自推进农产品施加器的高环境温度推进速度控制的制作方法

本发明整体上涉及具有流体静力学推进系统的自推进农产品施加器，更具体地，本发明涉及在高环境温度下操作这样的自推进施加器。

背景技术：

现代农业实践在很大程度上依赖于化肥、除草剂、杀虫剂和其它化学品的精确和及时施加。在必须对常规行作物(例如玉米或豆类)进行施加的情况下，通常使用高离地间隙的自推进施加器来施加液体或颗粒材料。

为了提供最大的离地间隙，这样的施加器利用高度专业化的悬架和推进系统将施加器的接地轮连接到施加器的框架。通常，为每个驱动轮提供作为悬架的一部分的单独的液压驱动推进马达，从而通过最小化典型的传动系或悬架部件侵入到施加器下方的车轮之间的空间中来进一步增强离地间隙。

有时需要在非常高的环境温度条件下操作这些施加器，接近施加器的操作极限额定值，以便在化学品将为作物提供最大益处时在狭窄时间窗内施加必要的化学品。

为了提高操作效率和效能，自推进农产品施加器变得更大更重，因此它们可以携带更大的农产品有效载荷，并减少重新填充施加器的时间损失。现代施加器通常还设计成在施加农产品时以例如高达40英里/小时的速度运行。

高环境温度、有效载荷和操作速度的综合影响可能导致现代自推进产品施加器的驱动系统中的液压流体的显著加热。处理可能需要在高环境温度条件下连续操作数小时的施加器中的液压流体的这种加热，对于这样的施加器的设计者来说是相当大的挑战。实际上，流体静力学驱动系统的所有部件以及相关的流体冷却器、风扇等必须相当大，超出正常温度操作的要求，以便在异常高的环境温度的偶然时期内保持施加器的全额定操作。

由于许多原因，不希望施加器及其部件的这种过大尺寸仅仅是为了在很少发生的环境条件下进行操作。随着施加器本身变得更大和更重，可以携带的农产品的有效载荷通常必须不合期望地减少。在高环境温度下处理增加的流体加热所需的更大和更重的部件也不合期望地增加了制造和操作成本以及施加器的初始价格。

因此，期望提供一种改进形式的自推进农业施加器，以及用于操作这样的施加器的改进系统和方法，其允许在高环境温度条件下偶尔操作，而不需要求助于过大的许多部件，这些部件可能会影响施加器在额定工作温度上限附近的偶然操作。

技术实现要素：

本发明提供用于自推进农产品施加器的限制高温下的推进速度的系统、设备和方法，该施加器具有液压驱动系统，该液压驱动系统包括将加压液压流体供应到可变排量液压马达的泵，该可变排量液压马达操作地连接以用于推进所述施加器。温度传感器检测液压系统中的加压液压流体的温度。推进控制器操作地连接在温度传感器和推进马达之间。推进控制器被配置为用于当温度传感器检测到液压流体的预定马达降额(de-rated)启用温度限制时，根据预定方案，根据一个或多个预定降额条件限制推进马达的排量，以使得马达速度降低。控制器还被配置用于在限制推进马达的排量之前提供降额条件警告信号。

通过以这种方式限制操作速度，在偶然的高环境温度条件期间，即使在满载时，施加器也能继续非常接近其在常温下的全额定速度操作，而不会导致液压流体温度升高到可能会缩短部件寿命或以其它方式损害液压系统的水平。即使在重的产品载荷或非最佳的地面条件要求发动机以全功率操作时也是如此。

随着产品载荷的分配，液压系统需要更少的动力来推进部分加载的施加器，液压流体的温度将开始下降。如温度传感器所报告的，推进控制器继续监测液压流体的温度，并且当液压流体的温度下降到可接受的水平时，将马达恢复到完全的非降额操作。因此很大程度上避免了对推进系统和施加器的超大尺寸部件的需求。发动机和任何辅助设备，例如喷雾器或其它产品施加设备，可以继续以最大功率和效率操作，并且液压推进系统泵可以继续以最大容积操作，以使液压流体循环通过热交换器而增加液压流体的冷却。

