具有可自動傾斜的車輪的車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作業(yè)車輛的車輪控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及具有基于一個或多個工作條件自動傾斜的可選擇性傾斜的車輪的作業(yè)車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的自動平地機具有兩個前牽引輪(左側(cè)和右側(cè))，所述前牽引輪可以相對于中間位置(neutral)向一側(cè)或另一側(cè)傾斜，使得每個所述前牽引輪具有當(dāng)前自中間位置傾斜的車輪傾斜角度。車輪傾斜被提供以抵消由自動平地機的平地鏟的平地鏟角度導(dǎo)致的側(cè)向力(即，牽引側(cè)向阻力)。
[0003]平地鏟角度可以用于各種應(yīng)用中，開溝(即，挖溝)和道路養(yǎng)護(例如，除雪)是兩個示例。開溝通常涉及較大的側(cè)向力，與典型的涉及較少材料的道路養(yǎng)護相比尤其如此，因而比道路養(yǎng)護需要更大程度的車輪傾斜。例如，操作員已知使用處于第一車輪傾斜角度的車輪傾斜在第一工作位置處執(zhí)行第一工作(例如，開溝)，過渡至具有零車輪傾斜的第二工作位置(例如，在道路上行駛)，并且通過處于不同于第一車輪傾斜角度的第二車輪傾斜角度的車輪傾斜來在第二工作位置處執(zhí)行第二工作(例如，道路養(yǎng)護)。當(dāng)在多趟之間進行轉(zhuǎn)彎時，車輪傾斜有時被改變，使得轉(zhuǎn)彎變得急劇。車輪傾斜還被用于進行較小的轉(zhuǎn)向修
IHo
[0004]前牽引輪的中間位置可以采取各種取向。已知的是中間位置垂直于前輪被定位在其上的表面(例如，地面)，在水平平整的表面的情況下這種垂直即豎直。還可以使用正外傾角或負(fù)外傾角。
[0005]典型的自動平地機的前輪可自中間位置傾斜以改變前輪的當(dāng)前車輪傾斜角度。關(guān)于每個前輪，當(dāng)前零車輪傾斜角度表示前輪的通過前輪的頂部和底部的中線位于中間位置，使得前輪的相對于中間位置的當(dāng)前車輪傾斜角度是零度。當(dāng)前非零車輪傾斜角度表示車輪中線從中間位置向左側(cè)或右側(cè)傾斜或橫向成角度。
[0006]在一些情況下，前輪可以彼此連接以協(xié)調(diào)前輪的車輪傾斜。例如，一些自動平地機具有可樞轉(zhuǎn)地連接到自動平地機的前部的主機架的前輪軸。在前輪軸的每個端部處是可樞轉(zhuǎn)地連接到該輪軸的軛架。左軛架和右軛架使用相應(yīng)的上中樞銷和下中樞銷分別可樞轉(zhuǎn)地連接到左心軸(spindle)和右心軸。左心軸和右心軸分別固定到左主減速器和右主減速器，所述左主減速器和右主減速器又分別地固定到左前輪和右前輪。車輪傾斜液壓缸可樞轉(zhuǎn)地連接到前輪軸和例如連接到左軛架。前輪經(jīng)由連接到軛架的車輪傾斜桿彼此連接，使得車輪傾斜液壓缸的延伸或縮回促使前輪的當(dāng)前車輪傾斜角度改變。前輪因此連接到前輪軸的相反端部，以相對所述端部移動，從而從中間位置以當(dāng)前車輪傾斜角度傾斜。
[0007]操作員可以自操作臺通過可以可操作地連接到控制器的輸入裝置(例如，控制桿)來控制車輪傾斜。2010年12月14日提交并且名稱為“Wheel Lean Control”的美國專利N0.8，412，420中描述了用于手動控制車輪傾斜的角度的一種示例性系統(tǒng)和方法，該專利的全部公開內(nèi)容因此通過引用而被明確地合并在本文中。
