专利名称：具有动力管理的动力机械和车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有动力管理的动力机械或车辆。
背景技术：
动力机械(例如，工作车辆、装载机或挖掘机)包括用于机械或车辆的驱动、操控和动力工作功能的多个液压回路。例如，不同的动力机械或工作车辆使用包括液体静液压驱动泵的液体静液压驱动组件，该流体静液压驱动泵将流体供给至静液压马达以操作或驱动工作车辆或机械。另外，液压油缸用于实现提升、倾斜或其它机械工作功能。流体经由操作另外的工作泵供给至液压油缸。
每一个驱动泵和另外的工作泵由引擎提供动力。取决于工作模式或功能，引擎的负载可超过引擎的动力限制，导致引擎熄火。依赖于工作应用，可能期望调整不同的操作参数以限制或减少熄火情况的发生。本发明解决这些和其它问题，并且相对于现有技术提供优点。
发明内容
本发明涉及用于动力机械或车辆的动力管理控制。在显示的实施例中，动力机械或车辆的用户界面包括用于激活和停用动力管理控制的动力管理选择。在显示的实施例中，动力管理控制由动力管理控制部件基
于来自RPM传感器的反馈而实现。如在说明性的实施例中公开的，动力管理控制部件使用储存在系统存储器中的控制方法和特性来决定控制输入，以调整静液压参数用于动力管理。
图1是动力机械或车辆的说明性的实施例；
图2是用于图1中示出的类型的动力机械或车辆的液压回路的示意图。图3是例如图1中示出的动力机械或车辆的动力管理控制的示意图。
图4是在图1中示出的类型的动力机械或车辆的用户界面的实施例的示意图，该用户界面包括动力管理选择和各种操作控制。
图5-1和5-2示意性示出动力机械或车辆的用户界面的动力管理选择器的实施例。
图6是包括动力管理和速度控制的控制实施例的示意图。图7示出包括动力管理选择、速度控制选择和无控制选择的选择器的实施例。
图8示出包括控制方法和特性的动力管理部件的实施例。图9示出包括用于不同引擎空转速度的多个控制曲线的动力管理部件的实施例。
具体实施例方式
图1示出将本发明包含在其中或在其中使用本发明的动力机械或车辆100的实施例。如所示出的，显示的动力机械包括相对框架(未显示)支撑的主体104。轮子106连接至框架，使得动力机械或车辆在使用期间可在地面上驱动。然而，本发明的应用不限于如所显示的带轮子的车辆或装载机。例如，本发明具有用于沿着履带移动而不是轮子的动力机械的应用。
如图1所示，示出的动力机械IOO包括提升臂组件110，该组件用于升高、降低或定位工作工具或附件112 (其在示出的实施例中是铲斗)。提升臂组件110包括多个提升臂120 (在图1中仅示出其中的一个)。提升臂120枢转地连接至机械的主体104以升高和降低附件112。多个液压油缸或致动器124 (在图1中仅显示1个)连接至主体104和提升臂120，以升高和降低提升臂120。在图1中，提升臂组件110显示处于降低的位置以及以虚线显示处于升高的位置。车辆的方向和速度通过位于驾驶室或位于很远的位置的用户界面130 (示意性地示出)上的各种操作控制进行控制。例如，操作控制包括操纵杆、控制杆或踏板。
附件或工具112可旋转地连接至提升臂组件110，使得工具112的方向可相对提升臂组件110进行调整。工具112经由倾斜油缸(未在图1 中示出)可被旋转地调整或倾斜。倾斜油缸被伸长和缩回以调整附件或
工具112的方向和倾斜(例如，巻曲或倾倒位置)。虽然图1示出萨斗附
件或工具，但是应用不限于铲斗，根据特定工作应用可连接其它工具到
提升臂组件110或机械。例如，动力机械的提升臂组件110可支撑伊或 其它工具。
如图2显示，车辆100由静液压驱动组件来驱动，工作功能为液压 工作。如所示出的，静液压驱动组件包括一个或多个驱动泵或泵202和 静液压驱动马达204 (两者都被示意性地示出)。通过驱动传动装置 205，将来自驱动马达204的输出扭矩用于旋转动力机械或车辆的轮子 106。
在显示的实施例中，静液压驱动泵(或多个静液压驱动泵)202是具 有响应于电控制的可变流量控制部件(未显示)或旋转斜盘的可变排量 的泵。来自泵202的流体流的大小和方向通过用户界面130的各种操作 控制进行控制，以将向前和逆向运动赋予给车辆或动力机械。用户界面 130的各种操作控制可操作地连接至泵202的流量控制部件，以调整流体 流的大小和方向，来控制车辆的方向和速度。
