工程机械的车轴过热防止系统及方法与流程

本发明涉及一种工程机械的车轴内部的油过热防止系统及方法。

背景技术：

一般而言，在轮式工程机械中，车轴(axle)作为向车轮传递发动机的驱动力的装置，所被施加作用的冲击荷重和负荷最多，且对行驶性能发挥重要的作用。有时，在车轴内部内置有行车制动器，在这种情况下，行车制动器和车轴共用润滑油。

通常，工程机械的行车制动器通过驾驶员操作制动踏板时控制由油泵供应的油量而被驱动来制动工程机械。这种行车制动器工作时产生热，而车轴内部的润滑油因这种热而被加热。从工程机械的特性而言，行车制动器经常被驱动，在这种情况下，润滑油可能会被行车制动器加热而导致过热。被导致过热的润滑油可能会劣化或固着于车轴内部而招致车轴或行车制动器的严重故障。因此，可能会引发无法确保驾驶车辆的驾驶员的安全的问题。

为防止如上所述的车轴润滑油的过热，可以另行设置冷却器(cooler)，而这将提升工程机械的制造成本，且招致复杂的结构。在大型工程机械或用于特殊目的的工程机械的情况下，需要大容量的冷却器，进而增加制造成本上升和结构复杂化的问题。

防止车轴(axle)油(oil)的劣化及固着要求对能够排除安装冷却器(cooler)的方法或使安装冷却器(cooler)的方法最小化的系统的开发。

技术实现要素：

技术课题

本发明的一实施例的目的在于，提供一种能够防止车轴的润滑油的过热的车轴过热防止系统及方法。

技术方案

本发明的一实施例的工程机械的车轴过热防止系统搭载于工程机械而防止向车轮传递发动机的驱动力的车轴的过热，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，包括：制动踏板；制动传感器，其在驾驶员操作所述制动踏板时检测所述制动踏板的位移；排气制动器，其搭载于所述发动机而在驱动时控制所述发动机的废气排出通道的开度量；以及控制部，其在由所述制动传感器检测到所述制动踏板的操作时，与所述制动踏板的位移对应地控制所述排气制动器来调节所述废气排出通道的开度量。

此外，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，还包括油泵、以及控制从所述油泵供应的工作油来制动所述工程机械的行车制动器，若检测到所述制动踏板的操作，则所述控制部控制所述排气制动器来减少工程机械的行驶速度后，控制所述行车制动器来制动所述工程机械。

此外，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，所述行车制动器内置于所述车轴。

此外，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，还包括加速踏板、以及测量所述加速踏板的位移的传感器，若通过驾驶员的操作操作所述制动踏板和所述加速踏板，则所述控制部计算对应于所述制动踏板的操作的第一目标发动机功率和对应于所述加速踏板的操作的第二目标发动机功率，当所述第一目标发动机功率为所述第二目标发动机功率以上时，所述控制部以对应于所述制动踏板的位移的方式控制所述排气制动器，当所述第一目标发动机功率小于所述第二目标发动机功率时，所述控制部以对应于所述加速踏板的位移的方式控制所述排气制动器。

此外，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，所述控制部具备已设定有所述制动踏板位移变化与所述废气排出通道开度量变化的关系的第一数据和已设定所述加速踏板位移变化与所述废气排出通道开度量变化的第二数据。

此外，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，所述控制部包括：车辆控制单元(vcu)，其输出用于控制所述工程机械的作业及行驶的控制信号；以及发动机控制单元(ecu)，其接收由所述车辆控制单元输出的所述控制信号来控制所述发动机的燃料供应量，所述车辆控制单元控制用于所述工程机械的制动的所述行车制动器的驱动，并输出与所述制动踏板的位移对应地计算的所述排气制动器的驱动指令信号，所述发动机控制单元以对应于从所述车辆控制单元接收的所述排气制动器的驱动指令信号的方式控制所述排气制动器的驱动。

