RU2497033C2 - Рабочая машина с регулированием предела мощности с использованием бесступенчатой трансмиссии - Google Patents

Рабочая машина с регулированием предела мощности с использованием бесступенчатой трансмиссии Download PDF

Info

Publication number
RU2497033C2
RU2497033C2 RU2008150325/11A RU2008150325A RU2497033C2 RU 2497033 C2 RU2497033 C2 RU 2497033C2 RU 2008150325/11 A RU2008150325/11 A RU 2008150325/11A RU 2008150325 A RU2008150325 A RU 2008150325A RU 2497033 C2 RU2497033 C2 RU 2497033C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
variable transmission
operator
clutch
data processing
Prior art date
Application number
RU2008150325/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008150325A (ru
Inventor
Клэйтон Джордж ДЖЭЙНЕСЕК
Original Assignee
Дир Энд Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дир Энд Компани filed Critical Дир Энд Компани
Publication of RU2008150325A publication Critical patent/RU2008150325A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2497033C2 publication Critical patent/RU2497033C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18172—Preventing, or responsive to skidding of wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/10—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle 
    • B60K28/16—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle  responsive to, or preventing, skidding of wheels
    • B60K28/165—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle  responsive to, or preventing, skidding of wheels acting on elements of the vehicle drive train other than the propulsion unit and brakes, e.g. transmission, clutch, differential
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/101—Infinitely variable gearings
    • B60W10/103—Infinitely variable gearings of fluid type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18063—Creeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/087—Interaction between the driver and the control system where the control system corrects or modifies a request from the driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/46—Automatic regulation in accordance with output requirements
    • F16H61/472—Automatic regulation in accordance with output requirements for achieving a target output torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/10—Longitudinal speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/30—Wheel torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/02—Selector apparatus
    • F16H59/04—Ratio selector apparatus
    • F16H59/06—Ratio selector apparatus the ratio being infinitely variable
    • F16H2059/065—Inching pedals for setting the ratio of an hydrostatic transmission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2342/00—Calibrating
    • F16H2342/04—Calibrating engagement of friction elements
    • F16H2342/044—Torque transmitting capability

Abstract

Группа изобретений относится к рабочей машине и способу ее функционирования. Рабочая машина содержит двигатель внутреннего сгорания, бесступенчатую трансмиссию, муфту, регулируемое оператором устройство ввода, электрическую цепь обработки данных. Бесступенчатая трансмиссия содержит регулируемый модуль и механический модуль. Регулируемое оператором устройство ввода обеспечивает выходной сигнал, регулирующий предел мощности. Электрическая цепь обработки данных выполнена с возможностью регулирования выбранной комбинации входного/выходного передаточного отношения и выхода муфты. Электрическая цепь обработки данных сопоставляет выходной сигнал из регулируемого оператором устройства ввода с максимально допустимой скоростью относительно земли и максимально допустимым выходным крутящим моментом от муфты. Способ включает этапы, на которых выдают выходной сигнал из регулируемого оператором устройства ввода в электрическую цепь обработки данных, регулируют выбранную комбинацию входного/выходного передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии и давление муфты в зависимости от выходного сигнала. Технический результат заключается в обеспечении надежного тягового усилия транспортного средства при низких скоростях относительно земли. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к рабочим машинам, а более конкретно, к рабочим машинам, содержащим двигатель внутреннего сгорания, соединенный с бесступенчатой трансмиссией (IVT).
Уровень техники
Рабочие машины, такие как строительные машины, сельскохозяйственные машины или деревообрабатывающие машины, как правило, содержат первичный двигатель в форме двигателя внутреннего сгорания (IC). Двигатель внутреннего сгорания может принадлежать к классу двигателей с воспламенением от сжатия (т.е. дизелей) или к классу двигателей с искровым зажиганием (т.е. бензиновых двигателей). У самых мощных машин первичный двигатель является дизельным, поскольку дизель имеет лучшие характеристики работы на низких оборотах, усилия и крутящего момента для выполнения соответствующих производственных операций.
Реакция двигателя внутреннего сгорания на ступенчатую нагрузку более всего зависит от таких факторов как рабочий объем цилиндра двигателя и его конструкция (например, имеет ли двигатель стандартный турбокомпрессор или турбокомпрессор с перепускным клапаном или изменяемой геометрией, и т.д.) и способ управления подачей воздуха и топлива (например, рециркуляция выхлопных газов, турбокомпрессор с турбиной с изменяемой геометрией (VGT), конфигурация топливного инжектора и т.д.) в отношении требований норм на вредные выбросы (видимый дым, оксиды азота (NOx) и т.д.), шумы или вибрацию. Нагрузка может возникать вследствие нагрузки трансмиссии (например, инструмент, буксируемый рабочей машиной) или вследствие внешней нагрузки (например, дополнительная гидравлическая нагрузка, такая как навесное оборудование обратной лопаты погрузчика и т.д.).
