(57)【要約】【課題】流体静力学ドライブ作業機械のアップシフトを提供する。【解決手段】流体静力学ドライブ作業機械のアップシフトの方法が提供される。本方法は、作業機械のハイクラッチ圧力を上昇圧力に向かって調整するステップを含む。ハイクラッチ圧力を調整しつつ、作業機械の流体静力学ドライブのモータ容量は、所定のモータ容量に向かって増大される。記録された制御アルゴリズムを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を有する制御モジュールを含む流体静力学ドライブ作業機械も提供される。制御アルゴリズムは、作業機械のスロットル位置に基づきモータ容量を制御するための第１の手段と、スロットル位置以外の要因に基づきモータ容量を制御するための第２の手段とを含む。【選択図】図１
2006194445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体静力学ドライブ作業機械のアップシフトの方法であって、
作業機械のハイクラッチ圧力を上昇圧力に向かって調整するステップと、
ハイクラッチ圧力を調整しつつ、作業機械の流体静力学ドライブのモータ容量を所定のモータ容量に向かって増大させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
所定のモータ容量が、少なくとも部分的に、作業機械のロークラッチとハイクラッチとの間の相対的なギヤ比に基づいており、
モータ容量を増大させるステップが、作業機械の所定のトルク限界又はトルク限界の所定の増加レートに少なくとも部分的に基づくレートで、モータ容量を所定のモータ容量に向かって増大させるステップを含み、
ハイクラッチ圧力を調整するステップが、作業機械の所定のトルク限界又はトルク限界の所定の増加レートに少なくとも部分的に基づくレートで、ハイクラッチ圧力を上昇圧力に調整するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
作業機械のロークラッチ圧力をスリップ点に向かって減少させるステップを含み、
モータ容量を増大させるステップが、ロークラッチ圧力がスリップ点に達する時点に又はその後に開始され、またハイクラッチ圧力が上昇圧力に達する時点に又はその前に終了される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも部分的に作業機械のスロットル位置に基づきトランスミッション出力シャフトのシフト速度を決定するステップと、
作業機械のトランスミッション出力シャフト速度がシフト速度にあるかあるいは当該速度に近接するまでロークラッチ圧力の調整を阻止するステップと、
ハイクラッチ圧力が上昇圧力に達した後に、作業機械の対地速度に主に基づきモータ容量を調整又は設定するステップと
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
物品であって、
記録された制御アルゴリズムを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を備え、前記制御アルゴリズムが、
流体静力学ドライブ作業機械の対地速度に主に基づき、流体静力学ドライブ作業機械のモータ容量を制御するための第１の手段と、
アップシフト中に前記作業機械のモータ容量を制御するための第２の手段であって、対地速度以外の要因に主に基づくレートで、モータ容量を所定の容量に向かって増大させるための手段を含む第２の手段と
を備える物品。
【請求項６】
前記制御アルゴリズムが、前記レートでモータ容量を所定の容量に向かって同時に増大させつつ、アップシフト中にハイクラッチ圧力を増大させるための手段を含み、
前記第２の手段が、前記作業機械の所定のトルク限界又はトルク限界の増加レートに少なくとも部分的に基づき、前記レートを決定するための手段を含む請求項５に記載の物品。
【請求項７】
さらに、前記制御アルゴリズムが、
前記作業機械のスロットル位置とエンジンのトルク要求とに少なくとも部分的に基づき、前記作業機械のトランスミッション出力シャフトのアップシフト速度を決定するための手段と、
トランスミッション出力シャフト速度がアップシフト速度未満にある限り、前記作業機械のアップシフトを阻止するための手段と
を含む請求項６に記載の物品。
【請求項８】
流体静力学ドライブ作業機械であって、
モータと、該モータと結合されたトランスミッションとを含む流体静力学ドライブであって、前記トランスミッションが少なくともハイクラッチとロークラッチとを有する流体静力学ドライブと、
前記モータと前記トランスミッションとに動作可能に結合された電子制御モジュールであって、記録された制御アルゴリズムを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を有する物品を含む電子制御モジュールと
を備え、前記制御アルゴリズムが、
前記作業機械の対地速度に主に基づき、前記モータの容量を制御するための第１の手段と、
対地速度以外の要因に主に基づき、アップシフト中に前記モータの容量を制御するための第２の手段と
を含む流体静力学ドライブ作業機械。
【請求項９】
前記第２の手段が、前記作業機械の所定のトルク限界又はトルク限界の変化レートに少なくとも部分的に基づくレートで、前記モータの容量を所定の容量に向かって調整するための手段を含む請求項８に記載の流体静力学ドライブ作業機械。
【請求項１０】
前記制御アルゴリズムが、
前記作業機械のスロットル位置を示す値を決定するための手段と、
トランスミッション出力シャフト速度を示す値を決定するための手段と、
作業機械のスロットル位置とエンジンのトルク要求とに少なくとも部分的に基づき、前記トランスミッション出力シャフトのアップシフト速度を計算するための手段と、
前記トランスミッション出力シャフトの速度がアップシフト速度未満である場合、前記作業機械のアップシフトを阻止するための手段と
をさらに備え、
前記作業機械が、
前記電子制御モジュールと動作可能に結合されまたトランスミッション出力シャフトがアップシフト速度に達する時点に又はその後に、ロークラッチ圧力を減少圧力に向かって調整するように動作可能であるロークラッチアクチュエータと、
前記電子制御モジュールと動作可能に結合されまたロークラッチ圧力が減少圧力に達する時点に又はその後に、ハイクラッチ圧力を上昇圧力に向かって調整するように動作可能であるハイクラッチアクチュエータと、
前記電子制御モジュールと動作可能に結合されまたロークラッチの圧力が減少圧力に達する時点に又はその後に、前記モータの容量を所定の容量に向かって調整するように動作可能であるモータアクチュエータと
をさらに備える請求項９に記載の流体静力学ドライブ作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、一般に、流体静力学ドライブ作業機械に関し、より詳しくは、このような機械のアップシフトのための方法及びソフトウェア制御アルゴリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロスタティック又は「ハイスタット」ドライブは、作業機械を推進するための原動力としてのエンジン回転によって加圧された作動液を利用する作業機械の駆動伝達系又は駆動伝達系の部分を指す。典型的な設計では、ポンプがエンジンの出力シャフトで駆動され、加圧された作動油を作業機械の１つ以上の軸とさらに結合された油圧モータに供給する。共通に、ポンプ及びモータの両方は可変容量を有し、作業機械の駆動シャフトに、さらに作業機械のホイール又は履帯に加えられる相対トルク及び速度の変更を可能にする。
【０００３】
例えば、作業機械オペレータが作業機械のホイール又は履帯に比較的高いトルクを供給しようと望む場合、ポンプから所定の油圧で、モータの行程毎に比較的大きな力がホイール又は履帯に伝達される程度に、モータの容量は比較的大きいであろう。比較的より小さなトルクが望まれる場合、例えば比較的より高い速度で作業機械を運転する場合、モータの相対的な容量を減少させることができ、またその相対的なストローク速度をポンプ容量の増大によって増大させることができる。このように、連続可変の結合がエンジンと作業機械の地面係合ホイール又は履帯との間に配置される。