此外，所述工程机械的车轴过热防止系统的特征在于，还包括选择开关，其用于选择所述排气制动器的工作与否。

本发明的一实施例提供一种工程机械的车轴过热防止方法，其控制上述工程机械的车轴过热防止系统，所述工程机械的车轴过热防止方法的特征在于，包括：检测驾驶员的制动踏板的工作与否及所述制动踏板的位移量的步骤；以及当启动了所述制动踏板时，以使发动机的废气排出通道成为对应于所述制动踏板的位移量的开度量的方式启动排气制动器的步骤。

此外，所述工程机械的车轴过热防止方法的特征在于，还包括：若检测到所述制动踏板的工作，则确认是否已满足所述排气制动器的工作条件的步骤，当车轴内部的润滑油温度超过已设定的规定温度时，判断为是所述排气制动器能够工作的条件。

此外，所述工程机械的车轴过热防止方法的特征在于，还包括：若检测到所述制动踏板的工作，则确认是否已满足所述排气制动器的工作条件的步骤，当通过驾驶员的另外的开关的操作选择了所述排气制动器的制动器的驱动时，判断为是所述排气制动器能够工作的条件。

此外，所述工程机械的车轴过热防止方法还包括：若检测到所述制动踏板的工作，则确认是否已满足所述排气制动器的工作条件的步骤，当车辆的齿轮不是中立状态时，判断为是所述排气制动器能够工作的条件。

此外，所述工程机械的车轴过热防止方法的特征在于，包括：若所述制动踏板被操作，则确认工程机械的行驶速度是否为已设定的基准速度以下的步骤；当所述工程机械的行驶速度为所述基准速度以下时，启动行车制动器来制动所述工程机械的步骤；以及当所述工程机械的行驶速度大于所述基准速度时，驱动所述排气制动器来制动所述工程机械的步骤。

此外，所述工程机械的车轴过热防止方法的特征在于，若所述制动踏板被操作，则确认所述制动踏板的操作量的步骤；以及当所述制动踏板的位移为基准位移以上时，启动所述行车制动器来制动所述工程机械的步骤。

此外，所述工程机械的车轴过热防止方法的特征在于，若所述制动踏板被操作，则确认驾驶员的加速踏板的操作的步骤；对对应于所述制动踏板的位移的第一目标发动机功率和对应于所述加速踏板的位移的第二目标发动机功率进行计算的步骤；对所述第一及第二目标发动机功率进行比较的步骤；当所述第一目标发动机功率大于所述第二目标发动机功率时，基于以所述制动踏板的位移变化与所述废气排出通道的开度量的变化的关系已设定的第一数据来控制所述排气制动器的驱动的步骤；以及当所述第一目标发动机转速小于所述第二目标发动机转速时，基于以所述加速踏板的位移变化与所述废气排出通道开度量的变化的关系已设定的第二数据来控制所述排气制动器的驱动的步骤。

发明的效果

根据本发明的一实施例，通过利用排气制动器，即使在行车制动器的工作频繁的情况下，仍能够有效防止使工程机械的车轴内部温度过热。

从而，可以省略用于冷却车轴润滑油的冷却器的设置或使用低容量的冷却器，从而能够产生降低制造成本且使工程机械结构简单化的效果。

此外，仅凭制动踏板的操作即可启动排气制动器，因而能够更容易地确保工程机械的制动性能。

附图说明

图1是图示本发明的一实施例的工程机械的行车制动系统的图。

图2是图示本发明的一实施例的驻车制动系统的图。

图3是图示利用本发明的一实施例的发动机排气制动器的车轴过热防止系统的图。

图4是用于说明利用本发明的一实施例的发动机排气制动器的车轴过热防止方法的顺序图。

图5是用于说明本发明的另一实施例的制动踏板及加速踏板的位移所对应的排气制动器的动作的图标。

图6是用于说明利用本发明的另一实施例的发动机排气制动器的车轴过热防止方法的顺序图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。本发明的结构及其对应的作用可以通过下面的详细说明而理解清楚。在详细说明本发明之前，对于相同的构成要素，即使示于不同图中，也尽量用相同的符号来表示。需要注意的是，对于公知的结构，当判断为可能会使本发明的要旨不清楚时，将省略具体的说明。

