專利名稱：具有動力管理的動力機(jī)械和車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有動力管理的動力機(jī)械或車輛。
背景技術(shù)：
動力機(jī)械(例如，工作車輛、裝載機(jī)或挖掘機(jī))包括用于機(jī)械或車輛的驅(qū)動、操控和動力工作功能的多個液壓回路。例如，不同的動力機(jī)械或工作車輛使用包括液體靜液壓驅(qū)動泵的液體靜液壓驅(qū)動組件，該流體靜液壓驅(qū)動泵將流體供給至靜液壓馬達(dá)以操作或驅(qū)動工作車輛或機(jī)械。另外，液壓油缸用于實現(xiàn)提升、傾斜或其它機(jī)械工作功能。流體經(jīng)由操作另外的工作泵供給至液壓油缸。
每一個驅(qū)動泵和另外的工作泵由引擎提供動力。取決于工作模式或功能，引擎的負(fù)載可超過引擎的動力限制，導(dǎo)致引擎熄火。依賴于工作應(yīng)用，可能期望調(diào)整不同的操作參數(shù)以限制或減少熄火情況的發(fā)生。本發(fā)明解決這些和其它問題，并且相對于現(xiàn)有技術(shù)提供優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于動力機(jī)械或車輛的動力管理控制。在顯示的實施例中，動力機(jī)械或車輛的用戶界面包括用于激活和停用動力管理控制的動力管理選擇。在顯示的實施例中，動力管理控制由動力管理控制部件基
于來自RPM傳感器的反饋而實現(xiàn)。如在說明性的實施例中公開的，動力管理控制部件使用儲存在系統(tǒng)存儲器中的控制方法和特性來決定控制輸入，以調(diào)整靜液壓參數(shù)用于動力管理。


圖1是動力機(jī)械或車輛的說明性的實施例；
圖2是用于圖1中示出的類型的動力機(jī)械或車輛的液壓回路的示意圖。圖3是例如圖1中示出的動力機(jī)械或車輛的動力管理控制的示意圖。
圖4是在圖1中示出的類型的動力機(jī)械或車輛的用戶界面的實施例的示意圖，該用戶界面包括動力管理選擇和各種操作控制。
圖5-1和5-2示意性示出動力機(jī)械或車輛的用戶界面的動力管理選擇器的實施例。
圖6是包括動力管理和速度控制的控制實施例的示意圖。圖7示出包括動力管理選擇、速度控制選擇和無控制選擇的選擇器的實施例。
圖8示出包括控制方法和特性的動力管理部件的實施例。圖9示出包括用于不同引擎空轉(zhuǎn)速度的多個控制曲線的動力管理部件的實施例。
具體實施例方式
圖1示出將本發(fā)明包含在其中或在其中使用本發(fā)明的動力機(jī)械或車輛100的實施例。如所示出的，顯示的動力機(jī)械包括相對框架(未顯示)支撐的主體104。輪子106連接至框架，使得動力機(jī)械或車輛在使用期間可在地面上驅(qū)動。然而，本發(fā)明的應(yīng)用不限于如所顯示的帶輪子的車輛或裝載機(jī)。例如，本發(fā)明具有用于沿著履帶移動而不是輪子的動力機(jī)械的應(yīng)用。
如圖1所示，示出的動力機(jī)械IOO包括提升臂組件110，該組件用于升高、降低或定位工作工具或附件112 (其在示出的實施例中是鏟斗)。提升臂組件110包括多個提升臂120 (在圖1中僅示出其中的一個)。提升臂120樞轉(zhuǎn)地連接至機(jī)械的主體104以升高和降低附件112。多個液壓油缸或致動器124 (在圖1中僅顯示1個)連接至主體104和提升臂120，以升高和降低提升臂120。在圖1中，提升臂組件110顯示處于降低的位置以及以虛線顯示處于升高的位置。車輛的方向和速度通過位于駕駛室或位于很遠(yuǎn)的位置的用戶界面130 (示意性地示出)上的各種操作控制進(jìn)行控制。例如，操作控制包括操縱桿、控制桿或踏板。
附件或工具112可旋轉(zhuǎn)地連接至提升臂組件110，使得工具112的方向可相對提升臂組件110進(jìn)行調(diào)整。工具112經(jīng)由傾斜油缸(未在圖1 中示出)可被旋轉(zhuǎn)地調(diào)整或傾斜。傾斜油缸被伸長和縮回以調(diào)整附件或
工具112的方向和傾斜(例如，巻曲或傾倒位置)。雖然圖1示出薩斗附
件或工具，但是應(yīng)用不限于鏟斗，根據(jù)特定工作應(yīng)用可連接其它工具到