При приложении кратковременной проходящей нагрузки двигатель в целом реагирует линейно. В начале нагрузка прикладывается к приводному валу двигателя внутреннего сгорания. По мере того как нагрузка увеличивается, скорость двигателя внутреннего сгорания уменьшается. Снижение скорости двигателя зависит от того, является ли регулятор изохронным или имеет статизм регулирования скорости. Модификацией пневмоцилиндров можно увеличить воздушный поток для обеспечения двигателю внутреннего сгорания дополнительного воздуха. Временная задержка необходима для достижения заданного значения воздушного потока. Впрыск топлива увеличивается в соответствии с ограничениями на выхлопы и максимально доступным количеством топлива. Затем скорость двигателя возвращается к заданному значению. Параметры, связанные с реакцией двигателя на нагрузку сразу после нагрузки - это снижение скорости и время возврата к заданному значению.
Двигатель внутреннего сгорания может быть соединен с бесступенчатой трансмиссией, которая плавно обеспечивает непрерывную переменную выходную скорость вращения выходного вала от 0 до максимума. Бесступенчатая трансмиссия обычно содержит гидростатические и механические элементы зубчатой передачи. Гидростатические элементы превращают мощность, передаваемую валом, в поток жидкости и наоборот. Поток жидкости через бесступенчатую трансмиссию может быть установлен только через гидростатические элементы, только через механические элементы или через их комбинацию в зависимости от дизайна и скорости на выходе.
Одним из примеров бесступенчатой трансмиссии для использования в рабочей машине является гидромеханическая трансмиссия, содержащая гидравлический модуль, соединенный с планетарной передачей. Другим примером бесступенчатой трансмиссии для использования в рабочей машине является гидростатическая трансмиссия, содержащая гидравлический модуль, соединенный с зубчатой передачей.
Рабочая машина, имеющая бесступенчатую передачу, может быть подвержена потере тяги и пробуксовке колес при изменении передаточного отношения бесступенчатой передачи для соответствия условиям нагрузки. Контроллер бесступенчатой передачи измеряет скорость двигателя и понижает передаточное отношение бесступенчатой передачи по мере снижения скорости двигателя под нагрузкой. При низкой скорости относительно земли мощность, требуемая для рабочей машины, составляет небольшой процент мощности, которую может дать двигатель, и таким образом двигатель при увеличении выходного крутящего момента может не снизить тягу. При этом оператор может не заметить, что крутящий момент колес увеличивается. В этом случае ведущие колеса могут потерять сцепление и начать прокручиваться.
Во многих применениях строительных или сельскохозяйственных рабочих машин необходимо ограничить или исключить проскальзывание колес (ограничить тяговое усилие), в то время, когда машина находится под нагрузкой, таким образом, чтобы не портить поверхность, на которой работает машина. Такие модели полноприводных погрузчиков, выпускаемые в настоящее время заявителем настоящего изобретения, как 644J, 724J и 824J, содержат трансмиссии для переключения под нагрузкой, управляемые преобразователем крутящего момента. Машины, управляемые преобразователем крутящего момента, ограничивают тяговое усилие, естественным образом обеспечивая контроль входящего крутящего момента к трансмиссии посредством дифференциального механизма через преобразователь крутящего момента. Дифференциал скорости - это функция от скорости машины относительно земли и скорости двигателя. По мере того, как скорость относительно земли приближается к нулю, выходной крутящий момент преобразователя приближается к заданному крутящему моменту для текущей входной скорости преобразователя крутящего момента (скорости двигателя). Таким образом, заданный крутящий момент пропорционален скорости двигателя. Оператор регулирует скорость двигателя посредством ножной педали акселератора и, таким образом, управляет крутящим моментом трансмиссии и, следовательно, тяговым усилием машины. Управление тяговым усилием машины особенно важно при использовании полноприводной погрузочной машины, когда та загружает корзину. Оператор хочет, чтобы машина «толкала» груду с постоянной силой без проскальзывания колес для того, чтобы корзина наполнилась полностью.
