专利名称：全轮驱动车辆的控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于全轮驱动车辆的控制系统和方法。尤其是，本发明涉及一种在爬行模式下控制全轮驱动车辆的系统和方法。
(2)背景技术许多工作机械要求在不平坦的地形或其它立足条件很差的情况下工作。为了提供较好的牵引，诸如推土机等工作机械配备有全轮驱动(AWD)系统。典型的AWD车辆具有被驱动而用来推进车辆的数个后轮和用来掌握方向的数个前轮。在立足条件差的情况下，AWD车辆的前轮也可以被驱动以增加车辆的牵引力。例如，当平整一斜坡或将雪从道路上清除时，推土机可以AWD模式工作以获得最大的牵引力。
为了避免AWD元件不必要的磨损并且可使动力损失最小，AWD车辆可以以两轮驱动模式操作。当操纵一推土机时，可能会希望只用推土机的前轮慢速推进它，从而其后轮不会把平整好的完好表面弄乱。推土机的这种操作模式被有代表性地称为爬行模式。
然而，在爬行模式中，很难控制车辆的速度。一种已知的推土机允许操作员通过不同的发动机转速(每分钟转数)来控制在爬行模式中的速度。例如，美国专利6508328公开了一种根据操作员对发动机转速的控制来控制爬行模式中车辆速度的推土机。然而，这些已知的推土机并不是独立地依靠发动机的转速来控制行驶速度的，并且它们也不允许发动机满负荷工作。此外，那些推土机还要求操作员完成用加速器踏板调整发动机转速的困难任务。结果，那些AWD车辆会以低效率。
本发明的控制系统旨在解决一个或多个已有技术的设计所带来的缺点、并提供一种能更佳、更高效率地控制控制全轮驱动车辆的系统和方法。
(3)发明内容在一个方面，提供了一种控制全轮驱动车辆的方法。该方法包括提供一前驱(aggression)信号并根据前驱信号决定所要求的转速比。产生一对应于决定的所要求转速比的输出速度信号。
在另一方面，提供了一种用于控制全轮驱动车辆的系统。该系统包括前驱输入单元和与前驱输入单元连接的控制器。该控制器构设成用以根据来自前驱输入单元的信号来决定所要求的转速比的。
(4)
结合于说明书并组成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且和说明部分一起用于解释本发明的原则。
图1是根据一个实施例中的具有控制系统的推土机的示意图；和图2是图1中推土机的控制系统的结构图。
(5)具体实施方式
现在将详细参考附图所示实施例。在任何可能的地方，在所有附图中，对相同或类似的零部件使用同样的标号。
如图1所示，AWD车辆可以是一典型的用于平整地面以提供修整完好的地表面的推土机10。虽然在本公开中是参考一推土机来说明该控制系统和方法的，但控制系统和方法不限于本申请所述的。
推土机10包括前构架部分12、后构架部分14和设在前构架部分12内的刮板16。前、后构架部分12、14由前、后轮18、20支承。前、后轮18、20互相独立地工作。刮板16用于移开土壤或其它材料从而提供一平整的表面。设置动力源(比如发动机22)以产生动力来推动推土机10。发动机22可以设置在后构架部分14上。
在这个实施例中，推土机10可以包括使刮板16能相对于推土机10移动到不同位置的连接组件24。在推土操作过程中，刮板可以放置在一固定位置或多个可变动的位置上。
如图1所示，推土机10还具有配备有操作推土机10所需的操纵杆和操纵盘的操作员驾驶室26。在图1所示的推土机10中，操作员驾驶室26中设有一变速杆28。该变速杆28可以是三向杆，它具有向前、中间和倒退位置，从而使推土机沿所需方向推进。变速杆28可以是多向杆，启动它用来选择方向并调整速度，从而将推土机10在需要的方向上以需要的速度推进。
操作员驾驶室26还可以具有AWD控制模式选择器30。在本实施例中，模式选择器30可以由操作员用来选择关闭模式、自动模式或爬行模式。在关闭模式中，推土机10的AWD系统空置。在自动模式中，前轮的转速根据操作员所要求的后轮转速来控制。操作员可以用控制杆28来将推土机10在向前和后退的位置中切换无数个不同的速度。当使用推土机10来得到完好的平整表面时，可以选用爬行模式。在爬行模式中，推土机由前轮18以较慢的爬行速度驱动。
模式选择器30可以具有前驱(aggression)输入单元，比如前驱控制盘31(见图2)。在自动模式中，前驱控制盘31可以用来设置前轮驱动的前驱水平。通过调整前驱的水平，可以把前轮18设定在所需要的相对于后轮20的转速上。在爬行模式中，前驱控制盘可以用来控制推土机10的行驶速度而不必改变发动机的转速。操作员驾驶室26还可以具有缓进踏板32，用来在爬行模式中调整推土机10的行驶速度。
图2示意表示与推土机前轮18相关的控制系统。虽然图中没有示出与后轮20相关的控制系统，但也为后轮20设置了合适的系统。
在图2所示的实施例中，推土机包括发动机22以及与发动机22连接并由它驱动的左、右可变排量泵34、36。推土机还有分别与左、右泵34、36液压连接并分别由它们驱动的左、右液压马达38、40。本实施例中的左、右液压马达38、40具有可变的排量并可以各自独立地工作。推土机还有左、右离合器42、44。离合器42、44设在液压马达34、40和前轮18之间。在一个实施例中，每一个离合器都有向前、中间和后退位置。
