专利名称：具有带有速度范围选择器的牵引锁机构的动力机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自我推进的动力机械。更具体地，本发明内容涉及一种用于控制速度范围和在动力机械中制动的装置。
背景技术：
在很多不同的施工现场通常可以看到诸如移送机(skid steer)或轮式装载机(wheel loader)的动力机械。装载机通常包括可移动的提升臂，提升臂支撑多种可拆卸的诸如铲斗或钻孔机的作业工具。大多数动力机械还包括驱动系统，驱动系统包括用于推进动力机械的轮子或履带。
驱动系统通常由发动机供以动力，发动机使得一对分别与液压牵引电机连接的液压泵运转，液压牵引电机反过来为轮子的移动供以动力。很多动力机械都配备有速度范围机构，速度范围机构能够使得动力机械在很多速度范围中的一个内，例如在高速和低速范围内运行。在横越有不利的地形或操纵易损的工具时，操作人员选择低速范围。操作人员另外也可以选择不同的速度范围，例如在只是沿路行驶时选择高速范围。
在有些情况下，希望动力机械确实地停止。很多动力机械都配备有阻止驱动系统移动轮子的牵引锁机构。牵引锁机构可以手动操作、自动操作或手动和自动操作。美国专利No.5,551,523披露了这种系统的一个实例，通过引用对该专利加以引用。然而还是需要在动力机械-包括具有多个速度范围的动力机械-中开发出高效且耐用的牵引锁机构系统发明内容本发明涉及一种具有多个速度驱动系统和牵引锁机构的动力机械。驱动系统包括速度范围机构，其能够使得动力机械至少在高速和低速范围内运行。在刹车时可操纵牵引锁机构，以防止驱动系统使得动力机械的轮子或履带移动。在刹车时控制器接收信号，并在使得牵引锁机构啮合之前将驱动系统置于低速范围内。
例如，控制器判定驱动系统在低速范围内运行还是在高速范围内运行。如果驱动系统处于高速范围内，则控制器将该系统置于低速范围内，然后使牵引锁机构工作。如果系统已经处于低速范围内，则驱动系统保持不变，且控制器使得牵引锁机构工作。
一方面，本发明阐述了一种动力机械，具有驱动系统，驱动系统带有包括速度范围选择器的速度范围机构。速度范围机构有选择地使得动力机械在高速和低速范围(也可能是其它速度范围)内运行。动力机械还包括牵引锁机构，其适于防止驱动系统使得动力机械移动。动力机械还包括制动控制电路，其从至少一个源，例如从在动力机械的驾驶室内的牵引锁开关接收制动输入(其表明需要促动牵引锁机构)。制动控制电路响应于制动输入为控制器提供制动输出信号。控制器适于响应于制动输出将控制器输出提供给牵引锁机构和速度范围选择器机构。在动力机械在非低速范围，例如高速范围内运行时产生控制器输出，包括选择低速范围和优选经过短的时间延迟促动牵引锁机构。
另一方面，本发明包括用于具有驱动系统的动力机械的过程，所述驱动系统具有可选择的高、低速范围和牵引锁机构。所述过程包括接收制动输入信号。响应于制动输入信号，对动力机械是否处于低速范围进行判定。在动力机械处于低速范围内时，牵引锁机构工作。在动力机械未处于低速范围内，例如处于高速范围内时，则选择低速范围并选择牵引锁机构。
图1为通常的具有本发明的特征的动力机械的侧视图；图2为图1的动力机械的控制电路的示意方框图。
图3为用在图1的动力机械中且由图2的控制电路控制的牵引锁系统的实例的示意图；和图4为图2的控制电路的控制过程流程图。
具体实施例方式
图1示出作为动力机械的一个实例的移送装载机10的侧视图。移送装载机10包括被轮子14支承的机架12。而且机架12支承驾驶室16，其规定了将座椅19基本封闭的操作员室。操作人员坐在座椅19上，以便控制移送装载机10。驾驶室16的一部分与座椅杆21连接。在操作人员坐到座椅19上时，操作人员将座椅杆21从虚线所示的被升高的位置回转到图1所示的被降低的位置。
提升臂17在枢轴点20与机架12连接，图中只示出枢轴点20中的一个，另一个枢轴点位于移送装载机10的对面。一对液压缸22通过枢轴与机架12在枢轴点24连接，并与提升臂17在枢轴点26连接，图中仍然只示出液压缸22中的一个。提升臂17还与作业工具，即图中所示的铲斗28连接。提升臂17通过枢轴与铲斗28在枢轴点30连接。另一液压缸32通过枢轴与提升臂17在枢轴点32连接，并与铲斗28在枢轴点36连接。尽管只示出一个液压缸32，但应理解，可以采用任意需要数量的液压缸，用于使得铲斗28或任何其它合适的工具工作。
