專利名稱：具有無級變速器的作業(yè)機械滑行與制動控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作業(yè)機械，并且更具體地說涉及一種包括有與無級變速器(IVT)連接的內(nèi)燃機的作業(yè)機械。
背景技術(shù)：
諸如建筑作業(yè)機械、農(nóng)業(yè)作業(yè)機械或者林業(yè)作業(yè)機械的作業(yè)機械，典型地包括內(nèi)燃機形式的牽引車。所述內(nèi)燃機可以是壓縮點火發(fā)動機(即柴油發(fā)動機)或者火花點火發(fā)動機(即汽油發(fā)動機)。對于大多數(shù)重型作業(yè)機械，所述牽引車為具有適用于相關(guān)作業(yè)操作的更好的過載、下拉和扭矩特性的柴油機形式。
一內(nèi)燃機可與一無級變速器(IVT)連接，所述無級變速器以無級形式提供速度從0至最大的連續(xù)可變的輸出。 一個IVT典型地包括流體靜壓和機械傳動組件。所述流體靜壓組件將旋轉(zhuǎn)軸動力轉(zhuǎn)換為湍流，反之亦然。流動通過IVT的動力可以只通過液體靜壓組件、只通過機械組件或通過根據(jù)設(shè)計和輸出速度的二者的結(jié)合。
一種用于作業(yè)機械的IVT實例為液壓機械變速器，其包括與行星齒輪機構(gòu)連接的液壓元件。另外一種用于作業(yè)機械的IVT實例為流體靜壓變速器，其包含與一齒輪組連接的液壓模塊。
當?shù)厮倏刂铺ぐ逋耆尫艜r，IVT的減速率可能比傳統(tǒng)的扭矩轉(zhuǎn)化動力換擋變速器要更為急劇。當所述速度控制踏板的釋放和車輛慣性回退驅(qū)動發(fā)動機并且車輛急劇減慢時，所述IVT的輸入和輸出速率的比率提高。這將使車輛快速停止，并且這不是操作員期望的。
現(xiàn)有技術(shù)所需要的是一種具有IVT的作業(yè)機械，其被配置和控制，以允許作業(yè)機械無突然減速或停止及有害的減速。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面涉及一種作業(yè)機械，其包括一具有一輸出的內(nèi)燃機、 一具有一與所述內(nèi)燃機的輸出連接的輸入的無級變速器(IVT)、及一地速驅(qū)動器。 一與所述地速驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的期望的速度傳感器提供一輸出信號用以指示一較慢的地
5速。至少一電氣處理電路被配置以根據(jù)所述傳感器輸出信號增加所述無級變速器的輸入/輸出(I/O)比率，由此使從所述IVT輸入反向傳動至所述內(nèi)燃機輸出的凈扭矩傳遞基本為零。
本發(fā)明的另一方面涉及一種操作包括具有一與IVT輸入連接的輸出的內(nèi)燃機的作業(yè)機械的方法。該方法包括步驟移動一地速驅(qū)動器至對應于所述作業(yè)機械的較慢地速的位置；感應所述地速傳感器的位置并提供一輸出信號用以指示所述較慢的地速；及根據(jù)所述感應的輸出信號增加所述IVT的I/O比率，由此使從所述IVT輸入反向傳動至所述內(nèi)燃機輸出的凈扭矩傳遞基本為零。


圖1是本發(fā)明作業(yè)機械的實施例的示意圖；圖2是表明本發(fā)明作業(yè)機械的操作方法的實施例的流程圖。具體實施方案
現(xiàn)在參考圖l，表明本發(fā)明的一個實施例的作業(yè)機械10的示意圖。作業(yè)機械10假定為諸如約翰迪爾(JohnDeere)前端裝載機的建筑作業(yè)機械，但是可以是諸如農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦業(yè)或者工業(yè)作業(yè)機械的不同類型的作業(yè)機械。
作業(yè)機械10包括與IVT14連接的內(nèi)燃機12，其典型地直接連接至內(nèi)燃機12的飛輪和飛輪殼，或遠距離地通過一驅(qū)動軸連接所述內(nèi)燃機輸出至所述IVT輸入。內(nèi)燃機12在示例實施例中假定為柴油發(fā)動機，但也可以是汽油發(fā)動機、丙垸發(fā)動機等等。內(nèi)燃機12根據(jù)應用來確定尺寸和配置。
IVT14可以是常規(guī)設(shè)計，因而在這里不具體描述。IVT14具有一輸出，該輸出與至少一個其它下游的傳動組件18連接，而所述傳動組件18與多個驅(qū)動輪20連接，其中之一如圖1所示。當然，應當理解，在履帶式作業(yè)車輛情形中，傳動組件18可以與地面接合履帶連接。
