用于保持拖拉机上的恒定的拖曳负载的负载感测与提升缸调整.pdf

一种用于拖拉机上的三点悬挂装置配置的负载感测与提升缸调节系统，包括；控制系统与负载设置系统；负载感测系统，具有与提升缸流体连接的负载感测比例阀的形式；负载调节系统，包括连接至负载感测比例阀和拖拉机的液压油供给装置的负载传感泵；负载感测系统通过该提升缸内的油压监测提升缸上的负载并且如果负载从预设负载降低，负载感测系统发送信号至负载调节系统，负载调节系统将油从液压油供给装置转移至提升缸以保持预设负载；如果超过预设负载，发送信号至负载调节系统，负载调节系统将油从提升缸转移回至拖拉机的液压油供给装置。

权利要求书
1.  一种用于拖拉机上的三点悬挂装置配置的负载感测与提升缸调节系 统，包括：
-液压油供给装置；
-控制系统与负载设置系统；
-负载感测系统，具有与所述提升缸流体连接的负载感测比例阀 的形式；
-负载调节系统，包括连接至所述负载感测比例阀与所述拖拉机 的所述液压油供给装置的负载传感泵；
其中，所述负载设置系统被配置为当首次连接至被拖曳的器具 时，在开始利用所述器具的工作操作之前，允许为所述三点悬挂装 置的一个或多个提升缸预设期望的负载，并且一旦所述负载设置系 统预设所述负载，通知所述负载感测系统所选择的预设负载，然后 所述负载感测系统通过所述提升缸内的油压来监测所述提升缸上的 负载并且：
-如果所述负载从所述预设的负载降低，所述负载感测系统发送 信号至所述负载调节系统，所述负载调节系统将油从液压油供给 装置转移至所述提升缸以保持所述预设负载；
-如果超过所述预设负载，发送信号至所述负载调节系统，所述 负载调节系统将油从所述提升缸转移回所述拖拉机的所述液压 油供给装置。

2.  根据权利要求1所述的用于拖拉机上的三点悬挂装置配置的负载感 测与提升缸调节系统，其中，所述系统包括能够吸收液压冲击波的 至少一个减震装置。

3.  根据权利要求1或权利要求2所述的用于三点悬挂装置配置的负载 感测与提升缸调节系统，其中，所述控制系统具有使用位于所述拖 拉机的驾驶室中的用户界面的PLC和负载设置系统的形式，以允许 将期望负载传递信息输入到所述控制系统。

4.  根据权利要求3所述的用于三点悬挂装置配置的负载感测与提升缸 调节系统，其中，所述负载调节系统具有定向阀，与负载感测比例 阀和负载传感泵协作。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的用于三点悬挂装置配置的负载感 测与提升缸调节系统，其中，负载感测比例阀检测负载的变化和所 述负载的变化的幅度。

6.  一种拖拉机，所述拖拉机包括根据权利要求1所述的用于三点悬挂 装置配置的负载感测与提升缸调节系统。

7.   10.一种控制用于拖拉机上的三点悬挂装置配置的一个或多个提升缸的 方法，所述方法包括以下步骤：
-一旦器具连接至所述三点悬挂装置配置，设置在所述一个或多 个提升缸上的期望负载；
-当拖曳所述器具时通过负载感测比例阀监测所述一个或多个提 升缸上的所述负载；
-根据需要不断调节所述一个或多个提升缸以保持所预设的负 载。

说明书用于保持拖拉机上的恒定的拖曳负载的负载感测与提升缸调整
技术领域
本发明涉及负载传递中的改进和与负载传递有关的改进。
背景技术
本发明具体应用于通过3点悬挂装置(拖曳(tow)装置)或者仅通 过拖曳杆拖曳器具的两种拖拉机。
拖拉机在拖曳(拉)重负载时面临的主要问题是拖拉机拖曳的有效负 载在通过变化的地面条件时可能明显不同，并且拖曳力可能因此受损失。 这种变化的地面条件的一些非限制性示例可能包括：
土石地面或者多石的地面；
干燥泥泞的地面和/或湿的地面；
平坦的地面和起伏地面；或者
山丘和平坦的地面。
通常，在不同的地面条件之间的交界处遇到困难。
