CN103797284A - 与可连续变化传动装置的操作配合的成比例停车制动控制 - Google Patents

Abstract

停车制动器与可连续变化的传动装置的静液压动力单元的操作协调地控制，特别是当啮合、脱开和使传动装置梭式变速时，以便提供优点，特别是当在山坡上时。当接收到特殊命令时，例如变换至不运动位置时，停车制动器自动地啮合，以便保持车辆位置。静液压单元的旋转斜盘能够自动地定位成预期下一个命令。当接收到该命令时，制动器自动地逐渐或成比例释放，且传动装置啮合，以便执行车辆的命令运动。当接收到不同命令时，制动器在传动装置设置成用于命令运动时保持啮合，从而不会产生机器运动。然后，制动器自动地逐渐或成比例释放，且传动装置啮合，以便执行车辆的该命令运动。

Description

与可连续变化传动装置的操作配合的成比例停车制动控制

本申请要求美国临时专利申请No.61/527476的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2011年8月25日。

技术领域

本发明通常涉及与可连续变化传动装置（无级变速器）的操作协调的停车制动的自动操作，更特别是涉及一种使用停车制动器的自动成比例控制的方法，用于提高特定传动装置的操作，例如但不局限于啮合、脱开和梭式变速，特别是当在山坡上时。

背景技术

美国临时专利申请No.61/527476（申请日为2011年8月25日）的内容整个被本文参引。

利用静液压动力单元的可连续变化传动装置（下文中有时称为液压机械可连续变化传动装置）为公知。在操作中，静液压动力单元的流体排量变化，以便改变传动装置的输出与输入比，也就是在传动装置的旋转输出和输入之间的比率。在一种传动装置中，静液压动力单元设置成执行车辆沿一个方向的运动，单元的旋转斜盘将沿一个方向倾斜。为了执行车辆沿相反方向的运动，旋转斜盘沿相反方向倾斜。当不要求车辆运动时，即并不向前或向后运动时，单元的旋转斜盘运动至零倾斜角度或接近零角度。不过，当车辆或机器受到促使运动的力或负载时，例如当在斜坡上或有动量时，将施加促使旋转斜盘移动离开零位置的力。还已知采用某些方式来用于将旋转斜盘保持就位。然后，当希望运动时，释放旋转斜盘和沿一个方向或另一方向倾斜，以便执行传动装置的操作，从而使得车辆沿合适方向运动。

在另一种使用静液压动力单元来改变输入输出比率的可连续变化传动装置中，静液压单元设置成这样，在零车辆或机器速度时，静液压动力单元的旋转斜盘沿一个方向或另一方向处于全排量或接近全排量（根据选择的范围、运行的方向和可能的其它因素）。这种传动装置已知用于多种重型车辆中，例如工作机器，包括用于建筑、运土、森林业和农业。在该方面中，参考Weeramantry的美国专利No.7063638B2，公开日为2006年6月20日。通常，这种可连续变化的液压机械传动装置将有：静液压单元，作为向行星齿轮组的一个动力输入；以及与机器的发动机的机械连接，作为第二动力输入，其中，方向输入由方向离合器来控制，且行星齿轮的输出通过离合器而与一个或多个最终减速齿轮连接，该最终减速齿轮与负载（例如车辆的车轮、履带或其它驱动器）连接。

第二类型可连续变化液压机械传动装置的优点是高效。当旋转斜盘角度为零时（静液压单元的输出速度为零），通过静液压单元的动力在理论上为零（除了有由于泄露、润滑、冷却等的损失外，它将为零）。当车辆经常在需要低静液压单元速度的速度下操作时，这非常有利。当使用多个范围时，在静液压单元输出速度较低时，每个范围将在中心更高效。另一优点是动力通过两个通路来传递，并能够分开成多路。这也能够使用更小的静液压单元。这种传动装置还能够使得静液压单元的旋转斜盘对于各齿轮减速或变换范围都倾斜通过它沿两个方向的全部行程范围。在第一类型传动装置的操作中由于必须使得旋转斜盘角度运动至相对方向以便反向啮合而有较大缺点，第二类型没有该缺点，如后面所述。还有，另一优点是向前和反向离合器能够布置在传动装置的输入侧，因此这些离合器的转矩能力不必太大，且这些离合器因此不必太大。另一优点是传动装置能够对称，具有相同数目的向前和反向范围，并有相同的反向最高速度。

