CN108692018B - 使用变速器控制的制动减速 - Google Patents

Abstract

制动减速和变速器控制系统在具有动力源和自动变速器的车辆或机器中实现，所述动力源和自动变速器由在动力源输出轴和变速器输入轴之间提供流体联接的变矩器进行连接。当轴以大致相同的速度旋转时，操作地连接到变矩器的锁止离合器被锁定。当机器的运行状态指示变速器降挡将发生，诸如当与变速器降挡进度表相比的制动输入装置移位和机器地面速度的组合指示降挡将发生时，制动减速和变速器控制系统解锁锁止离合器。在降挡变速器和解锁变矩器之前，传动系辅助行车制动器为机器减速。

Description

使用变速器控制的制动减速

技术领域

本公开总体涉及车辆和机器中的制动，并且更具体地涉及整合到用于车辆或机器的制动策略中以减少车辆或机器的制动器的使用和过热的变矩器和可控锁止离合器。

背景技术

诸如轮式装载机等的工作机械包括传动系以驱动诸如车轮、履带等的牵引装置以将工作机械推进到工作表面上。在一种典型的传动系布置中，诸如内燃机的动力源通过变矩器操作地连接至自动变速器。变速器反过来操作地连接至将牵引装置转动以在工作表面上推动机器的车轴。自动变速器通过替代手动变速器的手动离合器的变矩器连接至动力源。变矩器是允许动力源以低速运行的流体联接，诸如当动力源空转时，而不流体联接到变速器。在变矩器内产生较大的流体压力的较高的动力源速度下，加压流体驱动变速器并将来自动力源的旋转动力传输给由变速器提供的旋转驱动负载以驱动变速器和牵引装置来推动机器。变矩器可以包括锁止离合器，该锁止离合器可以被锁定，使得动力源输出轴和变速器输入轴以相同的速度旋转，并且被解锁以允许轴以不同的速度旋转。1990年10月9日授予Kato等人的标题为“用于车辆的制动装置(Brake Device for a Vehicle)”的美国专利第4,961,484号中提供了变矩器和锁止离合器布置的一个实例。

现有机器还包括制动力装置，该制动力装置将制动力施加到机器上的部件上，诸如牵引装置安装在其上的车轴上。响应于机器的操作员在机器的操作台内移动制动输入装置，制动力装置向部件施加制动力。制动力降低了机器在工作表面上的地面速度，最终降至变速器降挡至较低挡位的位置。在这些布置中，如果必要的话，在检测到制动输入装置移位不久之后立即解锁锁止离合器，并且由于变矩器中的滑动，传动系在制动期间在机器上提供最小的减速力。结果，制动力装置提供机器的大部分延迟，使得机器的制动力装置和接合部件经历与制动机器相关联的磨损和发热。

发明内容

在本公开的一个方面中，公开了一种机器。该机器包括具有动力源输出轴的动力源、具有变速器输入轴和变速器输出轴的变速器、操作地连接至动力源输出轴和变速器输入轴的变矩器以及操作地连接至变矩器的锁止离合器(LUC)。LUC具有其中动力源输出轴和变速器输入轴相对于彼此自由旋转的LUC解锁位置，和其中动力源输出轴和变速器输入轴锁定在一起旋转的LUC锁定位置。该机器还包括制动输入装置、响应于制动输入装置移位来施加制动力以减小机器的机器地面速度的制动力装置、操作地连接至制动输入装置以检测制动输入装置移位并且传输具有对应于制动输入装置的感测量移位的移位值的制动输入装置移位信号的制动输入装置位置传感器、变速器输出速度传感器、操作地连接至变速器输出轴以检测当前变速器输出速度以及传输具有对应于当前变速器输出速度的速度值的变速器输出速度信号的变速器输出速度传感器，以及操作地连接至LUC、制动输入装置位置传感器和变速器输出速度传感器的电子控制模块(ECM)。ECM被编程为基于来自制动输入装置位置传感器的制动输入装置移位信号中的移位值来检测制动输入装置的制动输入装置移位、基于来自变速器输出速度传感器的变速器输出速度信号中的速度值来确定机器的当前机器地面速度、将制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合与用于存储在与ECM相关联的存储器中的变速器的变速器降挡进度表进行比较、基于制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合与变速器降挡进度表的比较来确定制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合是否会导致变速器降挡，并且当制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合将导致变速器降挡时，将LUC控制信号传输到LUC以使得LUC移动到LUC解锁位置。

在本公开的另一方面中，公开了一种用于控制变矩器的锁止离合器(LUC)的接合以辅助制动来使机器减速的方法。变矩器操作地连接至动力源的动力源输出轴和变速器的变速器输入轴，并且LUC操作地连接至叶轮和涡轮，并且具有其中动力源输出轴和变速器输入轴相对于彼此自由旋转的LUC解锁位置和其中动力源输出轴和变速器输入轴锁定在一起旋转的LUC锁定位置。该方法包括检测制动输入装置的制动输入装置移位、确定机器的当前机器地面速度、将当前机器地面速度和制动输入装置移位的组合与用于变速器的变速器降挡进度表进行比较、基于组合与变速器降挡进度表的比较来确定制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合是否会导致变速器降挡，并且当制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合将会导致变速器降挡时，导致LUC移动到LUC解锁位置。

