CN104884848B - 对具有连续变速传动装置和行车制动器的机器的调节 - Google Patents

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Abstract

一种通过应用的致动器来减小动力传输的方式调节具有连续变速传动装置(CVT)(110)和行车制动器(156)的机器(100)的方法。所述方法使用不变的扭矩‑速度曲线(260)，所述扭矩‑速度曲线与CVT(110)的扭矩输出(252)与速度输出(254)有关。欠载运行曲线(270)可应用于扭矩‑速度曲线(260)并对应于目标速度(272)。所述方法可接收指示制动事件的操作员输入信号。作为响应，所述方法可移位扭矩‑速度曲线(280)以限制可用的输出扭矩(252)。所述方法还可以保持与目标速度(272)相应关系的方式调整欠载运行曲线(290)。

Description

对具有连续变速传动装置和行车制动器的机器的调节
技术领域
本发明总体上涉及装备有连续变速传动装置(CVT)的机器，且更具体而言涉及控制CVT的动力输出。
背景技术
许多机器使用传动装置将原动机或动力源(例如，内燃机)的输出联接到从动元件或装置(诸如轮或作业工具)。传动装置通常是动力系的一部分，动力系将动力从诸如发动机的动力源传输到从动元件，所述动力可以扭矩和/或转速的形式。传统的传动装置通常包括一个或多个固定的可选择使用的齿轮速比，所述齿轮速比可以提高或降低原动机速度以及增加或减小扭矩，速度与扭矩通常为反比关系。具体齿轮速比常常对应于传动装置的已知不连续输出，所述输出包括速度和扭矩。因此，改变齿轮速比可改变机器的速度和扭矩特征。
近来，一些制造商为机器装备连续变速传动装置(CVT)而非常规的基于齿轮的传动装置。相对于来自原动机的任何给定输入，CVT提供无限范围或连续范围的扭矩-速度输出比。换句话说，CVT的输出可以在连续范围内以几乎无限小的增量增大或减小。因而，CVT不使用具体的离散齿轮速比来确定或控制其输出。相反，CVT提供改变及调整机器的速度和扭矩特征的新的不同方式。为了这些目的，已开发了多种控制方法来利用CVT的不同能力。
许多机器不论使用的是常规的基于齿轮的传输装置还是CVT，都装备有行车制动器，来使机器减速或停止。典型行车制动器机械地接合动力系的某些部分，以抵挡驱动推进装置进而推进机器的旋转动力传动装置。行车制动器可与其它措施结合使用以减少机器的输出。例如，美国专利8,070,651('651专利)描述了一种在装备有CVT的机器中制动的方法。若操作员致动了诸如脚踏板的制动致动器，则机器可调整CVT的输入-输出比来降低速度，而非物理上接合行车制动器。'651专利声明所描述的方法可延长物理制动器的工作寿命。根据'651专利，行车制动器仍然常与调整CVT输入-输出比结合应用来降低速度并且使机器停止。然而，在某些情况下，在应用了行车制动器时，CVT的响应可不同于预期。本发明解决关于联合使用CVT和行车制动器的类似问题。
发明内容
在一个方面中，本发明描述一种用于调节产生CVT输出扭矩和CVT输出速度的连续变速传动装置(CVT)的输出的方法。所述方法首先依照扭矩-速度曲线控制CVT，所述扭矩-速度曲线确立CVT输出扭矩和CVT输出速度之间的大体反比关系。扭矩-速度曲线可限制CVT输出扭矩。欠载运行(under-run)曲线可应用于到扭矩-速度曲线并可与机器的目的速度相对应。所述方法还可进一步接收指示制动事件的操作员输入信号。作为响应，所述方法可移位扭矩-速度曲线以进一步限制CVT输出扭矩并且可在维持其与目标速度的对应关系的同时改变欠载运行曲线。
在另一方面中，本发明描述了包括可操作地联接到CVT的动力源的机器。CVT能够产生CVT输出扭矩和CVT输出速度。所述机器还包括可操作地联接到CVT的推进装置和用于传输操作员输入信号以致动行车制动器来制动推进装置的操作员输入装置。所述机器还可包括控制器，所述控制器与操作员输入装置连通并控制CVT的操作。控制器可包括与CVT输出扭矩和CVT输出速度反向相关的扭矩-速度曲线。在致动操作员输入装置的情况下，控制器可在致动行车制动器之前移位扭矩-速度曲线以进一步限制CVT输出扭矩。
在又一方面中，本发明描述了一种用于控制机器的速度的方法，所述机器具有可操作地联接到动力源的连续变速传动装置(CVT)。所述方法涉及依照限制CVT输出扭矩的第一扭矩-速度曲线调节CVT。所述方法还可接收指示制动事件的操作员输入信号。所述方法可将操作员输入信号转换为比例因子。接着，所述方法可使用所述比例因子将第一扭矩-速度曲线移位到第二扭矩-速度曲线以进一步限制CVT输出扭矩。
附图说明
图1是移动式机器的概略侧视图，所述机器具有通过中间CVT连接到从动元件的原动机动力源。
图2是从操作员站中的操作员座椅获取的机器的局部透视图，所述机器包括用于操作机器的各种可接近的操作员致动控制和输入。
图3是机器的动力系的示意图，所述机器包括CVT和适合于使用多个当量齿轮速比操作CVT的控制器的实施例。
图4是使机器速度与多个当量齿轮速比相关联的控制图或图表的示意图，所述当量齿轮速比可与CVT相关联。
图5是代表CVT的输出能力的扭矩-速度曲线和欠载运行曲线的示意图，其中扭矩值沿Y轴绘制并且速度值沿X轴绘制。
图6是修改后用以减小CVT的扭矩和/或速度输出的图4的扭矩-速度曲线和欠载运行曲线的示意图。
图7是代表在从操作员输入装置接收操纵员输入信号时修改图6中描绘的扭矩-速度曲线的控制策略的示意图。
