用于工作車輛中的無級(jí)變速器的操作者可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法與工藝

本發(fā)明主要地涉及無級(jí)變速器領(lǐng)域，且更具體地，涉及用于具有扭矩控制的無級(jí)變速器的操作者可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性。

背景技術(shù)：
傳動(dòng)系統(tǒng)或動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)涉及產(chǎn)生動(dòng)力并且傳遞動(dòng)力到道路表面的一組部件，其可以包括例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、差速器和最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(車輪、履帶等)。由于變速器或其他部件，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)限制用于特定地速的可用驅(qū)動(dòng)力(可用在道路表面處的作用力)。直接驅(qū)動(dòng)或變矩機(jī)器具有基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線的驅(qū)動(dòng)力(rim-pull)限制、效率損失、和由于在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間具有固定的離散的傳動(dòng)比而導(dǎo)致的其他限制。因?yàn)闊o級(jí)變速器可以以無限數(shù)量的齒輪速比進(jìn)行有效地操作，因此無級(jí)變速器可以允許發(fā)動(dòng)機(jī)以其峰值功率連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然仍將存在限制，但這可以使得驅(qū)動(dòng)力性能能夠延伸超出在傳統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中可獲得的性能。串聯(lián)電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是既是無級(jí)變速的又在工作極限內(nèi)控制驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示例。這將是用于本申請(qǐng)的其余部分的示例性動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。工作車輛可以在各種環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，具有不同的職責(zé)并且具有有著不同喜好的不同操作者。例如，裝載機(jī)可以進(jìn)行無數(shù)的操縱，用于從料堆中得到材料裝載物、從料堆開始后退、接近運(yùn)輸機(jī)、停止和將裝載物傾倒在運(yùn)輸中、從運(yùn)輸機(jī)開始后退、接近料堆并且獲得另外的裝載物。這個(gè)重復(fù)過程需要不斷的前進(jìn)、停止、反轉(zhuǎn)、停止運(yùn)動(dòng)，如果利用車輛的腳踏制動(dòng)器，這可能會(huì)導(dǎo)致過度車輛的腳踏制動(dòng)器過度磨損，并且將會(huì)影響在減速期間多少能量返回到發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，進(jìn)而影響總的燃料消耗。此外，經(jīng)過一天的進(jìn)程，操作者的疲勞可能顯著地影響整體工作效率。期望具有用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的操作者可選擇的特征，以滿足操作者喜 好和/或自定義工作參數(shù)的特性?？梢杂刹僮髡呓?jīng)常在其他機(jī)器上操作的特定類型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)確定用于每個(gè)操作者的舒適水平，這種特定類型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)例如是液壓變速器、變矩變速器或直接驅(qū)動(dòng)變速器。