用於限制傳動系轉矩的方法
2023-05-23 09:22:06 3
專利名稱：用於限制傳動系轉矩的方法
技術領域：
本發明整體涉及對機械傳動系的控制，更具體地，涉及一種用 於控制機械傳動系的轉矩以防止和/或限制損壞的方法。
背景技術：
機械(如推土機、裝載機、挖掘機、平路機以及其他類型的重 型機械) 一般包括與動力轉換單元連接的動力源。這樣的布局用於 將轉矩從動力源向 一個或多個輪軸總成進行傳遞，輪軸總成操作地 連接到一個或多個牽引裝置來使車輛在一種或多種支撐表面(如土 地)上移動。施加於輪軸總成的轉矩可以引起與輪軸總成以及順次 的與牽引裝置相關聯的部件的旋轉運動。因此，機械可以特別是基 於牽引裝置和支撐表面之間的有效摩擦力而開動。
從動力轉換單元到輪軸總成的高轉矩傳遞可能引起輪軸總成的 部件的應變和可能的損壞，特別是當牽引裝置和支撐表面之間的摩 擦力大的時候。這樣的應力和損壞可以最終或立刻導致與輪軸總成 相關聯的部件失效(例如，齒輪彎曲、齒輪點蝕、滾柱軸承損壞、 滾珠軸承損壞等)以及機械從操作中移除以進行維修。因此，執行 用於確定施加在輪軸總成上的當前轉矩並將該轉矩限制在優選轉矩 值的系統和方法可能是有益的，其中，不採用優選轉矩值可能會產 生應變和損壞。
在先系統和方法已被用於限制機械的傳動裝置的輸出轉矩。這 些系統可以包括配置為確定執行器位置的位置傳感器，並且調整發
動機轉速來控制發動機轉矩輸出。例如，2001年5月22日授予Dietz 等人的專利號為No. 6,234,254的美國專利('254專利)描述了一 種用於控制與具有執行器的機械的動力傳動系相關聯的轉矩的設備。多個位置傳感器感測工作執行器的位置並產生各自的位置信號。 此外，與執行系統液壓缸相關聯的壓力傳感器可以感測缸內壓力並 向控制器提供相關的信息。該位置信息通過控制器進行處理以確定 "挖掘觸發"(即，操作中的執行器)並且修正發動機轉速來控制 動力系轉矩使得可以實現執行器的有效操作。
雖然'254專利的系統和方法可以提供基於執行器位置和/或壓 力的動力傳動系轉矩控制，但其以改進執行器的工作循環為目標。 因此，該方法受限於基於挖掘觸發和執行器泵壓力的操作來優化執 行器的舉升性能。換句話說，該方法沒有考慮到施加於輪軸總成的 轉矩或者限制與輪軸總成的部件相關聯的應力，因此，仍然會發生 所述應力和潛在損壞。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的控制系統的 一 個或多個問題或缺陷。
在一種實施方式中，本發明涉及一種用於限制與動力轉換單元 相關聯的轉矩輸出的方法。該方法可以包括接收與壓力相關的數 據，所述壓力與執行系統液壓缸相關聯；基於所述數據確定優選轉 矩值，其中優選轉矩值小於與一個或多個傳動系部件相關聯的預定 閾值；以及修正與動力轉換單元相關聯的轉矩輸出以使其接近優選 轉矩值，所述動力轉換單元與傳動系相關。
在另一種實施方式中，本發明涉及一種用於限制與傳動系相關 聯的轉矩的系統。該系統可以包括與傳動系相關的動力轉換單元、 一個或多個執行器液壓缸、以及控制模塊。控制模塊可以被配置為 接收與壓力相關的數據，所述壓力與 一個或多個執行系統液壓缸相 關聯；並基於所述數據確定優選轉矩值，其中優選轉矩值小於與一 個或多個傳動系部件相關聯的預定閾值；以及修正與動力轉換單元 相關聯的轉矩輸出以使其接近優選轉矩值。
