CN106458076B - 具有移动式车体的自动化控制的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明大体上涉及一种车辆，其具有可相对于另一个车辆构件移动的车体(17)以及用于自动地选择车体的运行模式的控制系统。车体(17)可以由提升系统(15)移动，该提升系统可以具有多种运行模式，包括其中车体在动力下移动的第一模式；以及第二模式，其中车体在其自身重力下移动。可以使用惯性测量单元来确定车体(17)的位置，且控制系统可以自动地接合第二模式，在该第二模式中，车体位置是在第一预定车体位置(19)处且已经接合第一模式。

Description

具有移动式车体的自动化控制的车辆

技术领域

本发明大体上涉及一种车辆，其具有可相对于另一个车辆构件移动的车体以及用于自动地选择车体的运行模式的控制系统。

背景技术

通常在建筑和挖掘期间采用承重车辆(包括卡车、轮式装载机等)以将负载从一个点运输至另一个点。承重车辆可以包括用于保持材料的车体(通常称为翻斗车体)，其可相对于车辆底盘上升并且围绕枢转点倾卸以清空保持在其中的任何材料。车体位置可以由一个或多个致动器(通常为液压致动器)控制，该致动器可以将车体在下降的装载和运输位置及上升的倾卸位置之间移动。

车体控制装置(通常称为提升控制杆)可以方便地位于操作者驾驶室中用于致动车体的上升或下降。用于这样的车体控制的通常已知设置或位置与以下功能相关：-

-“下降”功能，其中液压提升汽缸或其它致动器致动成在动力下将车体向下移动；

-“悬浮”功能，其中液压提升汽缸或其它致动器并未加压，且允许车体在其自身重力下向下移动；

-“保持”功能，其将车体维持在其当前位置中；以及

-“上升”功能，其致动液压提升汽缸或其它致动器以在动力下将车体向上移动。

用于悬浮和保持功能的车体控制装置位置通常在下降和上升位置的车体控制装置位置中间。

在运输期间可以使用悬浮功能使得车体抵靠例如车辆底盘。还可以在空的或部分装载的车体下降时使用悬浮功能。通常可以在车体接近完全降低位置时选择悬浮功能。如果仅使用下降功能，那么这可以使得车体在动力下向下‘撞击’至底盘上，从而不利地装载底盘。操作者可以选择悬浮功能并且接着驾驶远离垃圾场，而车体在其自身重力下下降至底盘。

发明内容

本发明因此提供了一种车辆，其包括：

可在至少两个位置之间移动的车体；

提升系统，其包括连接至车体的至少一个致动器，所述提升系统具有的多种运行模式包括至少：

第一模式，其中至少一个致动器将车体在至少两个位置之间移动；以及

第二模式，其中车体在其自身重力下移动；

操作者控制车体控制装置，其用于选择提升系统的第一模式；

控制系统；以及

至少一个惯性测量单元，其配置成用于将关于车体的车体位置的至少一个位置信号提供至控制系统的倾斜传感器；

其中所述控制系统配置成如果在从至少一个位置信号中确定车体位置是在第一预定车体位置处并接合第一模式则自动地接合提升系统的第二模式。

附图说明

现在将仅仅通过举例的方式参考附图描述本发明的车辆和控制系统的优选实施例，在附图中：

图1是铰接式承重车辆的侧视图；以及

图2是组合式变速器档位选择杆和车体控制装置的绘图。

具体实施方式

本发明的车辆可以是任何类型的车辆，具体是承重车辆，其具有可以相对于另一个车辆构件在第一位置与第二位置之间移动的车体。在此实例中，车体相对于底盘上升和下降。这样的车辆包括铰接式或非铰接式车辆。图1中说明了铰接式倾卸卡车的形式的一种示例性车辆10。

车辆10可以包括附接至第二框架12(在此实例中示出为挂车单元)的第一框架11(在此实例中示出为牵引车单元)。框架11、12可以由耦接件13附接在一起。第一框架11可以包括容置车辆10的操作者控制件的操作者驾驶室14。可以是铰接接头的耦接件13可以允许第一框架11和第二框架12中的每一个定向成与另一个框架12、11成不同偏航角和/或侧倾角。