在第二种传动装置和第一种之间的重要操作区别是，对于第二类型，如上所述，旋转斜盘的零倾斜角度位置是在变换范围内的中间位置，并不是端部点或零速度位置。因此，当车辆处于零或接近零地面速度时，静液压单元的旋转斜盘将在高输出条件下处于沿一个方向或另一方向的较大倾斜度（根据方向离合器的设置），与第一种传动装置的无输出或低输出条件相反。因此，当通过方向离合器来进行方向变化时，旋转斜盘必须基本运动通过它的整个运行范围，这是从沿一个方向的完全或几乎完全倾斜位置通过零倾斜至沿相反方向的完全或几乎完全倾斜位置，以便改变静液压单元输出的方向。这将花费时间，从而有多个缺点，包括一些操作人员可能不希望在变换时有任何明显的延迟或暂停，例如当梭式变速时。还有，当希望在方向变化过程中车辆并不运动时，必须使用一些方式来使得车辆保持静止。这例如能够包括由操作人员施加的车辆的一个制动器或多个制动器。不过，这需要附加操作人员的动作和注意。还有，当在斜坡或山坡上时，和/或当较重负载时，这提出了难题，因为促使车辆运动的力可能较大，因此需要施加较大的制动力。当在斜坡或山坡上和/或较重负载时，起动和释放车辆制动器还可能引起车辆的倾斜。

因此，还在寻找一种克服一个或多个上述缺点或缺陷的方式。

发明内容

这里公开了一种可连续变化的传动装置的控制方法，它利用与其相关的停车制动器的自动成比例操作，该方法克服了一个或多个上述缺点，且特别是在传动装置的啮合、脱开和梭式变速时和在山坡上时使用。

根据本发明的优选方面，当接收特殊命令时，停车制动器自动啮合或保持啮合，以便保持车辆位置。静液压单元的旋转斜盘自动运动至用于预期或预计下一命令的位置，例如沿特殊方向的运动。用于预期方向的方向离合器也啮合。当接收预期或预计的命令时，制动器自动地逐渐释放，且传动装置啮合，以便执行车辆的命令运动。当接收不同命令时，制动器自动地保持啮合，因为传动装置设置成用于该接收的命令，这能够包括啮合正确的方向离合器。然后，制动器自动地逐渐释放，且传动装置啮合以便执行该命令。

作为本发明的优点，当执行命令动作时，车辆位置自动地由停车制动器保持。因此，传动装置能够处于脱开状态，静液压单元的旋转斜盘能够快速和容易地运动至所需位置。这可能很重要，例如当旋转斜盘必须运动通过它的整个运动范围或者该运动范围的较大部分至所需位置时，因为这将执行传动装置（主要在行星齿轮动力单元中）的其它方面的旋转变化。这对于可连续变化的传动装置结构也特别有利，其中，方向离合器在行星齿轮动力单元的上游。作为本发明的另一优点，当传动装置啮合，静液压动力单元中的力矩和压力因此增加（由于施加的负载），且车辆开始运动时，自动成比例控制停车制动器的能力（特别是当释放或脱开它时）能够自动和快速地将旋转斜盘设置至用于车辆的命令速度的所需位置，这样，不会产生意外或相反的机器运动。

根据本发明的一个方面，一种操作汽车的可连续变化液压机械传动装置的方法，包括以下步骤：

响应输入的预定命令以便改变传动装置的操作状态或条件或者起动车辆的发动机；

自动地使得车辆的停车制动器啮合或保持啮合，以便将车辆保持在现有位置；以及

自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至预定位置，用于使得车辆沿预期或预计方向运动；然后

当接收命令以便操作传动装置使得车辆沿预期或预计方向运动时，自动地使得传动装置啮合，用于使车辆运动，并逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动；或者

当接收命令以便操作传动装置使得车辆沿与预期或预计方向相反的方向运动时，自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预期或预计方向相反的方向运动的预定位置，然后自动地使得传动装置啮合，以便使车辆运动，同时逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动。

根据本发明的另一优选方面，该预定命令能够包括：用于通过FNR操纵杆或其它输入装置的运动而使得车辆运动的命令，例如沿向前方向；离合器命令，例如脱开传动装置；用于释放停车制动器的命令；或者开始起动车辆的发动机或其它合适动作。

根据本发明的另一优选方面，自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿预期或预计方向运动的预定位置的步骤能够包括自动地使得用于该方向的方向离合器啮合的附加步骤。

根据本发明的还一方面，自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预期或预计方向相反的方向运动的预定位置的步骤包括使得用于该预定方向的方向离合器脱开和使得用于与该预期或预计方向相反的方向的方向离合器啮合。

附图说明

图1是包括可根据本发明控制的可连续变化液压机械传动装置的典型工作机器的侧视图；

图2是图1的工作机器的简化示意图，表示了传动装置的实施例之一；

图3是工作机器的简化示意图，表示了传动装置的另一实施例；

图4是传动装置的另一实施例的简化示意图；

图5是用于图2的传动装置的行星齿轮动力单元的示例实施例的局部剖视图；

图6是用于图3的传动装置的行星齿轮动力单元的示例实施例的局部视图；

图7是图1的工作机器的侧视图，表示在斜坡上，并包括可自动地根据本发明操作的成比例控制的停车制动器；

图8是表示本发明的方法的步骤的高水平流程图；以及

图8A是图8的连续视图。

具体实施方式

下面参考附图，在图1中表示了作为工作机器1的典型车辆，它是能够用于多种用途的工作机器的拖拉机代表，这些用途包括但不局限于农业、建筑、运土和森林业。工作机器1包括动力源4，该动力源例如将是内燃机，并与可连续变化的液压机械传动装置机械连接，该液压机械传动装置的三个典型变化形式或实施例由标号10A、10B和10C表示，其中的相同部件以相同标号表示。各传动装置10A、10B和10C可根据本发明方法与机器1的停车制动器（驻车制动器）114成比例操作配合地控制操作，是能够使用本发明的、广泛使用的可能液压机械结构的实例。

