動力源回転数可変型ＣＶＴ制御システム
パワートレーン制御システム（２１）が開示されている。パワートレーン制御システムは、動力源（２４）、および動力源の出力部（３０）に結合されたＣＶＴ（２６）を有し得る。パワートレーン制御システムはさらに、動力源およびＣＶＴと通信する制御装置（４８）を有し得る。制御装置は、複数の速度モードを備えるマップ（５８）有し、かつ、複数の速度モードの少なくとも１つに対して、制御装置は、ＣＶＴ出力回転数または対地速度の少なくとも一方に基づいて実際の動力源の回転数を変更するように構成され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書は、一般的に、ＣＶＴトランスミッションを備える機械用の制御システムに関し、より詳しくは、ＣＶＴ出力回転数に基づいて動力源の回転数を変更するための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、オンハイウェイ商用車両（ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）、オフハイウェイ運搬トラック、ホイールローダ、モータグレーダ、および他のタイプの重機などの機械類が様々な作業に使用される。これらの機械類は一般的に、これらの作業を完了するのに必要な動力を提供するエンジン、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、または気体燃料エンジンなどとして供し得る動力源を含む。動力源によって生成される動力が、例えば連続可変トランスミッション（「ＣＶＴ」）などのトランスミッションを介して、１つ以上の地面とかみ合う装置に伝達されて、機械の推進を行い得る。
【０００３】
機械制御システムを使用して、動力源とＣＶＴの動作を連動させかつ調整して、機械の応答性および効率を改善させることが多く行われている。例えば、機械の走行中、動力源およびＣＶＴは、動力源およびＣＶＴが実質的に安定的で効率的な動作を行う回転数およびトルクの範囲を有し得る。この範囲外での動作は、燃費を増大させおよび／または応答性を低減させることがある。
【０００４】
動力源およびＣＶＴを制御するための一方法が、２００７年３月２０日Ｋｕｒａｓらに発行された（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）では、エンジンが最適な回転数条件で運転する（すなわち、エンジンが最も効率的に動作する回転数の範囲内）ように伝達比を調整するエンジンアンダースピード制御システムが説明されている。（特許文献１）の制御システムでは、制御装置に入力信号を与える操作者用入力部について説明されている。操作者用入力部を、例えば、操作者がペダルを押し下げて機械の出力回転数の増大を要求することができるアクセルペダルとし得る。入力信号は、要求された回転数を与えることができ、次いで制御装置は、この入力信号をモータ回転数コマンドに変換する（モータは、エンジンによって駆動されるＣＶＴの構成部品である）。（特許文献１）の制御システムは、モータ回転数コマンドが回転数の上限値を上回ることおよび回転数の下限値を下回ることがないようにする。これらの限界値は、モータ回転数コマンドが回転数の上限値および下限値内に留まる限り、モータトルクコマンドがモータのトルク能力内に留まるように計算される。特定のモータ回転数におけるモータトルク限界値はモータのトルク−回転数曲線から決定できる。（制御装置によって実施される）エンジンアンダースピード制御アルゴリズムはまた、エンジンがラギング（ｌｕｇｇｉｎｇ）し始める場合（例えば、エンジン回転数が閾値未満に落ち込む場合）にモータ回転数コマンドを低減させる。それゆえ、（特許文献１）の方法によれば、ＣＶＴは、モータ回転数コマンドの変化に迅速に応答する一方で、モータおよびトランスミッションの損傷を回避することを可能にしている。
【０００５】
（特許文献１）の機械は、モータを、このモータおよびトランスミッションに発生し得る損傷を回避しつつ、これらに対する応答性を維持するのに役に立ち得るが、全ての条件下においてエンジンの効率的な動作および制御を提供することはできない。モータ回転数を制御することのみによって、（特許文献１）の制御システムは、現在発生している変速比、作業器具条件、および負荷条件で、エンジンが非効率的および／または非応答性のエンジン回転数（すなわち、低すぎるまたは高すぎるかのいずれか）において動作できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１９２，３７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
説明の機械システムは、上述の問題の１つ以上を解決することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、本明細書はパワートレーン制御システムに関する。パワートレーン制御システムは、動力源、および動力源の出力部に結合されたＣＶＴを含み得る。パワートレーン制御システムはさらに、動力源およびＣＶＴと通信する制御装置を含み得る。制御装置は、複数の速度モードを備えるマップを含み、かつ、複数の速度モードの少なくとも１つに対して、制御装置は、ＣＶＴ出力回転数または対地速度の少なくとも一方に基づいて、実際の動力源の回転数を変更するように構成され得る。
【０００９】
別の態様では、本明細書は、機械の制御方法に関する。本方法は、回転出力を生成すること、および回転出力を、ＣＶＴを駆動するように導くことを含む。本方法はさらに、ＣＶＴ出力回転数を測定すること、および測定されたＣＶＴ出力回転数に基づいて、回転出力の実際の回転数を変更することを含み得る。実際の回転数の変更は、複数の速度モードの少なくとも１つを実行するときに発生し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的に説明する機械の概略図である。
【図２】図１の機械と共に使用され得る、例示的に説明するパワートレーンおよび制御システムの概略図である。
【図３】図２のパワートレーンを制御するための例示的なマップのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に例示的な機械１０を示す。機械１０を、採鉱、建設、農業、運搬などの産業、または当分野で知られている他のいずれかの産業に関連した、ある種の動作を行う移動車両とし得る。例えば、機械１０を、ホイールローダ、採掘機、バックホー、モータグレーダなどの土工機械、または当分野で知られている他のいずれかの好適な土工機械とし得る。あるいは、機械１０を、荷物運搬車両、船舶、乗用車、または他のいずれかの好適な動作を実行する機械とし得る。機械１０は、１つ以上の牽引装置１２、作業器具１６、オペレータステーション１８、およびパワートレーン２０を含み得る。
【００１２】
牽引装置１２は、機械１０の並進運動を可能とするように構成された、機械１０の両側に配置された１つ以上の車輪（片側のみ示す）を含み得る。あるいは、牽引装置１２は無限軌道、ベルト、または当分野で知られている他の牽引装置を含み得る。いずれの牽引装置１２も駆動可能および／または操縦可能である。
【００１３】
作業器具１６は、例えば、バケット、排土板、ショベル、リッパ、ハンマー、引掛け装置などの特定の作業を行うために使用されるいずれかの装置、または当分野で知られている他のいずれかの作業を行う装置を含み得る。１つ以上の作業器具１６は、機械１０に取り付け可能でありかつオペレータステーション１８から制御可能である。作業器具１６は、直接ピボットまたはリンケージ装置を介して、機械１０に接続することができ、かつ１つ以上の油圧アクチュエータ、電気モータ、または他のいずれかの適切な方法で作動させることができる。作業器具１６は、ピボット、回転、摺動、旋回、上昇、または当分野で知られているいずれかの方法で機械１０に対して動くことができる。
