CN108025749B - 实施自动方向转变制动的传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与机器(10)一起使用的传动系统(22)。传动系统可具有用于在第一方向上传递动力的第一离合器(34)、用于在第二方向上传递动力的第二离合器(36)、制动器(43)、用于产生指示速度的第一信号的传感器(46)以及用于产生指示期望转变方向的第二信号的输入装置(18)。传动系统也可具有控制器(44)，以响应第二信号而引起第一方向离合器的分离，并使制动器施加减速转矩。控制器也可配置用于基于第一信号和目标传动系统速度来确定误差值，以在误差值增大时选择性地增加减速转矩，并且当第二信号的值小于阈值时选择性地将减速转矩传递到第二方向离合器。

Description

实施自动方向转变制动的传动系统

技术领域

本发明一般涉及传动系统，并且更具体地涉及实施自动方向转变制动的传动系统。

背景技术

诸如轮式装载机、履带式拖拉机、机动平地机或拖运卡车的移动式机器包括将旋转动力从机器的发动机传递至车轮或其他牵引装置的传动装置。典型的传动装置包括选择性地接合以改变发动机和车轮之间的动力流动路径的两个方向离合器(例如，正向离合器和反向离合器)。在正向行进期间，只应该接合正向离合器以在正向方向上通过车轮传递来自发动机的机械旋转。在反向行进中，只应该接合反向离合器，以在反向方向上通过车轮传递相同的机械旋转。在方向转变改变期间(即，当在正向和反向方向之间转变时)，两个方向离合器中的第一个将在与方向离合器中的第二个接合的同时或之前释放。

如果在机器移动时尝试进行方向转变改变，则必须首先消散与第一行进方向对齐的显著的动量，然后机器才能在第二和反向的行进方向上开始加速。该动量通常通过接合离合器内的摩擦材料消散。也就是说，第二离合器通常会滑动直到已经消散了足够的动力以避免冲击载荷并且损坏机器的其余传动系部件。在滑动过程中，第二离合器的一些摩擦材料被磨损。在一些情况下，机器的操作者可能试图在转变期间在行进方向之间手动制动机器，以减少必须被第二离合器的摩擦材料吸收的动量。通过这样做，可延长离合器的寿命，和/或方向转变可更快和/或以更高的速度被完成。然而，操作者可能难以使用合适的制动量并适当地定时离合器的接合/分离，以允许平滑且有效的转变而不会导致传动系部件的过度磨损或损坏。

示例性的传动系统在Ishikawa等人的于2014年11月4日发布(“该303专利”)的美国专利第8,880,303号中公开。该'303专利的传动系统包括车辆控制单元，其检测车辆行进速度，并且只要车辆行进速度快于第一速度，就防止在与车辆行进方向反向的方向上的转变改变。具体地，当车辆控制单元检测到用户在与车辆行进方向反向的方向上选择了转变范围，在车辆行进速度比第一速度快的同时，车辆控制单元经由液压制动器执行强制减速，从而停止车辆，而不允许转变改变。在车辆停止并且车辆的发动机处于空转状态之后则允许转变改变。由于车辆控制单元在高速行进期间忽略与车辆行进方向反向的误差的转变改变，所以车辆的故障得以避免。

尽管'303专利的车辆控制单元采用的策略可能对车辆部件寿命产生一些影响，但策略的重点在于适应操作员误差。特别地，车辆控制单元对于在期望的高速转变期间改善转变质量可能做得很少。另外，车辆控制单元可能不适用于操作者在请求方向转变变化时没有出错的情况。

