在530位置處的右過渡位置148的特點(diǎn)是，左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34以100％全速工作，而右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32保持為零速。若將方向控制器92轉(zhuǎn)至超過右過渡位置148之外，結(jié)果是使右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的速度。最大右轉(zhuǎn)通過將方向控制器92置于在800位置的最大右位144實(shí)現(xiàn)的，其中，左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34保持沿前進(jìn)方向的100％全速，而右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32保持沿倒退方向的100％全速，因此利用了100％的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。
如前面所討論過的，方向控制器92典型地產(chǎn)生在零至2.5伏之間的輸出電壓信號以完成左轉(zhuǎn)，以及輸出電壓信號在2.5伏至5.0伏之間時(shí)完成右轉(zhuǎn)。當(dāng)分別置于左和右過渡位置146和148時(shí)，方向控制器92產(chǎn)生輸出電壓信號最好為1.25伏和3.75伏。
應(yīng)當(dāng)理解，表示在圖14和15中的方向控制特征曲線，僅僅提供用于舉例圖解的目的，并不構(gòu)成對新型方向控制器92在完成履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向方式上的任何限制。例如，圖14和15表示在方向控制器92的輸出電壓信號與左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的速度之間成正比關(guān)系。左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速度線158和160，例如也可以要求在方向控制器92輸出電壓信號與左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的速度之間為多項(xiàng)式函數(shù)的關(guān)系。此外，描述100％履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)全速的左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速度線154和156，也可以調(diào)整為低于100％全速的速度，以及不需要保持履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)全速的一個(gè)恒定百分比不變。還有，左和右過渡位置146和148可以定位在與圖13所示1230和530位置不同的方向控制器92的位置上。
在另一種實(shí)施例中，如圖20所示方向控制器92可包括一根方向桿，而不是旋轉(zhuǎn)的方向控制器。零位140與履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)為沿直線方向相關(guān)聯(lián)，以及左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32最好以相同的速度工作。圖中表示了在中立位置140與最大右位144之間確定的方向控制器92位置的右區(qū)。圖20所示之多方式方向控制器92最好至少按兩種方式工作，即挖溝轉(zhuǎn)向方式和運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式。
當(dāng)按挖溝轉(zhuǎn)向方式工作時(shí)，履帶式挖溝機(jī)轉(zhuǎn)向右方，是通過將方向控制器92移到零位140與最大右位144之間實(shí)現(xiàn)的，而左轉(zhuǎn)則是將方向控制器92移到零位140與最大左位142之間來完成的。隨著圖20中所示之方向控制器92的位置，調(diào)整左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的速度，最好類似于前面有關(guān)圖14所作的說明那樣進(jìn)行。
當(dāng)操縱履帶式挖溝機(jī)30按運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式工作時(shí)，利用圖20所示之方向控制器92轉(zhuǎn)動(dòng)履帶式挖溝機(jī)30的方向，按類似的方式，通過將方向控制器92移到一個(gè)所要求的相對于零位140左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)方向控制器92分別超出左和右過渡位置146和148，引起最好按前面有關(guān)圖15所述類似方式的左反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向和右反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。
現(xiàn)在來看圖16，圖中著重表示了當(dāng)在前進(jìn)和倒退方向之間轉(zhuǎn)換時(shí)，多方式方向控制器92使履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向的新型方式。如圖所示，履帶式挖溝機(jī)30有一個(gè)操作員座椅54，操作員從那里將方向控制器92置于右向位置266，以便相對于正X軸272實(shí)施40度右轉(zhuǎn)。當(dāng)向前方運(yùn)動(dòng)時(shí)，履帶式挖溝機(jī)將最好遵循一條前進(jìn)的曲線軌跡262。
當(dāng)在前進(jìn)曲線軌跡262上運(yùn)行時(shí)，假定操作員將推進(jìn)控制器90置于倒退位置，則履帶式挖溝機(jī)30將沿反方向工作并最好遵循一條倒退曲線軌跡260。應(yīng)當(dāng)指出，倒退曲線軌跡260通常與一個(gè)從正X軸272算起為140度的方向控制器左位相對應(yīng)(或從負(fù)X軸274算起為+40度)，它從與前進(jìn)曲線軌跡262相關(guān)聯(lián)的原先選擇的40度方向控制器前進(jìn)右位266算起為180度。然而方向控制器92最好相對于正X軸272保持在此同一個(gè)40度前進(jìn)位置266上，來按倒退曲線軌跡260行駛。本發(fā)明人可以肯定，方向控制器92單一的180度“雙穩(wěn)態(tài)(flip-flop)”操縱，倒如在方向控制器92操縱中自動(dòng)180度改變方向以便前進(jìn)和倒退方向之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給操作員提供的是一種用于履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向的直觀或自然的裝置。