此外，本发明的实施例的构成要素的说明中可能会使用第一、第二、a、b、(a)、(b)等术语。这种术语仅用于区分该构成要素与另一构成要素，而该构成要素的本质、次序或顺序等不为该术语所限定。当记载为某一构成要素与另一构成要素“连结”、“结合”或“连接”时，应理解为，该构成要素可能与该另一构成要素直接连结或连接，但各构成要素之间也可能“连结”、“结合”或“连接”有又一构成要素。

诸如轮式工程机械的车辆包括发动机、车轴、制动系统、控制部。发动机提供用于车辆的行驶及作业的动力。用于驱动用于车辆的作业的作业装置的多个液压泵从发动机接收动力。多个液压泵可以通过液压系统与车辆的各驱动部连接。

车轴通过诸如变速器和螺旋桨轴的动力传递机构与发动机连接，发动机的动力通过车轴被传递至车轮，从而使得车辆能够行驶。

控制部与驾驶员的操作对应地控制车辆的作业或行驶，且可以包括车辆控制单元(vcu)和发动机控制单元(ecu)。车辆控制单元可以以对应于驾驶员的操作的方式控制液压系统来驱工作业装置，且可以与制动踏板及加速踏板的操作对应地使车辆能够实现行驶及制动。

当操作上述制动踏板及加速踏板时，车辆控制单元向发动机控制单元输出适宜的控制信号，发动机控制单元可以基于由车辆控制单元输出的控制信号调节发动机的燃料喷射量等来调节发动机的输出。根据情况，车辆控制单元和发动机控制单元也可以构成为单一的控制单元的形态。

制动系统发挥当驾驶员操作制动踏板或驻车制动器操作器等时制动行驶中的车辆或使停止的车辆固定以防止行驶的功能。为此，制动系统包括制动踏板、行车制动系统、驻车制动系统。

参照图1，工程机械的行车制动系统可以包括第一油泵1、制动踏板2、行车制动器3以及油冷却器4。若驾驶员操作制动踏板2，则控制由第一油泵1供应至行车制动器3的工作油的量而在行车制动器3产生制动力。为此，行车制动器3包括与车轮一同旋转的旋转型机构和不旋转的非旋转型机构，其通过由第一油泵1供应的工作油的影响相互贴紧而产生摩擦力，从而制动车轮的旋转，即车辆的行驶。

驻车制动系统可以使用于使停止的车辆维持为固定的状态或制动低速的车辆，如图2所示，包括第二油泵5、开关6、电磁阀7和驻车制动器8。驻车制动器的工作可以以多种方法进行，在工程机械中，在通常情况下，通过驻车制动器的开关6的开启(on)/关闭(off)的操作来进行。若驾驶员操作驻车制动器的开关6，则电磁阀7也被开启/关闭操作，从而控制由第二油泵5供应至驻车制动器8的油量。相应地，在驻车制动器8中产生或解除制动力。

一方面，行车制动器3可以安装于车轴外部，或设置于车轴内部。可以利用用于润滑车轴内部的润滑油来减少设置于车轴内部的行车制动器3的磨耗。使用行车制动器3时必然会产生热，若润滑油被这种热加热，则润滑油可能会劣化或固着于车轴内部。行车制动器3使用得越多，润滑油的过热危险性越大。然而，为进行作业会频繁执行行驶及制动，可谓越是车辆自身的自重大的工程机械，润滑油过热的危险性越大。因此，还可以在工程机械中设置用于冷却润滑油的冷却器。当防止润滑油的过热而省略冷却器的设置或减少冷却器的容量时，可以产生制造成本及维护方面的优势。为此，在本发明中，如后述还包括车轴过热防止系统100。