在又一種實施方式中，本發明涉及一種機械。該機械可以包括車架、與一個或多個傳動系部件相關聯的牽引裝置、 一個或多個執 行系統液壓缸、控制模塊以及安置於車架並且操作地連接到動力轉
換單元的動力源。所述控制模塊可以被配置為接收與壓力相關的 數據，所述壓力與一個或多個執行系統液壓缸相關聯；基於所述數 據確定優選轉矩值，其中優選轉矩值小於與 一個或多個傳動系部件 相關聯的預定閾值；以及修正與動力轉換單元相關聯的轉矩輸出以 使其接近優選轉矩值，所述動力轉換單元與傳動系相關。
圖1示出了機械的一種示例性實施方式；
圖2為與本發明的 一 種實施方式 一 致的控制通訊簡圖的示例圖； 圖3為示出了用於限制與傳動系相關聯的轉矩的方法的示例流 程圖。
具體實施例方式
圖1示出了機械10的一種示例性實施方式。機械10可以是執 行與諸如礦業、建築、農業等產業或本領域已知的任何其他產業相
關聯的某類操作的移動機械。例如，機械IO可以是土方機械如輪式 裝載機、自動傾卸卡車、反鏟挖土機、自動平路機或任何其他適合 的機械。機械10可以包括車架7、動力源12、液壓泵38、傳動系 11以及控制模塊42。機械IO還可以包括一個或多個執行系統22。
動力源12可以包括發動機，例如，柴油發動機、汽油發動機、 諸如天然氣發動機的氣體燃料發動機、或本領域技術人員可以想到 的任何其他發動機。動力源12也可以體現為諸如燃料電池、動力儲 存裝置的其他動力源，或本領域技術人員已知的任何其他源。
動力源12可以包括傳感器，傳感器被配置為感測與動力源12 相關聯的操作參數。傳感器可以包括例如轉速傳感器、燃料流傳感 器和/或與動力源12相關聯的任何其他傳感器。這些傳感器可以包括 電和/或機械傳感器或其任意組合。例如，磁傳感器可以被安置於與動力源12相關聯的飛輪附近，使得飛輪每轉一圏，飛輪上的磁鐵可 以觸發傳感器的一次響應。
動力源12還可以包括被配置為修正動力源12的操作的各種系 統。例如，正如本領域技術人員已知的，當動力源12被配置為內燃 機時，動力源12可以特別包括被配置為修正動力源12的燃料流特 性的裝置。
動力源12可以操作地連接到傳動系11，傳動系配置為傳遞由動 力源12產生的能量。傳動系11可以包括動力轉換單元30、最終輸 出軸26、操作地連接到前輪軸總成21和/或後輪軸總成23的一根或 多根傳動軸15,以及一個或多個驅動牽引裝置17等。動力轉換單元 30可以是配置為將由動力源12提供的動力輸出的至少一部分轉換 為牽引裝置17可用的形式的任何類型的裝置。例如，動力轉換單元 30可以是機械傳動裝置，包括流體連接的變矩器以及配置為修正與 動力轉換單元30相關聯的齒輪比的行星齒輪機構。在另一種實施方 式中，動力轉換單元30可以包括可不斷變速的傳動裝置或可無限變 速的傳動裝置，其包括如雙軸布置以及配置為提供可變齒輪比和轉 速比的可無限變速齒輪組。在又一種實施方式中，動力轉換單元30 可以包括發電機，其將由動力源12提供的動力輸出的至少一部分轉 換為電能。在又一種實施方式中，動力轉換單元30可以包括靜液壓 系統，靜液壓系統包括液壓泵，液壓泵能夠將由動力源12提供的動 力輸出的至少一部分轉換為用於驅動與牽引裝置17相關聯的一個或 多個液壓馬達的加壓流體流。並且，在又一種實施方式中，動力轉 換單元30可以包括例如授予Coutant的專利號為No.5，667，452的美 國專利中描述的分流式轉矩傳動裝置(split torque transmission), 該專利的內容通過引用包含於此。本領域普通技術人員將會理解， 本發明的方法可以結合其他眾多動力轉換單元進行應用並且所述實 施例^又意於作為示例。
