根据作业车辆履带相关温度自动控制车速的系统和方法与流程

本发明大体上涉及履带驱动式作业车辆，更具体地涉及根据一个或多个履带部件的温度来自动控制履带驱动式作业车辆车速的系统和方法。

背景技术：

目前的作业车辆(例如拖拉机及其它农用车辆)包括电子控制的发动机和联接至发动机的变速器(例如动力换挡变速器(pst)或者无级变速器(cvt))。变速器联接到用于将转矩从变速器转输至车轮或者履带的至少一个驱动桥总成。对于履带驱动式车辆，履带传动箱或者齿轮箱一般转动地联接至驱动桥总成，以用于将通过驱动桥总成传输的转矩传递至车辆的每个驱动履带组件中的驱动轮。众所周知，驱动轮与相应的环形履带转动地接合，以使得驱动轮的转动使履带转动，从而允许车辆向前或向后驱动。

用于履带驱动式作业车辆的履带通常是由弹性体材料(例如橡胶)形成的。尽管橡胶基履带提供了许多优点，但这种履带通常由于过热而加快磨损。例如，重载荷和/或高行驶速度会在橡胶履带内产生滞后发热，这会导致橡胶材料过早老化。过早老化会导致履带损坏和/或故障。

因此，在技术上希望有一种用于根据一个或多个履带部件的工作温度来控制履带驱动式作业车辆车速的系统和方法，以便防止在车辆履带内产生过度发热。

技术实现要素：

本发明的各方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或者可从说明中显而易见，或者可通过实施本发明来习得。

在一个方面，本发明涉及一种用于自动地控制履带式作业车辆车速的方法，该方法大体上可包括：利用计算装置接收与履带式作业车辆履带组件的履带部件工作温度有关的一个或多个信号；利用计算装置比较履带部件工作温度与为履带部件所限定的预定温度阈值；和当履带部件工作温度超过预定温度阈值时，利用计算装置自动地限制履带式作业车辆的车速。

在另一方面，本发明涉及一种用于自动地控制履带式作业车辆车速的系统，该系统大体上可包括履带组件，其具有履带、配置成驱动履带转动的驱动轮和配置成接合履带的至少一个副轮。该系统还可包括控制器，其具有一个或多个处理器和关联的存储器。存储器可存储指令，当指令由一个或多个处理器执行时将控制器配置成：接收与履带和/或所述至少一个副轮的工作温度有关的一个或多个信号；将工作温度与为履带和/或所述至少一个副轮所限定的预定温度阈值比较；和当工作温度超过预定温度阈值时自动地限制履带式作业车辆的车速。

参照以下说明和所附权利要求将更易于理解本发明的这些及其它特征、方面和优点。并入说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用来阐明发明原理。

附图说明

参照了附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明全面可实现公开，包括其最佳方式，其中：

图1示出了根据本发明各方面的履带驱动式作业车辆的一个实施例的透视图；

图2示出了根据本发明各方面的适用于图1中所示作业车辆的履带组件的一个实施例的透视图；

图3示出了根据本发明各方面的用于根据一个或多个车辆履带部件的工作温度来自动地控制履带式作业车辆车速的系统的一个实施例的示意图；和

图4示出了根据本发明各方面的用于根据一个或多个车辆履带部件的工作温度来自动地控制履带式作业车辆车速的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在详细地参阅本发明的实施例，附图中示出了一个或多个实例。每个实例用于解释本发明，但不限制本发明。实际上，本领域技术人员将明白，在不脱离发明范围或者精神的情况下可以对本发明做出各种改型和变型。例如，作为一个实施例组成部分所示出或者描述的特征可以用于另一实施例，以得出又一实施例。因此，本发明意在涵盖落入所附权利要求及其等同范围之内的改型和变型。

大体上，本发明涉及根据一个或多个车辆履带部件的工作温度来自动地控制履带式作业车辆车速的系统和方法。具体地说，在一些实施例中，履带式作业车辆可包括履带组件，其具有环形履带、驱动轮和一个或多个副轮(例如一个或多个惰轮和/或一个或多个滚轮)。在这些实施例中，一个或多个履带部件的工作温度可被直接监测(例如，经由温度传感器)或者间接监测(例如，通过根据一个或多个其它监测车辆参数来估计温度)。例如，在特定实施例中，履带工作温度可被直接或者间接地监测。在另一实施例中，另一履带部件的工作温度可被直接或者间接地监测，进而可提供履带工作温度的指示。例如，对于许多履带组件的配置来说，履带直接在地面和履带组件的一个或多个滚轮之间被挤压。因此，通过监测滚轮工作温度(例如，通过监测金属轮辋的工作温度，例如在金属轮辋和履带之间的界面处或者沿着与履带相对的金属表面的内部)，该工作温度可提供履带工作温度的指示。

