CN101516655A - 车辆底盘元件的高度调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车辆(110)的底盘元件(119)高于所述车辆(110)所处表面(150)的高度的自动控制，所述控制使得独立的可装载/可卸载的货物单元(120)的至少一个支柱(122a、122b)被卸载，并从而使得所述支柱能够被分离。高度传感器装置(118)记录指示所述高度(h)的高度参数，而压力传感器装置(113)记录指示用于所述底盘元件(119)的水平控制机构的流体腔室(112)中的流体压力水平(P)的压力参数。控制单元(117)接收所述高度和压力参数，并且响应于所述参数产生使得所述底盘元件(119)被提升的控制信号(C)。在底盘元件(119)的提升期间，所述控制单元(117)测定第一判据是否关于表示单位高度(h)上的流体压力水平(P)增大率的测试参数而得以满足。如果第一判据得以满足，则控制单元(117)测定第二判据是否关于所述测试参数而得以满足。假如第二判据也得以满足，则控制单元(117)使得所述底盘元件(119)的提升被中止。即在这一时刻，所述支柱(122a、122b)已经被卸载。

Description

车辆底盘元件的高度调节装置
技术领域
本发明一般地涉及车辆底盘元件的自动升降。更特别地，本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的系统和如权利要求7的前序部分所述的机动车辆。本发明还涉及一种如权利要求10的前序部分所述的调节机动车辆底盘高度的方法、一种如权利要求16所述的计算机程序产品和一种如权利要求17所述的计算机可读介质。
背景技术
当将货物装载到例如为卡车、拖拉机和拖车的重型车辆上和从所述重型车辆上卸载货物时，通常的做法是控制车辆的负载承载装置，以使得负载可被适当地提升或降低。例如，可以将车辆的载货板高度调节到装卸桥的水平高度。
此外，如果要将位于支柱上的集装箱或相当的货物单元装载到卡车、拖挂车或翻斗式装载机上，那么通常有效的是，如果可以使车辆倒退到所述集装箱下面并在此后被提升，则从而使集装箱的支柱被卸载，并且随后能够被分离。
WO 03/000512公开了一种装置，其允许在装载水平高度和行驶水平高度之间调节车辆底盘的高度。这里，在车辆装载期间(即当定位在装载水平高度时)计算在行驶水平高度中由轮轴承载的负载。因而，有助于合理装载。
US 6,470,248描述了一种车辆悬架控制系统，其能够实现至少一个流体增压的高度调节部件的自动调节，以使得车辆底盘的特定高度能够在不考虑车辆承载的负载的情况下得以保持。
然而，在独立集装箱或相当的货物单元到车辆上的装载方面，仍然还没有解决方案可以确保车辆(例如卡车、拖挂车或翻斗式装载机)的流体工作的负载承载底盘元件的最佳高度控制，以使得在提升起所述底盘元件之后，可以安全地分离集装箱的支柱。目前替代的是，所涉及的底盘元件通常被过度地提升以确保支柱确实被卸载。当然，这是耗费时间的过程，其也导致增压流体(例如以压缩空气的形式)的浪费。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种解决方案，其改善上述问题，并从而提供一种节约车辆的加压流体资源的高效的升降控制。
根据本发明的一方面，通过说明书开始部分描述的系统实现所述目的，其中在提升底盘元件期间，控制单元适用于测定第一判据是否关于表示单位高度上的流体压力水平增大率(高度每增加一单位时流体压力水平增大的比率)的测试参数而得以满足。如果第一判据得以满足，则控制单元进一步适用于测定第二判据是否关于所述测试参数而得以满足。响应于第二判据的满足，控制单元适用于产生控制信号，以使得底盘元件的提升被中止。
通过所述系统获得的重要优点是底盘元件可以被提升到足以实现支柱的平稳分离的水平高度，而不冒将底盘元件提升任何不必要高度的风险。
根据本发明该方面的一个实施例，如果表示为高度的函数的流体压力水平的斜率为正，则第一判据得以满足。因此，当底盘元件被提升时流体压力增大。一般地，这相当于货物单元被升高。
优选地，只有当表示为高度的函数的流体压力水平的斜率在整个第一阈值高度范围内位于第一倾斜区间内时，第一判据才被认为将会得以满足。因此，可以防止在实际上使货物单元升高之前在压力与高度的关系中出现任何的异常情况被错误地记录为负载的升高。
