專利名稱：動力機器或車輛的變速輔助制動的制作方法
技術領域：
本發明是關于動力機器或車輛的制動系統，特別是關于變速輔助制動系統。
技術背景動力機器，例如滑動轉向裝載機，在各種不同的環境或場地得到廣泛的應 用。例如，動力機器可被用于建筑場地或園林美化或高速公路場地。裝載機或 機器通常是由靜液壓驅動組件提供動力。靜液壓驅動組件包括一個或多個泵， 該泵提供流體至一個或多個靜液壓馬達，而這些馬達產生使驅動軸轉動的扭矩。 車輛或機器的速度和方向是由靜液壓流的流量和方向進行控制。流體的流量和 方向是通過動力機器上的各種操作者控制裝置來進行控制的，這些操作者控制 裝置包括，例如，操縱桿及/或其它操作桿或控制裝置。操作者控制裝置也包括當驅動軸處于高速旋轉時開啟致動機構可使致動機構或元件受到很大的沖擊或 嚴重磨損。
發明內容
^本發明是關于動力機器或車輛的變速輔助制動控制系統。在所述的實施例 中，變速輔助制動控制系統使用變速輔助制動程序。在所述的實施例中，變速 輔助制動程序在當制動開關或裝置啟動時，將靜液壓傳動機構或馬達的運行速 度從高速變速為低速。此降低了制動機構受到的沖擊或磨損。在所述的實施例 中，傳動機構或馬達在一段暫停區間內保持低速，在這段暫停區間之后，傳動 機構或馬達被變速為高速，以降低傳遞至制動機構的扭矩。
圖1為本發明實施例可被應用的動力機器或車輛的元件的示意圖。圖2A為圖1所示的這類動力機器或車輛的控制系統的實施例的示意圖， 該控制系統具有變速輔助制動程序。圖2B為圖1所示的這類動力機器或車輛的控制系統的另一實施例的示意 圖，該控制系統具有變速輔助制動程序。圖3是用于所示的變速輔助制動控制系統實施例中的控制程序的流程圖。圖3A是變速輔助制動控制系統中的另 一可選擇的控制程序的流程圖。圖4-5為具有變速輔助制動控制系統的動力機器或車輛的液靜壓驅動組件 的實施例的示意圖。圖6為驅動軸和限制該驅動軸旋轉以制動圖1所示的這類動力機器或車輛 的制動機構的實施例的俯視圖。圖7為圖6所示的制動機構的制動盤和楔形柱塞的實施例的側視圖。
具體實施方式
圖1為本發明實施例可被應用的動力機器或車輛100的一個實施例。在所 述的實施例中，動力機器100包括相對于傳動機構(未示于圖1)支撐的機架 104。車輪106耦合至傳動機構使得動力機器100或車輛在使用中可被驅動以在 地面上行走。如圖所示，動力機器100還包括工具或附屬裝置108,其利用提 升臂組件110耦合至機架104。如圖所示，提升臂組件110包括升高或降低工 具或附屬裝置108的提升臂112。提升臂112通過一個或多個提升缸體114被 升高或降低。附屬裝置或工具108以可轉動的方式耦合至提升臂112以調整附屬裝置或工具108的傾斜或朝向。在所述的實施例中，工具或附屬裝置108的 朝向或傾斜是通過耦合至工具或附屬裝置108的傾斜缸116進行調整。提升和 傾斜缸114、 116是通過液壓回路進行驅動，該液壓回^各未在圖1中示出。在所述的實施例中，如圖l所示，動力機器是由液靜壓驅動組件120進行 驅動或提供動力。液靜壓驅動組件120包括液靜壓傳動機構122,該液靜壓傳 動機構122提供輸出扭矩以轉動動力機器的車輪或一個或多個履帶。液靜壓傳 動機構122構造成用以根據所述的操作者控制裝置124的輸入來向前或向后操 作車輛。操作者控制裝置124允許使用者通過已知的輸入按鈕、控制桿及/或踏 板來控制車輛速度和方向。如圖所示，動力機器或車輛100的操作者控制裝置124包括制動開關或裝 置126，在制動開關或裝置126啟動時，該制動開關或裝置126開啟制動機構 128以停止或限制動力機器或車輛的移動。在所述的實施例中，根據來自制動 開關或裝置126和其它操作控制裝置124的輸入，機器控制器130或其它控制 裝置或網絡以電子方式控制液靜壓驅動組件120、傳動機構122和制動機構128。