Проблемы этой конфигурации создают те самые свойства, которые и делают ее желательной для управления тяговым усилием. Рассмотрим случай с полноприводной погрузочной машиной: по мере того, как машина углубляется в груду, нагрузка существенно возрастает. Преобразователь крутящего момента может подать лишь конечный крутящий момент для данного двигателя и скорости относительно земли, таким образом, скорость относительно земли уменьшается по мере того, как груда пересиливает возможности преобразователя крутящего момента. По мере того, как скорость относительно земли уменьшается, дифференциал скорости через преобразователь крутящего момента увеличивается. Затем оператор может захотеть увеличить тяговое усилие и для увеличения крутящего момента соответственно увеличивает скорость двигателя. Этот цикл может продолжаться то тех пор, пока либо машина не обеспечит крутящий момент, достаточный для дальнейшего продвижения в груду, либо пока не начнут буксовать шины. В обоих случаях в преобразователе крутящего момента имеется значительный дифференциал скорости, и преобразователь обеспечивает трансмиссии значительный крутящий момент на очень низких скоростях. Таким образом, проблема заключается в значительной потере мощности в преобразователе крутящего момента при рассеивании энергии в виде тепла, уходящего в текучую среду конвертера. Вследствие потерь мощности увеличивается расход топлива, ведущий к уменьшению КПД топлива, еще более ухудшающемуся с увеличением дифференциала скорости преобразователя и крутящего момента.
Одна из предпринимавшихся попыток решения проблемы низкого КПД топлива - это размещение в полноприводном погрузчике гидростатической трансмиссии. Гидростатическая трансмиссия дает более высокий КПД для описанного случая за счет обеспечения почти бесконечного передаточного отношения, позволяющего контролировать выходную скорость трансмиссии почти около нуля при любой скорости двигателя, без всякого проскальзывания между любыми элементами. Таким образом, КПД топлива повышается. Однако, как и до этого проблемы этой конфигурации возникают из самих ее свойств. По мере того, как соотношение входной и выходной скоростей трансмиссии становится очень большим (при приближении к нулевой выходной скорости), пропорционально возрастает и выходной крутящий момент трансмиссии. Таким образом, у оператора нет возможности ограничивать тяговое усилие. Для рассмотренного выше случая с погрузчиком машина просто будет буксовать в процессе погрузки без всякой возможности избежать этого.
Таким образом, в данной области техники необходима рабочая машина с бесступенчатой трансмиссией, не подверженная потере тягового усилия при низких скоростях относительно земли.
Раскрытие изобретения
В одном варианте изобретение относится к рабочей машине, содержащей двигатель внутреннего сгорания и бесступенчатую трансмиссию, соединенную с двигателем внутреннего сгорания. Бесступенчатая трансмиссия содержит регулируемый модуль и механический модуль с регулируемым входным/выходным передаточным отношением. К механическому модулю подсоединена муфта, которая имеет выход. Регулируемое оператором устройство ввода обеспечивает выходной сигнал, регулирующий предел мощности. С регулируемым оператором устройством ввода соединена, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных, выполненная с возможностью регулирования выбранной комбинации входного/выходного передаточного отношения и выхода муфты, в зависимости от выходного сигнала из регулируемого оператором устройства ввода.
В другом варианте изобретение относится к способу функционирования рабочей машины, содержащей двигатель внутреннего сгорания, бесступенчатую трансмиссию и муфту. Способ включает этапы, на которых: выдают выходной сигнал из регулируемого оператором устройства ввода в электрическую цепь обработки данных, соответствующий максимально допустимой скорости относительно земли и максимально допустимому выходному крутящему моменту от муфты; и регулируют выбранную комбинацию входного/выходного передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии и давления муфты в зависимости от выходного сигнала из регулируемого оператором устройства ввода.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематичную иллюстрацию варианта осуществления рабочей машины согласно настоящему изобретению;
фиг.2 представляет собой графическую иллюстрацию соотношения между выходом ножной педали в зависимости от скорости относительно земли и выходным крутящим моментом; и
фиг.3 представляет собой блок-схему варианта осуществления способа функционирования рабочей машины в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
Со ссылкой на фиг.1 показана схематичная иллюстрация варианта осуществления рабочей машины 10 согласно настоящему изобретению. Рабочая машина 10 может представлять собой грейдер или строительную рабочую машину, такую как фронтальный погрузчик John Deere, или рабочую машину любого другого типа: сельскохозяйственную, лесообрабатывающую, горную или промышленную рабочую машину.
Рабочая машина 10 содержит двигатель 12 внутреннего сгорания, обычно соединенный с бесступенчатой трансмиссией 14 через коленчатый вал 16 от двигателя 12 внутреннего сгорания. В проиллюстрированном варианте осуществления двигатель 12 внутреннего сгорания является дизельным двигателем, однако это также может быть бензиновый двигатель, двигатель на пропане и т.д. Размер и конфигурация двигателя 12 внутреннего сгорания соответствуют применению.