还参考图2、3和4，各传动装置10A、10B和10C包括静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30，它们与包括范围齿轮组58的驱动线路连接，该范围齿轮组58安装在传动装置壳体11内，并与负载L（这里，该负载L是机器1的驱动轮，如图1中所示）连接。应当知道，机器1能够选择地包括负载L，该负载L包括履带驱动器或机器的操作系统（例如但不局限于：动力输出（PTO））。

特别参考图2，传动装置10A的静液压动力单元12包括流体泵16，该流体泵16通过流体导管17而闭环地与流体马达18连接。动力单元12包括与泵16驱动连接的第一输入轴14和与马达18驱动连接的第一输出轴20。动力单元12通过第一输出轴20而与同步锁住离合器24连接。根据工作机器1的合适速度或负载L的合适rpm（通过优选是布置在机器1的驾驶室104中的输入装置102被输入到基于处理器的控制器100），离合器24将自动地由控制器100驱动，以便使得驱动齿轮26与输入轴36啮合，或者使得驱动齿轮28与输入轴40啮合，以便选择合适的静液压输入齿轮范围。同时，控制器100还通过一定位置范围来调节泵16的旋转斜盘角度（旋转斜盘由穿过泵16的斜箭头来表示）。作为示例实施例，泵16能够是公知结构的电子控制可变排量液压泵。与来自动力源4的输入轴6连接的静液压动力单元驱动齿轮7驱动静液压动力单元12，其中，静液压动力单元驱动齿轮7与静液压动力单元从动齿轮8啮合，该静液压动力单元从动齿轮8与第一输入轴14连接。

行星齿轮动力单元30通过第二输入轴32和输入轴6而与动力源4连接。行星齿轮动力单元30还包括第三输入轴36、第四输入轴40和第二输出轴44。第二输入轴32、第三输入轴36、第四输入轴40和第二输出轴44都与空心第三输入轴36内的第二输入轴32同轴，该空心第三输入轴36再处于第四输入轴40内，如图5中所示。行星齿轮动力单元30自动地通过控制器100利用多个离合器而选择地与负载L连接；选择地与静液压动力单元12连接；以及与动力源4连接，如下面所述。液压机械传动装置10A还包括负载轴60，该负载轴60与负载L连接，并安装成用于在壳体11中旋转。停车制动器114表示为布置成与负载轴60连接，并可操作成用于限制和防止其旋转，如后面所述。可旋转地安装在壳体11中的中间轴56支承范围齿轮组58，该范围齿轮组安装成用于在壳体11中旋转，并选择地与行星齿轮动力单元30和负载轴60连接。

行星齿轮动力单元30包括第一太阳齿轮34，该第一太阳齿轮34与第二输入轴32连接，该第二输入轴32通过输入轴6而与动力源直接连接。第二太阳齿轮38与第三输入轴36连接，该第三输入轴36在控制器100的控制下通过同步锁住离合器24而与第一输出轴20选择地连接。环齿轮42与第四输入轴40连接，该第四输入轴也在控制器的控制下通过同步锁住离合器24而与第一输出轴20选择地连接。安装在复合行星齿轮载体48上的复合行星齿轮组46与第一太阳齿轮34、第二太阳齿轮38和环齿轮42啮合。复合行星齿轮载体48与行星齿轮动力单元30的第二输出轴32连接。复合行星齿轮载体48支承三个复合行星齿轮47，这三个复合行星齿轮47组成复合行星齿轮组46。行星齿轮比率应当设置成使得载体48的速度在变换后无缝地增加。

同步锁住离合器24由控制器100控制成选择地啮合驱动齿轮26和28，该驱动齿轮26和28分别啮合第三输入轴36和第四输入轴40。当驱动齿轮26由静液压动力单元12驱动时，它驱动第二太阳齿轮38。当驱动齿轮28由静液压动力单元12驱动时，它驱动第四输入轴40，该第四输入轴40再驱动在行星齿轮动力单元30中的环齿轮42。齿轮26和28的速度将同步，以便能够在这些齿轮之间变换。上述动力传动在液压机械传动装置10A的单元30的上游侧发生。在单元30的下游侧，单个输出轴（表示为第二输出轴44）通过复合行星齿轮载体48而连接在单元30内。第二输出轴44与方向离合器50连接，该方向离合器50有向前部件54和反向部件52，该向前部件54和反向部件52分别驱动齿轮55和53，以便控制工作机器1的向前方向或反向方向，如由操作人员通过控制器100来选择。

