具有發動機轉速控制的液壓驅動系統的制作方法

具有發動機轉速控制的液壓驅動系統的制作方法
【專利摘要】公開了一種驅動系統(14)。驅動系統可具有發動機驅動的泵(38)，和與該泵連接的馬達(40)。該驅動系統還可具有用于選擇最高允許的發動機轉速的轉速輸入部(18)、用于指示與最高允許的發動機轉速相關的發動機的期望轉速的油門輸入部(20)、用于選擇期望的傳動裝置控制設定的傳動裝置輸入部(24)、以及配置成基于油門輸入部而選擇性地調節發動機的運轉并基于最高允許的轉速而選擇性地限制實際發動機轉速的控制器(28)。控制器還可基于期望的傳動裝置控制設定而從多個可用的關系之中選擇實際發動機轉速與行駛速度之間的特定關系，并基于實際發動機轉速和所選擇的特定關系而選擇性地調節泵和馬達的排量。
【專利說明】具有發動機轉速控制的液壓驅動系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機器驅動系統，且更具體地涉及一種具有發動機轉速控制的液壓驅動系統。
【背景技術】
[0002]諸如輪式壓實機、裝載機、卡車和其它移動式設備的機器用于執行許多任務。為了有效地執行這些任務，機器需要經變速器向一個或多個接地牽引裝置提供很大轉矩的發動機。這些機器通常包括具有多個獨立的換檔輸出比(檔位)以控制接地裝置的速度和轉矩的常規手動或自動變速器。輸出比對應于行駛速度范圍，每個行駛速度范圍均具有預定的最大行駛速度。例如，操作者可以將輪式壓實機置于可用的二檔，并且當加速器踏板被完全踏下時，壓實機可加速至約13kph的最高行駛速度。
[0003]因此，操作者習慣于使用某些檔位來完成特定任務。例如，壓實機操作者可能了解二檔的速度范圍適于有效地壓實給定厚度的浙青層。同樣，操作者可能了解三檔速度范圍適于在工地上安全地行駛。另外，與給定機器類型(例如，輪式壓實機)的每個檔位相關的速度范圍在不同的機器和不同的制造商之間比較標準。因此，就算使用各種機器，操作者也偏好于對特定任務使用特定速度范圍。
[0004]然而，近來，常規手動和自動變速器已由液壓傳動裝置(液壓裝置)替代。液壓裝置通過成對的可變排量泵和固定或可變排量馬達而在其總體范圍內提供無窮可變的轉矩-速度輸出比。盡管公知液壓裝置與動力換檔變速器相比具有更高效率和擴展功能，但它對于較早變速器類型的獨立速度范圍并不以上述方式工作。具體地，在具有液壓裝置的機器中完全踏下加速器踏板將使機器加速至最大可能的速度，因為液壓裝置使用其全部范圍的輸出比。因此，為了以低于最高速度的期望速度行駛，操作者必須將加速器踏板保持在中間位置。這在許多工地常見的崎嶇地形上已證實非常困難并且導致不必要的操作者疲勞。相應地，需要以替換方式限制具有液壓裝置的行駛速度。
[0005]—種這樣的機器控制方法被記載在2008年5月20日授予Burgart等人的美國專利N0.7，373，776 (’776專利)中。’776專利記載了一種具有與固定排量馬達配對的可變排量泵的液壓裝置驅動系統。該液壓裝置驅動系統包括提供與行駛方向有關的操作者輸入和對特定傳動裝置傳動比的選擇的變速桿、提供與期望的發動機轉速有關的操作者輸入的油門踏板、以及提供傳動裝置傳動比的暫時減小的離合器。微控制器從變速桿、油門踏板和離合器接收信息，并且響應地產生將泵的排量設定為固定值的控制信號且調節發動機轉速，同時確保得到的馬達轉速保持低于已知的最高轉速極限。
[0006]盡管’ 776專利的系統可提供對液壓裝置操作的獨立控制，但它可能不是最佳的。特別地，’ 776專利不允許操作者設定馬達的最高轉速極限，微控制器不具有對馬達的排量控制，且對泵排量的固定比控制在一些應用中可能不夠。此外，微控制器不具有超速或失速超馳能力或方向切換控制。相應地，’776專利可能缺少改善機器性能和/或操作者控制的特征。[0007]本發明的系統解決了上述問題中的一個或多個問題和/或現有技術的其它問題。
