材料装卸车辆的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种材料装卸车辆，包括：包括驾驶室的框架；支撑在所述框架上的轮；牵引马达，其联接到所述轮中的一个轮以实现所述一个轮的旋转；与可转向轮关联以实现所述可转向轮围绕第一轴线的角向运动的系统，所述系统包括能够由操作者移动以限定所述可转向轮的预期角位置的控制手柄；控制装置，其基于可转向轮误差改变提供给所述牵引马达的驱动信号。
【专利说明】材料装卸车辆
[0001]本申请是国际申请号为PCT/US2009/032141、中国申请号为200980109264.8、申请日为2009年I月27日、名称为“具有用于确定加速度值的控制装置的材料装卸车辆”的申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种具有用于控制牵引马达的操作的控制装置的材料装卸车辆，并且更具体地涉及具有能够确定牵引马达加速度值的控制装置的这种车辆。
【背景技术】
[0003]美国专利N0.6，564，897公开了一种用于材料装卸车辆的线控转向系统。该车辆包括转向舵柄。然而，舵柄并不机械联接到转向轮。马达或电磁制动器用于提供反向转向阻力。
【发明内容】
[0004]根据本发明的第一方面，提供了一种材料装卸车辆，其包括:框架；支撑在框架上的轮；牵引马达，其联接到轮中的一个以实现所述一个轮的旋转；速度控制元件，其可由操作者操作以限定对应于牵引马达的预期速度的速度控制信号；与可转向轮关联以实现可转向轮的角向运动的系统；和控制装置，其联接到速度控制元件以接收速度控制信号，并且联接到牵引马达以响应于速度控制信号给牵引马达生成驱动信号以控制牵引马达的操作。控制装置可以存储限定牵引马达的加速度的牵引马达的至少一个加速度值。控制装置可以基于可转向轮的角位置和牵引马达的速度中的至少一个确定至少一个加速度减缩因子。
[0005]所述一个轮和可转向轮可以是相同轮。
[0006]在一个实施例中，控制装置可以基于可转向轮的角位置确定第一加速度减缩因子并基于牵引马达的速度确定第二加速度减缩因子。控制装置还选择第一和第二加速度减缩因子中的一个并且用加速度值乘以选定的减缩因子以确定更新的加速度值。当给牵引马达生成驱动信号时控制装置可以使用所述更新的加速度值。优选地，控制装置选择第一和第二加速度减缩因子中导致加速度值减小最大的一个作为选定的一个减缩因子。
[0007]与可转向轮关联以实现可转向轮的角向运动的系统可以包括生成指示可转向轮的角位置的信号的传感器。
[0008]所述车辆还可以包括与牵引马达关联以用于生成指示牵引马达的速度的信号的传感器。
[0009]在进一步的实施例中，除了确定上述第一和第二加速度减缩因子以外，控制装置还可以基于由速度控制信号限定的速度控制元件的当前位置确定第三加速度减缩因子。在该实施例中，控制装置可以选择第一、第二和第三加速度减缩因子中的一个并且用加速度值乘以选定的减缩因子以确定更新的加速度值。当给牵引马达生成驱动信号时控制装置使用所述更新的加速度值。优选地，控制装置选择第一、第二和第三加速度减缩因子中导致加速度值减小最大的一个作为选定的一个减缩因子。
[0010]控制装置可以存储用于牵弓丨马达的至少两个加速度值。每个加速度值可以对应于独立的车辆操作模式。车辆操作模式中的两个可以基于车辆操作的方向而变化。控制装置可以基于车辆的当前操作模式选择所述至少两个加速度值中的一个。
[0011]控制装置还可以选择加速度减缩因子中的一个并且用选定的一个加速度值乘以选定的减缩因子以确定更新的选定的一个加速度值。当给牵引马达生成驱动信号时控制装置使用更新的选定的一个加速度值。
[0012]根据本发明的第二方面，提供了一种材料装卸车辆，其包括:框架；支撑在框架上的轮；牵引马达，其联接到轮中的一个以实现所述一个轮的旋转；速度控制元件，其可由操作者操作以限定对应于牵引马达的预期速度的速度控制信号；与可转向轮关联以实现可转向轮的角向运动的系统；和控制装置，其联接到速度控制元件以接收速度控制信号，并且联接到牵引马达以响应于速度控制信号给牵引马达生成驱动信号以控制牵引马达的操作。控制装置可以基于可转向轮的角位置、牵引马达的速度和由速度控制信号限定的速度控制元件的当前位置中的至少一个确定用于牵引马达的加速度值。
[0013]控制装置可以基于可转向轮的角位置确定第一加速度减缩因子，基于牵引马达的速度确定第二加速度减缩因子，以及基于速度控制元件的当前位置确定第三加速度减缩因子。
[0014]控制装置可以基于当前车辆操作模式选择多个初始加速度值中的一个。控制装置还可以选择第一、第二和第三加速度减缩因子中的一个并且用选定的一个初始加速度值乘以选定的减缩因子以确定更新的选定的一个加速度值。控制装置可以限定更新的选定的一个加速度值作为确定的加速度值。
[0015]根据本发明的第三实施例，提供了一种材料装卸车辆，其包括:包括驾驶室的框架；支撑在框架上的轮；牵引马达，其联接到轮中的一个以实现所述一个轮的旋转；和与可转向轮关联以实现可转向轮围绕第一轴线的角向运动的系统。所述系统包括能够由操作者移动以限定可转向轮的预期角位置的控制手柄。还提供了控制装置，其基于可转向轮的预期角位置、可转向轮的计算的实际位置、可转向轮误差和控制手柄的转向传动率中的一个改变提供给牵弓I马达的驱动信号。