【００１４】
オペレータステーション１８は、操作者が機械１０を制御する場所とし得る。オペレータステーション１８は、機械１０に搭載されていても搭載されていなくてもよく、パワートレーン２０の１つ以上の構成部品を制御するために操作者入力装置２２（図２参照）を含み得る。操作者入力装置２２は操作者席の近くに配置され、かつ単軸または多軸のジョイスティック、ホイール、ノブ、プッシュプル装置、ボタン、ペダル、または当分野で知られている他のいずれかの入力装置として供し得る。オペレータステーション１８が、例えば、ステアリング装置、制動装置、ギヤ比選択装置、および／または当分野で知られている他の操作者入力装置などの追加的な操作者入力装置を含み得るようにする。
【００１５】
図２に示すように、パワートレーン２０は、機械１０を推進させるために共に動作する構成部品を含み得る。具体的には、パワートレーン２０は、連続可変トランスミッション（「ＣＶＴ」）２６に駆動式に結合された動力源２４を含み得る。パワートレーン２０が、動力源２４とＣＶＴ２６とを結合させるためにトルクコンバータ（図示せず）も含むようにする。
【００１６】
動力源２４は、機械１０（図１を参照）を動作させるための動力出力を提供し得る。動力源２４は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、気体燃料エンジン（例えば、天然ガス機関）などの燃焼機関、または当分野で知られている他のいずれかのタイプの燃焼機関として供し得る。あるいは、動力源２４は、燃料電池、または電気モータと結合された蓄電装置などの非燃焼型動力源として供し得る。動力源２４は、牽引装置１２（図１参照）を駆動するための回転出力を提供し、それにより機械１０を推進させることができる。動力源２４はまた、回転出力を提供して、作業器具１６を作動させるために使用される液圧回路２５を駆動させることができる。
【００１７】
ＣＶＴ２６は、動力源２４の出力部３０から牽引装置１２に回転出力を伝達する複数のサブコンポーネント（または動力伝達経路）を含み得る。サブコンポーネントは、例えば、機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８を含み得る。機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８は、図２に示すように並行して、または直列に動作し得るようにする。
【００１８】
ＣＶＴ２６の機械式トランスミッション２７は、複数の前進ギヤ比、１つ以上の後進ギヤ比、および１つ以上のクラッチ（図示せず）を備える、例えば、マルチ回転数で双方向の機械式トランスミッションとして供し得る。機械式トランスミッション２７は、クラッチを選択的に作動させて、予め定められた組み合わせのギヤ（図示せず）を係合させ、個別の出力ギヤ比を生成することができる。機械式トランスミッション２７は、シフト変更が動力源の回転数、操作者が選択した最大ギヤ比、および制御装置内に記憶されたシフトマップに基づく自動式のトランスミッションとし得る。あるいは、機械式トランスミッション２７は、係合されたギヤが操作者によって手動で選択されるマニュアルトランスミッションとし得る。
【００１９】
油圧式トランスミッション２８は、第１の流体通路４２および第２の流体通路４４によって相互接続されたポンプ３８およびモータ４０を含み得る。ポンプ３８は、例えば、流体を加圧するために動力源２４の出力部３０によって回転される可変容量型ポンプとし得る。ポンプ３８は、加圧流体を、流体通路４２または４４を介してモータ４０に導き、それゆえ、それに続いてモータ４０を回転させ得る。油圧式トランスミッション２８の「ギヤ比」または「有効ギヤ比」は、ポンプ３８の容量を変更することによって変えることができる。ポンプ３８の動作限界値内でポンプ３８の流体容量を無限に変更できる（すなわち、ポンプ３８の動作限界値内のどの流体容量も達成可能である）ので、無数の有効ギヤ比を生じ得るようにする。あるいは、油圧式トランスミッション２８は、電気式連続可変トランスミッション、ローラベースの連続可変トランスミッション、またはプーリベースの連続可変トランスミッションとして供し得る。
【００２０】
機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８の出力を、機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８と機械出力部３６との間に配置された１つ以上のギヤアセンブリ３２（図２には１つのみ示す）を使用して、組み合わせることができる。ギヤアセンブリ３２は、例えば、遊星歯車装置を含み得る。各ギヤアセンブリ３２は、例えば、キャリア３３、リングギヤ３５、および太陽歯車３７を有し得る。太陽歯車３７を、牽引装置１２に結合され得る機械出力部３６に接続することができる。機械式トランスミッション２７をキャリア３３に接続することができ、および油圧式トランスミッションをリングギヤ３５に接続することができる。あるいは、ギヤアセンブリ３２の出力側に油圧式トランスミッションまたは機械式トランスミッション２７のいずれかを配置し（すなわち、機械出力部３６に結合させて）、その後出力３０の経路をギヤアセンブリ３２に直接接続する（例えば、機械式トランスミッション２７がギヤアセンブリ３２の出力端部に配置される場合、出力３０の経路はキャリア３３に接続され得る）ことによって、並列配置を生じ得るようにする。
【００２１】
複合ギヤ比は、機械式トランスミッション２７の別個のギヤ比および油圧式トランスミッション２８の有効ギヤ比を変更することによって達成できるので、ＣＶＴ２６の入力および出力トルクならびに回転数特性を変更できる。例えば、リングギヤ３５が地面に対して回転する回転数、およびキャリア３３がリングギヤ３５に対して回転する回転数が、太陽歯車３７の回転速度を決定する。
【００２２】
制御システム２１は、機械１０およびその構成部品の性能を監視しかつ修正し得る。特に、制御システム２１は、回転数センサ４６および制御装置４８を含み得る。制御装置４８は、通信回線５０を介して回転数センサ４６と、通信回線５２を介して動力源２４と、通信回線５４を介してＣＶＴ２６と、および通信回線５６を介して操作者入力装置２２と通信し得る。制御装置４８はまた、液圧回路２５および／または機械１０の他の構成部品と通信し得るようにする（図示せず）。
【００２３】
回転数センサ４６を、機械出力部３６の回転速度（すなわち、ＣＶＴの出力回転数）を感知するために配置し得る。回転数センサ４６は、例えば、磁気ピックアップセンサ、回転エンコーダ、タコメータ、または対応する信号を生じるように構成された他のいずれかのタイプのセンサとして供し得る。回転数センサ４６を、機械出力部３６に関連したシャフトの近傍、または回転速度がＣＶＴの出力回転数に関連している機械１０の他のいずれかの構成部品（例えば、車軸、ホイール、ギヤ）の近傍に配置し得る。
【００２４】