【發明內容】

[0008]本發明的一個方面涉及一種用于移動式機器的驅動系統。該驅動系統可包括發動機、由發動機驅動以對流體加壓的泵、以及經由輸入通路和輸出通路與泵液壓連接的馬達。該驅動系統還可包括可由操作者移動以選擇發動機的最高允許轉速的轉速輸入部、可由操作者移動以指示與最高允許轉速相關的發動機的期望轉速的油門輸入部、和可由操作者移動以從多個可用的傳動裝置控制設定之中選擇期望的傳動裝置控制設定的傳動裝置輸入部。該驅動系統還可包括與發動機、泵、馬達、油門輸入部、轉速輸入部和傳動裝置輸入部通信的控制器。控制器可配置成基于油門輸入而選擇性地調節發動機的運轉，以減小實際發動機轉速與期望的發動機轉速之差。控制器還可配置成基于由操作者選擇的期望的傳動裝置控制設定而從多個可用的關系之中選擇使用實際發動機轉速與移動式機器的行駛速度之間的特定關系，并基于實際發動機轉速和所選擇的特定關系而選擇性地調節泵和馬達的排量。
[0009]本發明的另一方面涉及一種驅動移動式機器的方法。該方法可包括使用發動機驅動的泵對流體加壓，并且引導加壓流體從泵通過馬達以驅動移動式機器。該方法還可包括接收指示最高允許的發動機轉速的第一操作者輸入、接收指示與最高允許轉速相關的期望的發動機轉速的第二操作者輸入、以及接收操作者從多個可用的傳動裝置控制設定之中對期望的傳動裝置控制設定的選擇。該方法還可包括基于期望的發動機轉速與實際發動機轉速之差而選擇性地調節發動機的運轉。該方法可另外包括基于由移動式機器的操作者選擇的期望的傳動裝置控制設定而從多個可用的關系之中選擇使用實際發動機轉速與移動式機器的行駛速度之間的特定關系，并基于實際發動機轉速和所選擇的特定關系而選擇性地調節泵和馬達的排量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是示例性公開的機器的概略圖示；
[0011]圖2是供圖1的機器使用的示例性公開的驅動系統和示例性公開的操作者站的概略圖示；以及
[0012]圖3是響應于從操作者站接收的信號而操作圖2的驅動系統的示例性公開的方法。
【具體實施方式】
[0013]圖1示出了具有協作完成任務的多個系統和構件的示例性機器10。由機器10執行的任務可與諸如攤鋪、采礦、施工、耕種、運輸的特定行業或本領域中公知的另一行業相關。例如，機器10可實施為諸如圖1所示的輪式壓實機的移動式機器、公路或野外拖運卡車、或本領域中公知的任何其它類型的移動式機器。機器10可包括操作者站12，可從該操作者站12實現操作者對機器10的控制。機器10還可包括驅動系統14，該驅動系統14由機器10的框架支承并可操作地連接到一個或多個被驅動和/或可轉向的牽引裝置16，例如位于機器10兩側的車輪、履帶或帶。[0014]如圖2所示，操作者站12可包括接近座椅(未示出)的操作者界面18，該操作者界面18用于響應于操作者輸入而產生指示期望的機器調遣和/或功能的機器命令信號。在所公開的實施例中，操作者界面18可包括多個輸入裝置，包括油門輸入部20、制動器輸入部22、傳動裝置輸入部24和轉速輸入部26。然而，應該指出的是，如果需要的話，可包括另外的操作者輸入裝置。每個輸入裝置都可采取操縱桿、踏板、按鈕、旋鈕、開關或另一公知裝置的形式。當操作者操縱輸入裝置時，操作者可預料和實現機器10的對應操縱。