IVT14也提供輸出功率給一個或多個外荷載22，所述外荷載22又因而提供內(nèi)燃機12額外荷載。外荷載22通常是液壓荷載，諸如前端裝載機吊桿、鏟斗、自轉(zhuǎn)向功能、反向鏟液壓功能、卸糧螺旋推運器、伐樹鋸馬達等等。內(nèi)燃機12也直接提供功率給諸如冷卻風扇或風扇、空調(diào)壓縮機、交流發(fā)電機、空氣壓縮機的輔助荷載23，或者提供功率給非執(zhí)行功能的液壓泵。因而置于內(nèi)燃機12上的總荷載是牽引荷載、外部液壓荷載和輔助荷載的函數(shù)。
6發(fā)動機控制單元(ECU) 24電動控制內(nèi)燃機12的操作，并與內(nèi)燃機12操作相關(guān)聯(lián)的多個傳感器和驅(qū)動器(沒有具體示出)連接。例如，ECU24可以與指示諸如一個或多個進氣歧管中的氣流速率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、曲軸位置、加料速率和/或計時、排放氣再循環(huán)(EGR)率、冷卻劑溫度、油壓、渦輪增壓器葉片位置等發(fā)動機控制參數(shù)的傳感器連接。此外，ECU24可接收來自車輛控制單元(VCU) 28的輸出信號，所述輸出信號表示操作員輸入的車輛控制參數(shù)，諸如使用地速驅(qū)動器的指令地速或使用速度范圍選擇操縱桿的速度范圍。ECU24計算理論上的總的發(fā)動機功率，并分布該值至控制器局域網(wǎng)絡(CAN)總線30。 ECU24可與控制燃油量、燃油噴射計時、EGR閥位置等的驅(qū)動器連接。
同樣地，變速器控制單元(TCU) 26電動控制IVT14的操作，并且與IVT14的操作相關(guān)聯(lián)的多個傳感器連接。ECU24和TCU26通過提供雙向數(shù)據(jù)流的諸如CAN總線30的總線結(jié)構(gòu)連接在一起。
VCU28可以接收來自外荷載22和輔助荷載23的表示有效荷載的信號。這些信號能夠代表實際荷載或允許計算的外荷載和輔助荷載。荷載值可被分部至CAN總線30。
雖然所示的諸如ECU24、 TCU26和VCU2S的各種電子元件使用有線連接相連接，但是還應該理解，無線連接也可以適用于一些應用。
操作員移動地速驅(qū)動器32至對應于作業(yè)機械10的期望地速的位置。實施例中所示，地速驅(qū)動器32被假定是偏向中心位置的腳踏板，并且由操作員壓下和握住至對應于期望地速的位置。然而，可以理解的是，地速驅(qū)動器32可以是不同設(shè)計，諸如包括向前和反轉(zhuǎn)兩功能的搖桿型腳踏板，或一手控桿。
如上描述，地速驅(qū)動器32被假定是一腳踏板形式的活動機械元件。應用期望的速度傳感器32電感應所述的腳踏板位置并將其傳輸至TCU26。表示所述的腳踏板位置的輸出信號可直接解釋成相應于作業(yè)機械10的期望的地速。可選擇地，地速驅(qū)動器32可以是實際的機械聯(lián)動裝置，該機械聯(lián)動裝置機械連接至IVT14和/或其它傳動組件18。此外，期望的速度傳感器34可將表示所述地速驅(qū)動器32的位置的信號直接傳輸給VCU28，并且又傳輸作業(yè)機械10的期望的地速。
操作員移動制動驅(qū)動器36至對應于作業(yè)機械10期望的制動程度的位置。實施例中表明，制動驅(qū)動器36假定為偏向中心位置的腳踏板，并且由操作員壓下和
7握住至對應于期望的減速率的位置。應用制動傳感器38電子感應所述腳踏板的位 置，并傳輸至TCU26 (或者可選擇地VCU28)。代表所述腳踏板位置的輸出信號 可直接解釋為常用制動器40的相應的使用壓力。
現(xiàn)在參照圖2，將更加詳細地描述本發(fā)明實施例的作業(yè)機械10的操作方法。 在判定塊50中，作出地速驅(qū)動器32 (例如腳踏板)是否已經(jīng)移動的詢問。如果地 速驅(qū)動器32沒有移動(線52)，則一等待狀態(tài)發(fā)生。另一方面，如果地速驅(qū)動器 32已經(jīng)移動(判定塊54)，則作出期望的地速是增加還是減小的決定。如果地速 增加(方塊56)，則據(jù)此簡單調(diào)整IVT14的所述I/0比率。
相反，如果地速減小(方塊58)，則IVT的I/0的比率將增加，直至從IVT14 輸入反向傳動至內(nèi)燃機12輸出的凈扭矩傳遞基大約為零。最后，TCU26通過 ECU24監(jiān)測來自內(nèi)燃機12的輸出扭矩，并且通過VCU28監(jiān)測外部和輔助荷載。 從內(nèi)燃機12的總輸出扭矩扣除外部和輔助荷載需求，以確定至IVT14的凈扭矩。 TUC26調(diào)整IVT14的I/O比率，從而維持從內(nèi)燃機12至IVT14的凈扭矩傳遞基本 為零。這允許作業(yè)機械10滑行而無急劇減慢，其對于操作員來說可能更為期望。 一旦達到了期望的地速,所述IVT14的I/0比率被調(diào)節(jié)至允許從內(nèi)燃機12至IVT14 的正的扭矩傳遞以維持地速。
