用于動力傳動系統(tǒng)的自動換擋控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明總體涉及機器，更具體地，涉及一種用于土方機器的傳動控制。
【背景技術(shù)】
[0002]某些機器應用(例如執(zhí)行承載功能的裝載機)在可能對機器操作效率有影響的操作期間存在獨特的挑戰(zhàn)。例如，遇到料堆的輪式裝載機通常將需要操作員對裝載機的傳動裝置降檔，對轉(zhuǎn)矩變矩器的鎖止離合器(LUC)(如果有的話)進行解鎖，和/或在遇到料堆之前以合適的方式另外準備好機器的驅(qū)動系統(tǒng)或動力傳動系統(tǒng)，以便確保將有足夠的轉(zhuǎn)矩可用于將鏟斗推進料堆，而不造成發(fā)動機降速、發(fā)動機暫停、過度的傳動負載，和/或其他動力傳動系統(tǒng)效應。
[0003]目前，期望有經(jīng)驗的操作員在這類操作條件下知道對機器降檔或采取其他行動。然而，相對缺乏經(jīng)驗或疏忽大意的操作員在這些或類似操作條件下可能經(jīng)常不采取行動(例如對機器降檔)，這會造成機器部件磨損的長期增加并降低操作機器的效率，尤其是對于燃料經(jīng)濟性。因此，目前依靠操作員的訓練、經(jīng)驗和注意力來提高機器的操作效率。
【附圖說明】
[0004]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的機器的輪廓圖。
[0005]圖2是根據(jù)本發(fā)明的機器系統(tǒng)的框圖。
[0006]圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的其中作業(yè)機具處于兩個操作位置的機器的輪廓圖。
[0007]圖5是根據(jù)本發(fā)明的機器控制系統(tǒng)的框圖。
[0008]圖6是根據(jù)本發(fā)明的控制方案的框圖。
[0009]圖7是根據(jù)本發(fā)明的操作機器的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明涉及動力傳動系統(tǒng)，具體地，涉及一種用于作業(yè)機器的傳動控制系統(tǒng)，所述作業(yè)機器在運行期間可能遇到負載。所述的特定實施例涉及一種具有無級變速傳動裝置的輪式裝載機，但應了解的是，本文所述的系統(tǒng)和方法可等價地應用于具有不同類型的傳動裝置的其他類型的機器。本發(fā)明包括這樣的功能性:基于各種機器操作參數(shù)(包括機器的作業(yè)機具的各種功能位置)，預期負載增加?；谠撆卸?，當控制系統(tǒng)處于使用狀態(tài)時，其被配置成在預期負載變化時在該負載變化被實現(xiàn)之前自動采取行動以調(diào)節(jié)機器的傳動裝置的速比。這樣，可以采用來自機器操作員的減少的輸入保護機器部件免于過量和重復的負載。
[0011]現(xiàn)在參照附圖，其中在所有的這幾幅圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，圖1示出了根據(jù)一個實施例的裝載機20。裝載機20包括車輛部分22，該車輛部分22在其前側(cè)上與鏟斗或機具24相連接。車輛部分22包括底盤26，其在此處體現(xiàn)為通常由鋼或其他金屬形成的用于車輛部分22的框架。底盤26直接地或間接地支撐裝載機20的各個部件，例如發(fā)動機、車身板件、液壓系統(tǒng)和其他部件。底盤26本身由多個車輪28支撐，所述多個車輪28可旋轉(zhuǎn)地連接至底盤26上。操作員占據(jù)駕駛室30，駕駛室30是車輛部分22的一部分并附接到底盤26的中上部分。如圖所示，駕駛室30是封閉的結(jié)構(gòu)，其在操作期間容納裝載機20的操作員。為了簡明起見而未在圖中示出的機器的各種操作員控制裝置，可以包括各種踏板、控制桿、開關、操作桿和/或可以被操作員使用來控制機器和機具的運動的任何其他類型的裝置。
[0012]在所示的實施例中，裝載機20具有位于其前部的鏟斗機具24。鏟斗24由金屬制成并包括兩個拋物線或類似形狀的板，這兩個板具有圍繞每個板的周邊彎曲且在它們之間水平延伸的金屬板，以形成遠離/背向裝載機20的凹進外殼開口。通常，鏟斗可以具有能夠容納有效載荷的任何形狀。
[0013]如圖所示，鏟斗24通過包括一對平行臂32的連桿機構(gòu)附接至車輛部分22上，這對平行臂32從鏟斗24的背部延伸到底盤26的另一個位置上，例如在駕駛室30正前方的位置上。臂32被設置成相對于底盤26圍繞著臂樞轉(zhuǎn)軸線27協(xié)調(diào)一致地樞轉(zhuǎn)，該臂樞轉(zhuǎn)軸線與銷(不可見)一致，所述銷將底座26與臂32的相應端樞轉(zhuǎn)地互連。每個臂32都是伸長的金屬結(jié)構(gòu)，其在一端樞轉(zhuǎn)地附接到底盤26上，在另一端樞轉(zhuǎn)地附接到鏟斗24的后部。對于每個臂32，用于升降臂32的液壓升降缸組件34或其他致動器，在鏟斗24與臂32附接到底盤26上的位置之間的位置處可樞轉(zhuǎn)地附接到底盤26上位于臂32的下方。