在本公开的另一方面中，公开了一种用于机器的制动系统。该机器具有带有动力源输出轴的动力源、具有变速器输入轴的变速器，操作地连接至动力源输出轴和变速器输入轴的变矩器以及操作地连接至动力源输出轴和变速器输入轴并且具有其中动力源输出轴和变速器输入轴相对于彼此自由旋转的LUC解锁位置和其中动力源输出轴和变速器输入轴锁定在一起旋转的LUC锁定位置的锁止离合器(LUC)。该制动系统包括制动输入装置、响应于制动输入装置移位来施加制动力以减小机器的机器地面速度的制动力装置、操作地连接至制动输入装置以检测制动输入装置移位并且传输具有对应于制动输入装置的感测量移位的移位值的制动输入装置移位信号的制动输入装置位置传感器、操作地连接至机器的部件以检测部件的速度的指示当前机器地面速度并传输具有对应于当前机器地面速度的速度值的机器地面速度信号的速度传感器，以及操作地连接至LUC、制动输入装置位置传感器和速度传感器的电子控制模块(ECM)。ECM被编程为基于来自制动输入装置位置传感器的制动输入装置移位信号中的移位值来检测制动输入装置的制动输入装置移位、基于来自速度传感器的机器地面速度信号中的速度值来确定机器的当前机器地面速度、将制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合与用于存储在与ECM相关联的存储器中的变速器的变速器降挡进度表进行比较、基于制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合与变速器降挡进度表的比较来确定制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合是否会导致变速器降挡，并且当制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合将导致变速器降挡时，将LUC控制信号传输到LUC以使得LUC移动到LUC解锁位置。

其他方面由本专利的权利要求限定。

附图说明

图1是可以在工作表面上行进的示例性车辆或机器的侧视图；

图2是包括变矩器的图1的车辆或机器的传动系的示意图；

图3是图1的车辆或机器的电气和控制部件的示意图；以及

图4是具有图1的车辆或机器的变速器的示例性变速器降挡进度表的制动输入装置移位对变速器输出速度/地面速度的曲线图；以及

图5是可由图1的车辆或机器的电子控制模块执行的根据本公开的制动减速和变速器控制例程的框图。

具体实施方式

图1示出了可以横穿作业现场的工作表面的轮式装载机形式的示例性车辆或机器10。尽管示出了轮式装载机，但是在此讨论的制动减速和变速器控制策略可以在可以推进到工作表面上的任何其他适当类型的工作车辆或机器中实施。机器10包括支撑机器主体14的框架12，并且框架12被牵引装置16支撑在工作表面上方。如图所示，牵引装置16包括多个车轮，但牵引装置16可以是任何其他适当的装置，诸如具有履带、半履带的底架或履带、车轮或其他牵引装置的组合。

机器10由包括动力源18(诸如发动机)的动力传动系驱动，该动力源18操作地连接至变速器20，变速器20反过来又操作地连接至车轮16。变速器20将由发动机18产生的动力传输到车轮16以旋转车轮16并将机器10推进到工作表面上。变速器20可以是具有一系列齿轮和离合器(未示出)的任何自动变速器，其中离合器选择性地接合齿轮以获得具有相应齿轮比的多个前进和后退驱动齿轮，以提供机器10在工作表面上行进并执行工作功能所必需的一定范围的速度和转矩输出。

操作员可以在操作员站22处控制机器10的运动以及机器10的其他操作。受控操作可以包括机器10的速度控制、制动、转向、负载卸载、机具的致动等。操作员站22可具有多个用于输入发动机18、变速器20和机器10的其他系统的命令的操作员输入装置24。操作员输入装置24可以包括发动机节气门、制动踏板26、变速杆、方向盘28、机具升降和铰接控制、图形用户界面等。与每个操作员输入装置24相关联的传感器检测操作员对操作员输入装置24的操纵并且传输由电子控制模块(ECM)30接收和处理的相应的输入装置传感器信号。与本公开特别相关的是当制动输入装置(诸如制动踏板26)移位以引起制动力施加以降低机器10的地面速度时从制动输入装置移位传感器传输的制动输入装置传感器信号。制动输入装置传感器信号可以由ECM 30评估，以根据下面更详细讨论的制动减速和变速器控制策略来确定何时可以并且应该由传动系施加制动辅助。

机器10还在机器10在工作场地内操作并横穿工作表面时收集并记录与机器10的操作有关的操作数据。机器10可以包括独立操作的各种传感器32或者作为其他控制和监视系统的部件来自动监视机器10在工作表面上的行进和在工作现场内的机器操作的执行期间的各种操作数据。监视运行数据的传感器32可以包括检测机器、发动机和变速器速度的速度传感器，以及感测沿着传动系的各点处的转矩和/或车轮16的滚动阻力的转矩传感器。一些操作数据可以被直接监视，而其他数据可以从监视的参数中导出或计算。