動力轉換單元30可以包括配置為實現從動力源12到動力轉換 單元30的最終輸出軸26的動力傳遞的一根或多根軸。例如，配置為接收來自動力源12的動力輸入的輸入軸、以及配置為將動力以合 適的形式(如旋轉能量)輸出到一個或多個傳動系部件的輸出軸可 以與動力源12相關聯。動力轉換單元30可以包括更多或更少的軸。 例如，當動力轉換單元30包括變矩器(未示出)時，動力轉換單元 30可以包括從動力源12到變矩器(未示出)的輸入軸。動力轉換單 元30還可以包括從變矩器(未示出)操作地連接到與齒輪組(未示 出)相關聯的輸入軸的輸出軸，齒輪組與動力轉換單元30相關聯。 因此，變矩器(未示出)的輸出軸可以起齒輪組(未示出)的輸入 軸(即，單根軸)的作用。齒輪組(未示出)也可以包括最終輸出 軸26,該最終輸出軸26將動力轉換單元30的齒輪組(未示出)與 傳動系11的一個或多個部件(如傳動軸15)操作地連接。
動力轉換單元30可以包括配置為感測與動力轉換單元30相關 聯的操作參數的一個或多個傳感器。例如，動力轉換單元30可以特 別包括輸入軸轉速傳感器和輸出軸轉速傳感器。這些傳感器可以包 括電和/或機械傳感器或其任意組合。例如，磁傳感器可以被安置於 與動力轉換單元30相關聯的輸入軸和/或與動力轉換單元30相關聯 的輸出軸附近。每個磁傳感器可以被配置為檢測與各自的軸(即， 輸入軸或輸出軸)相關聯的齒輪齒，使得在軸的旋轉過程中，任一 軸的旋轉可以觸發各自的傳感器的一次響應。此外，動力轉換單元 30可以包括配置為提供與動力轉換單元30相關聯的檔位選擇相關 的信息的一個或多個傳感器。這樣的傳感器可以包括位置傳感器和/ 或適合於感測與檔位選擇相關的數據的任何其他傳感器。
與和動力轉換單元30相關聯的輸入和輸出軸相關聯的旋轉速度 可以基於不同的因素而變化。這些因素特別包括例如，與傳動系11 相關聯的檔位選擇、與動力源12相關聯的轉速和/或與一個或多個牽 引裝置17相關聯的摩擦。在動力轉換元件30包括變矩器(TC)的 一種實施方式中，轉速比可以基於TC的輸入軸和輸出軸的轉速根據 下述公式1來計算。要計算所述轉速比，可以用與TC相關聯的輸出 軸轉速除以與TC相關聯的輸入軸轉速來得到如下述公式2所示的轉速比(Sc)。本領域技術人員將認識到可以利用類似的公式來計算
其他轉速比(Sc)。此外，在特定動力轉換單元30 (如可不斷變速 的傳動裝置)的轉矩輸出已知的情況下，可以不利用轉速比計算。
Sc =轉速比=輸出轉速/輸入轉速=W輸出/ W輸入 (1 )
Sc-TC輸出轉速/TC輸入轉速W輸出/W輸人 (2)
此外，基於這些公式，可能可以使用公式3來確定TC的輸出轉 矩，其中，可以為任何特定模型的變矩器確定相關函數。
N/(『輸入)2 (3)
因此，通過使用轉速比數據以及相關的轉矩值(如輸入轉矩)， 可能可以通過操縱與動力源12相關的轉速(即，輸入轉速)來修正 TC的轉矩輸出。
當動力轉換單元30不包括變矩器時，其可以包括用於控制與動 力轉換單元30相關聯的轉矩輸出的其他裝置。例如，當使用無極變 速傳動裝置時，轉矩輸出可以通過操縱與動力轉換單元30相關聯的 最終轉速比來控制。這種操縱可以通過才幾械方法、衝幾電方法和/或本 領域已知的任何其他適合方法來完成。輸出轉矩的這種操縱也可以 結合其他動力轉換單元來應用。例如，當動力轉換單元30包括靜液
壓傳動時，可以操縱與液壓泵相關聯的旋轉斜盤的角度來修正與該 泵相關聯的轉矩。本領域技術人員將認識到在不脫離本發明範圍的 情況下可以使用許多其他布局。
