用于作业机械的自动离合器系统的制作方法

背景技术：

本发明涉及作业机械，更具体而言，涉及与这种作业机械相关联的离合器布置和离合方法。

作业机械可以用于农业、建筑、工业和林业技术领域，并且通常用于执行某种类型的作业活动。农用拖拉机形式的作业机械通常用于提供拖曳、动力输出(pto)和/或液压动力。例如，农用拖拉机可以用于拖曳货车或中耕机，或者可以同时用于拖曳和pto动力(诸如打包机)，或者可以仅用于静止pto动力(诸如便携式螺旋钻或研磨混合器)，或者可以用于液压动力(诸如液压泵和/或气缸)。

作业机械通常包括内燃(ic)发动机形式的动力单元。ic发动机可以是压缩点火发动机(即，柴油发动机)或火花点火发动机(例如，汽油发动机)的形式。对于大多数重型作业机械，动力单元采用柴油发动机的形式，其对于相关的作业操作具有更好的超载运转(lugging)、下拉和扭矩特性。

对ic发动机的负载冲击可以是传动系负载(例如，被拖曳在作业机械后面的工具)、外部负载(即，非传动系负载)或辅助负载的结果。寄生负载是通过作业机械的正常操作放置在发动机上的非传动系负载，无需操作者干预(例如，发动机冷却风扇、液压油冷却回路泵等)。辅助负载是通过选择性的操作者干预而放置在发动机上的非传动系负载(例如，辅助液压负载，诸如联合收割机上的卸载螺旋钻、前端装载机、反铲附件等)。

离合器通常用于使ic发动机与传动系(特别是变速器)接合或脱离。离合器可以是湿离合器或干离合器，并且可以是液压控制的或电动液压控制的，电动液压控制的离合器通常由车辆控制单元(vcu)和变速器控制单元(tcu)两者控制。压下操作者的驾驶室内的离合器踏板使得信号被发送到vcu，vcu进而将一个或多个信号发送到tcu以控制离合器。

还已知当操作者压下操作者驾驶室中的制动踏板时自动断开(脱离)离合器。这种类型的自动离合器在本行业中已知为各种名称，诸如“自动离合器”或“制动离合器”或“停车再走(stopandgo)”。当从空档驱动到前进或后退时，操作者需要使用可用的离合器踏板。但是，当制动到静止并且重新启动(或倒车)时，主离合器在刚好到达静止之前自动断开，并且在释放制动踏板时再次闭合。

与美国专利no.7,445,101对应的ep1655517b1公开了一种自动离合器系统，其中vcu接收与以下每一个对应的输出信号：1)前进/后退梭杆位置；2)制动踏板位置；以及3)车速。车速信号可以用于确定车辆是否处于静止状态，并且当制动踏板被释放时，离合器被致动以使车辆向前或向后移动。

通常，车速被用作激活自动离合的阈值。例如，当以低于2km/h驾驶时，在压下制动踏板时主离合器断开以允许离合器断开并且车辆静止而不会使ic发动机熄火(stall)。使用车速的问题在于，当以高档位驾驶时，甚至在例如9km/h，发动机也可能低于低怠速并且仍然熄火。有可能增加车速阈值，但随后在每个档位离合器都在该车速处断开。在下坡驾驶时，压下制动踏板会使主离合器在9km/h处断开，这可能是不期望的。

技术实现要素：

本发明的一种形式针对用于作业机械的ic发动机与变速器之间的离合的自动离合器系统。自动离合器系统包括至少一个制动踏板、至少一个制动指示器、可电控离合器和至少一个电气处理电路。每个制动指示器提供与对应制动踏板的状态对应的输出信号。至少一个电气处理电路与至少一个制动指示器和可电控离合器耦合，并且适于接收制动指示器输出信号并且依赖于制动指示器输出信号来控制可电控离合器。该自动离合器系统的特征在于发动机负载指示器提供与ic发动机的负载状态对应的输出信号。至少一个电气处理电路适于接收发动机负载指示器输出信号并且依赖于发动机负载指示器输出信号来控制可电控离合器。

