專利名稱：使用旁通閥的低功率液力機(jī)械傳動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由液力機(jī)械傳動裝置提供動力的車輛。更具體地，本發(fā)明 涉及一種具有旁通閥的改進(jìn)的流體靜壓回路及其使用方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)車輛由于例如路緣、圓木、制動或類似的外力突然停止時，傳動比
(transmissionratio)必須或迅速地向零降低，或者必須集成輔助裝置以卸荷傳 動裝置和發(fā)動機(jī)之間的扭矩傳遞。在液力機(jī)械傳動裝置中，當(dāng)突然出現(xiàn)車 輛負(fù)荷時，液壓旋轉(zhuǎn)部件之間的再循環(huán)流動路線一側(cè)的液壓會迅速的升高。 在使車輛停止的制動或其它的外力方法過程中，扭矩傳遞導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的突 然的負(fù)荷，該負(fù)荷易于降低發(fā)動機(jī)的速度。如果該負(fù)荷太高，發(fā)動機(jī)會停 止運(yùn)轉(zhuǎn)或損壞(killed)，特別是在低節(jié)氣門設(shè)定下當(dāng)發(fā)動機(jī)輸出扭矩水平在 其最低水平的時候更是如此。
承受停止和啟動的快速變化負(fù)荷的狀態(tài)的液力機(jī)械傳動裝置 (hydromechanical transmission, HMT)或靜壓傳動裝置(hydrostatic transmission,HST)必須具有一種裝置，以便當(dāng)車輛節(jié)氣門被設(shè)定在低功率設(shè) 置下時，防止扭矩設(shè)置從車輛傳動系傳送到發(fā)動機(jī)輸出軸。變化負(fù)荷的狀 態(tài)通常被管理，以便通過調(diào)節(jié)HMT或HST的傳動比設(shè)定或通過在發(fā)動機(jī) 和傳動裝置之間安裝離合器機(jī)構(gòu)來將發(fā)動機(jī)速度保持在低速度。有時候在 實踐中，例如單向軸承之類的反向機(jī)構(gòu)被安裝，以允許扭矩沿一個方向被 傳送回發(fā)動機(jī)。這易于沿第一方向使發(fā)動機(jī)加速，但是也易于沿相反的方 向使發(fā)動機(jī)變慢。
通常地，該實踐防止發(fā)動機(jī)以這樣的方式被傳動裝置加載傳動裝置 使發(fā)動機(jī)損壞。但是，離合器的缺點是，它允許車輛沿相反的方向空轉(zhuǎn)。 此外，由于離合器是基于摩擦力的，因此它易于被磨損，這導(dǎo)致扭矩傳遞 能力的降低，并最終導(dǎo)致故障。
4調(diào)節(jié)HMT或HST的傳動比以防止發(fā)動機(jī)損壞的方法也有缺點。具體 地，某些情況下需要比比率設(shè)定硬件所能提供響應(yīng)更快的響應(yīng)。該邏輯必 須決定該調(diào)節(jié)是否應(yīng)當(dāng)減小或增加比率，并且該決定需要知道扭矩在發(fā)動 機(jī)和傳動裝置之間傳遞所需的方向，以便提供所需要的中斷，以防止發(fā)動 機(jī)損壞。因此，所需要調(diào)節(jié)的比率的方向取決于操作者輸入、減速需要和 由于制動的應(yīng)用和/或地形而引起的外部負(fù)荷。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種靜壓回路的改進(jìn)的操作方法，以 避免在預(yù)定的狀態(tài)下?lián)p壞發(fā)動機(jī)。
本發(fā)明的另一個目的是防止車輛的空轉(zhuǎn)。 本發(fā)明的另一個目的是提供可以省略離合器的靜壓回路。 通過閱讀說明書和權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些和其它的目的、特征或 優(yōu)點將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
一種具有靜壓回路的車輛的操作方法。該方法包括提供靜壓回路，所 述靜壓回路具有第一液壓部件、第二液壓部件以及第一和第二流體管線， 所述第一液壓部件通過所述第一和第二流體管線流體地連接到所述第二液 壓部件。靜壓回路還具有通過所述第一和第二流體管線平行地連接到所述 第一和第二液壓部件上的旁通閥。然后所述旁通闊被控制，使得當(dāng)預(yù)定的 狀態(tài)出現(xiàn)時閥打開，以便釋放所述靜壓回路中的壓力。


圖l是靜壓回路的示意圖;
圖2是用于靜壓回路的控制回路的示意圖3是顯示了作為發(fā)動機(jī)rpm (轉(zhuǎn)數(shù))和車輛rpm的函數(shù)的旁通閥的開度 的圖示，其中，x軸是以秒為單位測量的時間，y軸是百分比和rpm;以及