在判定塊54和方塊58之間，可能任擇地詢問是否應該接合方塊58中描述的 滑行模式，或者是否所述地速應該簡單地減小而不接合所述滑行模式。換而言之， 如果地速期望的下降超過期望地速下降的預定閾值(例如，百分比或絕對值下降)， 則可能只接合滑行模式。例如，假定作業(yè)機械10時一聯(lián)合收割機，并且操作員正 在收大豆。隨著夜晚到臨，秸稈典型地開始變硬，并且可能必須輕微地減慢地速 以避免阻塞鐮刀柄上的刀片。如果聯(lián)合機收割機減慢了 ，例如，從4.5減至4.3 mph， 以適應運行條件，假設(shè)地速小的下降，可能不必接合所述滑行模式。在該實例中， 控制可從判定塊54和方塊58之間提出的可選擇判定塊通過，直接至用于調(diào)整I/O 比率的方塊56，以實現(xiàn)地速減小。
在判定塊60中，作出制動驅(qū)動器36(例如，制動踏板)是否已被壓下的詢問。 如果沒有，則控制環(huán)返回至輸入判定塊50 (線62)。如果制動驅(qū)動器36已被壓下， 則IVT14的I/O的比率將進一步提高，這使內(nèi)燃機12反向傳動(發(fā)動機轉(zhuǎn)速(RPM) 提高)，導致作業(yè)機械10的發(fā)動機制動(方塊64)。發(fā)動機制動阻止熱量的產(chǎn)生并
8且延長常用制動器40的壽命。當制動踏板進一步壓下以獲得附加的發(fā)動機制動時， 發(fā)動機轉(zhuǎn)速可增加至最大的預定發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
在判定塊66中，作出制動驅(qū)動器36是否已被進一步壓下至用于發(fā)動機制動 的最大發(fā)動機轉(zhuǎn)速的點的詢問。如果沒有，則控制環(huán)將返回至輸入判定塊50 (線 68)。如果該制動驅(qū)動器已被進一步壓下，則應用所述常用制動器(方塊70)。
對于方塊64中描述的發(fā)動機制動和方塊70中描述的常用制動器的接合，也 可能利用從屬閾值，其與以上描述的關(guān)于滑行模式的從屬閾值相似。
當內(nèi)燃機12處于開啟(ON)狀態(tài)時(判定塊72和線74)，上述的控制邏輯 重復，并且當內(nèi)燃機12關(guān)閉(OFF)時停止。
以優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了描述，然而，應當理解的是，在不脫離所附 權(quán)利要求限制的本發(fā)明范圍內(nèi)可進行各種改變。
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權(quán)利要求
1、一種作業(yè)機械，包括一具有一輸出的內(nèi)燃機；一具有與所述的內(nèi)燃機的輸出連接的輸入的無級變速器(IVT)；一地速驅(qū)動器；一與所述的地速驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的期望的速度傳感器，其提供一輸出信號以指示一較慢的地速；及至少一個電氣處理電路，其被配置用以根據(jù)所述傳感器的輸出信號增加IVT輸入/輸出(I/O)比率，由此使從所述IVT輸入反向傳動至所述內(nèi)燃機輸出的凈扭矩傳遞基本為零。
2、 如權(quán)利要求1所述的作業(yè)機械，包括一制動驅(qū)動器和一與所述制動驅(qū)動器 相關(guān)聯(lián)的制動傳感器，所述的制動傳感器提供一第一輸出信號用以指示所述制動 驅(qū)動器的一驅(qū)使行動，所述的至少一個電氣處理電路被配置用以根據(jù)所述的第一 輸出信號增加所述IVT的所述I/O比率，由此使所述IVT輸入反向驅(qū)動所述內(nèi)燃 機輸出。
3、 如權(quán)利要求2所述的作業(yè)機械，還包括至少一個常用制動器，且其中所述 的制動傳感器提供一第二輸出信號用以指示所述制動驅(qū)動器的進一步驅(qū)使行動， 所述的至少一個電氣處理電路被配置用以根據(jù)所述的第二輸出信號驅(qū)使所述常用 制動器。
4、 如權(quán)利要求2所述的作業(yè)機械，其特征在于所述制動驅(qū)動器包括一制動 踏板。
5、 如權(quán)利要求1所述的作業(yè)機械，其特征在于所述地速驅(qū)動器包括一腳踏 板和一手控桿中的一個。
6、 如權(quán)利要求1所述的作業(yè)機械，其特征在于所述的至少一個電氣處理電 路包括一與所述內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機控制單元(ECU)，及與所述IVT相關(guān)聯(lián)的 變速器控制單元(TCU)，所述的TCU控制所述IVT的所述I/0比率。