在一个实施例中，至少一个电气处理电路适于在发动机负载指示器输出信号与高于阈值的发动机负载对应时断开离合器。

在另一个实施例中，阈值等于ic发动机上的峰值发动机负载的大约30％。

在又一个实施例中，至少一个电气处理电路包括vcu、发动机控制单元(ecu)和tcu。ecu接收发动机负载指示器的输出信号并与vcu通信。vcu处理发动机负载指示器和至少一个制动指示器的输出信号以控制可电控离合器。

在又一个实施例中，至少一个制动踏板是两个制动踏板的形式，并且至少一个制动指示器是两个制动指示器的形式，每个制动指示器与相应的制动踏板相关联。

在另一个实施例中，至少一个电气处理电路适于在制动踏板中的每一个被同时致动时断开离合器。

在又一个实施例中，该自动离合器系统还可以包括离合器踏板，以及提供与离合器踏板的状态对应的输出信号的离合器踏板传感器。至少一个电气处理电路适于依赖于离合器踏板输出信号来控制可电控离合器。

在又一个实施例中，如果离合器踏板输出信号指示离合器被完全压下，则至少一个电气处理电路将不断开可电控离合器，并且离合器必须由操作者手动致动。

在又一个实施例中，当离合器踏板输出信号高于阈值时，认为离合器被完全压下，其中阈值诸如指示大于被完全压下的离合器踏板的90％的输出信号。

在附加的实施例中，作业机械可以包括提供输出信号的车速传感器，并且至少一个电气处理电路适于依赖于车速传感器输出信号来控制可电控离合器。

在附加的实施例中，如果车速高于阈值(诸如20km/h)，则至少一个电气处理电路将不断开电控离合器。

在另一个实施例中，作业机械包括前进/后退梭传感器，其提供与前进/后退梭的状态对应的输出信号，并且至少一个电气处理电路适于依赖于前进/后退梭传感器输出信号来控制可电控离合器。

在另一个实施例中，可电控离合器是电动液压离合器。

在另一个实施例中，作业机械包括农用拖拉机。

附图说明

通过参考下面结合附图对本发明实施例的描述，本发明的上述和其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更加清楚，并且将更好地理解本发明，其中：

图1是包括本发明的自动离合器系统的实施例的作业机械的示意图。

在若干视图中，对应的标号表示对应的部分。本文阐述的示例说明了本发明的实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参考图1，示出了本发明的作业机械10的实施例的示意图。假设作业机械10是农业作业机械(诸如农用拖拉机)，但作业机械10可以是不同类型的农业作业机械，或者可以是建筑、林业、矿业或工业作业机械。

作业机械10包括ic发动机12，ic发动机12通常通过来自ic发动机12的输出曲轴16与变速器14耦合。假设ic发动机12在所示实施例中是柴油发动机，但ic发动机12也可以是汽油发动机、丙烷发动机等。ic发动机12的尺寸和构造取决于应用。

变速器14可以具有常规设计，因此本文不再详细描述。在所示实施例中，假设变速器14是可控制的电动液压变速器，但变速器14可以是不同类型的变速器。变速器14具有输出端，该输出端与至少一个其它下游传动系部件18耦合，该传动系部件18进而与多个驱动轮20耦合，其中一个驱动轮20在图1中示出。当然，应该认识到的是，在履带式作业车辆的情况下，传动系部件18可以与地面接合履带耦合。

变速器14还可以向一个或多个外部负载22提供输出动力，外部负载22进而在ic发动机12上提供附加的负载。外部负载22通常是pto或液压负载的形式，这取决于作业机械的类型。例如，外部负载22可以与前端装载机臂(loaderboom)、铲斗、反铲液压功能、谷物卸载螺旋钻功能、砍伐锯马达等相关联。ic发动机12还可以直接向辅助负载24(诸如一个或多个冷却风扇、空调压缩机、交流发电机、空气压缩机或者向非工具功能提供动力的液压泵)提供动力。因此，ic发动机12上的总负载是拖曳负载、外部负载和辅助负载的函数。