近几年来，通过寻求许多不同的方式解决以上论述的拖曳器具的拖拉 机经受的拖曳力损失，不同的方式包括：增加压舱物至拖拉机；装载物控 制系统；及自动性能管理系统。然而，这些系统仍然具有它们如以下详述 的缺点。
压舱物
如今市场上可用的所有传统拖拉机都仍然需要额外的压舱物，该额外 的压舱物是添加到拖拉机的“固定”重量(根据拖拉机的尺寸和拖曳的负 载大约为几吨或更多)以增加拖曳力。尽管拖拉机配备装载物控制和自动 管理系统以对抗拖曳力损失，但是仍然存在将压舱物添加到拖拉机的需 求。如将理解的，除了将要拖曳的负载，拖拉机所移动的固定负载的增加 明显地减小燃料经济性。
装载物控制
如今大部分新拖拉机配备有装载物控制系统，在增加的拖拉(drag) 和表示拖曳力损失的可能性的情况下，该装载物控制系统利用传感器，该 传感器感测由向后拉拽三点拖挂装置的拖挂臂的被拖曳器具产生的增加 的装载物力。在遇到增加的装载物力时，装载物控制系统通过提升拖挂臂 进行响应，试图通过将器具稍微提升得更进一步离开地面来减小拖拉。然 而，在装载物控制在拖曳操作过程中自动使用几次时，装载物控制系统的 这种响应可能最终成为问题，因为重复的提升响应引起器具被完全提升离 开地面-这当然是不希望的。装载物控制系统的问题是其不能反过来操作 并且一旦遇到减小的拖曳时降低臂。装载物控制系统是单向系统。
自动管理系统
自动管理系统通过监测轮转速与真实地面速度感测轮子滑动。当轮转 速与真实地面速度之间存在10％至15％的差异时，系统将这识别为轮子滑 动事件，并操作提升臂来使器具提升离开地面一部分以减小拖拉。然而， 众人皆知，这些系统实际上不可靠，因为：
-等到检测到轮子滑动时(即，当存在10％至15％的速度差异)，常 常太晚，因为经历的拖拉力是极大的；
-由于极大的拖曳力，系统通常过度补偿，并最终将器具完全提升离 开地面；
-在已经出现轮子滑动事件之后，系统未调整为降低器具。
本发明的一个目标在于，解决上述问题或至少为公众提供有用的选 择。
在该说明书中引用的包括任何专利或专利申请的所有参考文献通过 引用结合于此。未承认任何引用构成现有技术。该引用的讨论说明了其作 者所主张的内容，并且申请人保留质疑所引用的文档的准确性和相关性的 权利。显然会理解的是，虽然在本文中引用了多个现有技术刊物，但是该 参考不构成承认这些文档中的任何文档在新西兰或任何其他国家构成在 本技术领域中的一部分一般常识。
在整个该说明书中，措辞“包括(comprise)”或其变化(例如，“包 括(comprises)”或“包括(comprising)”)要理解为暗示包括所阐明的元 件、整体或步骤、或元件、整体或步骤组，但是不排除任何其他元件、整 体或步骤、或元件、整体或步骤组。
根据仅通过实例提供的随后的描述，本发明的其他方面和优点显而易 见。
定义
本文中使用的术语‘拉杆’指代被拖曳的器具的前面的横梁，该横梁 用于附接至拖拉机上的拖曳杆以使能够拖曳。
本文中使用的术语‘拖曳杆’指代在拖拉机的后面用于拖曳的杆。
在本文中使用的术语三点悬挂装置配置指代：
-传统的三点悬挂装置，在拖拉机的尾部，如本领域众所周知的；
-仅有拖曳杆的拖拉机，其已经被修改为还从如该说明书的图3中公 开的并如还在WO 2011/025392中详述的拖拉机的前面进行拉拽。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了用于拖拉机上的三点悬挂装置配置 (three-point linkage arrangement)的负载感测与提升缸调节系统，包括：
-液压油供给装置；
-控制系统与负载设置系统；
-负载感测系统，具有与提升缸流体连接的负载感测比例阀的形式；
-负载调节系统，包括连接至负载感测比例阀与拖拉机的液压油供给 装置的负载传感泵；