[0008]除了車輪傾斜控制，自動平地機操作員可以控制數(shù)個其它的機器系統(tǒng)和變量。在一些情況下，必須同時地控制多個機器系統(tǒng)。例如，當(dāng)在平地操作過程中改變方向時，自動平地機操作員可以對以下控制方面中的一個或多個進行調(diào)節(jié):右手平鏟抬升、左手平鏟抬升、平地鏟的旋轉(zhuǎn)定向、車輛的前部和后部的鉸接和轉(zhuǎn)向、平地鏟側(cè)移、轉(zhuǎn)盤側(cè)移、車輛速度、和傳動齒輪。在一些示例中，同時處理這些多個因素的需要可能對生產(chǎn)率施加障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供包括一個或多個可傾斜車輪的作業(yè)車輛，其中每個可傾斜車輪的傾斜角度根據(jù)一個或多個外部因素被自動控制。影響每個可傾斜車輪的傾斜角度的因素可以包括:產(chǎn)生于外部施加的力的牽引力，如產(chǎn)生于通過車載平地鏟移動泥土材料的力；該平地鏟相對于行進方向的旋轉(zhuǎn)位置；車輛在轉(zhuǎn)彎操作過程中的轉(zhuǎn)彎半徑；發(fā)動機轉(zhuǎn)速和/或傳動齒輪；和車輛自身相對于豎直方向的角度(即，車輛是否在傾斜的地面上)?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)指示上述外部因素的任何結(jié)合的輸入來自動地調(diào)節(jié)車輪傾斜。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種作業(yè)車輛，包括:底盤；至少一個牽引裝置，所述至少一個牽引裝置將底盤支撐在地面上，所述至少一個牽引裝置可操作以相對于底盤傾斜，使得車輪傾斜角度由所述至少一個牽引裝置限定；傳感器，所述傳感器被定位以感測包括施加到底盤上的牽引力或底盤的橫向傾角中的至少一個的車輛參數(shù)；車輪傾斜致動器，所述車輪傾斜致動器連接到牽引裝置以使?fàn)恳b置傾斜；控制單元，所述控制單元被配置成用于接收發(fā)送自傳感器的信號，并且至少部分地基于所述信號來確定目標(biāo)車輪傾斜角度，所述控制單元進一步被配置成用于至少部分地基于所述目標(biāo)車輪傾斜角度來控制車輪傾斜致動器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種作業(yè)車輛，包括:底盤；平地鏟，所述平地鏟被可旋轉(zhuǎn)地安裝到底盤；至少一個牽引裝置，所述至少一個牽引裝置將底盤支撐在地面上，所述至少一個牽引裝置可操作以相對于底盤傾斜遠(yuǎn)離中間方向，使得車輪傾斜角度由所述至少一個牽引裝置限定；車輪傾斜角度傳感器，所述車輪傾斜角度傳感器被定位以感測實際車輪傾斜角度的指示；傳感器，所述傳感器被定位以感測施加到平地鏟上并且傳遞到底盤的力；車輪傾斜致動器，所述車輪傾斜致動器連接到牽引裝置以相對于中間方向傾斜牽引裝置；和控制單元，所述控制單元被配置成用于接收發(fā)送自傳感器的信號，并且至少部分地基于所述信號來確定目標(biāo)車輪傾斜角度，所述控制單元進一步被配置成用于接收由車輪傾斜角度傳感器傳送的信號，所述控制單元進一步被配置成用于確定所述目標(biāo)車輪傾斜角度和所感測的實際車輪傾斜角度之間的差異，所述控制單元進一步被配置成用于在所述差異大于一閾值時控制所述車輪傾斜致動器以減少所述差異。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了一種操作作業(yè)車輛的方法，
[0013]所述作業(yè)車輛包括底盤和將所述底盤支撐在地面上的至少一個牽引裝置，所述至少一個牽引裝置限定車輪傾斜角度，該方法包括下步驟:手動控制至少一個車輛功能，所述至少一個車輛功能是車輛速度、平地鏟的方向和位置、傳動齒輪、車輛轉(zhuǎn)向、車輛鉸接中的至少一種；使用控制單元以控制車輪傾斜角度使得:控制單元通過接收自傳感器的第一信號測量施加到底盤上的牽引力或底盤的橫向傾角中的至少一種；控制單元將第一信號處理成目標(biāo)車輪傾斜角度；控制單元控制車輪傾斜致動器，使得所述車輪傾斜致動器將牽引裝置的車輪傾斜角度改變成目標(biāo)車輪傾斜角度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了一種控制車輛的牽引裝置的車輪傾斜角度的方法，該方法包括下述步驟:感測施加到車輛的底盤上的牽引力或底盤的橫向傾角中的至少一種，通過發(fā)送第一信號到控制單元完成感測步驟，所述第一信號由指示牽引力的傳感器發(fā)送；使用控制單元將第一信號處理成目標(biāo)車輪傾斜角度；自控制單元發(fā)送致動信號以啟動車輪傾斜致動器，使得所述車輪傾斜致動器將牽引裝置的車輪傾斜角度改變成目標(biāo)車輪傾斜角度。