傳動軸15可以通過例如傳動單元27(如分動箱、傳動齒輪箱或 液壓聯動裝置)來操作地連接到動力轉換單元30的最終輸出軸26。 傳動軸15可以包括本領域已知的任何傳動構件並且配置為將動力從 動力轉換單元30傳遞到前輪軸總成21和/或後輪軸總成23。
前輪軸總成21和後輪軸總成23可以操作地連接到至少一個驅 動牽引裝置17並且還可以通過驅動牽引裝置17為機械10提供支撐。 因此，輪軸總成21和23可以被配置為通過傳動軸15接收來自動力 轉換單元30的轉矩。輪軸總成21和23可以包括本領域已知的任何 傳動構件用於將動力從傳動軸15傳遞到驅動牽引裝置17。例如，輪壞之前可 以接收的轉矩值的特定限制。這些限制可以特別基於輪軸總成設計、 部件材料以及輪軸總成溫度。因此，對於任何特定的輪軸總成布置， 最大轉矩的預定閾值可以通過實驗和/或數學方法來確定。然後該數 據被儲存以備以後用於確定與動力轉換單元30相關聯的優選轉矩 值。液壓泵38可以被配置為產生具有特定排出壓力的流體流。液壓 泵38可以包4舌可變容積泵、可變流量泵或本領域已知的用於加壓流 體流的任何其他裝置。例如，液壓泵38可以是可變容積泵，其包括 泵流控制部件，泵流控制部件例如配置為改變與泵相關聯的一個或 多個活塞的行程的旋轉斜板。與液壓泵38相關聯的轉矩可以基於與 液壓泵38相關聯的流量以及執行系統22上的負載來計算。液壓泵38可以通過例如副軸、傳動帶、電路或其他任何適合的 形式操作地連接到動力源12。此外，來自液壓泵38的加壓流體可以 被供應給機械IO所包含的許多迴路。執行系統22可以包括執行器24用於執行各種任務，所述任務 包括例如裝載、壓實、舉升、刷及其他需要的任務。執行器24可以 包括許多裝置例如鏟鬥、壓實工具、叉狀舉升裝置、刷子或用於完 成特定任務所需要的其它合適裝置。例如，機械10的任務可以是在 礦區或類似場所將挖掘出的土從 一 個地點移動到另 一 地點。這樣的 布置可以有助於利用類似於如執行器24所示的鬥式裝載機執行器。 此外，可以通過授予執行器24各種運動使得執行系統22完成這些 任務。這些運動可以包括例如旋轉、延伸、舉高、降低、傾斜和其 4也適合的運動。執行系統22還可以包括一個或多個4丸行系統液壓缸16,用於l吏 用來自液壓泵38的加壓流體流執行與執行系統22相關聯的動作(如舉升、傾斜和/或旋轉執行器24)。執行系統液壓缸16可以和與執 行系統22相關聯的各種聯動裝置合作工作來執行需要的動作。可以 通過與一個或多個執行系統液壓缸16相關聯的活塞的擴張和收縮來 授予^l行系統22運動。這種擴張和收縮可以通過液壓泵38 ^是供的 加壓流體流並且響應於操作者的指令來完成。液壓缸16的擴張和收 縮可以通過在設置於液壓缸16的管道(未示出)內的活塞總成上形 成力的不平^f來完成。具體來說，每個液壓缸16可以包括糹皮活塞總 成分開的第一室(如頭端)和第二室(如杆端)。活塞總成可以包 括與管道軸向對準並且設置在管道內的活塞。活塞可以包括兩個相 對的液壓表面、與第一室相關聯的頭端和與第二室相關聯的杆端。 頭端和杆端可以選擇地被供有加壓流體和排出加壓流體以在兩個表 面之間形成力(即，壓力)的不平衡，這種力的不平衡導致活塞總 成在管道內軸向地移動。例如，頭端上的流體壓力大於杆端上的流 體壓力可能導致活塞總成的移位，從而增加液壓缸16的有效長度。 