图3是图示利用本发明的一实施例的发动机排气制动器的车轴过热防止系统100的图。

参照图3，车轴过热防止系统100可以包括制动踏板10、制动踏板位移传感器20、车辆控制单元30(vcu：vehiclecontroller)、发动机控制单元40(ecu：electroniccontrolunit)、发动机50、排气制动器55、车轴60、发动机制动器(未图示)、加速踏板(未图示)。排气制动器55可以通过调节发动机的废气排出通道(排气管)的开度量基于产生在废气排出通道的背压来降低发动机的转速。为此，排气制动器55可以包括设置于废气排出通道的阀、以及驱动阀以调节废气排出通道的开度量的驱动器。排气制动器可以由车辆控制单元或发动机控制单元控制驱动。图3所公开的排气制动器55由发动机控制单元40控制其驱动，发动机控制单元40可以与对应于制动踏板10的操作而由车辆控制单元30输出的控制信号对应地控制排气制动器55及燃料喷射量。下面进一步详细说明排气制动器的工作。

在车辆的行驶过程中，若由驾驶员对制动踏板10加压，则要求制动车辆。制动踏板位移传感器20检测通过驾驶员的操作的制动踏板10的位移而传递至车辆控制单元30。车辆控制单元30接收由制动踏板位移传感器20检测到的制动踏板10的位移，并执行对应于所接收的制动踏板10的位移的控制。即，控制行车制动系统的驱动或将指示排气制动器55的输出的控制指令信号传递至发动机控制单元40。

其中，可以在满足一定条件时驱动排气制动器55。例如，当车辆的齿轮为中立的状态时进行驱动。若车辆的齿轮为中立状态，则车辆并非行驶中，因而无需启动排气制动器来调整发动机的输出。当车辆在停止状态下作业中时，可以防止因发动机功率下降而导致作业效率下降。排气制动器55的另一工作条件是车轴60内部的润滑油的温度。当车轴60内部的润滑油温度为已设定的温度以下时，无需冷却润滑油，因而无需驱动排气制动器55。作为排气制动器55的工作条件，可以是由驾驶员选择排气制动器55的工作与否。在这种情况下，可以由驾驶员预先决定排气制动器55的使用与否，可以以另行设置于驾驶舱的选择开关的形态执行该功能。在本实施例中，对通过制动踏板10的操作启动排气制动器55的例子进行说明。

也可以为了冷却车轴润滑油以外的目的启动如上所述的排气制动器55。例如，车辆的行驶方向发生变化时可以属于这种情况。当车辆的行驶方向由前进转换为后退或由后退转换为前进时，会发生临时解除变速器的连接的区间。此时，作用于发动机的负荷可能临时被减轻，使得发动机的转速急剧上升。如此，若发动机的转速上升，则可能会对作业装置用液压系统产生不利影响或引发安全问题。为了防止发动机转速的临时性的上升，排气制动器可以被控制为在解除用于转换车辆的行驶方向的变速器的连接的瞬间被驱动。此外，排气制动器可以发挥车辆从斜坡地滑下时控制发动机转速来防止车辆的速度变得过高的功能。

一方面，排气制动器可以与行车制动器同时使用或依次使用。这是因为，当车辆以低速行驶中时，即使使用技术行车制动器也能够管理润滑油的温度。从而，可以只在车辆以预先设定的速度时使用排气制动器。在这种情况下，若不超过已设定的基准速度，则可以由排气制动器进行车辆的制动，若达到基准速度，则可以由行车制动器工作来制动车辆。在行车制动器工作的瞬间，排气制动器也可以持续工作。