[0016]控制装置还基于可转向轮的预期角位置确定第一牵引马达速度限制，基于可转向轮的计算的实际位置确定第二牵引马达速度限制，基于可转向轮误差确定第三牵引马达速度限制，以及基于控制手柄的转向传动率确定第四牵引马达速度限制。优选地，控制装置选择第一、第二、第三和第四牵引马达速度限制中的最小的一个并且当给牵引马达生成驱动信号时使用所述最小限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是体现本发明的材料装卸车辆的透视图；
[0018]图1A是图1中所示的车辆的包括车底板的驾驶室的一部分的分解图；
[0019]图2是图1中所示的车辆的控制装置的示意性框图；
[0020]图3-5是图1中的车辆的动力单元的透视图，其中盖子从动力单元去除；
[0021]图6是图1中所示的车辆的触觉反馈装置的透视图；[0022]图6A是从控制手柄底座延伸的销、弹簧和固定到转向柱板的块体的部分横截面图；
[0023]图7和8是图1中所示的车辆的控制手柄的透视图；
[0024]图9是控制手柄和触觉反馈装置的部分截面图；
[0025]图10示出了用于当车辆沿动力单元第一方向操作时基于当前的牵引马达速度限定转向马达速度限制的第一曲线C1和用于当车辆沿叉第一方向(forks first direction)操作时基于当前的牵引马达速度限定转向马达速度限制的第二曲线C2 ；
[0026]图11示出了作为预期可转向轮角位置或计算的实际可转向轮角位置的函数绘制第一牵引马达速度限制或第二牵引马达速度限制的曲线C3 ；
[0027]图1lA示出了用于基于可转向轮误差限定第三牵引马达速度限制的曲线Ca;
[0028]图1lB示出了用于基于转向传动率(steering rate)限定第四牵引马达速度限制的曲线Cb ；
[0029]图1lC示出了用于基于可转向轮的计算的当前实际角位置确定第一加速度减缩因子RFl的曲线C。；
[0030]图1lD示出了用于基于牵引速度确定第二加速度减缩因子RF2的曲线Cd ；
[0031]图12示出了用于基于牵引马达速度确定第一触觉反馈装置信号值的曲线C4 ；
[0032]图13示出了用于基于可转向轮误差确定第二触觉反馈装置信号值的曲线C5 ；
[0033]图14以框图形式示出了用于确定触觉反馈装置信号设定点TFDS的步骤。
【具体实施方式】
[0034]在图1中显示了根据本发明构造的材料装卸车辆，所述材料装卸车辆包括所示实施例中的码垛车。码垛车10包括包含驾驶室30的框架20、用于容纳电池42的电池室40、形成动力单元50的一部分的底座52和一对负荷承载叉60A和60B。每个叉60A、60B包括相应的负荷轮组件62A、62B。当负荷轮组件62A、62B相对于叉60A、60B枢转时，叉60A、60B移动到升高位置。驾驶室30和电池室40随着叉60A、60B相对于动力单元50移动。
[0035]驾驶室30由操作者的靠背32、电池室40的侧壁44和车底板34限定。当位于驾驶室30内时操作者站在车底板34上。在所示实施例中，车底板34沿着第一边缘部分34A经由螺栓134A、垫圈134B、螺母134C、间隔器134D和柔性套环134E联接到框架底座20A，参见图1A。与第一边缘部分34A相对定位的车底板34的第二边缘部分34B抵靠在一对弹簧135上。车底板34能够围绕轴线Afb枢转，所述轴线Afb延伸通过第一边缘部分34A和柔性套环134E。参见图1A和图2，近程传感器36邻近车底板34定位以用于感测车底板34的位置。当操作者站在车底板34上时，它围绕轴Afb枢转并且朝着近程传感器36移动使得车底板34由传感器36感测。当操作者离开车底板34时，车底板34沿远离传感器36的方向由弹簧135偏压使得它不再由传感器36感测。因此，近程传感器36生成指示操作者站在驾驶室30中的车底板34上或者没有操作者站在驾驶室30中的车底板34上的操作者状态信号。操作者状态信号的变化指示操作者进入或离开驾驶室30。
[0036]动力单元50包括底座52、侧壁54和转向柱56，参见图3-8。底座52、侧壁54和转向柱56固定在一起使得在所示实施例中转向柱56不相对于侧壁54或底座52旋转或移动。第一和第二脚轮(在图1中仅仅示出了第一脚轮58)在底座52的相对两侧52A和52B联接到底座52。
[0037]动力单元50还包括安装到底座52以便能够相对于底座52围绕第一轴线A1旋转的驱动单元70，参见图4和5。驱动单元70包括安装到底座52以便能够相对于底座52旋转的支撑结构71、安装到支撑结构71的牵引马达72、和安装到支撑结构71的从动可转向轮74，参见图3-5。可转向轮74联接到牵引马达72以由牵引马达72围绕第二轴线A2驱动，参见图1。可转向轮74也随着牵引马达72和支撑结构71围绕第一轴线A1移动。
[0038]参见图2，编码器172联接到牵引马达72的输出轴(未显示)以生成指示牵引马达72的旋转的速度和方向的信号。