【０００４】
ハイスタットドライブ作業機械の可変容量形ポンプと可変容量形モータとの組み合わせにより、運転中の著しい柔軟性が創出されるが、改良の余地がある。多くの公知の設計において、ハイスタットドライブシステムの運転の効率及び円滑さが、作業機械オペレータの身体的能力ならびに様々なシステム構成部材の制限によって制限される。オペレータが意図せず余りに速くポンプ又はモータ容量を調整した場合、モータによって地面係合ホイール又は履帯に提供されるトルクの比較的速い変化は、問題であり得る。過度に高いトルク、又はトルクの変化は、作業機械に過度に大きな加速又は減速を誘発するか、あるいは作業機械に関連技術で「ジャーク」として知られるものを増大又は減少させる可能性がある。作業機械の運転は、オペレータにとって不快であるだけでなく、機械を傾けるか又はその上の積載材料をこぼす危険を招くこともある。逆に、オペレータが余りに遅くモータ又はポンプを調整する場合、オペレータは作業機械を失速させるか、あるいは加速又は加速の増大を維持するには不十分なトルクを供給する危険を犯すことになる。さらに、円滑さの向上のため生産性が犠牲にされることが多い。
【０００５】
共有の（特許文献１）は、流体静力学ドライブ経路又は組み合わせた流体静力学式及び機械式トランスミッションドライブ経路を含む連続可変トランスミッションのシフト点を制御するための方法を示している。機械式トランスミッションは、トルクの中断なしに滑らかなシフトを可能にするように思われる遊星ギヤ装置を含む。この方策及び構造は有望に思われるが、乗り手の快適さと作業効率との全体的な組み合わせを改良する余地が常に残る。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，６２４，３３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の開示は、上述した問題又は不都合の１つ以上に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一形態において、本発明の開示は、流体静力学ドライブ作業機械のアップシフトの方法を提供する。本方法は、作業機械のハイクラッチ圧力を上昇圧力に向かって調整するステップを含む。ハイクラッチ圧力を調整しつつ、作業機械の流体静力学ドライブのモータ容量は、所定のモータ容量に向かって増大される。
【０００９】
他の形態において、本発明の開示は、記録された制御アルゴリズムを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を有する物品を提供する。制御アルゴリズムは、流体静力学ドライブ作業機械の対地速度に主に基づき、流体静力学ドライブ作業機械のモータ容量を制御するための第１の手段を含む。さらに、制御アルゴリズムは、アップシフト中に作業機械のモータ容量を制御するための第２の手段であって、対地速度以外の要因に主に基づくレートで、モータ容量を所定の容量に向かって増大させるための手段を含む第２の手段を含む。
【００１０】
なお他の形態では、本発明の開示は流体静力学ドライブ作業機械を提供する。作業機械は、モータと、モータと結合されたトランスミッションとを含む流体静力学ドライブであって、トランスミッションが少なくともハイクラッチとロークラッチとを有する流体静力学ドライブを含む。さらに、作業機械は、モータとトランスミッションとに動作可能に結合された電子制御モジュールを含み、電子制御モジュールは、記録された制御アルゴリズムを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。制御アルゴリズムは、作業機械の対地速度に主に基づき、モータの容量を制御するための第１の手段と、対地速度以外の要因に主に基づき、アップシフト中にモータの容量を制御するための第２の手段とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、流体静力学ドライブ作業機械１０が示されている。作業機械１０は、その中に配置された流体静力学ドライブシステム１１を含み、このシステムは、エンジン１２と、可変容量形ポンプ１４と、可変容量形モータ１６と、少なくとも２つのギヤ、例えばローギヤ１８ａ及びハイギヤ１８ｂを有するトランスミッション１８とを含む。電子制御モジュール２０がさらに設けられ、本明細書に記載したように、作業機械１０のアップシフト中に、ポンプ１４及びモータ１６の容量とギヤ１８ａ又は１８ｂの係合とを電子制御するように動作可能である。作業機械１０は、バケット１３を有するフロントエンドローダとして示されているが、図１に示した設計が模範的なものに過ぎず、作業機械１０が多種多様な他の流体静力学ドライブ作業機械の任意のものであり得、その多くが公知であることを認識すべきである。
【００１２】
作業機械１０には、オペレータが従来の制御ハンドル又はレバーで、エンジンスロットルを調整しまた走行方向を制御する１組の制御装置を装備してもよい。一実施形態において、オペレータは、制御ハンドルを前方に押して、作業機械１０を前方方向に移動させ、またハンドルを後方に引いて、作業機械１０を後進方向に移動させる。したがって、走行方向を反転するために、オペレータは制御ハンドルを単純に押すか又は引く。作業機械１０を中立に置くために、オペレータは制御ハンドルを中心位置に移動させ得る。ある考えられる実施形態において、例えば追加の制御レバー又はボタンにより、オペレータは、本明細書に記載したように、流体静力学ドライブ１１の構成部材の１つ以上を含む様々な作業機械構成部材を選択的に手動で調整することが可能である。作業機械１０のアップシフトは、例えば、制御レバーをローギヤ位置からハイギヤ位置に移動することによって、あるいはボタンを押し下げることによって、オペレータによって命令することが可能である。電子制御モジュール２０はまた、スロットル位置、作業機械速度又はトランスミッション出力速度のような要因に基づき、作業機械を自動的にアップシフトするように構成し得る。
【００１３】
電子制御モジュール２０は、オペレータからの入力なしに、アップシフト中に流体静力学ドライブ１１の構成部材のすべてを電子制御するように動作可能であることがさらに考えられる。しかし、ある用途のために、オペレータが、アップシフト中に流体静力学ドライブ１１の構成部材の１つ以上に対し手動制御を有することが望ましいかもしれない。したがって、オペレータからの入力が電子制御モジュール２０からの制御命令に優先するか又はそれを補完するように、オペレータ制御装置を設計することができる。作業機械１０が加速しているが、ハイギヤ１８ｂよりもローギヤ１８ａが適切である勾配に接近している場合、オペレータは、例えば、シフトに付随して流体静力学ドライブ１１の様々な調整を遅らせ、中断し又は一時的に停止することを望むかもしれない。同様に、例えば、作業機械１０が勾配を下方走行している場合、オペレータは、より低いギヤ１８ａにより作業機械の走行を減速するか又は作業機械をより低い速度に維持することを可能にするために、アップシフトを遅らすか又は阻止することを望むかもしれない。作業機械１０には、例えば、オペレータが障害物のために比較的迅速な減速決定を行った場合にアップシフトを見送るために、作動時に、電子制御モジュール２０によって行われる作用に優先するか又はそれを補完し得るホイール又はエンジンブレーキをさらに装備してもよい。
【００１４】
同様に図２を参照すると、流体静力学ドライブシステム１１の概略図が示されている。電子制御モジュール２０は、通信ライン３３を介してスロットルアクチュエータ３２に接続され、それと制御通信している。一実施形態において、電子制御モジュール２０は、アクチュエータ３２を調整することによって、エンジンスロットルの位置及び／又は位置の変化レートを調整するように動作可能である。このように、電子制御モジュール２０はエンジン１２の燃料供給及び速度、又はその変化レートを制御することができる。作業機械１０には、従来のスロットル制御装置をさらに装備してもよく、これによって、オペレータは手動で、例えば、アクセルペダルを利用してスロットル位置を調整することができる。
