机器和与机器相关联的传动系的制作方法

1.本公开涉及一种机器，并且更具体地涉及与所述机器的转子相关联的传动系。


背景技术：

2.诸如冷刨机、路料复拌机、路面仿形机、道路刨床、旋转搅拌机等机器，设计成用于执行诸如翻松、去除、混合或回收来自地面的材料等任务。这些机器通常具有转子，所述转子可以机械地或液压地被驱动以完成上述任务。转子从机器的发动机接收操作动力。通常，转子的转速可能必须基于正在执行的任务的性质来手动地或自动地调整。
3.目前，此类机器的传动系依赖于发动机的速度变化或多速度齿轮箱来实现不同的转子速度。此外，当发动机在负载下操作时，此类传动系的设计可能不允许转子速度的变化。更具体地，发动机的速度可能必须降低以改变转子速度。因此，机器的操作者可能必须停止机器并且降低发动机速度以改变转子速度。此技术可导致机器生产力的非期望降低。
4.美国专利号10,407,864描述了一种工作器具需求确定单元，其基于工作器具操作构件的操作量和液压泵的液压压力来确定工作器具所需的马力。变速器需求确定单元基于车辆速度和加速器操作构件的操作量来确定变速器所需的马力。发动机需求确定单元基于工作器具所需的马力和变速器所需的马力来确定发动机所需的马力。油门需求确定单元基于发动机需求来确定所需的油门值。