中间轴56可旋转地安装在壳体11内，并支承道路范围输入齿轮62，该道路范围输入齿轮62再与安装在负载轴60上的道路范围输出齿轮64啮合。与中间轴56连接的工作范围输入齿轮66与也安装在负载轴60上的工作范围输出齿轮68啮合。反向齿轮70与中间轴56连接，并与安装在负载轴60上的惰轮反向齿轮72啮合。范围选择器74与负载轴连接，并由机器1的操作人员控制以便选择道路范围速度或工作范围速度。在液压机械传动装置的示例实施例中，范围选择器74是滑动轴环或同步器76。

一旦操作人员在工作范围和道路范围速度之间进行选择，控制器100就将自动地控制静液压动力单元12中的泵旋转斜盘角度和选择驱动齿轮26或28中的一个与第一输出轴20连接，以便实现速度控制。在低速时，静液压驱动器通过环齿轮42来驱动，该环齿轮42与第四输入轴40连接，并由驱动齿轮28来驱动。在行星齿轮动力单元30中的齿轮比率设计成将在给定工作范围内的最合适速度处产生同步条件。当机器1从静止起动时，泵16的旋转斜盘角度自动地增加，以便增加机器或rpm速度，直到达到齿轮26和28的同步速度。在该相同速度下，同步锁住离合器24将自动地起动，以便脱开驱动齿轮28和啮合驱动齿轮26，以驱动第二太阳齿轮38。通过在同步速度下自动地产生这些变化，它将“无缝”，且有很少或没有能量耗散。在通过第二太阳齿轮38来传递静液压驱动力的情况下，旋转斜盘角度减小，以便增加复合行星齿轮载体48的速度，直到机器1达到最大速度。还能够使得两个驱动齿轮26和28都与同步锁住离合器24啮合，且脱开离合器22与输出轴20脱开，其中，行星齿轮动力单元30的所以齿轮都将传递动力，从而提供通过液压机械传动装置10A的非常高效率。在一些操作条件下，控制器100将通过静液压脱开离合器22而使得静液压动力单元12与行星齿轮动力单元30完全脱开。在这种情况下，只有来自动力源4的直接机械动力提供给行星齿轮动力单元，从而只驱动第一太阳齿轮34，该第一太阳齿轮34再驱动复合行星齿轮组46和第二输出轴44。

还能够通过方向离合器50而在工作范围或道路范围中用于完全穿梭反向。因为方向变化在行星齿轮动力单元30的下游发生，因此当保持相同的向前与反向比率时，不需要改变静液压动力单元12中的泵16的旋转斜盘位置。

上述液压机械传动装置的结构使得同步比率变化齿轮速度在控制器100的控制下只通过来自行星齿轮动力单元30的一个输出轴44而在静液压动力单元12中的行星齿轮动力单元30的输入侧（上游侧）发生。

多个离合器和在静液压动力单元12中的泵16的旋转斜盘角度的控制将由控制器100利用促动器106来自动控制，该促动器106通过合适的传导通路108而与控制器连接，该传导通路108能够是线束中的线、有线或无线通信网络等，且它还与输入装置102连接。传动装置10A还包括合适的传感器，包括用于检测连接泵16和马达18的导管17中的压力条件的压力传感器110以及用于检测第一输出轴20的速度和负载轴60的速度的速度传感器112，它们都通过传导通路108而与控制器100连接。控制器100也通过传导通路108而与动力源4连接，以便从该动力源4接收数据，例如输入轴6的速度数据。

特别参考图3，液压机械传动装置10B的第二实施例消除了操作人员预选的工作范围或道路的速度范围自身。不过，从零至最大速度（例如50km每小时）的无缝速度变化能够通过四个齿轮范围来获得，这四个齿轮范围定义为范围“A”、“B”、“C”和“D”，具有在各范围之间的同步变换点，以便获得无缝速度变化。在该实施例，同步比率变化由控制器100来自动控制，并在复合行星齿轮动力单元30的输出侧（下游侧）发生，该复合行星齿轮动力单元30具有两个同轴的输出轴44和45。由于上述传动装置10A，控制器100通过传导通路108而与离合器和泵16的多个促动器106、压力传感器110和速度传感器112连接，还与输入装置102和动力源4连接，用于接收命令和数据。

液压机械传动装置10B的动力源4选择地驱动静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30，该静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30再驱动多个范围齿轮组58，该多个范围齿轮组58与负载L连接，该负载L通常将是机器1的车轮或履带。如图3中所示的静液压动力单元12容纳于液压机械传动装置壳体11内，但是它还可以在壳体11的外部，并通过合适连接器而进入。静液压动力单元12包括泵16，该泵16与马达18连接，且静液压动力单元12与第一输入轴14和第一输出轴20连接。供给静液压动力单元12的动力由从动齿轮8来提供，该从动齿轮8安装在第一输入轴14上，并与安装在动力轴4的输入轴6上的静液压动力单元驱动齿轮7啮合。泵16通过合适的导管17而与马达18流体连通。第一输出轴20可旋转地支承齿轮，用于与单元30的第三输入轴啮合，如后面所述。