所公开的传动系统旨在克服上述问题中的一个或多个和/或现有技术的其他问题。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种用于与具有发动机和牵引装置的机器一起使用的传动系统。传动系统可包括配置用于沿第一方向将动力从发动机传递至牵引装置的第一离合器、配置用于沿着与第一方向反向的第二方向将动力从发动机传递至牵引装置的第二离合器、配置用于将减速转矩施加到牵引装置的制动器、配置用于产生指示传动系统的速度的第一信号的传感器，和配置用于产生指示操作者期望将动力从发动机传递至牵引装置的第一信号的输入装置。传动系统也可包括与第一离合器、第二离合器、制动器、传感器、和接口装置通信的控制器。控制器可配置用于响应于第二信号而引起第一离合器分离，并且使得制动器将减速转矩施加到牵引装置，并且确定。控制器也可配置用于根据第一信号和目标传动系统速度来确定误差值，以在误差值增大时选择性地增加由制动器施加的减速转矩，并且当第一信号的值小于阈值时选择性地将减速转矩从制动器传递至第二方向离合器。

另一方面，本发明涉及一种自动转变具有发动机和牵引装置的机器的行进方向的方法。该方法可包括将动力从发动机通过第一方向离合器沿第一方向传递至牵引装置，并且接收指示操作员期望沿第二方向将动力从发动机传递至牵引装置的输入。该方法可进一步包括响应于该输入而使第一方向离合器分离，并且使制动器向牵引装置施加减速转矩。该方法可进一步包括感测传动装置的速度、根据速度和目标传动装置速度确定误差值，当误差值增大时选择性地增加由制动器施加的减速转矩，并且当该速度小于阈值时选择性地将减速转矩从制动器传递至该传动装置的第二方向离合器。

另一方面，本发明涉及一种机器。该机器可包括发动机、牵引装置以及具有第一方向离合器、第二方向离合器和多个传动比离合器的传动装置。传动装置可配置用于沿着第一方向和第二方向并且在整个速度-转矩比的范围内将动力从发动机传递至牵引装置。该机器也可包括配置用于向牵引装置施加减速转矩的制动器；配置用于产生指示操作者期望在传动装置的整个操作范围内在传动装置的整个操作期间变换传动装置的动力传递方向的期望的信号的输入装置；配置用于产生指示传动装置速度的第二信号的传感器，以及与传动装置、制动器、输入装置和传感器通信的控制器。控制器可配置用于响应于第二信号而引起第一方向离合器分离，并且使得制动器将减速转矩施加到牵引装置。控制器也可配置用于根据第一信号和目标传动装置减速度来确定误差值，以在误差值增大时选择性地增加由制动器施加的减速转矩，并且当第一信号的值小于阈值时选择性地将减速转矩从制动器传递至第二方向离合器。

附图说明

图1是示例性公开的机器的等距图；

图2是可与图1的机器一起使用的示例性公开的传动系统的示意图；

图3是描绘与图2的传动系统的操作相关联的示例性公开的控制算法的流程图；以及

图4包括在实施实施图3的控制算法期间示出图2的传动系统的性能参数的图示。

具体实施方式

图1示出了示例性移动机器10。在所描绘的实施例中，机器10是轮式装载机。然而，可以想到机器10可实现为另一种类型的移动机器，例如履带式拖拉机、自动平地机、铰接式拖运卡车、越野矿用卡车或本领域已知的其他机器。机器10可包括操作员站12、支撑操作站12的一个或多个牵引装置14以及可操作地连接以响应经由操作员站12接收的输入来驱动牵引装置14的发动机16。

操作员站12可包括接收来自机器操作员的指示期望的机器操纵的输入的接口装置。具体地，操作员站12可包括位于座位20附近以供机器操作员使用的一个或多个接口装置18。接口装置18可通过产生指示期望的机器操纵的位移信号来启动机器10的移动。在一个实施例中，操作员接口装置18包括转变按钮。当操作者操纵转变按钮时，可使机器10自动地转变行进方向(例如，从正向到反向或从反向到正向)。可以想到的是，如果需要的话，除了转变按钮之外的操作员接口装置18可额外地或替换地设置在操作员站12内以用于机器10的移动控制。