提升臂組件110或機(jī)械。例如，動力機(jī)械的提升臂組件110可支撐伊或 其它工具。
如圖2顯示，車輛100由靜液壓驅(qū)動組件來驅(qū)動，工作功能為液壓 工作。如所示出的，靜液壓驅(qū)動組件包括一個或多個驅(qū)動泵或泵202和 靜液壓驅(qū)動馬達(dá)204 (兩者都被示意性地示出)。通過驅(qū)動傳動裝置 205，將來自驅(qū)動馬達(dá)204的輸出扭矩用于旋轉(zhuǎn)動力機(jī)械或車輛的輪子 106。
在顯示的實施例中，靜液壓驅(qū)動泵(或多個靜液壓驅(qū)動泵)202是具 有響應(yīng)于電控制的可變流量控制部件(未顯示)或旋轉(zhuǎn)斜盤的可變排量 的泵。來自泵202的流體流的大小和方向通過用戶界面130的各種操作 控制進(jìn)行控制，以將向前和逆向運動賦予給車輛或動力機(jī)械。用戶界面 130的各種操作控制可操作地連接至泵202的流量控制部件，以調(diào)整流體 流的大小和方向，來控制車輛的方向和速度。
如之前所述的，車輛或機(jī)械的工作功能通過各種液壓回路來激勵。 在示出的實施例中，各種液壓回路包括各種液壓控制或回路210 (示意性 示出)，其基于來自用戶界面130的操作控制的輸入而控制到提升油缸 124和傾斜油缸211 (示意性地示出)的流體流量和方向。流體經(jīng)由工作 泵212供給至提升和傾斜功能的液壓回路。另外，在示出的實施例中， 工作泵212供給流體至輔助液壓裝置214，以基于來自用戶界面130的輸 入操作更復(fù)雜工具或附件的輔助功能。
如圖2顯示，靜液壓驅(qū)動泵(多個泵)202和工作泵(多個泵)212 由引擎216來提供動力。經(jīng)由節(jié)流閥輸入218，對引擎216的速度(例如 RPMS (轉(zhuǎn)/每分鐘))進(jìn)行控制。引擎上的過度負(fù)載可降低引擎的輸出 RPMs，使得引擎很難跟上靜液壓驅(qū)動組件和其它液壓系統(tǒng)的動力要求。 經(jīng)由靜液壓驅(qū)動組件或其它系統(tǒng)(例如，液壓控制和回路210或輔助液 壓裝置214)，對引擎216的這種過度要求可導(dǎo)致引擎216熄火。圖3示出響應(yīng)于過度動力要求的控制引擎熄火的動力管理系統(tǒng)，其 中，相同標(biāo)號用于表示之前附圖中的相同部件。在顯示的實施例中，泵
202是具有通過控制器220響應(yīng)于電控制的可變流量控制部件或旋轉(zhuǎn)斜板 (未顯示)的可變排量的泵。如所顯示，控制220接收來自用戶界面130 的各種操作控制的輸入，來調(diào)整或控制來自泵202的流體流的大小和方 向。
如所顯示，顯示的動力管理功能包括動力管理部件222，該動力管理 部件222接收來自傳感器224的引擎RPMs反饋，以及提供控制輸入到 控制器220，以基于反饋的引擎RPMs來調(diào)整泵沖程或排量從而對動力使 用進(jìn)行控制。如所描述的，動力管理部件220接收引擎RPM反饋，以響 應(yīng)于引擎負(fù)載或RPMs來調(diào)整泵的排量。
如果引擎216上是高要求或負(fù)載，那么引擎RPMs降低。響應(yīng)于引 擎RPMs的降低，動力管理部件222提供控制輸入至控制器220，以調(diào)整 泵202的流量控制，從而減小泵202的沖程或排量以管理動力使用。相 反，如果引擎RPMs很高，動力管理部件222提供控制輸入，使得泵可 通過用戶界面130的操作控制以操作者命令的或選擇的沖程運行。
在圖3顯示的控制系統(tǒng)中，基于傳感器反饋和操作者輸入或來自操 作控制(例如，操縱桿)的命令而自動控制泵沖程。有經(jīng)驗的用戶更擅 長控制機(jī)械的操作，并且能在沒有來自動力管理部件的控制輸入或其它 反饋的情況下直接控制機(jī)械。
圖4示出動力機(jī)械的控制實施例，其中，相同標(biāo)號用于表示之前附 圖中的相同部件。在顯示的實施例中，用戶界面130包括操作控制230 (例如，包括各種操作桿、踏板或操縱桿)和動力管理選擇232，該動力 管理選擇允許用戶根據(jù)偏好或經(jīng)驗而激活或停用(deactivate)動力管理 控制。在動力管理選擇232激活時，動力管理部件222接收引擎速度傳 感器反饋和提供控制輸入至控制器220，以如之前所描述那樣調(diào)整泵沖程 或排量從而控制或管理動力使用。在動力管理選擇232未被選擇時，控 制器220在沒有來自動力管理部件222或其它反饋的輸入的情況下基于 操作控制輸入來調(diào)整泵202的排量。