[0039]码垛车10包括用于实现可转向轮74围绕第一轴线A1的角向运动的线控转向系统80。线控转向系统80包括控制手柄90、触觉反馈装置100、偏压结构110、转向马达120和可转向轮74，参见图3、4、6和9。线控转向系统80不包括将控制手柄90直接连接到可转向轮74以实现轮74的转向的机械联动结构。术语“控制手柄”旨在包含图1中所示的控制手柄90以及包括转向舵柄和转向轮的类似控制手柄。
[0040]控制手柄90能够由操作者从居中位置旋转大约+/-60度，其中居中位置对应于可转向轮74位于直前位置。控制手柄90联接到触觉反馈装置100，所述触觉反馈装置又经由在图6中显示但是未在图9中显示的螺栓101联接到转向柱56的板56A。螺栓101穿过板56A中的腔孔并且啮合触觉反馈装置100的凸起部106(图9中所示)中的螺纹腔孔。触觉反馈装置100可以包括能够生成阻止控制手柄90的运动的阻力或反向力的电控制动器，其中所述力基于触觉反馈装置信号的幅度而变化，所述信号将在下面进行论述。例如，电控制动器可以包括电流变装置、磁流变装置和电磁装置中的一种。在所示实施例中，触觉反馈装置100包括可从Lord Corporation商购的产品标号为“RD2104-01”的装置。
[0041]如图9中所示，控制手柄90固定联接到触觉反馈装置100的轴102使得控制手柄90和轴102 —起旋转。磁可控介质(未显示)设在装置100内。磁场生成元件(未显示)形成装置100的一部分并且能够生成随着触觉反馈装置信号变化的可变强度磁场。磁可控介质可以具有与磁场的强度成比例变化的剪切强度，并且为轴102提供可变阻力或反向力，所述力由轴102传递到控制手柄90。当由触觉反馈装置100生成的可变阻力增加时，控制手柄90变得更难由操作者旋转。
[0042]触觉反馈装置100还包括在图2中显示但是未在图9中显示的控制手柄位置传感器100A，在所示实施例中所述传感器感测在大约+/-60度的角范围内的控制手柄90的角位置。在所示实施例中控制手柄位置传感器100A包括第一和第二电位计，每个电位计感测轴102的角位置。第二电位计生成冗余位置信号。因此，仅仅需要单一电位计来感测轴102的角位置。轴102的角位置对应于控制手柄90的角位置。在所示实施例中操作者在大约+/-60度的角范围内旋转控制手柄90以控制可转向轮74的运动，在所示实施例中所述轮74能够从居中位置旋转大约+/-90度。当控制手柄90由操作者旋转时，控制手柄位置传感器100A感测该旋转，S卩，幅度和方向，并且为转向控制模块或单元220生成对应于可转向轮74的预期角位置的转向控制信号。
[0043]在所示实施例中偏压结构110包括具有第一和第二端部112A和112B的卷簧112,参见图6，6A和9。卷簧112围绕触觉反馈装置100的凸起部106定位，参见图9。在图6和6A中显示但是未在图9中显示的销92从控制手柄90的底座94向下延伸并且随着控制手柄90移动。当控制手柄90位于它的居中位置时，销92定位在第一和第二弹簧端部112A和112B之间并且与其相邻，参见图6A。当控制手柄90处于它的居中位置时弹簧端部112A和112B啮合并且抵靠固定到转向柱56的板56A并且从其向下延伸的块体115A，参见图6和6A。当控制手柄90由操作者旋转远离它的居中位置时，销92啮合并且推动弹簧端部112A、112B中的一个，导致弹簧端部112AU12B移动远离块体115A。作为响应，该弹簧端部112A、112B沿推动控制手柄90返回到它的居中位置的方向对销92和因此对控制手柄90施加返回力。当操作者不再抓握和转动控制手柄90并且由触觉反馈装置100生成的任何阻力小于由弹簧112施加的偏压力时，弹簧112导致控制手柄90返回它的居中位置。
[0044]转向柱56还包括仅仅在图7和8中显示并且未在图6和9中显示的盖部分56B，所述盖部分覆盖触觉反馈装置100。
[0045]转向马达120包括联接到转向马达输出轴123的驱动齿轮122，参见图3和4。驱动单元70还包括可旋转齿轮76，所述可旋转齿轮联接到支撑结构71使得可旋转齿轮76的运动实现支撑结构71、牵引马达72和可转向轮74围绕第一轴线A1的旋转，参见图3-5。链124围绕驱动齿轮122和可旋转齿轮76延伸使得转动马达输出轴123和驱动齿轮122的旋转导致驱动单元70的旋转和可转向轮74的相应角向运动。
[0046]车辆10还包括控制装置200，在所示实施例中所述控制装置包括牵引控制模块210、转向控制模块220和显示模块230，参见图2，3和7。模块210、220和230均包括用于实现下面描述的功能的控制器或处理器。由模块210、220和230实现的功能可以备选地由单一模块、两个模块或三个以上模块执行。牵引控制模块210安装到侧壁54，转向控制模块220安装到底座52，并且显示模块230安装在转向柱56内。