传动装置10B的行星齿轮动力单元30包括第二输入轴32、第三输入轴36、第二输出轴44和第三输出轴45（也见图6）。单元30选择地与负载L连接，与静液压动力单元12连接以及选择地与动力源4连接。单元30能够与多个范围齿轮组58连接，如后面所述。第二输入轴32、第三输入轴36、第二输出轴44和第三输出轴45与空心的第三输入轴同轴，该第二输入轴32支承在第三输入轴36内。第二输出轴44为空心，第三输出轴45支承在空心的第二输出轴44内。液压机械传动装置10B还包括负载轴60，该负载轴60与负载L连接，并安装成用于在壳体中旋转。支承多个范围齿轮组58的中间轴56安装成用于在壳体中旋转以及选择地与单元30和负载轴60连接。停车制动器114布置成与负载轴60连接，并可根据本发明来操作，如后面所述。

液压机械传动装置10B的行星齿轮动力单元30包括第一太阳齿轮34，该第一太阳齿轮34与第二输入轴32连接。环齿轮42与第三输入轴36连接，并与第一输出轴20连接，其中，静液压动力单元通过齿轮26而与第三输入轴36啮合。复合行星齿轮组46安装在单元30内，该复合行星齿轮组46安装在复合行星齿轮载体48上，并与第二太阳齿轮38和环齿轮42啮合。复合行星齿轮载体48与第二输出轴44连接。复合行星齿轮组46包括三个复合行星齿轮47。

在操作中，可连续变化的液压机械传动装置10B能够通过使得反向离合器52或向前离合器54啮合而操作成有组合的静液压和机械动力流，该反向离合器52或向前离合器54分别驱动反向驱动齿轮53和向前驱动齿轮55，该反向驱动齿轮53和向前驱动齿轮55再驱动第一输入轴14和第二输入轴32。还能够通过使得两个离合器52和54都脱开而将静液压机械传动装置10B操作成用于纯静液压动力流，在这种情况下，第二输入轴32并不直接由动力源4驱动。在纯静液压模式中，一个范围齿轮与载体48连接，同时另一范围齿轮58与第二太阳齿轮38连接。

多个布置的齿轮组58包括A范围输出齿轮80，该A范围输出齿轮80与中间轴56连接，并与安装在第二输出轴44上的A范围输入齿轮82啮合。B范围输出齿轮84与中间轴56连接，并与安装在第三输出轴45上的B范围输入齿轮86啮合。与中间轴56连接并与C范围输入齿轮90啮合的C范围输出齿轮88安装在第二输出轴44上。D范围输出齿轮92与中间轴56连接，并与安装在第三输出轴45上的D范围输入齿轮94啮合。多个范围选择器74与中间轴连接，以便在控制器100的控制下提供范围齿轮组的选择。在该示例实施例中，典型的范围选择器74是与相应范围齿轮组相连的离合器77。主输入驱动齿轮96与中间轴56连接，并与主输出驱动齿轮98啮合，该主输出驱动齿轮98安装在负载轴60上。

如上所述，在该实施例中，没有用于工作范围或道路范围自身的选择。不过，四个范围（A-D）提供了在这些范围之间的无缝转换，与前述的工作/道路结构类似。从零至最大速度的速度变化通过在控制器100的控制下改变泵16的旋转斜盘角度而以平滑和连续的方式获得。为了高效率，在静液压动力单元12中的马达18的第一失速点（即环齿轮42处于相对零速度点）选择为在例如7至9km每小时的最佳速度范围，以便传递来自动力源4的100%动力。完全穿梭反向也可通过离合器52和54来实现，因为方向变化在行星齿轮动力单元30的输入侧（上游侧）发生。因为方向变化在单元30的输入侧发生，因此可能需要根据合适的向前或反向速度变化比率来调节马达18中的旋转斜盘的位置，且这由控制器100自动地进行。低速纯静液压动力流能够在工作机器1的长时间缓慢运行操作中使用，以便防止再生热量。还有，在纯静液压动力流模式中，不同范围的缓慢运行速度能够通过啮合不同组合的范围离合器来实现。例如，范围齿轮组A、80、82和B范围组84、86能够通过它们的相应范围选择器74而同时啮合。类似的，范围组80能够与D组合，以便获得不同的缓慢运行速度范围，如由工作机器1的操作人员所选择。通过该实施例，还能够在组合液压机械模式或纯静液压模式中在向前和反向之间穿梭。而且，在该实施例中，机器速度能够独立于发动机速度来控制，从而能够在实施操作过程中使得PTO的输出速度恒定。

特别参考图4，与前述实施例10B类似，液压机械传动装置10C的第三实施例消除了操作人员预选的工作范围或道路范围的速度自身。再有，从零至最大速度（例如50km每小时）的无缝速度变化能够通过四个齿轮范围来获得，这四个齿轮范围定义为范围“1”、“2”、“3”和“4”，具有在各范围之间的同步变换点，以便获得无缝速度变化。同步比率变化由控制器来自动控制，再在行星齿轮动力单元30的输出侧（下游侧）发生，该行星齿轮动力单元30以上述方式构成，具有两个输出：第二太阳齿轮NS2和行星齿轮载体N13。与上述传动装置10A和10B相同，控制器通过传导通路108而与泵16和离合器的多个促动器106、压力传感器110和速度传感器112连接，还与输入装置102和动力源4连接，该动力源4是发动机。