當(dāng)如圖17所示與計(jì)算機(jī)182結(jié)合起來操縱履帶式挖溝機(jī)30時(shí)，新型的推進(jìn)和方向控制器90和92提供了有利的推進(jìn)和轉(zhuǎn)向功能。盡管推進(jìn)控制器90和方向控制器92兩者都被表示為圖17中控制系統(tǒng)的組成部分，并結(jié)合履帶式挖溝機(jī)30的操縱進(jìn)行總體討論，但應(yīng)當(dāng)明白，控制器90和92的每一個(gè)都可除另一個(gè)之外獨(dú)立地提供有利的功能。當(dāng)例如利用多方式推進(jìn)控制器90操縱履帶式挖溝機(jī)的推進(jìn)時(shí)，前面曾討論過的那些優(yōu)點(diǎn)，不管如圖17所表示的系統(tǒng)中是否包括方向控制器92都能獲得。類似地，由新型方向控制器92所提供的優(yōu)點(diǎn)，在這種控制系統(tǒng)中不加入推進(jìn)控制器90時(shí)也能實(shí)現(xiàn)。
在一種最佳設(shè)計(jì)中，左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34典型地包括一個(gè)與左履帶馬達(dá)42相連的左履帶泵38，以及，右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)32典型地包括一個(gè)與右履帶馬達(dá)44相連的右履帶泵40。左和右履帶馬達(dá)傳感器198和192最好分別與左和右履帶馬達(dá)42和44相連。驅(qū)動(dòng)功率來自發(fā)動(dòng)機(jī)36的左和右履帶泵38和40，最好能調(diào)整流向左和右履帶馬達(dá)42和44的油流量，而履帶馬達(dá)42和44則依次為左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32提供推進(jìn)力。
附件46最好包括一個(gè)附件馬達(dá)48和一個(gè)附件控制器98，以及，附件46的驅(qū)動(dòng)功率最好來自發(fā)動(dòng)機(jī)36。傳感器186最好與附件馬達(dá)46相連。左履帶馬達(dá)42、右履帶馬達(dá)44以及附件馬達(dá)48的工作，分別由傳感器198、192和186監(jiān)控。傳感器198、192和186產(chǎn)生的輸出信號傳遞給計(jì)算機(jī)182。
當(dāng)計(jì)算機(jī)182從運(yùn)行方式開關(guān)94收到一個(gè)運(yùn)行方式或信號時(shí)，最好修改多方式方向控制器92和推進(jìn)控制器90的功能，用于或按運(yùn)輸方式或按挖溝方式工作。當(dāng)選擇運(yùn)輸方式時(shí)，運(yùn)行方式開關(guān)94最好產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)輸方式信號，該信號傳給計(jì)算機(jī)182，而當(dāng)選擇挖溝方式時(shí)，產(chǎn)生并傳遞給計(jì)算機(jī)182一個(gè)挖溝方式信號。方向控制器92和推進(jìn)控制器90的功能，隨運(yùn)行方式開關(guān)94的狀態(tài)不同，通過計(jì)算機(jī)182以前面已討論過的方式修正。
根據(jù)方向和推進(jìn)控制器的信號，計(jì)算機(jī)182將形式上典型地為控制電流的控制信號傳遞給左和右履帶泵38和40，而它們又依次調(diào)整左和右履帶馬達(dá)42和44的運(yùn)行速度。左和右履帶馬達(dá)傳感器198和192，將指標(biāo)左和右履帶馬達(dá)42和44實(shí)際速度的履帶馬達(dá)檢測信號傳給計(jì)算機(jī)182。類似地，與發(fā)動(dòng)機(jī)36相連的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器208，向計(jì)算機(jī)182提供一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)檢測信號，因此，構(gòu)成了一個(gè)用于履帶式挖溝機(jī)30牽引部分45的閉環(huán)控制系統(tǒng)。技術(shù)專家們可以看出，各種已知的計(jì)算機(jī)配置可提供適用的平臺(tái)，用于根據(jù)多方式推進(jìn)和方向控制器90和92產(chǎn)生的推進(jìn)和轉(zhuǎn)向信號，實(shí)施履帶式挖溝機(jī)30推進(jìn)和方向的改變。
履帶式挖溝機(jī)30的附件46部分包括有附件馬達(dá)48、附件控制器98和至少一個(gè)附件傳感器186、附件馬達(dá)48最好根據(jù)從計(jì)算機(jī)182傳遞給附件控制器98的指令工作。附件馬達(dá)48的實(shí)際輸出由附件傳感器186監(jiān)控，附件傳感器186產(chǎn)生一個(gè)由計(jì)算機(jī)182接收的附件檢測信號。
在一種最佳實(shí)施例中，左和右履帶馬達(dá)傳感器198和192通常所涉及的類型在技術(shù)上稱為磁脈沖傳感器或PPU。PPU198和192將履帶馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換為連續(xù)的系列脈沖信號，其中，脈沖串最好體現(xiàn)以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量的履帶馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的頻率。
加入新型推進(jìn)控制器90的履帶式挖溝機(jī)控制第系統(tǒng)另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)操縱履帶式挖溝機(jī)30按運(yùn)輸方式工作時(shí)，計(jì)算機(jī)182保持左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32處在履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目標(biāo)推進(jìn)力電平的這種方式。當(dāng)選擇了運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行方式時(shí)，推進(jìn)控制器90最好產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)輸推進(jìn)控制器信號，它體現(xiàn)用于右和右履帶馬達(dá)42和44的目標(biāo)速度，典型地以每公鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量。將運(yùn)輸推進(jìn)信號轉(zhuǎn)換為履帶馬達(dá)目標(biāo)速度的工作，可借助推進(jìn)控制器90本身來完成，或最好由計(jì)算機(jī)182來完成。