圖2A為制動控制組件130的示意圖，該制動控制組件130包括一個變速 輔助制動程序132,用于致動圖1所示的制動機構128。在所述的實施例中，變 速輔助制動程序132是通過耦合至制動機構128的制動控制器134來執行。制 動程序132構造成用以當制動開關裝置126啟動時，將傳動組件122的速度變 速成低傳動速度。傳動機構122是在液靜壓控制器138的控制下通過變速裝置 136變速成低速。制動控制器134是以微控制器或其它可編程控制裝置為例進 行說明，且通過控制器區域網絡或其它控制界面140連接至液靜壓控制器138。如圖所示，制動控制器134編程或構造成用以當制動控制或開關126啟動 時，執行制動控制程序。按照制動控制程序，在制動機構128啟動之前，傳動 速度從高速變速為低速。制動控制程序也包括暫停或預設延遲，并在該暫停或預設延遲之后，制動控制程序將傳動速度從低速變速成高速。圖2B是用于實現變速輔助制動程序的制動控制組件142的另一可選實施 例的示意圖。在所示的實施例中，控制組件142包括機器控制器144,其構造 成用以變換傳動速度和致動制動機構128。機器控制器144可為任何可編程控 制裝置或計算機裝置。如圖所示，機器控制器包括制動控制應用146。該制動 控制應用146 3皮編程或構造成用以#1行變速輔助制動程序，如之前圖2A的描 述，該程序在啟動制動機構128之前降^氏傳動速度。圖3是用于圖2A-2B所示的實施例中的變速輔助制動程序的實施例的流程 圖。如圖所示，在步驟200，制動程序構造成用以在制動開關或裝置126啟動 時判斷傳動速度。如決定方塊202所示，如果傳動速度為低速，則在步驟203 中將傳動速度變速為高速，并在步驟214中致動制動機構。如步驟206所示， 如果傳動速度為高速，則將傳動速度變速為低速(低于該高速)。如步驟208 所示，暫停一段延遲區間，以允許液靜壓驅動組件的傳動速度達到開啟制動機 構128的較低速度。這個暫停需要足夠的時長來使傳動速度降低至較低或預設 速度，以限制制動機構或元件128所受的沖擊或磨損。舉例說明，這個暫停區在步驟208的暫停之后，傳動速度從低速被變速成高速。繼步驟210的變速至 高速之后，在步驟212中，暫停一段延遲區間。繼步驟212的暫停之后，在步 驟214中，致動制動機構。在圖3A所示的另一可選擇實施例中，制動機構128是在步驟206之后被 致動，且在致動制動機構128的步驟之后，傳動速度從低速被變速至高速。因 此，如果傳動速度是高速，傳動速度在步驟206中從高度變速為低速，然后在 步驟214中致動制動機構128。在所示的具體實施例中，制動機構128是繼步 驟215的暫停之后，在步驟214中被致動。接著，在制動機構128被致動之后， 傳動速度被變速至高速。如果傳動速度處于低速，在步驟214中制動機構128被致動，然后在步驟210中傳動速度從低速變速至高速。雖然在此描述了制動 控制程序的多個實施例，其應用不應被限制在所描述的具體實施例中，本領域 普通技術人員應到認識到，其它程序步驟或模式也可被使用。例如，在另外一個實施例中，當速度被變速至高速時，制動機構128被致動。圖4-5為動力機器或車輛的液靜壓驅動組件的示意圖，該液靜壓驅動組件 包括左液靜壓傳動組件和右液靜壓傳動組件，根據左和右驅動控制裝置250、 252的輸入，左和右液靜壓傳動組件協調工作使動力機器向前、向后運動或轉 向。在圖4所示的實施例中，左和右液靜壓傳動組件包括左泵260及右泵262， 左泵260及右泵262由發動機264提供動力以分別供應靜液壓流體至左靜液壓 馬達266及右l爭液壓馬達268。左和右馬達266、 268輸出動力以分別^f吏左驅動 軸270和右驅動軸272轉動。如圖所示，左和右驅動軸270、 272的轉動:故傳遞 至安裝在動力才幾器或車輛的左和右機架部280、 282的前和后轉軸274、 276。 