图2示出了机器10从发动机18到车轮16的传动系的示意图。发动机18可以包括诸如飞轮34的旋转能量存储装置，并且具有从其延伸的动力源输出轴36。变速器20包括位于输入端的变速器输入轴38和位于输出端的变速器输出轴40。变速器20的前进和倒退驱动齿轮具有相应的传动比，用于传输变速器输入轴38处的输入速度和扭矩作为变速器输出轴40处的期望输出速度和扭矩。变速器输出轴40又操作地连接至差速器42，所述差速器将变速器输出扭矩传输到可操作地连接并推进车轮16的车轴44。一个或多个制动力装置46操作地连接至车轴44、车轮16或传动系的其他移动部件。响应于通过操作员实现的制动输入装置26的移位，制动力装置46能够选择性地致动，以施加制动力对车轮16减速以及相应地减慢机器10的机器地面速度。在一些实施方式中，制动力装置46通过机械联动装置或电缆操作地连接至制动输入装置26，使得制动输入装置26的移位被转换成制动力装置46的相应的运动。在液压制动系统中，制动输入装置26操作地连接至制动缸，使得制动输入装置26的移位增加制动缸中的压力以移动活塞并且继而接合制动力装置46。制动力装置46可以替代地或者作为ECM 30的补充来控制，诸如在防抱死制动系统中。

如图2所示，机器10包括变矩器50，其允许发动机18以低发动机速度运转，诸如当发动机18空转时不流体地联接到变速器20。在更高的发动机转速在变矩器50内产生更大的流体压力时，变矩器50用作到变速器20的流体联接，该变速器20将来自发动机18的旋转动力传输到由变速器20呈现的旋转驱动负载以驱动变速器20和轮16推动机器10。

所示的变矩器50包括叶轮52、涡轮54和定子56。叶轮52可以如在图2的示意图中所示的那样以与其上可操作地连接的动力源输出轴36相同的速度旋转。涡轮54操作地连接至变速器输入轴38，使得变速器输入轴38可以与涡轮54一起并且以与涡轮54相同的速度旋转。叶轮52的旋转可以在变矩器50内产生流体动力学流体联接并且因此旋转涡轮54和变速器输入轴38。定子56可以介于叶轮52和涡轮54之间，并且在机器10的操作期间可以在必要时可靠且有效地改变叶轮52和涡轮54之间的流体流动。定子56示出为相对于叶轮52和涡轮54固定在适当位置，但是在替代实施例中可以沿一个方向固定并且可以在相反方向上旋转，或者设置有定子离合器，该定子离合器可以选择性地接合以将定子56固定就位或释放定子56以自由旋转。

变矩器还包括可操作地连接在叶轮52和涡轮54之间的锁止离合器58。锁止离合器58可致动以选择性地接合并锁定叶轮52和涡轮54以一起旋转。在诸如车辆加速期间，锁止离合器58可以处于锁止离合器(LUC)解锁位置，在该位置期望叶轮52和涡轮54之间的不同旋转。相反，锁止离合器58可以处于LUC锁定位置以在叶轮52和涡轮54接近相同速度旋转时物理地连接，诸如当车辆以恒定速度巡航时，并且由此有效地将液力变矩器50变成纯粹的机械联接而没有滑动，并且增加了效率而不是液力联轴器所呈现的液压损失。

操作员输入装置24、ECM 30和传感器32是用于机器10的机器控制系统的部件。参照图3，示出了机器10的传动系的电气和控制部件的示例性布置，其中各种控制部件被集成到制动系统中。ECM 30能够使用存储在ECM 30处的软件来处理从操作员输入装置24和传感器32接收到的信息，并将命令和控制信号输出到发动机18和机器10的致动器。ECM 30可以包括用于执行指定程序的处理器60，该指定程序控制和监视与机器10相关联的各种功能。处理器60可以操作地连接至存储器62，该存储器62可以具有用于存储程序的只读存储器(ROM)64和作为用于执行存储在ROM 64的程序的工作存储区的随机存取存储器(RAM)66。所示的存储器62被集成到ECM 30中，但是本领域技术人员将理解，存储器62可以与ECM 30分离但是在机器10上，和/或远离ECM 30和机器10，同时仍然与ECM 30相关联并由ECM 30访问，以在机器10的操作期间根据需要将信息存储在存储器62中并且从存储器62检索信息。虽然示出了处理器60，但也可以并考虑使用其他电子部件，诸如微控制器、专用集成电路(ASIC)芯片或任何其他集成电路器件。尽管在此提供的讨论涉及传动系控制系统的功能性，但ECM 30可以被配置为控制机器10的操作的其他方面，例如转向、倾倒负载、致动机具等。此外，ECM 30可以共同地指代多个控制和处理装置，机器10的动力传动系控制系统和其他系统的功能可以跨过其分布。例如，操作员站22、发动机18和制动系统可各自具有与主ECM 30通信的一个或多个ECM。如本文所述的巩固和分配ECM 30的处理的这种变化被考虑为具有用于根据本公开的制动减速和变速器控制。