第二框架12可以包括适用于承载负载的车体17，诸如翻斗车体。车体17可以在枢转点处枢转地附接至第二框架12的底盘18。第二框架12可以进一步包括提升系统15，其在启动时使车体17从第一车体位置19上升(在此实例中，第一车体位置是抵靠在底盘18上的“车体向下”位置)，从而使得其围绕枢轴旋转至第二车体位置20中(在此实例中，第二车体位置是与底盘18成一定角度的“车体向上”倾卸位置)。随着车体17旋转至第二车体位置20中，车体17可以将某些或全部材料或负载从车体17中取出。提升系统15还可以启动成实行相反操作，其中车体17从第二车体位置20下降返回至第一车体位置19。车体17可以是任何类型的容器，并且可以在顶部打开、完全封闭或部分封闭。

在又另一种类型的车辆中，车体17可以包括操作者驾驶室14或相对于底盘18上升和下降或者移动的另一个车辆构件，或不同车辆构件。

提升系统15可以包括连接在车体17与底盘18之间的至少一个致动器。可以在车辆10的每一侧上提供一个致动器。可替代地，可以在车体17下方或以另一种配置提供一个或多个致动器。提升系统15可以进一步包括由车辆的动力单元(例如发动机)驱动的泵，其用于将加压工作流体供应至致动器。致动器可以是提供固定长度的直线运动的汽缸致动器。这样的致动器可以包括可在闭合汽缸内移动的紧密配合的活塞。活塞可以附接至杆，其从汽缸的一端延伸以提供机械输出。汽缸可以在每一端处具有接纳或回流流体的端口。

提升系统15可以是液压系统，其包括至少一个液压致动器。可替代地，提升系统15可以是气动或电气系统，其包括气动或电气致动器。

诸如提升阀的至少一个阀可以结合致动器使用以控制加压流体至致动器的供应/来自致动器的加压流体的供应。提升阀可以是四通定向阀。当致动器是汽缸致动器时，提升阀可以取决于动力冲程的期望方向(如果存在)将汽缸端口连接至工作流体供应器或流体回流容器。提升阀可以具有第一(延伸)阀位置，这使得致动器延伸。对于汽缸致动器，第一汽缸端口可以连接至流体供应器且第二汽缸端口可以连接至流体回流容器。提升阀可以具有第二(缩回)阀位置，这使得致动器缩回。对于汽缸致动器，第二汽缸端口可以连接至流体供应器且第一汽缸端口可以连接至流体回流容器。提升阀可以具有第三(悬浮)阀位置，其中致动器未加压或处于低压下。对于汽缸致动器，这两个汽缸端口可以连接至大气压力或低压源，例如流体容器。提升阀可以具有其中致动器保持加压的第四(保持)阀位置。对于汽缸致动器，致动器可以保持加压但是防止任何工作流体的流动。

车辆10可以包括接触地面23的一个或多个地面接合装置21、22。地面23可以是上面有车辆10在运行的地面或任何表面。地面接合装置21、22可以是例如由车辆的动力单元驱动以使得车辆10能够沿着地面23移动的履带和/或车轮，且车辆10可以包括任何数量的地面接合装置22。如图1中所说明，第一框架11可以具有一对第一框架地面接合装置22且第二框架12可以具有两对第二框架地面接合装置21，其中每一对地面接合装置21、22中的一个位于车辆10的任一侧上。

操作者控件可以包括一个或多个制动致动器(诸如踏板)、变速器档位选择杆25、一个或多个车体控制装置24(通常视为提升杆)和转向装置。在一个实施例中，单个车体控制装置24可以安装在变速器档位选择杆25上或结合该变速器档位选择杆。如图2中所示，车体控制装置24可以包括变速器档位选择杆25上的开关。开关可以包括多位置摇臂开关，其具有下降(L)、上升(R)和保持(H)的位置。可以省略保持位置，但是在这种情况中，提升阀仍然可以具有如上所述的保持功能。可替代地，车体控制装置24可以包括安装成在各个位置之间枢转的单独杆。

车辆10可以包括一个或多个电子控制单元(ECU)，其配置成监测运行参数并且控制各种车辆的系统和部件的运行。这些ECU将在本文统称为控制单元。

车体控制装置24可以操作地连接成将提升信号提供至控制单元。车体控制装置24的每个位置可以将不同的提升需求信号提供至控制单元。提升阀和泵可以操作地连接至控制单元并且由此受到控制。

车辆10可以进一步包括安装在车体17上的至少一个位置传感器26，其配置成确定车体17相对于底盘18的角度/位置并且将关于该车体的位置信号提供至控制单元。一个位置传感器26可以安装在车体17上且第二位置传感器26可以安装在车辆10的另一个部分上，例如安装在安装有车体17的底盘18上。如果车辆10是铰接式车辆，那么第二位置传感器26可以安装在第一框架11(牵引车单元)上。