图8是说明用于调节制动动作以在装备有CVT的机器中减速的可能程序的流程图。
具体实施方式
本发明涉及一种装备有连续变速传动装置(CVT)的机器，所述连续变速传动装置操作地将机械动力从原动机动力源联接至从动元件并将机械动力从原动机动力源传送到从动元件。CVT有时可称为无级变速传动装置(IVT)，然而，本发明涉及两种传动装置以及与命名无关的任何相似类型的传动装置。现在参照图1，其中相同参考编号指示相同元件，其图示了机器100且具体地是根据本发明设计的机动平地机的实施例。然而，本发明除机动平地机之外可适用于其它类型的机器和应用。本文中所使用的术语“机器”可涉及执行与以下工业相关的某些操作的任何类型的机器，诸如采矿、施工、农业、运输或本领域已知的任何其它工业。例如，机器可以是运土机，诸如轮式装载机、挖掘机、自动倾卸卡车、反铲、物料处理装置或可为另一类型的作业机器(诸如压实机、铺路机等)的机器。此外，可将工具连接到机器上。所述工具可以用于包括例如装载、压实、升降、涂刷的各种任务，并且可包括例如铲斗、压实机、叉式升降装置、刷子、抓斗、切削装置、剪切装置、铲刀、破碎机/锤、螺丝钻及其它装置。此外，机器可用于运输领域，例如公路用卡车、货物卡车等。
图示的机器100能够在高速长途运输行进与重负载接合操作之间交替。例如，机器100可包括可进行动力调节从而平整或平滑工地表面的地面接合工具，诸如铲刀102。机器100悬挂在地面接合推进装置104上，例如可朝机器的前方和后方设置的轮。在其它机器的实施例中，替代推进装置104可包括连续履带、皮带、推进器等。为了相对于地面推进和引导机器，可动力驱动至少一组推进装置转动和/或可由车载操作员远程操纵或由另一控制方案操纵另一组推进装置。
可以由设置在机器上的动力源106提供用于驱动推进装置和/或附接工具的动力，动力源106有时称为原动机。动力源106的合适实例为内燃机，例如压缩点火式柴油发动机，所述内燃机燃烧烃基燃料或另一易燃燃料源，以将其中的势能或化学能转化为可用于其它工作的机械动力。其它合适类型的动力源106可包括火花点火式汽油发动机、涡轮机、混合发动机、太阳能动力发动机等。为了将动力源106产生的机械动力传送到推进装置104，机器100可包括操作地联接动力源和推进装置的动力系108。为了调整动力源的速度和/或扭矩输出，可将CVT 110设置在动力系108中的中间。动力系108还可包括多种轴、离合器、差速器和其它装置，以传输动力并协助机器的操作。此外，一个或多个动力输出装置(PTO)可与动力系108直接或间接接合，以将动力的一部分重新引导或重新传输到诸如动力致动的铲刀102的辅助装置。
为了引导机器100的操作，配置成容纳操作员的操作员站112可设置在机器上或远程地设置在允许对操作环境进行可视控制的位置。参照图2，在操作员站112内可接近各种控制和/或输入114，操作员可与各种控制和/或输入114互动，以操纵和操作机器100。图2中图示的控制和/或输入仅以实例的方式提供，并且在不同实施例中可包括不同布置。例如，为了操纵或控制机器的方向，可将第一控制柱或操纵杆120和第二操纵杆122设置到操作员站112的任一侧。操作员可抓住并操纵操纵杆120、122，以调整机器或其工具的操作。例如，第一操纵杆120可控制转向，且第二操纵杆122可控制工具。在其它实施例中，可包括方向盘或其它合适类型的控制装置。
在图示的实施例中，控制装置可包括朝向地面定位的一个或多个衔接踏板，操作员可通过用脚踩下或松开来调制衔接踏板。操作员可通过踩下或松开踏板一定范围的位移以引起机器的预期反应。例如，为了控制或调整机器的速度或推进，踏板可包括朝操作员站112的右边取向的第一踏板130，第一踏板130可以起油门踏板的作用。操作员可通过调制第一踏板130来表示使机器加速或减速从而提高或降低机器的速度或速率的期望。第二踏板132的作用可以是接合和/或模拟离合器，所述离合器可联接动力系的多个部分以及与动力系的多个部分断开联接。例如，操作员可调制第二踏板132，以将CVT直接接合到动力系的其余部分或与动力系的其余部分直接脱离。中心定向的第三踏板134可致动制动器，以使机器减速和/或停止。如下所述，第三踏板可激活物理制动器或可开始另一方法来产生预期结果。在其它实施例中，除踏板外的控制装置或输入装置，例如控制杆等，可用于调整机器速度。
操作员站还可包括关于CVT的操作的输入装置、控制装置和指示器，其可设置在动力系中以在动力源和推进装置之间传输动力。例如，为了改变机器的方向，可将形式为触发器或开关的前进-空档-倒档(F-N-R)选择器136设置在适当的可接近位置，例如设置在第一操纵杆120上。触发F-N-R选择器136可改变CVT的接合或操作，使得转动输出沿前进或倒档方向推进机器，或者触发F-N-R选择器136可使其脱离CVT，使得机器停留在空档状态。若CVT配置成用于模拟多个当量齿轮的当量齿轮方法，则操作员站112可包括形式为滚转开关或滑动开关的当量齿轮变速杆138。触发或移位当量齿轮变速杆138可导致或模拟相邻当量齿轮速比之间的移位。也可包括各种其它类型的开关、按钮旋钮、刻度盘、杆等。其它控件功能可包括油门锁、点火装置、作业工具控制装置等。在其它实施例中，控制装置和操作员站可位于机器远程位置。