還期望的是，變速器在制動(dòng)過程中有助于減少操作者需要使用腳踏制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)的量，從而延長(zhǎng)腳踏制動(dòng)器的壽命，并且提高燃油經(jīng)濟(jì)性。允許操作者選擇產(chǎn)生更多的變速器制動(dòng)的操作模式將提供更多的動(dòng)能，以為其它車輛提供動(dòng)力，并且減少/消除發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料。通過給操作者賦予可選擇感覺，操作者能夠確定哪些變速器特性對(duì)于他們是最舒服的和最適合工作的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
公開一種用于車輛的操作者可選擇的變速器，該車輛具有可變動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，該可變動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)具有在操作者的控制下的扭矩控制，所述操作者可選擇的變速器包括多個(gè)變速器模式、模式選擇器和曲線選擇器。每個(gè)變速器模式包括車輛地速和變速器驅(qū)動(dòng)力之間的多個(gè)可選擇的關(guān)系曲線。該模式選擇器由操作者控制以從所述多個(gè)變速器模式中選擇期望的變速器模式。該曲線選擇器由操作者控制以從用于所選擇的變速器模式的所述多個(gè)可選擇的關(guān)系曲線中選擇期望的關(guān)系曲線。所述模式選擇器使操作者能夠在所述車輛正在運(yùn)行的同時(shí)在所述多個(gè)變速器模式之間進(jìn)行選擇。所述多個(gè)變速器模式可以包括復(fù)制液壓變速器的液壓模式和復(fù)制變矩變速器的變矩模式。所述多個(gè)變速器模式還可以包括在所述液壓模式和所述變矩模式之間的多個(gè)中間模式，每個(gè)中間模式包括液壓變速器和變矩變速器的特性的唯一的混合。所述多個(gè)變速器模式還可以包括復(fù)制直接驅(qū)動(dòng)變速器的直接驅(qū)動(dòng)模式。操作者可選變速器可以還包括操作者界面，所述操作者界面向操作者顯示所述多個(gè)變速器模式中的當(dāng)前選定的變速器模式。操作者界面還可以向操作者顯示當(dāng)前選定的變速器模式對(duì)性能、燃料消耗和制動(dòng)器磨損的影響。輪廓選擇器可以是腳踏板。所述多個(gè)可選擇的曲線的范圍可以是從0％曲線到100％曲線，操作者沒有踩壓腳踏板以選擇0％曲線，并且操作 者完全地踩壓腳踏板以選擇100％曲線?？商鎿Q地，所述曲線選擇器可以是手柄。用于所述多個(gè)變速器模式中的每一個(gè)的所述多個(gè)可選擇的關(guān)系曲線的范圍可以是從0％曲線到100％曲線，并且所述曲線選擇器的范圍可以是從用于選擇0％曲線的0％操作者激活至用于選擇100％曲線的100％操作者激活。所述多個(gè)變速器模式可以包括復(fù)制液壓變速器的液壓模式，該液壓模式對(duì)在與車輛被控制行進(jìn)的方向相反的方向上的運(yùn)動(dòng)具有高阻力。在選擇用于所述液壓模式的0％曲線時(shí)，該變速器試圖將所述車輛帶到零地速。用于液壓模式的所述多個(gè)可選擇的關(guān)系曲線可以包括在車輛運(yùn)動(dòng)的相反方向上的快速驅(qū)動(dòng)力減速。所述多個(gè)變速器模式可以包括復(fù)制變矩變速器的變矩模式。在選擇用于所述變矩模式的0％曲線時(shí)，該變速器嘗試將所述車輛帶到恒定的前進(jìn)地速。公開一種用于包括具有扭矩控制的可變動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的車輛的操作者可選擇的變速方法，所述操作者可選擇的變速方法包括下述步驟：由控制器讀取所選擇的變速器模式，所選擇的變速器模式由操作者從多個(gè)變速器模式中選擇；由所述控制器讀取所述車輛的地速；由所述控制器讀取所選擇的關(guān)系曲線，所選擇的關(guān)系曲線由操作者從多個(gè)關(guān)系曲線中選擇，每個(gè)關(guān)系曲線限定車輛地速和用于所述選擇的變速器模式的變速器驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系；根據(jù)所選擇的變速器模式、車輛地速以及所選擇的關(guān)系曲線，由所述控制器確定驅(qū)動(dòng)力命令；基于所述驅(qū)動(dòng)力命令和多個(gè)車輛參數(shù)，計(jì)算用于變速器的扭矩命令；以及將計(jì)算出的扭矩命令發(fā)送到變速器。