位置传感器可以包括配置成用作倾斜传感器的惯性测量单元(IMU)。位置传感器可以是任何类型的IMU，例如压电、电容式、电势测定、霍尔效应、磁阻、压阻或任何类型的微机电系统(MEMS)。这些传感器通常包括“检验”质量。此质量相对于传感器的框架移动。框架与检验质量之间的移动的差异与其加速度有关并且可以各种方式测量：电容式、压电式和压阻式。可通过测量x、y和z方向上的线性加速度和关于x、y和z轴的角速度来完整地描述实心物体的移动。

控制单元可以基于接收自位置传感器的位置信号确定车体17相对于车辆的其它部分(诸如底盘18或第一框架11)的角位置。当使用两个位置传感器时，控制单元可以比较接收自这两个传感器的位置信号。如果位置信号是相同的，那么车体17是在下降位置中。如果它们是不同的，那么控制单元可以使用算法来计算车体17与底盘18/第一框架11之间的相对角度差。此相对差是“车体向上”角度。对于铰接式车辆，应当注意的是，第一框架11和第二框架12本身可以成不同角度，且该算法可以考虑到这一点。GB-A-2497134描述了可如何使用IMU来计算铰接式车辆中的车体的相对角位置，从而考虑数种不同情况。本文档的内容通过引用结合在本文。

工业实用性

本发明的车辆可以是多种车辆中的任一种，而不仅仅是本文所述的这些车辆，该车辆具有车体17，其可以相对于底盘18或其它车辆构件上升或下降或者移动。具体地，车辆10可以是具有经液压控制的可枢转翻斗车体的倾卸卡车。

当操作者系统车体17上升或将其从第一车体位置19移动至第二车体位置20(其可以是第一运行模式)时，他可以选择车体控制装置24的上升(R)位置。这可以将第一提升需求信号提供至控制单元。当接收到此信号时，控制单元可以将提升系统的阀切换至第一阀位置。控制单元还可以调整车辆动力单元的速度，以按照适当的运行速度运转来驱动泵。这可以使得提升系统15的致动器延伸，由此使车体17上升或将其从第一车体位置19朝第二车体位置20移动。在倾卸车系统的情况中，使车体17上升的动作还可以使得其枢转，由此清空其中的某些或全部材料。

当操作者希望在车体17已经清空或部分清空之后将车体从上升位置(可以是第三运行模式)下降或将其移动至第一车体位置19时，他可以选择车体控制装置24的下降(L)位置。这可以将第二提升需求信号提供至控制单元。当接收到此信号时，控制单元可以将提升系统的阀切换至第二阀位置。控制单元还可以调整车辆动力单元的速度，以按照适当运行速度运转来驱动泵，且这可以使得液压致动器缩回和下降或将车体17朝第一车体位置移动。

当使用下降功能时，车体17尤其在其仍然部分装载时有可能碰撞到底盘18或其它车辆构件的风险。为了避免此风险，在车体17到达其行程末端时，操作者迄今为止必须借助于车体控制装置24手动地管理悬浮功能。在本发明的车辆10中，控制系统在某些情况下可以自动地管理悬浮功能(第二运行模式)。这可以发生在控制系统从由位置传感器产生的位置信号确定车体17在预定位置且接合下降功能的情况下。控制系统可以通过从由车体控制装置24产生的提升需求信号确定车体控制装置24的位置来确定哪种功能正在运行。

如果满足该条件，那么控制单元可以将提升阀从第二(缩回)阀位置切换至第三(悬浮)阀位置以将工作流体至流体容器的流动转向或将其减少为零。这可以使得致动器减压并且允许车体17在其自身重力下移动。如果以电驱动泵，那么可以切断泵。

预定位置可以是车体17与底盘18成小于5°的角度(例如2°)时的位置。如果确定车体17不再在预定位置中，那么可以通过控制单元自动地脱离悬浮功能。

自动接合的悬浮功能可以保持活动直至操作者紧接着选择上升功能为止。这意味着车体17可以响应于车辆10正行驶时底盘18在负载下的任何偏转而移动(即，液压或其它致动器可以稍微延伸/缩回)。

当接合悬浮功能时，操作者可以在任何时间替换此悬浮功能并且通过将车体致动器24移动至适当位置来选择保持功能(如果可用)。

可替代地，当其它车辆系统检查指示悬浮功能保持活动并不安全时可以由控制单元自动地脱离悬浮功能。

车辆10还可以设置有“软停止”功能，其在车体17正上升且靠近车体向上位置时自动地启动。迄今为止，操作者必须在车体到达车体向上位置时借助于车体控制装置24手动地减缓爬升角度并且接合保持功能。在本发明的车辆10中，控制系统可以随着到达第二预定车体位置而自动地减缓车体17的移动速度，并且当到达车体向上位置(第三预定车体位置)时接合保持功能(第四运行模式)。这可以发生在控制系统从由位置传感器产生的位置信号确定车体17在第二预定位置且接合上升功能的情况下。控制系统可以通过从由车体控制装置24产生的提升需求信号确定车体控制装置24的位置来确定哪种功能正在运行。