計(jì)算機(jī)182典型地將分別由左和右PPU傳感器198和192產(chǎn)生的左和右履帶馬達(dá)檢測信號，與由運(yùn)輸推進(jìn)信號所體現(xiàn)的履帶馬達(dá)目標(biāo)推進(jìn)力電平進(jìn)行比較。計(jì)算機(jī)182根據(jù)比較結(jié)果，將適當(dāng)?shù)谋每刂菩盘杺鬟f給左和右履帶泵38和40，以補(bǔ)償在履帶馬達(dá)實(shí)際的和目標(biāo)的推進(jìn)力電平之間的任何偏差。
下面參見圖21至24，進(jìn)一步詳細(xì)說明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)新型多方式推進(jìn)控制器90產(chǎn)生的控制信號，控制履帶式挖溝機(jī)30推進(jìn)力的典型方式。圖21和22表示了控制過程的一種實(shí)施例，借助于這一過程，計(jì)算機(jī)182控制以運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行方式工作時(shí)的履帶式挖溝機(jī)30的推進(jìn)。當(dāng)在步驟340選擇了運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行方式時(shí)，計(jì)算機(jī)182在步驟342將推是控制器90產(chǎn)生的推進(jìn)控制模擬信號，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的運(yùn)輸推進(jìn)數(shù)字信號。
當(dāng)操縱履帶式挖溝機(jī)30在總速狀態(tài)時(shí)，沒有功率輸往左和右履帶馬達(dá)42和44，如前面針對圖9和10曾討論過的，此時(shí)最好與運(yùn)輸推進(jìn)信號等于2.5伏相關(guān)聯(lián)。運(yùn)輸推進(jìn)信號量在步驟344進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)等于2.5伏，則沒有電流輸往電位移控制器(EDC)，它們用來分別調(diào)整左和右泵38和40的輸出電平。如果在步驟348時(shí)經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸推進(jìn)信號大于2.5伏，則輸入左泵和右泵的EDC的控制電流最好是正電流。運(yùn)輸推進(jìn)信號小于2.5伏則在步驟352中最好與一個(gè)負(fù)的控制電流相關(guān)聯(lián)。然后，在步驟354運(yùn)輸推進(jìn)信號被計(jì)算機(jī)182轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)的履帶馬達(dá)目標(biāo)速度。計(jì)算機(jī)186典型地將運(yùn)輸推進(jìn)數(shù)字信號與以前儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)186中在履帶馬達(dá)目標(biāo)速度范圍內(nèi)相應(yīng)的履帶馬達(dá)目標(biāo)速度聯(lián)系起來。應(yīng)當(dāng)指出，計(jì)算機(jī)182典型地計(jì)算輸往左和右履帶泵38和40的控制電流必要的量，以保持左和右履帶馬達(dá)42和44處于與運(yùn)輸推進(jìn)信號相關(guān)聯(lián)的履帶馬達(dá)的目標(biāo)速度。
如圖22所示，在步驟360，左和右履帶馬達(dá)42和44的PPU傳感器198和192的輸出被分別取樣，并確定履帶馬達(dá)的實(shí)際速度。在步驟362將實(shí)際的履帶馬達(dá)速度與目標(biāo)的履帶馬達(dá)速度進(jìn)行比較，如果相等，在步驟364保持輸往泵EDC的正或負(fù)的控制電流不變。在步驟366時(shí)如果履帶馬達(dá)實(shí)際速度大于馬達(dá)目標(biāo)速度，則在步驟368計(jì)算機(jī)182減少供入泵EDC的正或負(fù)電流，如果在步驟366時(shí)確定履帶馬達(dá)實(shí)際速度小于履帶馬達(dá)目標(biāo)速度，則在步驟370增大供往泵EDC的控制電流。
與計(jì)算機(jī)182結(jié)合，當(dāng)操縱履帶式挖溝機(jī)30按挖溝運(yùn)行方式工作時(shí)，多方式推進(jìn)控制器90提供附加的使用功能。當(dāng)按挖溝方式工作時(shí)，計(jì)算機(jī)182根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)36的狀態(tài)最好降低左和右履帶馬達(dá)42和44的推進(jìn)力。當(dāng)計(jì)算機(jī)182收到來自運(yùn)行方式開關(guān)94的挖溝方式信號時(shí)，推進(jìn)控制器90產(chǎn)生一個(gè)最好體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)36目標(biāo)輸出電平的挖溝推進(jìn)信號。例如，在挖掘期間可能需要具體的發(fā)動(dòng)機(jī)在2200RPM下工作。因此，推進(jìn)控制器90在最大前進(jìn)位置112時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)代表2200RPM的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平的挖溝推進(jìn)信號。左和右履帶馬達(dá)42和44的輸出電平將由計(jì)算機(jī)182調(diào)整，從而保持所要求的2200RPM的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平最好在一個(gè)公差范圍之內(nèi)。