如之前所述的，车辆或机械的工作功能通过各种液压回路来激励。 在示出的实施例中，各种液压回路包括各种液压控制或回路210 (示意性 示出)，其基于来自用户界面130的操作控制的输入而控制到提升油缸 124和倾斜油缸211 (示意性地示出)的流体流量和方向。流体经由工作 泵212供给至提升和倾斜功能的液压回路。另外，在示出的实施例中， 工作泵212供给流体至辅助液压装置214，以基于来自用户界面130的输 入操作更复杂工具或附件的辅助功能。
如图2显示，静液压驱动泵(多个泵)202和工作泵(多个泵)212 由引擎216来提供动力。经由节流阀输入218，对引擎216的速度(例如 RPMS (转/每分钟))进行控制。引擎上的过度负载可降低引擎的输出 RPMs，使得引擎很难跟上静液压驱动组件和其它液压系统的动力要求。 经由静液压驱动组件或其它系统(例如，液压控制和回路210或辅助液 压装置214)，对引擎216的这种过度要求可导致引擎216熄火。图3示出响应于过度动力要求的控制引擎熄火的动力管理系统，其 中，相同标号用于表示之前附图中的相同部件。在显示的实施例中，泵
202是具有通过控制器220响应于电控制的可变流量控制部件或旋转斜板 (未显示)的可变排量的泵。如所显示，控制220接收来自用户界面130 的各种操作控制的输入，来调整或控制来自泵202的流体流的大小和方 向。
如所显示，显示的动力管理功能包括动力管理部件222，该动力管理 部件222接收来自传感器224的引擎RPMs反馈，以及提供控制输入到 控制器220，以基于反馈的引擎RPMs来调整泵冲程或排量从而对动力使 用进行控制。如所描述的，动力管理部件220接收引擎RPM反馈，以响 应于引擎负载或RPMs来调整泵的排量。
如果引擎216上是高要求或负载，那么引擎RPMs降低。响应于引 擎RPMs的降低，动力管理部件222提供控制输入至控制器220，以调整 泵202的流量控制，从而减小泵202的冲程或排量以管理动力使用。相 反，如果引擎RPMs很高，动力管理部件222提供控制输入，使得泵可 通过用户界面130的操作控制以操作者命令的或选择的冲程运行。
在图3显示的控制系统中，基于传感器反馈和操作者输入或来自操 作控制(例如，操纵杆)的命令而自动控制泵冲程。有经验的用户更擅 长控制机械的操作，并且能在没有来自动力管理部件的控制输入或其它 反馈的情况下直接控制机械。
图4示出动力机械的控制实施例，其中，相同标号用于表示之前附 图中的相同部件。在显示的实施例中，用户界面130包括操作控制230 (例如，包括各种操作杆、踏板或操纵杆)和动力管理选择232，该动力 管理选择允许用户根据偏好或经验而激活或停用(deactivate)动力管理 控制。在动力管理选择232激活时，动力管理部件222接收引擎速度传 感器反馈和提供控制输入至控制器220，以如之前所描述那样调整泵冲程 或排量从而控制或管理动力使用。在动力管理选择232未被选择时，控 制器220在没有来自动力管理部件222或其它反馈的输入的情况下基于 操作控制输入来调整泵202的排量。
除了来自引擎RPM传感器224的反馈之外，在图4显示的实施例中，动力管理部件222接收来自节流阀位置传感器233的输入以控制动 力的使用。为了确定动力要求和控制动力管理的目的，来自节流阀位置 传感器233和引擎RPM传感器224的输入，提供要求引擎速度对实际引 擎速度的显示。
图5-1和5-2示出用于选择或激活动力管理控制的用户界面130的选 择器的示例性实施例。在图5-l中显示的一个实施例，选择器包括可旋转 的选择器转盘240，所述转盘240具有包括用于激活动力管理控制的"on" 标记和无控制的"off'标记在内的多个标记。如箭头244所示，转盘240 在包括能使用动力管理的"on"位置(如由"on"标记显示的)和"off'位置
(如由"off'标记显示的)的多个位置之间是可旋转的。在"off'位置中， 控制器220不能使用引擎速度传感器反馈来控制静液压驱动功能。