如果满足该条件，那么控制单元可以在到达第二预定车体位置时减少工作流体至致动器的流动，从而减缓车体17的移动速度。当车体17到达第三预定车体位置时，控制单元可以将提升系统的阀从第一(延伸)阀位置切换至第四(保持)阀位置。这可以使得车体17的位置锁定在此第三预定位置处。第二预定车体位置可以是车体17与底盘18或其它车辆部分成大于60°的角度时的位置。第三预定车体位置可以是车体17与底盘18或其它车辆部分成70°的角度时的位置。

如果车辆10具有用于车体控制装置24的保持位置，那么当操作者系统接合保持功能时，他可以将车体控制装置24移动至保持位置。这可以将保持需求信号提供至控制单元。当接收到此信号时，控制单元可以将提升系统的阀切换至第四(保持)位置。控制单元还可以调整车辆动力单元的速度，以按照适当的运行速度运转来驱动泵。这可以使得锁定车体17的位置。

Claims (16)

1.一种车辆，其包括：

可在至少上升位置和下降位置之间移动的车体；

提升系统，其包括连接至所述车体的至少一个致动器，所述提升系统具有的多种运行模式包括至少：

第一模式，其中所述至少一个致动器使所述车体在上升位置与下降位置之间的范围内降落；以及

第二模式，其中所述致动器并未加压从而所述车体在其自身重力下下降；

车体控制装置，其用于由操作者控制以选择所述提升系统的所述第一模式；

控制系统；以及

至少一个惯性测量单元，其配置成用于将涉及所述车体的车体位置的至少一个位置信号提供至所述控制系统的倾斜传感器；

其中，所述控制系统配置成，如果从所述至少一个位置信号中确定所述车体位置是在第一预定车体位置处并已接合所述第一模式，则自动地接合所述提升系统的所述第二模式。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中在所述第一模式中，在所述上升位置的车体相对于所述车辆的另一个部分成一定角度，在所述下降位置中的车体与所述车辆的另一部分之间没有角度差。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述至少一个惯性测量单元安装在所述车体上。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中另一个惯性测量单元安装在所述车辆的另一个部分上。

5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述控制系统通过比较接收自每个惯性测量单元的所述至少一个位置信号来确定所述车体位置。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述控制系统计算所述车体与所述车辆的另一部分之间的相对角度差。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述第一预定车体位置是当所述车体与所述车辆的另一部分成小于5°的角度时的位置。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中当接合所述第二模式时，如果确定所述车体位置不再在所述第一预定车体位置处，则所述控制系统自动地脱离所述第二模式。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中所述提升系统具有第三模式或运行以及第四模式，其中在所述第三模式中所述至少一个致动器将所述车体在所述下降位置和上升位置之间的范围内抬升，在所述第四模式中所述车体的位置被锁定，其中所述控制系统配置成如果从所述至少一个位置信号确定所述车体位置是在第三预定车体位置且接合所述第三模式则自动地接合所述第四模式。

10.根据权利要求9所述的车辆，其中在所述第三模式中，所述车体从相对于所述车辆的另一部分的下降位置移动至与所述车辆的所述另一部分成一定角度的上升位置。

11.根据权利要求9或10所述的车辆，其中所述第三预定车体位置是当所述车体与所述车辆的另一部分成70°的角度时的位置。

12.根据权利要求9或10所述的车辆，其中所述控制系统配置成如果确定所述车体位置是在第二预定车体位置处则自动地减缓所述车体的移动速度。

13.根据权利要求12所述的车辆，其中所述第二预定车体位置是当所述车体与所述车辆的另一部分成大于65°的角度时的位置。

14.根据权利要求9或10所述的车辆，其中当接合所述第二模式时，如果确定所述操作者手动地接合所述第一或第四模式，则所述控制系统自动地脱离所述第二模式。

15.根据权利要求9或10所述的车辆，其中所述提升系统进一步包括控制所述至少一个致动器的操作的至少一个阀。

16.根据权利要求15所述的车辆，其中所述至少一个阀具有确定所述提升系统的所述运行模式的多个位置。

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