【００１５】
他の通信ライン３９により、電子制御モジュール２０とクラッチアクチュエータ３８とを接続してもよい。クラッチアクチュエータ３８は、典型的に、２つのクラッチアクチュエータを備え、ギヤ１８ａと１８ｂのそれぞれに対応する。作業機械１０は二重ギヤトランスミッション１８の関連で記載しているが、当業者は、２つよりも多くのギヤを有する作業機械が本発明の開示の範囲内にあるものとして意図されることを認識するであろう。電子制御モジュール２０は、本明細書に記載したように、トランスミッション１８の出力シャフトの速度、又は速度を示す値を決定するように動作可能であることが好ましい。
【００１６】
作業機械１０はまた、オペレータが所望のように選択的にクラッチを係合又は係脱できるように、従来のクラッチペダル又は制御レバーを含んでもよい。このような実施形態では、オペレータは、前方又は後進走行方向のいずれかに、作業機械１０をローギヤとハイギヤとの間で手動でシフトすることができる。電子制御モジュール２０がトランスミッション１８のシフトを自動制御する場合でも、簡単に手動でクラッチを調整することによって、あるいは電子制御モジュール２０の制御機能を無効にする何か他の手段によって、オペレータが電子制御によるシフトに優先できるように、作業機械１０を設計することが可能である。
【００１７】
電子制御モジュール２０は、通信ライン３５を介してポンプアクチュエータ３４にさらに接続され、それと制御通信している。制御モジュール２０は、アクチュエータ３４でポンプ１４の位置及び／又は位置の変化レートを調整するように典型的に動作可能である。オペレータが手動でポンプ容量を調整できるように、手動制御を作業機械１０に設けてもよい。ポンプ１４は、二方向性の可変容量形斜板ポンプであり得、ポンプ１４の斜板に対するポンプ１４の本体の位置の調整により、本技術分野で周知の方法でその容量が調整される。
【００１８】
「二方向性」という用語は、作動油を２つの方向のいずれかにポンプできるポンプを指すと理解されるべきである。このような実施形態では、ポンプ１４の本体に対するポンプ１４の斜板の角度は、作業機械１０の前進走行に対し第１の、例えば正の容量配向における最大容量と、作業機械１０の後進走行に対し第２の、例えば負の容量配向における最大容量との間で変化できる。斜板がポンプ本体に対しゼロ角度にある場合、容量はゼロであり、すなわち、ポンプは回転中に流体を変位させず、最小の負荷をエンジン１２にかけている。相対的な斜板角度がゼロ角度から正の容量配向に向かって調整される場合、ポンプ１４は、増加する流体量をモータ１６に対して第１の方向に変位させる。逆に、相対的な斜板角度が負の容量配向に向かって調整される場合、ポンプ１４は、増加する流体量をモータ１６に対して第２の反対方向に変位させる。本発明の開示はまた、公知の他の手段によって二方向性の能力を有する他のポンプタイプも考慮している。
【００１９】
モータ１６とのポンプ１４の流体結合は、ポンプ１４の相対的な斜板角度により、モータ１６にポンプされる流体の方向及び流量の決定を可能にする。このように、ポンプ１４の容量の調整により、モータ１６が回転している方向を反転し、したがって、作業機械１０のホイール又は履帯に対する動力の方向、最終的にその走行方向を反転することができる。
【００２０】
さらに他の通信ライン３７は、電子制御モジュール２０とモータアクチュエータ３６とを接続し、電子制御モジュール２０がモータ１６の位置又は位置の変化レートを調整することを可能にする。モータ１６は典型的に可変容量形モータであり、モータアクチュエータ３６の調整により、このようにモータ１６の相対的な容量を調整することができる。電子制御モジュール２０は、典型的に、例えば、アクチュエータ３６の位置に基づきモータ１６の容量を決定するようにさらに動作可能である。モータ１６は、複数のピストン又はモータ本体に対して駆動プレート又はそれと関連する斜板の相対角度を調整することによってポンプ１４の容量が変更可能であるという点において、ポンプ１４と同様である。モータ１６は、最大容量配向と最小容量配向との間で、比較的ゼロに近く又はそれと等しく調整可能である。このように、モータ１６は二方向性でないが、本発明の開示の範囲から逸脱することなく、二方向性のモータの使用が可能である。手動のモータコントローラ、例えば制御レバーは、オペレータがモータアクチュエータ３６を手動で制御できるように、作業機械１０のオペレータの手の届く範囲内に位置付けてもよい。
【００２１】
電子制御モジュール２０は、記録された制御アルゴリズムを有するコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。制御アルゴリズムは、例えば、シフトが行われていない期間、又は定常状態運転中に、作業機械１０の対地速度に主に基づきモータ１６の容量を制御するための第１の手段と、アップシフト中にモータ１６の容量を制御するための第２の手段とを含む。対地速度は、直接的に、あるいは例えば、トランスミッション出力速度を増大させることによって間接的に決定することが可能である。第２の手段は、対地速度以外の要因に主に基づき、モータ容量を所定の上昇又は増加容量に向かって増大させるための手段を含む。
【００２２】
本明細書に使用されているように、「主に」という用語は、モータ１６の容量の設定又は調整の際にある程度の重要性を有するものとして公知のハードウェア制限又は他の関連事項のような他の要因の可能性を無視することなく、関連の要因、例えば、対地速度が、モータ１６の容量の基礎となる１次値として機能することを意味すると理解されるべきである。
【００２３】
第１の手段がモータ容量を制御している通常、又は定常状態の運転中に、オペレータがギヤを変更することなく作業機械１０を加速しようと望む場合、電子制御モジュール２０は、ポンプ容量の増加を命令して、モータ１６の回転速度、次に、作業機械１０の地面係合ホイール又は履帯の速度を上昇させる。作業機械１０が増加速度に達した場合及びそのとき、モータ１６からの必要なトルクが小さくなった場合、モータ１６の容量を低減することができる。作業機械１０がモータ１６からの比較的高いトルクを要求し続ける場合、例えば勾配を上方に走行する場合、スロットル位置及びモータ容量の両方を維持することが可能である。
【００２４】
オペレータによって、あるいは自動的に電子制御モジュール２０によって、アップシフト命令が実行された場合、電子制御モジュール２０は、典型的に、トランスミッション１８の出力シャフト速度に少なくとも部分的に基づき決定される時点にアップシフトを開始する。このため、制御アルゴリズムは、少なくとも部分的に作業機械１０のスロットル位置とエンジン１２に対するトルク要求とに基づき、トランスミッション出力シャフトのアップシフト速度を決定するための手段をさらに含むことができる。スロットルが比較的高い場合、例えば、オペレータが速度の比較的速い上昇を命令しているか、あるいはエンジン１２に対するトルク要求が比較的大きい場合、例えば作業機械１０が比較的大きな負荷を引くか又は運んでいる場合、出力シャフトシフト速度を比較的高く設定することが可能である。例えば、作業機械１０が、より低いスロットルで動作している場合、あるいはエンジン１２に対するトルク要求がより低い場合、出力シャフトシフト速度を比較的低く設定することが可能である。
【００２５】
トランスミッション出力シャフトがシフト速度、又はシフト速度に近い速度に達した場合、第２の手段が使用可能になり得る。次に、電子制御モジュール２０は、ロークラッチのスリップ点に向かってロークラッチ圧力の減少を開始することによってアップシフトを開始する。電子制御モジュール２０の制御アルゴリズムは、トランスミッション出力シャフト速度がアップシフト速度未満にある限り、作業機械１０のアップシフトを阻止するための手段をさらに含むことが可能である。出力シャフト速度がシフト速度にまだ達しなかった場合にアップシフトを阻止することにより、本明細書に記載したように、作業機械１０の失速又は過度の減速の危険が低減される。