[0015]在所公開的示例性實施例中，油門輸入裝置20被示為操縱桿，該操縱桿可通過從中間位置到一個或多個最大移位位置的范圍傾斜，以產生指示在機器沿特定方向行駛期間的期望的發動機轉速的一個或多個對應的位移信號。例如，油門輸入部20可沿第一方向從中間位置傾斜到最大移位位置，以產生對應的第一位移信號。同樣，油門輸入部20可沿第二方向從中間位置傾斜到最大移位位置，以產生第二位移信號。第一和第二位移信號的值可分別與機器沿第一和第二方向(例如，沿前進和后退行駛方向)行駛期間的最高允許的發動機轉速的期望量(例如，百分比)對應。例如，當油門輸入部20處于中間位置時，第一信號可具有例如約零的最小值，這表示機器10的發動機轉速應該為當前最高運動發動機轉速的約0%。類似地，當油門輸入部20沿第一方向移位到中間位置與最大移位位置之間大約半途的位置時，第一信號可指示最高允許的發動機轉速的約50%的期望的發動機轉速。設想如果需要的話，可利用不同于百分比的函數，例如不是油門輸入部20的位移位置的百分比的線性或非線性增益。由油門輸入部20產生的第一和第二位移信號可被引導到控制器28以進行進一步的處理。
[0016]在所公開的實施例中，制動器輸入部22被示為腳踏板，該腳踏板可樞轉通過從中間位置到最大移位位置的范圍，以產生指示對使機器10減速的期望的一個或多個對應的位移信號。由制動器輸入部22產生的位移信號可被引導到控制器28以進行進一步的處理。
[0017]在所公開的實施例中，傳動裝置輸入部24和轉速輸入部26可形成具有由操作者用于選擇不同操作模式的多個輸入構件的一體單元。具體地，傳動裝置輸入部24可以是具有多個按鈕30的觸摸板，所述按鈕在被機器10的操作者按壓時選擇任何數量的可用傳動裝置控制設定(即，虛擬檔位或傳動裝置轉速-轉矩比的連續范圍的各部分)中的一個設定。例如，操作者可按壓第一個按鈕30以選擇一檔，其中驅動系統14可在最高轉矩輸出范圍和對應的最低行駛速度范圍內操作。同樣，操作者可按壓第二個按鈕30以選擇二檔或更高檔，其中驅動系統14可在較低的轉矩輸出范圍和對應的較高行駛速度范圍內操作。
[0018]轉速輸入部26也可以是具有多個按鈕32的觸摸板，所述按鈕在被機器10的操作者按壓時選擇任何數量的可用發動機轉速極限中與油門輸入部20的最大移位位置對應的一個發動機轉速極限。例如，當油門輸入部20沿第一或第二方向傾斜到最大移位位置時，操作者可按壓第一個按鈕32以選擇允許約1200rpm的最高發動機轉速的第一發動機轉速極限。同樣，操作者可按壓第二個按鈕32，以選擇允許約1500rpm的最高發動機轉速的第二發動機轉速極限。應了解的是，每次選擇的最高發動機轉速可被設定為任何期望值和/或如果需要的話特定按鈕32可與兩個不同的最高發動機轉速一例如前進行駛發動機轉速和后退行駛發動機轉速一對應。還設想如果需要的話，傳動裝置輸入部24和轉速輸入部26可以是完全分離的構件。
[0019]操作者站12還可配備有用于顯示指示機器狀態和/或性能的某些方面的參數以便操作者了解的監視器33。監視器33可以是液晶顯示器、陰極射線管顯示器、等離子體顯示器或本領域中公知的任何其它類型的顯示器中的一者。控制器28可使監視器33顯示由輸入裝置20、22、24和/或26實現的機器設定，例如當前轉速設定(由油門輸入部20提供)、當前傳動裝置檔位(由傳動裝置輸入部24提供)、當前轉速極限(由轉速輸入部26提供)和本領域中公知的其它參數。應了解的是，監視器33自身還可通過觸摸屏、軟件鎖等方式來接收操作者輸入。
[0020]控制器28可與操作者界面18和驅動系統14通信并且配置成響應于經由界面18從操作者接收的信號而控制驅動系統14的操作。可通過通信鏈路和其它合適的網絡架構來促進控制器28與機器10的其它構件之間的通信。通信鏈路可包括有線和/或無線非專用電路和協議，或基于公知的行業標準的專用鏈路和協議，例如J1939、RS-232、RP1210、RS-422、RS-485、MODBUS、CAN、SAEJl587、藍牙、因特網、內聯網、802.1 lb/g、或本領域中公知的任何其它通信鏈路和/或協議。網絡架構可單獨或以任何期望的組合包括基于電話的網絡(例如PBX或POTS)、基于衛星的網絡、局域網(LAN)、廣域網(WAN)、專用內聯網、因特網和/或任何其它合適的網絡架構。
