CN100519303C - 履带式车辆的牵引力控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于军用坦克之类的履带式车辆的牵引力控制方法。该方法包括根据履带式车辆的预定特性计算履带比例因子和车辆比例因子。根据履带式车辆的速度、履带式车辆的履带和地面之间的最大摩擦系数(0.7)和重力加速度(9.80665m/s2)计算了最小转弯半径。根据履带式车辆的链轮节径和履带式车辆的速度计算了链轮转速。根据以上计算，本发明方法计算了用于使履带式车辆以最小转弯半径转弯的要求的履带速度差。如果命令的转弯半径小于最小转弯半径，则将履带式车辆的履带速度差限制为要求的履带速度差，以防止履带式车辆打滑。

Description

履带式车辆的牵引力控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于履带式车辆的牵引力控制方法。
背景技术
根据本发明的目的，履带式车辆定义成通过履带而非车轮(或除车轮外还使用履带)行驶的车辆，如军用坦克。履带式车辆通过一般由变速器提供的履带速度差来控制方向。已观察到履带和地面之间能取得的最大摩擦系数(COF，即μ)通常约为0.7。如果驾驶员有意或意外地进行过快的急转弯，以致摩擦系数超过0.7，则车辆将发生打滑和失去控制。以下，将摩擦系数定义成指明两个表面之间的摩擦力大小的数值，其中，0.0的COF表示无摩擦力，而1.0的COF则表示最大摩擦力。
发明内容
本发明提供了一种用于履带式车辆的牵引力控制方法。更准确地，本发明提供了一种用于确定最小的许可转弯半径的方法，该转弯半径用于防止车辆超过0.7的摩擦系数。换言之，如果驾驶员命令的转弯半径小于计算的最小许可转弯半径，则本发明方法将接替驾驶员命令，并以计算的最小许可转弯半径将车辆转弯，以使得车辆不发生打滑。
优选地，本发明方法包括根据履带式车辆的预定特性计算履带比例因子和车辆比例因子。根据履带式车辆的速度、履带式车辆的履带和地面之间的最大摩擦系数(0.7)和重力加速度(9.80665m/s2)计算了最小转弯半径。根据履带式车辆链轮的节径和履带式车辆的速度计算了链轮转速。根据以上计算，本发明方法计算了配置成使履带式车辆以最小转弯半径转弯的要求的履带速度差。
在计算该配置成使履带式车辆以最小转弯半径转弯的要求的履带速度差之后，本发明方法确定命令的转弯半径是否小于最小转弯半径。如果命令的转弯半径大于或等于最小转弯半径，则本发明方法执行该转弯命令。如果命令的转弯半径小于最小转弯半径，则本发明方法将履带式车辆的履带速度差限制为要求的履带速度差，以使得履带式车辆不发生打滑。
通过阅读以下对执行本发明的最佳模式的详细描述和附图，可以更容易地理解本发明的以上特征与优点以及其他特征与优点。
附图说明
图1是根据本发明的履带式车辆的示意图；
图2是说明本发明的方法的流程图。
具体实施方式
参看附图，其中，相同的附图标记表示相同的部分，图1示出了履带式车辆10的示意图，该履带式车辆10包括发动机12、变速器14、左链轮16、右链轮18、左履带20和右履带22。根据本发明的目的，履带式车辆定义成通过履带而非车轮(或除车轮外还使用履带)行驶的车辆，如军用坦克。左右履带20、22各自确定了车辆的履带长度L，该长度表示履带20、22与地面接触的长度。左右履带20、22分别确定了中心线LCL和RCL。以下将左右履带中心线LCL和RCL之间的距离称为车辆履带中心距离T。
履带式车辆通过履带速度差ΔV来控制方向。根据本发明的目的，履带速度差ΔV定义成左履带速度VL与右履带速度VR之差，即ΔV＝(VL-VR)。履带速度差ΔV最好由变速器14提供。更准确地，传动装置14将功率从发动机12彼此独立地传送到左、右链轮16、18。例如，如果变速器14向左链轮16传送的功率比其向右链轮18传送的功率多，则履带式车辆将向右转。同样，如果变速器14向右链轮18传送的功率比其向左链轮16传送的功率多，则履带式车辆将向左转。
图2示出了本发明的方法。更准确地，图2示出了表示由变速器控制模块或TCM24(如图1所示)执行的各个步骤的一系列框图。为说明本发明的方法，将为履带式车辆10的某些特性赋予典型值。因此，仅为说明起见，应认为车辆10以10m/s的速度行驶；车辆履带中心距离T为2.108m；车辆履带长度L为3.702m；链轮16、18的节径PD(如图1所示)为0.534m。
