CN101134473A - 铰接工程车辆的转向系统及相关的方法 - Google Patents

Abstract

一种为工程车辆提供的转向系统包括铰接的第一和第二车辆部分。该转向系统包括适合于以下功能的控制器：根据速度要求信号确定对第一车辆部分相对于第二车辆部分绕铰接轴向第一车辆部分的位置范围的末端区域的末端要求的要求转向速度是否是至少预定的转向速度；根据位置信号确定第一车辆部分是否处在位置范围的末端区域中；以及，如果要求的转向速度是至少预定的转向速度且第一车辆部分处于末端区域中，则发信号表明第一车辆部分的实际转向速度是低于要求的转向速度。公开了相关的方法。

Description

铰接工程车辆的转向系统及相关的方法

技术领域

本发明涉及铰接工程车辆的转向系统及相关方法。

背景技术

铰接的工程车辆(例如，装有车轮的装载机)典型地具有彼此铰接的第一与第二车辆部分。这种工程车辆可以通过第一车辆部分相对于第二车辆部分响应来自车辆转向员的控制输入的运动来转向。

发明内容

根据本发明，提供一种用于工程车辆的转向系统它包括铰接的第一与第二车辆部分。该转向系统包括一控制器它适于根据速度要求信号确定是否对第一车辆部分相对于第二车辆部分绕铰接轴向第一车辆部分的位置范围末端区域的一端要求的要求转向速度是至少预定的速度；并根据位置信号确定是否第一车辆部分处在位置范围的末端区域。该控制器还适应于一个信号，即第一车辆部分的实际转向速度低于要求的转向速度，如果该控制器确定要求的转向速度至少是预定的转向速度以及第一车辆部分被定位在末端区域。

这样，当第一车辆部分接近其位置范围的末端时该转向系统能够“缓冲”第一车辆部分绕铰接轴的转向运动的减速。因而避免第一车辆部分相对第二车辆部分的突然停止，这在第一车辆部分的整个转向速度范围可能是有用的，特别当车辆转向员可能使用较高转向速度时(例如，最大的转向速度)。这种转向系统可以允许消除工程车辆机械的停止并有助于车辆框架上应力的降低。它还可能有助于车辆上的磨损与扯裂并导致车辆转向员改善的舒适度。

典型地，该控制器是一个从转向输入装置和位置传感器接受输入信号的电子装置。转向输入装置的控制造成输入到控制器的速度要求信号的产生。例如，转向输入装置可能是一个方向盘或控制杆。控制杆特别易于包括前述在第一车辆部分的位置范围末端的突然停止。因此，控制器的控制路径由于具有操纵杆的转向系统将特别有益。设置位置传感器以便感知第一车辆部分相对于第二车辆部分的位置并产生输入到控制器的位置信号。例如是一个铰接角度传感器以便感知第一车辆部分的铰接角度。

示范的控制器输出控制信号到转向控制阀以控制转向控制阀的工作。该转向控制阀控制液压流动到转向致动器，该致动器，例如，是在第一与第二车辆部分之间延伸的第一与第二液压控制缸的形式。如果控制器确定要求的转向速度至少是预定的转向速度同时第一车辆部分是处在末端区域中，则该控制器发送控制信号到转向控制阀以使转向控制阀降低到液压控制缸的液压流量从而当第一车辆部分进入到任一位置范围的末端区域时在第一车辆部分达到位置范围的各个末端之前降低实际的转向速度。当它接近其位置范围的一个末端时这就有效地缓冲第一车辆部的停止。

控制工程车辆的相关方法包括已公开的铰接的第一与第二车辆部分。该方法包括：从速度要求信号确定是否第一车辆部分相对于第二车辆部分绕铰接轴向着第一车辆部的位置范围末端要求的要求转向速度是至少预定的速度，该位置范围包括从位置范末端延伸的末端区域；从位置信号确定是否第一车辆部分处在该位置范围的末端区域中；以及是否要求的转向速度是至少的预定转向速度同时第一车辆部分处在末端区域中，发出信号告知第一车辆部分的实际转向速度低于要求的转向速度。