制御装置４８は、単一のマイクロプロセッサ、または複数のマイクロプロセッサとして供し、それは、機械１０の動作を制御する手段を含み得る。多数の市販のマイクロプロセッサを、制御装置４８の機能を実行するように構成することができ、かつ制御装置４８は、機械の多数の機能を制御可能な汎用の機械用マイクロプロセッサを容易に実装し得ることを理解されたい。制御装置４８は、メモリ、二次記憶装置、プロセッサ、およびアプリケーションを実行する他のいずれかの構成部品を含み得る。種々の他の回路を制御装置４８、例えば、電源回路、信号調整回路、データ収集回路、信号出力回路、信号増幅回路、および当分野で知られている他のタイプの回路に関連させ得る。
【００２５】
制御装置４８は、１つ以上のマップを制御装置４８の内部メモリ内に記憶させて含み得る。これらのマップのそれぞれは、表、グラフ、および／または式の形態のデータの集合を含み得る。図３に示すように、制御装置４８は、ＣＶＴ出力回転数および／または機械対地速度に応じて動力源の回転数制限値（すなわち、動力源の回転出力の最大回転数）を制御するのに有用な少なくとも１つのマップ５８を含み得る（ＣＶＴ出力回転数および機械対地速度は双方とも、回転数センサ４６から受信した信号を使用して測定可能であるかまたは計算可能であり、およびＣＶＴ出力回転数は容易に機械対地速度に変換可能であるかまたはその逆が可能である）。実際の（または現在の）動力源の回転数は、動力源の回転数限界値を下回る可能性があるが、上回ることはないようにする。マップ５８は、複数の速度モード、例えば、低速モード６０、中速モード６２、および高速モード６４の動力源の回転数限界値を指定し得る。速度モードは機械対地速度および／またはＣＶＴ出力回転数に直接関連し得る。例えば低速、中速および高速モード６０、６２、および６４は、それぞれ約０〜８、８〜２５、および１９〜４０ｋｍ／時の対地速度に関連し得る（速度モードはまた、ＣＶＴ出力回転数に関して表され得る）。例えば、低速モード６０または中速モード６２を使用するとき、制御装置４８は実際の動力源の回転数を、動力源の回転数限界値までであるがそれを超えないように調整できるようにする。さらに、少なくとも１つの速度モード、例えば、高速モード６４において、制御装置４８が、ＣＶＴ出力回転数に基づいて実際の動力源の回転数（または動力源の回転数コマンド）を制御し得るようにする。例えば、制御装置４８は、実際の動力源の回転数を動力源の回転数限界値にするためのエンジン回転数コマンドを与え得る（操作者はもはや操作者入力装置２２を用いて実際の動力源の回転数を直接制御することはない）。それゆえ、高速モード６４では、操作者入力装置２２は、ＣＶＴ２６の出力トルクを制御し得る。各回転数範囲を最適にして機械１０の効率および応答性を最大にするようにする。
【００２６】
低速モード６０において、かつ機械対地速度が約０ｋｐｈであるとき、動力源の回転数限界値を、動力源の最大定格回転数、例えば、約１７００ｒｐｍに設定し得る。機械対地速度０ｋｐｈにおいて動力源の回転数限界値を最大にすることは、液圧回路２５における作動液の流れを高める可能性を生じ得る。低速モード６０では、動力源の回転数限界値の傾向は一般的に、機械対地速度が増加するにつれて、速度８ｋｐｈにおいて約１６００ｒｐｍに到達するまで低減される。実際の動力源の回転数が動力源の回転数限界値をトラッキングしている場合、制御装置４８は、機械走行速度を増大させる一方、油圧式トランスミッション２８の有効ギヤ比を変更することによって実際の動力源の回転数（単一の別個のギヤ比）を低減させるようにする。例えば、操作者が操作者入力装置２２を十分に作動させ（例えば、ペダルが完全に押し下げられる）、それゆえ実際の動力源の回転数に動力源の回転数限界値をトラッキングさせるようにする場合、制御装置４８は、機械走行速度を増大させる一方、同時に、キャリアギア３３の回転速度が変化するよりも速い速度で（ポンプ３８を介して）リングギヤ３５の回転速度を変更することによって、動力源の回転数を低減させる。制御装置４８は、現在選択されている別個のギヤ比とは無関係に油圧式トランスミッション２８の有効ギヤ比を継続的に調整して、指定された動力源の回転数の軌跡を達成するか（例えば、機械対地速度に応じた動力源の回転数の増大、動力源の回転数の低減、または一定の動力源の回転数）、または制御装置４８の別の予め定められた制御目標に適合する（例えば、作業器具の動作に利用可能な指定の推進、指定のトルク、指定の燃料効率、および／または指定の出力）いずれかの複合ギヤ比を生じ得る。
【００２７】
中速モード６２では、動力源の回転数限界値を、実質的に一定のレベル、例えば、約１６００ｒｐｍに設定し得る。１６００ｒｐｍの動力源の回転数限界値は、単機能作業器具サイクル時間を達成するのに役に立ち得る。制御装置４８が中速モード６２から高速モード４０に切り替わる（それゆえ各速度モードで使用される動力源の回転数限界値間で切り替わる）機械走行速度は、機械１０の加速度および／または操作者入力装置の作動の程度（例えば、ペダルの押し下げ量）に依存し得る。機械の加速度を、回転数センサ測定値または他の適切な手段から計算し得るようにする。
【００２８】
例えば、機械１０が小さな加速および／または少量の操作者入力装置の作動を受けている場合、制御装置４８は低い機械対地速度（例えば、約１９ｋｐｈ）において中速モード６２から高速モード６４に切り替わる。あるいは、機械１０が大きい加速および／または大量の操作者入力装置の作動を受けている場合、制御装置４８は、より高い機械対地速度（例えば、約２５ｋｐｈ）で中速モード６２から高速モード６４に切り替わる。中速モード６２の動力源の回転数限界値から高速モード６４の動力源の回転数限界値へのこの切り替えの遅れにより、厳しい加速条件下においても燃料効率を高めかつ機械の推進を増大させることができる。高加速条件中に使用される中速モード６２のセクション（例えば、約１９〜２５ｋｐｈのセクション）の動力源の回転数限界値は、１９ｋｐｈにおける約１６００ｒｐｍから２５ｋｐｈにおける約１７００ｒｐｍに増大し得る。
【００２９】
高速モード６４では、機械１０が小さな加速および／または少量の操作者入力装置の作動を受けている場合（例えば、約１９〜２５ｋｐｈのセクション）、実際の動力源の回転数は、実質的に一定のレベル、例えば、約１３００ｒｐｍに設定され得る。高速モード６４の上方セクション（例えば、約２５〜４０ｋｐｈのセクション）では、動力源の回転数限界値は、対地速度に応じて増大し得る。動力源の回転数限界値は、機械対地速度に応じて増大し得るＣＶＴ２６の損失特性をオフセットするために、増大する軌跡を取り得る。動力源の回転数限界値は４０ｋｐｈで約１７００ｒｐｍの値まで増大し得るようにする。さらに、動力源の回転数限界値は、４０ｋｐｈ超の速度と同じ割合で増大し続けるか、あるいは、１７００ｒｐｍで水平状態になり得るようにする。低速モード６０、中速モード６２、および高速モード６４における動力源の回転数限界値の増大および／または低減は全て、ほぼ線形であるか、または他のいずれかの適切な軌跡によって規定され得る。
【００３０】
マップ５８の各速度範囲は、機械式トランスミッション２７の、別個の１つのギヤ比に関連し得る。例えば、低速モード５０は、第１の別個のギヤ比に関連し、中速モード６２は第２の別個のギヤ比に関連し、および高速モード６４は第３の別個のギヤ比に関連する。制御装置４８は、機械走行速度、現在選択されている別個のギヤ比、または双方に基づいてマップ５８において複数の速度モード間で切り替わるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上述の制御システムは、動力源の制御が望まれるどの機械にも適用することができる。上述の制御システムは、対地速度に応じて動力源の回転数限界値を変更して燃費を削減する一方、機械の推進を最大にし得る。制御システム２１の動作を以下説明する。
【００３２】