在本发明的一个形式中，提供一种用于在液压驱动的自推进农产品施加器中限制高温下的操作速度的速度限制系统，该施加器具有液压系统，该液压系统包括将加压液压流体供应到可变排量液压驱动马达的泵，该可变排量液压马驱动达操作地连接以用于推进所述施加器。该系统包括温度传感器和专门配置并连接的推进控制器。温度传感器操作地连接以用于检测液压系统中某个位置处的加压液压流体的温度。推进控制器操作地连接在温度传感器和推进马达之间，并且被配置为用于当温度传感器检测到液压流体的预定马达降额启用温度限制时，根据预定降额条件限制推进马达的排量，以使得马达速度降低。

在本发明的一些形式中，推进马达可以包括斜盘，该斜盘用于根据斜盘角度控制马达旋转速度，并且推进控制器操作地连接以通过在降额条件下限制斜盘角度来限制马达速度。推进马达可以被配置为使得当斜盘角度和相应的马达排量处于最小值时，推进马达以最大速度操作，并且推进控制器可以操作地连接以将斜盘角度控制成比降额条件下的斜盘角度的最小值大的角度，从而每当推进控制器限制马达在降额条件下操作时，将推进马达的操作限制到比马达的最大速度小的速度。

本发明还可以使用其它类型的推进马达，例如双速马达或其它类型的可变排量液压马达。

控制器还可以被配置为当温度传感器检测到液压流体的预定警告启用温度限制时，在限制推进马达的排量之前提供警告信号，其中该警告启用温度低于马达降额启用温度。推进控制器还可以被配置为用于将推进马达保持在降额条件下，直到温度传感器检测到液压流体温度已降至预定马达降额停用温度。

控制器还可以被配置为用于根据降额方案使推进马达降额，该降额方案具有至少第一降额条件和第二降额条件，所述第一降额条件和第二降额条件响应于相应的第一马达降额启用温度和第一马达降额停用温度以及第二马达降额启用温度和第二马达降额停用温度的方案而具有推进马达的排量的相应的第一次降低和第二次降低。

在本发明的一些形式中，控制器被配置为用于提供和保持警告信号，并且用于根据由温度传感器确定的预定温度方案来减小和保持推进马达排量，其中：(a)在警告启用温度下控制器发出警告，并保持警告，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比警告启用温度低的警告停用温度；(b)控制器以在比警告启用温度高的第一马达降额启用温度下将施加器的操作速度第一次降低的方式将马达排量限制到第一降额条件，并保持马达排量处于第一降额条件，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比第一马达降额启用温度低的第一马达降额停用温度；以及(c)控制器以在比第一马达降额启用温度高的第二马达降额启用温度下将施加器的操作速度第二次降低的方式将马达排量限制到第二降额条件，并保持马达排量处于第二降额条件，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比第二马达降额启用温度低的第二马达降额停用温度。

本发明还可以采用自推进的液压驱动的农产品施加器的形式，其具有发动机、流体静力学驱动系统和根据本发明的用于限制农产品施加器在高温下的操作速度的系统。流体静力学驱动系统可包括推进泵，该推进泵由发动机以发动机速度的固定比率驱动并将加压液压流体供应到可变排量液压驱动马达，该可变排量液压驱动马达操作地连接以用于推进施加器。用于限制农产品施加器在高温下的操作速度的系统可以包括温度传感器和推进控制器，该温度传感器操作地连接，以用于检测液压系统中的加压液压流体的温度。推进控制器可以操作地连接在温度传感器和推进马达之间，并且可以被配置为用于当温度传感器检测到液压流体的预定马达降额启用温度限制时，根据预定降额条件限制推进马达的排量，以使得马达速度降低。

根据本发明，在农产品施加器的一些形式中，推进马达可以包括斜盘，该斜盘用于根据斜盘角度控制马达旋转速度，并且推进控制器可以操作地连接以通过在降额条件下限制斜盘角度来限制马达速度。施加器的推进马达可以被配置为当斜盘角度和相应的马达排量处于最小值时以最大速度操作，并且施加器的推进控制器可以操作地连接以将斜盘角度控制成比降额条件下的斜盘角度的最小值大的角度，从而每当推进控制器限制马达在降额条件下操作时，将推进马达的操作限制到比马达的最大速度小的速度。