参看图2，在步骤32处，本发明的牵引力控制方法30(本文也称为算法30)配置成确定履带式车辆10的履带比例因子α。根据本发明的目的，“确定履带比例因子α”可包括计算履带比例因子α、查找履带比例因子α(如从查找表查找)以及从远方位置接收履带比例因子α，等等。根据下列公式，可以从车辆履带中心距离T和车辆履带长度L计算出履带比例因子α：
α = T L = 2.108 3.702 = 0.57
在步骤34处，算法30配置成确定履带式车辆10的车辆比例因子β。根据本发明的目的，“确定车辆比例因子β”可包括计算车辆比例因子β、查找车辆比例因子β(例如从查找表查找)以及从远方位置接收车辆比例因子β，等等。车辆比例因子β是一种将履带式车辆10(如图1所示)的转弯能力与履带结构进行关联的因子。根据以下公式，可以从履带比例因子α计算出车辆比例因子β：
β = ( 0.664 α - 0.212 ) 2 = ( 0.664 0.57 - 0.212 ) 2 = 0.446
在步骤36处，算法30配置成根据车速V、摩擦系数μ和重力加速度G(9.80665m/s2)计算履带式车辆10(如图1所示)的最小转弯半径R。已观察到履带式车辆和地面之间所能取得的最大摩擦系数通常约为0.7。应当懂得，取决于地面条件(如雪或冰)，最大摩擦系数是可变的。根据本优选实施例，采用了关于最大摩擦系数的更为一般的估计值0.7；但是，根据其他实施例，可以改变该估计值。通过将该最大值代入所述的摩擦系数μ，便可以根据估计的最大摩擦系数计算出使履带式车辆10不发生打滑的最小转弯半径R。根据以下公式计算出了最小转弯半径：
Figure C200710007316D00081
在步骤38处，算法30配置成根据链轮节径PD确定或得到链轮转速N与车速V之间的关系。根据优选实施例，该关系是储存在TCM 24(如图1所示)中的校准值。根据以下公式可计算出链轮转速N和车速V之间的关系：
N V = 60 s / min π * ( 0.534 m ) = 35.765 rpm m / s
该计算表明，对于每一米/秒的车辆正向速度，链轮16、18(如图1所示)将旋转35.765rpm。根据本实例，履带式车辆10(如图1所示)以10米/秒的车速行驶，这样，平均链轮转速N为357.65rpm。
在步骤40处，算法30配置成计算出用于实现最小转弯半径R的要求的履带速度差ΔV。
ΔV = N R × ( T + βL ) = ( 357.65 rpm 14.57 m ) × ( 2.108 m + 0.446 × 3.702 m ) = 92.3 rpm
在步骤42处，算法30配置成确定命令的转弯半径是否小于计算的最小转弯半径R。在步骤42中，如果命令的转弯半径大于或等于最小转弯半径R，则算法30将在步骤44中执行转弯命令。在步骤42中，如果命令的转弯半径小于最小转弯半径R，则算法30将转至步骤46。在步骤46处，算法30配置成将履带式车辆10(如图1所示)的履带速度差限制为上述要求的履带速度差，以使得不超过0.7的摩擦系数，并使牵引力得到保持。
参看以上所列实例，如果履带式车辆10(如图1所示)的驾驶员在以10米/秒的速度行驶时试图以小于14.57米的半径转弯，则TCM24(如图1所示)将命令变速器14(如图1所示)将许可的履带速度差ΔV限制在92.3rpm，从而防止履带式车辆10的摩擦系数超过0.7和防止可能失去牵引。随着履带式车辆10速度的变化，TCM 24将持续更新以上所列的计算，以提供相应的履带速度差。
尽管已详细描述了用于实现本发明的最佳模式，但是，与本发明相关的本领域技术人员将认识到，各种用于实施本发明的其他设计和实施例均落在附录的权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于履带式车辆的牵引力控制方法，包括：
计算所述履带式车辆的最小转弯半径；
计算配置成使所述履带式车辆以所述最小转弯半径转弯的要求的履带速度差；
确定命令的转弯半径是否小于所述最小转弯半径；