順時針和逆時針的轉動傳遞至左及/或右驅動軸270、 272的每一個上以使車輛 前后運動，有差別的轉動傳遞至左和右驅動軸270、 272以使車輛或動力機器轉 向。在所述的實施例中，左泵260及右泵262為變排量泵，如本領域普通技術 人員所了解的，其具有可通過斜盤調節的可變排量。斜盤根據左和右驅動控制 250、 252的輸入進行調節以控制流體的流量和方向，從而使動力機器向前、向 后移動和轉向。在一個示范性實施例中，左和右驅動控制250、 252包括左和右 操縱桿或其它操作桿或控制裝置。在一個示范性構造中，左和右操縱桿兩者都 向前和向右移動使動力機器向前和向后運動。轉向輸入由操縱桿的其中之一或 任何一個的向前或向后的移動來提供，以驅動或轉動軸270和272,其根據轉 向方向而定。可選擇地，向前、向后和轉向移動可通過單個操縱桿來操作，此 已為本領域普通技術人員所知。在圖4的示范性實施例中，左和右馬達266、 268為變容量馬達。馬達的容量可被調節以提供多種馬達速度。如圖4所示，馬達速度通過變速裝置136進 行調節，作為示意性的例子，該變速裝置136為調節或限制排量的閥組件，或 調節馬達266、 268的沖程的斜盤。馬達速度根據速度選擇器或裝置284進行 調節。在示范性實施例中，速度選擇器或裝置284允許使用者在高速和低速之 間進行選擇，但本發明的應用并不限定在兩種速度的馬達。制動機構128耦合至左和右驅動軸270、 272以限制驅動軸270、 272的轉 動，從而制動車輛或動力機器。如圖4所示，制動才幾構128通過變速輔助制動 控制組件286被致動。如前所述，制動控制組件286纟皮構造或編程以實現變速 輔助制動程序，當制動開關或裝置126啟動時，馬達266、 268從高速降速成低 速。在一個實施例中，變速輔助制動程序是由一個或多個馬達控制器(圖4未 示)通過如圖2A所示的具有制動控制器的網絡界面來執行，或者可選擇地， 通過如圖2B所示的機器控制器或控制裝置的制動控制應用來執行。圖5為類似于圖4的靜液壓驅動組件的可選擇實施例，其包括變速輔助制 動控制組件286,其中相同標號表示前述圖中的相同部件。在圖5所示的實施 例中，車輛的驅動速度和方向是通過操作閥292、 294以調節從泵290流向右和 左靜液壓馬達266、 268的流體進行調節的。如前所述，制動機構128通過具有 變速輔助制動程序的變速輔助制動控制組件286進行控制以降低驅動軸270、 272的轉速，用于制動。圖6-7為由在此揭示的變速輔助制動控制系統或程序啟動的制動機構128 的一個實施例，其中相同標號表示前述圖中的相同部件。如圖所示，制動機構 128為具有阻擋塊300 (如圖6)的卡固裝置或駐車制動機構。.如圖6,阻擋塊 300被致動以與轉動的驅動軸272、 274上的制動盤302、 304卡合。制動盤302、 304耦合至通過左和右馬達266、 268 (圖未示)轉動的驅動軸272、 274。在所 述的實施例中，阻擋塊300被致動以與制動盤302、 304兩者卡合以阻止制動盤 的轉動，從而限制驅動軸272、 274轉動，使車輛停止。在可選擇的實施例中，制動機構為每個制動盤302、 304設置單獨的阻擋塊。 單獨的阻擋塊被共同致動以限制驅動軸272、 274轉動。單獨的阻擋塊可被單獨 的制動控制裝置或單個控制裝置進行致動，此將為本領域普通:R術人員所知。具體而言，如圖7所示，轉動的制動盤302、 304 (圖7僅示出一個)包括 形成在多個凸出物312之間的多個間隔310,這些凸出物312間隔設置在制動 盤302、 304的周緣。如圖7所示，阻擋塊300包括縱長的4主塞(plunger) 314， 該柱塞314可在收縮位置和制動位置之間移動，其中在該收縮位置，柱塞314 與制動盤302、 304分離，在該制動位置，柱塞314通過電磁鐵或其它致動裝置 (圖未示)與制動盤302、 304卡合。