具有可自动倾斜的车轮的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作业车辆的车轮控制系统。更具体地，本发明涉及具有基于一个或多个工作条件自动倾斜的可选择性倾斜的车轮的作业车辆。
【背景技术】
[0002]典型的自动平地机具有两个前牵引轮(左侧和右侧)，所述前牵引轮可以相对于中间位置(neutral)向一侧或另一侧倾斜，使得每个所述前牵引轮具有当前自中间位置倾斜的车轮倾斜角度。车轮倾斜被提供以抵消由自动平地机的平地铲的平地铲角度导致的侧向力(即，牵引侧向阻力)。
[0003]平地铲角度可以用于各种应用中，开沟(即，挖沟)和道路养护(例如，除雪)是两个示例。开沟通常涉及较大的侧向力，与典型的涉及较少材料的道路养护相比尤其如此，因而比道路养护需要更大程度的车轮倾斜。例如，操作员已知使用处于第一车轮倾斜角度的车轮倾斜在第一工作位置处执行第一工作(例如，开沟)，过渡至具有零车轮倾斜的第二工作位置(例如，在道路上行驶)，并且通过处于不同于第一车轮倾斜角度的第二车轮倾斜角度的车轮倾斜来在第二工作位置处执行第二工作(例如，道路养护)。当在多趟之间进行转弯时，车轮倾斜有时被改变，使得转弯变得急剧。车轮倾斜还被用于进行较小的转向修
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[0004]前牵引轮的中间位置可以采取各种取向。已知的是中间位置垂直于前轮被定位在其上的表面(例如，地面)，在水平平整的表面的情况下这种垂直即竖直。还可以使用正外倾角或负外倾角。
[0005]典型的自动平地机的前轮可自中间位置倾斜以改变前轮的当前车轮倾斜角度。关于每个前轮，当前零车轮倾斜角度表示前轮的通过前轮的顶部和底部的中线位于中间位置，使得前轮的相对于中间位置的当前车轮倾斜角度是零度。当前非零车轮倾斜角度表示车轮中线从中间位置向左侧或右侧倾斜或横向成角度。
[0006]在一些情况下，前轮可以彼此连接以协调前轮的车轮倾斜。例如，一些自动平地机具有可枢转地连接到自动平地机的前部的主机架的前轮轴。在前轮轴的每个端部处是可枢转地连接到该轮轴的轭架。左轭架和右轭架使用相应的上中枢销和下中枢销分别可枢转地连接到左心轴(spindle)和右心轴。左心轴和右心轴分别固定到左主减速器和右主减速器，所述左主减速器和右主减速器又分别地固定到左前轮和右前轮。车轮倾斜液压缸可枢转地连接到前轮轴和例如连接到左轭架。前轮经由连接到轭架的车轮倾斜杆彼此连接，使得车轮倾斜液压缸的延伸或缩回促使前轮的当前车轮倾斜角度改变。前轮因此连接到前轮轴的相反端部，以相对所述端部移动，从而从中间位置以当前车轮倾斜角度倾斜。
[0007]操作员可以自操作台通过可以可操作地连接到控制器的输入装置(例如，控制杆)来控制车轮倾斜。2010年12月14日提交并且名称为“Wheel Lean Control”的美国专利N0.8，412，420中描述了用于手动控制车轮倾斜的角度的一种示例性系统和方法，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。
[0008]除了车轮倾斜控制，自动平地机操作员可以控制数个其它的机器系统和变量。在一些情况下，必须同时地控制多个机器系统。例如，当在平地操作过程中改变方向时，自动平地机操作员可以对以下控制方面中的一个或多个进行调节:右手平铲抬升、左手平铲抬升、平地铲的旋转定向、车辆的前部和后部的铰接和转向、平地铲侧移、转盘侧移、车辆速度、和传动齿轮。在一些示例中，同时处理这些多个因素的需要可能对生产率施加障碍。
【发明内容】
[0009]本发明提供包括一个或多个可倾斜车轮的作业车辆，其中每个可倾斜车轮的倾斜角度根据一个或多个外部因素被自动控制。影响每个可倾斜车轮的倾斜角度的因素可以包括:产生于外部施加的力的牵引力，如产生于通过车载平地铲移动泥土材料的力；该平地铲相对于行进方向的旋转位置；车辆在转弯操作过程中的转弯半径；发动机转速和/或传动齿轮；和车辆自身相对于竖直方向的角度(即，车辆是否在倾斜的地面上)。控制系统可以根据指示上述外部因素的任何结合的输入来自动地调节车轮倾斜。
[0010]根据本发明的实施例，提供了一种作业车辆，包括:底盘；至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置将底盘支撑在地面上，所述至少一个牵引装置可操作以相对于底盘倾斜，使得车轮倾斜角度由所述至少一个牵引装置限定；传感器，所述传感器被定位以感测包括施加到底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一个的车辆参数；车轮倾斜致动器，所述车轮倾斜致动器连接到牵引装置以使牵引装置倾斜；控制单元，所述控制单元被配置成用于接收发送自传感器的信号，并且至少部分地基于所述信号来确定目标车轮倾斜角度，所述控制单元进一步被配置成用于至少部分地基于所述目标车轮倾斜角度来控制车轮倾斜致动器。