操作员输入装置24具有相应的传感器装置，其感测操作员的输入动作并且操作地连接至ECM 30以发送具有对应于操作员的输入的值的传感器信号。响应于操作员操纵操作员站22中的操作员输入装置24，传感器装置将传感器信号传输到ECM 30。与本公开相关，传感器装置感测诸如油门踏板或制动踏板26之类的控制的移位并且传输具有对应于操作员输入装置24的移位的值的传感器信号。传感器信号可以由ECM 30用来控制机器10的相应部件或系统，诸如发动机18或制动系统，或者执行与其他部件和系统的操作和控制相关的进一步处理取决于操作员输入，诸如变速器20和锁止离合器58的控制，如下面进一步讨论的。

用于操作员输入装置24的传感器可以包括操作地连接至速度输入装置的速度输入装置位置传感器70，诸如油门踏板、操纵杆或其他类型的速度控制装置，其由操作员操纵以指示希望增加或降低机器10的地面速度和/或动力。速度输入装置位置传感器70检测速度输入装置移位并且将速度输入装置移位信号以与速度输入装置移位相对应的值传输到ECM 30。用于操作员输入装置24的传感器还可以包括制动输入装置位置传感器72，该制动输入装置位置传感器72操作地连接至制动输入装置，诸如制动踏板26或由操作员操纵的其他输入装置，以引起制动力被施加以减少机器10的地面速度。类似于速度输入装置位置传感器70，制动输入装置位置传感器72检测制动输入装置移位并且将制动输入装置移位信号以对应于制动输入装置移位的值传输到ECM 30。

传感器32可以包括提供关于机器10的传动系的当前操作状态的信息的传感器。通常，这种传感器32可以包括传输对应于机器10的各种旋转部件的旋转速度、负载和角度位置的信号的速度、扭矩和位置传感器。与当前制动减速和变速器控制策略特别相关的是部件速度传感器。因此，ECM 30可以操作地连接至动力源输出速度传感器74、变速器输入速度传感器76、变速器输出速度传感器78和车轴速度传感器80以及其他速度感测装置。动力源输出速度传感器74操作地连接至动力源输出轴36，并且传输具有指示动力源输出轴36和叶轮52的旋转速度的值的动力源输出速度信号。变速器输入速度传感器76操作地连接至变速器输入轴38并且传输具有指示变速器输入轴38和涡轮54的转速的值的变速器输入速度信号。变速器输出速度传感器78操作地连接至变速器输出轴40并且传输具有指示变速器输出轴40的旋转速度的值的变速器输出速度信号。车轴速度传感器80操作地连接至车轴44并且传输具有指示车轴44和车轮16的旋转速度的值的车轴速度信号。

ECM 30还操作地连接至各种输出和控制装置，所述输出和控制装置可以是用于推进和制动的机器10的操作和可控制元件，除了其他机器功能，其基于来自操作员输入装置24和传感器32而被控制。输出和控制装置包括发动机调速器82。发动机调速器82可以集成到发动机18中并且可以是机械调速器，以软件实现的电子调速器或其他适当的传统发动机输出控制机构和控制策略。如图所示，发动机调速器82可以接收来自ECM 30的动力源控制信号，以使得发动机调速器82增加、减少或保持发动机输出速度和/或动力，如来自速度输入装置位置传感器70的速度输入装置移位信号所指示的。在替代实施例中，发动机调速器82可具有单独的ECM，并直接从速度输入装置位置传感器70接收速度输入装置移位信号并处理信号以控制发动机18。在其他实施例中，机械发动机调速器82可以经由联动装置、线缆或其他连接机构操作地连接至速度输入装置，以直接响应操作员对速度输入装置的操纵。

变速器20包括一个变速器致动器84或多个致动器84，当发动机18的发动机输出速度和机器10的地面速度响应于操作员对速度输入装置的操纵而增加并减小时，致动器84操作用于接合和分离变速器20的离合器以在可用挡位和相应传动比之间切换。变速器升挡进度表可存储在存储器62中并由ECM 30访问以确定何时在合适的时间从一挡升挡至下一较高挡，以最大化机器10的性能。变速器升挡进度表可以包括由变速器20执行的每个升挡的部分(1-2、2-3、3-4等)。ECM 30可以使用诸如来自动力源输出速度传感器74的发动机输出速度和来自变速器输出速度传感器78的变速器输出速度或来自车轴速度传感器80(机器地面速度从中导出)的车轴速度的输入，结合变速器升挡进度表来确定何时升挡至下一挡。变速器降挡进度表还可存储在存储器62中并由ECM 30用于确定何时在合适的时间从一挡降挡至下一较低挡。变速器降挡进度表还可以包括用于每个降挡的部分，并且ECM 30可以使用类似的感测速度来确定何时将控制信号传输到变速器致动器84以执行降挡。ECM 30还可以使用来自制动输入装置位置传感器72的制动输入装置移位来确定何时使变速器致动器84执行降挡。下文结合本公开的制动减速和变速器控制策略进一步讨论变速器降挡进度表。