液压机械传动装置10B的动力源4选择地驱动静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30，该静液压动力单元12和行星齿轮动力单元30再通过第二太阳齿轮NS2和行星齿轮载体N13而驱动多个范围齿轮组58中的一个，该范围齿轮组58与负载L连接，该负载L通常将是机器1的车轮或履带。齿轮组58可在控制器的控制下通过范围选择器R1、R2、R3和R4而有多种啮合。静液压动力单元12包括泵16，该泵16与马达18成流体环路，且静液压动力单元12通过输入齿轮N6而与动力源4连接，并有输出齿轮N10。通向静液压动力单元12的动力由从动齿轮N4来提供，该从动齿轮N4安装在向前轴上，并与齿轮N6啮合。输出齿轮N10通过齿轮N11和N12而与行星齿轮动力单元30的环齿轮NR连接。

行星齿轮动力单元30基本如图6中所示构成，但是标号不同，包括在行星齿轮输入轴32上的第一太阳齿轮NS1，在控制器的自动控制下，行星齿轮输入轴32可通过向前离合器54和方向离合器52而与动力源4连接。动力单元30可选择地与负载L连接，与静液压动力单元12连接以及选择地与动力源4连接。为了与负载L连接，液压机械传动装置10C包括输出轴60，该输出轴60与负载L连接，该负载L承载：输入齿轮N18，该输入齿轮N18与在范围齿轮组58的范围1/2轴上的输出齿轮N17啮合；以及齿轮N22，该齿轮N22与在范围3/4轴上的齿轮N19啮合。范围1/2轴能够通过范围选择器R1和R2的自动操作而与行星齿轮动力单元30连接，用于动力流分别通过齿轮N13和N14或者N15和N16。范围3/4轴能够通过范围选择器R3和R4而与单元30连接，用于动力流通过齿轮N13和N20或者N15和N21。范围1/2轴和范围3/4轴还能够同时与动力单元30连接，以便提供双重动力流。

在操作中，可连续变化液压机械传动装置10C能够通过啮合反向离合器52（以便通过齿轮N1、N3、N5和N7来向行星齿轮动力单元30提供动力）或啮合向前离合器54（以便通过齿轮N1、N8和N2来向行星齿轮动力单元提供动力）而操作成具有组合的静液压和机械动力流。还能够通过脱开两个离合器52和54而操作静液压机械传动装置10C用于纯静液压动力流。

如上所述，在该实施例中，没有用于工作范围或道路范围自身的选择。不过，范围提供了在范围之间的无缝转换，与前述工作/道路结构类似。从零至最大速度的速度变化通过在控制器100的控制下改变泵16的旋转斜盘角度而以平滑和连续的方式获得。对于各速度范围，使用旋转斜盘的基本全部运行范围。也就是，旋转斜盘将在它的运行范围的一端处用于在该范围内的最小速度，它将在另一端处用于在该范围内的最大速度，且旋转斜盘的零倾斜或中立位置将是用于该速度范围的中间位置，而不是零速度位置，如一些其它实施例那样。这对于执行一些需要状态变化的传动装置命令将提出难题，其中，旋转斜盘将必须倾斜至与当前位置明显不同的位置，如有时用于转变或运动至新位置所需。对于一些命令（例如从静止位置开始运动、梭式变速以及运行方向反向和/或速度范围变化的其它命令），旋转斜盘可能必须运动通过它的运行范围的较大部分或全部。另外，在方向离合器处于动力单元上游的传动装置（例如10B和10C）中，当梭式变速时，传动装置将在进行变换时与负载脱开。因此，除非保持就位，否则机器将有非故意运动的趋势，如上所述，特别是当在斜坡上时（如图7中所示）和/或有动量时。

如上所述，工作机器1包括与负载轴60连接的停车制动器114，根据本发明的方法，停车制动器114自动地啮合，以便保持或防止机器1运动，并在某些条件下以预定方式自动释放，用于允许机器以命令方式运动。停车制动器114通过合适的传导通路108而与控制器100连接，用于由该控制器自动操作控制，包括在某些条件下的成比例或逐渐啮合以及成比例或逐渐释放或脱开。为了实现这些能力，作为非限定实例，停车制动器114能够使用成比例减压阀来控制，该成比例减压阀通过来自控制器100的电信号来操作。对于在机器1不工作时的操作，停车制动器114能够通过弹簧或其它一个或多个偏压元件或者通过机械装置而啮合。

停车制动器114将由控制器100自动地控制成啮合或保持啮合（当已经啮合时）的情况能够包括但不局限于：当机器1的动力源4关闭时和传动装置脱开时。控制器100还将控制停车制动器，以便当接收命令以便脱开停车制动器时保持啮合，直到满足特定条件，如这里所述。其它条件包括当通过输入装置102例如FNR操纵杆等而接收命令，以便改变传动装置的操作状态时。一些命令能够包括变化至或接近空挡或零运动状态或者离合器命令。