一例では、機械１０の操作者は操作者入力装置２２を作動し、それゆえ機械の動きを要求する。操作者入力装置２２は通信回線５６を介して操作者要求を制御装置４８に送信し、制御装置４８は信号を、要求された動力源の回転数および動力源トルクに変換する。次いで制御装置４８は、要求された動力源の回転数をマップ５８と参照させて、要求された動力源の回転数が動力源の回転数限界値を確実に超えないようにする。制御装置４８は、実際の動力源の回転数を、低速モード６０の動力源の回転数限界値までであるがそれを超えない、要求された動力源の回転数に設定し得る。
【００３３】
機械の動作中、制御装置４８は回転数センサ４６と連続的に通信して機械対地速度および／またはＣＶＴ出力回転数を決定する。機械対地速度が約８ｋｐｈに到達するとき、制御装置４８は、低速モード６０の動力源の回転数限界値から中速モード６２の動力源の回転数限界値に切り替わり得る。低速モード６０から中速モード６２への移行時に、制御装置４８はまた、第１の別個のギヤ比から第２の別個のギヤ比への切り替えを命令し得る。
【００３４】
中速モード６２を実行している間、操作者は、実際の動力源の回転数を、動力源の回転数限界値までであるがそれを超えない値に継続的に自由に調整する。約１９ｋｐｈの機械対地速度に到達すると、制御装置４８は回転数センサ４６と通信を行う。制御装置４８は回転数センサ４６からの情報を使用して、機械１０が加速中であるかどうか判定する。制御装置４８はまた操作者入力装置２２と通信して、操作者入力装置の作動の程度を判定する。機械１０が閾値加速度超である場合および／または操作者入力装置２２が閾値の作動量超である場合、制御装置４８は、中速モード６２の動力源の回転数限界値を、より高速の機械対地速度、例えば、２５ｋｐｈを達成するまで継続的に使用し得る。あるいは、機械１０が閾値加速度を下回る場合および／または操作者入力装置２２が閾値の作動量を下回る場合、制御装置４８は、約１９ｋｐｈで高速モード６４の動力源の回転数限界値に切り替わる。中速モード６２から高速モード６４への移行時には、制御装置４８が、第２の別個のギヤ比から第３の別個のギヤ比への切り替えを命令し得るようにする。
【００３５】
高速モード６４を実行している間、制御装置４８は、実際の動力源の回転数を動力源の回転数限界値にして、操作者入力装置２２がＣＶＴ２６の出力トルクのみを制御するようにする。しかしながら、動力源の回転数限界値曲線全体は、機械１０に加えられるまたは機械１０が受ける負荷に依存して拡大または縮小し得る（例えば、高速モード６４の動力源の回転数限界値を表す図３の曲線全体は、上昇または下降し得る）ようにする。例えば、（例えば、作業器具１６の使用に起因する）機械負荷の増大は、動力源の回転数限界値の曲線全体を拡大させる原因となり、かつ負荷の減少はその縮小の原因となり得る。制御装置４８は、中速モード６２または低速モード６０のいずれかに関連する対地速度範囲まで機械対地速度が低減するまで、高速モード６４に留まり得る。
【００３６】
上述の制御システムのいくつかの利点が実現され得る。特に、上述の制御システムは、作業器具に関連したポンプの流れを増大させるために、操作者がより低速の対地速度において実際の動力源の回転数を制御できるようにすることによって生産性および応答性を増大させる。しかしながら、制御装置は、実際の動力源の回転数をより高速において強制的に動力源の回転数限界値にすることによって、最大の効率および推進を保証することができる。さらに、動力源の回転数限界値は、機械対地速度またはＣＶＴ出力回転数に応じて変化して、動力源およびＣＶＴの組み合わせの特定の損失特性を適合するようにし得る。
【００３７】
当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく上述の制御システムに種々の変更および修正をなし得ることが理解される。本願明細書で説明した制御システムの詳細および実例を考慮すれば、制御システムの他の実施形態は当業者には明白である。例えば、上述のＣＶＴの代わりにいかなる代替的なＣＶＴも使用することができ、かつ全ての速度範囲は実際上の別個のギヤ比に関連させることができる。詳細および例は例示であると考えられるべきであり、真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物に示されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本願明細書は、一般的に、ＣＶＴトランスミッションを備える機械用の制御システムに関し、より詳しくは、ＣＶＴ出力回転数に基づいて動力源の回転数を変更するための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、オンハイウェイ商用車両（ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）、オフハイウェイ運搬トラック、ホイールローダ、モータグレーダ、および他のタイプの重機などの機械類が様々な作業に使用される。これらの機械類は一般的に、これらの作業を完了するのに必要な動力を提供するエンジン、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、または気体燃料エンジンなどとして供し得る動力源を含む。動力源によって生成される動力が、例えば連続可変トランスミッション（「ＣＶＴ」）などのトランスミッションを介して、１つ以上の地面とかみ合う装置に伝達されて、機械の推進を行い得る。
【０００３】
機械制御システムを使用して、動力源とＣＶＴの動作を連動させかつ調整して、機械の応答性および効率を改善させることが多く行われている。例えば、機械の走行中、動力源およびＣＶＴは、動力源およびＣＶＴが実質的に安定的で効率的な動作を行う回転数およびトルクの範囲を有し得る。この範囲外での動作は、燃費を増大させおよび／または応答性を低減させることがある。
【０００４】
動力源およびＣＶＴを制御するための一方法が、２００７年３月２０日Ｋｕｒａｓらに発行された（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）では、エンジンが最適な回転数条件で運転する（すなわち、エンジンが最も効率的に動作する回転数の範囲内）ように伝達比を調整するエンジンアンダースピード制御システムが説明されている。（特許文献１）の制御システムでは、制御装置に入力信号を与える操作者用入力部について説明されている。操作者用入力部を、例えば、操作者がペダルを押し下げて機械の出力回転数の増大を要求することができるアクセルペダルとし得る。入力信号は、要求された回転数を与えることができ、次いで制御装置は、この入力信号をモータ回転数コマンドに変換する（モータは、エンジンによって駆動されるＣＶＴの構成部品である）。（特許文献１）の制御システムは、モータ回転数コマンドが回転数の上限値を上回ることおよび回転数の下限値を下回ることがないようにする。これらの限界値は、モータ回転数コマンドが回転数の上限値および下限値内に留まる限り、モータトルクコマンドがモータのトルク能力内に留まるように計算される。特定のモータ回転数におけるモータトルク限界値はモータのトルク−回転数曲線から決定できる。（制御装置によって実施される）エンジンアンダースピード制御アルゴリズムはまた、エンジンがラギング（ｌｕｇｇｉｎｇ）し始める場合（例えば、エンジン回転数が閾値未満に落ち込む場合）にモータ回転数コマンドを低減させる。それゆえ、（特許文献１）の方法によれば、ＣＶＴは、モータ回転数コマンドの変化に迅速に応答する一方で、モータおよびトランスミッションの損傷を回避することを可能にしている。
【０００５】