除了來自引擎RPM傳感器224的反饋之外，在圖4顯示的實施例中，動力管理部件222接收來自節(jié)流閥位置傳感器233的輸入以控制動 力的使用。為了確定動力要求和控制動力管理的目的，來自節(jié)流閥位置 傳感器233和引擎RPM傳感器224的輸入，提供要求引擎速度對實際引 擎速度的顯示。
圖5-1和5-2示出用于選擇或激活動力管理控制的用戶界面130的選 擇器的示例性實施例。在圖5-l中顯示的一個實施例，選擇器包括可旋轉(zhuǎn) 的選擇器轉(zhuǎn)盤240，所述轉(zhuǎn)盤240具有包括用于激活動力管理控制的"on" 標(biāo)記和無控制的"off'標(biāo)記在內(nèi)的多個標(biāo)記。如箭頭244所示，轉(zhuǎn)盤240 在包括能使用動力管理的"on"位置(如由"on"標(biāo)記顯示的)和"off'位置
(如由"off'標(biāo)記顯示的)的多個位置之間是可旋轉(zhuǎn)的。在"off'位置中， 控制器220不能使用引擎速度傳感器反饋來控制靜液壓驅(qū)動功能。
在另一實施例中，如圖5-2示意性地顯示地，選擇器包括具有"on"位 置和"off，位置的選擇器開關(guān)或觸發(fā)器254。在示出的實施例中，在"on"位 置，動力管理是激活的，控制器220從動力管理部件222接收控制輸入 以管理動力使用。在"off，位置，動力管理部件222不能如之前描述那樣 基于引擎速度反饋來修改控制輸入。雖然圖5-1和5-2示出動力管理選擇 的各種選擇器，但是應(yīng)用不限于顯示的特定實施例，如本領(lǐng)域技術(shù)人員 將理解的，可以使用其它的選擇器裝置。
圖6示意性示出包括多種控制模式的控制系統(tǒng)。在顯示出的實施例 中，系統(tǒng)包括通過動力管理部件222實現(xiàn)的動力管理控制以及通過速度 控制部件260實現(xiàn)的速度控制。如所顯示的，用戶界面130包括動力管 理選擇232、速度控制選擇262和無控制選擇264。
如之前描述的，動力管理選擇激活動力管理控制。速度控制選擇262 激活速度控制模式，如在速度控制模式中顯示出的，速度控制部件260 接收來自引擎RPM傳感器224的反饋，并構(gòu)建成決定到控制器220的控 制輸入以保持或控制速度?？刂破?20使用來自速度控制部件260的控 制輸入來調(diào)整或控制泵排量或沖程，從而經(jīng)由操作控制230保持由用戶 輸入而限定的設(shè)定速度。當(dāng)激活無控制選擇264時，控制器接收來自操 作控制230的輸入，但不通過動力管理部件222和/或速度控制部件260 基于來自傳感器的反饋而修改控制輸入。
9圖7示意性地示出模式選擇器的實施例，該模式選擇器包括用于選
擇動力管理控制、速度控制和無控制的可旋轉(zhuǎn)的選擇器轉(zhuǎn)盤270。如所示 出的，可旋轉(zhuǎn)的選擇器轉(zhuǎn)盤270包括多個標(biāo)記，這些標(biāo)記包括動力管理 控制標(biāo)記272、速度控制標(biāo)記274和無控制標(biāo)記276 (例如，"off，)。旋 轉(zhuǎn)選擇轉(zhuǎn)盤270以將對應(yīng)于所期望的控制模式的標(biāo)記與選擇器標(biāo)識278 或其它標(biāo)記對準(zhǔn)。
如之前描述的，動力管理部件222構(gòu)造成接收來自傳感器224和233 的反饋，以及將控制輸入輸出給控制器220以管理動力使用。在圖8顯 示的實施例中示出，動力管理部件222包括過程部件280，該過程部件 280構(gòu)造成基于儲存在系統(tǒng)存儲器中的控制方法或特性282來確定控制輸 入。例如，控制方法或特性282可以儲存有設(shè)定點或控制數(shù)據(jù)或方程以 優(yōu)化動力使用或管理。