通过监测履带部件工作温度，履带式作业车辆的控制器可配置成自动地控制作业车辆的车速，以防止履带部件(尤其是履带)的过热。具体地说，在一些实施例中，可将履带部件工作温度与预定温度阈值(例如，与需要减小或者限制车速以防止履带过热时的温度有关的温度阈值)相比较。在这些实施例中，当确定了履带部件工作温度超过预定温度阈值时，控制器可配置成自动地限制履带式作业车辆的车速。例如，控制器可根据履带部件的当前工作温度来设定作业车辆的最高速度极限。这样，控制器可控制作业车辆的操作(例如，通过控制变速器和/或发动机的操作)，以使得作业车辆的地面速度不超过由控制器设定的最大速度极限。

现在参照附图，图1示出了作业车辆10一个实施例的透视图。如所示，作业车辆10为农用拖拉机。然而，在其它实施例中，作业车辆10可为本领域中已知的任何其它合适的作业车辆，包括用于农业和建筑、运输、运动等应用的作业车辆。

如图1中所示，作业车辆10包括一对前部履带组件12、一对后部履带组件14(仅示出了一个)和联接至履带组件12、14并由其支撑的底盘16。如以下参照图3所述，作业车辆10还可包括传动系，该传动系包括发动机、变速器和驱动桥总成，它们由底盘16支撑并且与前部履带组件12和/或后部履带组件14中的一个或多个机械连接。此外，封闭式操作者驾驶室18由底盘16的一部分支撑，并且可以容纳各种控制装置(未示出)以允许操作者控制作业车辆10的操作。

应当明白，如上所述和如图1中所示的作业车辆10的配置仅用来在示例性应用领域说明本发明。因此，应明白本发明可容易地适用于任何作业车辆配置方式。例如，在替代实施例中，作业车辆10可包括开放式操作者驾驶室18和/或可配置成可操作地联接至任何合适种类的作业器具，例如拖车、喷杆、肥料罐、饲料粉碎机、犁等。类似地，在另一替代实施例中，与具有四个履带组件12、14的情况相反，作业车辆10可仅包括两个履带组件。例如，作业车辆10可包括沿着作业车辆10一侧定位的第一履带组件和沿着作业车辆10另一侧定位的第二履带组件。

现在参照图2，示出了根据本发明各方面的图1中所示一个后部履带组件14的示例性实施例的透视图。如所示，履带组件14可大体上包括履带20和用于驱动履带20的驱动轮22。如下面将描述的，驱动轮22可经由履带传动箱而与作业车辆10的传动系机械连接，该履带传动箱容纳一个或多个驱动部件(例如，一个或多个合适的齿轮)，以用于将转动能量从传动系传递给驱动轮22。此外，履带组件14可包括一个或多个副轮，例如前惰轮24、后惰轮26和定位在惰轮24、26之间的多个滚轮28，以便使履带20的部分接触地面。

如图2中所示，履带20为无端的或者连续环形履带，包括沿着履带20外表面限定胎面花纹的多个胎面块30。大体上，履带20可由任何合适的材料构成，并且可限定任何合适的胎面花纹。例如，在一些实施例中，履带20可至少部分地由弹性体材料形成，例如橡胶材料或者钢增强的橡胶材料。胎面块30可与履带20一体地形成，或者可以单独地附接至履带20，例如通过将胎面块30化学粘结至履带20。此外，如图2中所示，履带20可包括从履带20的内表面向内径向地延伸的多个纵向间隔开的驱动凸块32。众所周知，驱动凸块32可配置成被驱动轮22机械地接合，以使得随着驱动轮22转动，履带20围绕无端环转动，以便驱动作业车辆10。