[0021]控制器28可包括:計算機可讀的存儲器，例如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和/或閃速存儲器；二次存儲裝置，例如磁帶驅動器和/或磁碟驅動器；微處理器(CPU)，和/或用于運行所公開的應用的任何其它構件。微處理器可包括用于響應于操作者輸入而控制系統操作的商售或特別構建的微處理器的任何合適的組合。因此，控制器28可包括作為硬件、軟件和/或固件存儲在存儲器二次存儲裝置和/或微處理器內的機器指令和/或數據。如果需要的話，各種其它電路可與控制器28相關，例如供電電路、信號調節電路、螺線管驅動器電路和其它類型的電路。
[0022]如圖2所示，驅動系統14可包括協作成響應于來自控制器28的命令而產生動力并將其傳遞到牽引裝置16的構件。特別地，驅動系統14可包括構造成產生動力輸出的動力源34，以及與其可操作地聯接以接收、轉化和/或以通常方式將動力輸出傳遞到牽引裝置16的至少一個傳動單元36。
[0023]動力源34可包括具有協作成產生機械動力或電力輸出的多個子系統的內燃發動機。出于本發明的目的，將動力源34圖示和描述為四沖程柴油發動機。然而，應了解的是，動力源34可以是任何其它類型的內燃發動機，例如汽油或氣態燃料動力的發動機。動力源34內包括的子系統可包括例如燃料系統、進氣系統、排氣系統、潤滑系統、冷卻系統或任何其它合適的系統。控制器28可與動力源34的一個或多個子系統通信并且能夠調節其操作。
[0024]傳感器39可與動力源34相關以感測其輸出速度。傳感器39可體現為例如與嵌入動力源34的旋轉構件如曲軸、飛輪等內的磁體通信的磁性拾音型傳感器。在動力源34運轉期間，傳感器39可檢測由嵌入的磁體產生的旋轉磁場并響應地產生對應的反饋信號。因此，在一個方面，該信號可具有與動力源34的輸出速度成正比的頻率分量。由傳感器39產生的指示動力源34的實際發動機轉速的信號可被引導到控制器28以進行進一步處理。
[0025]傳動單元36可實施為液壓傳動裝置(液壓裝置)，該液壓傳動裝置在其連續的整體范圍內具有無窮數量的可用轉矩-速度輸出比(即，虛擬檔位)。傳動單元36可包括聯接成接收動力源34的輸出的泵38。泵38能可操作地液壓連接經由第一通路42和第二通路驅動馬達40，并且馬達40可由來自泵38的加壓流體驅動成使牽引裝置16旋轉并驅動機器10。如下文將更詳細地描述的，泵38和/或馬達40的一個或多個操作特性可由控制器28響應地調節，以實現傳動單元36的連續范圍內期望的轉矩-速度比或比子集。
[0026]泵38可具有可變排量并由控制器28控制以從馬達30抽吸流體并沿兩個方向以特定升高的壓力和/或速度排出流體回到馬達40。亦即，泵38可包括行程調節機構，例如旋轉斜盤，尤其基于馬達40的期望速度和/或轉矩液力或電子機械地調節所述行程調節機構的位置，以由此改變泵38的輸出(例如，排出壓力或速度)。泵38的排量可沿第一方向從基本上不從泵38排出流體的零排量位置被調節為流體以最高速度從泵排出到第一通路42中的最大排量位置。同樣，泵38的排量可沿第二方向從零排量位置被調節為流體以最高速度從泵38排出到第二通路44中的最大排量位置(即，泵38可以是偏心泵)。泵38可通過例如副軸、帶或采用另一種合適的方式可驅動地連接到機器10的動力源34。替換地，泵38可以經由變矩器、齒輪箱、電路或者采用本領域內公知的任何其它方式間接地連接到動力源34。
[0027]馬達40可通過由泵38產生的流體壓力差驅動而旋轉。具體地，馬達40可包括位于泵送機構如葉輪、柱塞或活塞系列(未示出)的任一側的第一和第二腔室(未示出)。當第一腔室經由第一通路42被充填來自泵38的加壓流體且第二腔室經由第二通路44排出回到泵38的流體時，泵送機構可被促使沿第一方向(例如，沿向前行駛方向)移動或旋轉。相反，當第一腔室排出流體且第二腔室被充填加壓流體時，泵送機構可被促使沿反方向(例如，沿后退行駛方向)移動或旋轉。流體進出第一和第二腔室的流量可決定馬達40的輸出速率，而跨泵送機構的壓力差可決定輸出轉矩。設想如果需要的話，馬達40的排量可以是可變的，使得對于所供給的流體的給定流量和/或壓力，可通過控制器28調節馬達40的速度和/或轉矩輸出。