作业机械10可以包括一个或多个电气处理电路，诸如ecu26、tcu28和/或vcu30。ecu26以电子方式控制ic发动机12的操作，并且与和ic发动机12的操作相关联的多个指示器和致动器(未具体示出)耦合。例如，ecu26可以与指示发动机控制参数的指示器耦合，其中发动机控制参数诸如一个或多个进气歧管内的空气流量、发动机速度、曲轴位置、加燃料速率和/或定时、废气再循环(egr)率、冷却温度、油压、涡轮增压器叶片位置等。此外，ecu26可以从vcu30接收表示由操作者输入的车辆控制参数的输出信号，诸如使用地速致动器输入的命令地速或使用速度范围选择杆输入的速度范围。ecu26可以与控制燃料量、燃料喷射定时、egr阀位置等的致动器耦合。

类似地，变速器控制单元(tcu)28以电子方式控制变速器14的操作，并且与和变速器14的操作相关联的多个指示器耦合。ecu26和tcu28经由提供双向数据流的总线结构(诸如can总线32)耦合在一起。

vcu30可以从各种指示器接收输入信号，诸如从与外部负载22和辅助负载24相关联的负载指示器接收输入信号。这些信号可以表示实际负载或者允许计算外部负载和辅助负载。负载值可以被分发到can总线30。

虽然各种电子部件(诸如ecu26、tcu28和vcu30)被示为使用有线连接耦合在一起，但是还应当理解的是，无线连接可以用于某些应用。

离合器34是可电控离合器，其可以被控制以用于ic发动机12和变速器14之间的接合和脱离。离合器34通常处于tcu28的控制下，但是在一些应用中当然也可以处于ecu26和/或vcu30的控制下。

根据本发明的一个方面，作业机械10可以包括自动离合器系统，自动离合器系统总体以标号40表示。自动离合器系统40包括至少一个电气处理电路(诸如ecu26、tcu28和/或vcu30)、可电控离合器34、一个或多个制动指示器42以及发动机负载指示器44。

一个或多个制动指示器42可以被配置为与所示实施例中的相应制动踏板(未示出)相关联的开关，但是也可以被不同地配置为诸如传感器等。每个制动指示器42提供与对应制动踏板的状态对应的输出信号。当作业机械10被配置为拖拉机时(诸如在所示实施例中假设的)，作业机械通常包括两个制动踏板，其可以由操作者选择性地压下或同时压下以用于制动和/或转向。因此，在所示实施例中，假设作业机械具有一对制动踏板，并且设置两个制动踏板指示器42以感测每个相应制动踏板的压下。当停车时，操作者通常将他的脚放在两个制动踏板之间并且同时操作两个制动踏板。可替代地，大多数制动踏板可以设有闩锁，该闩锁将两个制动踏板的移动锁定在一起。无论如何，当操作者有意地打算使作业机械10减速或停车时，两个制动踏板同时被压下，使得每个制动踏板向vcu30提供输出信号。

vcu30可以使用来自制动踏板指示器42的输出信号来确定两个制动踏板同时被压下，并且可以与tcu28通信，tcu28进而可以自动地与离合器34接合或脱离。来自制动踏板指示器42的输出信号还可以用于致动行车制动器(servicebrake)36。

发动机负载指示器44被定位成感测ic发动机12上的输出负载，并提供与ic发动机12的负载状态对应的输出信号。在所示实施例中，发动机负载指示器是定位成与发动机曲轴16相关联的传感器，并且被假设为感测与发动机曲轴16相关联的输出扭矩。输出扭矩可以被直接使用或被转换成负载值以确定ic发动机12上的负载。如前面所提到的，ic发动机12上的总负载可以由拖曳负载、外部负载22和/或辅助负载24形成。在另一个实施例中，发动机负载指示器44可以是(由ecu26或vcu30)使用发动机相关参数(诸如柴油喷射数据、发动机rpm等)计算出的值。