（特許文献１）の機械は、モータを、このモータおよびトランスミッションに発生し得る損傷を回避しつつ、これらに対する応答性を維持するのに役に立ち得るが、全ての条件下においてエンジンの効率的な動作および制御を提供することはできない。モータ回転数を制御することのみによって、（特許文献１）の制御システムは、現在発生している変速比、作業器具条件、および負荷条件で、エンジンが非効率的および／または非応答性のエンジン回転数（すなわち、低すぎるまたは高すぎるかのいずれか）において動作できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１９２，３７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
説明の機械システムは、上述の問題の１つ以上を解決することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、本明細書はパワートレーン制御システムに関する。パワートレーン制御システムは、動力源、および動力源の出力部に結合されたＣＶＴを含み得る。パワートレーン制御システムはさらに、動力源およびＣＶＴと通信する制御装置を含み得る。制御装置は、複数の速度モードを備えるマップを含み、かつ、複数の速度モードの少なくとも１つに対して、制御装置は、ＣＶＴ出力回転数または対地速度の少なくとも一方に基づいて、実際の動力源の回転数を変更するように構成され得る。
【０００９】
別の態様では、本明細書は、機械の制御方法に関する。本方法は、回転出力を生成すること、および回転出力を、ＣＶＴを駆動するように導くことを含む。本方法はさらに、ＣＶＴ出力回転数を測定すること、および測定されたＣＶＴ出力回転数に基づいて、回転出力の実際の回転数を変更することを含み得る。実際の回転数の変更は、複数の速度モードの少なくとも１つを実行するときに発生し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的に説明する機械の概略図である。
【図２】図１の機械と共に使用され得る、例示的に説明するパワートレーンおよび制御システムの概略図である。
【図３】図２のパワートレーンを制御するための例示的なマップのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に例示的な機械１０を示す。機械１０を、採鉱、建設、農業、運搬などの産業、または当分野で知られている他のいずれかの産業に関連した、ある種の動作を行う移動車両とし得る。例えば、機械１０を、ホイールローダ、採掘機、バックホー、モータグレーダなどの土工機械、または当分野で知られている他のいずれかの好適な土工機械とし得る。あるいは、機械１０を、荷物運搬車両、船舶、乗用車、または他のいずれかの好適な動作を実行する機械とし得る。機械１０は、１つ以上の牽引装置１２、作業器具１６、オペレータステーション１８、およびパワートレーン２０を含み得る。
【００１２】
牽引装置１２は、機械１０の並進運動を可能とするように構成された、機械１０の両側に配置された１つ以上の車輪（片側のみ示す）を含み得る。あるいは、牽引装置１２は無限軌道、ベルト、または当分野で知られている他の牽引装置を含み得る。いずれの牽引装置１２も駆動可能および／または操縦可能である。
【００１３】
作業器具１６は、例えば、バケット、排土板、ショベル、リッパ、ハンマー、引掛け装置などの特定の作業を行うために使用されるいずれかの装置、または当分野で知られている他のいずれかの作業を行う装置を含み得る。１つ以上の作業器具１６は、機械１０に取り付け可能でありかつオペレータステーション１８から制御可能である。作業器具１６は、直接ピボットまたはリンケージ装置を介して、機械１０に接続することができ、かつ１つ以上の油圧アクチュエータ、電気モータ、または他のいずれかの適切な方法で作動させることができる。作業器具１６は、ピボット、回転、摺動、旋回、上昇、または当分野で知られているいずれかの方法で機械１０に対して動くことができる。
【００１４】
オペレータステーション１８は、操作者が機械１０を制御する場所とし得る。オペレータステーション１８は、機械１０に搭載されていても搭載されていなくてもよく、パワートレーン２０の１つ以上の構成部品を制御するために操作者入力装置２２（図２参照）を含み得る。操作者入力装置２２は操作者席の近くに配置され、かつ単軸または多軸のジョイスティック、ホイール、ノブ、プッシュプル装置、ボタン、ペダル、または当分野で知られている他のいずれかの入力装置として供し得る。オペレータステーション１８が、例えば、ステアリング装置、制動装置、ギヤ比選択装置、および／または当分野で知られている他の操作者入力装置などの追加的な操作者入力装置を含み得るようにする。
【００１５】
図２に示すように、パワートレーン２０は、機械１０を推進させるために共に動作する構成部品を含み得る。具体的には、パワートレーン２０は、連続可変トランスミッション（「ＣＶＴ」）２６に駆動式に結合された動力源２４を含み得る。パワートレーン２０が、動力源２４とＣＶＴ２６とを結合させるためにトルクコンバータ（図示せず）も含むようにする。
【００１６】
動力源２４は、機械１０（図１を参照）を動作させるための動力出力を提供し得る。動力源２４は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、気体燃料エンジン（例えば、天然ガス機関）などの燃焼機関、または当分野で知られている他のいずれかのタイプの燃焼機関として供し得る。あるいは、動力源２４は、燃料電池、または電気モータと結合された蓄電装置などの非燃焼型動力源として供し得る。動力源２４は、牽引装置１２（図１参照）を駆動するための回転出力を提供し、それにより機械１０を推進させることができる。動力源２４はまた、回転出力を提供して、作業器具１６を作動させるために使用される液圧回路２５を駆動させることができる。
【００１７】
ＣＶＴ２６は、動力源２４の出力部３０から牽引装置１２に回転出力を伝達する複数のサブコンポーネント（または動力伝達経路）を含み得る。サブコンポーネントは、例えば、機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８を含み得る。機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８は、図２に示すように並行して、または直列に動作し得るようにする。
【００１８】
ＣＶＴ２６の機械式トランスミッション２７は、複数の前進ギヤ比、１つ以上の後進ギヤ比、および１つ以上のクラッチ（図示せず）を備える、例えば、マルチ回転数で双方向の機械式トランスミッションとして供し得る。機械式トランスミッション２７は、クラッチを選択的に作動させて、予め定められた組み合わせのギヤ（図示せず）を係合させ、個別の出力ギヤ比を生成することができる。機械式トランスミッション２７は、シフト変更が動力源の回転数、操作者が選択した最大ギヤ比、および制御装置内に記憶されたシフトマップに基づく自動式のトランスミッションとし得る。あるいは、機械式トランスミッション２７は、係合されたギヤが操作者によって手動で選択されるマニュアルトランスミッションとし得る。
【００１９】
