專利名稱：具有可變動(dòng)力源轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速器控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于具有無級(jí)變速器的機(jī)器的控制系統(tǒng)，并且更特別地，涉 及一種用于基于無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速來改變動(dòng)力源轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可使用諸如公路用車輛、非公路用拖運(yùn)卡車、輪式裝載機(jī)、自動(dòng)平地機(jī)和其他類型 的重型機(jī)器的機(jī)器進(jìn)行多種任務(wù)。這些機(jī)器一般包括動(dòng)力源，動(dòng)力源可以體現(xiàn)為諸如柴油 發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)以提供需要的動(dòng)力從而完成任務(wù)。動(dòng)力源 產(chǎn)生的動(dòng)力可以通過諸如無級(jí)變速器(CVT)的變速器傳遞至一個(gè)或多個(gè)地面接合裝置以 推進(jìn)機(jī)器。通常使用機(jī)器控制系統(tǒng)來協(xié)調(diào)和調(diào)節(jié)動(dòng)力源和CVT的操作以改進(jìn)機(jī)器的響應(yīng)性 和效率。例如，當(dāng)機(jī)器行進(jìn)時(shí)，動(dòng)力源和CVT可以具有使動(dòng)力源和CVT基本穩(wěn)定且高效地運(yùn) 行的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍。在此范圍之外的運(yùn)行可能增加燃料消耗和/或降低響應(yīng)性。于2007年3月20日授權(quán)予Kuras等人的美國專利No. 7，192，374 (，374專利) 中公開了一種用于控制動(dòng)力源和CVT的方法。’ 374專利公開了一種調(diào)節(jié)傳動(dòng)比使得發(fā)動(dòng) 機(jī)在最佳轉(zhuǎn)速狀況下(即在發(fā)動(dòng)機(jī)最有效地運(yùn)行的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi))運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)降速控制 系統(tǒng)。’374專利的控制系統(tǒng)公開了一種向控制器提供輸入信號(hào)的操作員輸入端。操作員輸 入端可以是例如加速踏板，其使得操作員能夠壓下踏板以請(qǐng)求提高機(jī)器的輸出轉(zhuǎn)速。輸入 信號(hào)可以表示所請(qǐng)求的轉(zhuǎn)速，然后控制器將其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R達(dá)轉(zhuǎn)速指令(馬達(dá)為CVT的組件，由 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng))?！?374專利的控制系統(tǒng)防止馬達(dá)轉(zhuǎn)速指令超過轉(zhuǎn)速上限和下降至低于轉(zhuǎn)速下 限。計(jì)算這些限值使得只要馬達(dá)轉(zhuǎn)速指令保持在轉(zhuǎn)速上限和下限之間，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩指令將保 持在馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩能力范圍內(nèi)。特定馬達(dá)轉(zhuǎn)速下的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩限值可以由馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速曲 線來確定。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載過高(例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到低于閾值)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)減速控制算 法(由控制器執(zhí)行)也將降低馬達(dá)轉(zhuǎn)速指令。由此’ 374專利的方法在防止對(duì)馬達(dá)和變速 器的損壞的同時(shí)使得CVT能夠迅速地響應(yīng)于馬達(dá)轉(zhuǎn)速指令的變化。雖然’ 374專利的機(jī)器能夠在防止對(duì)馬達(dá)和變速器的潛在的傷害的同時(shí)幫助馬達(dá) 保持響應(yīng)性，但是它不能在所有狀況下提供發(fā)動(dòng)機(jī)的高效的運(yùn)行和控制。通過僅控制馬達(dá) 轉(zhuǎn)速，，374專利的控制系統(tǒng)可能允許發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)前的傳動(dòng)變速比、工作執(zhí)行器狀況和負(fù)載 狀況下以低效率和/或反應(yīng)遲鈍的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(即過低或過高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)運(yùn)行。所公開的機(jī)器系統(tǒng)旨在克服上述一種或多種缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明針對(duì)一種動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)。