其中，负载设置系统被配置为当首次连接至拖曳的器具时，在开始利 用器具的工作操作之前，允许为三点悬挂装置的一个或多个提升缸预设期 望的负载，并且一旦负载设置系统预设负载，通知负载感测系统被选择的 预设负载，然后负载感测系统通过提升缸内的油压监测提升缸上的负载， 并且：
-如果负载从预设的负载降低，负载感测系统发送信号至负载调节系 统，负载调节系统将油从液压油供给装置转移(divert，转向)至提升缸 以保持预设负载；
-如果预设负载被超过，发送信号至负载调节系统，负载调节系统将 油从提升缸转移回拖拉机的液压油供给装置。
根据本发明的另一方面，提供了用于拖拉机上的三点悬挂装置配置的 负载感测与提升缸调节系统，基本上如上所述，其中，系统包括能够吸收 液压冲击波的至少一个减震装置。
根据本发明的另一方面，提供了用于三点悬挂装置配置的负载感测与 提升缸调节系统，基本上如上所述，其中，控制系统具有PLC和负载设 置系统的形式，PLC和负载设置系统利用位于拖拉机的驾驶室中的用户界 面允许输入期望负载传递信息到控制系统里。
根据本发明的另一方面，提供了用于三点悬挂装置配置的负载感测与 提升缸调节系统，基本上如上所述，其中，是具有定向阀的负载调节系统 与负载感测比例阀及负载传感泵协作。
根据本发明的另一方面，提供了用于三点悬挂装置配置的负载感测与 提升缸调节系统，基本上如上所述，其中，是负载感测比例阀检测负载中 的变化及负载中的变化的幅度。
根据本发明的另一方面，提供了拖拉机，拖拉机包括基本上如上所述 的用于三点悬挂装置配置的负载感测与提升缸调节系统。
根据本发明的另一方面，提供了控制用于拖拉机上的三点悬挂装置配 置的一个或多个提升缸的方法，所述方法包括以下步骤：
-一旦器具连接至三点悬挂装置配置，在一个或多个提升缸上设置期 望负载；
-当通过负载感测比例阀拖曳器具时监测一个或多个提升缸上的负 载；
-不断调节一个或多个提升缸以根据需要保持预设负载。
附图说明
本发明的另外方面将从随后的描述中变得明显，随后的描述参考附图 并仅以示例的方式给出，其中：
图1示出根据本发明的一个优选实施方式的用于拖拉机上的三点悬挂装 置的负载感测与提升缸调节系统的示意图；
图2A示出拖曳被拖曳器具并经过地面上的突起的拖拉机以示出图1中示 出的系统的操作的示意图；
图2B示出拖曳被拖曳器具并经过地面上的凹陷的拖拉机以示出图1中示 出的系统的操作的示意图；
图3示出被售出的仅具有拖曳杆的被改进的拖拉机的示意图，该拖拉机 可以使用本发明，被改进为包括尾部提升缸并也从该拖拉机的前面 拉拽。
具体实施方式
本发明的负载感测与提升缸调节系统由以下系统构成：
首先，控制系统，具有PLC和负载设置系统的形式，该PLC和负载 设置系统利用通常位于拖拉机的驾驶室中的用户界面(控制板)以允许输 入期望的负载传递信息至控制系统。
第二，负载调节系统，具有定向阀，与负载感测比例阀及负载传感泵 协作。
第三，负载感测系统，具有负载感测比例阀的形式，该负载感测比例 阀检测负载的变化与负载变化的幅度。
现在结合附图更详细地论述这三个系统。
关于图1，提供了用于大体由箭头1表示的拖拉机上的三点悬挂装置 的负载感测与提升缸调节系统(LAS)。
LAS1通过滑阀式(spool)定向阀2集成到拖拉机的三点悬挂装置的 液压系统中。在入口端口(未示出)处连接至液压供给线(软管)3的定 向阀2通过负载传感泵101从拖拉机的液压流体供给装置100供给液压流 体至(拖拉机(未示出)后面的三点悬挂装置(未示出)的)液压起升臂 (液压油缸(ram)或者汽缸)102。定向阀2还具有连接至提升臂供给线 4的第一入口端口/出口端口(未示出)，提升臂供给线4反过来通过入口 线/输出线5有效地连接至起升臂102。
定向阀2由关联的螺线管6操作。螺线管6连接至拖拉机驾驶室(未 示出)中的控制系统PLC与用户界面(未示出)。用户界面允许驾驶员(未 示出)激活LAS1，并设置从被拖曳的器具(未示出)传递至拖拉机的期 望的重量，此时，控制系统PLC管理LAS1的全部操作。