在另一实施例中，如图5-2示意性地显示地，选择器包括具有"on"位 置和"off，位置的选择器开关或触发器254。在示出的实施例中，在"on"位 置，动力管理是激活的，控制器220从动力管理部件222接收控制输入 以管理动力使用。在"off，位置，动力管理部件222不能如之前描述那样 基于引擎速度反馈来修改控制输入。虽然图5-1和5-2示出动力管理选择 的各种选择器，但是应用不限于显示的特定实施例，如本领域技术人员 将理解的，可以使用其它的选择器装置。
图6示意性示出包括多种控制模式的控制系统。在显示出的实施例 中，系统包括通过动力管理部件222实现的动力管理控制以及通过速度 控制部件260实现的速度控制。如所显示的，用户界面130包括动力管 理选择232、速度控制选择262和无控制选择264。
如之前描述的，动力管理选择激活动力管理控制。速度控制选择262 激活速度控制模式，如在速度控制模式中显示出的，速度控制部件260 接收来自引擎RPM传感器224的反馈，并构建成决定到控制器220的控 制输入以保持或控制速度。控制器220使用来自速度控制部件260的控 制输入来调整或控制泵排量或冲程，从而经由操作控制230保持由用户 输入而限定的设定速度。当激活无控制选择264时，控制器接收来自操 作控制230的输入，但不通过动力管理部件222和/或速度控制部件260 基于来自传感器的反馈而修改控制输入。
9图7示意性地示出模式选择器的实施例，该模式选择器包括用于选
择动力管理控制、速度控制和无控制的可旋转的选择器转盘270。如所示 出的，可旋转的选择器转盘270包括多个标记，这些标记包括动力管理 控制标记272、速度控制标记274和无控制标记276 (例如，"off，)。旋 转选择转盘270以将对应于所期望的控制模式的标记与选择器标识278 或其它标记对准。
如之前描述的，动力管理部件222构造成接收来自传感器224和233 的反馈，以及将控制输入输出给控制器220以管理动力使用。在图8显 示的实施例中示出，动力管理部件222包括过程部件280，该过程部件 280构造成基于储存在系统存储器中的控制方法或特性282来确定控制输 入。例如，控制方法或特性282可以储存有设定点或控制数据或方程以 优化动力使用或管理。
图9示出包括过程部件280的动力管理部件222的一个实施例，该 过程部件280基于空转引擎速度输入290、来自传感器224的引擎RPMs 反馈以及来自节流阀位置传感器233的节流阀位置来确定控制输入。图9 示出的控制特性包括多个控制曲线292，其对多个空转引擎速度为不同引 擎RPM反馈(如由轴296示出的)提供泵冲程设定点(如由轴294示 出)的。这些控制曲线提供百分比泵冲程，以基于来自RPM传感器224 的RPMs反馈，关于基于来自节流阀位置位置传感器233的反馈的要求 引擎速度，来縮小引擎的冲程(destroke)。在显示的实施例中示出，多 个控制曲线292对应于低、中和高空转引擎速度290，然而，本申请不限 于特定数量的控制曲线或所示出的实施例。
因此，假设引擎具有低空转速度，过程控制部件280基于来自传感 器224的引擎RPMs反馈，使用低速控制曲线来确定控制输入。如果引 擎具有中空转引擎速度，那么过程部件280基于引擎RPMs反馈，使用 中控制曲线来确定控制输入。如果空转引擎速度是高，那么过程部件280 使用高速度控制曲线来确定控制输入。
在可替代的实施例中，控制特性或方法包括各种方程或图线，过程 部件280使用这些方程或图线来确定输出控制参数。例如说明性地，控 制方程可基于数值或浮点空转引擎速度而非图9所示出的分级的(例如，低、中或高)空转引擎速度来确定对驱动泵202的控制参数。
尽管参考优选的实施例对本发明进行了描述，但是本领书技术人员 将认知到在不偏离本发明的精神和范围的情形下可在形式和细节进行改 变。
权利要求
1.一种用于动力机械的控制组件，包括控制器，构造成控制静液压驱动组件的静液压泵；动力管理部件，构造成接收来自感测装置的反馈以及确定到所述控制器的控制输入以缩小所述泵的冲程从而管理动力使用；和用户界面，该用户界面包括动力管理选择和无控制选择以选择动力管理控制模式，其中在所述动力管理控制模式中，所述动力管理部件给所述控制器提供所述控制输入，在所述无控制模式中，没有控制输入基于来自所述感测装置的所述反馈被提供给所述控制器。