動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可以包 括動(dòng)力源和聯(lián)接至動(dòng)力源的輸出端的CVT。動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步地包括與動(dòng)力 源和CVT通信的控制器?？刂破骺梢园ň哂卸鄠€(gè)速度模式的參數(shù)圖，并且對(duì)于多個(gè)速度 模式中的至少一個(gè)，控制器能夠基于CVT輸出轉(zhuǎn)速或?qū)Φ厮俣戎械闹辽僖粋€(gè)改變動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速。在另一個(gè)方面，本發(fā)明針對(duì)一種機(jī)器控制方法。該方法可以包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出并 引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)輸出以驅(qū)動(dòng)CVT。該方法可以進(jìn)一步地包括測(cè)量CVT的輸出轉(zhuǎn)速并基于所測(cè)量的 CVT輸出轉(zhuǎn)速改變旋轉(zhuǎn)輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)速。改變實(shí)際轉(zhuǎn)速可以在執(zhí)行多個(gè)速度模式中的至少 一個(gè)時(shí)進(jìn)行。


圖1為一種示例性公開的機(jī)器的示意圖；圖2為能夠用于圖1所示機(jī)器的示例性公開的動(dòng)力傳動(dòng)系和控制系統(tǒng)的示意圖； 且圖3為用于控制圖2中的動(dòng)力傳動(dòng)系的示例性參數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一種示例性的機(jī)器10。機(jī)器10可以是移動(dòng)車輛，其執(zhí)行與諸如礦業(yè)、建 筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)的產(chǎn)業(yè)或本領(lǐng)域已知的任何其他產(chǎn)業(yè)相關(guān)聯(lián)的操作的一些類型。例如， 機(jī)器10可以是運(yùn)土機(jī)器，例如輪式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、反鏟機(jī)、自動(dòng)平地機(jī)或本領(lǐng)域已知的任 何其他適合的運(yùn)土機(jī)器。替代地，機(jī)器10可以是載重車輛、船舶、乘用車輛、或任何其他適 合的操作執(zhí)行機(jī)器。機(jī)器10可以包括一個(gè)或多個(gè)牽引裝置12、工作執(zhí)行器16、操作員站18 和動(dòng)力傳動(dòng)系20。牽引裝置12可以包括位于車輛10每一側(cè)(僅示出一側(cè))的能夠允許機(jī)器10移 動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)車輪。替代地，牽引裝置12可以包括履帶、傳動(dòng)帶或本領(lǐng)域已知的其他牽 引裝置。任意牽引裝置12可以被驅(qū)動(dòng)和/或可轉(zhuǎn)向。工作執(zhí)行器16可以包括用于執(zhí)行特定任務(wù)的任何裝置，例如鏟斗、鏟刀、鏟子、耙 子、錘子、抓斗或本領(lǐng)域已知的任何其他任務(wù)執(zhí)行裝置。一個(gè)或多個(gè)工作執(zhí)行器16可以連 接至機(jī)器10并且可以由操作員站18控制。工作執(zhí)行器16可以通過直接樞軸或聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 連接至機(jī)器10，并且可以由一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器、電動(dòng)馬達(dá)或以任何其他適合的方式致 動(dòng)。工作執(zhí)行器16可以以本領(lǐng)域已知的任何方式相對(duì)于機(jī)器10樞轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)、擺動(dòng)、舉 升或移動(dòng)。操作員站18可以是操作員控制機(jī)器10的位置。操作員站18可以位于或不位于 機(jī)器10上，并且可以包括用于控制動(dòng)力傳動(dòng)系20的一個(gè)或多個(gè)組件的操作員輸入裝置 22(見圖2)。操作員輸入裝置22可以位于靠近操作員座位處并且可以使用單軸或多軸控 制桿、方向盤、手柄、推拉裝置、按鈕、踏板或本領(lǐng)域已知的任何其他輸入裝置?？梢韵氲?，操 作員站18可以包括額外的操作員輸入裝置，例如轉(zhuǎn)向裝置、制動(dòng)裝置、變速比選擇裝置和/ 或本領(lǐng)域已知的其他操作員輸入裝置。如圖2所示，動(dòng)力傳動(dòng)系20可以包括共同工作以推動(dòng)機(jī)器10的組件。具體來說， 動(dòng)力傳動(dòng)系20可以包括驅(qū)動(dòng)地連接到無級(jí)變速器(CVT)26的動(dòng)力源24。可以想到，動(dòng)力傳 動(dòng)系20也可以包括聯(lián)接動(dòng)力源24和CVT26的變矩器(未示出)。動(dòng)力源24可以提供用于機(jī)器10運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力輸出(見圖1)。動(dòng)力源24可以使用 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(例如天然氣發(fā)動(dòng)機(jī))或本領(lǐng)域已知的任何其他類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)力源24可以替代地使用非內(nèi)燃動(dòng)力源，例如聯(lián) 接至電動(dòng)馬達(dá)的燃料電池或電力儲(chǔ)存裝置。