油圧式トランスミッション２８は、第１の流体通路４２および第２の流体通路４４によって相互接続されたポンプ３８およびモータ４０を含み得る。ポンプ３８は、例えば、流体を加圧するために動力源２４の出力部３０によって回転される可変容量型ポンプとし得る。ポンプ３８は、加圧流体を、流体通路４２または４４を介してモータ４０に導き、それゆえ、それに続いてモータ４０を回転させ得る。油圧式トランスミッション２８の「ギヤ比」または「有効ギヤ比」は、ポンプ３８の容量を変更することによって変えることができる。ポンプ３８の動作限界値内でポンプ３８の流体容量を無限に変更できる（すなわち、ポンプ３８の動作限界値内のどの流体容量も達成可能である）ので、無数の有効ギヤ比を生じ得るようにする。あるいは、油圧式トランスミッション２８は、電気式連続可変トランスミッション、ローラベースの連続可変トランスミッション、またはプーリベースの連続可変トランスミッションとして供し得る。
【００２０】
機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８の出力を、機械式トランスミッション２７および油圧式トランスミッション２８と機械出力部３６との間に配置された１つ以上のギヤアセンブリ３２（図２には１つのみ示す）を使用して、組み合わせることができる。ギヤアセンブリ３２は、例えば、遊星歯車装置を含み得る。各ギヤアセンブリ３２は、例えば、キャリア３３、リングギヤ３５、および太陽歯車３７を有し得る。太陽歯車３７を、牽引装置１２に結合され得る機械出力部３６に接続することができる。機械式トランスミッション２７をキャリア３３に接続することができ、および油圧式トランスミッションをリングギヤ３５に接続することができる。あるいは、ギヤアセンブリ３２の出力側に油圧式トランスミッションまたは機械式トランスミッション２７のいずれかを配置し（すなわち、機械出力部３６に結合させて）、その後出力３０の経路をギヤアセンブリ３２に直接接続する（例えば、機械式トランスミッション２７がギヤアセンブリ３２の出力端部に配置される場合、出力３０の経路はキャリア３３に接続され得る）ことによって、並列配置を生じ得るようにする。
【００２１】
複合ギヤ比は、機械式トランスミッション２７の別個のギヤ比および油圧式トランスミッション２８の有効ギヤ比を変更することによって達成できるので、ＣＶＴ２６の入力および出力トルクならびに回転数特性を変更できる。例えば、リングギヤ３５が地面に対して回転する回転数、およびキャリア３３がリングギヤ３５に対して回転する回転数が、太陽歯車３７の回転速度を決定する。
【００２２】
制御システム２１は、機械１０およびその構成部品の性能を監視しかつ修正し得る。特に、制御システム２１は、回転数センサ４６および制御装置４８を含み得る。制御装置４８は、通信回線５０を介して回転数センサ４６と、通信回線５２を介して動力源２４と、通信回線５４を介してＣＶＴ２６と、および通信回線５６を介して操作者入力装置２２と通信し得る。制御装置４８はまた、液圧回路２５および／または機械１０の他の構成部品と通信し得るようにする（図示せず）。
【００２３】
回転数センサ４６を、機械出力部３６の回転速度（すなわち、ＣＶＴの出力回転数）を感知するために配置し得る。回転数センサ４６は、例えば、磁気ピックアップセンサ、回転エンコーダ、タコメータ、または対応する信号を生じるように構成された他のいずれかのタイプのセンサとして供し得る。回転数センサ４６を、機械出力部３６に関連したシャフトの近傍、または回転速度がＣＶＴの出力回転数に関連している機械１０の他のいずれかの構成部品（例えば、車軸、ホイール、ギヤ）の近傍に配置し得る。
【００２４】
制御装置４８は、単一のマイクロプロセッサ、または複数のマイクロプロセッサとして供し、それは、機械１０の動作を制御する手段を含み得る。多数の市販のマイクロプロセッサを、制御装置４８の機能を実行するように構成することができ、かつ制御装置４８は、機械の多数の機能を制御可能な汎用の機械用マイクロプロセッサを容易に実装し得ることを理解されたい。制御装置４８は、メモリ、二次記憶装置、プロセッサ、およびアプリケーションを実行する他のいずれかの構成部品を含み得る。種々の他の回路を制御装置４８、例えば、電源回路、信号調整回路、データ収集回路、信号出力回路、信号増幅回路、および当分野で知られている他のタイプの回路に関連させ得る。
【００２５】
制御装置４８は、１つ以上のマップを制御装置４８の内部メモリ内に記憶させて含み得る。これらのマップのそれぞれは、表、グラフ、および／または式の形態のデータの集合を含み得る。図３に示すように、制御装置４８は、ＣＶＴ出力回転数および／または機械対地速度に応じて動力源の回転数制限値（すなわち、動力源の回転出力の最大回転数）を制御するのに有用な少なくとも１つのマップ５８を含み得る（ＣＶＴ出力回転数および機械対地速度は双方とも、回転数センサ４６から受信した信号を使用して測定可能であるかまたは計算可能であり、およびＣＶＴ出力回転数は容易に機械対地速度に変換可能であるかまたはその逆が可能である）。実際の（または現在の）動力源の回転数は、動力源の回転数限界値を下回る可能性があるが、上回ることはないようにする。マップ５８は、複数の速度モード、例えば、低速モード６０、中速モード６２、および高速モード６４の動力源の回転数限界値を指定し得る。速度モードは機械対地速度および／またはＣＶＴ出力回転数に直接関連し得る。例えば低速、中速および高速モード６０、６２、および６４は、それぞれ約０〜８、８〜２５、および１９〜４０ｋｍ／時の対地速度に関連し得る（速度モードはまた、ＣＶＴ出力回転数に関して表され得る）。例えば、低速モード６０または中速モード６２を使用するとき、制御装置４８は実際の動力源の回転数を、動力源の回転数限界値までであるがそれを超えないように調整できるようにする。さらに、少なくとも１つの速度モード、例えば、高速モード６４において、制御装置４８が、ＣＶＴ出力回転数に基づいて実際の動力源の回転数（または動力源の回転数コマンド）を制御し得るようにする。例えば、制御装置４８は、実際の動力源の回転数を動力源の回転数限界値にするためのエンジン回転数コマンドを与え得る（操作者はもはや操作者入力装置２２を用いて実際の動力源の回転数を直接制御することはない）。それゆえ、高速モード６４では、操作者入力装置２２は、ＣＶＴ２６の出力トルクを制御し得る。各回転数範囲を最適にして機械１０の効率および応答性を最大にするようにする。
【００２６】
低速モード６０において、かつ機械対地速度が約０ｋｐｈであるとき、動力源の回転数限界値を、動力源の最大定格回転数、例えば、約１７００ｒｐｍに設定し得る。機械対地速度０ｋｐｈにおいて動力源の回転数限界値を最大にすることは、液圧回路２５における作動液の流れを高める可能性を生じ得る。低速モード６０では、動力源の回転数限界値の傾向は一般的に、機械対地速度が増加するにつれて、速度８ｋｐｈにおいて約１６００ｒｐｍに到達するまで低減される。実際の動力源の回転数が動力源の回転数限界値をトラッキングしている場合、制御装置４８は、機械走行速度を増大させる一方、油圧式トランスミッション２８の有効ギヤ比を変更することによって実際の動力源の回転数（単一の別個のギヤ比）を低減させるようにする。例えば、操作者が操作者入力装置２２を十分に作動させ（例えば、ペダルが完全に押し下げられる）、それゆえ実際の動力源の回転数に動力源の回転数限界値をトラッキングさせるようにする場合、制御装置４８は、機械走行速度を増大させる一方、同時に、キャリアギア３３の回転速度が変化するよりも速い速度で（ポンプ３８を介して）リングギヤ３５の回転速度を変更することによって、動力源の回転数を低減させる。制御装置４８は、現在選択されている別個のギヤ比とは無関係に油圧式トランスミッション２８の有効ギヤ比を継続的に調整して、指定された動力源の回転数の軌跡を達成するか（例えば、機械対地速度に応じた動力源の回転数の増大、動力源の回転数の低減、または一定の動力源の回転数）、または制御装置４８の別の予め定められた制御目標に適合する（例えば、作業器具の動作に利用可能な指定の推進、指定のトルク、指定の燃料効率、および／または指定の出力）いずれかの複合ギヤ比を生じ得る。
