在具有無級變速器的機器中的扭矩和速度控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及一種配備有無級變速器(CVT)的機器，尤其涉及控制CVT的動力輸出。
【背景技術(shù)】
[0002]許多機器使用變速器將原動機或動力源(例如內(nèi)燃發(fā)動機)的輸出連接到從動元件或裝置(例如輪子或作業(yè)工具)。傳統(tǒng)變速器通常包括一個或多個固定的、可選擇性接合的齒輪比，所述齒輪比可以增加或降低原動機的速度并通常以反比關(guān)系增加或降低輸出給從動元件的扭矩。為了有助于受控的傳遞原動機的旋轉(zhuǎn)動力輸出，并且在一些情況下，方便對齒輪比進行選擇性接合或分離，變速器可以與離合器相連接。一般來說，離合器將傳動構(gòu)件(例如驅(qū)動軸)與從動構(gòu)件(例如天軸)互連，這兩者可以接合與分離以連接動力源和變速器或與其斷開。當傳動構(gòu)件與從動構(gòu)件接合時，一些離合器也能打滑，但仍然以不同的相對速度旋轉(zhuǎn)。打滑的程度可以可調(diào)節(jié)地控制，從而可以選擇性地改變離合器上傳輸?shù)乃俣群?或扭矩。離合器因此可以作為一種速度控制裝置，在不變換檔位的情況下，降低臨時速度和/或扭矩。
[0003]最近，一些制造商已經(jīng)給機器配備了多個無級變速器(CVTs)，代替常規(guī)的基于齒輪的變速器。相對于原動機的任何給定輸入而言，CVT提供一種無限范圍或連續(xù)范圍的扭矩-速度輸出比。也就是說，CVT的輸出可在連續(xù)范圍內(nèi)以幾乎無限小的增量增加或降低。在一些實施例中，為了提高操作者的認知和熟悉程度，根據(jù)模擬多個虛擬齒輪比的虛擬齒輪方法可以調(diào)節(jié)CVT，所述多個虛擬齒輪比與常規(guī)變速器中的實際齒輪比類似。另外，通過選擇性地改變輸入輸出比，CVT可以提供一些離合器的功能。
[0004]在一些實例中，CVT和離合器可以一起使用以結(jié)合它們的功能。比如，美國專利N0.7，972，240 ( “’240專利”)描述了一種裝置，該裝置包括可操作地與離合器連接的CVT。該裝置的一個特征是可以以相互關(guān)聯(lián)的方式對CVT與離合器進行調(diào)節(jié)，以限制傳遞給從動元件的扭矩和/或速度輸出。該’ 240專利進一步描述了以相互關(guān)聯(lián)的方式對上述兩個裝置進行調(diào)節(jié)可以避免可能在只有CVT的裝置中出現(xiàn)的傳遞動力輸出的動力損失或效率低下問題。本發(fā)明涉及離合器與CVT功能的類似方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一方面，本發(fā)明描述了一種對具有可操作地連接到動力源的無級變速器(CVT)的機器的速度進行控制的方法。該方法根據(jù)扭矩-速度曲線對CVT的輸出進行調(diào)，所述扭矩-速度曲線可以大體上成反比方式使CVT輸出扭矩與CVT輸出速度相關(guān)。扭矩-速度曲線可以用于限制CVT輸出扭矩。指示機器操作的期望改變的操作者輸入信號被接收并被轉(zhuǎn)換成第一比例因子。由此，扭矩-速度曲線被移位以進一步降低可用的CVT輸出扭矩。
[0006]在另一方面，本發(fā)明描述了一種具有可操作地連接到動力源的無級變速器(CVT)的機器。該CVT能夠產(chǎn)生CVT輸出扭矩和CVT輸出速度。該機器包括第一操作者輸入裝置，用于產(chǎn)生操作者輸入信號，從而改變機器的操作。該機器還包括與第一操作者輸入裝置通信的控制器。該控制器根據(jù)控制圖譜對CVT的輸出進行進一步控制。該控制圖譜具有使CVT輸出扭矩和CVT輸出速度相關(guān)的扭矩-速度曲線以及與目標速度相對應的欠載運行曲線。該控制器在接收到操作者輸入信號后，可以同時調(diào)節(jié)扭矩-速度曲線和欠載運行曲線。