動(dòng)力源24可以提供旋轉(zhuǎn)輸出以驅(qū)動(dòng)牽引裝置 12(見圖1)，從而推進(jìn)機(jī)器10。動(dòng)力源24也可以提供旋轉(zhuǎn)輸出以向用于致動(dòng)工作執(zhí)行器 16的液壓回路25提供動(dòng)力。CVT 26可以包括將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從動(dòng)力源24的輸出端30傳遞至牽引裝置12的多個(gè) 子組件(或動(dòng)力流路徑)。這些子組件可以包括例如機(jī)械變速器27和靜液壓傳動(dòng)裝置28。 可以想到，機(jī)械變速器27和靜液壓傳動(dòng)裝置28可以并行作用(如圖2所示)或串行作用。CVT 26的機(jī)械變速器27可以使用例如具有多個(gè)前進(jìn)檔變速比、一個(gè)或多個(gè)倒檔 變速比和一個(gè)或多個(gè)離合器(未示出)的多速雙向機(jī)械變速器。機(jī)械變速器27可以選擇 性地致動(dòng)離合器以使得齒輪(未示出)以預(yù)定組合嚙合以產(chǎn)生離散的輸出變速比。機(jī)械變 速器27可以是自動(dòng)變速器，其中換擋是基于動(dòng)力源轉(zhuǎn)速、操作員選擇的最大變速比和儲(chǔ)存 在控制器內(nèi)的換擋參數(shù)圖進(jìn)行的。替代地，機(jī)械變速器27可以是手動(dòng)變速器，其中嚙合的 齒輪由操作員手動(dòng)地選擇。靜液壓變速器28可以包括通過第一流體通路42和第二流體通路44互相連接的 泵38和馬達(dá)40。泵38可以使用例如由動(dòng)力源24的輸出端30轉(zhuǎn)動(dòng)的可變排量泵以使流體 增壓。泵38可以將增壓流體通過流體通路42或44引導(dǎo)至馬達(dá)40，從而使馬達(dá)40隨后旋 轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^改變泵38的排量來改變靜液壓變速器28的“變速比”或“有效變速比”。可 以想到，在泵38的運(yùn)轉(zhuǎn)限制內(nèi)，泵38的流體排量可以無限地改變(即在泵38的運(yùn)轉(zhuǎn)限制 內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)任何的流體排量)，從而形成無限數(shù)量的有效變速比。靜液壓變速器28可以替 代地使用電動(dòng)無級(jí)變速器、基于滾輪的無級(jí)變速器或基于滑輪的無級(jí)變速器。可以使用設(shè)置在機(jī)械變速器27、靜液壓變速器28和機(jī)械輸出端36之間的一個(gè)或 多個(gè)齒輪組件32 (圖2中僅示出一個(gè))將機(jī)械變速器27和靜液壓變速器28的輸出結(jié)合。 齒輪組件32可以包括例如行星齒輪組件。每個(gè)齒輪組件32可以具有例如齒輪架33、齒圈 35和太陽輪37。太陽輪37可以連接至機(jī)械輸出端36，機(jī)械輸出端36與牽引裝置12聯(lián)接。 機(jī)械變速器27可以連接至齒輪架33且靜液壓變速器可以連接至齒圈35。可以想到，通過 將靜液壓變速器或機(jī)械變速器27放置在齒輪組件32的輸出側(cè)(即與機(jī)械輸出端36相聯(lián) 接)并然后將輸出端30的一條路徑直接連接至齒輪組件32 (例如，如果機(jī)械變速器27位 于齒輪組件32的輸出端，輸出端30的一條路徑可以連接至齒輪架33)，可以替代地形成類 似的配置?？梢酝ㄟ^改變機(jī)械變速器27的離散的變速比和靜液壓變速器28的有效變速比來 實(shí)現(xiàn)組合變速比，從而改變CVT 26的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速特性。例如，齒圈35相對(duì)于地 面旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速以及齒輪架33相對(duì)于齒圈35旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可以確定太陽輪37的轉(zhuǎn)速?？刂葡到y(tǒng)21可以監(jiān)視并修正機(jī)器10及其組件的性能。特別地，控制系統(tǒng)21可以 包括速度傳感器46和控制器48?？刂破?8可以通過通信線路50與速度傳感器46通信， 通過通信線路52與動(dòng)力源24通信，通過通信線路54與CVT 26通信，以及通過通信線路56 與操作員輸入裝置22通信?？梢韵氲?，控制器48也可以與液壓回路25和/或機(jī)器10的 其他組件通信(未示出)。可以將速度傳感器46定位成感測(cè)機(jī)械輸出端36的轉(zhuǎn)速(即CVT輸出轉(zhuǎn)速)。速 度傳感器46可以使用例如磁性拾取傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、轉(zhuǎn)速計(jì)或能夠產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)的