類似地，當作用在杆端上的流體壓力大於作用在頭端上的流體壓力 時，活塞總成可能在管道內收縮以縮短液壓缸16的有效長度。執行系統22還可以包括配置為感測與執行系統22相關聯的壓 力、運動、位置和速度等的傳感機構。這些傳感器可以包括電和/或 機械傳感器或其任意組合。例如，執行系統液壓缸16可以包括配置 為傳遞與執行系統液壓缸16相關聯的一個或多個壓力(如頭端壓力 和/或杆端壓力)相關的數據的一個或多個壓力傳感器。該壓力數據 還可以指示與執行器24相關聯的負載(如伊鬥中的材料重量)以及 支撐機械10的一個或多個輪軸總成(如輪軸總成21和23)上的相 應負重。此外，其他傳感器可以感測與執行系統22和/或執行器24 相關聯的聯動機構的角度、與執行系統22和/或執行器24相關聯的 聯動機構的位置、和/或執行系統22和/或執行器24的任何其他適合 的特性。本領域技術人員將認識到本領域中存在許多基於傳感器數 據來確定與液壓缸相關聯的壓力的方法。通過本發明任何以及所有 這樣的方法都是可以想到的。控制模塊42 可以通訊地連接到與執行系統22相關聯的傳感器(如通過線路80 連接到執行系統液壓缸16)，從而使控制模塊42能夠基於傳感器數 據來確定與執行系統22和/或執行器24相關聯的壓力(如頭端壓力)。 此外，與動力轉換單元30相關聯的傳感器(如輸入和輸出軸轉速傳 感器、檔位選擇傳感器等)也可以沿著例如線路90和91通訊地連 接到控制模塊42,從而允許控制模塊42確定與動力轉換單元30相 關聯的輸入軸轉速、輸出軸轉速以及轉速比等。控制模塊42可以配置為儲存數據與算法，這些數據與算法與下 述參數相關與傳動系11的部件(如傳動軸15)相關聯的轉速、與 執行系統22相關聯的壓力(如液壓缸的頭端壓力)、前輪軸總成21 和後輪軸總成23之間的轉矩分配、與傳動系11的部件相關聯的優 選轉矩值、與傳動系11的部件相關聯的轉矩的預定閾值、與動力轉 換單元30相關聯的轉速比以及優選轉矩值、以及控制信號數據(如 燃料流)等。這些數據可以儲存在控制模塊42內的查詢表中以作參 考，和/或部分數據可以使用存儲在控制模塊42內的算法且基於類似 參數來計算。這樣的布局可以使得能夠基於與執行系統2 2相關聯的 特定壓力來為與傳動系11相關聯的一個或多個部件選擇優選轉矩 值。例如，與控制模塊42相關聯的存儲器可以包括容納數據點的查 詢表，這些數據點基於與執行系統22相關聯的壓力(如液壓缸的頭 端壓力)指示與動力轉換單元30相關聯的優選轉矩輸出。這些數據 可以通過實驗收集並且基於與一個或多個與傳動系相關的部件(如 前輪軸總成)等相關聯的轉矩的預定閾值的公差。可選地，數據可 以基於與動力轉換單元30相關聯的轉矩輸出以及與執行系統22相 關聯的壓力來計算並儲存在存儲器中。由於基於動力轉換單元30的 輸出轉矩以及與執行系統22相關聯的壓力可以確定前輪軸總成和後 輪軸總成之間的轉矩分配，因此這種計算是可能的。因此，對於與執行系統22相關聯的任何特定壓力，可以基於查詢表內的數據來確 定優選轉矩值。
在另 一 種實施方式中，傳動系部件轉矩限制可以基於與傳動系 部件相關聯的轉速(即，旋轉速度)而變化。可以通過損壞方程來 確定對於不同部件的損壞，該損壞方程為轉矩和部件轉速的函數。 所述方程可以與齒輪彎曲損壞、滾柱軸承損壞、齒輪點蝕損壞等相 關。在該實施方式中，對於與執行系統22相關聯的任何特定壓力、 以及與傳動系11的部件相關聯的轉速來說，優選轉矩值可以基於查 詢表內的數據來確定。