在制動位置，楔形柱塞314位于形成在相 鄰凸出物312之間的其中一個間隔310內以限制制動盤302、 304 —個或兩者的 旋轉，從而阻止車輛或機器的移動。在制動之前，制動盤302、 304其中一個或兩者可能以高速旋轉使得沒有足 夠的時間讓楔形柱塞進入相鄰突出物312之間的間隔310。如果制動盤302、 304 轉動過快，楔形柱塞314可能越過制動盤上的突出物312的頂部，而不會與突 出物312卡合以阻止驅動軸270、 272的轉動。如前所述，楔形柱塞314由異有 變速輔助制動程序的變速輔助制動控制組件286進行控制，在楔形柱塞314被 致動之前，該變速輔助制動程序提供低轉速。.如上所述，在所述的實施例中，在致動楔形柱塞314之前，馬達266、 268 的速度從高速變速至低速以降低馬達速度。之后，楔形柱塞314被致動以與制 動盤302、 304上的多個突出物312中的一個卡合以停止機器或車輛。在一個所 述的實施例中，在致動楔形柱塞314之前，馬達266、 268的速度從低速變速至 高速，以消耗在制動程序中產生的動力。在一個可選擇性實施例中，如前所述， 在馬達速度從低速變速至高速的步驟之前，楔形柱塞314被致動。雖然以上的討論是針對示范性實施例進行的，本領域普通技術人員應該理解，在不偏離以上本發明的精神和范圍的情況下，以上討論可以做一些變化。 例如，所述的實施例的應用不應被限制于圖1所示的輪式車輛，所述的實施例 適用于履帶式車輛，或者，制動控制程序可通過其它可選擇的控制系統來實現 且其應用不應被限制于所揭示的具體實施例。
權利要求
1.一種制動組件，包括制動機構，所述制動機構耦合至被傳動組件轉動的驅動軸；制動控制組件，所述制動控制組件構造成用以致動所述制動機構以限制所述驅動軸的旋轉，所述制動控制組件構造成用以根據操作者控制裝置的制動輸入執行制動控制程序，其中當所述傳動組件處于高速運行時，所述制動控制程序在致動所述制動機構之前，將所述高速變速為低速，在從所述高速變速為低速之后，所述制動控制程序再將所述傳動速度從所述低速變速為所述高速。
2. 如權利要求1所述的制動組件，其中所述制動控制程序是在致動所述制
3. 如權利要求1所述的制動組件，其中所述制動控制組件包括可編程控制 裝置，所述可編程控制裝置被編程以根據所迷操作者控制裝置的制動輸入來執 行所述制動控制程序。
4. 如權利要求3所述的制動組件，其中所述可編程控制裝置是制動控制器 或裝置，所述制動控制器或裝置被編程以通過控制器區域網絡來執行所述制動 控制程序。
5. 如權利要求1所述的制動組件，其中所述傳動組件包括一個或多個靜液 壓馬達，所述靜液壓馬達構造成用以接收來自 一個或多個靜液壓泵的流體以產 生轉動所述驅動軸的扭矩，其中所述靜液壓馬達的速度被變速，以將傳動組件 從所述高速變速為所述低速和從所述低速變速為所述高速。
6. 如權利要求5所述的制動組件，其中所述制動機構耦合至被左和右靜液 壓馬達轉動的左和右驅動軸，所述制動控制組件構造成用以執行所述制動控制程序以將左和右馬達中的每一個的馬達速度從高速變速為低速，以及在一段暫 停延遲之后，將左和右馬達中的每一個的馬達速度從所述低速變速為所述高速。
7. 如權利要求1所述的制動組件，其中在經過所述傳動速度從所述低速變 速為所述高速之后的 一段暫停延遲之后，所述制動機構被致動。
8. —種制動組件，包括制動機構，所述制動機構耦合至被傳動組件轉動的驅動軸，所述傳動組件 包括靜液壓馬達，所述靜液壓馬達構造成用以接收來自泵的流體；以及制動控制組件，所述制動控制組件包括可編程控制裝置，所述可編程控制 裝置構造成用以根據搡作者控制裝置的制動輸入來致動所述制動機構，所述可 編程控制裝置包括控制程序以將高速運行的所述靜液壓馬達的速度從所述高速 變速為低速以降低所述驅動軸的旋轉。