在一種實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)182修正挖溝推進(jìn)信號，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)36處于發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出電平。因此，操作員在挖掘期間無需對推進(jìn)控制器90做任何調(diào)整工作。而代之以由計(jì)算機(jī)182修正或改變推進(jìn)信號到一個(gè)恰當(dāng)?shù)碾娖?，以便根?jù)作用在發(fā)動(dòng)機(jī)36上的負(fù)荷有效地增加或減小左和右履帶馬達(dá)42和44的推進(jìn)電平。因此計(jì)算機(jī)1 82在挖掘期間通過修正左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32和推進(jìn)電平，控制發(fā)動(dòng)機(jī)36的負(fù)荷，在先有技術(shù)中已知的各種模擬和數(shù)字裝置可用于實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的控制，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷條件改變的情況下以恒定的轉(zhuǎn)速工作。這類模擬負(fù)荷控制器之一是SauerSandstrand生產(chǎn)的Model MCE101C Lood Controller.可適宜于實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷控制的一種恰當(dāng)?shù)臄?shù)字裝置是Model DCZMicro Con-troller，它同樣是由SAUER SANDSTrand出品的。
左、右馬達(dá)傳感器198和192最好將以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量的履帶馬達(dá)實(shí)際速度傳輸給計(jì)算機(jī)182。發(fā)動(dòng)機(jī)36最好有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器208，它監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)36同樣以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量的速度，并將實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳遞到計(jì)算機(jī)182中，在實(shí)際的與目標(biāo)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出電平之間的任何偏差，通過計(jì)算機(jī)182將適當(dāng)?shù)谋每刂菩盘杺鬏斀o左和右履帶泵38和40進(jìn)行補(bǔ)償，左和右履帶泵38和40依次再調(diào)整左和右履帶馬達(dá)42和44的運(yùn)行速度。
現(xiàn)在參見圖23和24，當(dāng)在步驟300收到一個(gè)挖溝方式信號時(shí)，由推進(jìn)控制器90產(chǎn)生的模擬挖溝推進(jìn)信號在步驟302轉(zhuǎn)換為數(shù)字挖溝推進(jìn)信號。如果在步驟304時(shí)挖溝推進(jìn)信號等于2.5伏，則在步驟306中各自沒有電流輸給左泵和右泵38和40的EDC。在步驟308時(shí)若挖溝推進(jìn)信號大于2.5伏，則在步驟310輸往泵EDC的控制電流是正電流。若挖溝推進(jìn)信號小于2.5伏，則晨步驟312控制電流是一個(gè)負(fù)的電流。在步驟314，最好通過將挖溝推進(jìn)信號和以前儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)182中的相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度聯(lián)系起來，將挖溝推進(jìn)信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度。
發(fā)動(dòng)機(jī)36的實(shí)際速度在步驟320通過從發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器208取樣確定，在步驟322如果發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際速度等于發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度，則在步驟324以正或負(fù)電流的相同電平輸往泵EDC。如果在步驟326確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際速度大于發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度，則在步驟328減少輸往泵EDC的正或負(fù)的控制電流。若發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際速度小于發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度，則在步驟330增加輸往泵EDC的正或負(fù)的控制電流。
圖25至32中提供了計(jì)算機(jī)182根據(jù)方向控制器92產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向信號完成履帶式挖溝機(jī)30改變方向的過程的一種實(shí)施例。多方式方向控制器92最好可按多種運(yùn)行方式進(jìn)行操作，并至少有一個(gè)運(yùn)輸方式和一個(gè)挖溝方式。圖25至30表示在按運(yùn)輸運(yùn)行方式工作時(shí)用于履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向的方向控制過程的一種實(shí)例，而圖31和32則表示在按挖溝運(yùn)行方式工作時(shí)用于實(shí)施轉(zhuǎn)向的方向控制過程。
如圖25和26所示，在步驟390確定左和右履帶馬達(dá)42和44的目標(biāo)速度(VR和VL)、履帶馬達(dá)目標(biāo)速度VR和VL最好取代計(jì)算機(jī)182接收的推進(jìn)控制信號的位置。與另一種方案，按所要求或所選擇的左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32相應(yīng)的適當(dāng)?shù)男盘柨衫脕碜鳛榛A(chǔ)，用于在步驟390計(jì)算左和右履帶馬達(dá)42和44的目標(biāo)速度VR和VL。當(dāng)在步驟392接收了運(yùn)輸方式信號時(shí)，計(jì)算機(jī)182在步驟394將從方向控制器92接收到的模擬轉(zhuǎn)向信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字轉(zhuǎn)向信號。