根据本发明该方面的另一实施例，当第一判据未得以满足时，第二判据即得以满足。由此，可以按简单明了的方式来检测支柱的卸载。
然而优选地，如果表示为高度的函数的流体压力水平的斜率在从负极限斜率到满足第一判据所需的正斜率的范围内位于第二倾斜区间内，则第二判据得以满足。更优选地，如果表示为高度的函数的流体压力水平的斜率在整个第二阈值高度的范围内位于第二倾斜区间内，则第二判据被认为可得以满足。因此，实现了支柱的卸载的稳定可靠的检测。
根据本发明的另一方面，通过包括以上所提出的系统的机动车辆实现所述目的。
根据本发明该方面的一个实施例，车辆包括结构底架，所述底架高于地面的高度可以连同底盘元件的高度一起被调节。此外，所述结构底架适用于承载代表货物单元的可替换集装箱/换体式集装箱(打开或关闭的)。因此，有助于所谓的可替换集装箱的装载。
根据本发明该方面的一个实施例，车辆包括半挂车接轮型(fifth-wheeltype)的联接装置，所述联接装置高于地面的高度可以连同底盘元件的高度一起被调节。这里，所述联接装置适用于与代表货物单元的挂车相联接。因而，可以非常高效地完成将挂车与车辆相联接的步骤。
根据本发明的另一方面，通过说明书开始部分所描述的方法来实现所述目的，其中在底盘元件的提升期间，适用于测定第一判据是否关于表示单位高度上的流体压力水平增大率的测试参数而得以满足。如果第一判据得以满足，则进一步测定第二判据是否关于所述测试参数而得以满足。此后，响应于第二判据的满足，中止底盘元件的提升。通过参照所提出的车辆设置的上述讨论，所述方法及其优选实施例的优点即非常清楚了。
根据本发明的又一方面，通过可以直接装载到计算机内存储器中的计算机程序产品来实现所述目的，所述计算机程序产品包括用于在所述程序在计算机中运行时控制以上所提出的方法的软件。
根据本发明的另一方面，通过计算机可读介质来实现所述目的，所述介质具有记录在其中的程序，其中所述程序使计算机控制以上所提出的方法。
本发明另外的优点、有利的特点和应用将通过以下的说明书和从属权利要求而变得非常清楚。
附图说明
现在借助于作为实例所公开的实施例并参照附图来更严密地说明本发明。
图1示意性地示出了在本发明第一实施例的提升过程的初始阶段期间的机动车辆和独立式货物单元，
图2示出了在集装箱已经被装载到车辆上之后的图1的车辆和卡车集装箱，
图3示意性地示出了在本发明第二实施例的提升过程的初始阶段期间的拖车和挂车，
图4示出了在挂车已经与车辆相联接之后的图3的拖车和挂车，
图5示出了一个图表，其说明了在将货物单元装载到车辆上方面，车辆底盘元件的高度和影响底盘元件高度的流体工作水平控制机构(levelcontrol mechanism)中的压力水平之间的关系的一个实例，和
图6示出了说明本发明的一般方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了例如为卡车的车辆110和例如为可替换集装箱的独立货物单元120，所述独立货物单元120被置于朝向一般为地面的表面150延伸的一对支柱122a和122b上。这里，假定底盘元件119最初具有高于车辆110所处表面150的高度h0。高度h0足够低以允许底盘元件119按R方向倒退到货物单元120的下面。图2示出了当底盘元件119已经被提升并且货物单元120已经装载到车辆110上时的车辆110和货物单元120。优选地，如果货物单元120是可替换集装箱，则车辆110包括适用于承载可替换集装箱的结构底架，并且所述结构底架高于表面150的高度可以连同底盘元件119的高度一起被调节。
现在返回图1，车辆110安装有用于调节底盘元件119相对于表面150的高度的控制系统。特别地，所述控制系统包括控制单元117、流体工作水平控制机构112；114、高度传感器装置118和压力传感器装置113。所述流体工作水平控制机构适用于接收控制信号C，并且响应于所述控制信号，影响(调整)底盘元件119的高度。另外，所述流体工作水平控制机构可以包括可扩展的流体腔室112和杠杆臂结构114，其中所述腔室112机械地与杠杆臂结构114相铰接，所述杠杆臂结构114还与底盘元件119和至少一个轮结构125枢转地相连接。因此，通过操纵流体腔室112中的压力，水平控制机构112；114可以影响底盘元件119高于表面150的高度。根据本发明，流体腔室112响应于控制信号C而工作。根据腔室112是形成为气动还是液压控制系统的一部分，腔室112中的流体可以是气体(例如压缩空气)或液体。