诸如电子离合器压力控制(ECPC)阀的锁止离合器致动器86控制锁止离合器58的锁定和解锁。ECPC阀仅是示例性的，并且锁止离合器58可以由任何适当的离合器致动器机构控制。ECM 30被编程为制动减速和变速器控制策略的一部分，以将LUC控制信号传输到LUC致动器86，以在LUC锁定位置和解锁位置之间移动锁止离合器58。因此，当机器10达到巡航速度并且ECM 30确定叶轮52和涡轮54以大致相同的速度旋转时，ECM 30可将LUC控制信号传输到LUC致动器86以设定锁止离合器58处于LUC锁定位置，用于通过动力源输出轴36直接驱动变速器输入轴38。当操作条件指示要或将要经历高转矩负载或存在导致机器10减速的其他因素时，ECM 30将向LUC致动器86发送LUC控制信号以解锁锁止离合器58。这种条件可以包括针对机器10的外部或内部因素，诸如当操作员引起制动输入装置26的移位以使机器10减速时。下文将进一步讨论ECM 30对制动输入装置26的移位的响应，以使LUC致动器86解锁锁止离合器58作为制动减速和变速器控制策略的一部分。

有多种策略可以确定何时执行自动变速器的降挡。2001年7月31日授予Gaugush等人的标题为“在制动期间用于变速器控制的方法和装置”的美国专利第6,269,295号提供了一个实例。Gaugush等人专利教导了变速器降挡进度表的各方面，其中制动踏板位置、机器地面速度、发动机输出速度、当前挡位和最低操作挡位被评估以确定是否应该执行降挡。然而，该参考文献没有讨论确定在机器或车辆的操作期间何时可以锁定或解锁锁止离合器。

图4呈现示出用于替代降挡策略中的机器10的示例性变速器降挡进度表的一部分的曲线图100。曲线图100的X轴表示制动输入装置移位，其表示为最大制动输入装置移位的百分比。Y轴表示以每分钟转数表示的变速器输出速度(TOS)和/或以千米/小时表示的机器地面速度。曲线图100上的第一线102表示用于从第三挡降挡至第二挡的变速器降挡进度表的一部分，并且第二线104表示用于从第四挡降挡至第三挡的变速器降挡进度表的一部分。线102、104仅是示例性的，并且变速器降挡进度表100可基于特定机器10的操作要求而变化。

通常，对于给定的挡位，当当前制动输入装置移位和当前机器地面速度的组合从上方穿过对应的线102、104并到线102、104的左侧到下方并且到线102、104的右侧时将发生降挡。以第四挡位线104为例，当制动输入装置26未移位时，当变速器输出速度降到1200rpm以下和/或机器地面速度降到16.8kph(10.44mph)以下时将执行降挡。当制动输入装置26发生移位时，变速器输出速度或机器地面速度最初保持不变。因此在线104上方和左边的点108处不发生降挡。点108处于最小制动输入装置移位线110下方的制动致动的死区内，其中制动输入装置26被移位，但制动力装置46尚未将制动力施加到车轴44和/或车轮16。第二点112超出死区，但机器10没有减速到将触发降挡至第三挡的变速器输出速度或机器地面速度。

随着制动输入装置移位和制动力增加，变速器输出速度和机器地面速度减小，直到组合与线104在诸如点114的点处相交。在点114处，ECM 30确定应该降挡至第三挡，并将控制信号传输至变速器致动器84，以使变速器离合器将变速器20换挡至第三挡。取决于传感器74、76、78、80的采样率，机器10的减速率以及操作员压下制动输入装置26的速度，ECM30直到诸如在线104的下方或右边的点116处的组合出现才可以确定应该发生降挡。此时，ECM 30将传输变速器控制信号以使变速器致动器84将变速器20降挡至三挡，然后开始评估相对于由线102表示的变速器降挡进度表的第三挡位部分的制动输入装置移位以及变速器输出速度和机器地面速度。本领域技术人员将理解，本文讨论的降挡策略是具有变速器降挡进度表的策略的示例，该变速器降挡进度表没有解决变矩器中的锁止离合器的锁定和解锁，并且根据本公开的制动减速和变速器控制策略符合可以被整合到其中。

工业实用性

在先前已知的机器中，当制动输入装置26移位时，制动力装置46提供大部分制动力以使机器10减速。变矩器50允许动力源输出轴36和变速器输入轴38之间的相对旋转，因此动力传动系提供最小的减速力以使机器10减速。即使当锁止离合器58被锁止时，当前机器10也配置成在制动输入装置26的相对最小移位之后解锁锁止离合器58。在一些先前的实施方式中，不管机器地面速度、发动机输出速度、变速器输出速度或当前传动装置如何，锁止离合器58在固定量的制动输入装置移位之后解锁。在锁止离合器58被解锁的情况下，使用制动力装置46来独立地接合车轴44和/或车轮16会导致部件过热和过早失效。

在根据本公开的制动减速和变速器控制策略中，当驾驶员通过保持锁止离合器58锁定直到操作状况指示变速器20将降挡来让制动输入装置26移位时，传动系用于辅助机器10减速。这允许传动系保持较长时间的直接驱动并且提供增加的减速，这减少了制动力装置46、车轴44和车轮16的磨损和加热。由于传动系辅助行车制动器并且较少的热量传输至车轴44，因此延长了车轴44的使用寿命，因此制动性能得到改善。