[0028]在一些實施例中，馬達40也可被機械地驅動以在傳動單元36內形成壓力差，該壓力差用于減慢機器10和/或在機器10減速期間恢復能量。特別地，可存在牽引裝置16以比馬達40否則通過來自泵38的流體驅動更快的速度和/或更大的轉矩旋轉的時刻。在此情形中，馬達40可用作泵，從而對引導回到泵38的流體加壓，泵38在此情形中可用作馬達。當馬達40對流體加壓時，由牽引裝置16分配給馬達40的能量可消散，由此減慢牽引裝置16的旋轉。從馬達40引導回到泵38的加壓流體可通過泵38減小施加于動力源34的負荷，并且在一些情形中甚至用于驅動動力源34。
[0029]在一些應用中，使用馬達40來減慢和/或停止機器10可能不夠。在這些應用中，機器10可配備有制動裝置48。制動裝置48可與機器10的一個或多個牽引裝置16可操作地相關并且配置成當控制器28命令機器10的運動時減速機器10的運動(例如，響應于經由制動器輸入部22接收的制動信號)。在一個實施例中，制動裝置48可包括液壓致動的車輪制動器，例如配置在牽引裝置16的車輪中間的輪式制動器或鼓式制動器和機器10的對應終傳動組件(未示出)。當被致動時，制動裝置48內的加壓流體可被用于增加機器10的滾動摩擦。
[0030]圖3示出響應于從操作者站12接收的信號而控制驅動系統14的示例性方法。將在下面的章節中詳細說明圖3，以進一步說明所公開的概念。
[0031]工業話用件
[0032]所公開的驅動系統可適用于具有液壓裝置的任何移動機器。所公開的驅動系統可允許操作者選擇與動力換檔傳動裝置的常見速度范圍對應的單獨的速度范圍，這可允許有經驗的操作者操作機器感到更舒適。另外，可選擇的發動機轉速可允許操作者完全移動油門輸入部20而不超過期望的最高速度，從而避免操作者不必要地疲于在崎嶇地形將油門輸入部20保持在中間位置。相應地，液壓裝置的已知效率益處可在任何移動式機器中實現而不犧牲操作者舒適度和與較早的傳動裝置類型相關的熟悉度。現在將描述驅動系統14的操作。
[0033]如圖3所示，在驅動系統14起動期間，控制器28可接收來自機器10的操作的輸入(步驟300)。該輸入可尤其包括期望的行駛方向、最高允許的發動機轉速、期望的發動機轉速、傳動裝置控制選擇和任何期望的制動。期望的行駛方向可由操作者經由油門輸入部20的傾斜方向指示。最高發動機轉速可經由轉速輸入部26來選擇并與當油門輸入部20傾斜至其最大移位位置時操作者希望動力源34實現的最高發動機轉速。期望的發動機轉速可根據最高發動機轉速(例如，百分比)經由油門輸入部20來選擇。傳動裝置控制部可由操作者經由傳動裝置輸入部24來指示并與傳動單元36的整體速度-轉矩范圍的特定部分對應。期望的制動可經由對制動器輸入部22的操縱來指示。
[0034]在從油門輸入部20、制動器輸入部22、傳動裝置輸入部24和轉速輸入部26各者接收信號之后，控制器28可判定是否希望機器10的加速(步驟305)。當期望的發動機轉速大于最高允許的發動機轉速的閾值量(例如，大于約0%)且已選擇非零的傳動裝置控制設定時(即，當沒有選擇傳動單元36的空檔或駐車設定時)，控制器28可判定為希望機器10加速。