圖9示出包括過程部件280的動力管理部件222的一個實施例，該 過程部件280基于空轉(zhuǎn)引擎速度輸入290、來自傳感器224的引擎RPMs 反饋以及來自節(jié)流閥位置傳感器233的節(jié)流閥位置來確定控制輸入。圖9 示出的控制特性包括多個控制曲線292，其對多個空轉(zhuǎn)引擎速度為不同引 擎RPM反饋(如由軸296示出的)提供泵沖程設(shè)定點(如由軸294示 出)的。這些控制曲線提供百分比泵沖程，以基于來自RPM傳感器224 的RPMs反饋，關(guān)于基于來自節(jié)流閥位置位置傳感器233的反饋的要求 引擎速度，來縮小引擎的沖程(destroke)。在顯示的實施例中示出，多 個控制曲線292對應(yīng)于低、中和高空轉(zhuǎn)引擎速度290，然而，本申請不限 于特定數(shù)量的控制曲線或所示出的實施例。
因此，假設(shè)引擎具有低空轉(zhuǎn)速度，過程控制部件280基于來自傳感 器224的引擎RPMs反饋，使用低速控制曲線來確定控制輸入。如果引 擎具有中空轉(zhuǎn)引擎速度，那么過程部件280基于引擎RPMs反饋，使用 中控制曲線來確定控制輸入。如果空轉(zhuǎn)引擎速度是高，那么過程部件280 使用高速度控制曲線來確定控制輸入。
在可替代的實施例中，控制特性或方法包括各種方程或圖線，過程 部件280使用這些方程或圖線來確定輸出控制參數(shù)。例如說明性地，控 制方程可基于數(shù)值或浮點空轉(zhuǎn)引擎速度而非圖9所示出的分級的(例如，低、中或高)空轉(zhuǎn)引擎速度來確定對驅(qū)動泵202的控制參數(shù)。
盡管參考優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)書技術(shù)人員 將認(rèn)知到在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情形下可在形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行改 變。
權(quán)利要求
1.一種用于動力機(jī)械的控制組件，包括控制器，構(gòu)造成控制靜液壓驅(qū)動組件的靜液壓泵；動力管理部件，構(gòu)造成接收來自感測裝置的反饋以及確定到所述控制器的控制輸入以縮小所述泵的沖程從而管理動力使用；和用戶界面，該用戶界面包括動力管理選擇和無控制選擇以選擇動力管理控制模式，其中在所述動力管理控制模式中，所述動力管理部件給所述控制器提供所述控制輸入，在所述無控制模式中，沒有控制輸入基于來自所述感測裝置的所述反饋被提供給所述控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，所述感測裝置測量引擎 RPMs，所述動力管理部件構(gòu)造成響應(yīng)于引擎RPMs的減小而縮小所述靜 液壓泵的沖程以管理動力使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，所述用戶界面包括選擇 器，所述選擇器包括用于所述動力管理選擇的標(biāo)記和用于所述無控制選 擇的標(biāo)記。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，所述用戶界面包括速度 控制選擇以選擇速度控制模式，在所述速度控制模式中，速度控制部件 給所述控制器提供控制輸入以提供速度控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制組件，其中，所述用戶界面包括選擇 器，所述選擇器具有選擇動力管理控制的標(biāo)記、選擇無控制的標(biāo)記以及 選擇速度控制的標(biāo)記。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，所述動力管理部件包括 過程部件和控制方法和特性，所述過程部件基于儲存在系統(tǒng)存儲器中的 所述控制方法和特性確定所述控制輸入。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制組件，其中，所述控制方法和特性包 括與關(guān)于泵沖程的引擎速度相關(guān)聯(lián)的至少一個控制曲線或數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制組件，其中，所述過程部件使用所述 控制方法和特性以基于引擎RPMs和空轉(zhuǎn)引擎速度來確定所述控制輸 入。