[0047]控制手柄90还包括形成速度控制装置96的一部分的第一和第二可旋转速度控制元件96A和96B。速度控制元件96A、96B中的一个或两个可以由操作者抓握和旋转以控制车辆10的运动的方向和速度，参见图2、7和8。第一和第二速度控制元件96A和96B机械联接在一起使得一个元件96A、96B的旋转实现另一个元件96B、96A的旋转。速度控制元件96A和96B被弹簧偏压到中心中立或原位置并且联接到信号发生器SG，所述信号发生器又联接到牵引控制模块210。信号发生器SG(例如电位计)形成速度控制装置96的一部分并且能够生成通向牵引控制模块210的速度控制信号。速度控制信号基于速度控制元件96A、96B从它们的原位置的旋转方向(顺时针或逆时针)改变符号，并且基于速度控制元件96A、96B从它们的原位置的旋转量改变幅度。当操作者如图7中所示沿顺时针方向旋转控制元件96A、96B时，给牵引控制模块210生成对应于沿动力单元第一方向的车辆运动的速度控制信号。当操作者如图7中所示沿逆时针方向旋转控制元件96A、96B时，给牵引控制模块210生成对应于沿叉第一方向的车辆运动的速度控制信号。
[0048]控制手柄90还包括速度选择开关98，参见图2、7和8，所述速度选择开关能够在对应于“高速”模式的高速位置与对应于“低速”模式的低速位置之间来回拨动。基于它的位置，速度选择开关98给牵引控制模块210生成速度选择信号。如果开关98处于它的低速位置，牵引控制模块210可以沿叉第一方向和动力单元第一方向将车辆10的最大速度限制到大约3.5MPH。如果开关98处于它的高速位置，牵引控制模块210将允许车辆在高达例如6.0MPH的第一最大车辆速度(当车辆沿叉第一方向操作时)和高达例如9.0MPH的第二最大车辆速度(当车辆沿动力单元第一方向操作时)下操作，除非基于其他车辆条件另外限制，例如参见下面关于图1lUlA和IlB的论述。应当注意，当操作者在未站在车底板34上的情况下操作车辆10时(被称为下面进一步所述的“步行”模式)，牵引控制模块210将把车辆的最大速度限制到对应于开关低速位置的最大速度，例如大约3.5MPH，即使开关98位于它的高速位置。应当注意，在例如对应于低速模式/步行模式、高速模式/第一最大车辆速度和高速模式/第二最大速度之一的0-3.5MPH、0-6.0MPH和0-9.0MPH的速度范围内的车辆10的速度与正在旋转的速度控制元件96A、96B的旋转量成比例。
[0049]转向马达120包括位置传感器124，参见图2。当转向马达输出轴123和驱动齿轮122旋转时，位置传感器124给转向控制单元220生成转向马达位置信号，所述信号指示可转向轮74的角位置和可转向轮74围绕第一轴线A1的旋转速度。转向控制单元220从转向马达位置信号计算可转向轮74的当前实际角位置以及可转向轮74围绕第一轴线A1的当前旋转速度。转向控制单元将可转向轮74的计算的当前角位置和可转向轮74的当前旋转速度传给显示模块230。
[0050]转向控制单元220也接收来自控制手柄位置传感器100A的转向控制信号，如上所述，在所示实施例中所述控制手柄位置传感器感测在大约+/-60度的角范围内的控制手柄90的角位置。转向控制单元220将转向控制信号传给显示模块230。由于当前转向控制信号对应于落在大约+/-60度的范围内的控制手柄90的当前位置并且可转向轮74能够转过+/-90度的角范围，因此在所示实施例中显示模块230通过用等于或大约90/60的比率乘以当前控制手柄位置将由转向控制信号指示的当前控制手柄位置转换为可转向轮74的相应预期角位置，例如+60度的控制手柄90的角位置等于+90度的可转向轮74的预期角位置。显示模块230还使用转向控制信号确定转向传动率，即，单位时间控制手柄90的角位置的变化。例如，显示模块230可以比较每32毫秒确定的控制手柄90的角位置以确定转向传动率。
[0051]如上所述，近程传感器36生成指示操作者站在驾驶室30中的车底板34上或者没有操作者站在驾驶室30中的车底板34上的操作者状态信号。近程传感器36联接到牵引控制模块210使得牵引控制模块210接收来自近程传感器36的操作者状态信号。牵引控制模块210将操作者状态信号转送到显示模块230。如果操作者状态信号指示操作者站在驾驶室30中的车底板34上，显示模块230将允许可转向轮74运动到属于第一角范围的角位置，在所示实施例中第一角范围等于大约+/-90度。然而，如果操作者未站在驾驶室30中的车底板34上，显示模块230将可转向轮74运动限制到在第二角范围内的角位置，在所示实施例中第二角范围等于大约+/-15度。应当注意，当操作者站在驾驶室30中的车底板34上时，车辆在驾驶模式(例如上述的高速或低速模式)中操作。当操作者未站在驾驶室30中的车底板34上时，车辆可以在“步行”模式中操作，在该模式中操作者在车辆10旁边步行，同时抓握和操纵控制手柄90以及第一和第二可旋转速度控制元件96A和96B中的一个。因此，在步行模式期间可转向轮74的旋转被限制到在第二角范围内的角位置。
[0052]典型地，当车辆10在步行模式中操作时操作者并不需要将控制手柄90从居中位置转动到大于大约+/-45度的角位置。如果需要将控制手柄90旋转到大于大约+/-45度的角位置并且车辆10在步行模式中操作，显示模块230将命令牵引控制模块210导致车辆10制动停止。如果显示模块230已经导致车辆10制动停止，在控制手柄90已经移动到在例如+/-40度的预定范围内的位置并且第一和第二速度控制元件96A和96B返回到它们的中立/原位置之后显示模块230将允许牵引马达72再次旋转以实现从动可转向轮74的运动。