[0011]根据本发明的另一实施例，提供了一种作业车辆，包括:底盘；平地铲，所述平地铲被可旋转地安装到底盘；至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置将底盘支撑在地面上，所述至少一个牵引装置可操作以相对于底盘倾斜远离中间方向，使得车轮倾斜角度由所述至少一个牵引装置限定；车轮倾斜角度传感器，所述车轮倾斜角度传感器被定位以感测实际车轮倾斜角度的指示；传感器，所述传感器被定位以感测施加到平地铲上并且传递到底盘的力；车轮倾斜致动器，所述车轮倾斜致动器连接到牵引装置以相对于中间方向倾斜牵引装置；和控制单元，所述控制单元被配置成用于接收发送自传感器的信号，并且至少部分地基于所述信号来确定目标车轮倾斜角度，所述控制单元进一步被配置成用于接收由车轮倾斜角度传感器传送的信号，所述控制单元进一步被配置成用于确定所述目标车轮倾斜角度和所感测的实际车轮倾斜角度之间的差异，所述控制单元进一步被配置成用于在所述差异大于一阈值时控制所述车轮倾斜致动器以减少所述差异。
[0012]根据本发明的又一实施例，提供了一种操作作业车辆的方法，
[0013]所述作业车辆包括底盘和将所述底盘支撑在地面上的至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置限定车轮倾斜角度，该方法包括下步骤:手动控制至少一个车辆功能，所述至少一个车辆功能是车辆速度、平地铲的方向和位置、传动齿轮、车辆转向、车辆铰接中的至少一种；使用控制单元以控制车轮倾斜角度使得:控制单元通过接收自传感器的第一信号测量施加到底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种；控制单元将第一信号处理成目标车轮倾斜角度；控制单元控制车轮倾斜致动器，使得所述车轮倾斜致动器将牵引装置的车轮倾斜角度改变成目标车轮倾斜角度。
[0014]根据本发明的又一实施例，提供了一种控制车辆的牵引装置的车轮倾斜角度的方法，该方法包括下述步骤:感测施加到车辆的底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种，通过发送第一信号到控制单元完成感测步骤，所述第一信号由指示牵引力的传感器发送；使用控制单元将第一信号处理成目标车轮倾斜角度；自控制单元发送致动信号以启动车轮倾斜致动器，使得所述车轮倾斜致动器将牵引装置的车轮倾斜角度改变成目标车轮倾斜角度。
【附图说明】
[0015]通过参考本发明的实施例的接下来结合附图的描述，将更好理解本发明自身本公开内容的上述特征和优点以及其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且将更好地理解本发明本身，在附图中:
[0016]图1是根据本发明的示例性自动平地机的侧视图；
[0017]图2是图1示出的自动平地机的一部分的透视图；
[0018]图3是图1示出的自动平地机的正面透视图，自动平地机被示出在倾斜的地表面上，其前轮呈车轮倾斜状态；
[0019]图4是图1示出的自动平地机的正面透视图，自动平地机被示出在水平地表面上并且移动泥土材料，其前轮呈车轮倾斜状态；
[0020]图5是图1示出的自动平地机的前轮的后视图，前轮被示出位于中间位置；
[0021]图6是用于图1的自动平地机的车轮倾斜系统的示例性液压系统的示意图；
[0022]图7是用于图1的自动平地机的车轮倾斜系统的示例性控制系统的示意图；
[0023]图8是可用于图1的自动平地机的用户接口的正视图；
[0024]图9A是示出图1的自动平地机的铰接角度的图解视图；并且
[0025]图9B是示出图1的自动平地机的前轮转向角度的图解视图。
[0026]对应的附图标记指示贯穿数个视图的对应的部件。本文中设置的示例说明了本发明的示例性实施例，并且该示例不被解释成以任何方式限制本发明的范围。
【具体实施方式】
[0027]首先参照图1，作业车辆10被示出成自动平地机的形式。可选地，作业车辆10还可以成任何其它的车辆的形式，包括被设计成用于野外环境中的车辆，如装运机、挖掘机、推土机或另一构造，例如农业用车、或多用途运载车。2002年I月28日提交并且名称为Hydrostatic Auxiliary Drive System 的美国专利 N0.6，644，429 中提供了不例性的自动平地机的附加细节，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。
[0028]图1示出的自动平地机10可以被用于使用平地铲26来散布诸如泥土、碎石、雪和砂子、或其它材料之类的泥土材料，并且使其变平。如下文具体所述，车辆10包括由控制单元310(图7)选择性控制的可自动倾斜的前轮20、21，使得车辆操作员可以转移他的或她的注意力以控制车辆10的运动并且调节平地铲26。车辆操作员可以手动控制车辆10的其它功能，包括控制车辆速度、平地铲26的方向和位置、传动齿轮的选择、以及车辆转向和铰接。
[0029]1.平地机系统和功能
[0030]平地机10包括主机架12和能够围绕铰接接头17相对于主机架12枢转的铰接机架14，铰接接头17包括竖直枢轴16(图2)。这种铰接使用右铰接缸19和左铰接缸(未示出，但是应理解为被布置成围绕车辆10的前后轴线A与右铰接缸19对称)实现车辆10向左和向右的转向。这些左铰接缸和右铰接缸连接到主机架12和铰接机架14并且在主机架12和铰接机架14之间延伸，如图所示，使得铰接缸的延伸和收缩将机架12、14从直线方向64(图9A)改变成限定铰接角度β的转向方向(下文进一步描述)。诸如"左"和"右"的术语是相对于车辆10的中央前后轴线A的。
[0031]操作员驾驶室13安装在铰接机架14顶上。操作员驾驶室13包括操作员控制器，如图8示出并且在下文具体描述的高级显示单元328，使得操作员可以控制车辆10。
[0032]在图示的实施例中，自动平地机10具有两个可倾斜的前牵引轮20、21和