如图2所示，发动机16可通过传动系统22可操作地连接至牵引装置14。传动系统22尤其可包括变矩器24以及通过该变矩器24可操作地连接至发动机16的传动装置26。根据需要，传动装置26又可直接或间接地(例如通过终端驱动-未示出)连接至牵引装置14。在所描绘的实施例中，发动机16是内燃机(例如柴油机、汽油机或天然气发动机)。

变矩器24可以是常规类型的变矩器，其具有连接至发动机16的输出端的叶轮28以及连接至传动装置26的输入件的涡轮机30。在一些实施例中，变矩器24可额外地具有布置在发动机输出端和传动装置输入件之间的锁止离合器(未示出)，该锁止离合器与叶轮28和涡轮机30平行。在该配置中，随着发动机输出端使叶轮28旋转，可产生流体流并且该流体流穿过涡轮30，从而引起涡轮机30旋转并驱动传动装置输入件。尽管可将动力从发动机16传递至传动装置26，但是该流体连接可驱动传动装置输入件以不同的速度旋转和/或以不同于从发动机输出端接收的不同的转矩旋转。这可允许传动装置26的负载与发动机16稍微隔离，使得发动机16的冲击载荷不会发生。另外，由变矩器24促进的液力耦合可允许在一些应用中的转矩倍增。可以想到的是，如果需要的话，可省略变矩器24，并且如果需要，传动装置26直接连接至发动机16的输出端。

传动装置26可以是在正向行进方向和反向行进方向上都具有多个不同挡位范围的步进传动装置。应该注意的是，如果需要，可使用其他类型的传动装置(例如液压或混合传动装置)。作为步进传动装置，传动装置26可包括容纳正向行进离合器34和反向行进离合器36的前箱32以及容纳多个不同速度范围离合器40的后箱38。离合器34和36可选择性地接合以将涡轮机30的机械旋转连接至后箱38的输入轴42。当正向行进离合器34接合时，可使牵引装置14沿正向行进方向旋转。当反向行进离合器36接合时，可使牵引装置14沿反向行进方向旋转。可基于本领域中已知的任何数量的因素来调节传动装置26的速度-转矩比来选择性地接合和分离速度范围离合器40。例如，可基于行进方向、基于行进速度、基于负载，当由操作员命令时等来接合和分离速度范围离合器40。可以想到的是，如果需要，离合器34、36和40可以可可选地容纳在同一个箱子内。

离合器34、36和40都可以是液压式离合器。特别地，离合器34、36和40可各自配置用于选择性地接收引起传动装置26内的齿轮系(未示出)的部分的接合的加压流体流。每个离合器34、36和40可包括内部致动室(未示出)，该内部致动室在填充有加压流体时朝向一个或多个输入盘(未示出)并且朝向与该输入盘中间交替插入的一个或多个输出板(未示出)移动活塞(未示出)。输入盘和输出板的组合称为离合器组件。当致动室充满流体时，活塞“接触”到离合器组件以将输入盘压向输出板。这可能启动离合器的接合，并且动力可能开始通过摩擦在输入盘和输出板之间传递。随着致动室内部流体的压力增加，接合强度和相关联的动力传递同样增加。也就是说，当流体压力低时，可能发生输入盘和输出板之间的滑移，并且通过离合器的相关联的动力传递效率损失可能被输入盘和/或输出板的摩擦材料吸收。当流体的压力较高时，离合器可能不再滑动并且经由输入盘传递至离合器中的大部分动力可能通过输出板从离合器返回到下游部件。接合的离合器的组合可确定传动装置26的输出旋转方向和速度-转矩比。

离合器接合/分离之间的时间会影响转变质量。例如，如果在机器10仍沿第一方向运动时离合器34、36中的接合的一个被加压流体填充，则在机器10沿第二方向可开始加速之前，离合器34、36中的接合的一个必须首先吸收与机器的在第一方向上的运动相关联的动量。该动量吸收可发生在离合器组件的摩擦材料内。并且，如果离合器34、36中接合的一个完全接合得太快(即，在足够的动量被吸收之前)，则接合会导致可能损坏机器部件的冲击载荷。为此，离合器34和36的接合/分离可选择性地与制动器43的接合协调。