[0053]如上所述，转向控制单元220将可转向轮74的计算的当前角位置和可转向轮74的当前旋转速度传给显示模块230。转向控制单元220还将转向控制信号传给显示模块230，所述模块230将转向控制信号转换为可转向轮74的相应要求或预期角位置。如果近程传感器36检测到操作者站在驾驶室30中的车底板34上，显示模块230将可转向轮74的要求角位置转送到转向控制单元220，所述转向控制单元给转向马达120生成第一驱动信号，导致转向马达120将可转向轮74移动到所述要求角位置。如果近程传感器36检测到操作者未站在驾驶室30中的车底板34上，显示模块230将确定可转向轮74的要求角位置是否落在上述的第二角范围内。如果是这样的话，显示模块230将可转向轮74的要求角位置转送到转向控制单元220，所述转向控制单元给转向马达120生成第一信号，导致转向马达120将可转向轮74移动到所述要求角位置。如果可转向轮74的要求角位置不在第二角范围内，显示模块230将转送到转向控制单元220的可转向轮74的角位置限制到第二角范围的大约极值或外限。
[0054]如上所述，编码器172联接到牵引马达72的输出轴以生成指示牵引马达72的旋转的速度和方向的信号。编码器信号被提供给从那些信号确定牵引马达72的旋转的方向和速度的牵引控制模块210。牵引控制模块210然后将牵引马达旋转速度和方向信息转送到显示模块230。该信息对应于可转向轮74围绕第二轴线A2的旋转的方向和速度。
[0055]显示模块230可以使用来自曲线的点之间的线性插值基于当前牵引马达速度限定转向马达速度上限，所述点可以存储在查找表中。当码垛车10沿动力单元第一方向操作时，来自曲线(例如图10中所示的曲线C1)的点可以用于基于当前牵引马达速度限定转向马达速度限制。当码垛车10沿叉第一方向操作时，来自曲线(例如图10中所示的曲线C2)的点可以用于基于当前牵引马达速度限定转向马达速度限制。在所示实施例中，当牵引马达的速度增加超过大约2000RPM时转向马达速度上限减小，参见图10中的曲线C1和C2。因此，转向马达响应度在较高速度下有目的地减慢以便当操作者在那些较高速度下操作车辆10时防止“断续”或“过度敏感”转向响应。因此，车辆10的驾驶性在较高速度下得到改善。应当注意，针对叉第一方向的曲线C2中的转向马达速度限制低于针对动力单元第一方向的曲线C1中的转向马达速度限制。基于当前牵引马达速度的适当转向马达速度限制由显示模块230提供给转向控制模块210。当给转向马达120生成第一驱动信号时牵引控制模块210使用转向马达速度限制以将转向马达120的速度保持在等于或小于转向马达速度限制直到可转向轮74移动到预期角位置。代替存储来自曲线C1或曲线C2的点，对应于曲线C1和C2的每一个的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以基于当前牵引马达速度确定转向马达速度限制。
[0056]如上所述，转向控制单元220将转向控制信号传给显示模块230，所述模块230将转向控制信号转换为可转向轮74的相应预期角位置。转向控制单元220也将可转向轮74的计算的当前实际角位置传给显示模块230。显示模块230使用可转向轮74的预期角位置以使用例如来自曲线(例如图11中所示的曲线C3)的点之间的线性插值确定第一牵引马达速度上限，其中所述点可以存储在查找表中。显示模块230还使用可转向轮74的计算的实际角位置以使用例如来自曲线C3的点之间的线性插值确定第二牵引马达速度上限。代替存储来自曲线C3的点，对应于曲线的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以基于可转向轮的预期角位置和可转向轮的计算的当前角位置确定第一和第二牵引马达速度限制。从图11显而易见，当可转向轮74的预期角位置/计算的角位置增加时第一 /第二牵引马达速度限制减小，从而在可转向轮高角度转动期间提高车辆10的稳定性。
[0057]显示模块230比较可转向轮74的当前预期角位置与可转向轮74的当前计算实际位置以确定两者之间的差值等于可转向轮误差。由于控制手柄位置和可转向轮位置未彼此锁定，因此可转向轮误差由操作者旋转控制手柄90以实现可转向轮74的位置变化的时间与转向马达120实现可转向轮74的相应运动以将可转向轮74移动到新的角位置所花费的时间之间的延迟产生。
[0058]显示模块230使用可转向轮误差以使用例如来自曲线(例如图1lA中所示的曲线Ca)的点之间的线性插值确定第三牵引马达速度上限，其中所述点可以存储在查找表中。代替存储来自曲线的点，对应于曲线Ca的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以基于可转向轮误差确定第三牵引马达速度限制。从图1lA显而易见，当可转向轮误差增加时第三牵弓I马达速度限制通常减小。
[0059]显示模块230使用转向传动率以使用例如来自曲线(例如图1lB中所示的曲线Cb)的点之间的线性插值确定第四牵引马达速度上限，其中所述点可以存储在查找表中。代替存储来自曲线的点，对应于曲线Cb的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以基于转向传动率(steer rate)确定第四牵引马达速度限制。从图1lB显而易见，当转向传动率增加时第四牵引马达速度限制通常减小。