螺线管6操作定向阀5以将流体：
-要么通过入口端口/出口端口(未示出)和提升供给线4引导至提 升臂，
-要么通过第二入口端口/输出端口(未示出)和连接至负载感测比 例(LSP)阀8的第二入口线/输出线7引导至负载感测比例(LSP)阀8。
LSP阀8也通过再次连接至控制系统(未示出)并由控制系统(未示 出)致动的关联的螺线管9操作。以氮气蓄能器10的形式的减震器通过 液压侧支线11连接至液压管线7。氮气蓄能器10允许LAS1吸收液压流 体由于拖曳负载的急剧变化所经受的任何震动。
LSP阀8具有将LSP阀通过线7连接至如上述的定向阀的第一入口端 口/出口端口(未示出)。另外，LSP阀8具有从负载传感泵101将液压流 体供给至LSP阀8的入口线12。线12还具有排出支线13，当LSP阀8 关闭入口线12时，支线13通过负载传感泵101将高压液压流体供给至拖 拉机系统。另外，LSP阀8还具有出口端口(未示出)和关联线17，在提 升缸102的过压情形下，关联线17可以使从定向阀2接收的液压流体改 方向至拖拉机的液压流体供给装置100。
负载传感泵101还具有通常可以用于提供液压流体至具有液压装置的 被拖曳的器具的另外的供给端口(未示出)。在本发明中，负载传感供给 线14连接至泵101上的另外的供给端口，并且负载传感供给线14通过以 球阀15的形式的定压阀连接至LSP阀8。球阀15具有连接至拖拉机供给 线16的端口(未示出)。球阀15在拖拉机必要服务(诸如刹车或者转向) 时的感测需要受压的液压流体，在这种情形中，作为优先事项，其将液压 流体转移至线16。将该流体提供至线16优先于供给受压的液压流体至 LAS1，直到必需服务不再需要液压流体时。
实际上，液压流体至必需服务的转移不影响LAS1的操作，因为在最 正常的情形下，必需服务的油的需要通常仅需要至多约1秒至3秒。应理 解，如果必需服务在更长时间周期内需要额外受压的液压流体，那么拖拉 机处于严重情形-其中正常的拖曳操作很可能是低优先级。
以下描述详述图1的LAS在图2A与图2B中描述的两个情形的每个 中如何实际操作。
在图2A与图2B中，提供通过三点悬挂装置1002拖曳土壤耕作器具 1001的拖拉机1000。三点悬挂装置具有连接至被拖曳的器具1001的上拖 挂臂1003。一对液压提升缸1004(仅其中一个可见)在其底部固定装配 至拖拉机1000的尾部。每个缸1004的活塞杆的远端枢转地连接至提升臂 1010，提升臂1010枢转地连接至提升杆1011，以如本领域中已知的那样 有效地将提升缸1004连接至下拖挂臂1005。
当拖拉机经过突起1006时，提升缸1004受到下向力X，这增加提升 缸1004内的液压流体的压力。因为现在汽缸1004中的压力超过(用户在 将器具附接至拖拉机之后最初选择的)预设的负载传递压力，这通过LSP 阀8感测。控制系统(未示出)在从LSP接收该信息时分别在定向阀2 和LSP阀8上操作螺线管6和螺线管9，从而将液压流体通过线17从缸 引导回至拖拉机100的液压流体供给装置。从而减小提升缸1004中的压 力直到压力达到预设的缸压力。
当拖拉机经过地面中的凹陷1007时，提升缸1004受到向上力Y，向 上力Y减小提升缸1004内的液压流体的压力。因为现在气缸1004中的压 力低于(用户在将器具附接至拖拉机之后最初选择的)预设的负载传递压 力，这是通过LSP阀8感测的。控制系统(未示出)在从LSP阀8接收 该信息时在定向阀2和LSP阀8上操作螺线管6和螺线管9以使负载传感 泵101能够从拖拉机的液压流体供给装置抽取受压的液压流体至提升缸 1004。持续这样直到提升缸1004中的压力达到预设缸压力(如通过LSP 阀8检测的)。