参考图8和8A，图中表示了高水平流程图116，表示了根据本发明与传动装置10A的操作配合地操作停车制动器114的优选方法的步骤，用于将机器1保持就位和方便状态命令的变化。本发明的方法同样可用于传动装置10A和10B以及利用静液压动力单元来控制速度的其它传动装置结构。

作为开始步骤，在决定方框118中，控制器100监测用于操作状态变化的命令，其中，停车制动器114将在控制器100的命令下自动地操作。如前所述，这能够包括但不局限于：操作人员输入的命令，例如通过FNR操纵杆，以便运动至或接近空挡或零运动状态；离合器命令，例如以便脱开传动装置；动力源4的起动；或者用于脱开传动装置的一个或多个离合器的命令。这也能够包括自动程序，其中，定时器计数从操作人员的最后命令动作开始的时间，其中，停车制动器自动地施加，以便限制车辆处于动力零状态的时间，其中，静液压动力单元在高速下操作，并消耗比零速度时更多的动力。控制器还能够编程为当操作人员离开操作人员座位时打开停车制动器。

当接收到一个或多个命令时，停车制动器114将啮合或保持啮合如方框120中所示。这将使得机器1保持在它的当前位置，这在山坡上将很有利，因为它消除了沿山坡运动的可能性（见图7）。它例如在梭式变速时也很有利，因为它消耗了动量。在该方面，应当知道，可成比例控制的停车制动器的附加优点是它能够以逐渐的方式来施加，例如以便帮助车辆以合适的方式来减速，例如以合适速率，或者根据合适的减速型面，这能够由输出速度信息以闭环或开环方式来确定，例如通过有基于时间的不同型面，用于增加该施加的制动压力（当通过弹簧压力来施加制动时，这将通过降低对制动器的流体压力来执行）。当机器1保持就位，或者通过逐渐施加停车制动器而慢速地减速时（当传动装置啮合时），它能够安全地脱开。这时或大约这时，控制器100也将通过促动器106的操作而使得泵16的旋转斜盘自动地运动至用于沿预期或预计方向运动的位置，如在方框122中所示，或者当已经在这里时将旋转斜盘保持在该位置。这能够是（但不局限于）用于沿预期方向零运动的位置，对于传动装置10C，它将处于或接近泵16的旋转斜盘的运行范围的一端。因此，即使对于只开启动力源4或释放停车制动器114的命令，也将进行旋转斜盘向用于预期运动方向的所需位置的运动，或者当旋转斜盘已经处于该位置时它将保持在该处。运动的预期方向能够根据一个或多个因素来预定或确定，例如运动的先前方向或者运动的历史或型面。作为非限定的简单实例，运动的方向能够是向前运动。作为这时的可选步骤，控制器100还能够与用于预期或预计运动方向的方向离合器啮合。

作为下一步骤，控制器100等待下一个传动装置命令，如决定方框124所示，并将循环通过方框118、120、122和124的步骤顺序，从而等待命令。当接收传动命令时，它然后将确定是否命令沿预期或预计方向运动，如决定方框126所示。当为是时，在图8A中沿着气球A至方框128，控制器100将前进成与传动装置啮合，并执行命令运动，释放停车制动器，并沿着气球B循环回决定方框118，以便等待状态命令的下一个变化。

关于制动器的释放，优选是如由控制器信号的控制而逐渐进行，这优选是将与传动装置的啮合成比例，该啮合例如能够在选定范围啮合时发生，和/或旋转斜盘运动成实现机器1的命令运动。作为非限定实例，停车制动器的自动逐渐或成比例释放能够根据时间来进行。例如，通过基于时间的压力型面，例如使用查询表。另一可能方式是根据车辆负载和/或车辆的倾斜来改变该型面。还在该方面，当由于即将到来的负载而在静液压动力单元中建立力矩和压力时，控制器100将改变旋转斜盘的位置，以便根据需要而将它设置成获得命令的机器速度。这很有利，因为它避免了由于不正确定位旋转斜盘而可能导致的摇晃和不合适运动，且停车制动器的成比例脱开将有利于平滑啮合。

再参考图8中的方框126，当接收的传动装置命令并不是由于沿预期或预计方向运动时，它将确定是否命令沿与预期方向相反的方向运动，如决定方框130所示。当不是时，控制器100将循环回决定方框124，以便等待下一个命令，且停车制动器保持啮合。当命令沿与预期方向相反的方向运动时，旋转斜盘将必须重新定位，如图8A中沿着气球C至方框132所示，这将需要时间，当旋转斜盘必须重新定位至它的运行范围的相对端部或接近该端部时，该时间可能较长。在这期间，停车制动器将保持啮合。然后，一旦将旋转斜盘定位，传动装置将啮合，停车制动器以上述方式逐渐释放，与旋转斜盘的任何所需运动和设置协调，且控制器将通过气球B而循环回方框118，以等待下一个命令。