[0060]当给牵引马达72生成第二驱动信号时，显示模块230从第一、第二、第三和第四牵引马达速度限制当中确定最小值并且将最低速度限制转送到牵引控制模块210以用于控制牵引马达72的速度。
[0061]当转向控制信号对应于相对于它的直前位置大于大约+/-7度的可转向轮角位置时，显示模块230可以给牵引控制模块210生成高的可转向轮转动信号。当显示模块230生成高的可转向轮转动信号时，车辆被认为处于“转动专用”模式。
[0062]在所示实施例中，牵引控制模块210存储用于牵引马达72的多个加速度值。每个加速度值限定牵引马达72的单个、恒定加速度并且对应于独立的车辆操作模式。例如，单个加速度值可以由牵引控制模块210存储用于以下车辆操作模式的每一个:低速/步行模式，叉第一方向；低速/步行模式，动力单兀第一方向；高速模式，叉第一方向；高速模式，动力单元第一方向；转动专用模式，叉第一方向；和转动专用模式，动力单元第一方向。当生成用于牵引马达72的第二驱动信号时，牵引控制模块210基于当前车辆操作模式选择适当的加速度值并且使用该值。
[0063]在所示实施例中，显示模块230确定第一、第二和第三加速度减缩因子RF1，RF2和RF3。
[0064]如上所述，转向控制单元220将可转向轮74的计算的当前实际角位置和可转向轮74的当前旋转速度传给显示模块230。显示模块230可以使用可转向轮74的计算的当前实际角位置以使用例如来自曲线(例如图1lC中所示的曲线C。)的点之间的线性插值确定第一加速度减缩因子RF1，其中所述点存储在查找表中。代替存储来自曲线的点，对应于曲线Cc的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以确定第一加速度减缩因子RFl。从图lie显而易见，在大约10度的转向轮角之后，当转向轮角增加时第一加速度减缩因子RFl通常减小。
[0065]如上所述，牵引控制模块210将牵引马达旋转速度和方向信息转送到显示模块230。显示模块230可以使用牵引马达速度以使用例如来自曲线(例如图1lD中所示的曲线Cd)的点之间的线性插值确定第二加速度减缩因子RF2，其中所述点存储在查找表中。代替存储来自曲线的点，对应于曲线Cd的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以确定第二加速度减缩因子RF2。从图1lD显而易见，当牵引马达速度增加时第二加速度减缩因子RF2通常增加。
[0066]如上所述，操作者可以旋转第一和第二速度控制元件96A、96B中的一个或两者，导致信号发生器SG给牵引控制模块210生成相应速度控制信号。牵引控制模块210将速度控制信号转送到显示模块230。也如上所述，速度控制信号基于速度控制元件96A、96B从它们的原位置的旋转量改变幅度。因此，速度控制信号指示速度控制元件96A、96B的当前位置。显示模块230可以使用速度控制信号确定第三加速度减缩因子RF3。例如，对于对应于在零或原位置到对应于它的最大旋转位置的80%之间的每个速度控制元件96A、96B的位置的所有速度控制信号，第三加速度减缩因子RF3可以等于第一预定值，例如10，并且对于对应于大于它的最大旋转位置的80%的每个速度控制元件96A、96B的位置的所有速度控制信号，可以等于第二预定值，例如128。
[0067]显示模块230确定第一、第二和第三减缩因子RFl、RF2和RF3中的哪一个具有最低值并且将该减缩因子提供给牵引控制模块210。牵引控制模块210接收选定减缩因子，在所示实施例中所述选定减缩因子具有在O到128之间的值。模块210用减缩因子除以128以确定修正减缩因子。修正减缩因子乘以选定加速度值以确定更新的选定加速度值，当生成牵引马达72的第二驱动信号时所述更新的选定加速度值由牵引控制模块210使用。在除以128之前，具有最低值的减缩因子实现加速度值的最大减缩。
[0068]基于速度选择开关98的位置、操作者状态信号、高的可转向轮转动信号是否由显不模块230生成、响应于第一和第二速度控制兀件96A和96B的操作由信号发生器SG生成的速度控制信号的符号和幅度、对应于当前车辆操作模式的加速度值、选定的加速度减缩因子、由编码器172检测的当前牵引马达速度和方向、和选定的牵引马达速度限制，牵引控制模块210给牵引马达72生成第二驱动信号以控制牵引马达72的旋转的速度、加速度和方向，以及因此控制可转向轮74围绕第二轴线A2旋转的速度、加速度和方向。
[0069]代替确定第一、第二和第三减缩因子、选择最低减缩因子、用选定减缩因子除以128和用修正的减缩因子乘以选定加速度值以确定更新的选定加速度值，以下步骤可以由显示模块230单独或与牵引控制模块210组合执行。为每个车辆操作模式限定了三个独立曲线，所述操作模式在上面列出。第一曲线限定基于可转向轮74的计算的当前实际角位置变化的第一加速度值。第二曲线限定基于牵引马达速度变化的第二加速度值。第三曲线限定基于来自信号发生器SG的速度控制信号变化的第三加速度值。显示模块和/或牵引控制模块使用例如来自对应于当前车辆操作模式的第一、第二和第三曲线的每一个的点之间的线性插值确定第一、第二和第三加速度值(其中所述点可以存储在查找表中)，选择最小加速度值，并且当给牵引马达72生成第二驱动信号时使用该值。