应当明白，图2中所示的履带组件14只是简单地示出，以提供合适的履带组件结构的一个实例。在其它实施例中，履带组件14可具有任何其它合适的履带式结构，包括具有任何其它合适数量的副轮，例如任何数量的惰轮24、26和/或滚轮28，这些轮24、26、28相对于驱动轮22定位于任何合适的位置处。此外，履带组件14可大体上限定任何其它合适的形状。例如，在所示出的实施例中，履带组件14大体上限定具有倒圆边缘的三角形。在其它实施例中，履带组件14可限定椭圆形状或者具有倒圆边缘的矩形形状。

现在参照图3，根据本发明的各方面，示出了用于自动地控制履带式作业车辆10车速的系统100的一个实施例的示意图。如所示，系统100大体上可包括：如上所述的一个或多个履带组件12、14；和传动系102，适用于给每个履带组件的履带20传递动力，以便驱动作业车辆10。大体上，传动系102可包括配置成安装在作业车辆10的底盘16(图1)上的发动机104和变速器106。变速器106可经由一个或多个轴108而可操作地联接至发动机104，并且可配置成提供可变调整的传动比，以用于经由驱动桥总成110和各个履带传动箱112、114将发动机动力传递至驱动轮22。如所示，驱动桥总成110可包括：差速器113，其联接至变速器106的输出轴115；和一个或多个半轴116，其联接至差速器113，以用于将动力传递至各个履带传动箱112、114。

大体上，每个履带传动箱112、114可对应于用于在半轴116和驱动轮22之间传递动力的独立齿轮箱。因此，如所示，每个传动箱112、114可包括一个或多个齿轮118，其配置成将半轴116可转动地联接至输出轴120，以用于驱动相应履带组件的驱动轮22。这样，半轴116的转动运动可经由内部齿轮118分别传递至第一和第二履带传动箱112、114的各输出轴120，以驱使驱动轮22转动。如上所指出的，每个驱动轮22可配置成接合其相应的履带20，以用于围绕由驱动轮22和相应的副轮(例如，惰轮24、26和滚轮28)所限定的无端环转动履带。

此外，如图3中所示，系统100还可包括控制器150，该控制器150配置成自动地控制履带式作业车辆10的操作，例如通过根据履带组件12、14的一个或多个履带部件的工作温度自动地限制作业车辆10的车速，和/或通过自动地控制发动机104和/或变速器106的操作。大体上，控制器150可对应于本领域中已知的任何合适的处理器式装置，例如任何合适的计算装置和/或多个计算装置的任何组合。因此，在一些实施例中，控制器150可包括一个或多个处理器152和相关的存储器154装置，配置成执行多种由计算机执行的功能。如本文所使用的，术语“处理器”不但指本领域中包含在计算机中的集成电路，而且指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路及其它可编程电路。此外，控制器150的存储器154可大体上包括存储元件，存储元件包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(ram))、计算机可读的非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、光盘只读存储器(cd-rom)、磁光盘(mod)、数字通用光盘(dvd)和/或其它合适的存储元件。存储器154可大体上配置成存储合适的计算机可读指令，当由处理器152执行时，计算机可读指令把控制器150配置成执行各种由计算机实施的功能，例如本文所描述的方法。此外，控制器150还可包括多种其它合适的部件，例如通信电路或者模块、一个或多个输入/输出通道、数据/控制总线等。

应当明白，控制器150可对应于作业车辆10的现有控制器，或者控制器150可对应于单独的处理装置。例如，在一个实施例中，控制器150可形成单独插入式模块的全部或者一部分，该插入式模块可安装在作业车辆10内，以允许在无需在作业车辆10的现有控制装置上加载附加软件的情况下实施所公开的系统和方法。

在一些实施例中，控制器150可配置成监测对履带组件12、14的一个或多个履带部件的工作温度有影响的一个或多个车辆参数。例如，在一个实施例中，控制器150可配置成直接监测一个或多个履带部件的工作温度，例如履带20的工作温度和/或一个或多个滚轮28的工作温度。在此实施例中，控制器150可通信地联接至一个或多个温度传感器160，以用于监测履带部件的工作温度。例如，如图3中所示，温度传感器160可与履带部件操作性地相联，以允许连续地监测履带部件的工作温度。例如，回头参照图2，温度传感器160可与履带20和/或一个或多个滚轮28操作性地相联。

应当明白，温度传感器160可大体上对应于本领域中已知的配置成监测部件温度的任何合适传感器。例如，合适的温度传感器可包括但不限于热电偶、温度计、热敏电阻、电阻式温度检测器、光纤温度传感器、半导体温度传感器、高温计、热成像仪等。