讀取所選擇的變速器模式的步驟可以包括確定開關(guān)的位置，該開關(guān)具有：第一位置，該第一位置用于選擇復(fù)制液壓變速器的變速器模式；第二位置，該第二位置用于選擇復(fù)制液壓變速器和變矩變速器的特性混合的、更類似于液壓變速器的變速器模式；第三位置，該第三位置用于選擇復(fù)制液壓變速器和變矩變速器的特性的混合的/更類似于變矩變速器的變速器模式；和第四位置，該第四位置用于選擇復(fù)制變矩變速器的變速器模式。附圖說明圖1示出地速與用于電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的一對(duì)示例性操作者可選擇的 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系的示意圖；圖2示出在負(fù)地速條件下圖1的示意圖；圖3示出在正地速條件下圖1的示意圖；圖4示出示例性操作者控制面板；和圖5示出用于電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的操作者可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的示例性控制面板顯示。具體實(shí)施方式為了促進(jìn)對(duì)新穎性發(fā)明的原理的理解的目的，現(xiàn)在將參照在此描述并且在附圖中示出的實(shí)施例，并且將使用具體的語言來描述這些實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)理解，沒有因而意圖限制新穎性發(fā)明的范圍，在圖示的裝置和方法中的這種變化和進(jìn)一步修改，以及如在此圖示的新穎性發(fā)明的原則的如將被預(yù)期的其它應(yīng)用對(duì)新穎性發(fā)明涉及的領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說通常是容易想到的。用于電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的操作者可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性使得操作者能夠從多個(gè)可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)曲線圖(profile)中選擇一組優(yōu)選的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性。操作者可以根據(jù)個(gè)人喜好、使用車輛的工作要求或其他原因選擇所需的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)特性或曲線圖。不同的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)特性將通過動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)改變驅(qū)動(dòng)力，這影響動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)作用，并且可以減少車輛的腳踏制動(dòng)器所需的制動(dòng)。圖1示出地速與用于電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的一對(duì)示例性操作者可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系的示意圖。在X-軸上顯示地速，正地速表示車輛在與命令相同的方向上行駛，并且負(fù)地速表示車輛在與命令相反的方向上行駛，這可能是由于位于向上的斜坡上。在Y-軸上示出驅(qū)動(dòng)力(施加到地面的作用力)。加速命令是在驅(qū)動(dòng)力具有與地速相同符號(hào)時(shí)，減速命令是驅(qū)動(dòng)力具有與地速相反的符號(hào)時(shí)。因此，(+)速度*(+)驅(qū)動(dòng)力＝加速命令；(-)速度*(-)驅(qū)動(dòng)力＝加速度命令；(+)速度*(-)驅(qū)動(dòng)力＝減速命令；和(-)速度*(+)驅(qū)動(dòng)力＝減速命令。圖1示出由變速器性能、類似于液壓變速器的第一示例性變速器曲線圖和類似于變矩變速器的第二示例性變速器曲線圖形成的包絡(luò)線。