[0070]如上所述，触觉反馈装置100能够生成阻止控制手柄90运动的阻力或反向力，其中所述力基于触觉反馈装置信号的幅度而变化。在所示实施例中，显示模块230限定用于触觉反馈装置信号的设定点TFDS，将设定点TFDS传递到转向控制模块220并且转向控制模块220给触觉反馈装置100生成相应触觉反馈装置信号，诸如，例如以毫安(mA)计的测得电流。
[0071]在所示实施例中，显示模块230如下所述地限定触觉反馈装置信号设定点TFDS。显示模块230不停地向牵引控制模块210询问牵引马达72的旋转的速度和方向，如上所述，所述信息由牵引控制模块210从编码器172所输出的信号确定。基于牵引马达速度，显示模块230使用例如来自曲线(例如图12中所示的曲线C4)的点之间的线性插值确定第一触觉反馈装置信号值TFD1，参见图14中的步骤302，其中所述点可以存储在查找表中。代替存储来自曲线的点，对应于曲线C4的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以确定所述第一值TFD1。从图12显而易见，第一值TFDl通常随着牵引马达速度而增加。
[0072]如上所述，显示模块230比较可转向轮74的当前预期角位置与可转向轮74的当前计算实际位置以确定两者之间的差值等于可转向轮误差。基于可转向轮误差，显示模块230使用例如来自曲线(例如图13中所示的曲线C5)的点之间的线性插值确定第二触觉反馈装置信号值TFD2，参见图14中的步骤302，其中所述点可以存储在查找表中。代替存储来自曲线的点，对应于曲线C5的一个或多个方程可以由显示模块230存储和使用以确定所述第二值TFD2。从图13显而易见，第二值TFD2通常随着可转向轮误差而增加。
[0073]在所示实施例中，显示模块230将第一和第二值TFDl和TFD2累加在一起以确定组合的触觉反馈装置信号值TFDC，参见图14中的步骤304，并且基于车辆10移动的方向用减缩因子乘以该值以便确定触觉反馈装置信号设定点TFDS，参见图14中的步骤306。如果车辆10未沿叉第一方向被驱动，减缩因子可以等于0.5。如果车辆10沿动力单元第一方向被驱动，减缩因子可以等于1.0。通常，当车辆10沿叉第一方向移动时操作者仅仅有一只手在控制手柄90上。因此，0.5的减缩因子使得当车辆10沿叉第一方向行驶时操作者容易旋转控制手柄90。
[0074]显示模块230将触觉反馈装置信号设定点TFDS提供给转向控制单元220，所述转向控制单元使用设定点TFDS确定触觉反馈装置100的相应触觉反馈装置信号。由于在所示实施例中触觉反馈装置信号从第一和第二值TFDl和TFD2确定(所述值来自图12和13中的曲线C4和C5),因此当牵引马达速度和可转向轮误差增加时触觉反馈装置信号幅度增力口。因此，当牵引马达速度增加并且可转向轮误差增加时，由触觉反馈装置100生成并且施加于控制手柄90的反向力增加，因此使得操作者更难转动控制手柄90。当牵引马达速度增加时增加由触觉反馈装置100生成的反向力被认为是有利的，从而当车辆10在它在其上被驱动的地面上的隆起上或洞/凹陷中行驶时减小意外运动被操作者施加于控制手柄90的可能性并且在车辆的操作期间增强操作者稳定性。当可转向轮误差增加时增加由触觉反馈装置100生成的反向力也被认为是有利的，从而将与可转向轮误差的大小有关的触觉反馈提供给操作者。
[0075]在进一步的实施例中，在图2中以虚线显示的压力换能器400作为联接到叉60A和60B以用于升高叉60A和60B的液压系统(未显不)的一部分。压力换能器400给显不模块230生成指示叉60A和60B上的任何负荷的重量的信号。基于叉负荷，显示模块230可以使用例如来自曲线(未显示)的点之间的线性插值确定第三触觉反馈装置信号值TFD3，其中值TFD3可以随着叉负荷线性变化使得当叉60A和60B上的重量增加时值TFD3可以增力口。显示模块230可以将第一、第二和第三值TFD1、TFD2和TFD3累加在一起以确定组合的触觉反馈装置信号值TFDC，所述组合的触觉反馈装置信号值可以基于车辆10移动的方向乘以上述的减缩因子以便确定触觉反馈装置信号设定点TFDS。显示模块230将触觉反馈装置信号设定点TFDS提供给转向控制单元220，所述转向控制单元使用设定点TFDS确定触觉反馈装置100的相应触觉反馈装置信号。
[0076]如上所述，近程传感器36将操作者状态信号输出到牵引控制模块210，其中操作者状态信号的变化指示操作者是已经踏上驾驶室30中的车底板34还是已经离开驾驶室30中的车底板34。也如上所述，牵引控制模块210将操作者状态信号提供给显示模块230。显示模块230监视操作者状态信号并且确定操作者状态信号变化是否对应于操作者踏上或离开车底板34。在走出驾驶室之前操作者停止车辆。当操作者离开驾驶室时，如果在所示实施例中触觉反馈装置信号处于力生成值，例如非零值，导致触觉反馈装置100生成控制手柄90的反向力，则显示模块230以受控速度(例如900mA/秒)减小触觉反馈装置信号设定点TFDS，直到触觉反馈装置信号设定点TFDS和因此触觉反馈装置信号等于零。通过以受控速度慢慢减小触觉反馈装置信号设定点TFDS和因此触觉反馈装置信号并且假定控制手柄90远离它的居中位置被定位，在操作者走出车底板34之后允许偏压结构110将控制手柄90返回到它的居中位置，即，O度，且不明显超过居中位置。触觉反馈装置信号设定点TFDS和因此触觉反馈装置信号保持在零值预定的一段时间，例如两秒。其后，显示模块230确定更新的触觉反馈装置信号设定点TFDS并且将更新的触觉反馈装置信号设定点TFDS提供给转向控制单元220。可以预见，如果除了操作者离开驾驶室并且触觉反馈装置信号处于力生成值以外控制手柄90远离它的居中位置被定位，则显示模块230可以仅仅减小触觉反馈装置信号设定点TFDS。还可以预见显示模块230可以将触觉反馈装置信号设定点TFDS保持在零值直到它确定控制手柄90返回到它的居中位置。