作为直接监测履带部件工作温度的替代方式，控制器150可配置成根据指示履带工作温度的一个或多个其它车辆参数来估计或者预测履带部件工作温度。例如，在一个实施例中，控制器150可配置成监测作用于每个履带20上的载荷、当前车速和作业车辆10以当前车速运行的时间。根据这些监测的车辆参数，控制器150就可预测一个或多个履带部件的工作温度。

在一些实施例中，控制器150可配置成根据存储在控制器的存储器154内的合适数学模型来预测履带部件的工作温度。例如，可以通过进行在给定车速下改变履带载荷和/或压缩循环数(根据车速和车辆保持该速度的时间来确定压缩循环数)的实验来获得履带部件的实验温度数据。根据实验温度数据，可开发出根据给定车速下履带载荷和压缩循环数来预测履带部件工作温度的模型。这样，通过监测作用于每个履带20上的当前载荷、当前车速和作业车辆10以当前车速运行的时间，控制器150可利用数学模型来估计或者预测履带部件的工作温度。

应当明白，控制器150可配置成使用本领域中已知的任何合适的速度感测器件和/或方法来监测车速。例如，在一个实施例中，控制器150可通信地联接至配置成直接监测车速的车速传感器162，例如通过提供与履带组件12、14之一操作性相联的车速传感器，或者通过使用任何其它合适的车速传感器(例如，配置成监测车速的gps装置)。替代地，控制器150可通信地联接至可指示当前车速的任何其它传感器。例如，在一替代实施例中，控制器150可联接至配置成监测发动机104输出速度的发动机速度传感器164。在该实施例中，通过知道发动机104的当前输出速度以及变速器106的当前传动比，控制器150可配置成计算当前车速。

还应当明白，控制器150可配置成使用本领域中已知的任何合适的载荷感测器件和/或方法来监测作用于履带20上的载荷。例如，在一些实施例中，控制器150可联接至配置成监测作用于履带20上的载荷的一个或多个载荷传感器166。大体上，载荷传感器166可对应于配置用来测量可表示作用于履带20上载荷的任何力(例如，由于作业车辆10的重量而作用于履带上的压力)的任何合适传感器。因此，例如，载荷传感器166可以是一个或多个压力传感器、应变仪、测压元件和/或本领域中已知的任何其它合适的载荷传感器。载荷传感器116可大体上置于作业车辆10上或内的任何合适位置处，以便允许控制器150确定作用于履带20上(例如作用于一个或多个履带组件12、14中的履带部件上或内，或者作用于作业车辆10上或内的任何其它合适位置)的载荷。

此外，在一些实施例中，控制器150可配置成根据所测得和/或预测的履带部件工作温度来自动地限制履带式作业车辆10的车速。例如，在一个实施例中，控制器150可配置成将履带部件工作温度与为履带部件限定的预定温度阈值进行比较。在工作温度超过预定温度阈值的情况下，控制器150可配置成将作业车辆10的车速限制至最大速度极限，以防止过热对履带20的损害。在该情况中，如果作业车辆10当前以超过最大速度极限的车速运行，则控制器150可配置成将车速自动地减小至最大速度极限以下的速度，例如通过将变速器106自动地调低速档和/或通过自动地调整发动机104的输出速度。类似地，如果操作者指令了超过最大速度极限的车速，则控制器150可配置成自动地控制变速器106和/或发动机104的操作，以使得车速不超过最大速度极限，例如通过限制变速器106和/或发动机104的操作使得车速仅可增加至最大速度极限以下的水平。

在本发明的特定实施例中，控制器150可配置成相对于各个不同的预定温度阈值监测履带部件工作温度。例如，控制器150可配置成相对于第一温度阈值、第二温度阈值、第三温度阈值和第四温度阈值检测工作温度，第二温度阈值大于第一温度阈值，第三温度阈值大于第一和第二温度阈值，并且第四温度阈值大于第一、第二和第三温度阈值。在实施例中，每个温度阈值可与不同的最大速度极限相关。例如，在履带部件工作温度超过第一温度阈值的情况下，控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第一最大速度极限(例如，小于40千米每小时(kph))。然而，如果工作温度继续升高并超过第二温度阈值，则控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第二最大速度极限(例如，小于35kph)。类似地，如果工作温度继续升高并超过第三温度阈值，则控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第三最大速度极限(例如，小于30kph)。此外，如果工作温度继续升高并超过第四温度阈值，则控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第四最大速度极限(例如，小于25kph)。