如果在步驟396轉(zhuǎn)向信號等于2.5伏，則在步驟400分別從左和右履帶馬達(dá)42和44的左和右PPU198和192取樣，并確定左和右履帶馬達(dá)42和44的實(shí)際速度(VLA和VRA)。在步驟402和412將左和右履帶馬達(dá)實(shí)際速度VLA和VRA，分別與左和右履帶馬達(dá)目標(biāo)速度VL和VR進(jìn)行比較，如果算得的履帶馬達(dá)實(shí)際速度等于履帶馬達(dá)目標(biāo)速度，則在步驟404和414保持輸入左泵和右泵38和40的EDC的電流電平為常數(shù)。如果履帶馬達(dá)實(shí)際速度VLA和VRA大于左和右履帶馬達(dá)目標(biāo)速度VL和VR，則在步驟408和418分別降低輸往左和右泵EDC的控制電流。當(dāng)履帶馬達(dá)的實(shí)際速度VLA和VRA小于履帶馬達(dá)目標(biāo)速度VL和VR時(shí)，則在步驟410和420分別增加輸入左和右泵EDC的控制電流。
表示的控制過程在圖27中還進(jìn)一步表明了當(dāng)方向控制器92置于空位140和右過渡位置148之間以便實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)時(shí)，方向控制器92具有的新型的轉(zhuǎn)向特性。在這兩個(gè)位置之間時(shí)，轉(zhuǎn)向控制信號最好在2.5伏與3.75伏之間的范圍內(nèi)。當(dāng)在步驟440由計(jì)算機(jī)182在這范圍內(nèi)確定方向控制信號時(shí)，在步驟442將左履帶馬達(dá)42保持在100％履帶馬達(dá)目標(biāo)速度VL。為了完成右轉(zhuǎn)，在步驟444減少輸往右泵40EDC的正電流，在步驟446通過從右PPU取樣確定右履帶馬達(dá)44實(shí)際的減速度。如前面針對圖14所討論的那樣，右履帶馬達(dá)44減速的程度最好與方向控制器92所產(chǎn)生的在2.5與3.75伏之間的轉(zhuǎn)向信號成正比。
在步驟448，例如，計(jì)算機(jī)182最好根據(jù)方向控制器92位置，通過將原始的右履帶馬達(dá)速度VR乘以一個(gè)比例系數(shù)，計(jì)算出一個(gè)新的右履帶馬達(dá)44的目標(biāo)速度。應(yīng)當(dāng)指出，比例系數(shù)的值最好是確定圖15所示方向特性曲線160的方程式的函數(shù)，并按從最大在2.5伏到最小在5.0伏(似應(yīng)為最小2.5伏，最大3.75伏)范圍將轉(zhuǎn)向控制信號值(SS)折算成百分?jǐn)?shù)變化。若在步驟448中算出右履帶馬達(dá)實(shí)際速度VRA等于右履帶馬達(dá)新的目標(biāo)速度，則在步驟450保持輸入右泵44的EDC正控制電流的電平不變。若右履帶馬達(dá)實(shí)際速度VRA小于右履帶馬達(dá)新的目標(biāo)速度VR，則在步驟454增加輸往右泵44EDC的正電流，以及若方向控制器92位置沒有變化，則在步驟446重新從右PPU取樣，以便根據(jù)增加后的正控制電流確定實(shí)際速度VRA。在右履帶馬達(dá)的實(shí)際速度VRA大于右履帶馬達(dá)新目標(biāo)速度的情況下，在步驟444降低輸往右泵44EDC的正控制電流。
為實(shí)施右轉(zhuǎn)，將方向控制器92進(jìn)一步向右移到超過后過渡位置148，導(dǎo)致此新型方向控制系統(tǒng)利用反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。如圖15和28所示，向右的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向最好與方向控制器92在3.75伏與5.0伏之間的輸出信號相關(guān)聯(lián)。當(dāng)方向控制器92的信號在此范圍時(shí)，在步驟462最好保持左履帶馬達(dá)42為100％左履帶馬達(dá)全速VL。應(yīng)當(dāng)指出，在利用反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向?qū)嵤┯肄D(zhuǎn)時(shí)，右履帶馬達(dá)44相對于左履帶馬達(dá)42反向工作。因些，在步驟464向右泵44供入負(fù)電流，使右履帶馬達(dá)44沿反向運(yùn)轉(zhuǎn)。在步驟466，通過從右履帶馬達(dá)PPU傳感器192取樣，確定右履帶馬達(dá)44的實(shí)際速度，其中包括數(shù)值和前進(jìn)或倒退的方向。
在步驟468，計(jì)算機(jī)最好根據(jù)方向控制器92的位置，通過將原有的右履帶馬達(dá)速度VR乘以一個(gè)比例系數(shù)，算出用于右履帶馬達(dá)44的新的目標(biāo)速度。為清楚起見，計(jì)算結(jié)果的絕對值在步驟468進(jìn)行比較，盡管右履帶馬達(dá)實(shí)際速度與目標(biāo)速度之間的相對差的計(jì)算也可以按別的方法進(jìn)行。如步驟470所指出的，若在履帶馬達(dá)實(shí)際的與新的目標(biāo)速度是相等的，則輸往右泵EDC的負(fù)控制電流的電平不作任何改變。如果右履帶馬達(dá)實(shí)際速度VRA大于右履帶馬達(dá)新的目標(biāo)速度，則在步驟474減少供往右泵EDC的負(fù)控制電流電平。當(dāng)右履帶馬達(dá)實(shí)際速度的絕對值小于右履帶馬達(dá)新的目標(biāo)速度，則在步驟464計(jì)算機(jī)182實(shí)施增加輸往右泵EDC的負(fù)控制電流。
圖29和30表示當(dāng)按運(yùn)輸運(yùn)行方式工作時(shí)，完成履帶式挖溝機(jī)30左轉(zhuǎn)的方向控制過程步驟的順序。履帶式挖溝機(jī)30實(shí)施向左轉(zhuǎn)向和反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向的過程，最好基本上與前面討論過的有關(guān)實(shí)施右轉(zhuǎn)時(shí)如圖27和28所示的過程相似，然而，計(jì)算左履帶馬達(dá)新的目標(biāo)速度的比例系數(shù)和方程，當(dāng)然與用于實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)時(shí)的不同。
當(dāng)按挖溝運(yùn)行方式使履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向時(shí)，多方式方向控制器92提供不同的功能。在圖14、31和32所示的一種實(shí)施例中，將履帶式挖溝機(jī)30定向?yàn)檠刂本€方向時(shí)，與方向控制器92的信號為2.5伏加或減一個(gè)公差系數(shù)相關(guān)聯(lián)。在步驟520，計(jì)算機(jī)182最好將方向控制器92信號超過2.5伏，與履帶式挖溝機(jī)向右轉(zhuǎn)向聯(lián)系起來。在步驟522保持左履帶馬達(dá)42為100％目標(biāo)速度VL不變，而在步驟524降低供往右泵EDC的正控制電流。在步驟526，從右PPU傳感器192取樣，以確定右履帶馬達(dá)44的實(shí)際速度VRA，并在步驟528與右履帶馬達(dá)44新的目標(biāo)速度作比較。應(yīng)當(dāng)指出，在步驟528表明為((5.0-SS)/2.5)的比例系數(shù)，是由描述方向控制器92輸出信號與右履帶馬達(dá)44有關(guān)速度的變化之間最佳關(guān)系的線160的方程式得來的公式化表示形式。