从以下描和附图中上述及其它特征将变得显而易见。

附图说明

图的详细描述是对附图的，其中：

图1是表示铰接的工程车辆转向系统的示意性视图；以及

图2是转向系统的控制路径的示意图。

具体实施方式

参照图1，以示意的形式表示具有转向系统12的铰接工程车辆10。典型地，该工程车辆10表示为装有轮子的装载机，它具有第一或前车辆部分14和第二或后车辆部分16，它们沿车辆10的纵轴17对准。支撑第一与第二车辆部分14、16的轮子18用于驱动车辆10。在此例中，工作工具，例如，挖斗20被装到第一车辆部分因而以已知的状态操纵。

第一车辆部分14在铰接结合点21处被铰接到第二车辆部分16。因此，第一车辆部分14相对于第二车辆部分16绕铰接轴22以可变的转向速度在位置范围24内是可运动的，如由分部14的点划线表示的。该位置范围24包括第一与第二末端26以及第一与第二分别从其向着处于二末端区域28之间的中间区域30延伸的末端区域28。

该转向系统12示范性地包括转向输入装置32、位置传感器34、转向控制阀36、转向致动器38、和控制器40。该转向输入装置32(例如方向盘或控制杆)被构造成当车辆转向员控制转向输入装置32时，以产生代表为第一车辆部分14相对于第二车辆部分16绕铰接轴22向着位置范围24的末端26要求的要求转向速度的速度要求信号42。

该位置传感器34被构造成以感知第一车辆部分14相对第二车辆部分16的位置并产生代表响应其位置的信号。该位置传感器34，例如，是一个铰接角度传感器用以感知第一车辆部分14相对于第二车辆部分16的铰接角度。

该转向控制阀36被构造成以控制到转向致动器38的液压流量。在车辆10上的泵或其它压力流体源从流体箱供给液压流体的流量(即液压流量)到阀36。该阀36在控制器40的控制之下从而响应从其来的控制信号46。典型地，该转向控制阀36是一个电-液阀。

转向致动器38接受来自阀36的液压流量以操纵第一车辆部分14相对于第二车辆部分16绕铰接轴22。典型地，转向致动器38包括在第一与第车辆部14、16之间延伸的第一与第二液压转向缸48。该缸48接受来自转向控制阀36经过管线50的液压流量以便在左和右方向绕铰接轴22枢转第一车辆部分14相对于第二车辆部分16。

控制器14响应转向输入装置32和位置传感器34的工作控制转向控制阀36的工作。典型地，该控制器14是一个具有处理器和存储器的电子控制器。该存储器在其中已经存储指令，当被处理器实施时，该指令使处理器完成控制器14的各种功能。

参照图2，表示控制器14的控制路径52。在动作54，控制器14监测转向输入装置32(例如方向盘或操杆)对速度要求信号42的输出以及对位置信号44的位置传感器34(例如，铰接角度传感器)的输出。然后该控制路径推进到动作56。

在动作56中，控制器从速度要求信号42确定是否对第一车辆部分14相对于第二车辆部分16绕铰链轴22向第一车辆部分14的位置范围24任一末端区域28的一端26要求的要求转向速度是至少一个预定的转向速度(例如，第一车辆部分14的最大转向速度)。如果要求的转向速度低于预定的转向速度，则控制路径返回到动作54。如果要求的转向速度是至少预定的转向速度，则控制路径52推进到动作58。

在动作58中，该控制器根据位置信号44确定，是否第一车辆部分14处于包含末端26的末端区域28中，要求的转向速度指向该末端26。如果第一车辆部分14不处在那个末端区域28中，则控制路径52返回到动作54。如果第一车辆部分14处于那个末端区域28中，则控制路径52推进到动作60。

应该理解，虽然控制路径52表示成具有在动作58之前出现动作56，但另一选择该控制器40可以编程为在动作56之前出现动作58。

在动作60中，如果要求的转向速度是至少预定的速度且第一车辆部分14处在包含末端26的末端区域28中，要求的转向速度向着该末端26，则该控制器40发出信号，实际的第一车辆部分14的转向速度低于要求的速度。典型地，控制器40发信号给转向控制阀36以控制转向致动器38的液压流量从而在低于要求的转向速度的水平设定第一车辆部分14的实际转向速度。