Бесступенчатая трансмиссия 14 обычно содержит регулируемый модуль 18, механический модуль 20 (например, привод на ведущие колеса) и муфту 22. В показанном варианте осуществления бесступенчатая трансмиссия 14 является гидромеханической, однако она может быть и гидростатического, электромеханического и любого другого типа. При гидромеханической трансмиссии (как в проиллюстрированном варианте осуществления) регулируемый модуль сделан в виде гидравлического модуля 18 с гидронасосом и мотором. В случае конфигурации с электромеханической трансмиссией (не показано) регулируемый модуль выполнен в виде электрогенератора и мотора. Бесступенчатая трансмиссия 14 может иметь любой общепринятый дизайн и поэтому подробно не описывается.
Бесступенчатая трансмиссия 14 имеет выход, соединенный, по меньшей мере, с еще одним ниже по ходу элементом 24 привода на ведущие колеса, который в свою очередь соединен с множеством ведущих колес 26, одно из которых показано на фиг.1. Конечно, следует понимать, что в случае гусеничной рабочей машины элемент 24 привода может быть соединен с гусеницами.
Муфта 22 контролируется электроникой и выполнена за одно целое с бесступенчатой трансмиссией 14. Муфта 22 может выборочно регулироваться для получения требуемого давления, при котором начинает возникать проскальзывание муфты. Муфта 22 может иметь любой общепринятый дизайн и поэтому подробно не описывается. Следует понимать, что муфта 22 может быть выполнена отделено от бесступенчатой трансмиссии 14 и соединена с выходом из механического модуля 20 бесступенчатой трансмиссии 14.
Бесступенчатая трансмиссия 14 также обеспечивает выходную мощность к одной или более внешним нагрузкам 28, которые таким образом в свою очередь обеспечивают дополнительную нагрузку на двигатель 12 внутреннего сгорания. Внешняя нагрузка 28 обычно имеет вид гидравлической нагрузки, такой как фронтальный погрузчик, стрела ковша, стрела канавокопателя с обратной лопатой, шнек для выгрузки зерна, мотор пилы для рубки леса и т.д. Таким образом, общая нагрузка на двигатель 12 внутреннего сгорания является функцией тяговой нагрузки и внешней гидравлической нагрузки.
Электрическая цепь 30 обработки данных выполнена в виде одного или более контроллеров. В показанном варианте осуществления контроллер 30 содержит блок 32 управления двигателем (ECU), который регулирует работу двигателя 12 внутреннего сгорания и соединен с множеством датчиков (не показаны), связанных с работой двигателя 12 внутреннего сгорания. Например, ECU 32 может быть соединен с датчиком, показывающим контрольные параметры двигателя, такие как поток воздуха внутри одного или более входных патрубков, скорость двигателя, расход топлива, степень рециркуляции выхлопных газов (EGR), положение лопасти турбокомпрессора и т.д. Кроме того, ECU 32 может принимать выходные сигналы от устройства 34 управления транспортным средством (VCU), представляющие контрольные параметры транспортного средства, введенные оператором, такие как заданная скорость относительно земли (показываемая положением дросселя и/или педали гидростата) или заданное направление рабочей машины 10 (указываемое углом поворота рулевого колеса).
Аналогичным образом, блок 36 управления трансмиссией (TCU) электрически регулирует работу бесступенчатой трансмиссии 14 и соединен с множеством датчиков, связанных с работой бесступенчатой трансмиссии 14. ECU 32, VCU 34 и TCU 36 соединены вместе посредством шины, обеспечивающей двусторонний поток данных, такой как шина 38 контроллерной сети (CAN).
Регулируемое оператором устройство 40 ввода позволяет оператору регулировать предел мощности от бесступенчатой трансмиссии 14. В показанном варианте осуществления устройство 40 ввода выполнено в виде ножной педали. Ножная педаль 40 передает выходные сигналы к TCU 36, показывая положение ножной педали. Выходные сигналы соотносятся с максимально допустимой скоростью относительно земли и максимально допустимым выходным крутящим моментом, как это будет описано ниже.
Также контроллер 30 принимает выходные сигналы от датчиков 42 и 44, представляющие, соответственно, вход и выход бесступенчатой трансмиссии 14. Сигналы от датчиков 42 и 44 могут использоваться для определения скорости относительно земли, входного/выходного передаточного отношения, проскальзывания муфты и т.д.
Хотя различные электронные компоненты, такие как ECU 32, VCU 34 и TCU 36, показаны здесь соединенными вместе посредством проводных соединений, следует понимать, что для определенных приложений могут использоваться беспроводные соединения. Кроме того, для простоты не показаны некоторые из внутренних электронных соединений и соединений по текучей среде внутри элементов фиг.1.