高度传感器装置118适用于记录表示底盘元件119高于表面150的高度的高度参数。高度传感器装置118可以使用任何已知技术来确定高度，例如超声波传播和/或在热、射频和/或光谱的光照范围中的各种形式的电磁信号。为了估计或确定所述高度参数，装置118和底盘元件119必须具有固定的和明确的相互位置关系。然而，装置118的确切位置实质上是无关的。当然，如果装置118位于使其被相对地保护以免受机械损坏和污垢处，则是优选的。压力传感器装置113适用于记录表示水平控制机构的流体腔室112中的流体压力水平的压力参数，并且将所记录的流体压力报告给控制单元117。
借助于流体工作水平控制机构112；114，底盘元件119可以获得高于以及低于初始水平高度h0的高度。另外，所述底盘元件119适用于承载货物单元120。因此，通过将元件119定位在货物单元120下面，提升元件119，并且此后分离支柱122a以及122b，可以将货物单元120装载到车辆110上。反之，通过接合支柱122a以及122b，并且降低元件119，可以将货物单元120从车辆110上卸载。图1示出了卡车集装箱形式的货物单元120。当然，本发明可应用于任何适用于单元独立放置的可装载/卸载的货物单元。因此，所提出的解决方案例如可以用于将具有半拖车接轮的挂车与拖车相联接。下面将参照图3和4来举例说明这些方面。
无论如何，根据本发明，在底盘元件119的提升期间，控制单元117适用于测定第一判据是否关于表示单位高度上的流体压力水平增大率的测试参数而得以满足。图5示出了图表，其说明了底盘元件119的高度h和影响底盘元件119的高度的流体工作水平控制机构中的压力水平P之间的典型关系。
根据本发明的一个实施例，如果表示为高度h的函数的流体压力水平P的斜率为正，则第一判据得以满足。在图5中，当高度h达到底盘元件119最初与货物单元120接触的水平高度hL时出现该情况(还可参见图1和3)。直到达到所述高度(即从初始水平高度h0到h＜hL)之前，流体工作水平控制机构始终只是照这样升高底盘元件119。因此，流体腔室112中的压力水平P基本上保持恒定值P0。然而，在高度h＝hL时，流体工作水平控制机构也还必须升高货物单元120，或者更确切地说，必须接收更大的和更大比例的货物单元120的总重量。因此，图5中P/h曲线(其表示作为高度h的函数的流体压力水平P)的正斜率表示底盘元件119支承货物单元120。
根据本发明使用所述指标。然而，为了防止对所述指标的错误判断(例如在区间h0到hL中压力P的微小升高)，可认为有利的是，如果表示为高度h的函数的流体压力水平P的斜率在整个第一阈值高度h1内位于第一倾斜区间mα内，则判定第一判据得以满足。在图5中，这借助于具有沿高度轴h的半径h1的圆的第一扇形来说明，其中第一扇形包括正倾角，假设为10°到85°。当然，角度的适当范围分别完全取决于P轴和h轴的绘制比例。然而，通过避开0°和/或90°和/或通过给第一阈值高度h1赋予非零值，即可使底盘元件119支承货物单元120的错误指示的程度保持为相对较低。
然后，在高度h＝hL+hΔ处，底盘元件119已经将货物单元120升高到不再有负载从支柱122a和122b传递到底盘元件119上的水平高度处。在图1和2所示的实例中，这相当于底盘元件119承载了货物单元120的整个重量(即实际上，hL+hΔ通常等于支柱122a和122b的高度)。然而，如以下将参照图3和4所论述，hL+hΔ没必要是底盘元件119承载货物单元120的整个重量的高度。
根据本发明，在第一判据已经得以满足之后，控制单元117适用于测定第二判据是否关于测试参数、即表示为高度h的函数的流体压力水平P而得以满足。响应于第二判据的满足，控制单元117进一步适用于产生控制信号C，以使得底盘元件119的高度h的提升被中止。现在，可以分离支柱122a和122b，并且可以按D方向开走车辆110。优选地，在按D方向开走之前，可以将底盘元件119调节到通常低于hL+hΔ的行驶水平高度。当然，从技术角度来看，任何其他水平高度同样是可行的。
根据本发明的一个实施例，第二判据被限定为每当第一判据不再满足时第二判据即得以满足。因此，根据第一判据的定义，这可相当于具有非正值的P/h曲线的斜率。即，将水平高度确定在P/h曲线以外(通过第二判据检测)相当于底盘元件119已经将货物单元120升高到不再有负载从支柱122a和122b传递到底盘元件119上的水平高度处。这是本发明使用的另一个指标。