在所公开的实施例中，制动器43是与牵引装置14相关联的液压轮式制动器。也就是说，制动器43可设有压力，该压力用于在用于减慢牵引装置14的旋转的制动器内的材料上产生摩擦。在某些情况下，该力是由于施加到摩擦材料的液压压力导致的。在其他情况下，该力是由在液压压力降低时施加弹簧力导致的。也可可能存在其他配置，并且制动器43可采用本领域已知的任何形式。例如，制动器43可以是外部干式制动器、内部湿式制动器或其他类型的制动器。为了本发明的目的，制动器43可被认为是传动系统22的一部分。

控制器44可与接口装置18、离合器34和36以及制动器43通信，并且配置用于在机器10的方向转变期间自动调整传动系统22的操作。例如，基于驾驶员期望转变行进方向，控制器44可选择性地引起一个或多个离合器34和36的分离，制动器43的激活以及离合器34和36中的另一个的接合。这种自动化控制可能导致带有很小的组件磨损和冲击载荷的平稳的方向变化。另外，自动化控制可允许更高速度的方向改变。

控制器44可包括存储器、辅助存储设备、时钟以及协作完成与本发明一致的任务的一个或多个处理器。许多可商购的微处理器可配置用于执行控制器44的功能。应该理解的是，控制器44可容易地包含可控制机器10的许多其他功能的通用传动装置或机器控制器。各种已知的电路可与包括信号调节电路，通信电路和其他适当电路的控制器44相关联。还应该理解的是，控制器44可包括配置用于允许控制器44与本发明一致地发挥作用的一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机系统和逻辑电路。

在一些实施例中，控制器44可在调节传动系统22的操作时依赖于传感信息。例如，除了接收由接口装置18生成的请求自动方向转变改变的信号之外，控制器44也可与一个或多个传感器通信以检测传动系统22内部指示转变状态的实际压力。这些传感器可包括例如传动装置输出速度传感器46，一个或多个离合器压力传感器48，和制动器传感器50。控制器44可基于由这些传感器生成的信号来实施上述传动系统22的自动调节。

图3是描述可由控制器44实施的传动控制的示例性方法的流程图，而图4包括示出传动系统22在示例性自动控制事件期间的性能参数的图的汇编(即，在自动方向转变期间)。这些图将在下一节中讨论以进一步说明所公开的概念。

工业实用性

尽管本发明的传动系统可用于需要在两个方向上具有多个速度和转矩传动水平的任何机器，但所公开的传动系统可特别适用于轮式装载机、机动平地机、履带式拖拉机、铰接式拖运卡车、越野矿用卡车和其他重型建筑机械。这种机器具有所公开的传动系统可能特别可满足的特定的传动装置和循环时间要求。所公开的传动系统可通过选择性地且自动地影响诸如离合器压力、离合器接合正时和制动压力之类的传动特性来改善任何机器的转变质量。现在将详细描述传动系统22的操作。

传动装置26的转变可在机器10运行的任何时候完成。转变可手动或自动开始，并且可包括方向转变改变和/或传动比转变改变。为了启动自动的方向转变改变，机器10的操作员可按下或以其他方式操纵接口装置18(例如，转变按钮-参考图2)。当以任何方向，以任何挡位，以任何速度移动时，操作员可压下接口装置18。控制器44可连续监视接口装置18的使用以确定是否期望行进方向上的自动转变(框300)。当接口装置18被按下并且生成相应的信号时，控制器44可考虑操作者期望的自动方向转变。控制可通过框300循环直到信号被生成。在图4所示的实施例中，接收到转变按钮信号可对应于时间T₀。