變速器 性能包絡(luò)線100由上邊界102和下邊界104形成。請(qǐng)注意，上邊界102和下邊界104延伸到該示意圖的左側(cè)，并且通常形成鏡像性能包絡(luò)線(未顯示)，在正地速側(cè)向下朝向X軸傾斜。所有變速器曲線落入這種性能包絡(luò)線內(nèi)。兩個(gè)示例性變速器曲線圖(profile)中的每一個(gè)包括多個(gè)曲線，每個(gè)曲線定義驅(qū)動(dòng)力和地速之間的關(guān)系。操作者通過輸入裝置從多個(gè)曲線中選擇所需的曲線。用于曲線選擇的輸入裝置可以是腳踏板、手柄、調(diào)節(jié)控制盤或其他適當(dāng)?shù)倪x擇裝置。針對(duì)兩個(gè)示例性變速器曲線圖中的每一個(gè)，在圖1中示出用于輸入裝置的0％激活、50％激活和100％激活的曲線?，F(xiàn)在將在圖1的示意圖上從左至右描述用于示例性的變速器曲線圖中的每一個(gè)的曲線。示例性的液壓變速器曲線圖包括0％激活液壓曲線140、50％激活液壓曲線150和100％激活液壓曲線160。0％激活液壓曲線140沿著包絡(luò)線上邊界102附近的上液壓驅(qū)動(dòng)力曲線112開始，沿著液壓0％曲線114向下行進(jìn)，并且沿著包絡(luò)線下邊界104附近的下液壓驅(qū)動(dòng)力曲線116繼續(xù)行進(jìn)。50％激活液壓曲線150沿著包絡(luò)線上邊界102附近的上液壓驅(qū)動(dòng)力曲線112開始，沿著液壓50％曲線118向下行進(jìn)，并且沿著包絡(luò)線下邊界104附近的下液壓驅(qū)動(dòng)力曲線116繼續(xù)行進(jìn)到右側(cè)。100％激活液壓液壓曲線160沿著包絡(luò)線上邊界102附近的上液壓驅(qū)動(dòng)力曲線112開始，沿著液壓100％曲線120向下行進(jìn)，并且沿著包絡(luò)線下邊界104附近的下液壓驅(qū)動(dòng)力曲線116繼續(xù)行進(jìn)到右側(cè)。示例性變矩變速器曲線圖包括0％激活變矩曲線240、50％激活變矩曲線250和100％激活變矩曲線260。0％激活變矩曲線240在包絡(luò)線上邊界102(未顯示)附近從示意圖的左側(cè)開始，沿著變矩0％曲線122向下行進(jìn)，并且沿著下變矩驅(qū)動(dòng)力曲線124繼續(xù)行進(jìn)。50％激活變矩曲線250沿著包絡(luò)線上邊界102附近的上變矩驅(qū)動(dòng)力曲線126開始，沿著變矩50％曲線128向下行進(jìn)，并且沿著下變矩驅(qū)動(dòng)力曲線124繼續(xù)行進(jìn)到右側(cè)。100％激活變矩曲線260沿著包絡(luò)線上邊界102附近的上變矩驅(qū)動(dòng)力曲線126開始，沿著變矩100％曲線130向下行進(jìn)，并且沿著下變矩驅(qū)動(dòng)力曲線124繼續(xù)行進(jìn)到右側(cè)。液壓和變矩變速器曲線圖是示例性的，并且有可能存在適合變速器性能包絡(luò)線100的任何數(shù)量的不同的操作者可選擇變速器曲線。0％、50％和 100％曲線僅是用于不同的操作者激活量的曲線的三個(gè)示例。操作者可以將曲線選擇輸入裝置定位在0％和100％激活之間的任何位置處，在不同的曲線之間移動(dòng)變速器特性。操作者可選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的操作可以被視為具有三個(gè)輸入和一個(gè)輸出。三個(gè)輸入可以被視為：(1)操作者選擇的變速器模式(例如，液壓、變矩或直接驅(qū)動(dòng))，(2)驅(qū)動(dòng)力和地速之間的由操作者選擇的關(guān)系曲線(例如，0％、50％或100％)，和(3)地速。前兩個(gè)輸入選擇如在圖1中顯示的那些曲線中的一個(gè)具體曲線，并且第三個(gè)輸入選擇用于所選擇的曲線上的點(diǎn)的X坐標(biāo)。所述輸出可以被看作是驅(qū)動(dòng)力命令，該驅(qū)動(dòng)力命對(duì)應(yīng)于所選擇的曲線上的該點(diǎn)的選定的X坐標(biāo)的Y坐標(biāo)。驅(qū)動(dòng)力(作用力)命令由控制器轉(zhuǎn)變成變速器扭矩命令。將驅(qū)動(dòng)力命令轉(zhuǎn)變成變速器扭矩命令的計(jì)算考慮到各種車輛參數(shù)，例如車輛的車輪(或履帶)半徑，以及存在于電動(dòng)機(jī)和車輪(包括車軸和/或變速器減速器)之間的任何齒輪速比。