在施加器的一些形式中，根据本发明，施加器可以包括至少一个附加泵，所述至少一个附加泵操作地连接，由推进泵以推进泵速度的固定比率驱动，用于当推进控制器在非降额条件下操作推进马达时以及当推进控制器在降额条件下操作推进马达时，将加压液压流体流供给到施加器的非推进液压系统。以这种方式，当推进控制器使推进马达在降额的速度限制条件下操作时，在高环境温度期间，发动机和非推进液压系统可以继续以最大速度和功率操作。

在根据本发明的施加器中，推进控制器还可以被配置为用于根据降额方案使推进马达降额，该降额方案具有至少第一降额条件和第二降额条件，所述第一降额条件和第二降额条件响应于相应的第一马达降额启用温度和第一马达降额停用温度以及第二马达降额启用温度和第二马达降额停用温度的方案而具有推进马达的排量的相应的第一次降低和第二次降低。

根据本发明，在农产品施加器的一些形式中，推进控制器还可以被配置为用于当温度传感器检测到液压流体的预定警告启用温度限制时，在限制推进马达的排量之前提供警告信号，并且用于根据由温度传感器确定的预定温度的方案来降低并保持推进马达的排量，其中：(a)在警告启用温度下控制器发出警告，并保持警告，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比警告启用温度低的警告停用温度；(b)控制器以在比警告启用温度高的第一马达降额启用温度下将施加器的操作速度第一次降低的方式将马达排量限制到第一降额条件，并保持受限的马达排量处于第一降额条件，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比第一马达降额启用温度低的第一马达降额停用温度；以及(c)控制器以在比第一马达降额启用温度高的第二马达降额启用温度下将施加器的操作速度第二次降低的方式将马达排量限制到第二降额条件，并保持受限的马达排量处于第二降额条件，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比第二马达降额启用温度低的第二马达降额停用温度。

本发明还采取用于在液压驱动的自推进农产品施加器中限制高温下的操作速度的方法的形式，该施加器具有液压系统，该液压系统包括将加压液压流体供应到可变排量液压推进马达的推进泵，该可变排量液压推进马达操作地连接以用于推进所述施加器。这种方法可以包括：操作地连接温度传感器，以用于检测液压系统中的加压液压流体的温度；将推进控制器操作地连接在温度传感器和推进马达之间，并且将控制器配置为用于当温度传感器检测到液压流体的预定马达降额启用温度限制时，根据预定降额条件限制推进马达的排量，以使得马达速度降低；以及当温度传感器检测到液压流体的预定马达降额启用温度限制时，根据预定降额条件限制推进马达的排量，以使得推进马达速度降低。

根据本发明的方法还可以包括在液压驱动的自推进农产品施加器中限制高温下的操作速度。

当推进马达包括用于根据斜盘角度控制马达旋转速度的斜盘时，推进控制器操作地连接以通过在降额条件下限制斜盘角度来限制推进马达速度；当斜盘角度和相应的马达排量处于最小值时，推进马达以最大速度操作，并且推进控制器操作地连接以将斜盘角度控制成比降额条件下的斜盘角度的最小值大的角度，从而每当推进控制器限制马达在降额条件下操作时，将推进马达的操作限制到比马达的最大速度小的速度；并且根据本发明的方法还可以包括：控制斜盘角度处于比在降额条件下的斜盘角度的最小值大的角度，从而每当控制器将马达限制在降额条件下操作时，将推进马达的操作限制为比马达的最大速度小的速度。

在本发明的一些形式中，控制器被配置为用于提供和保持警告信号，并且用于根据由温度传感器确定的预定温度方案来减小和保持推进马达排量，根据本发明的方法可以包括从包括以下各项的操作列表中执行至少一个操作：(a)在警告启用温度下发出警告信号，并保持警告，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比警告启用温度低的警告停用温度；(b)以在比警告启用温度高的第一马达降额启用温度下将施加器的操作速度第一次降低的方式将马达排量限制到第一降额条件，并保持受限的马达排量处于第一降额条件，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比第一马达降额启用温度低的第一马达降额停用温度；以及(c)以在比第一马达降额启用温度高的第二马达降额启用温度下将施加器的操作速度第二次降低的方式将马达排量限制到第二降额条件，并保持受限的马达排量处于第二降额条件，直到温度传感器检测到液压流体已经冷却到比第二马达降额启用温度低的第二马达降额停用温度。