图5是LUC解锁例程120的流程图，该LUC解锁例程120可存储在存储器62中并由ECM30执行以在当操作员移位制动输入装置26以控制锁止离合器58的解锁来减少机器10的机器地面速度。例程120可以使用制动输入装置移位，机器地面速度和变速器降挡进度表(诸如上面描述的那些或类似的进度表)来确定解锁锁止离合器58的最佳时间，使得变速器可以施加持续至少一段时间的减速力以辅助制动力装置46并减少由制动部件产生的摩擦和热量。例程120可以在方框122处开始，在方框122处，ECM 30确定锁止离合器58是否被锁定。如之前所讨论的，当变速器输入速度大致等于动力源输出速度时，ECM 30可将LUC控制信号传输到LUC致动器86以锁定锁止离合器58。ECM 30可以保持指示锁止离合器58是锁定还是解锁的LUC状态，或者可以在例程120的执行期间确定锁止离合器58的当前状态。如果ECM30在方框122处确定锁止离合器58被解锁，则控制可以返回到例程120的开始，直到锁止离合器58被锁定用于直接驱动变速器20。当然，本领域技术人员将会理解，方框122处的比较可以省略，并且ECM 30可以在机器10被操作时连续执行下面描述的处理。

如果ECM 30确定锁止离合器58被锁定在方框122处，或者如果方框122被省略，则控制传递到方框124，其中ECM 30评估来自制动输入装置位置传感器72的制动输入装置移位信号以确定操作员是否正在将制动输入装置26移位。如果制动输入装置移位信号指示没有移位，则操作员不指挥制动力来对机器10减速。在这种情况下，控制可以传递回方框124以继续监视用于操作员输入的制动输入装置移位信号。如果在方框124处ECM 30确定制动输入装置26正被操作员移位，则控制可以传递到方框126，其中ECM 30可以确定制动输入装置移位信号是否指示制动输入装置26是移位超过预定的最小制动输入装置移位。在一些实施方式中，当制动输入装置26的移位仅在图4的曲线图100上的线110的左侧的死区内时，可能不需要或期望解锁锁止离合器58并且制动力装置46尚未施加摩擦以使机器10减速。因此，当由操作员创建制动输入装置26的这种最小移位时，ECM 30可以将控制传递回方框124。取决于实施方式，方框124和初始移位检测可以被省略，并且可以执行比较制动输入装置26的任何移位与最小制动输入装置移位的单个步骤。

如果ECM 30确定在方框126处的制动输入装置26的移位大于最小制动输入装置移位，则控制可传递到方框128，其中ECM 30确定变速器20的当前传动装置。如上面关于图4的变速器降挡进度表图100所讨论的，从较高挡位到较低挡位的每个降挡具有不同的降挡进度表，例如由线102、104所示的那些。ECM 30确定当前传动装置，从而变速器降挡进度表的正确部分可用于决定是否解锁锁止离合器58。当ECM 30执行升挡或降挡时，当前传动装置可以存储在存储器62内的可搜索的数据结构中。在ECM 30是专用于机器10的制动系统的制动ECM 30并且单独的ECM 30可以控制变速器20的实施方式中，当发生变速器换挡或者在执行方框128期间可由制动ECM 30从变速器ECM 30请求当前传动装置时，ECM 30可以被配置为传输当前传动装置到制动ECM 30。

在方框128处确定了当前传动装置之后，控制传递到方框130，其中ECM 30确定机器10的当前机器地面速度。ECM 30可以使用适当的传感器信号来导出当前机器地面速度。例如，ECM 30可以使用来自变速器输出速度信号的变速器输出速度并且如曲线图100的Y轴上所示从每分钟转数转换成每小时公里数。或者，可以使用来自车轴速度传感器80的车轴速度信号的车轴速度和车轮16的车轮直径来计算当前机器地面速度。

在方框128、130处分别确定当前传动装置和当前机器地面速度并且从制动输入装置移位信号已知制动输入装置移位的情况下，控制可以传递到方框132，其中将当前机器地面速度和当前制动输入装置移位与变速器降挡进度表进行比较以确定是否将出现降挡。在如上所述的图4的示例性变速器降挡进度表中，当制动输入装置移位和机器地面速度的组合在例如像点114那样的第四挡的线104上或者在像点116的线104的下方或右侧时将发生降挡。对应于在机器10中实施的特定降挡策略的变速器降挡进度表可以存储在存储器62中作为包含对应于线路102、104的制动输入装置移位和机器地面速度的图、阵列或其他可搜索的数据结构。

ECM 30可以被编程为在图上搜索当前制动输入装置移位。如果当前制动输入装置移位在用于当前传动装置的变速器降挡进度表的部分中找到，则如果当前机器地面速度小于或等于对应于制动输入装置移位的机器地面速度就发生降挡。如果在变速器降挡进度表图上没有找到当前制动输入装置移位，则ECM 30可以使用当前制动输入装置移位的任一侧上的映射入口并内插以导出变速器降挡应当发生的机器地面速度，并以相似的方式比较导出的机器地面速度与当前机器地面速度。当然，ECM 30可以被编程以搜索用于当前机器地面速度的变速器降挡进度表图并且将相应的制动输入装置移位与当前制动输入装置移位进行比较，并且如果当前制动输入庄主移位大于或等于来自变速器降挡进度表图的制动输入装置移位，则确定将发生变速器降挡。基于在机器10中实施的降挡策略和变速器降挡进度表，在方框132处执行的用于比较的其他替代方法可以根据需要实施，并且在根据本公开的策略中考虑这样的比较。