在接收到来自接口装置18的信号之后的某个时刻，控制器44可使离合器34和36中适当的一个分离(框305)。例如，当机器10正向行进并且操作者压下接口装置18时，控制器44可正向分离离合器34，使得发动机16不再主动地沿着正向方向驱动牵引装置14。并且，当机器10沿相反方向行进并且操作者压下接口装置18时，控制器44可使离合器36反向分离，使得发动机16不再主动地沿相反方向驱动牵引装置14。在图3的流程图和图4的实施例中，被分离的离合器34和36中的一个在方向转变期间可被认为是“待分离的离合器”，其操作由图4中的压力曲线400表示。并且离合器34和36的另一个可被认为是“待接合的离合器”，其操作由压力曲线410表示。从图4中可看出，待分离的离合器的分离可能不是瞬时的。也就是说，控制器44可通过使待分离的离合器的离合器组件中的压力降低来开始离合器分离，这可能在与待分离的离合器的具体配置有关的一段时间内发生。在该分离期间，通过待分离的离合器传递的动力的量可以线性或非线性的方式逐渐减小。如在曲线410中可看到的，待接合的离合器的加压可能不在待分离的离合器分离期间开始。实际上，在一些情况下，待分离的离合器的分离和待接合的离合器的接合之间甚至可能存在显着的时间滞后。在某些情况下，甚至有可能在命令待分离的离合器降低其压力之前，待接合的离合器开始增压。

在整个自动化方向转变过程中，控制器44可连续地监控传动装置26的输出速度(即，TOS)，并且在待分离的离合器分离之后，控制器44可将TOS与阈值速度值TOS₁(框310)进行比较。可通过速度传感器46监测TOS并且可在图4的实施例中由速度曲线415表示。阈值TOS₁可以是高于其而不进行制动的方向转变可能成问题的值。例如，当TOS大于阈值速度TOS₁时，没有制动的转变方向可能损坏机器10的部件，可能减少部件的寿命，和/或可能导致不稳定的(例如紊乱的或不舒适的)机器操作。阈值速度TOS₁对于每个机器10，每个传动装置26和/或每个离合器配置可能是不同的。阈值速度TOS₁也可由机器10的操作员(或与机器10相关联的另一个主体)配置。在图4的实施例中，时间T₀处的TOS被示出为大于阈值速度TOS₁。

当控制器44在框310处确定TOS不大于阈值速度TOS₁时(即，当TOS等于或小于阈值速度TOS₁时)，控制器44可调节待接合的离合器中的压力以完成方向转变而不激活制动器43(框315)。也就是说，控制器44可使待接合的离合器的离合器组件内的压力增加，直到达到完全的接合。压力可通过离合器压力传感器48来监控，并且压力的增加可在与待接合的离合器的配置有关的一段时间内发生。根据需要，增加可以是线性或非线性的。控制可从框315返回到框300。

当控制器44在框310确定TOS大于阈值速度TOS₁时，控制器44可以基本恒定的增加速率开始制动器43的应用(框320)。例如，控制器44可产生使制动器43的摩擦材料上的压力以基本恒定的速率增加的命令。为了本发明的目的，术语“基本恒定”可被定义为“在工程公差内恒定”。在图4的实施例中，制动器43在任何给定时间点的操作可由曲线420作为最大制动命令的百分比，制动器43的应用在时间T₁之后开始。应该注意的是，虽然制动器43的应用被示出为在待分离的离合器压力已经降低到大约零之后开始，但是可以想到，如果需要，制动器43可在待分离的离合器的减压期间的某个点被应用(即，在压力已达到零之前)。为了本发明的目的，术语“约”可被定义为“在工程公差内”。恒定的制动增加速率可由时间T₁之后的曲线420的斜率来表示，并且可被设置为任何期望的速率。在所公开的实施例中，恒定的制动增加速率可对应于就操作者感觉而言可接受的最大制动。例如，恒定的制动增加速率可能与操作员手动实施的最近最大制动速率大致相同。制动速率的这种增加可用于快速预先校准控制器44以用于随后的制动变化。制动器43的摩擦材料上的压力以及因此机器10的实际制动可通过传感器50来监测。