技术实现要素：

5.在本公开的一个方面中，提供了一种铣刨机。铣刨机包括生成输出动力的发动机。铣刨机还包括从发动机接收输出动力的转子。铣刨机进一步包括传动系，所述传动系联接到所述发动机和所述转子以用于基于所述转子的期望输出将输出动力传输到所述转子。传动系包括变速器系统，所述变速器系统限定可操作地联接到发动机以用于从发动机接收输出动力的输入端，以及输出端，其中变速器系统允许转子的输出变化，而不改变发动机上的负载。传动系还包括联接到变速器系统的输出端的动力传输装置。传动系进一步包括联接到动力传输装置和转子以将输出动力传输至转子的齿轮箱，其中动力传输装置设置于变速器系统与齿轮箱之间。
6.在本公开的另一方面中，提供了一种用于以期望输出操作机器的转子的传动系。所述机器包括生成输出动力的发动机。传动系包括变速器系统，所述变速器系统限定可操作地联接到发动机以用于从发动机接收输出动力的输入端，以及输出端，其中变速器系统允许转子的输出变化，而不改变发动机上的负载。传动系还包括联接到变速器系统的输出端的动力传输装置。传动系进一步包括联接到动力传输装置和转子以将输出动力传输至转子的齿轮箱，其中动力传输装置设置于变速器系统与齿轮箱之间。
7.从以下描述和附图，本公开的其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
8.图1是示例性铣刨机的侧视图；
9.图2是示出根据本公开的与图1的铣刨机相关联的传动系的框图；
10.图3是示出传动系的变速器系统和设置于发动机与传动系的变速器系统之间的离合器的线图；
11.图4是示出变速器系统和设置于传动系的变速器系统与动力传输装置之间的离合器的线图；并且
12.图5是示出变速器系统和设置于变速器系统与动力传输装置之间的制动器组件的线图。
具体实施方式
13.在尽可能的情况下，所有附图将使用相同的附图标记指代相同或类似的部件。在尽可能的情况下，在整个附图中将使用相应或相似的附图标记来表示相同或相应的部分。
14.图1示出了示例性机器100。在所示的实例中，机器100是铣刨机。机器100在下文中可以可互换地称为铣刨机100。机器100体现为本文中的冷刨机。尽管示为冷刨机，但应理解，机器100可备选地包括路料复拌机、路面仿形机、道路刨床、旋转搅拌机，或可用于翻松、去除、混合或回收来自地面103的材料的具有转子102或铣刨装置的任何其它合适的机器。在实例中，地面103可包括沥青或混凝土道路或其它此类表面。该机器100可包括框架104。机器100还包括由框架104支承的一对履带组件106，所述履带组件在地面103上推进机器100。
15.此外，机器100包括生成输出动力的发动机108(图2中所示)。发动机108接收于发动机隔室110内。发动机108可以是内燃发动机。发动机108可包括汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机等。发动机108可以将输出动力供应到各种机器部件以用于其操作。发动机108经由机器变速器系统(未示出)可操作地联接到履带组件106，以用于向履带组件106提供操作动力。
16.此外，机器100包括操作室112。机器100的操作者可以坐在或站在操作室112中以用于执行一个或多个机器操作。操作室112可包括用户界面(未示出)。用户界面可包括用于控制一个或多个机器部件(如发动机108、机器变速器系统、传动系114等)的输入装置和输出装置。
17.机器100进一步包括从发动机108接收输出动力的转子102。转子102设置于转子室116内。转子102设置于转子室116中，使得转子102暴露于地面103。转子102可包括安装在转子102的滚筒120上的多个切割组件118。切割组件118在工作操作期间与地面103接触。
18.此外，可以基于转子102的期望输出来调整转子102的速度。转子102的期望输出可包括期望转子速度，转子102需要在期望转子速度下操作以完成各种工作操作。转子102的期望输出可以取决于与特定工作操作或机器操作参数相关联的多个因素。转子102的期望输出基于期望切割深度、机器100的行进速度、正切割的材料的硬度、期望材料尺寸和正切割的材料的密度中的一个。应注意，与上述工作操作和/或机器操作参数相关联的因素在本质上是示例性的，并且转子102的期望输出可以根据应用要求取决于任何其它因素。
19.此外，机器100可包括与转子102相关联的多个液压缸(未示出)。例如，可以基于一
个或多个液压缸的延伸或缩回来调整转子102相对于地面103的高度，以便调整切割深度。机器100进一步包括输送机组件124，所述输送机组件将转子102移除的材料递送到容纳器(未示出)中。更具体地，输送机组件124将材料从转子室116输送到容纳器。
20.参考图2，机器100包括设置在发动机108与传动系114之间的动力获取(take-off)系统126。动力获取系统126从发动机108接收输出动力。动力获取系统126包括一个或多个液压泵128。如图所示，动力获取系统126包括四个液压泵128。动力获取系统126将输出动力的一些部分从发动机108引导到液压泵128。液压泵128继而可以向输送机组件124(参见图1)的电机(未示出)、用于转子102的延伸/缩回的液压缸、机器变速器系统和/或其它机器部件提供操作动力，而不限制本公开的范围。
21.此外，动力获取系统126将输出动力的一部分从发动机108引导到机器100的传动系114以用于操作转子102。在实例中，动力获取系统126可包括花键轴以将发动机108的输出动力供应到传动系114。机器100包括传动系114，所述传动系联接到所述发动机108和所述转子102以用于基于所述转子102的期望输出将输出动力传输到所述转子102。在实例中，在发动机108的操作条件下，传动系114可以传输或限制从发动机108朝向转子102的动力流动。在一个实例中，可以基于来自操作者的输入来控制传动系114的一个或多个部件。此类输入可经由操作室112中存在的用户界面提供(参见图1)。在另一个实例中，传动系114的部件可由控制器130基于转子102的期望输出来控制。与机器100相关联的控制器130将稍后在本节中解释。
22.传动系114包括变速器系统132。变速器系统132限定可操作地联接到发动机108以用于从其接收输出动力的输入端140，以及输出端142。变速器系统132允许转子102的输出变化，而不改变发动机108上的负载。在实例中，变速器系统132的输入端140与动力获取系统126联接。传动系114可包括将动力获取系统126与变速器系统132可操作地联接的合适的机械装置(未示出)。此类机械装置可包括滑轮、带、滚子链、齿轮传动等装置。此外，输出端142联接到传动系114的动力传输装置134。
23.在实例中，如图2和3中所示，变速器系统132包括动力换挡齿轮箱。变速器系统132提供变速器系统132的输入端140与输出端142之间的不同传动比。在实例中，变速器系统132可设计成提供三个传动比。然而，应注意，根据应用要求，变速器系统132可提供两个传动比或多于三个传动比。