为了视觉上与操作员互动，可在操作员站112中设置包括屏幕或监视器的可视显示器139。可视显示139可以显示，例如，关于操作参数、工作特性、条件以及关于机器操作的各方面的变量的信息。常见显示器信息可以包括速度、方向、动力源每分钟转数(RPM)、发动机载荷、燃料液位等。可视显示器139可以是任意合适类型的显示器，其包括液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子显示器等。此外，可视显示器139可配置为通过触摸屏技术、软按钮等接收操作员的输入。
参照图3，更加详细地图示了用于将机械动力传送通过机器的动力系108的实施例。原动机动力源106(例如，柴油-燃烧内燃机140)产生旋转动力，所述旋转动力可使从动力源延伸的动力源输出装置142(例如，驱动轴)旋转。发动机140产生的动力可量化为通过动力源输出装置142递送的速度和/或扭矩。动力源传感器144可与动力源输出装置142相关联以测量速度和/或扭矩。动力源传感器144可以是磁性拾波式传感器，所述磁性拾波式传感器可感测与动力源输出142的旋转部件相关联的旋转磁场。在其它实施例中，动力源传感器144可为光学地读取旋转部件上的可视标示的光学拾取式传感器。速度和以某种程度上相关的方式产生的扭矩可通过调整发动机140的操作参数和输入在一定程度上选择性地加以变化。
可将动力源106的旋转输出引导到设置在动力源输出装置142的下行线路并操作地联接到动力源输出142的CVT 110，以例如通过增加速度和反向影响扭矩更大程度地调整速度和/或扭矩。如上所述，CVT 110可提供连续或无限数量的可用扭矩-速度比来改变动力源106的输出。换句话说，用虚线框表示的CVT 110可通过与动力源输出142相关联的CVT输入构件150接收旋转输出，并且在将其传输通过CVT输出构件152之前通过在连续范围或频谱范围内改变扭矩-速度比，从而以受控方式修改所述旋转输出。可响应地控制CVT的一个或多个操作特性以改变扭矩-速度比。
在图示的实施例中，CVT 110可以是分离路径的液压机械CVT，其中，来自CVT输入构件150的旋转输入按比例分成两条平行路径后在CVT输出构件152处重新结合。路径可包括设置在CVT 110内部的机械动力传送路径160和静液动力传送路径170。为了物理地分离旋转输入，联接到CVT输入构件150的轴的路径分路器154可包括一系列平行的互相啮合的齿轮，所述齿轮可复制和移位旋转输入的转动轴线，以与机械动力传送路径160和静液动力传送路径170中的任一者或两者对准。
机械动力传送路径160可通过机械动力学技术将旋转动力输入从CVT输入构件150传送到CVT输出构件152。例如，机械动力传送路径160可实施为具有多种前进齿轮、倒档齿轮和/或离合器的多速双向机械传动装置。可将齿轮和/或离合器布置在可调整且可选择接合的轮系162中，从而可接合预定的齿轮组合以产生离散输出齿轮速比。通过这种方式，机械动力传送路径的作用可类似于传统的基于齿轮的传动装置。
静液动力传送路径170可使用流体机械概念和液压概念将旋转动力输出从CVT输入构件150传送到CVT输出构件152。例如，静液动力传送路径170可包括液压泵172和液压马达174，液压泵172和液压马达174通过可引导液压流体的流体传送管路176(诸如柔性液压软管)互连。液压泵172可以是可变排量泵、斜板等，其可以操作地联接到CVT输入构件150并且可以通过给流体传递管路176中的液压流体加压将旋转动力输入转化为液压压力。流体传送管路将加压的液压流体引导到液压马达174，以使相关联的叶轮等转动并将液压压力重新转化为旋转输出。例如，可通过改变液压泵172的排量或改变流体传送管路176的阻力来改变静液动力传送路径170的“齿轮速比”或“有效齿轮速比”。可在CVT的操作限制内连续地改变液压排量和/或阻力，以提供无限数目的有效齿轮速比。
可使用一个或多个齿轮组件来重组机械动力传送路径160和液压动力传送路径170的输出，所述齿轮组件结合CVT输出构件152进行操作。例如，齿轮组件可包括行星齿轮180，所述行星齿轮180包括内部太阳齿轮182、外部环形齿轮184以及可操作地彼此接合的中间载体186。本领域的技术人员将理解，可调整行星齿轮中不同齿轮的相互关系和相对旋转以产生包括可逆输出的多种不同输出。例如，环形齿轮184相对于地面旋转的速度和载体186相对于环形齿轮184旋转的速度可确定太阳齿轮182的旋转速度。因此，任意组合的齿轮速比可通过以下方式实现：改变机械动力传送路径160的离散齿轮速比和液压动力传送路径170的可变齿轮速比，以及在行星齿轮180中以不同选择关系将其进行重组，因而改变CVT110的输出扭矩和速度特性。
在其它实施例中，CVT可以是使用一系列可选的相关齿轮系(诸如图3中的齿轮系162)的纯机械CVT。纯机械CVT也可实现为可变直径的摩擦滑轮系统，所述可变直径的摩擦滑轮系统包括两个或多个通过皮带相互连接的平行倒锥形滑轮。致动器可相对于平行滑轮轴向移动皮带以在不同直径处对齐，借此产生可变的扭矩和速度输出。在其它实施例中，类似于图3中的液压动力传送路径170，CVT可以是纯液压CVT。此外，CVT可以是包括发电机-马达组合的电磁CVT。旋转输入可驱动发电机产生电力，所述电力驱动马达再产生旋转输出。为了连续改变扭矩-速度比，发电机和马达之间的电阻可以逐渐变小的增量调整。在其它实施例中，可使用任意其它合适类型的CVT。