例如，取这样一种情况，即转向员以一种方式操纵转向输入装置32，要求第一车辆部分14相对于第二车辆部分16绕铰链轴22向着末端26的一个运动。当第一车辆部分14是处在中间区域30时，控制器40给转向控制阀36发信号以便以一种方式控制到转向致动器38的液压流量从而将实际转向速度设定在要求的转向速度，不管实际转向速度是否将等于或大于预定的转向速度，诸如部分14的最大转向速度。但是，当部分14进入到包含末端26的末端区域28时，部分14移向该末端26，位置传感器34将感知部分14已经进入末端区域28并提供一个位置信号44代表此新的末端区域位置。此外，如果根据响应转向输入装置32的操纵产生的速度要求信号要求的转向速度是至少预定的速度(例如，最大转向速度)，控制器40发信号给控制阀36以减少到第一和第二液压缸48的液压流量，因而将实际转向速度从要求的转向速度降低到较低的速度。

这样，当第一车辆部分14接近其位置范围24的任一末端26时转向系统12能够“缓冲”第一车辆部分14的转向运动的减速。因而避免第一车辆部分14相对于第二车辆部分16的突然停止，这可能对第一车辆部分14的整个转向速度范围是有用的，特别当车辆转向员可能以较高转向速度(例如，最大转向速度)控制时。此转向系统12可以允许消除工程车辆的机械的停止并有助于降低车辆框架的应力。还可能有助于减少车辆的磨损与扯裂并导致车辆转向员的改善的舒适度。

根据本转向系统12的特定实施例，转向输入装置32是一操纵杆同时位置传感器32是一安装在车辆部分14、16之间铰接接头上的铰链角度传感器用以知第一车辆部分14的铰接角度。控制器40的控制路径52可以特别用于操纵杆因为通常操纵杆特别容易包括前述在位置范围24的末端26的突然停止。此外，在此实施例中，预定的转向速度是车辆部分14的最大转向速度，是由转向员对操纵杆最大位移可要求的。因此，控制器40将根据速度要求信号确定是否对第一车辆部分14相对于第二车辆部分16绕铰接轴22向位置范围24的一个未端26以等于最大转向速度的要求速度的运动已经作出要求。如果已经进行这一要求速度同时控制器40根据位置信号44确定车辆部分14处在各自的末端区域28，则控制器40发信号并因此指令转向控制阀36以操纵转向致动器38从而在低于要求的最大转向速度水平设定实际转向速度同时车辆部分14在末端区域28中向各个末端26运行，因而电子地缓冲第一车辆部分14的停止。

尽管在附图和前述描写中已经详细说明并描述了本发明，这一说明与描述在性质上是示范性的而不是限制性的，应该理解已经表示和描述说明性实施例同时在本发明的精神以内的所有变化和修改也将被保护。应该注意，本发明的另一些实施例可能不包括所有的描述的特征，但是从这些特征的至少某些优点仍是有益的。技术人员可以容易地想出他们自已的实施方法，该实施方案包括一或多个本发明的特征并处于如所附权利要求所限定本发明的精神与范围以内。

Claims (20)

1.一种工程车辆，包括：

铰接的第一和和第二车辆部分，该第一车辆部分可以相对于第二车辆部分绕铰接轴以可变化的转向速度在位置范围以内运动，该位置范围包括一个末端和一个从位置范围的末端延伸的末端区域；

转向输入装置，用以产生代表要求的转向速度的速度要求信号，该要求速度是对当操纵该转向输入装置时对第一车辆部分相对第二车辆部分绕铰接轴向位置范围的末端要求的；

位置传感器，用以感知第一车辆部分相部对于第二车辆部分的位置并产生代表响应其位置的位置信号；

转向致动器；

转向控制阀，用于控制至所述转向致动器的液压流；

与转向输入装置、位置传感器、和转向控制阀沟通的控制器，该控制器适合于：

根据速度要求信号确定是否要求的转向速度是至少一预定的转向速度；

从位置信号确定是否第一车辆部分处于位置范围的末端区域中；以及

如果要求的转向速度是至少预定的转向速度且第一车辆部分处于末端区域中，则发信号给转向控制阀以控制到转向致动器的液压流量从而在低于要求的转向速度的水平设定第一车辆部分的实际转向速度。