此外，从工程机械等车辆的作业的特性而言，存在加速踏板和制动踏板被同时操作的情况。例如，存在需要在停止车辆或进行车辆的制动的过程中向作业装置供应较大的动力的情况，此时，制动踏板和加速踏板可以被同时操作。为此，可以在车辆控制单元中记忆有与制动踏板的位移对应地设定有排气制动器的工作量(即，废气排出通道的开度量的变化量)的第一数据和设定有对应于加速踏板的位移的排出通道的开度量的变化量的第二数据。这是为了两个踏板同时被启动时根据情况选择制动踏板和加速踏板中的某一个来启动排气制动器。上述废气排出通道的开度量可以由车辆控制单元以多种形态的值计算。例如，可以在操作制动踏板时计算对应于该位移的目标发动机转速，并对目标发动机转速和和当前发动机转速进行比较来计算适宜的开度量。除了这种发动机转速、废气排出通道的开度量外，还可以使用与发动机的输出相关的其他参数。

除了行车制动器外，如上所述的排气制动器还可以与其他形态的制动器一同使用。考虑紧急制动等特殊情况而使用其他形态的发动机制动器或驻车制动器可以属于该例。

下面参照图4和图5对排气制动器55的具体动作进行说明。图4是用于说明利用本发明的一实施例的发动机排气制动器的车轴过热防止方法的顺序图，图5是用于说明对应于本发明的一实施例的制动踏板的位移的排气制动器的动作的图表。

参照图4，首先检测制动踏板的工作与否(s100)。制动踏板的工作与否可以由制动踏板位移传感器检测，且检测信号被输入至车辆控制单元。若判断为制动踏板被启动，则确认是否满足排气制动器的使用条件(s200)。至于排气制动器的使用条件，如前述，可以包括齿轮的中立状态、润滑油的温度、排气制动器的选择与否及车辆等行驶速度等。当不属于排气制动器的使用条件时，车辆控制单元驱动行车制动器来执行车辆的制动(s700)。当属于排气制动器的工作条件时，车辆控制单元计算对应于制动踏板位移量的发动机控制值。至于发动机控制值，可以使用目标发动机转速、废气排出通道开度量等，本实施例中的车辆控制单元通过计算目标发动机转速而输出至发动机控制单元来启动排气制动器(s500)。启动排气制动器时，既可以只使用排气制动器，也可以还使用诸如行车制动器的额外的制动系统。图4中示出包括对因排气制动器工作而逐渐减少的车速v与已设定的基准车速vr进行比较的步骤(s600)的情况。当车速v大于基准车速vr时，可以持续地只使用排气制动器，若车速减少至基准车速vr以下，则可以进一步启动行车制动器(s700)。除了如上述根据车速来调整排气制动器和行车制动器的使用外，还可以通过其他方法调整排气制动器和行车制动器的使用。

图5示出排气制动器和行车制动器的工作时间点及强度的一例。曲线a可以是示出对应于驾驶员踩制动踏板10的角度的排气制动器55的压力的变化的曲线，曲线b可以是对应于驾驶员踩制动踏板10的角度的行车制动器的压力的变化的曲线。当利用这些数据时，可能存在待进一步考虑的事项，下面对此进行附加说明。图5的图形曲线中“c”区间是即使启动制动踏板，排气制动器仍不会被启动的区间。这考虑了制动踏板等可能与驾驶员的意图无关地被轻微启动的情况，可以是为了防止排气制动器可能与驾驶员的意图无关地被启动而引发安全问题或招致驾驶员的疲劳。

此外，图5中“d”区间可以是初始车速减速期间，是排气制动器开始进行动作的区间。在该区间，可以只启动排气制动器。另外，图5的“e”区间是以快速的减速制动为目的的区间，是排气制动器和液压制动器复合性地进行动作的区间。同样在“e”区间，大量操作制动踏板的区间可能属于发生了安全性问题或车辆的严重的问题的区间。因此，在这样的区间，可以最大程度地使用制动力更高的行车制动器的压力。如此，可以根据制动踏板的位移来调整排气制动器和行车制动器的工作，当利用该方法时，代替车速v地，可以如图6所示基于制动踏板的位移量来进行判断(s610)。即，当对应于制动踏板操作的位移量大于已设定的基准位移量时，控制部可以判断为是要求紧急制动，从而控制为启动行车制动器。根据情况，控制部可以连同排气制动器也同时启动，从而使车辆的制动力倍增。