可以想到的是，如图4所示，在框320完成期间制动器43的命令的恒定增加可能不一定开始于零制动点。特别地，如果需要的话，在使命令以恒定速率增加之前，制动器43的命令可能首先从零步进到最小水平。该步进的增加可能仅与在制动器43内腔室/活塞/通道的填充(即，仅与制动器43的制备相关联以开始减速机器运动)相关联，而实际上并未显著地减速。然而，也可以想到，在一些情况下，在框320完成期间实施的制动器43的命令可以可选地从零步进到超过用于仅制动准备所需的最低水平的水平。例如，该命令可从零开始步进到实际上使机器10略微减速的初步制动水平，但是也知道该水平比实施该目标减速率所需要的少。这两个可选步骤都可帮助减少方向转变所需的时间。这些步骤中的一个或两个可基于任何数量的不同条件来选择性地实施，例如基于需要方向转变的起动装置、机器10的间距、转变请求时的TOS、估计的机器重量等。

在制动器43的应用期间的某个时刻，机器10将开始减速，并且可经由速度传感器46检测减速。因此，控制器44可对来自速度传感器46的信号进行基于时间的导数，对导数进行滤波以去除信号中的噪声，并且将滤波后的导数与阈值减速度(框325)进行比较。框325的主要目的可以是确定在哪个制动命令下发生机器10的明显的减速。只有当TOS的滤波导数大于阈值减速度时，才会出现明显的减速度，并且每台机器的阈值减速度可能不同。控制可从框325循环到框320，直到TOS的滤波导数变得大于阈值减速度。也就是说，控制器44可继续以恒定速率增加制动器43的制动命令，直到机器10开始明显减速。在图4的实施例中，机器10在时间T₂开始明显减速。

一旦机器10开始明显减速(即，一旦TOS的滤波导数变得大于阈值减速度)，控制器44可开始以可变速率应用制动器43，使得TOS的减速率保持成与目标减速率(框330)大约相同，其在图4中表示为线440。具体地，控制器44可连续确定曲线415的斜率，并选择性地调节制动应用的速率(即，制动命令和制动器43的变化速率)，使得时间T₂之后的曲线415的斜率保持大约与线440的斜率相同。通过仅将曲线415的斜率与线440的斜率进行比较(而不是连续比较经过滤的基于时间的导数与期望的减速率)，由控制器44执行的计算量可更低。这种计算减少可能会导致更加灵敏的系统和/或需要更少的计算能力。在框330中使用的目标减速率可能大于在框325中使用的阈值减速度。在一个实施例中，阈值减速度是允许机器10的实际减速度在时间T₂接近目标减速度而不超过目标减速度的目标减速度的百分之几。

当以可变速率控制机器10的制动时(即，当实施框330时)，控制器44可利用比例积分(PI)算法。由控制器44利用的PI算法可以是控制回路算法，其计算作为曲线415的斜率与曲线440的斜率之间的差值(与偏移量无关)的误差值，并且生成试图减少误差的制动命令变化。应该注意的是，在自动转变的可变速率控制部分期间，制动增加仍然面临最大限制。在所公开的实施例中，该限制可以是在时间T₁-T₂之间使用的相同的制动增加速率，并且对应于操作者通常可接受的最大制动量(即，舒适制动速率)。

控制器44可在框330以独特的方式确定制动命令。具体地说，因为控制器44的目标不是迫使TOS匹配特定的目标TOS值，而是弯曲与TOS目标线平行的TOS，所以积分误差可能仅在TOS偏离目标TOS线时才会累积。也就是说，只要TOS没有偏离目标TOS线，TOS就可能从目标TOS偏移而不增加积分误差。