【００２７】
中速モード６２では、動力源の回転数限界値を、実質的に一定のレベル、例えば、約１６００ｒｐｍに設定し得る。１６００ｒｐｍの動力源の回転数限界値は、単機能作業器具サイクル時間を達成するのに役に立ち得る。制御装置４８が中速モード６２から高速モード４０に切り替わる（それゆえ各速度モードで使用される動力源の回転数限界値間で切り替わる）機械走行速度は、機械１０の加速度および／または操作者入力装置の作動の程度（例えば、ペダルの押し下げ量）に依存し得る。機械の加速度を、回転数センサ測定値または他の適切な手段から計算し得るようにする。
【００２８】
例えば、機械１０が小さな加速および／または少量の操作者入力装置の作動を受けている場合、制御装置４８は低い機械対地速度（例えば、約１９ｋｐｈ）において中速モード６２から高速モード６４に切り替わる。あるいは、機械１０が大きい加速および／または大量の操作者入力装置の作動を受けている場合、制御装置４８は、より高い機械対地速度（例えば、約２５ｋｐｈ）で中速モード６２から高速モード６４に切り替わる。中速モード６２の動力源の回転数限界値から高速モード６４の動力源の回転数限界値へのこの切り替えの遅れにより、厳しい加速条件下においても燃料効率を高めかつ機械の推進を増大させることができる。高加速条件中に使用される中速モード６２のセクション（例えば、約１９〜２５ｋｐｈのセクション）の動力源の回転数限界値は、１９ｋｐｈにおける約１６００ｒｐｍから２５ｋｐｈにおける約１７００ｒｐｍに増大し得る。
【００２９】
高速モード６４では、機械１０が小さな加速および／または少量の操作者入力装置の作動を受けている場合（例えば、約１９〜２５ｋｐｈのセクション）、実際の動力源の回転数は、実質的に一定のレベル、例えば、約１３００ｒｐｍに設定され得る。高速モード６４の上方セクション（例えば、約２５〜４０ｋｐｈのセクション）では、動力源の回転数限界値は、対地速度に応じて増大し得る。動力源の回転数限界値は、機械対地速度に応じて増大し得るＣＶＴ２６の損失特性をオフセットするために、増大する軌跡を取り得る。動力源の回転数限界値は４０ｋｐｈで約１７００ｒｐｍの値まで増大し得るようにする。さらに、動力源の回転数限界値は、４０ｋｐｈ超の速度と同じ割合で増大し続けるか、あるいは、１７００ｒｐｍで水平状態になり得るようにする。低速モード６０、中速モード６２、および高速モード６４における動力源の回転数限界値の増大および／または低減は全て、ほぼ線形であるか、または他のいずれかの適切な軌跡によって規定され得る。
【００３０】
マップ５８の各速度範囲は、機械式トランスミッション２７の、別個の１つのギヤ比に関連し得る。例えば、低速モード５０は、第１の別個のギヤ比に関連し、中速モード６２は第２の別個のギヤ比に関連し、および高速モード６４は第３の別個のギヤ比に関連する。制御装置４８は、機械走行速度、現在選択されている別個のギヤ比、または双方に基づいてマップ５８において複数の速度モード間で切り替わるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上述の制御システムは、動力源の制御が望まれるどの機械にも適用することができる。上述の制御システムは、対地速度に応じて動力源の回転数限界値を変更して燃費を削減する一方、機械の推進を最大にし得る。制御システム２１の動作を以下説明する。
【００３２】
一例では、機械１０の操作者は操作者入力装置２２を作動し、それゆえ機械の動きを要求する。操作者入力装置２２は通信回線５６を介して操作者要求を制御装置４８に送信し、制御装置４８は信号を、要求された動力源の回転数および動力源トルクに変換する。次いで制御装置４８は、要求された動力源の回転数をマップ５８と参照させて、要求された動力源の回転数が動力源の回転数限界値を確実に超えないようにする。制御装置４８は、実際の動力源の回転数を、低速モード６０の動力源の回転数限界値までであるがそれを超えない、要求された動力源の回転数に設定し得る。
【００３３】
機械の動作中、制御装置４８は回転数センサ４６と連続的に通信して機械対地速度および／またはＣＶＴ出力回転数を決定する。機械対地速度が約８ｋｐｈに到達するとき、制御装置４８は、低速モード６０の動力源の回転数限界値から中速モード６２の動力源の回転数限界値に切り替わり得る。低速モード６０から中速モード６２への移行時に、制御装置４８はまた、第１の別個のギヤ比から第２の別個のギヤ比への切り替えを命令し得る。
【００３４】
中速モード６２を実行している間、操作者は、実際の動力源の回転数を、動力源の回転数限界値までであるがそれを超えない値に継続的に自由に調整する。約１９ｋｐｈの機械対地速度に到達すると、制御装置４８は回転数センサ４６と通信を行う。制御装置４８は回転数センサ４６からの情報を使用して、機械１０が加速中であるかどうか判定する。制御装置４８はまた操作者入力装置２２と通信して、操作者入力装置の作動の程度を判定する。機械１０が閾値加速度超である場合および／または操作者入力装置２２が閾値の作動量超である場合、制御装置４８は、中速モード６２の動力源の回転数限界値を、より高速の機械対地速度、例えば、２５ｋｐｈを達成するまで継続的に使用し得る。あるいは、機械１０が閾値加速度を下回る場合および／または操作者入力装置２２が閾値の作動量を下回る場合、制御装置４８は、約１９ｋｐｈで高速モード６４の動力源の回転数限界値に切り替わる。中速モード６２から高速モード６４への移行時には、制御装置４８が、第２の別個のギヤ比から第３の別個のギヤ比への切り替えを命令し得るようにする。
【００３５】
高速モード６４を実行している間、制御装置４８は、実際の動力源の回転数を動力源の回転数限界値にして、操作者入力装置２２がＣＶＴ２６の出力トルクのみを制御するようにする。しかしながら、動力源の回転数限界値曲線全体は、機械１０に加えられるまたは機械１０が受ける負荷に依存して拡大または縮小し得る（例えば、高速モード６４の動力源の回転数限界値を表す図３の曲線全体は、上昇または下降し得る）ようにする。例えば、（例えば、作業器具１６の使用に起因する）機械負荷の増大は、動力源の回転数限界値の曲線全体を拡大させる原因となり、かつ負荷の減少はその縮小の原因となり得る。制御装置４８は、中速モード６２または低速モード６０のいずれかに関連する対地速度範囲まで機械対地速度が低減するまで、高速モード６４に留まり得る。
【００３６】
上述の制御システムのいくつかの利点が実現され得る。特に、上述の制御システムは、作業器具に関連したポンプの流れを増大させるために、操作者がより低速の対地速度において実際の動力源の回転数を制御できるようにすることによって生産性および応答性を増大させる。しかしながら、制御装置は、実際の動力源の回転数をより高速において強制的に動力源の回転数限界値にすることによって、最大の効率および推進を保証することができる。さらに、動力源の回転数限界値は、機械対地速度またはＣＶＴ出力回転数に応じて変化して、動力源およびＣＶＴの組み合わせの特定の損失特性を適合するようにし得る。
【００３７】
当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく上述の制御システムに種々の変更および修正をなし得ることが理解される。本願明細書で説明した制御システムの詳細および実例を考慮すれば、制御システムの他の実施形態は当業者には明白である。例えば、上述のＣＶＴの代わりにいかなる代替的なＣＶＴも使用することができ、かつ全ての速度範囲は実際上の別個のギヤ比に関連させることができる。詳細および例は例示であると考えられるべきであり、真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物に示されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源（２４）；