【００２６】
第２の手段は、アップシフト中にモータの容量を制御するための手段を含み、この場合、対地速度以外の要因はモータ１６の容量を主に決定する。アップシフトイベント中、作業機械１０のロークラッチ圧力、例えば、ローギヤ１８ａと関連付けられたクラッチの圧力は、ローギヤを係脱するために低減される。ハイクラッチ圧力、例えば、ハイギヤ１８ｂと関連付けられたクラッチの圧力は、ハイギヤに係合するために増大される。本明細書に記載したように、ハイクラッチの圧力を上昇圧力に増大させつつ、作業機械１０の対地速度以外の要因に主に基づくレートで、モータ１６の容量が所定の増加圧力に増大される。モータ１６は、典型的に、ハイクラッチ圧力がその上昇圧力に達する時点に又はその近くで、モータの所定の増加容量に達するが、望むなら、この時点の前又は後に、前記所定の増加容量に達するようにモータ１６を調整することが可能である。この方策は、シフトイベント中にリムプルを可能な範囲に維持するために使用される。
【００２７】
ロークラッチ圧力は、ハイクラッチの応答時間に少なくとも部分的に基づくレートで、所定の値、典型的にスリップ点に向かって低減される。ロークラッチ圧力がスリップ点に達する時点に又はその近くで、ハイクラッチの圧力の調整を開始することが可能である。ロークラッチがスリップ点に達する時点の近くで又はその時点に、モータ容量の調整の開始も行われ得る。
【００２８】
本明細書に使用されているように、応答時間は、ハイクラッチの充填時間、及びハイクラッチ圧力の変化の命令とハイクラッチ圧力が実際に変化し始める点との間の継続時間を含むが、それらに限定されないと理解すべきである。アップシフトを通して作業機械１０のホイール又は履帯のトルク又はトルクの増加を維持することが望ましく、したがって、ロークラッチの圧力は、典型的に、ロークラッチの係脱とハイクラッチの少なくとも部分的な係合との間に遅れが生じるほど急速に減少されない。同様に、両方のクラッチに同時に係合することは一般に望ましくない。比較的遅い応答のハイクラッチでは、ロークラッチがそのスリップ点に達する前に、調整の開始を命令することが望ましいかもしれない。対照的に、比較的速い応答のクラッチでは、ロークラッチがスリップ点に達する時点にかなり近くで、ハイクラッチ調整の開始を命令することが望ましいかもしれない。
【００２９】
アップシフト中のモータ１６の容量の調整のために、２つの主要な要件が存在する。これらの要件の第１のものは、モータ容量が増大される所定の容量の値である。アップシフトの前に命令された速度又は加速度に実行可能な限り近くに、作業機械１０の速度又は加速度を維持しつつ、ローギヤ１８ａからハイギヤ１８ｂにアップシフトすることが一般に望ましい。言い換えれば、アップシフト中に作業機械１０を相当減速するか又は加速度のレートを低減することは望ましくない。したがって、作業機械１０の地面係合ホイール又は履帯に加えられるトルクは、ローギヤよりもハイギヤで大きく、あるいはトルクが低下する少なくとも時間期間が低減される。
【００３０】
ハイギヤ１８ｂの係合により、比較的より大きなギヤと、ローギヤ１８ａよりもモータ１６との結合が行われる。トランスミッション１８に加えられるトルクを維持するため、又はトルクの増加レートを維持するため、したがって、作業機械１０の減速又は加速レートの低減を回避するため、モータ１６からのトルク要求は、ローギヤよりもハイギヤで比較的より大きい。このため、モータ１６の容量は、典型的に、アップシフト前よりもアップシフト後に大きい。したがって、アップシフト後のモータ１６の所望の増加容量は、少なくとも部分的にギヤ１８ａと１８ｂの間の相対ギヤ比に基づいている。実施例のギヤ比は１対４であり得る。
【００３１】
ギヤ比に加えて、モータ１６のアップシフト後の所定の上昇容量は、部分的に、アップシフトの開始前の作業機械１０のホイール又は履帯に加えられているトルク又はトルク増加に基づく可能性がある。したがって、電子制御モジュール２０は、アップシフト命令が検出される時点に作業機械１０のホイール又は履帯に加えられるトルク又はトルク増加に部分的に基づきモータ１６の所定の容量を設定するように動作可能である。このように、所定の増加容量は、オペレータが比較的急速に作業機械１０を加速している場合に比較的より大きく、オペレータが比較的遅く作業機械１０を加速している場合に比較的より小さい。いずれにしろ、ギヤ比の相対的な差は、典型的に、モータ１６の最小の容量増加を規定する。
【００３２】
アップシフト中のモータ１６の容量調整のさらなる要件は、容量調整の相対的な変化レートである。モータ容量は、典型的に、作業機械１０の所定のトルク限界又はトルク限界の所定の変化レートに少なくとも部分的に基づくレートで調整される。「所定のトルク限界」及び「トルク限界の所定の変化レート」という用語は、作業機械１０の複数の運転要因に基づく値である。モータ１６が、アップシフト後のより高いトルク要求を可能な限り迅速に対応する態勢にあり得るように、モータ１６によって供給されるトルクをその所定の増加容量に向かって可能な限り迅速に増大させることが一般に望ましい。
【００３３】
しかし、トルクの増加レートは、オンカミングハイクラッチの能力によって制限される。オンカミングハイクラッチは、係合されるときに必ずある程度スリップするが、アップシフト中のエネルギの浪費を最小にし、かつクラッチの過度の摩耗を回避するために、スリップを最小にすることが望ましい。言い換えれば、モータ１６によってトランスミッション１８に加えられる過大なトルクは、ハイクラッチが所望の時間にロックできなくなる原因となるか、あるいはトルクがクラッチの能力を超えて増大した場合、最初のロック後に、クラッチのスリップの原因となる可能性がある。同様に、トランスミッション１８に余りに大きなトルクを加える結果、作業機械ホイール又は履帯が加工面に対してスピンすることを回避することが望ましい。
【００３４】
最後に、オペレータの快適さ及び作業機械の運転は、公知の運転中の「ジャーク」として知られる最大加速度及び加速度の最大変化レートに制限される。例えば、余りに急速に作業機械１０を加速すること、あるいは余りに急速にその加速度を変更することは、オペレータにとって不快であるのみでなく、作業機械１０によって運ばれる積荷をこぼすか、あるいは作業機械の構成部材を損なう危険がある。比較的より大きなトルク及び比較的より大きなトルク増加は、それぞれ、加速度及び加速度の増加と関係する。トルクが過大であると、作業機械１０は余りに急速に加速する。トルクが余りに速く増大される場合、作業機械１０は過度に震動する。したがって、上記の要因のすべては、トルクをトランスミッション１８に加えることができる上方限界、及びトランスミッションに加えられるトルクの変化レートの重荷となる。トルクは、一般に、モータ１６の容量に比例するので、モータ容量の変化レート及びモータの増加容量の値は、所定の限界を超えるトルク又はトルクの変化レートをもたらすべきでない。
【００３５】
正又は負の約０．１ｇ以下のピーク加速度が、作業機械１０で達成可能かつ容認可能であることが判明している。このように、一実施形態において、所定のトルク限界は、約０．１グラムの加速度限界に部分的に基づき決定してもよい。正又は負の約０．５ｇ／ｓ以下のジャーク値が、作業機械１０で達成可能かつ容認可能であることが判明している。このように、一実施形態において、トルク限界の所定の増加レートは、作業機械１０の最大ジャークが約０．５ｇ／ｓであるように設定してもよい。当業者は、これらの数値が、たいていの場合大部分のオペレータからの満足のゆく認識を反映することを認識するであろう。より攻撃的であるか又はより攻撃的でない少数のオペレータがしばしば存在するであろう。これらの所定の限界に達する際に、他の考慮を利用できる。例えば、これらの限界は行政機関によって規制される可能性がある。
【００３６】
作業機械１０のアップシフトは、所定のトルクの超過及びトルク限界の増加なしに、実行可能な限り急速に行われることが一般的に好ましいが、必要でないことを理解すべきである。このように、調整の場合、モータ容量及びポンプ容量は、所定の限界に実行可能な限り密接に、それらを超えることなく、作業機械のトルクの変化及び／又はトルクの増加に耐えるレートで変更することが可能である。