在以可变速率应用制动器43期间，控制器44可连续检查以查看待接合的离合器是否可采用当前由制动器43承载的制动转矩(框335)。也就是说，在时刻T₂，制动器43施加的使机器10减速的转矩可能太大而不能由待接合的离合器的摩擦材料适当地进行消散。换句话说，如果制动器43停止减速机器10的运动并且机器10的动量反过来开始穿过待接合的离合器的摩擦材料，则待接合的离合器可能过早地磨损或甚至发生故障。然而，在时间T₂之后的某一时刻，机器10的动量将降低到可通过待接合的离合器的摩擦材料适当地消散的水平。该水平由图4的实施例中的传动装置输出速度TOS₂表示。因此，在框335处，控制器44可将当前TOS与TOS₂进行比较以确定待接合的离合器是否可采用来自制动器43的减速转矩。只要当前的TOS大于TOS₂，控制就可从框335循环回到框330。

当框335的比较指示当前TOS等于TOS₂时，控制器44可冻结当前制动命令(框340)。即，控制器44可例如通过来自传感器50的反馈来维持制动器43的电流指令。这可对应于图4的实施例中的时间T₃。之后，控制器44可计算当前由制动器43施加到机器10的减速转矩的容量以及如果产生等量转矩所需的待接合的离合器内的相应压力(框345)。可以本领域已知的任何方式来计算制动转矩。在所公开的实施例中，基于制动命令(例如，冻结压力)和制动器43的已知几何形状来计算制动转矩。类似地，可以本领域已知的任何方式计算待接合的离合器内的相应压力。在所公开的实施例中，相应的离合器压力通过将制动转矩乘以特定于待接合的离合器的已知几何形状的系数来计算。

在框345完成之后，控制器44然后可开始调制待接合的离合器的压力和制动器43的摩擦材料上的力，从而完成近净零转矩切换(框350)。换句话说，控制器44可在增加待接合的离合器的压力和大约相同的量的同时开始减小制动器43的命令，使得制动器43的转矩减小大约与待接合的离合器的转矩增加相同。通过这种方式，操作员可能无法辨别转矩转变。

在所公开的实施例中，制动器43和待接合的离合器之间的转矩切换可以是根据传动装置输出速度所确定的线性切换。特别地，在TOS₂处，制动器43可向机器10施加100％的减速转矩，而在较慢的速度TOS₃下，待接合的离合器应该施加100％的减速转矩。并且，当TOS从TOS₂减速到TOS₃时，制动器43可将减速转矩的负载传递至待接合的离合器，其量与TOS从TOS₂到TOS₃的进展成比例。例如，在以1500rpm开始和以300rpm结束的切换期间，当当前TOS为600rpm(或者在1500rpm至300rpm之间的路程的约75％)时，制动器43将承载约机器10的25％的减速转矩并且待接合的离合器将承载约75％的减速转矩。在一个实施例中，控制器44可首先使待接合的离合器在使制动器43摆脱其相应的份额之前承受其份额的减速转矩。可以想到，如果需要，制动器43和待接合的离合器之间的转矩切换可以是非线性的。

在制动器43和待接合的离合器之间的转矩切换期间，控制器44可连续比较当前TOS与TOS₃以确定何时可完成切换(框355)。在TOS大约等于TOS₃之前，控制可循环通过块350和355。之后，控制器44可完全分离制动器43并完全接合待接合的离合器(框360)。也就是说，控制器44可完全释放制动器43并将待接合的离合器的离合器组件内的压力增加到最大压力。控制可从框360传到框300。

所公开的传动系统可在期望的高速方向转变期间改善转变质量。特别地，因为所公开的传动系统可在方向转变期间利用制动，所以系统可能不会受到方向离合器中的摩擦材料的量的速度限制。这可能允许以任何速度进行转变，这可能会提高某些应用中的生产率和收益率。另外，因为转变可自动地被实施，所以制动和离合之间的转矩切换可以是平滑的并且以速率受控的方式进行有效和快速的方向改变。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可对本发明的传动系统进行各种修改和变化。考虑到本文公开的控制系统的说明书和实践，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，尽管离合器34和36以及制动器43被描述为被加压以增加穿过其中的转矩量，但可以想到，对这些装置减压可替代地导致转矩增加。也可以想到，如果需要，图3的框可重新排列成不同的顺序。例如，如果需要，块305可在与块310和315之后大约相同的时间或者在块310和315之后的某个点处完成。意图在于表示说明书和实施例仅被认为是示意性的，而本发明的真实范围由以下权利要求及其等效物指示。