为了测量CVT 110的旋转输出，诸如磁性取传感器或光学传感器的CVT传感器158可与CVT输出构件152相关联以感知产生的旋转速度。在另一实施例中，CVT 110的扭矩输出可由设置在流体传送管路176中的传感器确定，所述传感器测量其中的液压压强。接着，可由测得的液压压力估算通过CVT传递的扭矩，并且可补偿任何可能的传输损耗或低效现象。动力系108可在接合地面并推进机器的推进装置104(诸如可旋转轮)处终止。各种轮轴、差速器等可有助于动力系108与轮的接合。在图3的实施例中，诸如磁性拾取传感器或光学传感器的机器速度传感器159可与推进装置相关联。可通过将每分钟轮转数乘以轮周长来计算机器速度，即单位时间行进的距离。一般来说，机器速度通常应当直接对应于CVT的输出速度。换句话说，控制CVT的输出确定机器速度。然而，在一些情况下，推进装置可相对于地面滑动、旋转或滑行，在这种情况下，测得的机器速度可能不等于CVT输出速度。在一些实施例中，若推进装置没有适当地接合地面，则可配置机器速度传感器159或另一传感器来确定机器速度。
为了降低机器速度或使机器停止，一个或多个行车制动器156可以可操作地与推进装置104相关联。行车制动器156可接合推进装置104并且可使用摩擦接触来抵抗推进装置的进一步移动。例如，行车制动器156可包括垫片、承座和/或卡钳，卡钳可夹靠或压靠固定到推进装置104的制动盘或旋转装置以抑制和防止转动。行车制动器的各部件之间的摩擦接触可将动力转换成热，所述动力可以以其它方式作为势能传送到推进装置中或储存在推进装置中并用于推进机器。如下文更详细所述，可通过调制中心定向的第三踏板134选择性地激活行车制动器156。然而，在其它实施例中，行车制动器156可通过其它输入装置激活并且可接合动力系108的另一部分而非推进装置104。其它类型的行车制动器的实例包括鼓式制动器、带式制动器等，并且可包括非接触式制动器设计，诸如利用电磁斥力减慢推进装置的旋转运动的电磁制动器。
为协调和控制包括CVT 110的动力系108中的各个部件，机器可包括个电子或计算机控制单元、模块或控制器190。控制器190可适于监视不同的操作参数并适于响应地调节影响动力系的各种变量和功能。控制器190可包括微处理器、专用集成电路(ASIC)或其它适当电路并可具有记忆或其它数据存储能力。控制器可包括保存在只读存储器或另一电子可存取存储介质中并可由只读存储器或另一电子可存取存储介质执行来控制发动机系统的函数、步骤、程序、控制图、数据表、图表等。存储或计算机可读介质可表现为向控制器提供执行指令的任何介质的形式。介质可表现为非易失性介质、易失性介质以及传输介质的形式。非易失性介质包括例如光盘或磁盘。易失性介质包括动态存储器。传输介质包括同轴电缆、铜导线和光纤，并且还可表现为例如那些在无线电波和红外线数据通信期间生成的声波或光波的形式。通用形式的计算机可读介质包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、或任何其它磁性介质、CD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、任何其它具有孔洞图样的物理介质、RAM、PROM、以及EPROM、快闪-EPROM、任何其它存储芯片或卡盒、下文中所描述的载波、或计算机或处理器可读取的任何其它介质。虽然在图3中，控制器190图示为单个离散单元，但在其它实施例中，控制器及其功能可以分布在多个不同的独立分开的部件间。控制器可操作地与操作员站112和动力系108中的不同传感器和控制装置相关联并且可与其通信，以接收操作参数并发送控制命令或指令。控制器与传感器之间的通信可通过跨越电子通信线路或通信母线发送和接收数字或模拟信号的方式建立。出于说明的目的，用虚线表示不同的通信和命令信道。
例如，为了记录所需的机器速度或动力输出相对于地面的增加或减少，控制器190可与用作油门记录器的第一踏板传感器192通信，所述第一踏板传感器192与第一踏板130相关联且并记录第一踏板130的衔接。第一踏板传感器192可基于第一踏板的调制而生成操作员输入信号，并且将该操作员输入信号传达到控制器190，控制器190可据此调整动力系108中的一个或多个部件的操作，以提高或降低机器速度和/或增加或减少输出。控制器190还可与第二踏板传感器194以及与第三踏板传感器196通信，所述第二踏板传感器194与可起离合器作用的第二踏板132相关联，所述第三踏板196可与起制动器作用的第三踏板134相关联。控制器190还可与F-N-R选择器136通信以记录命令改变行进方向的输入，并且控制器190还可与当量齿轮变速杆138通信以记录命令移位当量齿轮的输入。控制器190还可与可视显示器139通信并可利用显示器发送和接收信息。
为了进一步辅助操作，控制器还可与设置在机器周围的其它传感器或控制装置通信。例如，控制器190可与动力源传感器144通信，以便控制器可确定动力源输出142的速度或输出特性。控制器190还可与CVT传感器158通信，以监控CVT 110的输出，诸如CVT输出速度和/或CVT输出扭矩。例如，控制器190还可与行车制动器156通信，以便一通过第三踏板134和/或第三踏板传感器194接收到适当的操作员输入信号就选择性地与制动器接合和脱离。为了确定机器速度，控制器190可与跟推进装置104相关联的机器速度传感器159直接通信。上述描述是示例性的，控制器可与测量机器操作的其它方面的其它传感器通信。