2.权利要求1的工程车辆，其中转向输入装置包括操纵杆，同时控制器适合于监测操纵杆对速度要求信号的输出。

3.权利要求1的工程车辆，其中位置传感器包括一个铰接角度传感器用以感知第一车辆部分的铰接角度，同时控制器适合于监测铰接角度传感器对位置信号的输出。

4.权利要求1的工程车辆，其中转向输入装置包括一操纵杆，位置传感器包括一铰接角度传感器，同时控制器适合于监测操纵杆和铰接角度传感器的输出。

5.权利要求1的工程车辆，其中控制器适合于根据速度要求信号确定是否要求的转向速度是第一车辆部分的最大转向速度。

6.权利要求1的工程车辆，其中控制器适合于发信号给转向控制阀以便将第一车辆部分的实际转向速度从要求的转向速度降低到当第一车辆部分进入末端区域时的较低速度。

7.权利要求1的工程车辆，其中转向致动器包括在第一与第二车辆部分之间延伸的第一与第二液压转向缸，同时控制器适合于发信号给转向控制阀以降低到第一与第二液压转向缸的液压流量。

8.权利要求1的工程车辆，其中末端是位置范围的第一末端且末端区域是位置范围的第一末端区域，该位置范围还包括第二端和从第二末端延伸的第二末端区域，以及该控制器适合于：

从位置信号确定是否第一车辆部分处于第一末端区域或第二末端区域；以及

如果要求的转向速度是至少预定的转向速度同时第一车辆部分处在第一末端区域或第二末端区域，则发信号给转向控制阀以控制到转向致动器的液压流量从而在比要求的转向速度较低的水平设定第一车辆部分的实际转向速度。

9.一种用于工程车辆的转向系统包括铰接的第一与第二车辆部分，该第一车辆部分相对于第二车辆部分可绕铰接轴以可变化的转向速度在位置范围内运动，该位置范围包括一末端和从位置范围末端延伸的末端区域，该转向系统包括一控制器适合于：

根据速度要求信号确定对第一车辆部分相对于第二车辆部分绕铰接轴向位置范围的末端要求的要求转向速度是否是至少预定的转向速度；

根据位置信号确定第一车辆部分是否处在位置范围的末端区域；以及

如果要求的转向速度是至少预定的转向速度且第一车辆部分处在末端区域中，则发信号第一车辆部分的实际转向速度应低于要求的转向速度。

10.权利要求9的转向系统，还包括一操纵杆，其中控制器适合于监测该操纵杆对速度要求信号的输出。

11.权利要求9的转向系统，还包括位置传感器用以感知第一车辆部分相对于第二车辆部分的位置，同时控制器适合于监测该位置传感器对位置信号的输出。

12.权利要求9的转向系统，还包括一操纵杆和一铰接角度传感器用以感知第一车辆部分的铰接角度，同时控制器适合于监测该操纵杆对速度要求信号的输出以及铰接角度传感器对位置信号的输出。

13.权利要求9的转向系统，还包括转向致动器和转向控制阀，同时控制器适合于发信号给转向控制阀以控制到转向致动器的液压流量从而在低于要求的转向速度的水平设定第一车辆部分的实际转向速度，如果要求的转向速度是至少预定的转向速度且第一车辆部分处在未端区域中。

14.一种操纵工程车辆的方法，该车辆包括铰接的第一和第二车辆部分，该方法包括：

根据速度要求信号确定对第一车辆部分相对于第二车辆部分绕铰接轴向第一车辆部分的位置范围的末端要求的要求转向速度是否是至少预定的转向速度，该位置范围包括从位置范围末端延伸的末端区域；

根据位置信号确定第一车辆部分是否处在位置范围的末端区域中；以及

如果要求的转向速度是至少预定的转向速度且第一车辆部分处在末端区域内，则发信号第一车辆部分的实际转向速度应低于要求的转向速度。

15.权利要求14的方法，包括监测操纵杆对速度要求信号的输出。

16.权利要求14的方法，包括监测位置传感器对位置信号的输出。

17.权利要求14的方法，包括监测铰接角度传感器对位置信号的输出。

18.权利要求14的方法，其中确定是否要求的转向速度是至少预定的转向速度包括根据速度信号确定是否要求的转向速度是第一车辆部分的最大转向速度。

19.权利要求14的方法，其中发信号包括将第一车辆部分的实际转向速度从要求的转向速度降低到当第一车辆部分进入末端区域时的较低速度。

20.权利要求14的方法，其中发信号括发信号给转向控制阀以降低到在第一与第二车辆部分之间延伸的第一和第二液压转向缸的液压流量。