一方面，就诸如工程机械的车辆而言，根据作业环境，存在一同操作加速踏板的情况，考虑该情况的排气制动器的启动方法如下。下面参照图4进行说明。首先，操作制动踏板(s100)，当满足排气制动器的使用条件时(s200)，车辆控制单元确认是否进一步操作了加速踏板(s400)。加速踏板的操作可以通过与加速踏板连接的单独的加速踏板位移传感器(未图示)来检测。当没有加速踏板的操作时，与制动踏板的操作对应地启动排气制动器，这一点与前述相同，因而将省略具体说明。当发生了加速踏板的操作时，车辆控制单元对对应于制动踏板的操作量的第一目标发动机功率(targetrpm1)和对应于加速踏板的操作量的第二目标发动机功率(targetrpm2)进行比较(s450)。

经比较，当第一目标发动机功率(targetrpm1)更大时，可以判断为通过加速踏板的操作要求的发动机的功率小于当前发动机的功率。由此，以对应于制动踏板的操作的值启动排气制动器(s500)。假如，经比较，第二目标发动机功率(targetrpm2)大于第一目标发动机功率(targetrpm1)，则可以判断为通过加速踏板的操作要求的发动机的功率大于当前发动机的功率。车辆需要在制动过程中同时进行负荷较大的作业可以属于该情况。从而，以对应于加速踏板的操作的值启动排气制动器(s480)。车辆控制单元应能够计算对应于各踏板的操作的适宜的排气制动器的工作量，以备如此两个踏板皆被启动。为此，可以在车辆控制单元中预先记忆有用于以制动踏板基准启动排气制动器时参照的第一数据和用于以加速踏板基准启动排气制动器时参照的第二数据。

参照图5，曲线a是示出对应于驾驶员踩制动踏板10的角度的排气制动器5的压力的变化的曲线，可以相当于第一数据。可以以与此类似的形态进行以加速踏板为基准的第二数据的设定。根据情况，还可以包括将对应于制动踏板10的位移的排气制动器55的输出值和对应于与加速踏板的操作所对应的发动机50的转速的排气制动器55的输出值存储至车辆控制单元(vcu)的步骤。

本发明所属技术领域中的一般的技术人员可以理解在不改变本发明的技术思想或必备特征的前提下可以以其他具体形态实施本发明。因此，以上所描述的实施例在所有方面均应理解为是示例性的，而不是限定性的。本发明的范围由后述权利要求书体现，而不是由以上详细的说明体现，从权利要求书的意义、范围及其等价概念中导出的所有变更或变形形态均应解释为落入本发明的范围内。

另一方面，本发明和附图中对本发明的优选实施例进行了公开，并且，虽然使用了特定术语，但这只是出于便于说明本发明的技术内容并促进发明的理解的一般的目的所使用的，并非用于限定本发明的范围。显而易见地，本发明所属技术领域中的一般的技术人员可以理解，除了本说明书中公开的实施例外，还可以实施基于本发明的技术思想的其他变形例。

工业上的利用可能性

本发明的实施例的工程机械的车轴内部的油过热防止系统可以利用于省略用于冷却车轴润滑油的冷却器的设置或使用低容量的冷却器，从而能够降低制造成本且使工程机械结构简单化。

符号说明

1：第一油泵，2：踏板，3：行车制动器，4：油冷却器，5：第二油泵，6：开关，7：电磁阀，8：驻车制动器，10：制动踏板，20：制动踏板位移传感器，30：车辆控制单元，40：发动机控制单元，50：发动机，55：排气制动器，55：车轴。