[0035]當控制器28判定為機器10的操作者希望機器10加速時，控制器28可基于經由油門輸入部20接收的期望發動機轉速與通過傳感器39感測到的動力源34的實際發動機轉速之差來調節動力源34的速度(步驟310)。可通過向動力源34發出合適的命令(例如，通過向燃料和/或空氣導入系統發出命令)來調節動力源34的速度，直至期望發動機轉速與實際發動機轉速之差小于可接受的量。控制器28然后可從存儲在控制器28的存儲器中的加速度映射圖內包含的多個可用的關系之中選擇使用特定的關系。在所公開的實施例中，每個關系都可與從操作者接收的傳動裝置控制選擇對應，并且采取將實際發動機轉速與機器10的行駛速度關聯的加速度曲線的形式。控制器28可使用所選擇的關系來調節泵38和/或馬達40的排量，直至基本上實現與實際發動機轉速對應的行駛速度(步驟320)。應該指出的是，雖然步驟310-320被示出和描述為以特定次序發生，但設想如果需要的話，這些步驟能以不同次序完成或同時完成。
[0036]如果在機器10沿特定方向(例如，沿向前方向)行駛期間，操作者沿反方向快速使油門輸入部20經中間位置傾斜至另一移位后的位置(例如，在最短時長內)，則操作者可能正在指示希望機器10盡可能快地切換行駛方向(例如，從前進到后退)。在一些例子中，操作者可切換油門輸入部20的移位方向而不首先等待機器10沿第一方向完全停止。如果控制器28要使機器10如操作者所請求的那樣精確地加速，則會使機器10以不平穩的方式操作(例如，失控)，這在壓實攤鋪操作的示例中會損傷工作面。相應地，控制器28可配置成檢測操作者何時已快速地切換油門輸入部20的移位方向(步驟325)并相應地作出響應。
[0037]當控制器28判定為機器10的操作者已快速切換油門輸入部20的移位方向時，在使機器10按照通常的加速程序沿新的方向加速之前(即，在返回步驟310-320之前)，控制器28可使機器10沿原始方向激進地減速至最低速度以下(例如，大致完全停止)(步驟330)，且然后使泵38的行程調節機構偏心轉動(步驟335)。在一些實施例中，機器10的該激進減速可涉及僅對泵38的立即排量控制。然而，在另一些實施例中，機器10的激進減速可僅涉及制動裝置48的啟動或對泵排量和制動器的致動的同時控制。在又一些實施例中，該減速的激進可至少部分地基于沿原始方向的初始速度。亦即，對于較高的初始速度，控制器28可實現比較低的初始速度更激進的減速。
[0038]在機器10運轉期間的任何時間，機器10在根據操作者選擇的發動機轉速和傳動裝置控制選擇而被控制時可能超速或失速。例如，當以所選擇的低檔下陡坡行駛時，馬達40可能通過泵38將動力源34驅動到會引起損壞動力源34的過高速度。在另一示例中，當以所選擇的高檔上陡坡行駛時，動力源34上的負荷可能將動力源34帶動至足以導致動力源34的運轉不穩定的低速。相應地，控制器28可經由傳感器39連續監視動力源34的速度并判定是否趨于或已經發生超速或失速(步驟340)。
[0039]如果存在動力源34超速或失速的可能性，則控制器28可忽視操作者作出的選擇(例如，忽視傳動裝置控制選擇、期望的發動機轉速和/或最高允許的發動機轉速)，并調節機器10的運轉以保護機器10的構件(步驟345)。例如，當超速趨于發生或已經發生時，控制器28可使傳動單元36調節至更高的檔位以使得可降低動力源34的速度。在另一示例中，當失速趨于發生或已經發生時，控制器28可使傳動單元36調節至更低的檔位以使得可提高動力源34的速度。應該指出的是，在完成步驟325期間，當控制器28判定為油門輸入部20還沒有切換方向時，控制可跳過步驟330-335并以上述方式繼續步驟340-345。
[0040]回到步驟305，當控制器28判定為機器10的操作者不再希望機器10加速時(例如，當油門輸入部20已回到中間位置時)，控制器28可響應地實施滑行操作(步驟350)。特別地，控制器28可開始逐漸調節傳動單元36的速度-轉矩比，以使得機器10在期望的時間段以期望量減慢。如上所述，傳動單元36的速度-轉矩比可通過調節泵38和/或馬達40的排量來調節。在所公開的示例性實施例中，控制器28在滑行操作期間同時調節泵38和馬達40兩者的排量。設想控制器28還可將動力源34 (例如，動力源34的燃料和/或空氣導入子系統)的操作調節成使得在傳動裝置調節的實施期間動力源34的實際速度大致保持在操作者所選擇的期望發動機轉速。