只要右履帶馬達(dá)44實(shí)際速度VRA等于右履帶馬達(dá)44新的目標(biāo)速度，便在步驟530保持供往右泵EDC的正控制電流電平不變。正控制電流或在步驟534增大，或在步驟524減小，取決于在步驟532計(jì)算機(jī)182年完成的對右履帶馬達(dá)實(shí)際的與新的目標(biāo)速度比較的結(jié)果。使履帶式挖溝機(jī)30向左轉(zhuǎn)向，基本上與前面參見圖31所示之方向控制過程討論過的方式相同地進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)按挖溝方式運(yùn)作的履帶式挖溝機(jī)30轉(zhuǎn)向時(shí)，最好不利用反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，因此，按挖溝運(yùn)作方式的履帶式挖溝機(jī)30的轉(zhuǎn)向，通過減少供往適當(dāng)?shù)穆膸鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的正電流電平來實(shí)現(xiàn)。
表示在圖17中的新型推進(jìn)和方向控制系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)在于，將有關(guān)履帶式挖溝機(jī)30的運(yùn)行信息傳輸給操作員的這種方式。如圖7所示的顯示器100與計(jì)算機(jī)182相連，并最好將指示工作狀態(tài)、診斷、校準(zhǔn)、故障、安全性的信息以及其他有關(guān)信息通知給操作員。借助于計(jì)算機(jī)182的理解能力，從許多履帶式挖溝機(jī)的傳感器獲得數(shù)據(jù)并加以處理，使顯示器100向操作員提供快速、準(zhǔn)確和易懂的信息。因此，操作員無需為了有效和安全地操縱履帶式挖溝機(jī)30，而用手工記錄先有技術(shù)模擬顯示儀表示許多的讀數(shù)，并再以理解和評估其相對重要性。將顯示器100組合在控制系統(tǒng)中并為操作員提供許多直接可以理解的信息性消息，明顯地從根本上改變了操縱履帶式挖溝機(jī)30的方式。
顯示器100最好是液晶顯示，盡管其他適用的顯示器類型也是可以使用的，諸如陰極射線管顯示器。在顯示器100附近的信息選擇開關(guān)99，提供用作選擇許多如圖18中所示的那些消息性信息的裝置。觸發(fā)信息選擇開關(guān)99最好導(dǎo)致在顯示器100以上顯示另外的消息性信息。
在圖18中提供的是若干消息性信息類型的舉例，當(dāng)顯示在顯示器100上時(shí)可以通知履帶式挖溝機(jī)30的操作員。例如，信息210指出，履帶式挖溝機(jī)30正在速度為98FPM的運(yùn)輸方式下工作，以及速度范圍開關(guān)96置于低位。信息210還指出，履帶式挖溝機(jī)30正在作最大左轉(zhuǎn)能力的10％的左轉(zhuǎn)。連接在履帶式挖溝機(jī)30上具體的附件46表明是鏈，這是術(shù)語挖溝鏈50的簡稱。當(dāng)顯示0％全附件46輸出時(shí)，表明挖溝鏈50目前沒有工作。應(yīng)當(dāng)正確估價(jià)這些信息，尤其是履帶式挖溝機(jī)30一的速度和轉(zhuǎn)向狀態(tài)信息，而從前在使用先有技術(shù)的操縱臺(tái)62時(shí)，操縱履帶式挖溝機(jī)30的操作員是得不到這些信息的。相反，只能由技術(shù)熟練的操作員監(jiān)視和判讀各種模擬顯示儀器的狀態(tài)后粗略地進(jìn)行評估。
消息性狀態(tài)信息211說明履帶式挖溝機(jī)30當(dāng)前在挖溝方式的低區(qū)的速率1.3FPM的狀態(tài)下工作。挖溝鏈50目前工作在72％全附件46輸出，以及，履帶式挖溝機(jī)30直線行駛，既無右轉(zhuǎn)亦無右轉(zhuǎn)分量。
還可以通知操作員其他各種狀態(tài)信息，例如信息212中說明當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速度為2200RPM，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過的總工作時(shí)間為322.1小時(shí)，電池的工作電壓為12.2伏。應(yīng)當(dāng)理解，表示在圖18中的狀態(tài)信息只是提供用作舉例，并不代表限定了顯示在顯示器100上的信息的種類。
除了描述履帶式挖溝機(jī)30各種工作參數(shù)的狀況的狀態(tài)信息之外，由異常的工作條件造成的故障狀態(tài)也在顯示器100上通知給操作員。典型地，履帶式挖溝機(jī)30使用了除圖17所示的那些以外的傳感器。其他的一些組成履帶式挖溝機(jī)30的機(jī)械或電氣部件典型地有一個(gè)或多個(gè)傳感器，用于監(jiān)控各個(gè)部件的工作狀態(tài)。例如發(fā)動(dòng)機(jī)36的油門206可包括一個(gè)油門傳感器，它監(jiān)測油門206的電壓或其他參數(shù)。油門206的不正常工作作為故障信息213通知操作員，它說明測得了一個(gè)不合格的油門傳感器電壓信號。
左履帶馬達(dá)傳感器198的不正常工作可作為故障信息214通知操作員，其中表明左履帶PPU信號丟失，或當(dāng)前計(jì)算機(jī)182沒有收到。其他的故障信息可以說明更嚴(yán)重的異常工作條件，例如油壓過低信息215，或水或冷卻液的溫度過高信息216。此外，當(dāng)進(jìn)行日常維護(hù)、修理和校準(zhǔn)履帶式挖溝機(jī)30時(shí)，可將各種操作規(guī)程信息通知操作員。還有，顯示器100被利用來提供用戶交互環(huán)境，從而顯著改善了履帶式挖溝機(jī)30的工作和日常維護(hù)，以及提高了通知操作員的信息的質(zhì)量，增加了信息數(shù)量。
新型顯示和控制系統(tǒng)的重要特別在于其有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。因此當(dāng)檢測出嚴(yán)重的異常工作條件時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)36自動(dòng)停車，故障信息215和216指出了兩個(gè)此類危險(xiǎn)的工作條件，其中檢測出油壓過低或水溫過高。在檢測出嚴(yán)重異常的工作條件時(shí)，計(jì)算機(jī)182最好起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車程序。按此程序，經(jīng)預(yù)定的時(shí)間后發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停車。