2. 根据权利要求1所述的控制组件，其中，所述感测装置测量引擎 RPMs，所述动力管理部件构造成响应于引擎RPMs的减小而縮小所述静 液压泵的冲程以管理动力使用。
3. 根据权利要求1所述的控制组件，其中，所述用户界面包括选择 器，所述选择器包括用于所述动力管理选择的标记和用于所述无控制选 择的标记。
4. 根据权利要求1所述的控制组件，其中，所述用户界面包括速度 控制选择以选择速度控制模式，在所述速度控制模式中，速度控制部件 给所述控制器提供控制输入以提供速度控制。
5. 根据权利要求4所述的控制组件，其中，所述用户界面包括选择 器，所述选择器具有选择动力管理控制的标记、选择无控制的标记以及 选择速度控制的标记。
6. 根据权利要求1所述的控制组件，其中，所述动力管理部件包括 过程部件和控制方法和特性，所述过程部件基于储存在系统存储器中的 所述控制方法和特性确定所述控制输入。
7. 根据权利要求6所述的控制组件，其中，所述控制方法和特性包 括与关于泵冲程的引擎速度相关联的至少一个控制曲线或数据。
8. 根据权利要求6所述的控制组件，其中，所述过程部件使用所述 控制方法和特性以基于引擎RPMs和空转引擎速度来确定所述控制输 入。
9. 根据权利要求8所述的控制组件，其中，所述控制方法和特性包 括多个控制曲线，所述控制曲线与多个空转引擎速度的关于引擎RPMs 的泵冲程相关联。
10. 根据权利要求9所述的控制组件，其中，所述多个控制曲线包括 对应于低、中和高空转引擎速度的低、中和高控制曲线。
11. 一种动力管理部件，为可变排量泵提供控制输入到控制器，所述 动力管理部件包括过程部件，所述过程部件构造成接收传感器反馈并与 储存在系统存储器中的控制方法或特性接口，从而确定给所述控制器的 所述控制输入。
12. 根据权利要求11所述的动力管理部件，其中，所述储存的方法 或特性包括至少一个控制曲线或数据，所述控制曲线或数据与关于泵排 量或冲程的来自传感器反馈的引擎速度相关联。
13. 根据权利要求12所述的动力管理部件，其中，所述控制方法或 特性包括用于多个空转引擎速度的多个控制曲线或数据。
14. 根据权利要求13所述的动力管理部件，其中，所述多个空转引 擎速度包括低、中和高空转引擎速度。
15. —种方法，包括以下步骤接收来自动力机械或车辆上的用户界面的动力管理选择或无控制选 择中的一个，以激活动力管理控制或不控制；和响应于所述动力管理控制的选择，处理来自传感器的反馈以提供控 制输入到控制器，从而管理动力使用。
16. 根据权要求15所述的方法，包括以下步骤 停用所述动力管理控制，使得响应于所述无控制选择的选择，没有控制输入基于传感器反馈被提供给所述控制器。
17. 根据权利要求15所述的方法，包括以下步骤 基于动力管理部件的储存的方法和特性来确定给所述控制器的控制输入。
18. 根据权利要求15所述的方法，包括以下步骤接收空转引擎速度和引擎RPMs的输入；和 基于所述空转引擎速度和所述引擎RPMs来确定所述控制输入。
19. 根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤 接收低、中和高引擎空转速度中的一个；和基于所述低、中和高空转引擎速度来确定所述控制输入。
20. 根据权利要求19所述的方法，还包括以下步骤-使用对应于所述低、中和高空转引擎速度的控制曲线，来确定所述控制输入。
全文摘要
公开了用于动力机械或车辆的动力管理控制。在示出的实施例中，动力机械或车辆的用户界面(130)包括用于激活和停用动力管理控制的动力管理选择(232)。在示出的实施例中，动力管理控制通过动力管理控制部件(222)基于来自RPM传感器(224)的反馈来实现。如在说明性实施例中公开的，动力管理控制部件(222)使用储存在系统储存器中的控制方法和特性以确定控制输入，从而为动力管理调整静液压参数。
文档编号F16H61/46GK101652521SQ200880011011
公开日2010年2月17日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月4日
发明者斯科特·N·舒, 特洛伊·D·克拉夫特 申请人:克拉克设备公司