控制模塊42也可以包括用於確定合適響應的算法，來對與動力 轉換單元30相關聯的轉矩輸出進行修正。例如，當已經基於上面討 論的查詢表確定了優選轉矩值，控制模塊4 2可以計算或通過其他方 式確定合適響應以使動力轉換單元30的轉矩輸出接近優選轉矩值。 這種響應可以包括將信號通過線路93傳遞到與動力源12相關聯的 燃料控制單元來修正燃料流、使動力轉換單元30增加或減少相關的 齒輪比或轉速比、和/或改變與靜液壓傳動泵相關聯的旋轉斜盤的角 度。在另一種實施方式中，當提供給動力轉換單元的轉矩基於發動 機轉速的下降而下降時，與動力轉換單元30相關的齒輪比可以保持 恆定。本領域的普通技術人員將認識到，可以使用其他的合適響應， 並且這些都落在本發明的範圍內。
工業實用性
本發明的方法可用於包括執行系統以及動力轉換單元的任何動 力系統，該動力轉換單元配置為授予機械以運動。本發明的方法可 以允許基於與執行系統22相關聯的壓力來控制動力轉換單元30的 轉矩輸出。特別地，本發明的系統和方法可以輔助減少機械應力和 損壞，特別是那些與一個或多個傳動系部件(如輪軸總成)相關的。 現在解釋本發明的系統和方法的操作。
動力源可以被配置為基於動力源轉速提供不同大小的轉矩輸出(即，受限的轉矩)。例如，當動力源轉速為1500RPM時動力源可 以具有500Nm的轉矩輸出。轉矩可以被施加到與機械相關聯的各個 系統，如執行系統22以及傳動系11上。與機械10相關聯的部件可 以被限制於在其可能受損壞之前所能施加的轉矩值。例如，輪軸總 成21和23在可能的損壞發生之前可以有額定為最大200Nm的轉矩。 這種損壞可以包括齒輪彎曲、齒輪點蝕、滾柱軸承損壞、滾珠軸承 損壞等。因此，將從動力源12和動力轉換單元30流向輪軸總成的 轉矩大小限制在預定閾值(如200Nm)以下是有益的。
與機械相關聯的執行系統可以使用動力源12向液壓泵38提供 的加壓流體流的形式的轉矩。與流體以及流量相關聯的壓力可以導 致來自動力源12的轉矩輸出基於例如動力源12上的負載、與動力 源12相關聯的轉速、以及與動力源12相關聯的最大轉矩而變化。 因此，傳動系11的部件的轉矩分配也可以基於類似的因素而變化， 並且可以基於動力轉換單元30的輸出轉矩以及與執行系統22相關 聯的壓力來進行計算。例如，與液壓缸的舉升頭端相關聯的壓力可 以導致傳遞給前輪軸總成21的轉矩大小不成比例，並且因此可能希 望限制總的動力源轉矩以限制傳遞給前輪軸總成21的轉矩。此外， 使用執行器的機械可以在與傳動系11相關聯的檔位選擇產生低的齒 輪比(如一檔)時操作該執行器，這可以導致施加給傳動系部件更 大的轉矩。因為向傳動系部件施加大於預定閾值的轉矩可能導致損 壞和/或永久性失效，並且因為優選使這些有害的效應最小化，因此 用於控制施加於傳動系部件的轉矩的方法是有益的。
圖3為示出了用於限制與傳動系相關聯的轉矩的方法的示例性 流程圖300。雖然下述示例是在包含變矩器的動力轉換單元30的背 景下進行討論的，但本領域技術人員將認識到類似的方法也可以用 於本領域已知的任何其他動力轉換單元30。控制模塊42可以接收來
自與執行系統22 (如執行系統液壓缸16)或其他適合的裝置相關聯 的傳感器的數據，這些數據指示與執行系統22相關聯的壓力(如舉 升頭端壓力、傾斜頭端壓力、與液壓泵38相關聯的壓力等)(步驟307 )。例如，與液壓缸16的頭端相關聯的壓力傳感器可以指示大 約為7300kPa的壓力並且將該數據傳遞到控制模塊42。當結合來自 動力轉換單元30的轉矩輸出數據時，該壓力數據使得控制模塊42 能夠確定前輪軸總成21和後輪軸總成23之間的轉矩分配。