如上所述，控制器可通过将离散范围与多个操作员可选当量齿轮速比相关联在所述离散范围内调节CVT的输出速度和/或扭矩。可利用任何合适数目的当量齿轮速比，其包括离散当量齿轮速比的部分或增量。当量齿轮速比可与机器的正向和/或反向相关联。参照图4，图示了利用一系列当量齿轮速比操作CVT的当量齿轮图。例如，参照图4，控制器可根据当量齿轮图进行编程，所述当量齿轮图反映了机器性能与多个当量齿轮速比之间的关系，所述当量齿轮速比在所示实例中可包括齿轮(1)至(8)。当量齿轮图将当量齿轮速比(1)至(8)与沿X轴绘制的CVT和/或机器的可用输出速度202相关联。每一当量齿轮速比(1)至(8)用向上呈一定角度倾斜的直线表示并且每一当量齿轮速比具有从直线下端的最小当量齿轮速度210到上端的最大当量齿轮速度212之间的相关联的当量齿轮速度范围。例如，在图示的实例中，当量齿轮齿轮速比(1)可具有对应于大约2千米/小时(kph)的预期机器速度的最小当量齿轮速度210并且可具有对应于大约5kph的预期机器速度的最大当量齿轮速度212。当量齿轮速比(2)可对应于约4kph与12kph之间的预期机器速度。当量齿轮速比(8)可具对应于机器的预期最大速度(例如，40kph)的最大当量齿轮速度。
因此，多个当量齿轮速比(1)至(8)提供一系列越来越高且重叠的可用速度范围。由于重叠的速度范围，操作员可平稳地在相邻当量齿轮速比之间变换。此外，在不同实施例中，每一当量齿轮速比(1)至(8)的速度范围可大体对应于常规的基于齿轮的传动装置的已知行进速度。为了在每一当量齿轮速比可用的范围内改变机器速度，图4所示的传动齿轮图可沿Y轴将操作员输入信号(例如，对油门踏板或第一踏板的调制)绘制为百分比204。由于充当油门的第一踏板随着调制程度的增加而被踩下，因此CVT的输出速度可按照与每一当量齿轮速比(1)至(8)相关联的向上倾斜的线而增加。因此，操作员可通过多个当量齿轮速比向上移动，以引导CVT及因此引导机器来产生增加的输出速度202和较宽范围的输出速度。
参照图5，图示了描绘CVT和动力系的动力输出特性的图表或图5的实施例，其包括输出扭矩252与输出速度254之间的关系。可以任何合适单位(例如，牛顿-米或英尺-磅)沿Y轴测量输出扭矩252，并且可以转/分(RPM)沿X轴测量输出速度254。图5可实施为一个或多个存储在控制器的存储器中并且可辅助发动机操作的控制图。在利用当量齿轮方法的实施例中，多个当量齿轮速比中的每一个可存在不同的图或图表。
CVT的输出扭矩252和输出速度254与第一扭矩-速度曲线260例示的反向相关，所述第一扭矩-速度曲线260可通过测量CVT的输出处递送的扭矩和/或速度凭经验确定。在某些情形下，第一扭矩-速度曲线260可称为回转曲线。其代表CVT的实际输出并且不会导致可能在动力系中的下行线路出现的其它传输损耗，例如在地面与推进装置之间的差动轴承或轴轴承或滚动阻力中的摩擦损耗。在低速时，CVT能够产生如第一扭矩-速度曲线260的平直部分262所示的高值扭矩252。然而，随着输出速度254沿X轴增加，扭矩相反地如曲线的向下部分263所示下降。这可能是由于CVT将动力源(例如，输入动力)的扭矩中的大部分转换成速度来增加从CVT输出的RPM。因此，平直部分262代表低速高扭矩输出而向下部分263代表高速低扭矩输出。第一扭矩-速度曲线260可以代表CVT和机器的操作限制。CVT可设置为在第一扭矩-速度曲线260之下的任何点(包括沿曲线的任何点)处产生扭矩和速度。操作员可在图2所示的操作员站112中调整多个控制和输入114以改变第一扭矩-速度曲线260下的CVT操作设置。
图5的第一扭矩-速度曲线260还可表示可能的失控状况，在这种状况下，当扭矩252的减小开始趋平时，速度254继续增加。若机器未承载足够大的负载，或者若推进装置开始旋出，则速度254可以继续增加。这可能部分地是因为CVT能够产生接近无穷大范围的扭矩/速度比。为了防止这种状况发生，图5中可包括第一欠载运行曲线270。第一欠载运行曲线270表示为与第一扭矩-速度曲线270和X轴相交的向下倾斜的线，所述X轴表示输出速度254。
作为第一欠载运行曲线270的函数的实例，虽然输入装置和控制装置包括例如起油门踏板作用的第一踏板，但是操作员可选择所需的或第一目标速度272。可在可用输出速度254当中沿X轴绘制第一目标速度272。第一欠载运行曲线270可应用于图5以与第一目标速度272和第一扭矩-速度曲线260相交。由于倾斜的缘故，第一欠载运行曲线270可比第一目标速度272在更低的对应速度254处与第一扭矩-速度曲线260相交。例如，第一欠载运行曲线270可比第一目标速度272在与更低输出速度254相关联的相交速度274处与第一扭矩-速度曲线260相交。偏移程度或偏移量可基于任何合适的因子，例如速度，所述偏移程度或偏移量由偏移括号部分278所示并且为第一欠载运行曲线270的斜率的函数。偏移括号部分278可量化为小于所述目标速度272的预定百分比或预定量，但是也可采用其它合适的定量。
当例如通过沿第一扭矩-速度曲线260移动使CVT的输出性能接近第一目的速度272时，CVT的输出性能可在达到对应于第一目标速度272的输出速度254之前与第一欠载运行曲线270相交。此后，可根据第一欠载运行曲线270调整机器的性能，使其向下倾斜直至达到第一目标速度272。在第一目标速度272处，CVT的输出通常可产生很少或不产生净扭矩。若机器承受负载，则CVT的输出速度254可通过沿第一欠载运行曲线270移动使第一目标速度272降低，从而使CVT产生更多的扭矩252以克服由负载所带来的阻力。因此，图5可通过利用第一欠载运行曲线270限制可达到的速度和/或扭矩输出来调节机器的性能以避免速度失控。