圖18所表示的警告信息216和217，說明由于檢測出水溫過高發(fā)動(dòng)機(jī)將在30秒鐘后停車，因此給予操作員的信息，其中包括至發(fā)動(dòng)機(jī)停車前剩余的時(shí)間以及異常工作條件的性質(zhì)這兩個(gè)方面。計(jì)算機(jī)182最好控制用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)36燃油量的燃油調(diào)節(jié)器204。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車程序結(jié)束時(shí)，這表示規(guī)定的30秒期滿，計(jì)算機(jī)182命令燃油調(diào)節(jié)器204停止向發(fā)動(dòng)機(jī)36供油，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)36停車。
另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)涉及到增加操作員安全性的各種性能。在一種實(shí)施例中，裝在操作員座椅54中的操作員座椅傳感器200最好與計(jì)算機(jī)182連接。操作員座椅傳感器200最好是一種常閉式開關(guān)或其它類型的開關(guān)，用于監(jiān)測操作員是否在坐在操作員座椅54上。
按另一種方案，傳感器200可適用于感和操作員是否在一個(gè)預(yù)定的區(qū)域內(nèi)，例如這是一個(gè)設(shè)計(jì)用于操縱履帶式挖溝機(jī)30的區(qū)域，每當(dāng)操作員離開此預(yù)定區(qū)域時(shí)，傳感器200向計(jì)算機(jī)182傳遞一個(gè)存在信號。例如，將一個(gè)壓力傳感器裝在覆蓋此預(yù)定控制區(qū)這部分地板的墊席內(nèi)，或一種光束檢測器可適用于作為另一種裝置，用來監(jiān)測操作員是否在履帶式挖溝機(jī)30這部分控制區(qū)內(nèi)。
當(dāng)從操作員座椅傳感器200接收到一個(gè)存在的信號時(shí)，計(jì)算機(jī)1 82最好發(fā)出一個(gè)禁止控制信號，它中斷或換句話說使左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32不能推進(jìn)。應(yīng)當(dāng)指出，中斷履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的推進(jìn)，可通過發(fā)動(dòng)機(jī)36停車來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)計(jì)算機(jī)182收到一個(gè)存在信號時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)36最好繼續(xù)工作，而使得往履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的功率輸送中斷或成為不可能。因此在這此期間，發(fā)動(dòng)機(jī)36的應(yīng)力顯著減少。這種中斷的狀況最好在顯示器100上通知操作員，以及顯示器100給出關(guān)于使履帶式挖溝機(jī)30繼續(xù)正常工作的正確步驟方面的操作規(guī)程的信息。
在一種實(shí)施例中，若操作員在座椅傳感器200開始發(fā)出存在信號后預(yù)定的時(shí)間內(nèi)回一操作員座椅54，則保證履帶式挖溝機(jī)30正常工作。例如，操作員需要離開操作員座椅54，但在6秒鐘之內(nèi)回到了座椅54，那么左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的推進(jìn)不受影響。當(dāng)收至存在信號時(shí)，除中斷左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34和32的工作外，計(jì)算機(jī)182最好切斷所有附件46的活動(dòng)。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，可以對上面所討論的最佳實(shí)施例進(jìn)行各種修改和增添而不離開本發(fā)明的范圍或精神。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于上面討論的具體的實(shí)施例，但應(yīng)僅僅通過下列權(quán)利要求和與權(quán)利要求等效的內(nèi)容進(jìn)行定義。
權(quán)利要求
1.一種履帶式挖溝機(jī)的操縱系統(tǒng)，這種履帶式挖溝機(jī)有一個(gè)左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一個(gè)右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及一臺(tái)與左、右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的發(fā)動(dòng)機(jī)，該操縱系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，含有將控制信號傳遞給左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝置；運(yùn)行方式選擇開關(guān)，它與計(jì)算機(jī)相連，并可在至少一個(gè)運(yùn)輸方式位置和一個(gè)挖溝方式位置之間選擇，當(dāng)選擇運(yùn)輸方式位置時(shí)運(yùn)行方式選擇開關(guān)發(fā)出一個(gè)運(yùn)輸方式信號，而當(dāng)選擇挖溝方式位置時(shí)它發(fā)出一個(gè)挖溝方式信號；推進(jìn)控制器，它與計(jì)算機(jī)相連并可按運(yùn)輸推進(jìn)方式和挖溝推進(jìn)方式操作，當(dāng)選擇運(yùn)輸方式位置時(shí)推進(jìn)控制器發(fā)出一個(gè)運(yùn)輸推進(jìn)信號，而當(dāng)選擇挖溝方式位置時(shí)發(fā)出一個(gè)挖溝推進(jìn)信號；以及方向控制器，它與計(jì)算機(jī)相連并可按運(yùn)輸轉(zhuǎn)向方式和按挖溝轉(zhuǎn)向方式操作，當(dāng)選擇運(yùn)輸方式位置時(shí)方向控制器發(fā)出一個(gè)運(yùn)輸轉(zhuǎn)向信號，而當(dāng)選擇挖溝方式位置時(shí)發(fā)出一個(gè)挖溝轉(zhuǎn)向信號；其中，上述計(jì)算機(jī)響應(yīng)所選擇的運(yùn)輸方式位置和挖溝方式位置，將運(yùn)輸和挖溝方式控制信號，分別傳輸給左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)施推進(jìn)力和方向的改變。