[0077]如果在监视操作者状态信号时显示模块230确定操作者状态信号变化对应于操作者踏在车底板34上，显示模块230将立即增加触觉反馈装置信号设定点TFDS预定的一段时间，例如两秒，导致触觉反馈装置信号的相应增加。在操作者刚进入驾驶室30之后触觉反馈信号的增加足以使得触觉反馈装置100给控制手柄90生成大小足以抑制操作者通过控制手柄90要求快速转动的反向力。在预定的时间过去之后，显示模块230确定更新的触觉反馈装置信号设定点TFDS并且将更新的触觉反馈装置信号设定点TFDS提供给转向控制单元220。
[0078]也响应确定操作者刚踏上车底板34并且如果操作者通过控制手柄90立即要求转向，显示模块230将指令提供给转向控制模块220以在第一低速(例如500RPM)下操作转向马达120，并且其后，在预定的一段时间(例如一秒)内例如线性地将转向马达速度提升到第二较高速度。第二速度由图10中的曲线Cl或曲线(:2基于当前牵引马达速度限定。因此，在操作者进入驾驶室之后转向马达120的第一驱动信号如此变化使得转向马达120的速度(即，速度增加的比率)从低值逐渐增加以便避免突然的急速转动操作。
[0079]还可以预见，可转向轮可以不被驱动。相反地，形成车辆的一部分的不同轮将由牵引马达72驱动。在这样的实施例中，基于速度选择开关98的位置、操作者状态信号、高的可转向轮转动信号是否由显示模块230生成、响应第一和第二速度控制元件96A和96B的操作由信号发生器SG生成的速度控制信号的符号和幅度、对应于当前车辆操作模式的加速度值、选定的加速度减缩因子、由编码器172检测的当前牵引马达速度和方向、和选定的牵引马达速度限制，牵引控制模块210可以给牵引马达72生成第二驱动信号以控制牵引马达72的旋转的速度、加速度和方向和因此从动轮的旋转的速度、加速度和方向。
[0080]另外还可以预见，包括机械或液压转向系统的车辆可以包括通过如本文所述的牵引控制模块210和显示模块230控制的牵引马达72，假设车辆包括用于生成指示控制手柄的角位置及其转向传动率的信号的控制手柄位置传感器或类似传感器和用于生成指示可转向轮的角位置和可转向轮围绕轴线A1的旋转速度的信号的位置传感器或类似传感器。
[0081]尽管示出和描述了本发明的特定实施例，本领域的技术人员将显而易见可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种其他变化和修改。所以希望在附带的权利要求中涵盖在本发明的范围内的所有这样的变化和修改。
【权利要求】
1.一种材料装卸车辆，包括: 包括驾驶室的框架； 支撑在所述框架上的轮； 牵引马达，其联接到所述轮中的一个轮以实现所述一个轮的旋转； 与可转向轮关联以实现所述可转向轮围绕第一轴线的角向运动的系统，所述系统包括能够由操作者移动以限定所述可转向轮的预期角位置的控制手柄； 控制装置，其基于可转向轮误差改变提供给所述牵引马达的驱动信号。
2.如权利要求1所述的材料装卸车辆，其中所述控制装置基于所述可转向轮的所述预期角位置确定第一牵引马达速度限制，基于所述可转向轮的所述计算的实际位置确定第二牵引马达速度限制，基于所述可转向轮误差确定第三牵引马达速度限制，以及基于所述控制手柄的所述转向传动率确定第四牵引马达速度限制，所述控制装置选择第一、第二、第三和第四牵引马达速度限制中最小的一个并且当给所述牵引马达生成所述驱动信号时使用所述最小的限制。
3.如权利要求1所述的材料装卸车辆，其中所述系统包括与所述可转向轮关联以实现所述可转向轮围绕第一轴线的角向运动的线控转向系统，所述线控转向系统包括: 控制手柄，其能够由操作者移动以生成对应于所述可转向轮的预期角位置的转向控制信号; 偏压结构，其与所述控制手柄关联以朝着对应于所述可转向轮被定位在直前位置的居中位置偏压所述控制手柄； 触觉反馈装置，其与所述控制手柄关联以生成与所述控制手柄上的操作者作用力相反的反向力，所述反向力基于可变触觉反馈装置信号而变化；和 转向马达，其联接到所述可转向轮以实现所述可转向轮围绕第一轴线的角向运动。
【文档编号】B66F9/24GK103991824SQ201410251026
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2009年1月27日 优先权日:2008年2月5日
【发明者】G·R·韦特雷尔, J·F·施勒默尔, M·L·克拉比尔, E·L·詹森 申请人:克朗设备公司