然後控制模塊42可以基於接收的壓力數據和/或轉矩分配信息 確定優選轉矩值(步驟309 )。例如，控制模塊42可以基於指示與 執行系統22相關聯的壓力為73OOkPa的壓力數據確定優選轉矩值可 以為350Nm,從而使傳遞給一個或多個傳動系部件的轉矩可以保持 在預定閾值以下。因為變矩器的轉矩輸出可以如上描述的基於轉速 比(Sc)來確定，控制模塊42也可以接收來自與動力轉換單元30 (如輸入軸和/或輸出軸)相關聯的傳感器或其他合適的裝置的數據， 指示與動力轉換單元30的輸入軸相關聯的轉速以及與動力轉換單元 30的輸出軸相關聯的轉速。例如，指示與動力轉換單元30的輸入軸 相關聯的轉速為2200RPM的數據以及指示與動力轉換單元30的輸 出軸相關聯的轉速為440RPM的數據可以由控制模塊42接收。因此， 控制模塊42可以確定轉速比(Sc )等於0.20。可選地，與動力轉換 單元30相關聯的傳感器提供給控制模塊42的數據可以指示與動力 轉換單元30相關聯的轉速比。
控制模塊4 2可以利用這些數據以及查詢表或其它適合的數據結 構來定位轉速比(Sc)約等於0.20、且與執行系統22的液壓缸相關 聯的頭端壓力約等於7300kPa的數據點。基於這些數據，控制器可 以確定需要的動力源轉速約等於2085轉每分鐘(RPM)。換句話說， 在這種操作條件下，為了將施加到 一 個或多個傳動系部件的轉矩限 制在預定閾值以下，動力源轉速應該保持在2085RPM，由此將來自 動力轉換單元30的轉矩輸出限制在優選轉矩值。
一旦確定了需要的動力源轉速，控制模塊42可以採取合適的行
優選轉矩值為與輪軸總成相關聯的部件的最大允許轉矩(步驟311 )。 當動力轉換單元30包括變矩器時，控制模塊42可以修正與動力源12相關聯的轉速來實現轉矩修正。例如，控制模塊42可以包含基於 給定的動力源12負載來指示特定的燃料流值的數據或算法。控制模 塊42可以利用這些數據來產生並傳遞信號至與動力源12相關聯的 燃料流控制裝置或配置為修正動力源12的操作參數的其它適合裝 置，從而影響對與動力源12相關聯的轉速、以及因此的動力轉換單 元30的轉矩輸出的修正。在另一種實施方式中，當動力轉換單元30 包括CVT (可不斷變速的傳動裝置)或類似的傳動裝置時，控制模 塊42可以修正與動力轉換單元30相關聯的轉速比來完成轉矩的修 正。
控制模塊42也可以包括關於與動力轉換單元30相關聯的檔位 選擇以及相關的齒輪比的數據。因此，基於當與傳動系ll相關聯的 檔位選擇大於預定的檔位選擇時，可能可以終止對與動力源12相關 聯的轉速修正。例如，可以確定與一檔相關聯的齒輪比會對與傳動 系11相關聯的部件產生與比一檔更大的檔位(如二到四檔)相關聯 的齒輪比所不會產生的更大的轉矩應力和潛在損壞。因此，控制模 塊42可以被配置為才企測與傳動系11相關聯的檔位選擇，當檔位選 擇(如二檔)大於預定的檔位(如一檔)時，控制模塊42可以不進 行修正與動力源12相關聯的轉速的行動。本領域技術人員將認識到 對於這種布局來說許多布置都是有可能的。例如，預定的檔位選擇 可以包括一檔和二檔，這樣，所有大於一檔和二檔的檔位都可以導 致控制模塊42停止對動力源12的修正。此外，傳動系11中可以包 括更多或更少的檔位，並且前述討論僅僅是示例性的。因此，所述 系統可以通過影響發動機輸出、改變齒輪比、動力轉換單元的輸出 或者其組合來限制轉矩。