【００３７】
さらに、所定のトルク限界及びトルク限界の所定の増加という用語は、例えば、すべてが公知であるトルク又は加速度センサ又はホイールスリップセンサを監視することによって、また当該の監視に従ってモータ１６の調整を制限することによって、その場で計算され、推定され又は見積もられる数量を含むと理解されるべきである。さらになお、所定のトルク及びトルク限界の増加レートは、運転条件又は環境、例えば、異なる種類の作業面、傾斜又は作業機械の積荷に基づき変化できるパラメータであり得る。このように、電子制御モジュール２０は、複数の限界、及び条件に基づきオペレータによって選択される特定の限界でプログラミングしてもよい。例えば、舗装道路のような比較的高い摩擦面には、典型的な作業機械は、加速時に作業面に比較的殆ど又は全くスリップを経験しない。対照的に、氷のような比較的より低い摩擦面は、作業機械が減速又は加速するときに作業機械のスリップを可能にする。したがって、電子制御モジュール２０内に予めプログラミングされた、又は運転中に計算される相対的な限度は、同様に運転又は環境条件に応じて選択可能である。
【００３８】
しかし、先在する試験又はシミュレーションデータに基づき複数の作業機械の電子制御モジュールを事前プログラムすることは、実際的な実施方策であろうことが考えられる。特定の運転パラメータは、機械での実際の試験によって、例えば、１つ以上の加速度計を利用して、また決定された限界を制御ソフトウェアに組み込んで、あるいは様々な運転条件をモデル化するコンピュータシミュレーションによって、あるいは両方の方法の組み合わせによって決定し得る。
【００３９】
考えられる一実施形態では、個々の限界は、熟練したオペレータの試験を通して決定される。多くの時間の作業機械の運転経験の経過にわたって、オペレータは、一般にオペレータ自体の優先に基づき、比較的繰り返し可能なシフト手順を開発することができる。このように、トルクのような限界又はトルク限界の増加レートを決定するために、オペレータは、例えば、作業機械１０のギヤ比と同一又は同様のギヤ比を有する作業機械で、一連のアップシフトを実行する。オペレータは、望むように迅速に作業機械をアップシフトすることが可能である。作業機械には、加速度計又はトルクセンサのような様々な監視装置を装備して、それぞれのアップシフトの運転パラメータの記録を可能にすることができる。このように、望ましい最高トルク又はトルクの増加レートの数値を決定して、次に、電子制御モジュール２０にプログラミングすることができる。
【００４０】
さらに、ある判断において、作業機械及びそのオペレータの過度の加速又はジャークを制限することが必要であり得る。このように、本発明の開示と関連して、外部に用意された限界を用いて、電子制御モジュール２０の制御アルゴリズムでプログラミングされたトルク及びトルク限界の増加レートに達することが可能である。同様に、比較的多少とも攻撃的なアップシフトに対する顧客又はオペレータの要請は、ある程度の円滑さ又は効率を犠牲にしなければならないとしても、制御ソフトウェアに組み込むことが可能である。このように、所定のトルク及びトルク限界の増加の設定時に円滑さ及び効率のバランスが求められることが考えられるが、本明細書に記載したように、このバランスは、異なる多くの要因に応じて変化し得ることを理解すべきである。
【００４１】
大部分でなくとも、本明細書に記載したように作動しまた設計される多くの作業機械は、所定のトルク及びトルク限界の増加レートの両方を利用することが考えられるが、望むなら、１つのみのこのような限界を制御ソフトウェアに組み込んでもよい。例えば、ある機械では、流体静力学ドライブハードウェアの寸法及び／又は応答性は、過度の加速度及び過度のジャークの一方のみが対象とされるようなものであり得、それに応じて個々の電子制御モジュールをプログラミングすることができる。
【００４２】
関連して、オンカミングクラッチ圧力の増加それ自体は、作業機械１０の所定のトルク限界又はトルク限界の所定の増加レートに少なくとも部分的に基づく。実行可能な限り急速にオンカミングハイクラッチをロックし、引き続き、その圧力を、上昇した、例えば、最高圧力の又はそれに近い点まで増大させることが一般に望ましい。しかし、ロークラッチがそのスリップ点に達した後、余りに急速にハイクラッチをロックすることは望ましくない。
【００４３】
モータ容量、したがって、トルクは、一般に、作業機械１０の所定のトルク限界又はトルク限界の増加レートを超えることなく、可能な限り急速に増加される。モータの容量が増加するときにモータ１６からのトルク増加ペースでオンカミングハイクラッチ圧力を増大させることが一般に望ましい。このように、モータ１６によって十分なトルクが供給される点の前に、余りに急速にクラッチをロックすることは、作業機械１０を過度に減速させるか又は震動させる可能性がある。言い換えれば、モータ１６は、アップシフトに付随するギヤ比の増加に必要な増加トルクを供給する点に達していない可能性がある。したがって、オンカミングハイクラッチをロックする実際の時間は、ギヤ１８ａとギヤ１８ｂの間のギヤ比の特定の差に左右され得る。ギヤ比の差が比較的小さい場合、モータ１６の比較的小さな容量の増加により、必要な増加トルクが供給され、比較的急速にハイクラッチをロックすることが可能であり、これに対し、ギヤ比の比較的大きな差は、モータ容量が十分に増加するためにはより多くの時間を必要とする場合がある。
【００４４】
ハイクラッチ圧力が、好ましくはその最高圧力で又はその近くで、その上昇圧力に達し、またモータ１６の容量がその所定の増加容量にあると、アップシフトが典型的に終了される。アップシフトイベント中、モータ容量を制御するための第１の手段は、作用したままであることが好ましい。アップシフト命令を検出し、かつ十分なトランスミッション出力シャフト速度に達した場合のみ、対地速度以外の要因に基づき、第１の手段に優先する第２の手段によって、モータ容量が調整される。アップシフトの終了時又はその近くで、電子制御モジュール２０は、モータ容量を、第１の手段によって命令された定常状態のモータ容量に対し比較することが可能である。現在のモータ容量が命令定常状態のモータ容量の公差に又はその内にある場合、電子制御モジュール２０は、モータ１６の制御を定常状態の制御ロジック、すなわち第１の手段に戻すことができ、モータ１６の容量は、対地速度に主に基づき再び制御される。
【００４５】
同様に、図３を参照すると、作業機械１０の模範的なアップシフトイベントを示したグラフが示されている。「Ｘ」軸は、ハイスタットシステム１１の構成部材と関連付けられた様々なセンサ、アクチュエータ等からの信号値を表し、これに対し、「Ｙ」軸は経過時間を表している。「Ａ」は、ギヤ信号、例えば、電子制御モジュール２０からアクチュエータ３８に送信される信号を示している。「Ｂ」はポンプ容量を表し、これに対し、「Ｃ」はモータ容量を表している。「Ｄ」は、ロー又はオフゴーイングクラッチの圧力を示し、「Ｅ」は、ハイ又はオンカミングクラッチの圧力を表している。「Ｐ」はロークラッチのスリップ点を示している。「Ｆ」は、電子制御モジュール２０によって計算されたトランスミッション出力シャフトのシフト速度を示し、これに対し、「Ｇ」は実際のトランスミッション出力シャフト速度を表している。
【００４６】
ギヤ信号Ａは、オペレータによる又は電子制御モジュール２０からのアップシフト命令に対応する時間ｔ１の開始時の信号値のジャンプを示している。アップシフト命令を検出すると、電子制御モジュール２０は、典型的に、例えば、作業機械１０の瞬間のスロットル位置又はスロットル位置の変化レートと、エンジン１２の相対的なトルク要求とに基づき、トランスミッション出力シャフトのシフト速度Ｆを計算する。ｔ１の間、ポンプ容量Ｃは、作業機械１０のスロットル位置に主に基づき、すなわち、定常状態ロジックによって制御され、これに対し、モータ容量Ｂは対地速度に主に基づき制御される。例示した時間ｔ１の間、作業機械１０が加速している場合に典型的に当てはまるように、モータ容量Ｂは減少し、ポンプ容量Ｃは増加している。トランスミッション出力速度Ｇは、典型的に、作業機械１０の命令加速のためｔ１の間に増加し、シフト速度Ｆに接近している。作業機械１０のスロットル位置の増大のため、所定のシフト速度の適度の上昇が生じ得る。ロークラッチ圧力Ｄ及びハイクラッチ圧力Ｅは、典型的に、トランスミッション出力速度Ｇがシフト速度Ｆに等しくない限り、変化しないままである。