不同的欠载运行曲线270可存在并被并入图5中产生不同的目标速度272。可根据沿X轴确立目标速度272的位置来改变欠载运行曲线270的斜率并进而改变偏移括号部分278。例如，若第一目标速度272几乎在第一扭矩-速度曲线260的平直部分262下方确立，则第一欠载运行曲线270可需要消散大量的扭矩252。因此，第一欠载运行曲线270的斜率在第一目标速度272的较低速度值处可比在较高速度值处更小(即，更陡)。偏移括号部分278的大小或值可相应地改变。
参照图3，若在制动期间甚至例如通过与推进装置104摩擦接合而应用行车制动器156来使机器减慢或停止，则CVT 110可通过增加动力输出来尝试克服由行车制动器提供的阻力。例如，CVT 110可将行车制动器156的应用解读为CVT应达到的附加负载或动力要求。若未补偿，则CVT 110可增加其扭矩输出直至CVT达到其失速扭矩，在该点处，CVT不能通过CVT输出构件152继续传输旋转运动。这可减少行车制动器156的使用寿命并且可使CVT 110过热并可能损坏CVT 110。例如，若通过应用行车制动器156阻止了CVT输出构件152转动并且CVT 110失速，则CVT的部件可能开始过热，这是由于CVT正试图使动力源106的净动力输出以热的形式消散，与将动力输出传输到推进装置的情况相反。此外，机器的效率在这样的情况下也可能降低。
为了防止或减少这样的事件的可能性，控制器190可改变或调整扭矩-速度曲线和/或欠载运行曲线，以便CVT 110不试图通过行车制动器156提供动力。例如，通过与第三踏板传感器196通信，控制器190可确定操作员在制动事件期间何时开始致动第三踏板134，从而命令应用行车制动器156。作为响应，控制器190可以进一步限制CVT输出扭矩的方式调整或移位曲线。参照图6，例如，调整可相对于Y轴向下移位第一扭矩-速度曲线260，以减小可用的或CVT能够产生的输出扭矩252。这可由用虚线所示的第二扭矩-速度曲线280来表示。第二扭矩-速度曲线280从第一扭矩-速度曲线260移位的量可称为第一偏移值282，如括号部分所示。第二扭矩-速度曲线280对应于沿Y轴的输出扭矩252的较小值，由此限制CVT的输出能力。第一扭矩-速度曲线与第二扭矩-速度曲线之间的偏移值282相对于沿X轴的不同的输出速度254可以一致或可变化。
除向下移位第二扭矩-速度曲线280之外，还可响应于制动器或第三踏板的致动而调整第一欠载运行曲线270。在图示的实施例中，目标速度272可保持不变，但是图5可应用具有不同斜率特征的第二欠载运行曲线290。此外，在图示的实施例中，第二欠载运行曲线290可在大约相同的相交速度274处与第二扭矩-速度曲线280相交。相应地，第二欠载运行曲线290沿X轴对应于与第一负载运行曲线270大约相同范围的输出速度254，如偏移括号部分278所示。然而，在其它实施例中，还可相对于第二扭矩-速度280和第二欠载运行曲线290调整相交速度274，因而控制图5可包括不同的第一相交速度和第二相交速度。
为了确定扭矩-速度曲线移位的量或程度，控制器可执行与控制策略相关联的一系列指令，诸如例如图7所图示的控制策略300。控制策略300可包括本文合称为程序的任何合适类型的软件程序、函数、模块、对象、类别、数据结构、方法、记录、文库等或在硬件中执行的任何相同的上述程序。控制策略300首先可选择具有如上所述的扭矩/速度标准的控制图5，以调整CVT的操作。因为适当的图5可取决于CVT和/或机器的当前的操作参数，因此控制策略300可包括控制图确定程序310。例如，为了确定当前的或所需的速度状况，控制图确定程序310可接收速度输入312，速度输入312可表示CVT输出速度，或者速度输入312可对应于机器的实际行进速度。参照图3，速度输入312可由CVT传感器158、机器速度传感器159或由第一踏板传感器190来确定，第一踏板传感器190测定可起油门踏板作用的第一踏板130的调制。可以理解，可根据这些或其它合适的输入来推断机器的实际速度或预期速度。速度输入312可以RPM来量化。
在CVT与多个当量齿轮速比相关联的实施例中，为调节CVT所选的图5可取决于所选的齿轮速比。相应地，控制图确定程序310可与图3的当量齿轮变速杆138通信，以接收表示所选当量齿轮速比的当量齿轮输入314。控制图确定程序310可使用速度输入312和当量齿轮输入314，以从与控制器相关联的多个可能的控制图之中选择适当的控制图5，所述控制图5包括未改变的第一扭矩-速度曲线260和第一欠载运行曲线270。即使没有进一步的操作员输入，控制器也可依照第一控制图5调节CVT。
然而，若操作员开始致动行车制动器156，则控制策略可调整控制图5，从而降低或限制CVT 110的输出扭矩。为了记录制动机器的命令的启动，控制策略300可与跟第三踏板134相关联的传感器通信。第三踏板134的操作员调制可转化成操作员输入信号且具体来说是传送到控制策略300的制动器输入320。由于制动器输入320是可缩放因子，即其可分解成构成子值或因子，因此控制策略300可将制动器输入引导到缩放程序330，用于将其转换成可更容易地被控制策略300的其余部分解读的值。例如，缩放程序330可将制动器输入320转换成比例因子(SF)332，比例因子(SF)332可具有0.02与1.0之间的值。0.02与1.0之间的SF332的值可对应于第三踏板在完全压低和完全松开之间的中间程度的调制。