雖然上文是在包含變矩器的動力轉換單元30的背景下進行討論 的，但本領域普通技術人員將認識到所述方法也可以用於不包含變 矩器的動力轉換單元(如可不斷變速的傳動裝置、靜液壓傳動、分 流式轉矩傳動裝置等)。例如，當使用可不斷變速的傳動裝置時， 在確定優選轉矩值之後，控制模塊42通過線路92將信號傳遞給可不斷變速的傳動裝置，指示轉矩輸出應該被修正以接近優選轉矩值。 該信號可以導致可不斷變速的傳動裝置調整相關的轉速比以實現轉 矩的<奮正。
因為本發明的方法和系統考慮了施加到 一個或多個動力系部件 上的轉矩並且調整轉矩輸出以將轉矩輸出保持在預定閾值以下，因 此，能夠延長傳動系部件的有效壽命，同時還允許執行系統的有效 操作。
對於本領域技術人員很清楚的是，在不脫離本發明範圍的前提 下，可以對本發明的方法和系統進行各種修正和變型。此外，通過 考慮說明書，本領域技術人員也能夠想到用於限制傳動系轉矩的方 法的其他實施方式。說明書和實施例^f又僅應當祐J人為示例性的，本 發明的真正範圍由後附的權利要求書以及其等同範圍指出。
權利要求
1.一種用於控制與動力轉換單元(30)相關聯的轉矩輸出的方法，該方法包括接收與壓力相關的數據，所述壓力與執行器液壓缸(16)相關聯；基於所述數據確定需要的轉矩值，其中，所述需要的轉矩值小於與一個或多個傳動系(11)部件相關聯的預定閾值；以及修正與所述動力轉換單元相關聯的轉矩輸出以使其接近所述需要的轉矩值。
2. 如權利要求l所述的方法，其中，所述與執行器液壓缸相關 聯的壓力為舉升頭端壓力和傾斜頭端壓力中的至少一個。
3. 如權利要求l所述的方法，其中，所述動力轉換單元包括自 動傳動裝置、可不斷變速的傳動裝置以及靜液壓傳動裝置中的至少 一個。
4. 如權利要求l所述的方法，其中，所述一個或多個傳動系部 件包括輪軸。
5. —種用於控制與傳動系相關聯的轉矩的系統，所述系統包括 與所述傳動系(11 )相關的動力轉換單元(30); 一個或多個執行器液壓缸(16);以及控制模塊(42)，其能夠接收與壓力相關的數據，所述壓力與所述一個或多個執行 器液壓缸相關聯；基於所述數據確定需要的轉矩值，其中，所述需要的轉矩 值小於與一個或多個傳動系部件相關聯的預定闊值；以及要的轉矩值。
6.如權利要求5所述的系統，其中，所述與執行器液壓缸相關
7. 如權利要求5所述的系統，其中，所述動力轉換單元包括自 動傳動裝置、可不斷變速的傳動裝置以及靜液壓傳動裝置中的至少 一個。
8. 如權利要求5所述的系統，其中，所述一個或多個傳動系部 件包括輪軸。
9. 如權利要求5所述的系統，其中，當檔位選擇指示選擇的檔 位大於預定的檔位時，不進行所述修正。
10. —種機械，其包括 車架；牽引裝置，其與一個或多個傳動系部件相關聯；一個或多個執行器液壓缸； 動力源，其可操作地連接到動力轉換單元；以及 控制模塊，其能夠執行根據權利要求l至權利要求4中任一項 所述的方法。
全文摘要
本發明提供一種用於限制與動力轉換單元(30)相關聯的轉矩輸出的方法。該方法可以包括接收與壓力相關的數據，其中所述壓力與執行器液壓缸(16)相關聯；基於所述數據確定需要的轉矩值，其中所述需要的轉矩值小於與一個或多個傳動系(11)部件相關聯的預定閾值；以及修正與動力轉換單元相關聯的轉矩輸出以使其接近需要的轉矩值。
文檔編號E02F9/22GK101646827SQ200880008258
公開日2010年2月10日 申請日期2008年3月6日 優先權日2007年3月15日
發明者A·N·希夫爾爾 申請人:卡特彼勒公司