驾驶室16中的操作人员可以通过有选择地促动液压缸22和32来操纵提升臂17和铲斗28。通过促动液压缸22和引起它们增加长度，操作人员使得提升臂17通常垂直向上地在箭头38所示的方向上移动，由此移动铲斗28。在操作人员促动液压缸22并引起它缩短长度时，铲斗28通常垂直向下移动到图中所示的位置。
操作人员还可以通过促动液压缸32来操纵铲斗28。在操作人员使得液压缸32增加长度时，铲斗28围绕枢轴点30向前倾斜。相反，在操作人员使得液压缸32缩短长度时，铲斗28围绕枢轴点30向后倾斜。所述倾斜通常是沿着箭头40所示的弧形路径的。
装载机10包括发动机(未示出)，用于以本领域公知的方式为包括提升臂和驱动系统41(图2)的系统供以动力。驱动系统包括与发动机连接的一对液压泵，例如左泵和右泵。左泵与用于驱动在装载机10左侧的轮子14的左侧液压驱动电机连接。右泵与用于驱动在装载机10右侧的轮子14的右侧液压驱动电机连接。所述电机在图2中示意地以52来表示。
驱动系统接收很多操作员输入，以便控制移送装载机10。位于驾驶室内部的手控杆便是驱动系统控制的一个实例。操作人员移动手控杆，以便控制装载机10的速度和方向。手控杆通常还包括引起装载机10停止的中间位置(neutral position)。在驱动系统41中所包括的用于停止装载机的另一装置是能够代替手控杆的牵引锁系统或机构56。下面参照图3对牵引锁机构加以详细阐述。驱动系统的另一特征是多速度范围选择器44。多速度范围选择器44至少包括高速范围和低速范围。在选择低速范围时，装载机可以在第一初始速度(通常为“停止”)和低的最大速度之间运行。在选择高速范围时，装载机可以在第二初始速度(通常为“停止”)和高的最大速度之间运行，其中高的最大速度大于低的最大速度。驱动系统还与用于控制装载机10的运行的控制电路48连接。
图2示出用于控制诸如移送装载机10的动力机械的运行的控制电路43。控制电路43包括多速度范围选择器开关44和制动开关输入电路46，多速度范围选择器开关44和制动开关输入电路46中的每一个都将输入信号提供给诸如逻辑控制器的控制器48。控制器48对输入进行处理，并将可用的输出提供给速度选择器阀50，其反过来对形成速度范围机构53的一部分的驱动电机单元52进行控制；制动控制机构54，其形成牵引锁机构56的一部分。驱动电机单元是泵和电机的组装件，其中泵部分的数量决定了电机的速度。
速度范围选择器开关44从操作员接收输入，并将输出提供给控制器48，以便将动力机械10置于多个速度模式或速度范围中的一个。例如，动力机械可以配备有两个速度范围，即低速范围和高速范围。根据一实例，在低速范围内的驱动控制机构允许对移送装载机进行比在高速范围内精确的定位。操作人员可以选择低速范围，以便例如操纵易损的工具，或者设法通过不利的地形。高速范围用于更灵敏的速度控制，和例如为了沿路行驶，操作人员可以选择高速范围。动力机械另外可以包括操作人员可选的速度范围。
制动或停止开关输入电路46将信号提供给控制器48，以便停止装载机10的轮子14。可以将多个操作人员控制的、自动的或采用其它方式的制动类型的或停止信号输入提供给制动开关46，以表明需要停止装载机10。例如，开关46可以与座椅杆传感器连接，座椅杆传感器指示是否座椅杆21处于被降低的位置且操作人员坐到座椅19上。在座椅杆传感器指示座椅杆21处于被升高的位置且装载机10可运行时，控制器48可以设法停止装载机10的运行。其它输入给制动或停止开关输入电路46的输入可以包括其它操作人员选择的机构，例如驾驶室安装的牵引锁开关，用于表明需要停止装载机10的运行和促动牵引锁机构56。
基于从制动开关输入电路46接收的制动或停止输入，控制电路48产生输出，以促动牵引锁机构56。图3示出了牵引锁机构的一个实例。该例的牵引锁机构56包括具有多个凸出件61的盘形件59，凸出件61安装在驱动机构66的一部分上，例如安装在轴63(图3)上，或者安装在传动部件上，用于驱动装载机10的轮子14。利用包括与两个线圈69，71连接的铁心或柱塞67的螺线管64对楔形件65进行操控。螺线管54例如与上述制动控制机构54相对应。根据一实例，线圈69，71中的一个在内圈，另一个在外圈环绕柱塞67。在允许楔形件65朝着箭头73的方向落到盘形件59上时，楔形件与凸出件61啮合，并将轴63锁定，从而防止轴63旋转，并由此防止轮子14旋转和装载机10移动。在楔形件65从在盘形件59上的凸起件61的路径提起时，轴63被解锁，从而允许装载机10移动。