24.变速器系统132包括在输入端140处的第一输入轴136和在输出端142处的第一输出轴138。第一输入轴136与动力获取系统126联接(参见图2)。此外，变速器系统132包括行星变速器。例如，变速器系统132可包括具有太阳齿轮、行星齿轮、行星托架、环形齿轮的单个行星齿轮组(未示出)、制动器和离合器。变速器系统132可包括两个或更多个离合器。在一个实例中，变速器系统132可类似于转让给caterpillar inc.的美国专利号4,004,473中称为“速度单元”的部件。此外，变速器系统132可包括多个行星齿轮组以提供一定范围的传动比。
25.如图2中所示，传动系114进一步包括联接到变速器系统132的输出端142的动力传输装置134。动力传输装置134将变速器系统132与传动系114的齿轮箱144可操作地联接。变速器系统132的第一输出轴138与动力传输装置134联接。动力传输装置134将变速器系统132的输出朝向齿轮箱144引导。动力传输装置134包括滑轮装置、带装置、链装置和齿轮传
动中的一个或多个。应注意，本公开不限于动力传输装置134的类型。
26.传动系114还包括齿轮箱144，所述齿轮箱联接到动力传输装置134和转子102以用于将输出动力传输到转子102。动力传输装置134设置于变速器系统132与齿轮箱144之间。齿轮箱144通过变速器系统132和动力传输装置134从发动机108接收输出动力。在实例中，齿轮箱144是单速度齿轮箱。在其它实例中，齿轮箱144可体现为多速度齿轮箱。齿轮箱144可提供多个传动比以用于转子102的操作。齿轮箱144包括第二输入轴146和第二输出轴148。齿轮箱144的第二输入轴146可操作地联接到动力传输装置134。齿轮箱144的第二输出轴148可操作地联接到转子102。齿轮箱144可包括布置成提供不同传动比的多个齿轮。在实例中，齿轮箱144可包括一个或多个行星齿轮组。在一些实例中，齿轮箱144可包括正齿轮布置、螺旋布置、锥齿轮布置等，而没有任何限制。
27.如图3中所示，传动系114包括用于在发动机108的操作状态下选择性地使发动机108(参见图2)与转子102(参见图2)脱离的动力脱离装置150。动力脱离装置150可接合以允许从发动机108朝向转子102的动力流动，而动力脱离装置150可脱离以防止从发动机108朝向转子102的动力流动。
28.在一个实例中，动力脱离装置150包括设置在变速器系统132的输入端140或输出端142上的离合器152。在实例中，离合器152可以是液压操作的。离合器152可包括摩擦离合器、单片离合器、多片离合器、锥形离合器、离心离合器或可用于两个部件接合或脱离的任何其它类型的离合器中的一种或多种。
29.如附图中所示，离合器152设置于动力获取系统126与变速器系统132之间。离合器152选择性地使发动机108和传动系114脱离。确切地说，离合器152选择性地使发动机108和变速器系统132脱离。在接合位置，离合器152允许将输出动力从发动机108传输到变速器系统132。在脱离位置，离合器152防止从发动机108朝向变速器系统132的动力流动。
30.在另一个实例中，如图4中所示，离合器152设置于变速器系统132与动力传输装置134之间(参见图2)。在此实例中，离合器152选择性地使变速器系统132和动力传输装置134脱离。在接合位置，离合器152允许输出动力从变速器系统132朝向动力传输布置134传输。在脱离位置，离合器152防止从变速器系统132朝向动力传输布置134的动力流动。
31.此外，如图5中所示，动力脱离装置150包括设置于变速器系统132与动力传输装置134之间的制动组件154(参见图2)。在此实例中，制动组件154防止变速器系统132的输出端142处的旋转。在接合位置，制动组件154不允许输出动力从变速器系统132朝向动力传输装置134传输。在脱离位置，制动组件154允许从变速器系统132朝向动力传输装置134的动力流动。在实例中，制动组件154可以是液压操作的。然而，其它技术也可以用于制动组件154的接合/脱离。制动组件154可包括使变速器系统132和动力传输布置134脱离的盘式制动器、鼓式制动器或任何其它类型的制动组件中的一个或多个。
32.现在参考图2，传动系114是基于转子102的期望输出而受控制的。在一些实例中，可以基于转子102的期望输出来控制转子102的速度。转子102的期望输出可基于期望切割深度、机器100的行进速度、正切割的材料的硬度、期望材料尺寸或正切割的材料的密度。因此，可以控制转子102的速度以实现期望结果。为此，机器100包括控制器130。在实例中，控制器130可基于转子102的期望输出直接控制传动系114的一个或多个部件。例如，控制器130可以基于转子102的期望输出改变变速器系统132或齿轮箱144的传动比，或控制动力传
输装置134。此外，控制器130还可以控制动力脱离装置150(参见图3、4和5)以用于传输或限制朝向转子102的动力流动。
33.控制器130可体现为独立装置，或控制器130可体现为可存在于机器100上的电子控制单元(ecu)或发动机控制模块(ecm)。控制器130可包括中央处理单元(cpu)、微处理器、微控制器、控制单元或能够被编程以执行某些功能/操作的另一种类型的处理部件。
34.而且，机器100包括有助于控制转子102的期望输出的多个传感器156、158、160。在实例中，机器100可包括第一传感器156以检测机器100的行进速度。在另一个实例中，机器100可包括检测发动机108的速度的第二传感器158。在又一个实例中，机器100可包括检测转子102的速度的第三传感器160。传感器156、158、160可以包括可以允许速度检测的本领域公知的速度传感器，如霍尔效应传感器、编码器等。另外，机器100可包括可有助于控制转子102的期望输出的用于检测其它机器参数的其它传感器。此外，控制器130可通信地联接到传感器156、158、160，并且从传感器156、158、160接收输入信号。而且，控制器130基于输入信号控制传动系114的一个或多个部件以实现转子102的期望输出。
35.工业适用性
36.本公开涉及与机器100相关联的传动系114。传动系114允许操作者在发动机108处于操作状态时改变转子102的速度。因此，消除了机器100和/或发动机108停止或降速的需求。传动系114包括体现为本文的动力换挡齿轮箱的变速器系统132。并入这种动力换挡齿轮箱提供各种传动比，并且还允许在不改变发动机108上的负载的情况下改变传动比。此外，变速器系统132和齿轮箱144的组合进一步提供了更宽范围的转子速度，而不停止机器操作。
37.本文所述的传动系114包括简单设计。此外，传动系114包括动力脱离装置150，所述动力脱离装置可传输或限制从发动机108到转子102的动力流动。因此，即使当发动机108在负载下操作时，转子102也可根据需要和在需要时使用动力脱离装置150停止。此外，传动系114连同控制器130和传感器156、158、160允许了基于转子102的期望输出优化转子速度。而且，本公开可以允许动态和精确地控制转子102。
38.尽管参考以上实施例已经特别地示出并描述了本公开的各方面，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离所公开的内容的精神和范围的情况下，可通过对所公开的机器、系统和方法的修改而设想到各个附加实施例。这样的实施例应当被理解为落入如根据权利要求书及其任何等同物所确定的本公开的范围之内。