圖4是顯示了作為發(fā)動機(jī)rpm和車輛rpm的函數(shù)的旁通閥的開度的圖 示，其中，x軸是以秒為單位測量的時間，y軸是百分比和rpm。
具體實施例方式
圖1顯示了靜壓回路10，其通常與發(fā)動機(jī)結(jié)合使用以驅(qū)動諸如叉車、 滑移裝載機(jī)之類的車輛的車輪。靜壓回路10具有第一液壓部件12，例如具 有旋轉(zhuǎn)斜盤14的液壓泵，所述液壓泵被連接到進(jìn)氣增壓泵(charge pump)16 上且與儲油器18流體地連接，這是本領(lǐng)域已知的。第一液壓部件12與第 二液壓部件或馬達(dá)20流體地連接，馬達(dá)20相似地流體地連接到儲油器22 上。液壓部件或泵和馬達(dá)12和20通過第一和第二流體管線24和26被流 體地連接。第一和第二流體管線24和26還被流體地連接到出油閥(check value)系統(tǒng)28上，其中，來自儲存器30的附加的流體可以通過進(jìn)氣增壓泵 16被提供到靜壓回路中。
此外，旁通閥32被流體地連接到第一和第二液壓部件之間。具體地， 旁通閥32被流體地連接到液壓部件12和20上，液壓部件12和20平行地 位于旁通流體管線34中，旁通流體管線34流體地連接在第一和第二流體 管線24和26之間。
在一個實施例中的旁通閥32可以是本領(lǐng)域已知的數(shù)字裝置或閥。或者， 旁通閥32可以是被電連接到控制器36上的比例閥，以實現(xiàn)期望的動作。 通過將旁通閥平行地放置在第一和第二液壓部件12和20之間，當(dāng)閥在第 一和第二液壓管線24和26之間打開時，系統(tǒng)中的壓力被釋放。這樣，無 論旋轉(zhuǎn)斜盤的角度和構(gòu)成HMT的液壓支腿的兩個液壓部件的速度如何，通 過液力機(jī)械傳動裝置的液壓支腿的扭矩降低了。
在一個優(yōu)選的實施例中，旁通閥32是電連接到控制器36上的比例旁 通閥?？刂破?6接收來自旋轉(zhuǎn)斜盤14、節(jié)氣門38、發(fā)動機(jī)速度40、車輛 速度42、制動44和檔位選擇46的輸入，以便控制和操作靜壓回路10。具 體地，通過監(jiān)視所有這些輸入，控制器可以向旋轉(zhuǎn)斜盤驅(qū)動器48和旁通閥 32發(fā)送信號，以便操作靜壓回路IO。
在操作中，當(dāng)旁通閥32打開時，回路10中的液壓被釋放，從而限制 發(fā)動機(jī)承受的扭矩負(fù)荷。通過監(jiān)視兩個變量而控制旁通閥的打開量。第一 個變量是由第一液壓部件12或可變液壓單元的旋轉(zhuǎn)斜盤14的位置限定的 液力機(jī)械傳動比的百分比。第二個參數(shù)是被限定為隨同恒定的比例參數(shù)的 車輛相對速度和發(fā)動機(jī)速度的實際的車輛速比百分比(vehide ratiopercentage),用于調(diào)節(jié)齒輪換擋，這樣，液力機(jī)械轉(zhuǎn)換比百分比和車輛速比 百分比的比例是相同的。
在打開旁通閥32之后， 一旦液力機(jī)械傳動比的百分比回到零，旁通閥 32可以僅基于車輛速比百分比而關(guān)閉。如果車輛停止了，那么關(guān)閉旁通閥 32可以迅速地完成，因為通過閥的流量很小。但是，如果車輛由于車輛動 力或坡度(例如車輛在山丘上)而移動，在該坡度上車輛處于工作狀態(tài)，山丘 那么必須控制旁通閥32的關(guān)閉，以便使旁通閥3慢慢地關(guān)閉。具體地，關(guān) 閉的速度必須被調(diào)節(jié)為通過傳動裝置保持車輛上的停止扭矩。但是，停止 扭矩不能太高，以至于超過發(fā)動機(jī)制動扭矩水平，這將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)速度升 高或發(fā)動機(jī)損壞。由于旁通閥32沿兩個方向工作，因此無論車輛移動方向 或負(fù)荷如何，流體都會從液壓環(huán)(hydraulicloop)的高側(cè)向低側(cè)流動。
旁通閥的操作被限制為已出現(xiàn)的一組預(yù)定的狀態(tài)，其中，閥32需要被 啟動，以釋放靜壓回路中的壓力。 一個預(yù)定的狀態(tài)在正常的減速過程中出 現(xiàn)。在正常的減速過程中，當(dāng)發(fā)動機(jī)到達(dá)其啟動速度時，液力機(jī)械傳動比 可以在零百分比以上。車輛也是移動的，這意味著實際的車輛速比也在零 以上。這樣，發(fā)動機(jī)、傳動裝置或傳動系必須吸收來自車輪的、使車輛停 止所需要的任何扭矩，扭矩通過傳動裝置到達(dá)發(fā)動機(jī)。具體地，車輛移動 的速度取決于液力機(jī)械傳動比和外部負(fù)荷，例如山丘的坡度和/或通過車輛 速度和質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動量的車輛重量。液力機(jī)械傳動裝置的控制正常地被限 制為提供平穩(wěn)的減速。在該狀態(tài)下，旁通閥的打開量由液力機(jī)械傳動比和 實際的車輛速比之差確定。如果該差別大于預(yù)定的偏移量，那么旁通閥與 超出預(yù)定量的差別量成比例地被打開。