从以下本发明示例性实施例的详细描述和附图中，本发明的其它方面、目的和优点将变得明显。

附图说明

结合在说明书中并形成说明书一部分的附图示出了本发明的若干方面，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明的自推进农产品施加器的示例性实施例的轴测视图，其包括用于在高环境温度下操作时以以下方式限制施加器的推进速度的系统：通过限制独立地驱动施加器的四个接地车轮的四个可变排量液压推进马达的排量；

图2是图1的施加器的底盘的一部分的轴测视图，以更好地示出推进马达；和

图3是根据本发明的图1的自推进施加器的示例性实施例、施加器的流体静力学推进系统的示例性实施例、以及用于在高温下限制图1的农产品施加器的推进速度的系统的示例性实施例的示意图。

尽管将结合某些优选实施例描述本发明，但并不意图将其限制于那些实施例。相反，旨在覆盖包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有替代、修改和等同形式。

具体实施方式

图1示出了自推进农产品施加器10的示例性实施例，其包括用于在高环境温度下操作时以以下方式限制施加器10的推进速度的系统：通过限制操作地连接以独立地驱动施加器10的四个接地车轮lf、rf、lr、rr的轮毂的四个可变排量液压推进马达12、14、16、18的排量。施加器10的示例性实施例示出为携带喷雾器20，该喷雾器具有用于承载液体农产品的罐22以及喷雾喷嘴分配装置24。

图2示出了施加器10的底盘26的一部分，以更好地示出轮毂和四个液压推进马达12、14、16、18。

图3是根据本发明的自推进施加器10的示例性实施例的示意图，其由发动机11驱动，并且包括施加器10的流体静力学推进系统28的示例性实施例，以及用于限制农产品施加器10在高温下的推进速度的系统30的示例性实施例。

流体静力学推进系统28包括推进泵32，该推进泵由发动机11通过离合器装置34和驱动轴36以发动机速度的固定比率驱动，并将加压液压流体供应到车轮lf、rf、lr、rr处的四个可变排量液压推进马达12、14、16、18，以用于推进施加器10。在示例性实施例中，每个可变排量推进马达12、14、16、18包括可变斜盘，该可变斜盘可通过提供给比例螺线管的电流远程控制，该比例螺线管是每个推进马达12、14、16、18的组成部分。比例螺线管根据电流信号改变斜盘的角度，用于以这样的马达已知的方式根据推进马达12、14、16、18的斜盘角度而控制马达旋转速度。

用于限制农产品施加器10在高温下的操作速度的系统30包括温度传感器38和推进控制器40，该温度传感器在推进马达12中的一个处操作地连接液压系统，用于检测液压系统中的加压液压流体的温度。推进控制器40通过电控制信号线42、44、46、48、50操作地连接在温度传感器42和推进马达12、14、16、18之间，并且如下面更详细地描述的那样，被配置成用于当温度传感器38检测到液压流体的各种预定的马达降额启用温度限制时，根据预定的降额条件方案限制推进马达12、14、16、18的排量，导致马达12、14、16、18的速度降低。

推进控制器40配置成通过在控制线42、44、46、48上发送信号以在降额条件下降斜盘角度限制到最小斜盘角度来限制推进马达12、14、16、18的最大操作速度，该最小斜盘角度大于在施加器10的正常操作温度下导致马达12、14、16、18的最大速度的角度。施加器10的推进马达12、14、16、18配置成当斜盘角度和由斜盘角度产生的相应马达排量处于最小值时以最大速度操作。推进控制器40被配置并操作地连接以控制斜盘角度处于比在降额条件下的斜盘角度的最小值大的角度，从而每当推进控制器40将马达12、14、16、18限制在降额条件下操作时，将推进马达12、14、16、18的操作限制为比马达12、14、16、18的最大速度小的速度。