5任何其他類型的傳感器。速度傳感器46可以被設(shè)置在與機(jī)械輸出端36相關(guān)聯(lián)的軸的附近， 或者轉(zhuǎn)速與CVT輸出轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)的機(jī)器10的任何其他組件(例如輪軸、車輪或齒輪)附近?？刂破?8可以使用單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，其包括用于控制機(jī)器10的操 作的裝置。多種市場(chǎng)可購買的微處理器能夠被配置為執(zhí)行控制器48的功能，并且應(yīng)當(dāng)理 解，控制器48可以容易地使用能夠控制多種機(jī)器功能的通用機(jī)器微處理器。控制器48可以 包括存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)裝置、處理器、以及用于運(yùn)行應(yīng)用程序的任何其他組件。多種其他電 路可以與控制器48相關(guān)聯(lián)，例如供電電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)輸出電路、 信號(hào)放大電路和本領(lǐng)域已知的其他類型的電路?？刂破?8可以包括存儲(chǔ)在控制器48的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)圖。這些 參數(shù)圖的每一個(gè)均可以包括表格、圖表和/或等式形式的數(shù)據(jù)集。如圖3所示，控制器48 可以包括能夠用于控制作為CVT輸出轉(zhuǎn)速和/或機(jī)器對(duì)地速度(CVT輸出轉(zhuǎn)速和機(jī)器對(duì)地 速度均可以使用從速度傳感器46接收的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或計(jì)算，且CVT輸出轉(zhuǎn)速可以容易地 轉(zhuǎn)換為機(jī)器對(duì)地速度，反之亦然)的函數(shù)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值(即動(dòng)力源旋轉(zhuǎn)輸出的最大轉(zhuǎn) 速)的至少一個(gè)參數(shù)圖58?？梢韵氲?，實(shí)際(或當(dāng)前)動(dòng)力源轉(zhuǎn)速可以低于動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限 值，但不可以高于動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值。參數(shù)圖58可以規(guī)定用于諸如低速模式60、中速模式62 和高速模式64的多個(gè)速度模式的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值。速度模式可以與機(jī)器對(duì)地速度和/或 CVT輸出轉(zhuǎn)速直接相關(guān)。例如，低速模式60、中速模式62和高速度模式64可以分別相關(guān)于 約0-8、8-25以及19-40公里每小時(shí)的對(duì)地速度(速度模式也可以以CVT輸出轉(zhuǎn)速的形式 表達(dá))?？梢韵氲剑?dāng)使用例如低速模式60或中速模式62時(shí)，控制器48可以允許調(diào)節(jié)動(dòng) 力源實(shí)際轉(zhuǎn)速高至但不超過動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值?？梢赃M(jìn)一步想到，在諸如高速模式64的至少 一種速度模式中，控制器48可以基于CVT輸出轉(zhuǎn)速控制動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速(或動(dòng)力源轉(zhuǎn)速指 令)。例如，控制器48可以給出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速指令以將動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速強(qiáng)制限制到動(dòng)力源轉(zhuǎn) 速限值(操作員不再使用操作員輸入裝置22直接控制動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速)。因此，在高速模 式64中，操作員輸入裝置22可以控制CVT 26的輸出轉(zhuǎn)矩?？梢韵氲剑梢詢?yōu)化每個(gè)速度 范圍以使得機(jī)器10的效率和響應(yīng)性最大化。在低速模式60中和當(dāng)機(jī)器對(duì)地速度為約Okph時(shí)，動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以被設(shè)置為 最大標(biāo)定動(dòng)力源轉(zhuǎn)速，例如約1700rpm。在Okph的機(jī)器對(duì)地速度下使得動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值 最大化可以提供在液壓回路25中增加液壓流體流量的潛力。在低速模式60中，動(dòng)力源 轉(zhuǎn)速限值的趨勢(shì)可以隨著機(jī)器對(duì)地速度的增加大致下降，直至在8kph的對(duì)地速度時(shí)達(dá)到 約1600rpm。如果動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速跟隨動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值，可以想到控制器48可以通過改變 靜液壓變速器28的有效變速比以在降低動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速(對(duì)于單個(gè)的離散的變速比)的 同時(shí)增加機(jī)器行進(jìn)速度。例如，如果操作員完全致動(dòng)操作員輸入裝置22 (例如完全壓下踏 板)，由此導(dǎo)致動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速跟隨動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值，控制器48可以通過以比齒輪架33的 轉(zhuǎn)速改變更快的速率改變齒圈35的轉(zhuǎn)速(通過泵38)從而在增加機(jī)器行進(jìn)速度同時(shí)降低 動(dòng)力源轉(zhuǎn)速?？刂破?8可以獨(dú)立于當(dāng)前所選擇的離散變速比而連續(xù)地調(diào)節(jié)靜液壓變速器 28的有效變速比，以形成任意組合變速比，從而實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速軌跡(例如作為機(jī) 器對(duì)地速度的函數(shù)而增加、減少或恒定的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速)或者實(shí)現(xiàn)控制器48的其他的預(yù)定的 控制目標(biāo)(例如特定的推進(jìn)力、特定的轉(zhuǎn)矩、特定的燃料效率、和/或用于工作執(zhí)行器操作 的特定的動(dòng)力)。