2.按照權(quán)利要求1所述之系統(tǒng)，還包括一個(gè)顯示器，該顯示器與計(jì)算機(jī)相連并有一個(gè)信息選擇開關(guān)，以便可有選擇地在顯示器上至少顯示許多信息之一。
3.按照權(quán)利要求1所述之系統(tǒng)，其中方向控制器包括一個(gè)電位器，該電位器有一個(gè)在零位與最大左位之間的左位區(qū)，以及有一個(gè)在零位與最大右位之間的右位區(qū)，以及選擇左轉(zhuǎn)向位置時(shí)，與右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)功率無關(guān)地減小左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)功率，而選擇右轉(zhuǎn)向位置時(shí)，與左履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)功率無關(guān)地減小右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)功率。
4.按照權(quán)利要求1所述之系統(tǒng)，其中方向控制器可在零位與最大左位之間左位區(qū)內(nèi)選擇，以及可以在零位與最大右位之間的右位區(qū)內(nèi)選擇；左位區(qū)包括一個(gè)過渡位置以及右位區(qū)包括一個(gè)右過渡位置；以及隨著方向控制器分別轉(zhuǎn)到左和右過渡位置與最大左位和右位之間，方向控制器產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向信號。
5.按照權(quán)利要求1所述之系統(tǒng)，其中當(dāng)選擇運(yùn)輸方式位置時(shí)推進(jìn)控制器可在一個(gè)前進(jìn)位置區(qū)和一個(gè)倒退位置區(qū)內(nèi)操作，推進(jìn)控制器產(chǎn)生運(yùn)輸推進(jìn)信號，這一信號體現(xiàn)在左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的目標(biāo)速度。
6.按照權(quán)利要求1所述之系統(tǒng)，其中當(dāng)選擇挖溝方式位置時(shí)，推進(jìn)控制器可在一個(gè)前進(jìn)位置區(qū)內(nèi)操作，隨著推進(jìn)控制器被置于前進(jìn)位置區(qū)的最大前進(jìn)位置，推進(jìn)控制器產(chǎn)生體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率的挖溝推進(jìn)信號。
7.按照權(quán)利要求6所述之系統(tǒng)，其中推進(jìn)控制器的最大前進(jìn)位置可修改到一個(gè)經(jīng)調(diào)整的最大前進(jìn)位置，推進(jìn)控制器隨著推進(jìn)控制器被置于經(jīng)調(diào)整后的最大前進(jìn)位置而產(chǎn)生一個(gè)體現(xiàn)調(diào)整后的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸出功率的挖溝方式信號。
8.一種履帶式挖溝機(jī)的操縱方法，所述履帶式挖溝機(jī)有一臺(tái)與左和右履傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的發(fā)動(dòng)機(jī)，此方法包括下列步驟在至少一種運(yùn)輸運(yùn)行方式和一種挖溝運(yùn)行方式之間選擇，以分別產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)輸方式信號和一個(gè)挖溝方式信號；當(dāng)選擇運(yùn)輸運(yùn)行方式時(shí)產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)輸轉(zhuǎn)向信號，而當(dāng)選擇挖溝運(yùn)行方式時(shí)產(chǎn)生一個(gè)挖溝轉(zhuǎn)向信號；當(dāng)選擇運(yùn)輸運(yùn)行方式時(shí)產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)輸推進(jìn)信號，而當(dāng)選擇挖溝運(yùn)行方式時(shí)產(chǎn)生一個(gè)挖溝推進(jìn)信號；以及與所選擇的運(yùn)輸運(yùn)行方式和挖溝運(yùn)行方式之一有關(guān)地響應(yīng)轉(zhuǎn)向和推進(jìn)信號，修正左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的推進(jìn)力，以實(shí)施履帶式挖溝機(jī)速度和方向的改變。
9.按照權(quán)利要求8所述之方法，還包括下列步驟監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)和左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作；以及在安裝在履帶式挖溝機(jī)上的顯示器上，給操作員顯示表明發(fā)動(dòng)機(jī)和左和右履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)任何狀態(tài)的信息。
全文摘要
本發(fā)明履帶式挖溝機(jī)的操縱系統(tǒng)和方法包括多方式推進(jìn)與方向控制器，它們根據(jù)所選擇的多種工作方式之一完成多種功能。計(jì)算機(jī)根據(jù)選擇的工作方式修正多方式推進(jìn)和方向控制器的功能，并響應(yīng)推進(jìn)和方向控制器發(fā)出的信號協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與履帶式挖溝機(jī)的履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的推進(jìn)力。顯示器在履帶式挖溝機(jī)工作期間，將狀態(tài)、故障和其他信息通知操作員。當(dāng)檢測到操作員離開一個(gè)控制區(qū)或當(dāng)檢測到許多嚴(yán)重異常的工作條件之一時(shí)，挖掘和履帶式挖溝機(jī)的工作被中斷。
文檔編號B62D11/18GK1154681SQ95194404
公開日1997年7月16日 申請日期1995年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月29日
發(fā)明者馬克·R·庫百伯 申請人:維米爾制造公司