螺线管64的两个线圈69，71包括第一线圈69(或牵拉线圈)，第一线圈69是大电流的线圈，其可以用于将楔形件65拉起和使其离开凸起件61的路径。在楔形件离开凸起件61时，第一线圈69失去能量，并且第二线圈71(或保持线圈)被供以能量，以保持楔形件65离开凸起件61的路径。该实例的保持线圈71是电流小于牵拉线圈69的小电流的线圈。因此，控制器48产生输出，以使得保持线圈失去能量，并允许楔形件落入到凸起件61的路径上，由此将驱动机构66锁定，或者给牵拉线圈供以能量，以便将楔形件65拉出与驱动机构66的啮合和允许装载机10移动。
再次参照图2，控制器48还将可用的输出提供给与驱动电机52连接的速度选择器阀50。该实例的速度选择器阀50是两速度阀，或高/低阀。阀50用于控制在驱动电机单元52内的液压液。在操作人员选择高速模式时，阀50被设定在使得驱动电机52在高速范围内运行的高速设置状态。在操作人员选择低速模式时，阀50被设置成使得驱动电机52在低速范围内运行。装载机10在高速模式下的最大速度大于在低速模式下的最大速度。
图4举例示出控制器48的控制过程，用于使得牵引锁机构56的制动控制机构54工作。在工作期间，控制器48待命以随时可以从制动开关46接收输入，如方框75所示。在制动开关将输入提供给控制器48时，控制器48判定装载机是否处于高速范围内，如方框77所示。在装载机10在低速范围内运行时，控制器48在方框83促动制动控制机构54。根据一变型方案，控制器48只将信号提供给制动控制机构54，而并不提供给选择器阀50。在装载机10在高速范围内运行时，控制器48将信号提供给选择器阀50，以便将驱动电机52置于低速范围，如方框79所示。如方框81所示，设有一短时间的延迟。本实例的时间延迟是几分之一秒，然后控制器48对锁机构进行牵引。
可以对图4所示的过程进行多种变型设计，这里对其中的一些变型加以阐述。例如，一个变型方案包括将判定装载机是在高速范围内运行还是停止的方框77去掉。根据该变型方案，控制器48总可以将信号提供给选择器阀50，以便将驱动电机52置于低速范围内，见方框79。在驱动电机52已经处于低速范围内时，选择器阀50不动作，但过程仍然处于“选择低速范围”。在如图所示的过程中，步骤77在步骤75之后进行，或者顺序进行。
根据另一变型方案，方框75和77表示的步骤同时或几乎同时进行，或者并行进行。根据另一变型方案，控制器48可以产生两个信号，一个信号被提供给速度范围机构53，以便选择低速范围，而第二信号则经过时间延迟被提供给牵引锁机构56。也可以在本发明的保护范围内设计出其它变型方案。
因此本发明所述的车辆在牵引锁机构啮合之前使得速度范围选择器工作。在选择低速度之后牵引锁机构啮合之前的时间延迟非常短。牵引锁机构是用于防止驱动机构使得动力机械移动的型面配合的锁机构。
尽管已经结合优选的实施方式对本发明予以了阐述，但本领域技术人员可以理解，在不偏离本发明的实质和保护范围的前提下可以做出形式上和内容上的变型。
权利要求
1.一种动力机械，具有驱动系统；速度范围选择器，所述速度范围选择器与所述驱动系统连接，且适于有选择地使得所述动力机械至少在高速范围和低速范围内运行；牵引锁机构，所述牵引锁机构适于移动到停止位置，以防止所述驱动系统使得所述动力机械移动；制动控制电路，所述制动控制电路接收制动输入，并产生适于促动所述牵引锁机构的制动输出；控制器，所述控制器与所述制动控制电路可操作地连接，以便接收所述制动输出，且适于响应于所述制动输出将控制器输出提供给所述牵引锁机构和所述速度范围选择器，从而在所述动力机械在非所述低速范围的速度范围内运行时，选择所述低速范围并将所述牵引锁机构移动到其停止位置。
2.如权利要求1所述的动力机械，其中所述低速范围包括在使得所述动力机械停止的速度和低的最大速度之间速度，所述高速范围包括在使得所述动力机械停止的速度和高的最大速度之间速度，其中所述高的最大速度大于所述低的最大速度。