Используя способ функционирования в соответствии с настоящим изобретением, максимально допустимая скорость относительно земли и крутящий момент нормируются от 0 до 100%, где 100% - это максимально допустимая скорость относительно земли. На фиг.2 показан график нормированной максимально допустимой скорости относительно земли и максимально допустимого выходного крутящего момента от нажатия педали в процентах. Ограничение выходного крутящего момента трансмиссии производится через ограничение максимального давления на выходное муфты трансмиссии. По мере увеличения нагрузки муфта начинает проскальзывать, и таким образом выходная скорость начинает уменьшаться из-за уменьшения доступного крутящего момента. Чтобы потери мощности вследствие проскальзывания оставались небольшими, гидростатический модуль трансмиссии осуществляет рабочий ход для того, чтобы поддержать небольшую скорость дифференциала через муфту. Если нагрузка продолжает увеличиваться, выходная скорость может приблизиться к нулю, в то время как гидравлический модуль 18 осуществляет рабочий ход назад и поддерживает ту же скорость проскальзывания. Все это время крутящий момент остается тем же самым, позволяя машине поддерживать постоянное тяговое усилие против нагрузки. Оператор, желая увеличить усилие машины, просто еще больше отпускает ножную педаль, тем самым увеличивая давление муфты, которое повышает крутящий момент трансмиссии. При этом, если нагрузки не хватает, чтобы удержать машину на месте, скорость дифференциала через муфту может снизиться до нуля (заклинивание муфты). Управляющая логика определяет это и начинает осуществлять рабочий ход для того, чтобы достичь заданной скорости относительно земли, заданной также положением педали. Каждый раз, когда муфта начинает проскальзывать, управляющая логика выдает гидравлическому модулю 18 команду «следовать», и каждый раз, когда муфта не проскальзывает, управляющая логика выдает гидравлическому модулю 18 команду на достижение заданной скорости относительно земли. Вследствие этого настоящее изобретение обеспечивает оператору вход для ограничения выходного крутящего момента трансмиссии и скорости.
Далее, со ссылкой на фиг.3, будет более подробно описан вариант осуществления способа функционирования рабочей машины 10.
В процессе работы оператор по-прежнему использует ножную педаль, но на этот раз вместо прямого управления скоростью двигателя педаль напрямую ограничивает выходную мощность трансмиссии. Педаль имеет диапазон перемещения от 0 до 100%, где 100% означает полное отпускание. Процент нажатия педали является входом для управляющего алгоритма. Управляющая логика обращается к справочным таблицам, которые 1) переводят процент нажатия педали в максимально допустимую скорость относительно земли и 2) переводят процент нажатия педали в максимально допустимый выходной крутящий момент трансмиссии.
Ножная педаль 40 передает выходной сигнал к TCU 36, показывая положение ножной педали. Выходной сигнал от ножной педали 40 нормируется до величины от 0 до 100% (блок 50). На основании положения педали рассчитываются максимально допустимая скорость относительно земли и максимально допустимый нормированный крутящий момент (блоки 52 и 54). Используя текущую скорость относительно земли (блок 56) и нормированный максимально допустимый крутящий момент (из блока 54), рассчитывается максимально допустимый фактический крутящий момент для текущей скорости относительно земли (блок 58). На основании этого выдается команда с максимальным давлением муфты (блок 60). Затем управляющая логика проверяет «проскальзывание» муфты с помощью датчиков 42 и 44 и известного входного/выходного передаточного отношения для бесступенчатой трансмиссии 14 (блок 62 решения). Проскальзывание определяется как состояние, в котором дифференциальная скорость через муфту больше или равна порогу проскальзывания (значение в число оборотов в минуту). Если муфта проскальзывает, гидравлическому модулю 18 отдается указание поддерживать скорость проскальзывания не более чем максимально допустимая (значение в число оборотов в минуту) (блок 64). Если муфта не проскальзывает (скорость дифференциала меньше, чем порог проскальзывания), гидравлическому модулю 18 отдается указание достичь максимальной скорости относительно земли, заданной положением педали (блок 66).
Преимущества данного способа совмещают лучшие характеристики систем преобразования крутящего момента (управления крутящим моментом) и лучшие характеристики гидростатических систем (контроль скорости и КПД топлива). Управление крутящим моментом осуществляется за счет ограничения максимально допустимого крутящего момента на трансмиссии, как функции от положения педали. Ограничение крутящего момента трансмиссии выполняется посредством ограничения выходного давления муфты. Контроль скорости выполняется за счет бесступенчатой трансмиссии или гидростатической трансмиссии со скоростью относительно земли, являющейся функцией от положения педали. Улучшение КПД топлива достигается за счет непрерывного мониторинга дифференциальной скорости (скорости проскальзывания) через выход муфты. Гидростатические модули (18 и 20) трансмиссии выполняют рабочий ход надлежащим образом для того, чтобы ограничить скорость сцепления до очень небольшого значения, тем самым ограничивая потери мощности муфты.