【００４７】
トランスミッション出力速度Ｇがシフト速度の容認可能な公差に等しいか又はその内にあると、電子制御モジュール２０は、典型的に本明細書に記載したレートで、ロークラッチ圧力をシフト点Ｐ、例えばロークラッチのスリップ点に向かって減少させることを開始する。ロークラッチ圧力がシフト点に達すると、電子制御モジュール２０は、典型的に、「シフトロジック」、電子制御モジュールの部分又は電子制御モジュールに記録された別個の制御アルゴリズムを作動し、そして時間ｔ２が始まる。モータの１つ以上及びハイクラッチが、シフト点Ｐでオフゴーイングロークラッチを「中断する」実施形態が考えられる。言い換えれば、モータ１６及びハイクラッチの一方又は両方を使用して、ロークラッチに対するトランスミッション１８の加速又は減速を誘発することができ、隣接するクラッチプレート／表面のスリップを引き起こす。時間ｔ２の間、モータ容量Ｂは、本明細書に記載したように、対地速度以外の要因に主に基づくレートでその所定の上昇容量に向かって増大される。
【００４８】
シフト点Ｐにおいて、ハイクラッチ圧力Ｅは典型的に増加し始める。本明細書に記載したように、ハイクラッチの応答性に応じて、ハイクラッチ圧力の増加命令は、望むならシフト点Ｐの相当前に始まることが可能である。ハイクラッチ圧力Ｅは、本明細書に記載したレートでその増加圧力に向かって電子制御モジュール２０によって増大される。ハイクラッチ圧力Ｅを増大させる間、モータ容量Ｂは増加しており、ハイクラッチ圧力Ｅがその最大に達し、したがってハイクラッチがトルクを最善に取り扱うことができるほぼそのときに、モータＢがその増加容量に達して、最大トルクを供給し得るようにする。
【００４９】
このように、ハイクラッチ圧力Ｅ及びモータ容量Ｂは、典型的に、それぞれ、ほぼ同一の時間にそれらの増加圧力及び増加容量に達することが可能である。ハイクラッチ圧力Ｅ及びモータ容量Ｂがかくして調整されたとき、アップシフトイベントを終了することが可能であり、また電子制御モジュール２０は、典型的に、モータ容量Ｂの制御を定常状態の制御ロジックに戻す。一実施形態において、定常状態ロジックは、アップシフトイベント中に作用したままであり、このように、電子制御モジュール２０は、定常状態の命令容量とモータ容量Ｂとを比較することができ、またこのように、シフトロジックを非作動にすることが適切であることを確かめる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
説明したように、作業機械１０のアップシフトは、典型的に、作業機械１０が加速している場合、すなわち、トランスミッション１８の出力シャフトの速度が上昇している場合に行われる。電子制御モジュール２０は、トランスミッション出力シャフトのシフト速度を決定し、またトランスミッション出力シャフトが所定のシフト速度に達すると、アップシフトイベントを開始することが可能である。同様に、アップシフトはオペレータにより制御できる。電子制御モジュールがオペレータからアップシフト命令を受信した場合、電子制御モジュールは、典型的に、スロットル位置及びエンジントルク要求を決定し、それらに基づき所定の出力シャフトのシフト速度を設定する。自動制御又はオペレータ制御の実施形態では、電子制御モジュール２０は、トランスミッション出力シャフト速度がシフト速度未満にある場合にアップシフトを阻止するように、電子制御モジュールに記録された制御アルゴリズムを介して動作可能であり得る。
【００５１】
アップシフトは加速中に典型的に行われることが考えられるが、アップシフトが適切である他の例も存在し得る。例えば、オペレータ制御の実施形態では、オペレータは、さもなければアップシフトを正当化するであろう様々な運転条件に合うとしても、アップシフトの前のある期間、作業機械１０をより低いギヤに維持して、加速することなく速度を維持することを望むかもしれない。このような例では、本発明の開示によるアップシフトは、オペレータの気まぐれで命令される可能性がある。
【００５２】
同様に図４を参照すると、模範的なソフトウェアフローチャートプロセスが示されており、この場合、電子制御モジュール２０は作業機械１０のアップシフトを実行する。アップシフトは、ボックス１０２から開始し、電子制御モジュール２０からの又はオペレータからのアップシフト命令に対応する。ボックス１０４は、例えば、トリガ、初期ギヤ、命令モータ容量及びクラッチ圧力を含む、アップシフト開始時の電子制御モジュール２０へのサンプル入力を表している。
【００５３】
プロセスはボックス１０６の初期化に進んでもよく、ここで、電子制御モジュール２０は、作業機械１０の様々な電子制御の構成部材を調整又は設定する。ボックス１０８において、電子制御モジュール２０は、所望のギヤが、より高いギヤであるか、例えば、ローギヤよりも大きいかどうかを質問する。所望の又は命令ギヤがより高いギヤでない場合、例えば誤差が生じた場合、プロセスはボックス１０７の出口に進む。所望のギヤが実際により高いギヤである場合、プロセスはボックス１１０に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、第１のトリガが存在するかどうかを確かめる。第１のトリガ、例えば、アップシフト命令又は満足される他のアップシフト条件の検出が存在しない場合、プロセスはボックスＳを介してボックス１２２に進んで、以下に説明するように、第２のトリガが存在するかどうかを確認する。
【００５４】
第１のトリガが存在する場合、プロセスはボックス１１２に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、スロットル設定、例えば作業機械１０のスロットルペダル位置が、所定のスロットル設定以上であるかどうかを決定する。スロットル設定が所定のスロットル設定以上である場合、電子制御モジュール２０は、ボックス１１３で、スロットル設定に少なくとも部分的に基づき、トランスミッション出力シャフトのシフト速度値を決定する。
【００５５】
スロットル設定が所定のスロットル設定以上でない場合、プロセスはボックス１１４に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、スロットル設定が、スロットル設定の所定の範囲内にあるかどうかを決定する。スロットル設定が所定の範囲内にある場合、電子制御モジュール２０は、ボックス１１３で決定された値とは異なるトランスミッション出力シャフトのシフト速度値をボックス１１５で決定する。スロットル設定がボックス１１４で所定の範囲内にない場合、電子制御モジュール２０は、スロットル設定がボックス１１６の所定の範囲内にあるかどうかを再び質問する。次に、出力シャフトのシフト速度値又は、例えば、ボックス１１３と１１５のいずれかで決定された値とは異なる例えば自動シフト値がボックス１１７で決定される。自動シフトは、スロットルペダル位置が所定のパラメータ内にないとしても、例えば、作業機械１０が比較的低いスロットルで動作する場合、計算されたシフト点で電子制御モジュール２０によってアップシフトが行われる条件又は条件の組を指す。
【００５６】
トランスミッション出力シャフトのシフト速度がボックス１１３、１１５、１１７の１つで決定されると、プロセスはボックス１１８に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、トランスミッション出力速度が計算されたアップシフト速度以上であるかどうかを決定する。トランスミッション出力速度がアップシフト速度に等しくない場合、プロセスはボックス１１９に出る。トランスミッション出力シャフト速度がシフト速度以上である場合、第２のトリガが存在することが可能であり、プロセスはボックス１２０に進む。