这里，应当知道，除了改变传动装置的操作状态之外的命令（例如在选定范围内的速度变化命令）将以程序方式来处理，而没有停车制动器的相关驱动。通过本发明，状态命令的变化（例如梭式变速，其中，FNR操纵杆运动成使得沿第一方向的运动减慢，通过零速度，然后沿相反或第二方向增加速度）在没有意外的机器运动（该意外机器运动可能由于沿初始运动方向的动量产生）的情况下和/或位于斜面或山坡上时进行处理。还有，对于其它命令（例如在起动动力源后开始运动和操作人员释放停车制动器），制动器并不释放，直到传动装置准备和进行啮合。还有，如上所述，通过停车制动器的成比例释放或脱开，避免不希望的情况，例如摇晃。

应当知道，前述说明是用于本发明的优选实施例，本发明并不局限于所示的特殊形式。在不脱离如附加权利要求所述的本发明范围的情况下，可以对其它元件的设计和布置进行其它变化。

Claims (19)

1.一种操作车辆的可连续变化液压机械传动装置的方法，包括以下步骤：

响应输入的预定命令以便改变传动装置的操作状态或条件或者起动车辆的发动机；

自动地使得车辆的停车制动器啮合或保持啮合，以便将车辆保持在现有位置；以及

自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿预期方向运动的预定位置；然后

当接收命令以便操作传动装置使得车辆沿预期方向运动时，自动地使得传动装置啮合，用于使车辆运动，并逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动；或者

当接收命令以便操作传动装置使得车辆沿与预期方向相反的方向运动时，自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预期方向相反的方向运动的预定位置，然后自动地使得传动装置啮合，以便使车辆运动，同时逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：该预定命令包括用于使得车辆运动的命令。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：该预定命令包括用于沿向前方向运动的命令。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：该预定命令包括速度范围命令。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：该预定命令包括用于释放停车制动器的命令。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿预期方向运动的预定位置的步骤包括自动地使得用于该预期方向的方向离合器啮合的附加步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预期方向相反的方向运动的预定位置的步骤包括使得用于该预定方向的方向离合器脱开和使得用于与该预期方向相反的方向的方向离合器啮合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿预期方向运动的预定位置的步骤包括使得旋转斜盘运动至沿一个方向的最大或接近最大倾斜位置。

9.根据权利要求1所述的方法，其中：自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预期方向相反的方向运动的预定位置的步骤包括使得旋转斜盘运动至沿与该一个方向相反的第二方向的最大或接近最大倾斜位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中：逐渐释放停车制动器的步骤包括相对于控制信号成比例地释放停车制动器。

11.一种操作车辆的可连续变化液压机械传动装置的方法，包括以下步骤：

当车辆运动时，响应输入的命令，以便操作传动装置以降低地面速度至零，自动地使得车辆的停车制动器啮合，以便将车辆保持在现有位置，使得传动装置与驱动线路元件脱开，并使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿预计方向运动的预定位置；然后

当接收命令以便操作传动装置使得车辆沿预计方向运动时，自动地使得传动装置与驱动线路元件啮合，用于使车辆运动，并逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动；或者

当接收命令以便操作传动装置使得车辆沿与预计方向相反的方向运动时，自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预计方向相反的方向运动的预定位置，然后自动地使得传动装置与驱动线路元件啮合，并逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：自动地使得传动装置的静液压动力单元的旋转斜盘运动至用于使得车辆沿预计方向运动的预定位置的步骤包括自动地使得用于该预期方向的方向离合器啮合的附加步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿与预计方向相反的方向运动的预定位置的步骤包括使得用于该预定方向的方向离合器脱开和使得用于与该预计方向相反的方向的方向离合器啮合。

14.根据权利要求11所述的方法，其中：逐渐释放停车制动器的步骤包括相对于控制信号成比例地释放停车制动器。

15.一种操作车辆的可连续变化液压机械传动装置的方法，包括以下步骤：

响应命令，以便操作传动装置以降低车辆沿第一方向的运动速度至零，自动地使得车辆的停车制动器逐渐啮合，以便降低运动速度，且当不运动时，自动地使得停车制动器啮合，以便将车辆保持在现有位置，并使得传动装置与车辆的驱动线路元件脱开；

响应操作传动装置以使得车辆沿选定方向运动的命令，当传动装置脱开时，自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿选定方向运动的预定位置，然后自动地使得传动装置与驱动线路元件啮合，并逐渐释放停车制动器，以便允许车辆运动。

16.根据权利要求15所述的方法，其中：自动地使得旋转斜盘运动至用于使得车辆沿选定方向运动的预定位置的步骤包括使得用于该选定方向的方向离合器啮合。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：在响应用于操作传动装置以便将地面速度减小至零的输入指令而使得停车制动器自动地啮合和使得传动装置脱开的步骤之后，自动地使得旋转斜盘运动至用于车辆沿预计方向的零运动的位置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中：自动地使得旋转斜盘运动至用于车辆沿预计方向的零运动的位置的步骤包括自动地使得用于使车辆沿该预计方向运动的方向离合器啮合。

19.根据权利要求15所述的方法，其中：逐渐释放停车制动器的步骤包括相对于控制信号成比例地释放停车制动器。

Images