После описания предпочтительного варианта осуществления становится очевидным, что могут быть сделаны различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (16)

1. Рабочая машина, содержащая двигатель внутреннего сгорания, бесступенчатую трансмиссию, соединенную с двигателем внутреннего сгорания, при этом бесступенчатая трансмиссия содержит регулируемый модуль и механический модуль и имеет регулируемое входное/выходное передаточное отношение, муфту, соединенную с механическим модулем и имеющую выход, регулируемое оператором устройство ввода, обеспечивающее выходной сигнал, регулирующий предел мощности, по меньшей мере, одну электрическую цепь обработки данных, соединенную с регулируемым оператором устройством ввода и выполненную с возможностью регулирования выбранной комбинации входного/выходного передаточного отношения и выхода муфты, в зависимости от выходного сигнала, переданного регулируемым оператором устройством ввода, причем, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных сопоставляет выходной сигнал из регулируемого оператором устройства ввода с максимально допустимой скоростью относительно земли и максимально допустимым выходным крутящим моментом от муфты.
2. Машина по п.1, в которой регулируемое оператором устройство ввода представляет собой ножную педаль.
3. Машина по п.1, в которой, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных сопоставляет положение ножной педали с нормированным значением от 0 до 1 и сопоставляет нормированное значение положения ножной педали с нормированным значением от 0 до 1 для каждого из максимально допустимой скорости и максимально допустимого выходного крутящего момента.
4. Машина по п.1, в которой максимально допустимый выходной крутящий момент соответствует максимальному давлению муфты, при котором начинает возникать проскальзывание.
5. Машина по п.4, в которой, когда достигается максимально допустимый выходной крутящий момент и муфта начинает проскальзывать, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных регулирует входное/выходное передаточное отношение для, по существу, соответствия текущей скорости рабочей машины относительно земли.
6. Машина по п.4, в которой, когда муфта не проскальзывает, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных регулирует входное/выходное передаточное отношение для, по существу, соответствия требуемой скорости относительно земли, связанной с выходным сигналом от ножной педали.
7. Машина по п.1, в которой бесступенчатая трансмиссия выполнена за одной целое с муфтой.
8. Машина по п.1, в которой электрическая цепь обработки данных содержит блок управления трансмиссией, соединенный с бесступенчатой трансмиссией.
9. Машина по п.1, в которой рабочая машина представляет собой строительную машину, сельскохозяйственную машину, лесообрабатывающую машину, горную машину или промышленную рабочую машину.
10. Способ функционирования рабочей машины, содержащей двигатель внутреннего сгорания, бесступенчатую трансмиссию и муфту, при этом способ включает этапы, на которых выдают выходной сигнал из регулируемого оператором устройства ввода в электрическую цепь обработки данных, соответствующий максимально допустимой скорости относительно земли и максимально допустимому выходному крутящему моменту от муфты, и регулируют выбранную комбинацию входного/выходного передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии и давление муфты в зависимости от выходного сигнала, переданного регулируемым оператором устройством ввода.
11. Способ по п.10, в котором регулируемое оператором устройство ввода представляет собой ножную педаль.
12. Способ по п.11, включающий этапы, на которых сопоставляют положение ножной педали с нормированным значением от 0 до 1 и сопоставляют нормированное значение положения ножной педали с нормированным значением от 0 до 1 для каждого из максимально допустимой скорости относительно земли и максимально допустимого выходного крутящего момента.
13. Способ по п.10, в котором максимально допустимый крутящий момент соответствует максимальному давлению муфты, при котором начинает возникать проскальзывание.
14. Способ по п.13, в котором, когда достигается максимально допустимый выходной крутящий момент и муфта начинает проскальзывать, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных регулирует входное/выходное передаточное отношение для, по существу, соответствия текущей скорости рабочей машины относительно земли.
15. Способ по п.13, в котором, когда муфта не проскальзывает, по меньшей мере, одна электрическая цепь обработки данных регулирует входное/выходное передаточное отношение для, по существу, соответствия требуемой скорости относительно земли, связанной с выходным сигналом от регулируемого оператором устройства ввода.
16. Способ по п.10, в котором бесступенчатая трансмиссия выполнена за одно целое с муфтой.