根据本发明的另一个实施例，第二判据被限定为如果表示为高度h的函数的流体压力水平P的斜率位于从负极限斜率到与满足第一判据所需斜率相等的正斜率范围内的第二倾斜区间mβ内，则所述第二判据得以满足。更优选地，如果表示为高度h的函数的流体压力水平P的斜率在整个第二阈值高度h2的范围内位于第二倾斜区间mβ内，则认为第二判据得以满足。这可能是有利的，因为从而可以在不触发第二判据的情况下在P/h曲线中容许较短的平直段(plateaus)或倾斜段(dips)。
优选地，控制单元117包括或关联于计算机可读介质117m，所述介质在其上记录有程序；其中所述程序适用于使单元117控制上述过程。此外，虽然这里控制单元117定位在车辆110的驾驶室中，但根据本发明，控制单元117可以同样地位于车辆110中的其它位置，例如位于其底盘或框架中。另外，所提出的过程响应于输入进控制单元117中的操作员指令而被启动。所述指令可以借助于例如具有开关、按钮或操作杆形式的输入构件而产生，其布置在车辆110的驾驶室中(例如在仪表板中)，或布置在例如为车辆110内部和外部的可操作的遥控模块的备选装置中。
现在参见图3，其示意性地示出了本发明另一个实施例的拖车和挂车。在该情况下，拖车包括可调节的底盘元件119，而挂车代表可装载/卸载的货物单元120。这里，除了至少一个支柱122外，货物单元120还通过轮子装置125被支承。因此，通过向支承表面150延伸所述至少一个支柱122，可以将挂车放置到独立位置，在所述位置处所述挂车通过所述至少一个支柱122加上所述轮子装置125被承载。
图3和4中所有也出现在图1和2中的附图标记表示与上述参考图1和2所述相同的元件。因此，拖车110包括流体工作水平控制机构112；114、高度传感器装置118、压力传感器装置113和控制单元117。此外，流体工作水平控制机构112；114适用响应于控制信号C来影响底盘元件119的高度，并且高度传感器装置118适用于记录指示底盘元件119的高度的高度参数。压力传感器装置113适用于记录指示压力水平控制机构的流体腔室112中的流体压力水平的压力参数，并且控制单元117适用于接收所述高度和压力参数，并且响应于它们而产生控制信号C。然而，这里拖车110还具有以机械方式与底盘元件119相连接的、例如为半挂车接轮型的第一联接装置111，以使得第一联接装置111相对于表面150的高度可以随底盘元件119的调节而被调节。此外，在本发明的该实施例中，挂车120安装有例如为中心立轴类型的第二联接装置121，其适用于与拖车110的第一联接装置111相联接。
首先，假定挂车120停在独立的位置，以使得第二联接装置121具有高于挂车120和车辆110所处表面150的初始高度hL。在这一时刻，已经调节了拖车110的底盘元件119，以使得第一联接装置111被提升到高于表面150的水平高度h0处，其中h0＜hL。因此，拖车110足够低以允许底盘元件119按R方向倒退到挂车120上设置第二联接装置121的前面部分的下面。
当按第一联接装置111位于第二联接装置121的前面部分的下面来定位拖车110时，提升底盘元件119，直到第一联接装置111开始支承挂车120为止，即直到h＝hL为止(还可参见图5)。然后，拖车110按R方向稍微再倒退一点，以使得联接装置111和121可以分别相互连接。在该最后倒退之前，稍微降低第一联接装置111以允许其在第二联接装置121下面可自由(或至少减小摩擦)地横向运动可能是有利的。无论如何，在已经使第一联接装置111与第二联接装置121相联接之后，如以上参照图1、2和5所述，提升底盘元件119，直到h＝hL+hΔ。随后，可以使至少一个支柱122分离并且可以按D方向开走车辆110，从而牵引挂车120。然而通常地，如上所述，在这样做之前，将底盘元件119调节到行驶水平高度。
为了概括，下面将参照图6中的流程图来描述本发明的一般方法。这里，假设将要被装载到车辆上的货物单元被放置到独立的位置，其中所述货物单元至少部分地被一个或多个支柱所支承。还假设车辆已经被充分定位在所述货物单元的下面。
第一步610开始朝向货物单元提升底盘元件。然后，步骤620测定第一判据是否关于测试参数而得以满足。所述测试参数表示单位高度上的流体压力水平增大率。另外，将所述流体压力记录到流体水平控制机构中以用于调节底盘元件的高度。