3.如权利要求1或2中任一项所述的动力机械，其中非所述低速范围的速度范围是所述高速范围。
4.如前述权利要求中任一项所述的动力机械，其中所述牵引锁机构包括具有多个凸起件的盘形件，所述凸起件适于与有选择地处于所述凸起件的路径上的楔形件啮合。
5.如权利要求1至3中任一项所述的动力机械，其中所述制动控制电路适于接收多个制动输入。
6.如权利要求5所述的动力机械，还包括产生所述多个制动输入中的一个的座椅杆传感器。
7.如权利要求1所述的动力机械，其中在所述动力机械在所述低速范围内运行时，所述控制器适于响应于所述制动输出产生第二控制器输出，其中所述第二控制器输出被所述牵引锁机构接收，以便仅仅将所述牵引锁机构移动到其停止位置。
8.如权利要求1至3中任一项所述的动力机械，其中所述控制器延迟将所述牵引锁机构促动到其停止位置，直到在选择所述低速范围之后。
9.一种具有驱动系统的动力机械，所述动力机械包括牵引锁机构，所述牵引锁机构适于停止所述驱动系统；速度范围机构，所述速度范围机构与所述驱动系统连接，且适于有选择地使得所述动力机械在高速范围或低速范围内运行；动作控制电路，所述动作控制电路用于接收动作控制输入，并产生动作输出；控制器，所述控制器与所述动作控制电路作用连接，以便接收所述动作输出，且适于响应于所述动作控制输出将控制器输出提供给所述牵引锁机构和所述速度范围机构中的至少一个，并促动所述牵引锁机构。
10.如权利要求9所述的动力机械，其特征还在于，在所述动力机械在所述高速范围内运行，同时所述动作控制输出被接收时，控制器输出既被提供给所述牵引锁机构，又被提供给速度范围机构，所述控制器输出为所述动力机械选择所述低速范围，并在经过延迟之后促动所述牵引锁机构。
11.如权利要求9所述的动力机械，其特征还在于，在所述动力机械在所述低速范围内运行时，所述控制器输出被提供给所述牵引锁机构，而不提供给所述速度范围机构，由此只促动所述牵引锁机构。
12.一种方法，用于控制具有驱动系统和牵引驱动锁机构的动力机械的停止，所述驱动系统具有可选择的高、低速范围，过程包括产生信号，表明所述动力机械应该停止；响应于对所述信号的接收，判定所述动力机械是否处于低速范围；在所述驱动系统处于所述低速范围之后，使得所述牵引锁机构对所述驱动系统、所述动力机械产生作用。
13.如权利要求12所述的方法，其中在所述动力机械处于所述高速范围内时，所述控制器选择所述低速范围，然后使得所述牵引锁机构工作。
14.一种过程，用于具有速度范围机构和牵引锁机构的动力机械，所述速度范围机构具有可选择的高、低速范围，所述过程包括接收信号，以便使得所述牵引锁机构工作；响应于所述信号判定所述驱动系统处于所述低速范围；只在所述驱动系统处于所述低速范围内时使得所述牵引锁机构工作。
15.如权利要求14所述的过程，其中对所述驱动系统处于所述低速范围内的判定包括将控制输出施加到所述速度范围机构上。
全文摘要
一种自我推进的动力机械(10)，配备有驱动系统(41)和牵引锁机构(56)。所述驱动系统(41)包括速度范围选择器(44)和能够使得所述动力机械(10)在高速范围和低速范围运行的相关机构。所述牵引锁机构(56)在工作时防止所述驱动系统使得所述动力机械(10)的轮子(14)移动。控制器(48)确保所述驱动系统(41)在使得所述牵引锁机构(56)啮合之前处于所述低速范围内。在所述驱动系统(41)处于所述高速范围内时，所述控制器(48)首先将所述驱动系统(41)置于所述低速范围内，然后所述控制器(48)在经过短的时间延迟之后使得所述牵引锁机构(56)工作，以使得所述机械(10)动态减速。在所述驱动系统(41)已经处于所述低速范围内时，所述驱动系统(41)保持不动，且所述控制器(48)促动所述牵引锁机构(56)。根据一种变型方案，所述控制器(48)确保所述驱动系统(41)在与所述牵引锁机构(56)啮合之前处于所述低速范围内。
文档编号E02F9/24GK101031447SQ200580032475
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月20日 优先权日2004年9月27日
发明者杰拉尔德·M·伯格 申请人:克拉克设备公司