RU2008150325/11A 2007-12-19 2008-12-18 Рабочая машина с регулированием предела мощности с использованием бесступенчатой трансмиссии RU2497033C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/959,510 2007-12-19
US11/959,510 US7972240B2 (en) 2007-12-19 2007-12-19 Work machine with power limit control using an infinitely variable transmission

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008150325A RU2008150325A (ru) 2010-06-27
RU2497033C2 true RU2497033C2 (ru) 2013-10-27

Family

ID=40429934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008150325/11A RU2497033C2 (ru) 2007-12-19 2008-12-18 Рабочая машина с регулированием предела мощности с использованием бесступенчатой трансмиссии

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7972240B2 (ru)
EP (1) EP2072365B1 (ru)
JP (1) JP5511179B2 (ru)
CN (1) CN101462540B (ru)
AR (1) AR069782A1 (ru)
AU (1) AU2008255163B2 (ru)
BR (1) BRPI0805253B1 (ru)
CA (1) CA2645970C (ru)
MX (1) MX2008015778A (ru)
RU (1) RU2497033C2 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8060284B2 (en) * 2007-10-31 2011-11-15 Deere & Company Work machine with torque limiting control for an infinitely variable transmission
US8738250B2 (en) * 2010-11-30 2014-05-27 Caterpillar Inc. Power source speed control in a machine with a CVT
US9802610B2 (en) 2011-10-27 2017-10-31 Volvo Construction Equipment Ab Method for controlling the speed of a vehicle
JP5113946B1 (ja) * 2012-03-27 2013-01-09 株式会社小松製作所 作業車両及び作業車両の制御方法
JP5192605B1 (ja) * 2012-09-28 2013-05-08 株式会社小松製作所 ホイールローダ
US9002595B2 (en) * 2012-11-01 2015-04-07 Caterpillar Inc. Torque and speed control in a machine with continuously variable transmission
US9169926B2 (en) 2012-11-01 2015-10-27 Caterpillar Inc. System and method of operating a machine having a continuously variable transmission
US8585543B1 (en) 2012-11-01 2013-11-19 Caterpillar Inc. Speed control for a machine with a continuously variable transmission
US8849527B2 (en) 2012-11-01 2014-09-30 Caterpillar Inc. Speed control for a machine with a continuously variable transmission
US8545368B1 (en) 2012-11-01 2013-10-01 Caterpillar Inc. Regulation of a machine with a continuously variable transmission and service brakes
US8795133B2 (en) 2012-11-01 2014-08-05 Caterpillar Inc. Event-based retarding in a machine with a continuously variable transmission
WO2015106350A1 (en) 2014-01-16 2015-07-23 Transmission Cvtcorp Inc. Slip control method and arrangement for a driveline including a continuously variable transmission
CN106795964A (zh) * 2014-07-30 2017-05-31 传输Cvt股份有限公司 用于包括无级变速器的传动系的液压滑动控制方法和装置
WO2018112620A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-28 Transmission Cvtcorp Inc. Slip control method and arrangement for a driveline
EP3351447A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-25 Deere & Company Control arrangement for an engine and a hydrostatic transmission of a vehicle
BR102018009997A2 (pt) * 2017-06-21 2019-01-15 Deere & Company veículo de trabalho, e, método de operação de uma transmissão infinitamente variável
CN113767024A (zh) * 2019-05-03 2021-12-07 传输Cvt股份有限公司 车辆中的选择性地限制主发动机的旋转速度的用户输入信号管理
US11396231B2 (en) * 2020-07-20 2022-07-26 Deere & Company Drivetrain overload protection for work vehicles using power boost
EP4039428A3 (en) * 2021-02-03 2022-10-26 Techtronic Cordless GP Chainsaws

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2056306C1 (ru) * 1991-08-29 1996-03-20 Автомобильный завод им.Ленинского комсомола (Производственное объединение "Москвич") Система управления бесступенчатой трансмиссией транспортного средства
DE19631294A1 (de) * 1995-08-23 1997-02-27 Luk Getriebe Systeme Gmbh Getriebeeinheit
US20020019295A1 (en) * 1999-04-01 2002-02-14 Komatsu Ltd. Working vehicle and vehicle speed control method thereof, variable power engine and power setting method thereof, and vehicle with variable power engine and power control method thereof
EP1606135B1 (en) * 2003-03-27 2006-10-11 Torotrak (Development) Limited Method of controlling a continuously variable transmission

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2934269A1 (de) * 1979-08-24 1981-03-26 Zahnradfabrik Friedrichshafen Automatische regeleinrichtung eines durch eine brennkraftmaschine angetriebenen, stufenlos einstellbaren uebersetzungsgetriebes, insbesondere fuer fahrzeuge
US4635494A (en) * 1983-10-03 1987-01-13 Conklin Emmett D Infinitely variable transmission and control apparatus therefor
NL8403461A (nl) * 1984-11-13 1986-06-02 Doornes Transmissie Bv Traploos variabele overbrenging.