【００５７】
ボックス１２２で、電子制御モジュール２０は、第２のトリガが存在するかどうかを確かめる。第２のトリガが存在しない場合、プロセスはボックス１３０に進んで、以下に説明するように、第３のトリガが存在するかどうかを確認する。第２のトリガが存在する場合、プロセスはボックス１２４に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、本明細書に記載したレートでオフゴーイングクラッチ圧力の低下を開始する。ボックス１２４において、なお作用する場合、定常状態ロジックによって命令され得るような変更を除いて、ポンプ又はモータ容量、あるいはハイ又はオンカミングクラッチ圧力のいずれにおいても、制御アルゴリズムを介して何らの変更も命令されない。
【００５８】
ボックス１２４から、プロセスはボックス１２６に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、ロークラッチ圧力が所定の圧力、例えば本明細書に記載したスリップ点よりも小さいかどうかを決定する。所定値は、例えば、ハイクラッチの応答性に基づき調整してもよい。ロークラッチ圧力が所定の圧力よりも小さくない場合、プロセスはボックス１３０に進んで、第３のトリガが存在するかどうかを確認する。例えば、ロークラッチ圧力がボックス１２８によって表される所定の圧力未満にある場合、第３のトリガが存在する。ボックス１２８から、プロセスはボックス１３０に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、第３のトリガが存在するかどうかを決定する。第３のトリガが存在しない場合、プロセスはボックスＱを介してボックス１３８に進んで、第４のトリガが存在するかどうかを確認する。
【００５９】
ボックス１３０から、プロセスは、シフトロジックが使用可能になり得る１つの可能な点を表すボックス１３２に進む。ボックス１３２で、電子制御モジュール２０は、本明細書に記載したレートでオフゴーイングクラッチ圧力を減少させ続けるが、同様に本明細書に記載した個々の所定のレートで、オンカミングクラッチの圧力の増加も開始する。またボックス１３２で、電子制御モジュール２０は、本明細書に記載したレートで、モータ１６をその所定の増加容量に向かってアップストロークすることを開始する。定常状態の命令ポンプ容量から離れたポンプ容量の何らの変更も、典型的にボックス１３２で命令されない。
【００６０】
ボックス１３２から、プロセスはボックス１３４に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、ハイクラッチ相対速度を決定して、ハイクラッチ相対速度が所定の値以下であることを確かめる。ハイクラッチの相対速度が所定の値以下でない場合、プロセスはボックス１３８に進んで、第４のトリガが存在するかどうかを確認する。例えば、ハイクラッチの相対速度が所定の値以下である場合、第４のトリガが存在することが可能であり、プロセスは、第４のトリガを表すボックス１３６に進む。
【００６１】
ボックス１３６から、プロセスはボックス１３８に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、第４のトリガが存在するかどうかを確かめる。ボックス１３８において、第４のトリガが存在しない場合、プロセスはボックスＲを介してボックス１４８に進んで、以下に説明するように、第５のトリガが存在するかどうかを確認する。第４のトリガがボックス１３８で存在する場合、プロセスはボックス１４０に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、定常状態の命令モータ容量が実際のモータ容量よりも小さいかどうかを決定する。
【００６２】
定常状態の命令モータ容量が実際のモータ容量よりも小さくない場合、プロセスはボックス１４２に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、例えば、モータ容量を相応して調整して、シフトロジックを非作動にすることが可能である。定常状態のモータ容量が、ボックス１４０で実際のモータ容量よりも小さい場合、プロセスはボックス１４４に進み、ここで、電子制御モジュール２０はまた、モータを相応して調整して、シフトロジックを非作動にすることが可能である。
【００６３】
ボックス１４２又は１４４から、次に、プロセスは、典型的に、それぞれボックス１４５と１４３の一方に進む。ボックス１４５と１４３の両方で、電子制御モジュール２０は、典型的に、ハイクラッチ圧力が所定の圧力以上であるかどうかを決定し、この場合、ボックス１４６によって表される第５のトリガが存在する。ハイクラッチ圧力が所定の圧力以上でない場合、プロセスはボックスＳを介してボックス１４８に進んで、以下に説明するように、第５のトリガが存在するかどうかを再び確認する。
【００６４】
ボックス１４６から、プロセスはボックス１４８に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、第５のトリガが存在するかどうかを確かめる。第５のトリガがボックス１４８で存在しない場合、プロセスはボックス１５４に進んで、以下に説明するように、第１、第２、又は第３のトリガのどれかが存在するかどうかを確かめる。第５のトリガがボックス１４８で存在する場合、プロセスはボックス１５０に進み、アップシフト宣言の終了を開始して、モータ１６及びポンプ１４の定常状態の容量ならびに所定の増加ハイクラッチ圧力及びゼロのロークラッチ圧力を回復するか又は確かめる。
【００６５】
上記のパラメータがボックス１５０で存在し、また係合された、又は初期ギヤがアップシフトの前に係合されたより低いギヤを超える場合、第１のトリガが再度存在することが可能である、ボックス１５２。ボックス１５２から、プロセスはボックス１５４に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、第１、第２、又は第３のトリガの１つが存在するかどうかを決定する。
【００６６】
第４又はそれを超えるトリガがボックス１５４で存在する場合、プロセスはボックス１５８に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、許容可能な最小及び最大モータ容量を設定し得る。プロセスがボックス１５８を通る場合、第４又は第５のトリガのいずれかが存在する条件に一般に適切である、比較的より高い最小モータ容量の限界が設定される。第１、第２、又は第３のトリガがボックス１５４で存在する場合、プロセスはボックス１５６を進み、ここで、電子制御モジュール２０は、許容可能な最小モータ容量を比較的より低く設定することが可能であり、次に、ボックス１６０に進む。
【００６７】
ボックス１５６と１５８のいずれから、プロセスは典型的にボックス１６０に進み、ここで、電子制御モジュール２０は、後進又は前方走行のためにポンプ容量の最小値及び最大値を設定することが可能であり、またハイ及びロークラッチ圧力の最小値及び最大値を設定することが可能である。ボックス１６０から、プロセスは、典型的に、例えば、初期又は現在のギヤ、現在のトリガ、ポンプ容量、モータ容量及びハイ及びロークラッチ圧力のようなパラメータを含む制御コードの出力を表すボックス１６２に進む。様々なパラメータの値が、典型的に、ボックス１６４で記憶され、次のアップシフトイベントで使用される。アップシフトは、ボックス１６６の出口ボックスで終了される。
【００６８】
このように、本発明の開示は、流体静力学ドライブ作業機械の一貫してより円滑な、より効率的なアップシフトを可能にする。本明細書に記載したような作業機械１０のアップシフトを制御することによって、シフト持続時間は実行可能な限り速くすることが可能であり、したがって、以前の手動及び部分的に手動の設計に対し作業機械の運転効率を高めることができる。このことにより、作業機械１０の加速、及び材料の山を移動させるか又は単純に遠隔地点に走行するような特定の作業機械の仕事の実行に必要な時間が最小化される。本発明の開示は、所定の運転閾値を超えることなく、アップシフトを行うために必要なそれぞれの構成部材の調整が、比較的より高いレートで行われることを可能にする。さらに、より高いギヤによる作業機械１０に対する増加トルク要求に先行してモータ１６をアップストロークし、またハイクラッチ圧力が係合に向かって上昇する間により低いギヤを介してトルクを維持することによって、作業機械１０のホイール又は履帯に対して何のトルクも加えられないか又は最小のトルクが加えられる時間が最小化される。