Claims (10)

1.一种用于具有发动机(16)和牵引装置(14)的机器(10)的传动系统(22)，所述传动系统包括：

第一方向离合器(34)，所述第一方向离合器被配置用于沿第一方向将动力从所述发动机传递至所述牵引装置；

第二方向离合器(36)，所述第二方向离合器被配置用于沿与所述第一方向相反的第二方向将动力从所述发动机传递至所述牵引装置；

制动器(43)，所述制动器被配置用于向所述牵引装置施加减速转矩；

传感器(46)，所述传感器被配置用于生成指示所述传动系统的输出速度的第一信号；

输入装置(18)，所述输入装置(18)被配置用于生成指示操作者期望将动力传递方向从所述发动机切换到所述牵引装置的第二信号；以及

控制器(44)，所述控制器与所述第一方向离合器、所述第二方向离合器、所述制动器、所述传感器以及所述输入装置通信，所述控制器被配置用于：

响应于所述第二信号而引起所述第一方向离合器的分离；

使所述制动器将减速转矩施加到所述牵引装置；

在由所述制动器向所述牵引装置施加所述减速转矩的过程中，根据所述第一信号和目标传动系统输出速度来确定误差值；

当所述误差值增加时选择性地增加由所述制动器施加的所述减速转矩；并且

当所述第一信号的值小于阈值时，选择性地将所述减速转矩从所述制动器传递至所述第二方向离合器。

2.根据权利要求1所述的传动系统，其中所述控制器被配置用于根据所述第一信号和所述目标传动系统输出速度的减速率来确定所述误差值。

3.根据权利要求2所述的传动系统，其中仅当所述减速率偏离目标减速率时才产生所述误差。

4.根据权利要求2所述的传动系统，其中由所述制动器施加的减速转矩变化率受先前记录的手动减速率限制。

5.根据权利要求1所述的传动系统，其中所述控制器被配置用于使所述制动器以恒定增加的速率向所述牵引装置施加所述减速转矩，直到所述第一信号的滤波导数指示所述传动系统已经开始减速。

6.根据权利要求5所述的传动系统，其中所述控制器被配置用于仅在所述第一信号指示所述传动系统已经开始减速之后确定所述误差值。

7.根据权利要求6所述的传动系统，其中所述控制器还被配置用于在所述第一信号指示所述传动系统的输出速度小于所述阈值之后，无论所述误差是多少，选择性地减小由所述制动器施加的所述减速转矩。

8.根据权利要求7所述的传动系统，其中所述阈值与所述第二方向离合器的容量相关联以采用来自所述制动器的减速转矩。

9.一种自动切换机器(10)的行进方向的方法，所述机器具有发动机(16)、牵引装置(14)和将所述发动机连接至所述牵引装置的传动装置(26)，所述方法包括：

将来自所述发动机的动力通过所述传动装置的第一方向离合器(34)沿第一方向传递至所述牵引装置；

接收指示操作员希望沿第二方向将动力从所述发动机传递至所述牵引装置的输入；以及

响应于所述输入而分离所述第一方向离合器；

使制动器(43)向所述牵引装置施加减速转矩；

感测所述传动装置的输出速度；

在由所述制动器向所述牵引装置施加所述减速转矩的过程中，根据所述输出速度和目标传动输出速度确定误差值；

当所述误差值增加时选择性地增加由所述制动器施加的所述减速转矩；并且

当所述输出速度小于阈值时，选择性地将所述减速转矩从所述制动器传递至所述传动装置的第二方向离合器(36)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述误差值包括根据所述传动装置的速度和所述目标传动输出速度的减速率来确定所述误差值。

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