JP2714785B2 (ja) * 1985-10-31 1998-02-16 株式会社小松製作所 油圧作業車の動力伝達系制御装置
GB8723547D0 (en) * 1987-10-07 1987-11-11 Automotive Prod Plc Clutch control
US5267911A (en) * 1988-09-10 1993-12-07 Michael Meyerle Hydromechanically infinitely variable transmission, with power splitting, particularly for motor vehicles
DE3903877C1 (ru) * 1989-02-10 1990-09-13 Friedrich Prof. Dr.-Ing. 4300 Essen De Jarchow
JPH07109240B2 (ja) * 1990-04-17 1995-11-22 株式会社小松製作所 装輪車両のスリップ防止方法
DE4120546C2 (de) * 1991-06-21 1995-04-13 Porsche Ag Einrichtung zur Steuerung eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes
DE19506062A1 (de) * 1995-02-22 1996-09-05 Deere & Co Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
JPH10151965A (ja) * 1996-11-21 1998-06-09 Shimadzu Corp 最高車速制限装置
JP2001071771A (ja) * 1999-09-03 2001-03-21 Honda Motor Co Ltd 内燃機関のパワーユニット
JP3994598B2 (ja) * 1999-10-18 2007-10-24 株式会社豊田自動織機 産業車両の荷役及び走行制御装置
JP2005502008A (ja) * 2001-08-31 2005-01-20 トロトラック・（ディベロップメント）・リミテッド 連続可変トランスミッションおよびその動作方法
DE10222664B4 (de) * 2002-05-22 2004-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung der Betriebsweise einer Automatgetriebestufe und einer mit der Automatgetriebestufe zusammen arbeitenden Kupplung
US6800049B2 (en) * 2003-03-03 2004-10-05 Daimlerchrysler Corporation Continuously variable transmission with improved response time
DE10319880A1 (de) * 2003-05-03 2004-11-18 Daimlerchrysler Ag Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und zwei elektrischen Antriebsaggregaten
JP2006300268A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Komatsu Ltd 作業車両
US20080171632A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Sauer-Danfoss Inc. Electric input clutch for a vehicle and method for using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2056306C1 (ru) * 1991-08-29 1996-03-20 Автомобильный завод им.Ленинского комсомола (Производственное объединение "Москвич") Система управления бесступенчатой трансмиссией транспортного средства
DE19631294A1 (de) * 1995-08-23 1997-02-27 Luk Getriebe Systeme Gmbh Getriebeeinheit
US20020019295A1 (en) * 1999-04-01 2002-02-14 Komatsu Ltd. Working vehicle and vehicle speed control method thereof, variable power engine and power setting method thereof, and vehicle with variable power engine and power control method thereof
EP1606135B1 (en) * 2003-03-27 2006-10-11 Torotrak (Development) Limited Method of controlling a continuously variable transmission

Also Published As

Publication number Publication date
JP5511179B2 (ja) 2014-06-04
MX2008015778A (es) 2009-06-18
JP2009150540A (ja) 2009-07-09
EP2072365A3 (en) 2011-10-05
BRPI0805253B1 (pt) 2019-08-27
AR069782A1 (es) 2010-02-17
CA2645970C (en) 2016-06-21
EP2072365A2 (en) 2009-06-24
CA2645970A1 (en) 2009-06-19
US20090163319A1 (en) 2009-06-25
CN101462540A (zh) 2009-06-24
US7972240B2 (en) 2011-07-05
AU2008255163A1 (en) 2009-07-09
RU2008150325A (ru) 2010-06-27
BRPI0805253A2 (pt) 2011-10-18
AU2008255163B2 (en) 2014-06-26
EP2072365B1 (en) 2015-09-30
CN101462540B (zh) 2013-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2497033C2 (ru) Рабочая машина с регулированием предела мощности с использованием бесступенчатой трансмиссии
CA2645775C (en) Work machine coast and brake control with an infinitely variable transmission
CA2641121C (en) Work machine with torque limiting control for an infinitely variable transmission
RU2476336C2 (ru) Рабочая машина с управлением ограничением крутящего момента для бесступенчатой трансмиссии
JP5420880B2 (ja) エンジン負荷に応じて自動的にｉｖｔ出力を調節する作業機械
JP5091953B2 (ja) 作業車両のエンジン出力制御装置および方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171219