7、 一種操作一作業(yè)機械的方法，該作業(yè)機械具有一內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機的一輸 出與一無極變速器(IVT)的輸入連接，所述方法包括步驟移動一地速驅(qū)動器至一對應于所述作業(yè)機械的一較慢地速的位置； 感應所述的地速傳感器的所述位置，并提供一指示所述較慢地速的輸出信號；及根據(jù)所述感應的輸出信號增加所述IVT的輸入/輸出(I/O)比率，由此使從所 述IVT輸入反向傳動至所述內(nèi)燃機輸出的凈扭矩傳遞基本為零。
8、 如權(quán)利要求7所述的操作一作業(yè)機械的方法，包括步驟 驅(qū)使一制動驅(qū)動器；感應所述制動驅(qū)動器的驅(qū)使行動，并提供一第一輸出信號用以指示所述制動 驅(qū)動器的驅(qū)使行動；及根據(jù)所述第一輸出信號增加所述IVT的I/O比率，由此使所述IVT輸入反向 驅(qū)動所述內(nèi)燃機輸出。
9、 如權(quán)利要求8所述的操作一作業(yè)機械的方法，還包括步驟 感應所述制動驅(qū)動器的進一步驅(qū)使行動，并提供一第二輸出信號用以指示所述制動驅(qū)動器的進一步驅(qū)使行動；及根據(jù)所述第二輸出信號驅(qū)使至少一個常用制動器。
10、 如權(quán)利要求8所述的操作一作業(yè)機械的方法，其特征在于所述制動驅(qū) 動器包括一制動踏板。
11、 如權(quán)利要求7所述的操作一作業(yè)機械的方法，其特征在于所述地速驅(qū) 動器包括一腳踏板和一手控桿中的一個。
12、 如權(quán)利要求7所述的操作一作業(yè)機械的方法，其特征在于所述增加所述1/0比率的步驟利用一與所述內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機控制單元(ECU)及一與所 述IVT相關(guān)聯(lián)的變速器控制單元(TCU)實現(xiàn)，所述TCU控制所述IVT的所述I/O 比率。
13、 一種作業(yè)機械，包括 一具有一輸出的內(nèi)燃機；一具有與所述內(nèi)燃機的輸出連接的輸入的無極變速器(IVT); 一制動驅(qū)動器；一與所述制動驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的制動傳感器，所述制動傳感器提供第一輸出信 號用以指示所述制動驅(qū)動器的一驅(qū)使行動；及至少一個電氣處理電路，其被配置用以根據(jù)所述第一輸出信號增加所述IVT 的輸入/輸出(I/O)比率，由此使所述IVT輸入反向驅(qū)動所述內(nèi)燃機輸出。
14、 如權(quán)利要求13所述的作業(yè)機械，還包括至少一個常用制動器，且其中所 述的制動傳感器提供一第二輸出信號用以指示所述制動驅(qū)動器的進一步驅(qū)使行 動，所述的至少一個電氣處理電路被配置用以根據(jù)所述的第二輸出信號驅(qū)使所述 常用制動器。
15、 如權(quán)利要求13所述的作業(yè)機械，其特征在于所述的制動驅(qū)動器包括一 制動踏板。
16、 如權(quán)利要求13所述的作業(yè)機械，其特征在于所述的至少一個電氣處理 電路包括一與所述內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機控制單元(ECU)，及與所述IVT相關(guān)聯(lián) 的變速器控制單元(TCU)，所述的TCU控制所述IVT的所述I/O比率。
全文摘要
具有無極變速器的作業(yè)機械滑行與制動控制，一種作業(yè)機械、包括具有一輸出的內(nèi)燃機，一具有與所述內(nèi)燃機輸出連接的輸入的IVT、及一地速驅(qū)動器。一與所述地速驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的期望的速度傳感器提供一輸出信號用以指示一較慢的地速。至少一個電氣處理電路被配置用以根據(jù)所述傳感器的輸出信號增加IVT輸入/輸出(I/O)比率，由此使從所述IVT輸入反向傳動至所述內(nèi)燃機輸出的凈扭矩傳遞基本為零。
文檔編號B60W30/18GK101486344SQ200810182408
公開日2009年7月22日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者克里斯托弗·J·梅菲爾德, 布瑞屯·托德·伊斯門 申請人:迪爾公司