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制組件，其中，所述控制方法和特性包 括多個控制曲線，所述控制曲線與多個空轉(zhuǎn)引擎速度的關(guān)于引擎RPMs 的泵沖程相關(guān)聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制組件，其中，所述多個控制曲線包括 對應(yīng)于低、中和高空轉(zhuǎn)引擎速度的低、中和高控制曲線。
11. 一種動力管理部件，為可變排量泵提供控制輸入到控制器，所述 動力管理部件包括過程部件，所述過程部件構(gòu)造成接收傳感器反饋并與 儲存在系統(tǒng)存儲器中的控制方法或特性接口，從而確定給所述控制器的 所述控制輸入。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的動力管理部件，其中，所述儲存的方法 或特性包括至少一個控制曲線或數(shù)據(jù)，所述控制曲線或數(shù)據(jù)與關(guān)于泵排 量或沖程的來自傳感器反饋的引擎速度相關(guān)聯(lián)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動力管理部件，其中，所述控制方法或 特性包括用于多個空轉(zhuǎn)引擎速度的多個控制曲線或數(shù)據(jù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的動力管理部件，其中，所述多個空轉(zhuǎn)引 擎速度包括低、中和高空轉(zhuǎn)引擎速度。
15. —種方法，包括以下步驟接收來自動力機(jī)械或車輛上的用戶界面的動力管理選擇或無控制選 擇中的一個，以激活動力管理控制或不控制；和響應(yīng)于所述動力管理控制的選擇，處理來自傳感器的反饋以提供控 制輸入到控制器，從而管理動力使用。
16. 根據(jù)權(quán)要求15所述的方法，包括以下步驟 停用所述動力管理控制，使得響應(yīng)于所述無控制選擇的選擇，沒有控制輸入基于傳感器反饋被提供給所述控制器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括以下步驟 基于動力管理部件的儲存的方法和特性來確定給所述控制器的控制輸入。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括以下步驟接收空轉(zhuǎn)引擎速度和引擎RPMs的輸入；和 基于所述空轉(zhuǎn)引擎速度和所述引擎RPMs來確定所述控制輸入。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟 接收低、中和高引擎空轉(zhuǎn)速度中的一個；和基于所述低、中和高空轉(zhuǎn)引擎速度來確定所述控制輸入。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟-使用對應(yīng)于所述低、中和高空轉(zhuǎn)引擎速度的控制曲線，來確定所述控制輸入。
全文摘要
公開了用于動力機(jī)械或車輛的動力管理控制。在示出的實施例中，動力機(jī)械或車輛的用戶界面(130)包括用于激活和停用動力管理控制的動力管理選擇(232)。在示出的實施例中，動力管理控制通過動力管理控制部件(222)基于來自RPM傳感器(224)的反饋來實現(xiàn)。如在說明性實施例中公開的，動力管理控制部件(222)使用儲存在系統(tǒng)儲存器中的控制方法和特性以確定控制輸入，從而為動力管理調(diào)整靜液壓參數(shù)。
文檔編號F16H61/46GK101652521SQ200880011011
公開日2010年2月17日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者斯科特·N·舒, 特洛伊·D·克拉夫特 申請人:克拉克設(shè)備公司