【附圖說明】
[0015]通過參考本發(fā)明的實施例的接下來結(jié)合附圖的描述，將更好理解本發(fā)明自身本公開內(nèi)容的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方式將變得更加明顯，并且將更好地理解本發(fā)明本身，在附圖中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性自動平地機的側(cè)視圖；
[0017]圖2是圖1示出的自動平地機的一部分的透視圖；
[0018]圖3是圖1示出的自動平地機的正面透視圖，自動平地機被示出在傾斜的地表面上，其前輪呈車輪傾斜狀態(tài)；
[0019]圖4是圖1示出的自動平地機的正面透視圖，自動平地機被示出在水平地表面上并且移動泥土材料，其前輪呈車輪傾斜狀態(tài)；
[0020]圖5是圖1示出的自動平地機的前輪的后視圖，前輪被示出位于中間位置；
[0021]圖6是用于圖1的自動平地機的車輪傾斜系統(tǒng)的示例性液壓系統(tǒng)的示意圖；
[0022]圖7是用于圖1的自動平地機的車輪傾斜系統(tǒng)的示例性控制系統(tǒng)的示意圖；
[0023]圖8是可用于圖1的自動平地機的用戶接口的正視圖；
[0024]圖9A是示出圖1的自動平地機的鉸接角度的圖解視圖；并且
[0025]圖9B是示出圖1的自動平地機的前輪轉(zhuǎn)向角度的圖解視圖。
[0026]對應(yīng)的附圖標(biāo)記指示貫穿數(shù)個視圖的對應(yīng)的部件。本文中設(shè)置的示例說明了本發(fā)明的示例性實施例，并且該示例不被解釋成以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
【具體實施方式】
[0027]首先參照圖1，作業(yè)車輛10被示出成自動平地機的形式?？蛇x地，作業(yè)車輛10還可以成任何其它的車輛的形式，包括被設(shè)計成用于野外環(huán)境中的車輛，如裝運機、挖掘機、推土機或另一構(gòu)造，例如農(nóng)業(yè)用車、或多用途運載車。2002年I月28日提交并且名稱為Hydrostatic Auxiliary Drive System 的美國專利 N0.6，644，429 中提供了不例性的自動平地機的附加細(xì)節(jié)，該專利的全部公開內(nèi)容因此通過引用而被明確地合并在本文中。
[0028]圖1示出的自動平地機10可以被用于使用平地鏟26來散布諸如泥土、碎石、雪和砂子、或其它材料之類的泥土材料，并且使其變平。如下文具體所述，車輛10包括由控制單元310(圖7)選擇性控制的可自動傾斜的前輪20、21，使得車輛操作員可以轉(zhuǎn)移他的或她的注意力以控制車輛10的運動并且調(diào)節(jié)平地鏟26。車輛操作員可以手動控制車輛10的其它功能，包括控制車輛速度、平地鏟26的方向和位置、傳動齒輪的選擇、以及車輛轉(zhuǎn)向和鉸接。
[0029]1.平地機系統(tǒng)和功能
[0030]平地機10包括主機架12和能夠圍繞鉸接接頭17相對于主機架12樞轉(zhuǎn)的鉸接機架14，鉸接接頭17包括豎直樞軸16(圖2)。這種鉸接使用右鉸接缸19和左鉸接缸(未示出，但是應(yīng)理解為被布置成圍繞車輛10的前后軸線A與右鉸接缸19對稱)實現(xiàn)車輛10向左和向右的轉(zhuǎn)向。這些左鉸接缸和右鉸接缸連接到主機架12和鉸接機架14并且在主機架12和鉸接機架14之間延伸，如圖所示，使得鉸接缸的延伸和收縮將機架12、14從直線方向64(圖9A)改變成限定鉸接角度β的轉(zhuǎn)向方向(下文進一步描述)。諸如"左"和"右"的術(shù)語是相對于車輛10的中央前后軸線A的。
[0031]操作員駕駛室13安裝在鉸接機架14頂上。操作員駕駛室13包括操作員控制器，如圖8示出并且在下文具體描述的高級顯示單元328，使得操作員可以控制車輛10。
[0032]在圖示的實施例中，自動平地機10具有兩個可傾斜的前牽引輪20、21和