在旁通閥邏輯的執(zhí)行中，當(dāng)發(fā)動機(jī)速度到達(dá)低怠速速度設(shè)定時，旁通 閥打開的量為液力機(jī)械傳動比和車輛速度相對于發(fā)動機(jī)速度的比率之間 的、直到液力機(jī)械傳動比到達(dá)零的差別量。在該時間點之后，旁通閥流動 區(qū)域被打開到一定的水平，該水平由車輛速度相對于發(fā)動機(jī)速度的比率確 定。
在車輛速度和發(fā)動機(jī)速度之間的預(yù)定的比率設(shè)定量上，旁通閥被完全 的關(guān)閉。該速比被預(yù)定為一定的水平，在該水平，發(fā)動機(jī)動力扭矩足夠繼 續(xù)使車輛減速，而不會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞。通過延遲旁通閥打開至低于低目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度以下的點，發(fā)動機(jī)可以被用于提供實現(xiàn)低至一定速度的發(fā)動 機(jī)制動，在該速度，在低的節(jié)氣門位置所述發(fā)動機(jī)制動是最小的。
旁通閥32還被用于限制山丘上的車輛速度的量。當(dāng)從山丘上下來而旁 通閥打開時，車輛易于加速。當(dāng)車輛的速度到達(dá)預(yù)定的量時，隨同增加的 車輛速度相對于發(fā)動機(jī)速度的比率正常地打開的旁通閥32在車輛速比進(jìn)一 步增加時可以在控制力的作用下而關(guān)閉。這提供了液壓制動，并起作用以 便限制車輛在山丘上的速度，并對發(fā)動機(jī)速度產(chǎn)生的影響。
當(dāng)操作者進(jìn)行緊急制動操作同時釋放節(jié)氣門，例如突然停止時，另一 個用于打開旁通閥32的預(yù)定狀態(tài)出現(xiàn)了。當(dāng)發(fā)動機(jī)速度、車輛速度、節(jié)氣 門控制力(command)和發(fā)動機(jī)減速全部表明施加了突然的停止時，旁通閥32 被打開。隨后通過傳動比和車輛速度相對于發(fā)動機(jī)速度的速比之差確定閥 打開的量。
結(jié)合突然的停止，控制邏輯還將液力機(jī)械傳動比控制力百分比重置到 比實際的車輛速比低預(yù)定的量的水平。這通過迅速地使傳動比接近于零百 分比而使發(fā)動機(jī)卸荷。這也使傳動比百分比接近匹配于實際的物理車輛速 比百分比，這樣，通過旁通閥32的流動量僅暫時是很大的，然后當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜 盤14的位置緊密地匹配于控制力時，迅速地減小到較小的水平，該控制力 當(dāng)前導(dǎo)致車輛速比為零。
如果在突然的停止過程中，車輛停止之前開始節(jié)氣門復(fù)原，旋轉(zhuǎn)斜盤 14已經(jīng)被向回移動到一個位置，以便允許發(fā)動機(jī)速度復(fù)原，但是不會太遠(yuǎn) 而導(dǎo)致延遲車輛的加速。這兩個操作在突然的停止的過程中共同防止發(fā)動 機(jī)損壞。
另一個預(yù)定的狀態(tài)是當(dāng)發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)并且旁通閥32必須被打開以允許 車輛移動時。具體地，當(dāng)液力機(jī)械傳動比不是零百分比時，通過打開旁通 閥32，車輛被允許移動，這樣，檔位可以被切換。但是，由于車輛速度量 需要被限制，打開的量隨著車速增加而被減少。液壓部件12和20內(nèi)部的 泄露允許車輛移動，但是，車輛速度借助于旁通閥的打開而被限制。
當(dāng)車輛試圖在打開旁通閥32的另一個預(yù)定的狀態(tài)之后重新獲得車輛驅(qū) 動時，另一個預(yù)定的狀態(tài)出現(xiàn)了。這需要旁通閥32及時地關(guān)閉。在低加速 度狀態(tài)下伴隨最小的節(jié)氣門輸入立即關(guān)閉所述閥會導(dǎo)致顯著的急停，因為旁通閥流量突然下降。這會導(dǎo)致新的壓力的快速增加，從而導(dǎo)致通過傳動 裝置的扭矩增加。此外，如果節(jié)氣門中有大的變化，那么操作者期望通過 液力機(jī)械傳動裝置傳遞的扭矩的快速增加，以便產(chǎn)生高速比的車輛加速度。
因此，節(jié)氣門重置過程中旁通閥32的關(guān)閉由節(jié)氣門控制力的量控制。節(jié)氣 門控制力越大，從給定的開度關(guān)閉旁通閥所需要的時間越短。 一旦閥32被 關(guān)閉了，就不再需要進(jìn)一步的動作。如果旁通閥比它未如此打開的狀態(tài)打 開的程度更大，那么旁通閥在給定的節(jié)氣門控制力增加之后關(guān)閉所花費的 時間會更長。