9. 如權利要求8所述的制動組件，其中所述控制程序構造成用以將所述靜 液壓馬達的速度從所迷高速變速為所述低速，然后將所迷馬達速度從所述低速 變速為高速。
10. 如權利要求8所述的制動組件，其中如果所述靜液壓馬達的速度為低 速，所述可編程控制裝置構造成用以在驅動所述制動機構之前或之后將所迷靜 液壓馬達的速度從所述低速變速為所述高速。
11. 如權利要求8所述的制動組件，其中所述馬達速度通過調節所述靜液 壓馬達的沖程或容量來進行調節。
12. 如權利要求9所述的制動組件，其中所述控制程序構造成用以，在經 過所述傳動速度從所述低速變速為所述高速之后的一段暫停延遲之后，致動所 述制動機構。
13. 如權利要求8所述的制動組件，其中所述可編程控制裝置是制動控制器，所述制動控制器耦合至所述制動機構且構造成用以通過控制器區域網絡來 變速所述靜液壓馬達的速度。
14. 如權利要求8所述的制動組件，其中所述制動機構包括制動盤，所述 制動盤耦合至所述驅動軸并可隨所述驅動軸4t轉，所述制動盤具有多個沿所述 制動盤周緣間隔設置的突出物，所述制動機構包括阻擋塊或柱塞，所述阻擋塊 或柱塞可在收縮位置和卡合位置之間被致動，其中所述收縮位置與所述多個突 出物分開，所述卡合位置位于相鄰突出物之間以限制所述驅動軸的旋轉。
15.如權利要求14所述的制動組件，其中所述制動機構包括耦合至第一驅 動軸的制動盤和耦合至第二驅動軸的制動盤，所述第一驅動軸被第一靜液壓馬 達轉動，所述第二驅動軸被第二靜液壓馬達轉動，所述制動控制組件構造成用 以根據所述操作者控制裝置的制動輸入來將纟斤述第一和第二靜液壓馬達中的每 一個從所述高速變速為所述低速。
16. —種方法，包括下列步驟 接收制動輸入；根據所述制動輸入，在致動制動機構之前，將傳動速度從高速變速為低速； 暫停一段延遲區間；以及，在所述延遲區間之后，將所述傳動速度從所述低速變速為所述高速。
17. 如權利要求16所述的方法，其中將傳動速度從所述高速變速為所述低 速和從所述低速變速為所述高速的步驟包括下列步驟調節靜液壓馬達的沖程或容量以將所述馬達速度從所述高速變速為所述低 速，以及調節所述沖程或容量以將所述馬達速度從所述低速變速為所述高速。
18. 如權利要求16所述的方法，其中在將所述傳動速度從所述高速變速為所述低速和從所述低速變速為所述高速之前，包括下列步驟判斷所述傳動速度，如果所述傳動速度是高速，則將所述傳動速度從所述 高速變速為所述低速和從所述低速變速為所述高速，如果所述傳動速度是低速， 則將所述傳動速度變速為高速。
19. 如權利要求16所述的方法，進一步包括下列步驟在將所述傳動速度從所述低速變速為所述高速的步驟之后或之前，致動所 述制動機構。
20. 如權利要求19所述的方法，其中致動所述制動機構的步驟包括將阻擋塊或柱塞從收縮位置向致動位置移動以與驅動軸上的制動盤上的多 個突出物中的其中一個卡合以限制所述驅動軸的轉動，其中所述多個突出物在 所述制動盤周緣間隔設置。
全文摘要
公開了一種動力機器或車輛的變速輔助制動控制系統。在所述的實施例中，變速輔助制動控制系統使用變速輔助制動程序。在所述的實施例中，當制動開關或裝置啟動時，變速輔助制動程序將液靜壓傳動機構或馬達的運行速度從高速變速為低速。這樣降低了制動機構所受的沖擊或磨損。在所述的實施例中，傳動機構或馬達的低速運行保持一段時間，在這段時間后，傳動機構或馬達被變速至高速。
文檔編號B60W30/18GK101224746SQ20071019325
公開日2008年7月23日 申請日期2007年11月23日 優先權日2006年12月1日
發明者提姆·哈厄姆, 斯奔斯爾·曼德門, 斯考特·舒, 杰勒特·后瑟特, 格里·伯格, 沃爾特·勞爾夫, 科迪·福蘭仁 申請人:克拉克設備公司