[0007]在又一方面，本發(fā)明描述了一種對無級變速器(CVT)的輸出進行調(diào)節(jié)的方法，其中CVT的輸出包括CVT輸出扭矩和CVT輸出速度。接收指示目標速度的第一操作者輸入信號。如果CVT輸出速度是小于目標速度的預定量，那么該方法根據(jù)扭矩-速度曲線對CVT輸出扭矩進行確定。如果CVT輸出速度在目標速度的預定量內(nèi)，該方法根據(jù)欠載運行曲線對CVT輸出扭矩進行確定?？梢越邮盏诙僮髡咻斎胄盘栆哉{(diào)節(jié)CVT的運行。在接收到第二操作者輸入信號之后，該方法對扭矩-速度曲線和欠載運行曲線進行調(diào)整，以降低可用的CVT輸出扭矩和目標速度。
【附圖說明】
[0008]圖1為具有通過中間CVT連接到從動元件的原動機動力源的移動機器的概略側(cè)視圖；
[0009]圖2為從機器的操作站中的操作者座椅獲取的機器的局部透視圖，所述機器包括用于操作機器的各種可用的操作者致動的控制裝置以及輸入裝置；
[0010]圖3為機器的傳動系的示意圖，所述機器包括CVT以及適合于使用多個虛擬齒輪比操作CVT的控制器的一個實施例；
[0011]圖4為使機器速度與可能與CVT相關(guān)聯(lián)的多個虛擬齒輪比相關(guān)的控制圖譜或圖表的圖示；
[0012]圖5為表示CVT的輸出的扭矩-速度曲線的圖形圖示，其中扭矩值沿Y軸繪制，且速度值沿X軸繪制；
[0013]圖6為如所修改的降低CVT的扭矩輸出和速度輸出的圖4的扭矩-速度曲線的圖形圖示；
[0014]圖7為用于在從操作者致動的輸入裝置接收到操作者輸入信號之后對扭矩-速度曲線進行修改的控制策略的示意性表示；
[0015]圖8為用于在從操作者致動的輸入裝置接收到預定操作者輸入信號之后對CVT進行可控分離的控制策略的另一個示意性表示；
[0016]圖9為圖示對機器的運行進行調(diào)節(jié)的可能程序的流程圖，所述機器包括以模擬離合器方式限制扭矩和/或速度的CVT。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明涉及一種配備有無級變速器(CVT)的機器，所述無級變速器可操作地連接到從動元件并將來自原動機動力源的機械動力傳遞給從動元件。CVTs有時可被稱作無限變速式無級變速器(IVTs)，然而，本發(fā)明涉及上述兩種變速器以及任何類似類型的變速器，而與命名無關(guān)。現(xiàn)在參考圖1，其中相同的參考編號表示相同的元件，其示出了機器100，尤其是根據(jù)本發(fā)明而設計的自動平地機的一個實施例。然而，除了自動平地機以外，本發(fā)明還適用于其他類型的機器和應用。如本文所用的，術(shù)語“機器”可以指執(zhí)行與行業(yè)(諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、運輸，或本領(lǐng)域已知的任何其他行業(yè))相關(guān)聯(lián)的一些操作的任何類型的機器。例如，該種機器可以是運土機，諸如輪式裝載機、挖掘機、自動傾卸卡車、反鏟挖土機、挖掘機、材料輸送機等，或者該種機器可以是另一種類型的作業(yè)機器，諸如壓實機、鋪路機等。而且，工具可以連接到機器。此類工具可以用于各種工作任務(包括例如裝載、壓實、提升、涂刷)，并包括例如鏟斗、壓實工具、叉式提升裝置、刷子、抓斗、刀具、剪刀、鏟板、破碎器/錘子、螺絲鉆等。另外，該種機器可以用于運輸領(lǐng)域，諸如公路用卡車、貨車等。
[0018]所示機器100能夠在高速、長途行進以及重負載操作之間交替。例如，機器100可包括地面接合工具(如鏟板102)，該地面接合工具可以被動力式調(diào)整，用于鏟平工作表面或使其平滑。機器100懸置在地面接合推進裝置(例如可以朝向機器的前方或后方設置的輪子)上。在其他機器實施例中，替代推進裝置104可以包括連續(xù)履帶、傳送帶、推進器等。為了相對于地面推進并引導機器，可動力式驅(qū)動至少一組推進裝置以旋轉(zhuǎn)，和/或另外一組可由操作者在其上、遠程地轉(zhuǎn)向，或由另一個控制方案進行轉(zhuǎn)向。