在方框132处执行比较之后，控制传递到方框134，其中ECM 30确定机器10是否处于降挡点。如果比较指示当前机器地面速度和当前制动输入装置移位的组合在变速器降挡进度表的对应线102、104的上方或左侧，诸如在图4中的点108、112处，降挡还没有发生，并且可以保持锁定的锁止离合器58的直接驱动以辅助机器10减速。在变速器降挡之前，控制可以传递回方框124以继续监视制动输入装置移位。如果组合在线102、104(点114)上或线102、104(点116)的下方和右侧，则机器10处于降挡点并且控制可以传递到方框136，其中ECM 30将LUC控制信号传输到LUC致动器86，以分离和解锁锁止离合器58，并允许动力源输出轴36和变速器输入轴38以不同的速度旋转。

在此处的制动减速和变速器控制策略下保持锁止离合器58尽可能长时间是最佳的，用于在机器10上提供减速力并且由此减少制动力装置46上的磨损和撕裂和对车轴44和/或车轮16的热传递。然而，如果在变速器降挡发生时锁止离合器58被锁止，那么直接驱动可能导致伴有高水平减速度或颠簸的剧烈换挡，这对于机器10的操作员而言可能是不舒服的。根据本公开的制动减速和变速器控制策略通过由传动系识别最佳时间以释放锁止离合器58来消除颠簸和驾驶员不舒适来最大化减速辅助，同时提供平稳的降挡，即变速器降挡被执行的时间。解锁锁止离合器58通常在执行变速器降挡时花费较少时间，因此锁止离合器58在较低挡位接合之前持续可靠地解锁。

尽管前面的内容阐述了许多不同实施例的详细描述，但应当理解本专利的法律范围由在本专利最后部分提出的权利要求书的陈述所限定。该详细描述应被解释为仅是示例性的，且不描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是不可能也是不实际的。可以使用现代技术或者在本专利的申请日之后开发出的技术来实施大量替代的实施例，但这仍属于定义本专利的权利要求书的范围。

还应该理解的是，除非在此明确地定义术语，否则无意明确地或通过暗示地限制该术语的含义超出其一般或普通含义，并且该术语不应被解释为限制在基于本专利任何部分所做出的任何陈述(除了权利要求的语言之外)的范围内。尽管在本专利中均以符合单一意义的方式来涉及本专利所附的权利要求书中叙述的任一术语，这是为了清晰起见以便不对读者引起混乱，但并不意图隐含地或者相反地来将这种权利要求术语限制为该单一的含义。

Claims (15)

1.一种用于机器的制动系统，所述机器具有带有动力源输出轴的动力源、具有变速器输入轴的变速器、操作地连接至所述动力源输出轴和所述变速器输入轴的变矩器，以及操作地连接至所述动力源输出轴和所述变速器输入轴并且具有LUC解锁位置和LUC锁定位置的锁止离合器(LUC)，在所述LUC解锁位置处，所述动力源输出轴和所述变速器输入轴相对于彼此自由旋转，且在所述LUC锁定位置处，所述动力源输出轴和所述变速器输入轴锁定在一起旋转，所述制动系统包括：

制动输入装置；

制动力装置，其响应于所述制动输入装置移位来施加制动力，以降低所述机器的机器地面速度；

制动输入装置位置传感器，其操作地连接至所述制动输入装置以检测所述制动输入装置的移位并传输具有对应于所述制动输入装置的感测量的移位的移位值的制动输入装置移位信号；

速度传感器，其操作地连接至所述机器的部件以检测指示当前机器地面速度的所述部件的速度，并传输具有对应于所述当前机器地面速度的速度值的机器地面速度信号；以及

电子控制模块(ECM)，其操作地连接至所述锁止离合器、所述制动输入装置位置传感器和所述速度传感器，所述电子控制模块被编程为：

基于来自所述制动输入装置位置传感器的所述制动输入装置移位信号中的所述移位值来检测所述制动输入装置的制动输入装置移位，

基于来自所述速度传感器的所述机器地面速度信号中的所述速度值来确定所述机器的所述当前机器地面速度，

将所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的组合与用于存储在与所述电子控制模块相关联的存储器中的所述变速器的变速器降挡进度表进行比较，

基于所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合与所述变速器降挡进度表的比较来确定所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合是否会导致所述变速器降挡，以及

当所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的组合将导致所述变速器降挡时，将LUC控制信号传输到所述锁止离合器以使得所述锁止离合器移动到所述LUC解锁位置。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其中当所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的组合在所述变速器降挡进度表上时，所述电子控制模块被编程为确定所述变速器将降挡。

3.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述电子控制模块被编程为当所述当前机器地面速度在所述变速器降挡进度表上并且所述制动输入装置移位大于对应于所述当前机器地面速度的换挡进度表制动输入装置移位时确定所述变速器将降挡。