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在中速模式62，動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以被設(shè)置為基本恒定的水平，例如約1600rpm。 1600rpm的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以幫助實(shí)現(xiàn)單功能工作執(zhí)行器循環(huán)時(shí)間。控制器48從中速模 式62切換至高速模式64(由此在不同速度模式所使用的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值之間切換)時(shí)的 機(jī)器行進(jìn)速度可以取決于機(jī)器10的加速度和/或操作員輸入裝置的致動(dòng)程度(例如踏板 的下壓量)。可以想到，可以通過速度傳感器測(cè)量或其它適合的方式計(jì)算機(jī)器加速度。例如，當(dāng)機(jī)器10正進(jìn)行輕微加速和/或少量的操作員輸入裝置致動(dòng)時(shí)，控制器48可以在較低的機(jī)器對(duì)地速度(例如約19kph)下從中速模式62切換至高速模式64。替代 地，當(dāng)機(jī)器10正進(jìn)行大的加速和/或大量的操作員輸入裝置致動(dòng)時(shí)，控制器48可以在較 高的機(jī)器對(duì)地速度(例如約25kph)下從中速模式62切換至高速模式64。從中速模式62 的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值到高速模式64的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值的切換的這一延遲使得能夠在大加速 狀況下增加燃料效率和機(jī)器推進(jìn)力。在大加速狀況所使用的中速模式62的部分(例如約 19-25kph的部分)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以從在19kph的約1600rpm增加至在25kph的約 1700rpm。在高速模式64下(例如在約19_25kph的部分)，當(dāng)機(jī)器10正進(jìn)行輕微加速和/ 或小量的操作員輸入裝置致動(dòng)時(shí)，動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速可以被設(shè)置為基本恒定的水平，例如約 1300rpm。在高速模式64的較高速部分(例如約25_40kph的部分)，動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以作 為對(duì)地速度的函數(shù)增加。動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以具有增加的軌跡以補(bǔ)償CVT 26的特性的損 失，其可以作為機(jī)器對(duì)地速度的函數(shù)增加?？梢韵氲剑瑒?dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以增加至在40kph 時(shí)約為1700rpm?？梢赃M(jìn)一步想到，在高于40kph的速度時(shí)動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以繼續(xù)以同樣 的速率增長，或者替代地可以在1700rpm處保持不變。動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值在低速模式60、中速 模式62和高速模式64的所有的增加和/或下降可以基本為線性的，或者由任何其他適合 的軌跡限定。參數(shù)圖58中每個(gè)速度范圍可以相關(guān)于機(jī)械變速器27的一個(gè)離散的變速比。例如， 低速模式60可以相關(guān)于第一離散變速比，中速模式62可以相關(guān)于第二離散變速比，且高速 模式64可以相關(guān)于第三離散變速比?？梢韵氲剑刂破?8可以基于機(jī)器行進(jìn)速度、當(dāng)前所 選擇的離散變速比或二者在參數(shù)圖58中的多個(gè)速度模式之間切換。工業(yè)實(shí)用性所公開的控制系統(tǒng)可以適用于需要?jiǎng)恿υ纯刂频娜魏螜C(jī)器。所公開的控制系統(tǒng)可 以修改作為對(duì)地速度函數(shù)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值，從而在使機(jī)器推進(jìn)力最大化的同時(shí)降低燃料 消耗。下面將說明控制系統(tǒng)21的操作。在一種示例中，機(jī)器10的操作員可以致動(dòng)操作員輸入裝置22，從而要求機(jī)器進(jìn)行 運(yùn)動(dòng)。操作員輸入裝置22可以將操作員要求通過通信線路56發(fā)送至控制器48，且控制器 48可以將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為所要求的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速和動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩。然后，控制器48可以在參數(shù)圖 58中查出所要求的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速，以確保所要求的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速不超過動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值?？刂?器48可以將動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速設(shè)定到所要求的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速，直到達(dá)到但不能超過低速模式 60的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值。在機(jī)器操作中，控制器48可以連續(xù)地與速度傳感器46通信以確定機(jī)器對(duì)地速度 和/或CVT輸出轉(zhuǎn)速。當(dāng)機(jī)器對(duì)地速度達(dá)到約Skph時(shí)，控制器48可以從低速模式60的動(dòng) 力源轉(zhuǎn)速限值切換至中速模式62的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值。在從低速模式60到中速模式62的轉(zhuǎn)變中，控制器48也可以發(fā)出指令從第一離散變速比切換至第二離散變速比。在執(zhí)行中速模式62的同時(shí)，操作員可以繼續(xù)自由地調(diào)節(jié)動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速，直到但不能超過動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值。當(dāng)機(jī)器對(duì)地速度達(dá)到約19kph時(shí)，控制器48可以與速度傳感器 46通信?？刂破?8可以使用來自速度傳感器46的信息以確定機(jī)器10是否正在加速?？?制器48也可以與操作員輸入裝置22通信以確定操作員輸入裝置致動(dòng)的程度。如果機(jī)器10 超過加速度閾值和/或操作員輸入裝置22超過致動(dòng)量閾值，控制器48可以繼續(xù)使用中速 模式62的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值，直至達(dá)到更高的機(jī)器對(duì)地速度，例如25kph。替代地，如果機(jī)器 10低于加速度閾值和/或操作員輸入裝置22低于致動(dòng)量閾值，控制器48可以在約19kph 切換至高速模式64的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值?？梢韵氲剑趶闹兴倌Ｊ?2到高速模式64的轉(zhuǎn)變 中，控制器48也可以發(fā)出指令從第二離散變速比切換至第三離散變速比。當(dāng)執(zhí)行高速模式64時(shí)，控制器48可以將動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速強(qiáng)制限制到動(dòng)力源轉(zhuǎn)速 限值，使得操作員輸入裝置22僅能控制CVT 26的輸出轉(zhuǎn)矩。但是，可以想到，整個(gè)動(dòng)力源 轉(zhuǎn)速限值曲線可以根據(jù)機(jī)器10所承受或經(jīng)受的負(fù)載按比例上升或下降(例如，圖3中代表 高速模式64的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值的整個(gè)曲線可以上升或下降)。例如，機(jī)器負(fù)載增加(例如 由于使用工作執(zhí)行器16造成的)可以導(dǎo)致整個(gè)動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值曲線按比例上升，且負(fù)載減 小可以導(dǎo)致整個(gè)動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值曲線按比例下降?？刂破?8可以保持在高速模式64直至 機(jī)器對(duì)地速度下降至與中速模式62或低速模式60相關(guān)聯(lián)的對(duì)地速度范圍。所公開的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。特別地，通過允許操作員在較低的對(duì)地速 度控制動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速以允許增加與工作執(zhí)行器相關(guān)聯(lián)的泵的流量，所公開的控制系統(tǒng)可 以增加生產(chǎn)率和響應(yīng)性。但是，在較高的速度控制器可以將動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速強(qiáng)制限制到動(dòng) 力源轉(zhuǎn)速限值以保證最大的效率和推進(jìn)力。此外，動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值可以作為機(jī)器對(duì)地速度 或CVT輸出轉(zhuǎn)速的函數(shù)變化，從而適應(yīng)動(dòng)力源和CVT組合的特定的特性損失。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很清楚，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)所公開的控制 系統(tǒng)進(jìn)行多種修正和變型。考慮這里所公開的說明書和控制系統(tǒng)的實(shí)踐，本領(lǐng)域技術(shù)人員 將很清楚控制系統(tǒng)的其他實(shí)施方式。例如，可以使用任何替代的CVT來取代所公開的CVT， 且所有的速度范圍可以相關(guān)于實(shí)際的離散的變速比。說明書和示例僅意于作為是示例性 的，真正的范圍由權(quán)利要求書及其等價(jià)物表示。