[0041]機器10在滑行操作期間的減速在機器10減速的大部分時間段(流入，該時間段的約70-90% )基本上是直線的，且于是包括朝向該時間段的結束部分(例如，大致該時間段的剩余10-30%)的短曲線減速。該曲線減速可有助于協助(feather)機器10完全停止，這在諸如立即停止會損傷新壓實的路面的壓實路面的應用中可以是有幫助的。機器10在循環期間減速的時間段的長度可以可變的并且部分地取決于在滑行操作啟動時機器的行駛速度和/或動力源34的實際發動機轉速。在所公開的實施例中，控制器28可使用具有將機器10的行駛速度與自滑行操作啟動以來經過的時間段關聯的至少一根減速曲線的滑行減速映射圖。然而，設想如果需要的話，可采用其它方法和/或算法來使機器10在滑行期間減速。
[0042]在機器10運轉期間，在油門輸入部20釋放之后可能存在機器10的操作者希望比經由上述滑行操作實施的減速快地減慢機器10的時間。在這些情形中，操作者可使制動器輸入部22朝向最大移位位置移動一定距離。控制器28可檢測該移動(步驟355)并且選擇性地中斷滑行操作以根據制動器輸入部22的移位后的位置實施至少兩次不同的制動操作中的一次制動操作。特別地，如果在比較步驟360期間，控制器28判定為制動器輸入部22已移位小于從其中間位置到其最大移位位置的距離的約70-90% (例如，經過約80% )，則控制器28可實施通常的制動程序(步驟365)。然而，如果在完成步驟360期間，控制器28判定為制動器輸入部22已移位到超過所述約70-90%位置的位置，則控制器28可改為激進地停止機器10 (步驟370)。為了激進地停止機器10，控制器28可例如以與制動器輸入部22的移位后的位置基本上成比例的程度啟動制動裝置48。在一些實施例中，控制器28可僅在操作者已選擇特定的傳動裝置檔位時一例如僅在傳動單元36正以二檔或三檔運
轉時-才啟動制動裝置48。設想在同一實施例或另一些實施例中，制動裝置48的啟動可
繼續到機器10已完全停止為止，即使操作者在已實現完全停止之前釋放制動器輸入部22。
[0043]在一個實施例中，通常的制動程序可首先涉及僅對泵38的排量控制，但以比與上述滑行操作相關更激進的方式進行。亦即，控制器28可利用存儲在存儲器中的制動減速映射圖，該映射圖與滑行減速映射圖一樣包括將機器10的行駛速度與自操作啟動以來經過的時間關聯的至少一根減速曲線。然而，制動減速映射圖中包括的減速的時間段可比滑行減速映射圖中包括的時間段短。在控制器28已以泵38的最大限度調節其排量之后，如果需要的話，控制器28然后可在通常的制動程序期間對馬達40進行調節以繼續減速。
[0044]對本領域的技術人員來說顯而易見的是，能夠對所公開的驅動系統作出各種改型和變型。根據本說明書和對所公開的驅動系統的實踐，其它實施例對本領域的技術人員來說將顯而易見。應該認為說明書和示例僅為示范性的，真實范圍通過以下權利要求和它們的等效物來指明。
【權利要求】
1.一種用于移動式機器(10)的驅動系統(14),包括: 發動機(34)； 泵(38)，所述泵由所述發動機驅動以對流體加壓； 馬達(40)，所述馬達經由輸入通路(42)和輸出通路(44)與所述泵液壓地連接； 轉速輸入部(18)，所述轉速輸入部能由操作者移動以選擇發動機的最高允許轉速；油門輸入部(20)，所述油門輸入部能由操作者移動以指示與所述發動機的最高允許轉速相關的所述發動機的期望轉速； 傳動裝置輸入部(24)，所述傳動裝置輸入部能由操作者移動以從多個可用的傳動裝置控制設定中選擇期望的傳動裝置控制設定；和 控制器(28)，所述控制器與所述發動機、所述泵、所述馬達、所述油門輸入部、所述轉速輸入部和所述傳動裝置輸入部通信，所述控制器配置成: 基于所述油門輸入部而選擇性地調節所述發動機的運轉，以減小實際發動機轉速與所述發動機的期望轉速之差； 基于由操作者選擇的期望的傳動裝置控制設定而從多個可用的關系之中選擇所述實際發動機轉速和移動式機器的行駛速度之間的特定關系；并且 基于所述實際發動機轉速和所選擇的特定關系而選擇性地調節所述泵和所述馬達的排量。