为了实现将制动器输入320缩放或分解成SF 332，缩放程序330可包括缩放表或缩放图334，缩放表或缩放图334沿X轴336记录制动器输入320的幅度(例如，踏板调制百分比)，其中可能的比例因子的范围在Y轴338上为0.02与1.0之间。在本实施例中，可将值0.02指派为最小的可能的SF以避免若采用值0.0可产生的潜在的计算误差，但是在其它实施例中，可将任意其它合适的数(包括0.0)指派为最小的SF。可通过缩放表334绘制参考线340，以使如沿X轴336所示的不同量的制动器输入320与如沿Y轴338所示的具体SF相关联。由此，缩放程序330可将制动器输入320标准化为更适于在控制策略300中进一步处理的值。
为了将SF 332和所选控制图5结合在一起，控制策略300可包括乘法程序350，乘法程序350将两个值相乘或以其它方式将两个值处理在一起。具体说来，乘法程序350可具体地通过将第一扭矩-速度曲线260移位到对应于可用输出扭矩的下限的第二扭矩-速度曲线280来调整第一扭矩-速度曲线260。此后，控制策略300可依照移位到的第二扭矩-速度曲线280来调节CVT的操作。第一扭矩-速度曲线260和第二扭矩-速度曲线280之间的差可等于偏移值282。从而，乘法程序350通过由操作员命令的制动器输入320调整控制图5。具体来说，第三踏板134被踩下的量反映在SF 332上，并且通过在乘法程序350中将SF的控制图5结合在一起，第三踏板134被踩下的量按比例地反映在第二扭矩-速度曲线280上。第二扭矩-速度曲线280的相对位置将是可调整的制动器输入320的量或程度的函数。在实施例中，欠载运行曲线270同样可根据SF 332调整到第二欠载运行曲线290。
工业实用性
根据本发明的一方面，可以一种方式调节CVT，以减少摩擦损耗和可能的失速后果，摩擦损耗和可能的失速后果可在为了使机器放慢或停止而应用行车制动器期间出现。例如，参照图8，其图示了有助于在这样的机器中制动的流程图的实施例。可在由控制器190存取及可在控制器190中执行的计算机可读指令中描述流程图8所述的步骤和动作。在初始选择步骤402中，流程图8可选择包括未调整的扭矩-速度曲线和未调整的欠载运行曲线的控制图以调节CVT。选择时，选择步骤402可接收操作员输入信号，诸如例如当量齿轮输入404、油门输入406以及可能的指示所请求的机器速度的离合器输入408。参照图3，可从当量齿轮变速杆138传送当量齿轮输入404，可从与第一踏板130相关联的第一踏板传感器192传送油门输入406，且可从与模拟离合器的第二踏板132相关联的第二踏板传感器194传送离合器输入408。基于当量齿轮输入404、油门输入406和选择步骤402所选的控制图，流程图8可在目标步骤410中为机器设置目标速度。如上所述，目标速度可确定如何布置扭矩-速度曲线和欠载运行曲线。
若操作员开始踩下第三踏板134，表示想要使机器减速或停止，则执行流程图8的控制器190可采取措施以减小CVT输出扭矩，CVT输出扭矩将通过其它方式传输到行车制动器156并且应用于行车制动器156。例如，为了记录第三踏板134的调制，流程图8可包括可与第三踏板传感器196通信的第一记录步骤420。若第一记录步骤420未记录指示制动事件的操作员输入信号，则流程图8可进入到调节步骤440并根据目标步骤410所确定的目标速度配置的所选控制图来调节CVT。
然而，若第一记录步骤420接收操作员输入信号，尤其是来自第三踏板传感器196的制动器命令或制动器输入320，则流程图8可进入处理步骤422中处理制动器输入。具体来说，处理步骤422可确定由操作员对第三踏板或其它制动器输入装置调制或衔接的量。这可通过如上所述将制动器输入320分解或因式分解成SF来实现。在应用步骤424中，可应用所确定的量或SF，以可限制CVT的可用扭矩输出的方式，例如通过移位或调整扭矩-速度曲线和/或欠载运行曲线，来调整所选控制图。此后，应用步骤424可使用所调整的控制图来调节CVT的操作。
在一个实施例中，在行车制动器156与推进装置104或动力系108的另一部分物理地接合之前，可应用所调整的扭矩-速度曲线来控制CVT的运转。例如，参照图8，流程图8可包括作为应用步骤424的一部分的延迟步骤426，延迟步骤426延迟行车制动器的物理致动直至所调整的扭矩-速度曲线限制了CVT的输出扭矩。在一个实施例中，延迟步骤426可使用记时器、计数器或暂时使行车制动器的物理应用延迟预定量时间的类似装置，或者所述延迟步骤可采用速度限制策略，所述速度限制策略防止在CVT的输出扭矩减小到预定的限制之前就应用制动器。在另一实施例中，延迟步骤426可以通过设计第三踏板134得以实现，第三踏板134可配置为使得在初始踏板踩下的预定范围(例如，20％)内不接合行车制动器。相反，在预定范围内操作员初始踩下第三踏板134可导致在行车制动器施加物理阻力之前调整扭矩-速度曲线并限制可用的CVT输出扭矩。因此，应用于推进装置104的扭矩可在对行车制动器156施加力因而所述致动器承受较小的反作用力时已经减小。若踏板踩下程度超过预定范围或阈值，则可应用行车制动器。这在当快速踩下踏板而迅速应用行车制动器的紧急情况下可以是有益的。
在另一实施例中，为了防止若松开行车制动器156机器突然移动或摇摆，流程图还可配置为延迟回复CVT的操作。例如，在第二记录步骤430中，流程图8可监视第三踏板134或相似的制动器输入装置以确定制动器输入信号是否已停止或终止。若制动器输入信号未停止或终止，则流程图可在调节步骤440中继续根据所调整的扭矩-速度曲线调节CVT输出。然而，若操作员确实松开第三踏板134使得制动器输入终止，则第二记录步骤430可进入到恢复限制步骤432，以延迟将所调整的第二扭矩-速度曲线280恢复或重新移位回到图5中的未调整第一扭矩-速度曲线260。恢复限制步骤432可实现为记时器、计数器或速率限制策略。相应地，一旦松开和脱离行车制动器156，仍可限制CVT的扭矩和/或速度输出并且可逐步出现机器加速。