[0014]在一個實施例中，升降缸組件34是致動器--例如液壓缸，其包括被外殼封閉的桿，使得桿相對于外殼伸出或縮進一一能夠增加和減少其長度，從而使其各自的臂32圍繞其各自附接到底盤26的部分向上樞轉(zhuǎn)，或縮回其長度，從而將臂32繞其附接到底盤26的部分向下旋轉(zhuǎn)。當臂32繞其附接到底盤26的相應部分旋轉(zhuǎn)時，鏟斗24被相應地升起和降下。通常，其他能夠升降臂32的任何致動器或機器裝置，可以用于替換或附加到升降缸組件34。臂升降傳感器29被設置成測量并提供臂升降信號，該信號指示臂32相對于底盤26的傾斜?；蛘撸梢酝ㄟ^與一個或兩個升降缸組件34都相關聯(lián)的位移傳感器產(chǎn)生臂升降信號。在這樣的實施例中，臂32的升降可與升降缸的伸長率有關。臂升降信號被提供給控制器 232 (圖 2)。
[0015]在一個實施例中，鏟斗24還通過傾斜連桿機構(gòu)36被連接到臂32上，該連桿機構(gòu)控制鏟斗24相對于臂32的角位置。在一個實施例中，傾斜連桿機構(gòu)36包括主傾斜臂38和次傾斜臂40。主傾斜臂38是可在其中部旋轉(zhuǎn)地連接到第一橫向構(gòu)件41上的伸長的金屬結(jié)構(gòu)，該第一橫向構(gòu)件在臂32的相對應的中部之間水平延伸。在一個實施例中，用于致動鏟斗24相對于臂32的角位置的液壓傾斜缸組件42或其他致動器將主傾斜臂38的上端可旋轉(zhuǎn)地連接到第二橫向構(gòu)件43上，該第二橫向構(gòu)件在兩個臂32之間延伸靠近臂的與底盤26的連接處。類似于升降缸組件34，傾斜缸組件42在圖1中體現(xiàn)為線性液壓致動器，其能夠增大和減小其長度，從而使主傾斜臂38繞其與第一橫向構(gòu)件41的連接處旋轉(zhuǎn)。
[0016]主傾斜臂38對向于傾斜缸組件42的一端通過次傾斜臂40連接到鏟斗24上，該次傾斜臂是伸長的金屬件，其在鏟斗24與臂32的連接處的上方延伸到并可旋轉(zhuǎn)地連接到鏟斗24的后部。在一個實施例中，傾斜缸組件42可以延伸其長度，從而通過傾斜連桿機構(gòu)36，使得鏟斗24隨著鏟斗24的下部前邊緣向上旋轉(zhuǎn)而卷起。類似地，傾斜缸組件42可以縮回其長度，從而通過傾斜連桿機構(gòu)36，使得鏟斗24隨著鏟斗24的下部前邊緣向下旋轉(zhuǎn)而傾斜。傳感器39被設置成測量鏟斗24相對于臂32的角位置，并提供鏟斗傾斜信號至控制器232 (圖2)。傳感器39，盡管顯示與傾斜缸組件42相關聯(lián)，但可以可選地是與任何一個參與傾斜鏟斗24的銷接頭(例如，主傾斜臂樞軸銷50，鏟斗樞軸銷52，和/或其他合適的測量位置)相關聯(lián)的旋轉(zhuǎn)編碼器或其他類型的傳感器。
[0017]圖2是裝載機20的動力傳動系統(tǒng)和機具系統(tǒng)200的示意圖。如前所述，裝載機20包括鉸接式底盤26，該鉸接式底盤具有兩個連接到接地構(gòu)件(在這種情況下為一組車輪28)的軸202 (圖2)。底盤26還支撐發(fā)動機110，該發(fā)動機具有通過連接軸210和聯(lián)軸器209連接到傳動裝置208上的輸出軸204。傳動裝置208的輸出軸212被連接到分路器214上，該分路器給兩個驅(qū)動軸216提供功率，每個驅(qū)動軸用于一個軸202。傳動裝置208被配置成選擇性地將連接軸210處的由發(fā)動機110提供的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為輸出軸212處的可變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，然后將其應用于驅(qū)動接地構(gòu)件或車輪28。
[0018]傳動裝置208可體現(xiàn)為任何類型的已知傳動裝置，例如:本領域已知的、包括變速器的無級變速傳動裝置；具有變量泵的靜液壓傳動裝置，該變量泵運行以將流體提供給變量或定量馬達；具有液力變矩器的齒輪傳動裝置，該液力變矩器具有或不具有鎖止離合器(LUC)能力，等等。每個驅(qū)動軸216通過相應的差速器218將功率傳輸?shù)杰囕?8上，使得在發(fā)動機輸出軸204處提供的旋轉(zhuǎn)功率被有效地傳輸給車輪28。盡管示出了兩個傳動軸202，但可以使用單根軸或兩根以上的軸，這取決于車輛的類型。此外，盡管示出了車輪，但可以使用其他類型的接地構(gòu)件，例如履帶。
[0019]如前所述，操作員駕駛室30容納各種機器控制裝置。如圖2所示，這種裝置可包括具有加速踏板傳感器(APS) 222的加速踏板220，和具有杠桿編碼器226的檔位選擇桿224。APS 222和杠桿編碼器226可以被配置成提供指示裝載機20所需的地面速度的信號，該地面速度由操作員在使用期間控制。
[0020]發(fā)動機110具有連接到具有發(fā)動機控制器232的通信信道230上的接口 228。發(fā)動機控制器232運行用以通過接收信息和將命令通過通信信道230發(fā)送到各種發(fā)動機部件來監(jiān)測和控制各種發(fā)動機系統(tǒng)的功能，例如監(jiān)測來自各種發(fā)動機傳感器的傳感器讀數(shù)，控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載輸出等等。如圖所示，發(fā)動機控制器232，或連接到控制器232的另一個控制器，還被連接到可以控制發(fā)動機的運行的各種車輛部件上。此處，控制