如图2所示，推土机的控制系统45包括控制器46。控制器46可以与变速杆28、模式选择器30和缓进踏板32电连接，以接受从它们各自那里来的输入信号。控制器46还可以与左、右可变排量泵34、36，以及左、右液压马达38、40电连接以控制它们的排量。如图2所示，控制器46还可以与左、右离合器42、44电连接以选择所想要的离合器位置。
通过选择变速杆28的向前、中间或后退位置，操作员将离合器42、44置于相应的位置从而在想要的方向上推进推土机10。在此实施例中，操作员选择向前、中间和后退模式中的一个。
操作员操作模式选择器来选择关闭模式、自动模式和爬行模式中的一个。模式选择器30设有前驱控制盘31。在爬行模式中，操作员可以转动前驱控制盘31来选择所要的前轮18的转速比。通过操作前驱控制盘31，操作员可以在爬行模式中选择推土机10的行驶速度。此外，可以使用缓进踏板32，将缓进踏板32压下来适当地降低车辆速度。因此，控制系统45使操作员能够控制推土机10的行驶速度而不必调整发动机转速。在一个实施例中，发动机转速可以保持在最大工作转速来提供足够的动力以适应刮板16上的巨大载荷。同时，操作员可以调整发动机转速以控制爬行速度。
在图2所示的实施例中，控制器46可以用含有与前驱盘的位置相对应的所要转速比的值的图或表格预排程序。这种图或表格可以在操作推土机10之前制作(例如在推土机10的试运行中或实验室测试中)，并且可以预存在控制器46中的存储器中。在另一个实施例中，控制器46可以存有能提供与前驱盘位置相对应的所要转速比的数学公式。
同样，操作员可以通过调整缓进踏板32来修正爬行速度。
参见图1和2，当推土机10在爬行模式下工作时，推土机10的操作员通过操作模式选择器30的前驱控制盘31来控制推土机的行驶速度。当推土机10在爬行模式下工作时，控制器46准备好接收从前驱控制盘31来的前驱信号。在接收到前驱信号后，控制器46用预存在控制器46中的图、表格或公式，根据选择的前驱水平来决定一个所要求的转速比。
在决定了所要求的转速比之后，控制器46会将决定的所要求的转速比乘以从缓进踏板32来的输入信号以得到输出信号。根据输出信号，可变排量泵34、36向马达38、40提供液压流，从而以所要求的爬行速度推进推土机10。泵34、36和马达38、40的排量可由一开环或闭环算法决定。在该操作过程中，虽然并不要求，但发动机转速会保持在一恒定转速，比如最大工作转速。这样，行驶速度可以由发动机转速独立控制，并可使发动机转速达到满负荷，即使在地面上缓慢行驶。这些特征可以使操作员更有效地控制AWD机械。
对于那些本领域的技术人员来说，明显的是，可以对所公开的系统和方法进行修改和变型而不背离本发明的范围。从对此处公开的本发明的说明书和实施方法的考察中，本发明的其它实施方式对本领域技术人员将是明显的。应该认为本说明书和实例仅仅是作为举例的，本发明的实际范围由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种控制全轮驱动车辆的方法，包括提供一前驱信号；根据前驱信号决定所要求的转速比；和产生一对应于决定的所要求转速比的输出速度信号。
2.如权利要求1所述的方法，还包括提供一缓进踏板信号，其特征在于，输出速度信号根据决定的所要求的转速比和缓进踏板信号而产生。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，前驱信号用作为一操作员的输入，并由操作员来调整。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所要求的转速比由一查询表或公式决定，并且查询表或公式由经验决定。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，输出速度信号是提供给泵以改变泵的排量的。
6.一种用于控制全轮驱动车辆的系统，包括前驱输入单元；和与前驱输入单元连接的控制器，该控制器是构设成用以根据来自前驱输入单元的信号来决定所要求的转速比的。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括与控制器连接的缓进踏板输入单元。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，控制器包括决定所要求的转速比的查询表或公式。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括连接在控制器上用来选择全轮驱动模式或爬行模式的模式选择器。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括连接在控制器上用来选择全轮驱动车辆的向前位置、中间位置或后退位置的三向选择器。
全文摘要
提供了一种控制全轮驱动车辆的方法。该方法包括提供一前驱(aggression)信号并根据前驱信号决定所要求的转速比。产生一对应于决定的所要求转速比的输出速度信号。
文档编号B60K17/356GK1754715SQ20051010848
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者B·L·弗里迪克森, S·W·约翰逊, S·V·路兹曼, J·A·约曼 申请人:卡特彼勒公司