[0019]用于驅(qū)動推進裝置和/或所附接的工具的動力可由動力源106提供，該動力源有時被稱作原動機，其設置在機器上。動力源106的合適示例是內(nèi)燃發(fā)動機(如壓縮點火式柴油發(fā)動機)，其燃燒烴基燃料或另外一種易燃燃料源，以將其中的潛在能量或化學能轉(zhuǎn)換成可用于其他作業(yè)的機械動力。其他合適類型的動力源106包括火花點火式汽油發(fā)動機、渦輪機、混合發(fā)動機、太陽能動力發(fā)動機等。為了將動力源106產(chǎn)生的機械動力傳遞到推進裝置104中，該機器100可以包括可操作地連接動力源和推進裝置的傳動系108。為了對動力源的速度和/或扭矩輸出進行調(diào)節(jié)，可以將CVT 110設置在傳動系108中間。傳動系108還可包括各種軸、離合器、差速器，及用于傳送動力并協(xié)助機器操作的其他裝置。另外，一個或多個動力輸出裝置(PTOs)可以與傳動系108直接或間接地接合，以將一部分動力重新引導或重新傳遞給輔助裝置(例如動力致動的鏟板102)。
[0020]為了引導機器100的操作，配置成容納操作者的操作站112可以設置在機器上或遠程地設置在允許可視命令越過操作環(huán)境的位置中。參照圖2，操作者可以利用其進行相互作用以操縱和操作機器100的各種控制裝置或輸入裝置114可以接入操作站112內(nèi)。圖2所示的控制裝置和/或輸入裝置僅通過示例給出，并且可包括不同實施例中的不同裝置。例如，為了操縱或控制機器的方向，可以將第一控制桿或操縱桿120以及第二操縱桿122設置到操作站112的任一側(cè)。操作者可以抓緊并操控操縱桿120，122，以對機器及其工具的運行進行調(diào)節(jié)。例如，第一操縱桿120可以控制轉(zhuǎn)向，而第二操縱桿122可以控制工具。在其他實施例中，可以包括方向盤或其他適當類型的控制裝置。
[0021 ] 在所示的實施例中，控制裝置可包括一個或多個鉸接踏板，所述鉸接踏板朝向地板設置，操作者可以用腳部踩下或松開踏板進行調(diào)節(jié)。操作者可以通過一定范圍的位移來踩下或松開踏板，從而讓機器發(fā)出期望的反應。例如，為了控制或調(diào)節(jié)機器的速度或推進力，踏板可以包括第一踏板130，所述第一踏板朝向操作站112的右側(cè)定位，可以作為油門踏板。通過調(diào)節(jié)第一踏板130，操作者可以指示期望使機器加速或減速，從而提高或降低機器速度或速率。操作者還可以通過以固定調(diào)節(jié)保持踏板相對于地面指示期望保持機器恒定速度或動力輸出。第二踏板132的功能是接合和/或模擬離合器。如下所述，操作者可以調(diào)節(jié)第二踏板132，以實現(xiàn)CVT與傳動系的其他部分的直接接合或分離。另外，操作者可以通過將第二踏板調(diào)節(jié)到完全踩下和完全松開之間的中間程度引導并調(diào)節(jié)影響動力傳遞速率的“打滑”，從而通過動力系傳遞總轉(zhuǎn)動動力的僅一部分。中間定位的第三踏板134可以致動制動器，以降低機器的速度或停止機器。在其他實施例中，除了踏板以外，還可以使用操縱桿等控制裝置或輸入裝置來調(diào)節(jié)機器的速度，這些裝置可看作是速度控制油門。
[0022]操作站還可包括輸入裝置、控制裝置以及關(guān)于CVT的運行的指示器，所述CVT可以設置在傳動系中以將動力傳輸?shù)絼恿υ春屯七M裝置之間。例如，為了改變機器的方向，在適當?shù)目捎梦恢?比如在第一操縱桿120上)設置觸發(fā)器或開關(guān)形式的前進檔-空檔-倒檔(F-N-R)選擇器163。觸發(fā)F-N-R選擇器136可以改變CVT的接合或運行，使得旋轉(zhuǎn)輸出向前或向后推進機器，或可以使其與CVT分離，使得機器處于空檔狀態(tài)。如果CVT被配置成用于模擬多個虛擬齒輪的虛擬齒輪方法，該操作站112可包括滾輪開關(guān)或滑動開關(guān)形式的虛擬齒輪移位器138。觸發(fā)或移位虛擬齒輪移位器138，可引起或模擬鄰近虛擬齒輪比之間的切換?？梢园ǜ鞣N其他類型的開關(guān)、旋轉(zhuǎn)按鈕、撥盤、操縱桿等。其他控制功能可以包括例如油門鎖死、點火、作業(yè)工具控制等。在其他實施例中，控制裝置以及操作