圖1顯示，對(duì)于液壓變速器曲線和0％的操作者激活，在零地速時(shí)具有零驅(qū)動(dòng)力。相反地，對(duì)于變矩變速器曲線和0％的操作者激活，在零驅(qū)動(dòng)力下具有地速GTO。因此，在水平地面上在腳踏板上沒有壓力的情況下，車輛將以規(guī)定速度GTO以變矩模式行駛，并且不會(huì)以液壓模式運(yùn)動(dòng)。圖2示出了與圖1相同的、重疊有線202的示意圖，線202顯示以負(fù)地速G2向后滾動(dòng)的車輛。對(duì)于地速G2，在選擇的變矩變速器模式和0％操作者激活的情況下，電子變速器提供RT2的驅(qū)動(dòng)力。對(duì)于在所選擇的液壓變速器模式和0％的操作者激活的情況下的地速G2，電子變速器提供驅(qū)動(dòng)力RH2。這表明，對(duì)于這些輪廓線，液壓曲線在車輛運(yùn)動(dòng)相反的方向上提供更大的驅(qū)動(dòng)力阻力。因此，在選擇液壓傳動(dòng)模式時(shí)，操作者將不需要與選擇變矩變速器模式時(shí)同樣多地使用腳踏制動(dòng)器(servicebrake)來停止車輛的運(yùn)動(dòng)。圖3示出與圖1相同的、重疊有線302的示意圖，線302顯示以地速G3向前行進(jìn)的車輛。假設(shè)在以速度G3行進(jìn)時(shí)，操作者停止激活輸入到0％操作者激活。對(duì)于在所選擇的變矩模式和0％的操作者激活的情況下的地速G3，電子變速器提供驅(qū)動(dòng)力RT3。對(duì)于在所選擇的液壓模式和0％的操作者 激活的情況下的地速G3，電子變速器提供驅(qū)動(dòng)力RH3。液壓模式比變矩模式產(chǎn)生更多的反向驅(qū)動(dòng)力，這提供比變矩設(shè)置更多的從G3到零地速的迅速減速。這減少車輛的制動(dòng)磨損和燃料消耗。在進(jìn)行重復(fù)前進(jìn)、停止、反轉(zhuǎn)、停止操控以裝載運(yùn)輸機(jī)的裝載機(jī)的示例中，與在變矩模式中相比，當(dāng)在液壓模式中接近運(yùn)輸機(jī)時(shí)，操作者將需要較少地使用腳踏制動(dòng)器。再次參照?qǐng)D1，如果操作者繼續(xù)使用0％操作者激活而在水平地面上不施加任何制動(dòng)，則液壓模式將車輛帶到停止(零地速)，而變矩將車輛帶到較慢但恒定的速度GTO。因此，在變矩模式中在水平地面上停止車輛將需要使用一定量的腳踏制動(dòng)器。圖4示出示例性的操作者控制面板400，操作者控制面板400具有用于控制車輛上的各種系統(tǒng)的各種選擇器，包括用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的示例性選擇器402。圖5示出用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的示例性選擇器402。用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的示范性選擇器402包括符號(hào)和三個(gè)指示燈502、504、506，指示燈502、504、506指示當(dāng)前選擇的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性。在一個(gè)實(shí)施例中，沒有燈照明意味著選擇變矩模式，只有燈502照明意味著選擇具有比液壓特性多的變矩特性的中間模式；只有燈502和504照明意味著選擇具有比變矩特性多的液壓特性的中間模式，并且全部燈502、504和506照明意味著選擇液壓模式?？梢跃哂卸嘤诨蛏儆谒膫€(gè)變速器模式，并且在不同實(shí)施例中可以使用具有不同的模式指示器的不同類型的變速器模式選擇器。用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)操作特性的示范性選擇器402或操作者可用的其他顯示器可以顯示當(dāng)前選擇的變速器模式對(duì)性能、燃料消耗和/或制動(dòng)器磨損的影響。雖然在上文已經(jīng)公開了結(jié)合了本發(fā)明的原理的示例性實(shí)施例，但本發(fā)明不限定于所公開的實(shí)施例。相反地，本申請(qǐng)旨在使用本發(fā)明的一般原則覆蓋本發(fā)明的任何變化、用途或修改。而且，本申請(qǐng)意圖涵蓋偏離本公開內(nèi)容的、如落入本發(fā)明所屬領(lǐng)域中已知或習(xí)慣做法范圍內(nèi)這種內(nèi)容。