4.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述电子控制模块被编程为当所述制动输入装置移位在所述变速器降挡进度表上并且所述当前机器地面速度小于对应于所述制动输入装置移位的换挡进度表机器地面速度时确定所述变速器将降挡。

5.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述速度传感器是操作地连接至所述变速器的变速器输出轴以检测当前变速器输出速度并且传输具有对应于所述当前变速器输出速度的所述速度值的变速器输出速度信号的变速器输出速度传感器，其中所述电子控制模块被编程为基于所述变速器输出速度信号中的所述速度值来确定所述当前机器地面速度。

6.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述电子控制模块被编程为：

将所述制动输入装置移位与最小制动输入装置移位进行比较；以及

当所述制动输入装置移位大于所述最小制动输入装置移位时，确定所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的组合是否会导致所述变速器降挡。

7.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述变速器具有用于将扭矩从所述变速器输入轴传输到所述变速器的变速器输出轴的多个传动比，并且其中所述电子控制模块被编程为：

确定所述变速器的所述多个传动比中的一个当前传动比；

确定与所述变速器的所述多个传动比中的所述一个当前传动比相对应的所述变速器降挡进度表的一部分；

将所述当前机器地面速度和所述制动输入装置移位的所述组合与用于所述多个传动比中的所述一个当前传动比的所述变速器降挡进度表的所述部分进行比较；以及

基于所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合与用于所述多个传动比中的所述一个当前传动比的所述变速器降挡进度表的所述部分的比较，确定所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合是否会导致所述变速器降挡。

8.一种机器，包括：

具有动力源输出轴的动力源；

具有变速器输入轴和变速器输出轴的变速器；

操作地连接至所述动力源输出轴和所述变速器输入轴的变矩器；

操作地连接至所述变矩器的锁止离合器(LUC)，所述锁止离合器具有LUC解锁位置和LUC锁定位置，在所述LUC解锁位置处，所述动力源输出轴和所述变速器输入轴相对于彼此自由旋转，在所述LUC锁定位置处，所述动力源输出轴和所述变速器输入轴锁定在一起旋转；以及

根据权利要求1所述的制动系统，其中所述速度传感器操作地连接至所述变速器输出轴。

9.一种用于控制变矩器的锁止离合器(LUC)的接合以辅助制动来使机器减速的方法，其中所述变矩器可操作地连接到动力源的动力源输出轴以及变速器的变速器输入轴，并且所述锁止离合器可操作地连接到所述动力源输出轴和所述变速器输入轴，并且具有LUC解锁位置和LUC锁定位置，在所述LUC解锁位置处，所述动力源输出轴和所述变速器输入轴相对于彼此自由旋转，在所述LUC锁定位置处，所述动力源输出轴和所述变速器输入轴锁定在一起旋转，所述方法包括：

检测制动输入装置的制动输入装置移位；

确定所述机器的当前机器地面速度；

将所述当前机器地面速度和所述制动输入装置移位的组合与用于所述变速器的变速器降挡进度表进行比较；

基于所述组合与所述变速器降挡进度表的比较，确定所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合是否将导致所述变速器降挡；以及

当所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合将导致所述变速器降挡时，使所述锁止离合器移动到所述LUC解锁位置。

10.根据权利要求9所述的方法，当所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合在所述变速器降挡进度表上时，确定所述变速器将降挡。

11.根据权利要求9所述的方法，当所述当前机器地面速度在所述变速器降挡进度表上并且所述制动输入装置移位大于对应于所述当前机器地面速度的换挡进度表制动输入装置移位时，确定所述变速器将降挡。

12.根据权利要求9所述的方法，当所述制动输入装置移位在所述变速器降挡进度表上并且所述当前机器地面速度小于对应于所述制动输入装置移位的换挡进度表机器地面速度时，确定所述变速器将降挡。

13.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述机器的所述当前机器地面速度包括：

感测变速器的变速器输出轴的变速器输出速度；以及

将所述变速器输出转速转换为所述当前机器地面速度。

14.根据权利要求9所述的方法，包括：

将所述制动输入装置移位与最小制动输入装置移位进行比较；以及

当所述制动输入装置移位大于所述最小制动输入装置移位时，确定所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合是否会导致所述变速器降挡。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述变速器具有多个传动比，并且其中将所述当前机器地面速度和所述制动输入装置移位的所述组合与所述变速器降挡进度表进行比较并确定所述组合是否将导致所述变速器降挡包括：

确定所述变速器的所述多个传动比中的一个当前传动比；

确定与所述变速器的所述多个传动比中的所述一个当前传动比相对应的所述变速器降挡进度表的一部分；

将所述当前机器地面速度和所述制动输入装置移位的所述组合与用于所述多个传动比的所述一个当前传动比的所述变速器降挡进度表的所述部分进行比较；以及

基于所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合与用于所述多个传动比中的所述一个当前传动比的所述变速器降挡进度表的所述部分的比较，确定所述制动输入装置移位和所述当前机器地面速度的所述组合是否会导致所述变速器降挡。

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