在图3中，示出不具有三点悬挂装置而是仅利用拖曳杆2001来通过 器具的拉杆2003拖曳农业器具2002的拖拉机2000。该拖拉机已被改进为 包括提升缸2004，提升缸2004在其底部被装配至拖拉机2000的尾部。拖 拉机2000还改进为包括枢转地附接至拖拉机2002的尾部的提升臂2005， 缸2004的活塞杆枢转地连接至提升臂2005。该拖拉机2000还被改进为：
-包括图1的LAS1(未示出)；并且
-包括申请人的早先专利申请WO 2011/25392的负载传递机构，该负 载传递机构具有将负载从被拖曳的器具传递至拖拉机2000的前部的链条 2006。
示例1
在该实例中，用户将犁耕拖挂至拖拉机的三点拖挂装置。一旦将器具 附接至三点拖挂装置，用户可以打开图1的LAS1。
这使定向阀的螺线管和LSP阀通电。在LAS被用户激活之前，定向 阀充当简单的单向阀，并且仅允许液压流体通过拖拉机的通常的装载物控 制系统供给至提升缸。
然而，一旦LAS被激活，控制系统接管定向阀的控制，并且使单向 阀停用。螺线管然后根据从控制系统接收的指令致动阀。
最初，LAS指示定向阀与LSP阀通过负载传感泵将流体引导至提升 缸，直到达到用户选择的压力。此时，LSP阀从负载传感泵关闭供给线。 因为定向阀与LSP阀仍然通过线处于流体连通，所以LSP可以监测提升 缸压力。
例如，如果用户选择800psi的压力用于提升缸，然后控制系统操作在 LSP阀上的螺线管，使得负载传感泵将液压流体抽吸至提升缸，直到达到 该上述压力。
然后在拖曳操作过程中，如果LSP阀感测提升缸中的压力超过800psi， 那么控制系统操作与LSP阀关联的螺线管以将流体引回至拖拉机的液压 流体供给装置，直到达到气缸内的目标800psi压力。
然而，如果LSP在拖曳操作过程中感测800psi压力减少，那么控制 系统操作与LSP阀关联的螺线管以允许负载传感泵将流体抽吸至缸直到 再一次获得气缸内的800psi压力。
执行本发明的替代方式的详细讨论
控制系统可以是任何合适的PLC并且负载设置系统可以是有效地连 接至PLC以允许用户选择负载传递设置的任何合适的用户界面。
控制系统与负载设置系统可以包括屏幕或者其他视觉指示器装置，用 于显示从被拖曳的器具传递至拖拉机的负载和/或在器具的拖曳过程中提 升缸将要保持的压力。
负载感测系统可以包括耦接至三点悬挂装置的提升缸的负载感测比 例阀。
在不偏离本发明的范围的情况下，负载感测比例阀可以以各种不同的 形式出现。
在一个实施方式中，负载感测比例阀可以包括螺线管，该螺线管通过 控制系统控制并且用于操作负载感测比例阀。
负载调节系统可以包括耦接至(即，流体连通至)负载感测比例阀的 定向阀，负载感测比例阀反过来耦接至负载传感泵。
在不偏离本发明的范围的情况下，定向阀可以具有用于控制液压流体 的流动的各种不同配置。例如，定向阀可以是从以下选择的：
-滑阀式定向阀；
-提升式定向阀；
-旋转式定向阀。
然而，该列表不应视为具有限制性。
在一个实施方式中，定向阀可以包括螺线管，该螺线管通过控制系统 控制并且用于操作定向阀。
负载传感泵可以是存在于现有的拖拉机的液压系统中的负载传感泵。
负载传感泵可以连接至负载感测比例阀从而产生储备的受压油路，该 储备的受压油路保持液压流体以300psi的恒定压力围绕电路流动。负载传 感泵可以配置为使得该受压的流体路是阀的默认配置。受压的流体路始终 操作除非：要么检测到提升缸中的压力下降，要么包括在受压的流体路中 的球优先阀检测到流体需要改方向至拖拉机的刹车、或者转向、或者其他 必需的液压服务，作为高于一切的优先权。
本发明的优选实施方式可以具有超过现有技术的许多优势，这些优势 可以包括，但不应局限于：
-瞬间感测提升缸压力从预设压力的任何变化的能力；
-瞬间对提升缸压力中的任何变化作出反应的能力；
-有效地提升或者降低提升缸以保持恒定的被拖曳负载的能力。
已经仅通过实例描述了本发明的各方面，并且应理解的是，在不背离 在所附权利要求中定义的其范围的情况下，可对其进行修改和添加。