来自发动机负载指示器44的(一个或多个)输出信号可以被发送到ecu26，ecu26进而可以与vcu30和/或tcu28通信以自动控制离合器34。在一个实施例中，vcu可以接收(一个或多个)制动踏板指示器输出信号和发动机负载指示器输出信号并且与tcu通信，tcu进而控制电可控离合器34。在另一个实施例中，tcu28可以适于接收来自(一个或多个)制动踏板指示器42和发动机负载指示器44的输出信号并且依赖于来自(一个或多个)制动踏板指示器和发动机负载指示器中的每一个的输出信号来控制可电控离合器34。tcu28可以适于在两个制动踏板都被压下时以及发动机负载指示器输出信号与高于阈值的发动机负载对应时断开离合器34。例如，tcu28可以在阈值等于ic发动机12上的峰值发动机负载的大约30％时断开离合器34。

在一些操作条件下，在自动离合期间使用发动机负载指示器输出信号可能是重要的。例如，如果作业机械在轻载或重载(诸如拖曳货车或谷物推车)的情况下下坡行驶，如果操作者同时应用两个制动器，则可能不期望断开离合器。在这种情况下断开离合器可能造成空转情况，当被拖曳的工具将其沿坡向下推时，这实际上会增加作业机械的行驶速度。维持离合器闭合允许发动机制动器帮助控制作业机械速度，这是操作者预期作业机械执行的行为。也可能存在其它可能不期望在发动机轻负载情况下断开离合器的情况。因此，tcu28可以适于仅在发动机负载高于预先选择的阈值并且两个制动踏板都被压下时断开离合器34。

自动离合器系统40还可以包括车速传感器46，其提供与作业机械10的地速对应的输出信号。车速传感器46可以与手油门或脚油门、用于静液压传动的脚踏踏板、用于确定地速的光学相机等相关联地使用。tcu28可以适于依赖于车速传感器输出信号来控制可电控离合器34。例如，tcu28可以被操作为使得如果车速高于阈值(诸如20km/h)则其将不断开可电控离合器34。

自动离合器系统40还可以包括前进/后退梭传感器48，其向vcu30提供与前进/后退梭(未具体示出)的状态对应的输出信号。这种前进/后退梭通常被配置为转向柱上的手柄，其可以在前进、空档和后退位置之间移动，并且可以在不使用脚踏离合器的情况下改变作业机械的移动方向。vcu30可以使用前进/后退梭传感器输出信号，或者与tcu28交流输出信号，tcu28可以适于依赖于前进/后退梭传感器输出信号来控制可电控离合器34。例如，tcu28可以适于在前进/后退梭传感器输出信号与前进/后退梭处于向前移动位置对应时断开可电控离合器34。

自动离合器系统40还可以包括离合器踏板传感器50，其向vcu30提供与离合器踏板(未具体示出)的状态对应的输出信号。当作业机械10被配置为拖拉机时，离合器踏板通常被配置为由操作者的左脚操作的脚踏板。离合器踏板传感器50可以感测离合器踏板的位置以确定操作者何时手动压下离合器踏板。vcu30可以使用离合器踏板传感器输出信号，或者与tcu28交流输出信号，tcu28可以适于依赖于离合器踏板传感器输出信号来控制可电控离合器34。例如，tcu28可以适于如果离合器踏板输出信号指示离合器被完全压下则不断开可电控离合器，然后必须由操作者使用离合器踏板手动致动离合器34。在一个实施例中，当离合器踏板输出信号高于阈值(诸如指示大于被完全压下的离合器踏板的90％的输出信号)时，可以认为离合器被完全压下。

将认识到的是，虽然上面使用术语“传感器”等来确定系统部件的各种状态，但术语“传感器”旨在涵盖确定相关参数的其它方式。例如，离合器踏板传感器可以被配置为与离合器踏板相关联的一个或多个开关，并且前进/后退梭传感器可以被配置为与前进/后退梭相关联的一个或多个开关。