在施加器10、推进系统28和速度控制系统30的示例性实施例中，推进控制器40还被配置用于当温度传感器38检测到液压流体的预定警告启用温度限制时，在限制推进马达12、14、16、18的排量之前，经由信号线52向位于施加器10的驾驶室中的显示面板54提供警告信号。

在示例性实施例中，推进控制器40被配置为根据下表中所示的降额方案提供、保持和移除警告和降额操作条件，用于具有40英里/小时的正常的、非温度受限的最大操作速度的施加器10的示例性实施例：

根据前面的描述和上表中的降额方案，推进控制器40将向显示面板54提供并保持警告信号，并将如下地减少和保持推进马达12、14、16、18中的排量的降额条件：(a)在102℃时，控制器向显示面板发出警告，并保持警告，直到温度传感器38检测到液压流体已经冷却至99℃的警告停用温度；(b)控制器以在比102℃的警告启用温度高的105℃的第一马达降额启用温度下将施加器10的操作速度第一次降低到37mph的方式将马达排量限制到第一降额条件，并保持马达排量处于7度最小斜盘角度的第一降额条件，直到温度传感器38检测到液压流体已经冷却到比105℃的第一马达降额启用温度低的101℃的第一马达降额停用温度；以及(c)控制器40以在比105℃的第一马达降额启用温度高的109℃的第二马达降额启用温度下将施加器10的操作速度第二次降低到32mph的方式将马达排量限制到9度最小斜盘角度的第二降额条件，并保持马达排量处于9度最小斜盘角度的第二降额条件，直到温度传感器38检测到液压流体已经冷却到比109℃的第二马达降额启用温度低的105℃的第二马达降额停用温度。

如图3中示意性所示，施加器10的示例性实施例包括由发动机11直接驱动的若干附加液压泵56、58、60，其可以是固定和/或可变排量泵类型的组合，用于为喷雾器20或安装在施加器10上的其它农产品分配设备提供动力。这些附加泵还可以为施加器10的其它子系统提供服务，例如动力转向装置。

附加泵56、58、60以串联驱动布置形式操作地连接，由推进泵32的输出轴以推进泵速度的固定比率驱动，用于当推进控制器40在非降额条件下操作推进马达12、14、16、18时以及当推进控制器40在降额条件之一下操作推进马达12、14、16、18时，将固定的或独立控制的加压液压流体流供给到非推进液压系统，例如施加器10的喷射器20。本发明的这个方面提供了显著的优点，原因在于当推进控制器40使推进马达12、14、16、18在降额的速度限制条件下操作时，在高环境温度期间，发动机11和由附加泵56、58、60服务的非推进液压系统可以继续以最大速度和功率操作。

通过根据本发明限制推进马达12、14、16、18的排量而不是减慢发动机速度，提供了另外的优点，这是因为推进泵32继续使推进系统28中的液压流体以最大流量循环通过推进系统28的冷却热交换器(未示出)，从而当推进控制器40以降低的速度操作推进马达12、14、16、18时促进推进系统28中的液压流体的更高冷却速率。

本领域技术人员将理解，本发明通过识别并有利地利用斜盘式液压马达的固有特性，提供了一种精巧直接的方法，以允许施加器在极端温度条件下进行接近全额定的操作。具体地，发明人利用这样的马达在最大速度操作期间在最小排量(即最小斜盘角度)下失去效率的趋势。马达效率低下会增加流体的加热。发明人认识到，通过以本发明所教导的方式降低马达的额定值，以显著降低液压流体的加热和温度而在施加器的全额定操作中仅有最小的减少的方式有利地降低了马达的低效率和流体加热。

在描述本发明的内容中(特别是在以下权利要求的内容中)使用术语“一”和“该”以及类似的参考应被解释为涵盖单数和复数形式，除非本文另有说明或明确与上下文相矛盾。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，“包括但不限于”)。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的描述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不是对本发明的范围进行限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的要素对于本发明的实践是必不可少的。

本文描述了本发明的优选实施方案，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述后，那些优选实施例的变化对于本领域普通技术人员来说可以变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同形式。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变型的任何组合。