權(quán)利要求
一種動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)(21)，包括動(dòng)力源(24)；無級(jí)變速器(26)，其與所述動(dòng)力源的輸出端(30)相聯(lián)接；以及控制器(48)，其與所述動(dòng)力源和所述無級(jí)變速器通信，其中所述控制器包括具有多個(gè)速度模式的參數(shù)圖(58)，且對(duì)于所述多個(gè)速度模式中的至少一個(gè)，所述控制器能夠基于無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速或?qū)Φ厮俣戎械闹辽僖粋€(gè)改變動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)圖包括用于所述多個(gè)速 度模式的每一個(gè)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)速度模式中的至少一個(gè) 包括高速模式(64)，并且用于所述高速模式的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速限值作為對(duì)地速度的函數(shù)增加。
4.如權(quán)利要求3所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，其中，僅當(dāng)所述控制器執(zhí)行所述高速模 式時(shí)，所述控制器能夠基于所述無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速改變動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求4所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，還包括操作員輸入裝置(22)，其能夠當(dāng) 所述控制器執(zhí)行所述高速模式時(shí)控制所述無級(jí)變速器的輸出轉(zhuǎn)矩。
6.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)速度模式包括低速模式 (60)和中速模式(62)，且當(dāng)所述控制器執(zhí)行所述低速模式和所述中速模式中的一個(gè)時(shí)所 述控制器允許對(duì)動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求6所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，還包括操作員輸入裝置，其中所述控制 器能夠基于機(jī)器加速度和所述操作員輸入裝置的致動(dòng)程度中的至少一個(gè)從所述中速模式 切換至所述高速模式。
8.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)，其中，所述無級(jí)變速器還包括與靜液壓 變速器(28)并行操作的機(jī)械變速器(27)，且所述機(jī)械變速器具有多個(gè)離散的變速比，所述 多個(gè)離散的變速比的每一個(gè)與所述多個(gè)速度模式中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
9.一種機(jī)器控制方法，包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出；引導(dǎo)所述旋轉(zhuǎn)輸出，以驅(qū)動(dòng)無級(jí)變速器(26)；測(cè)量無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速；基于所測(cè)量的無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速改變所述旋轉(zhuǎn)輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)速，其中，當(dāng)執(zhí)行多個(gè) 速度模式中的至少一個(gè)時(shí)改變所述實(shí)際轉(zhuǎn)速。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括基于所測(cè)量的無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速限制所述旋 轉(zhuǎn)輸出的最大轉(zhuǎn)速。
全文摘要
公開了一種動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)(21)。所述動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)可以具有動(dòng)力源(24)以及與動(dòng)力源的輸出端(30)相聯(lián)接的無級(jí)變速器(26)。動(dòng)力傳動(dòng)系控制系統(tǒng)還可以具有與動(dòng)力源和無級(jí)變速器通信的控制器(48)?？刂破骺梢跃哂邪ǘ鄠€(gè)速度模式的參數(shù)圖(58)，并且對(duì)于多個(gè)速度模式中的至少一個(gè)，控制器能夠基于無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速或?qū)Φ厮俣戎械闹辽僖粋€(gè)改變動(dòng)力源實(shí)際轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)F16H61/47GK101809336SQ200880108801
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者B·D·霍夫, M·C·休巴德, M·E·雷蒂格, S·J·朱里卡克 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司