以及，如果所述命令的转弯半径小于所述最小转弯半径，则通过有选择地将更多的功率传送到第一履带和第二履带中的至少一个履带来限制所述履带式车辆的履带速度差，以实现所述要求的履带速度差，以使得所述履带式车辆不发生打滑。
2.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其中，所述的计算要求的履带速度差包括确定履带比例因子。
3.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其中，所述的计算要求的履带速度差包括确定车辆比例因子。
4.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其中，所述的计算要求的履带速度差包括确定所述履带式车辆的链轮转速与车速之间的关系。
5.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其中，所述的计算要求的履带速度差包括确定链轮转速。
6.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，还包括：如果所述命令的转弯半径大于或等于所述最小转弯半径，则执行所述命令的转弯半径。
7.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，还包括确定所述履带式车辆和地面之间的最大摩擦系数。
8.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，还包括测量所述履带式车辆的履带长度。
9.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，还包括测量所述履带式车辆的履带中心距离。
10.一种用于履带式车辆的牵引力控制方法，包括：
确定履带比例因子；
使用所述履带比例因子确定车辆比例因子；
计算所述履带式车辆的最小转弯半径；
使用所述车辆比例因子和所述最小转弯半径计算要求的履带速度差，所述要求的履带速度差配置成使所述履带式车辆以所述最小转弯半径转弯；
确定命令的转弯半径是否小于所述最小转弯半径；以及
如果所述命令的转弯半径小于所述最小转弯半径，则通过有选择地将更多的功率传送到第一履带和第二履带中的至少一个履带来限制所述履带式车辆的履带速度差，以实现所述要求的履带速度差，以使得所述履带式车辆不发生打滑。
11.根据权利要求10所述的牵引力控制方法，其中，所述的计算要求的履带速度差包括确定所述履带式车辆的链轮转速与车速之间的关系。
12.根据权利要求10所述的牵引力控制方法，其中，所述的计算要求的履带速度差包括确定链轮转速。
13.根据权利要求10所述的牵引力控制方法，还包括：如果所述命令的转弯半径大于或等于所述最小转弯半径，则执行所述命令的转弯半径。
14.根据权利要求10所述的牵引力控制方法，还包括确定所述履带式车辆和地面之间的最大摩擦系数。
15.根据权利要求10所述的牵引力控制方法，还包括测量所述履带式车辆的履带长度。
16.根据权利要求10所述的牵引力控制方法，还包括测量所述履带式车辆的履带中心距离。
17.一种用于履带式车辆的牵引力控制方法，包括：
确定履带比例因子；
使用所述履带比例因子确定车辆比例因子；
计算所述履带式车辆的最小转弯半径；
确定链轮转速；
使用所述车辆比例因子、所述最小转弯半径和所述链轮转速计算要求的履带速度差，所述要求的履带速度差配置成使履带式车辆以所述最小转弯半径转弯；
确定命令的转弯半径是否小于所述最小转弯半径；
如果所述命令的转弯半径大于或等于所述最小转弯半径，则执行所述命令的转弯半径；
以及，如果所述命令的转弯半径小于所述最小转弯半径，则通过有选择地将更多的功率传送到第一履带和第二履带中的至少一个履带来限制所述履带式车辆的履带速度差，以实现所述要求的履带速度差，以使得所述履带式车辆不发生打滑。
18.根据权利要求17所述的牵引力控制方法，还包括确定所述履带式车辆和地面之间的最大摩擦系数。
19.根据权利要求17所述的牵引力控制方法，还包括测量所述履带式车辆的履带长度。
20.根据权利要求17所述的牵引力控制方法，还包括测量所述履带式车辆的履带中心距离。
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