圖3和4示出具有采用旁通閥32的靜壓回路的車輛的運(yùn)行狀態(tài)的圖示 說明。圖示中的x軸表示以秒為單位測量的時間，而圖示中左手側(cè)的y軸 表示百分比，圖示的右手側(cè)的y軸表示每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)或ipm。具體地，該圖 示示出相對于時間的旁通閥百分比50、液力機(jī)械傳動比百分比52和實際的 車輛速比百分比54，以及另外相對于時間的以rpm為單位測量的發(fā)動機(jī)速 度56和車輛速度58。圖3示出采用旁通閥的減速度，而圖4示出緊急制動 或突然的停止。在這兩種狀態(tài)下，通過使用旁通閥，發(fā)動機(jī)速度和車輛速 度被準(zhǔn)確地保持，而不會使發(fā)動機(jī)損壞。
這樣，提供了一種操作具有靜壓回路的車輛的改進(jìn)方法。通過使用旁 通閥32，閥自身可以代替離合器的相同作用，且具有附加的優(yōu)點在兩個 移動方向上提供發(fā)動機(jī)制動扭矩。由于無需離合器，就克服了磨損離合器、 離合器最終出現(xiàn)故障、和更換離合器的缺點。旁通閥控制封閉環(huán)回路兩側(cè) 之間的相對壓力，以限制來自液力機(jī)械傳動裝置或靜壓傳動裝置內(nèi)的車輛 驅(qū)動輪和發(fā)動機(jī)之間的扭矩量。從而限制了空轉(zhuǎn)，并提供了改進(jìn)的操作。 因此至少實現(xiàn)了預(yù)定的目的。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可以理解的是，可以在不背離本發(fā)明的精 神和范圍的前提下對該裝置進(jìn)行其它的各種吝樣的修改。所有這樣的修改 和變更都落在并預(yù)期涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種具有靜壓回路的車輛的操作方法，包括提供靜壓回路，所述靜壓回路具有第一液壓部件、第二液壓部件以及第一和第二流體管線，所述第一液壓部件通過所述第一和第二流體管線流體地連接到所述第二液壓部件；提供布置在所述第一和第二流體管線之間并流體地連接到所述第一和第二流體管線的旁通閥；當(dāng)預(yù)定的狀態(tài)出現(xiàn)時啟動所述旁通閥，以釋放所述靜壓回路中的壓力。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述預(yù)定的狀態(tài)是其中液力機(jī)械 傳動比和實際的車輛速比之差大于預(yù)定的偏移量。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，與所述大于預(yù)定的偏移量的差成 比例地打開所述旁通閥。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述預(yù)定的狀態(tài)是其中所述車輛 受到控制而停止。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，與HMT比和實際的車輛速比之 差成比例地打開所述旁通閥。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述預(yù)定的狀態(tài)是其中所述馬達(dá) 未工作。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，與車輛速度成比例地打開所述旁 通閥。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述預(yù)定的狀態(tài)是對于扭矩快速 增加的請求。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，啟動節(jié)氣門導(dǎo)致所述對于扭矩快 速增加的請求。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制器被電連接到所述旁通閥 以啟動所述閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用旁通閥的低功率液力機(jī)械傳動和一種操作具有靜壓回路的車輛的方法。所述方法包括提供具有第一和第二液壓部件的靜壓回路，所述第一和第二液壓部件通過第一和第二流體管線流體地相互連接。在所述第一和第二流體管線之間布置旁通閥，控制所述旁通閥以當(dāng)特定的預(yù)定的狀態(tài)出現(xiàn)時啟動所述旁通閥，從而釋放所述靜壓回路中的壓力。
文檔編號F16H61/38GK101446350SQ20081018878
公開日2009年6月3日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者K·R·威廉斯 申請人:索爾-丹福斯公司