应理解，上述描述提供了所公开的系统和技术的实例。然而，应了解，本发明的其它实施方式在细节上可不同于上述实例。对于本发明或其实例的所有引用旨在参考在这个意义上所讨论的具体实例，并非旨在对本发明的更宽泛的范围造成任何限制。除非另有说明，否则所有关于某些特征的区别和贬低(disparagement)的表达只是用来表示这些特征并非优选的，而非将这些特征完全从本发明的范围排除。
在描述本发明的上下文(特别是在所附权利要求的上下文)中，所用术语“一个(a和an)”及“所述(the)”和“至少一个(at least one)”应被解释为涵盖单数和复数两种情况，除非在本文中明确指出或与上下文明显冲突。除非本文中另外指出或与上下文内容明显地矛盾，否则使用术语“至少一个”时后面所跟的一项或多项的列表(例如，“A和B中的至少一个”)应解释成从列举项(A或B)或从列举项中的两项或多项(A和B)的任意组合选择的平均一项。
除非本文中另外说明，否则本文中提及的数值范围仅欲用作分别指代落在该范围内的每个单独的数值的简略表示方法，并且每个单独数值如同被单独记载在本文中一样结合在说明书中。本文中描述的所有方法可以任何适合的顺序执行，除非本文中另外指明或与上下文明显矛盾。
因此，只要适用法律允许，本发明包括所附权利要求书中所述主题的所有修改和等效结构。此外，除非在本文中另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明包括上述要素以其所有可能变化的任意组合。

Claims (10)

1.一种调节连续变速传动装置(110)的输出的方法，所述连续变速传动装置(110)产生连续变速传动装置输出扭矩(252)和连续变速传动装置输出速度(254)；所述方法包括：
根据扭矩-速度曲线(260)控制所述连续变速传动装置(110)，所述扭矩-速度曲线建立所述连续变速传动装置输出扭矩(252)与所述连续变速传动装置输出速度(254)之间的大体反比关系，所述扭矩-速度曲线(260)限制连续变速传动装置输出扭矩(252)；
将欠载运行曲线(270)应用于所述扭矩-速度曲线(260)，所述欠载运行曲线(270)对应于目标速度(272)；
接收指示制动事件的操作员输入信号(320)；
移位所述扭矩-速度曲线(280)以进一步限制所述连续变速传动装置输出扭矩(252)；以及
在保持与所述目标速度(272)的相应关系的同时改变所述欠载运行曲线(290)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述操作员输入信号(320)可分解成因子。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括将所述操作员输入信号(320)转换成比例因子(330)，并且与所述比例因子成正比地进行移位所述扭矩-速度曲线(260，280)的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括移位所述扭矩-速度曲线(280)一预定时间之后致动行车制动器(156)。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括在所述操作员输入信号(320)终止时恢复所述扭矩-速度曲线(260)。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括延迟所述扭矩-速度曲线(280)的再移位以避免包括所述连续变速传动装置的机器(100)的突然加速。
7.如权利要求3所述的方法，进一步包括在将所述连续变速传动装置输出扭矩(252)限制到预定量之后致动行车制动器(156)。
8.如权利要求3所述的方法，进一步包括在所述操作员输入信号(320)超过预定阈值之后致动行车制动器(156)。
9.一种机器(100)，包括：
动力源(106)；
连续变速传动装置(110)，其可操作地联接到所述动力源(106)，所述连续变速传动装置(110)产生连续变速传动装置输出扭矩(252)和连续变速传动装置输出速度(254)；
推进装置(104)，其可操作地联接到所述连续变速传动装置(110)用于推进所述机器(100)；
操作员输入装置(134)，其用于传输操作员输入信号(320)以致动所述推进装置(104)；
行车制动器(156)，其用于物理致动所述推进装置(104)；及
控制器(190)，其与所述操作员输入装置(134)连通并控制所述连续变速传动装置(110)的操作，所述控制器(190)包括与所述连续变速传动装置输出扭矩(252)和所述连续变速传动装置输出速度(254)反向相关的扭矩-速度曲线(260)，其中在所述操作员输入装置(134)致动时，控制器(200)在致动所述行车制动器(156)之前移位所述扭矩-速度曲线(280)以限制扭矩。
10.如权利要求9所述的机器，其中，所述控制器进一步包括应用于所述扭矩-速度曲线(260)的欠载运行曲线(270)，所述欠载运行曲线(270)对应于所述机器(100)的目标速度(272)并且限制所述连续变速传动装置输出速度(254)。
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