動力源の出力部（３０）に結合されたＣＶＴ（２６）；および
動力源およびＣＶＴと通信する制御装置（４８）
を含み、制御装置が、複数の速度モードを備えるマップ（５８）を含み、および制御装置が、複数の速度モードの少なくとも１つに対して、ＣＶＴ出力回転数または対地速度の少なくとも一方に基づいて、実際の動力源の回転数を変更するように構成されている、パワートレーン制御システム（２１）。
【請求項２】
マップが、複数の速度モードのそれぞれに対する動力源の回転数限界値を含む、請求項１に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項３】
複数の速度モードの少なくとも１つが高速モード（６４）を含み、かつ動力源の回転数限界値が、高速モードでは対地速度に応じて増大する、請求項２に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項４】
制御装置が高速モードを実行するときにのみ、制御装置が、ＣＶＴ出力回転数に基づいて実際の動力源の回転数を変更するように構成される、請求項３に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項５】
制御装置が高速モードを実行するときに、ＣＶＴの出力トルクを制御するように構成された操作者入力装置（２２）をさらに含む、請求項４に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項６】
複数の速度モードが低速モード（６０）および中速モード（６２）を含み、かつ制御装置が低速モードおよび中速モードの一方を実行するとき、制御装置により、実際の動力源の回転数の調整が可能になる、請求項１に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項７】
操作者入力装置をさらに含み、制御装置が、機械の加速または操作者入力装置の作動の程度の少なくとも一方に依存して、中速モードから高速モードへ切り替わるように構成されている、請求項６に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項８】
ＣＶＴがさらに、油圧式トランスミッション（２８）と並行して動作される機械式トランスミッション（２７）を含み、かつ機械式トランスミッションが複数の別個のギヤ比を含み、複数の別個のギヤ比のそれぞれが複数の速度モードの１つに関連する、請求項１に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項９】
回転出力を生成すること；
回転出力を、ＣＶＴ（２６）を駆動するように導くこと；
ＣＶＴ出力回転数を測定すること；
測定したＣＶＴ出力回転数に基づいて回転出力の実際の回転数を変更すること
を含み、実際の回転数の変更が、複数の速度モードの少なくとも１つを実行するときに発生する、機械の制御方法。
【請求項１０】
測定されたＣＶＴ出力回転数に基づいて回転出力の最大回転数を制限することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
動力源（２４）；
動力源の出力部（３０）に結合されたＣＶＴ（２６）；および
動力源およびＣＶＴと通信する制御装置（４８）
を含み、制御装置が、複数の速度モードを備えるマップ（５８）を含み、および制御装置が、複数の速度モードの少なくとも１つに対して、ＣＶＴ出力回転数または対地速度の少なくとも一方に基づいて、実際の動力源の回転数を変更するように構成されている、パワートレーン制御システム（２１）。
【請求項２】
マップが、複数の速度モードのそれぞれに対する動力源の回転数限界値を含む、請求項１に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項３】
複数の速度モードの少なくとも１つが高速モード（６４）を含み、かつ動力源の回転数限界値が、高速モードでは対地速度に応じて増大する、請求項２に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項４】
制御装置が高速モードを実行するときにのみ、制御装置が、ＣＶＴ出力回転数に基づいて実際の動力源の回転数を変更するように構成される、請求項３に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項５】
制御装置が高速モードを実行するときに、ＣＶＴの出力トルクを制御するように構成された操作者入力装置（２２）をさらに含む、請求項４に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項６】
複数の速度モードが低速モード（６０）および中速モード（６２）を含み、かつ制御装置が低速モードおよび中速モードの一方を実行するとき、制御装置により、実際の動力源の回転数の調整が可能になる、請求項１に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項７】
操作者入力装置をさらに含み、制御装置が、機械の加速または操作者入力装置の作動の程度の少なくとも一方に依存して、中速モードから高速モードへ切り替わるように構成されている、請求項６に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項８】
ＣＶＴがさらに、油圧式トランスミッション（２８）と並行して動作される機械式トランスミッション（２７）を含み、かつ機械式トランスミッションが複数の別個のギヤ比を含み、複数の別個のギヤ比のそれぞれが複数の速度モードの１つに関連する、請求項１に記載のパワートレーン制御システム。
【請求項９】
回転出力を生成すること；
回転出力を、ＣＶＴ（２６）を駆動するように導くこと；
ＣＶＴ出力回転数を測定すること；
測定したＣＶＴ出力回転数に基づいて回転出力の実際の回転数を変更すること
を含み、実際の回転数の変更が、複数の速度モードの少なくとも１つを実行するときに発生する、機械の制御方法。
【請求項１０】
測定されたＣＶＴ出力回転数に基づいて回転出力の最大回転数を制限することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１０−５４０８６０（Ｐ２０１０−５４０８６０Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２６９５９（Ｐ２０１０−５２６９５９）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１１１６３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４５３２６
【国際公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１１１６３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４５３２６
【国際公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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