还应当明白，作为根据各递增的温度阈值而减小作业车辆10最大速度极限的替代，控制器150可配置成根据工作温度超过了给定的预定温度阈值的总时间来减小最大速度极限。例如，当履带部件工作温度开始超过预定温度阈值时，控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第一最大速度极限(例如，小于40kph)。之后，如果工作温度维持在预定温度阈值以上一段时间(例如，一个小时)，则控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第二最大速度极限(例如，小于35kph)。类似地，如果工作温度维持在预定温度阈值以上更长的一段时间(例如，两个小时)，则控制器150可配置成将车速自动地限制至小于第三最大速度极限(例如，小于30kph)。当工作温度维持在预定温度阈值以上各个更长的时间段时，该方法可通过逐渐地降低作业车辆10的最大速度极限而继续。

此外，在一些实施例中，控制器150可配置成为作业车辆10的操作者提供履带部件工作温度已经超过给定阈值或者已经升高至可能损害履带20的水平的通知。例如，在特定实施例中，控制器150可配置成当履带部件工作温度超过为履带部件所限定的初始温度阈值时通知操作者，该初始温度阈值低于控制器150配置成应自动地限制车速时的预定温度阈值。在该实施例中，当工作温度超过初始温度阈值时，控制器150可将合适的控制信号传输给设置在操作者驾驶室18(图1)内的车辆部件，以便为操作者提供与履带部件工作温度有关的合适通知。例如，控制器150可配置成通过将控制信号传输至设置在驾驶室18内用于向操作者提供可视通知的显示板、灯和/或任何其它合适部件来提供可视通知。类似地，除了可视通知以外或者作为其替代，控制器150可配置成通过向设置在驾驶室18内配置成向操作者提供声音通知的扬声器和/或任何其它合适部件传输控制信号来提供声音通知。

现在参照图4，根据本发明的各方面，示出了用于自动地控制履带式作业车辆10车速的方法200的一个实施例的流程图。大体上，在此针对以上参照图3描述的系统100来描述方法200。然而，本领域普通技术人员应当明白，所公开的方法200还可以在任何其它合适的系统内实施。此外，虽然图4描绘了按特定次序执行的步骤以便于示出和论述，但是本文所论述的方法不限于任何特定次序或者布置。利用本文所提供的公开内容，本领域的技术人员将明白，本文所公开的方法的各个步骤可以省略、重排、组合和/或在不脱离本发明范围的情况下以多种方式修改。

如图4中所示，在(202)，方法200可包括接收与履带式作业车辆履带部件工作温度相关的一个或多个信号。例如，如上所指出的，控制器150可配置成接收与一个或多个履带部件的工作温度相关的信号，例如来自配置成直接监测工作温度的一个或多个温度传感器160的信号和/或与提供工作温度指示的一个或多个其它车辆参数相关的信号(例如，与履带载荷、车速和/或车辆10已以当前速度移动的时间相关的信号)。

此外，在(204)，方法200可包括把履带部件工作温度与为履带部件限定的预定温度阈值比较。具体地说，如上所指出的，控制器150可配置成把监测的温度与任意个预定温度阈值比较。例如，控制器150可把监测的温度和与向关于履带部件温度的操作提供通知有关的初始温度阈值比较。此外，控制器150可把监测的温度和与限制作业车辆10车速有关的一个或多个其它温度阈值比较。

此外，在(206)，方法200可包括当工作温度超过预定温度阈值时自动地限制作业车辆的车速。具体地说，在一些实施例中，控制器150可配置成当工作温度超过预定温度阈值时将车速自动地限制至最大速度极限。之后，控制器150可控制车辆的发动机104和/或变速器106的操作，以确保车速维持在最大速度极限以下。

说明书采用了实例来公开本发明(包括最佳方式)，以及使本领域普通技术人员能实施本发明(包括制造和使用任何装置或者系统并且执行任何所含的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。这些其它实例在权利要求的范围内，只要是包括没有不同于权利要求文字措辞的结构元件，或者是包括与权利要求文字措辞无实质差别的等同结构元件。