2.根據權利要求1所述的驅動系統，其中，所述多個可用的關系由存儲在所述控制器的存儲器中的控制圖內包含的不同加速曲線表示。
3.根據權利要求2所述的驅動系統，其中，在利用不同的加速曲線中給定的一個加速曲線的對所述移動式機器的行駛速度進行控制期間，所述泵和所述馬達的排量改變。
4.根據權利要求1所述的驅動系統，其中，所述油門輸入部也能由操作者移動以指示期望的行駛方向。
5.根據權利要求4所述的驅動系統，其中，所述油門輸入部是操縱桿，所述操縱桿能沿第一方向從中間位置朝向最大移位位置樞轉以指示在沿前進方向行駛期間所述發動機的期望轉速，并且能沿第二方向從所述中間位置朝向最大移位位置樞轉以指示在沿后退方向行駛期間所述發動機的期望轉速。
6.根據權利要求5所述的驅動系統，其中，所述控制器還配置成: 判定所述操縱桿何時在閾值時間段內已從沿所述第一方向移位后的位置移動到沿所述第二方向移位后的位置； 當所述操縱桿回到所述中間位置上，響應地使所述移動式機器比以其它方式實施的減速更快地減速；以及 在所述移動式機器沿所述第一方向的行駛速度低于閾值速度之后，響應地使所述移動式機器加速。
7.根據權利要求1所述的驅動系統，還包括能由操作者移動以指示期望使所述移動式機器減速的制動器輸入部(22)，其中所述控制器還與所述制動器輸入部通信并且配置成基于期望使所述移動式機器減速而選擇性地忽視所述發動機的期望轉速以及所述實際發動機轉速與所述移動式機器的行駛速度之間的特定關系中的至少一者。
8.根據權利要求7所述的驅動系統，其中:所述制動器輸入部能從中間位置通過一定范圍移動到最大移位位置；并且 所述控制器配置成: 當所述制動器輸入部從所述中間位置移動到小于其范圍的約70-90%的移位后的位置時，選擇性地降低所述發動機的期望轉速；并且 當所述制動器輸入部從所述中間位置移動到大于其范圍的約70-90%的移位后的位置時，選擇性地忽視所述實際發動機轉速與所述行駛速度之間的特定關系。
9.根據權利要求1所述的驅動系統，其中，所述控制器還配置成: 判定所述發動機超速或失速的可能性；以及 基于所述發動機超速或失速的可能性而選擇性地忽視所述發動機的期望轉速以及所述實際發動機轉速與所述移動式機器的行駛速度之間的特定關系中的至少一者。
10.一種驅動移動式機器(10)的方法,包括: 使用發動機驅動的泵(38)對流體加壓； 引導來自所述泵的加壓流體通過馬達(40)以驅動所述移動式機器； 接收指示最高允許的發動機轉速的第二操作者輸入； 接收指示與發動機的最高允許轉速相關的發動機的期望轉速的第一操作者輸入； 接收操作者從多個可用的傳動裝置控制設定之中選擇的期望的傳動裝置控制設定； 基于所述期望的發動機轉速與實際發動機轉速之差而選擇性地調節發動機的運轉； 基于由所述移動式機器的操作者選擇的期望的傳動裝置控制設定而從多個可用的關 系之中選擇所述實際發動機轉速與所述移動式機器的行駛速度之間的特定關系；以及 基于所述實際發動機轉速和所選擇的特定關系而選擇性地調節所述泵和所述馬達的 排量。
【文檔編號】E02F9/20GK104024537SQ201280064596
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月30日 優先權日:2011年11月1日
【發明者】M·W·里斯, P·A·德沃拉克, M·L·諾頓, J·M·沙夫 申請人:卡特彼勒路面機械公司