【００６９】
当業者は、本発明の開示に従って作動しまた設計されるシステムでは、アップシフト持続時間は、一般に、オペレータによって経験されるようなシフトの円滑さ、ならびに作業機械の失速の危険性、又はそのクラッチの過度のスリップに関連することを認識するであろう。しかし、シフト持続時間の低減は、作業機械１０のホイール又は履帯に加えられるトルク及び／又はトルクの増加レートがシフト持続時間の減少と共により大きくなり得るので、シフトの円滑さの犠牲を伴う可能性がある。
【００７０】
さらに、モータ１６からのトルクを比較的急速に増大させることは、ある場合には、オンカミングクラッチのトルク処理の能力を上回り、クラッチのスリップ、したがって過度の摩耗を引き起こす可能性がある。シフトの効率及び円滑さ、さらにクラッチ摩耗の間に見られるバランスは、作業機械１０を運転する個人の好みに、あるいは管轄規制、又はハードウェア制限のような要因に大部分左右される。
【００７１】
比較的繊細な仕事、例えば、比較的壊れやすい品目の輸送が作業機械１０によって実行される場合、比較的低い閾値を設定する所定のトルク又はトルク限界の増加レートで、電子制御モジュール２０をプログラムすることが望ましいかもしれない。このような用途では、円滑さ対効率のバランスは、作業機械１０が、通常運転の下で比較的小さな加速又はジャークのみを受けることを確実にして、壊れやすい品目を破壊するか又は落とすことを回避するために、円滑さに傾く可能性がある。砂利の山の移動のようなより粗い仕事が近くにある場合、可能な限り迅速な作業の単純な実行が第１の関心事であり得、また比較的より大きなトルク及びトルク限界の増加レートが適切であり得る。このように、過度の加速度又はジャークの１次的危険が単に砂利をこぼすことである場合、円滑さと効率のバランスは、効率及び比較的速いアップシフトにより傾きがちであり、比較的より大きな加速度及びジャークが容認可能である。
【００７２】
シフト円滑さ及び／又はシフト効率のさらなる調整は、「ソフトコード化」変数に基づき、制御アルゴリズムの比較的小さな調整で達成することができる。これらの変数は、ポンプ及びモータ寸法、ギヤ比等を含む。比較的より大きなポンプでは、作業機械１０の減速及び加速効果は、比較的より小さいポンプとは異なるであろう。同様に、モータ寸法は、作業機械１０を加速するモータ１６の相対的な能力に影響を及ぼす。ソフトコード化変数は、アップシフトの攻撃性の制御に比例して増大又は減少させることができる。
【００７３】
本明細書は例示目的のみのためであり、また本発明の開示の幅を狭くすると決して解釈されるべきでない。したがって、当業者は、本発明の開示の意図する精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に開示した実施形態に様々な修正をなし得ることを認識するであろう。例えば、電子制御モジュール２０は、ハイスタットシステム１１の構成部材のすべてを電子制御するように構成されるものとして記載されているが、構成部材の１つ以上は、本発明の開示の範囲から逸脱することなくオペレータ制御のままであり得る。例えば、モータ１６は電子制御モジュール２０によってアップシフト中に調整されるが、オペレータが手動でオンカミング及びオフゴーイングクラッチ圧力の一方又は両方を制御する実施形態が考えられる。モータ１６を電子的に調整することによって、シフト後よりもむしろシフト中に、モータ１６を増加容量に調整する本発明に記載した利点の多くは、オペレータがアップシフトプロセスの部分を制御している場合でも、なお存在するであろう。本開示は、比較的制御が簡単で、かつ経済的なシステムをさらに提供する。他の観点、特徴及び利点は、添付図面及び添付の特許請求の範囲を吟味すれば明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の開示の好ましい実施形態による流体静力学ドライブ作業機械の概略側面図である。
【図２】図１の作業機械に使用するために適切な流体静力学ドライブ及び電子制御システムの概略図である。
【図３】本発明の開示による流体静力学ドライブ作業機械のアップシフトイベントを示したグラフである。
【図４】本発明の開示による流体静力学ドライブ作業機械のアップシフトを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１０  作業機械
１１  流体静力学ドライブ
１２  エンジン
１４  ポンプ
１６  モータ
１８  トランスミッション
１８ａ  ハイクラッチ
１８ｂ  ロークラッチ
２０  電子制御モジュール
３２  スロットルアクチュエータ
３３  通信ライン
３４  ポンプアクチュエータ
３５  通信ライン
３６  モータアクチュエータ
３７  通信ライン
３８  クラッチアクチュエータ
３９  通信ライン
１００  アップシフトフローチャート
１０２  開始
１０４  サンプル入力
１０６  初期化
１０７  出口
１０８  ステップ、所望のギヤは１よりも大きい？
１１０  ステップ、トリガ＝１？
１１２  ステップ、スロットルは所定の値よりも大きい？
１１３  ステップ、オートシフト点の決定
１１４  ステップ、スロットルは第１の所定の値よりも小さく、第２の所定の値よりも大きい？
１１５  ステップ、オートシフト点の決定
１１６  ステップ、スロットルは第１の所定の値よりも小さく、第２の所定の値よりも大きい？
１１７  ステップ、オートシフト点の決定
１１８  ステップ、トランスミッション出力速度はシフト速度以上？
１１９  出口
１２０  ステップ、トリガ＝２
１２２  ステップ、トリガ＝２？
１２４  ステップ、所定のレートでオフゴーイングクラッチ圧力を低下
１２６  ステップ、所定の値未満のオフゴーイングクラッチ圧力を確認
１２８  ステップ、トリガ＝３
１３０  ステップ、トリガ＝３を確認
１３２  ステップ、所定のレートでオフゴーイングクラッチ圧力を低減また所定のレートでオンカミングクラッチ圧力を調整また所定のレートでモータをアップストローク
１３４  ステップ、オンカミングクラッチの相対速度を確認
１３６  ステップ、トリガ＝４
１３８  ステップ、トリガ＝４を確認
１４０  ステップ、モータ容量は定常状態の命令容量よりも小さい？
１４２  ステップ、定常状態の命令容量を採用  １４３  ステップ、ハイクラッチ圧力は所定の値を超える？
１４４  ステップ、定常状態の命令容量を採用
１４５  ステップ、ハイクラッチ圧力は所定の値を超える？
１４６  ステップ、トリガ＝５
１４８  ステップ、トリガ＝５を確認
１５０  ステップ、シフト宣言を終了
１５２  ステップ、初期ギヤ＝２及びトリガ＝１
１５４  トリガは４よりも小さい？
１５６  ステップ、モータ容量限界を設定
１５８  ステップ、モータ容量限界を設定
１６０  ステップ、クラッチ圧力及びポンプ容量の最小値及び最大値を制限
１６２  コード出力を制御
１６４  ステップ、次のステップで使用すべき異なるパラメータの値を記憶
Ａ  ギヤ信号
Ｂ  モータ容量
Ｃ  ポンプ容量
Ｄ  オフゴーイングクラッチ圧力
Ｅ  オンカミングクラッチ圧力
Ｆ  シフト速度
Ｇ  トランスミッション出力速度
ｔ１  定常状態ロジックによって制御されるモータ及びポンプ
ｔ２  シフトロジックによって制御されるモータ及びポンプ
Ｘ  信号値
Ｙ  時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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