如果第一判据得以满足，则接下来进行步骤630。否则过程返回并且停留在步骤620。步骤630测定第二判据是否关于测试参数而得以满足。如果第二判据得以满足，则接下来进行步骤640。否则过程返回并且停留在步骤630。
步骤640中止底盘元件的提升。此后，过程结束，并且货物单元的支柱可以被分离。
借助于已设定程序的计算机装置，可以控制以上参照图6描述的所有过程步骤以及步骤的任何次序列。此外，尽管以上参照附图描述的本发明的实施例包括计算机装置和在计算机装置中执行的程序，本发明还延伸到适用于将本发明付诸实施的计算机程序，特别是载体中的计算机程序。所述程序可以是源代码；目标代码的形式、中间代码源和例如为部分编译形式的目标代码的形式，或者是适用于执行本发明程序的任何其他形式。所述载体可以是能够装有所述程序的任何实体或装置。例如，所述载体可以包括存储介质，例如闪速存储器、例如为CD(光盘)或半导体ROM的ROM(只读存储器)、EPROM(可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)或例如为软盘或硬盘的磁记录介质。此外，载体可以是可传输的载体，例如可以经由电缆或光缆传输，或通过无线电或通过其它方式传输的电信号或光信号。当程序被体现为可以直接通过线缆或其他设备或装置传输的信号时，载体可以由这样的线缆或设备或装置构成。换句话说，所述载体可以是其中装入有程序的集成电路，所述集成电路适用于执行相关程序或用于相关程序的执行。
本发明不限于附图中所描述的实施例，而是可以在权利要求的范围内随煮改变。

Claims (17)

1.一种用于调节机动车辆(110)的底盘元件(119)高于所述车辆(110)所处表面(150)的高度(h)的系统，所述底盘元件(119)适用于承载可装载且可卸载的货物单元(120)，所述货物单元(120)具有至少一个支柱(122；122a、122b)，所述支柱适用于在处于朝向所述表面(150)延伸的接合位置时允许独立放置所述货物单元(120)，所述系统包括：
流体工作水平控制机构(112、114)，其适用于响应于控制信号(C)来影响所述高度(h)，
高度传感器装置(118)，其适用于记录指示所述高度(h)的高度参数，
压力传感器装置(113)，其适用于记录指示所述水平控制机构的流体腔室(112)中的流体压力水平(P)的压力参数，和
控制单元(117)，其适用于接收所述高度和压力参数，并且响应于所述参数产生所述控制信号(C)，其特征在于，所述控制单元(117)适用于在所述底盘元件(119)的提升期间：
测定第一判据是否关于表示单位高度(h)上的流体压力水平(P)增大率的测试参数而得以满足，并且如果第一判据得以满足
则测定第二判据是否关于所述测试参数而得以满足，并且响应于第二判据的满足
产生所述控制信号(C)，以使得所述底盘元件(119)的提升被中止。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，如果表示为所述高度(h)的函数的所述流体压力水平(P)的斜率为正，则所述第一判据得以满足。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，如果表示为所述高度(h)的函数的所述流体压力水平(P)的斜率在整个第一阈值高度(h1)范围内位于第一倾斜区间(mα)内，则所述第一判据得以满足。
4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，在第一判据未得以满足时，所述第二判据即得以满足。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，如果表示为高度(h)的函数的流体压力水平(P)的斜率在从负极限斜率到满足第一判据所需的正斜率的范围内位于第二倾斜区间(mβ)内，则第二判据得以满足。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，如果表示为高度(h)的函数的流体压力水平(P)的斜率在整个第二阈值高度(h2)的范围内位于第二倾斜区间(mβ)内，则所述第二判据得以满足。
7.一种包括权利要求1到6中任一项所述的控制系统的机动车辆(110)。
8.如权利要求7所述的机动车辆(110)，其特征在于，所述车辆(110)包括结构底架，所述结构底架高于所述表面(150)的高度可以连同所述底盘元件(119)的高度(h)一起被调节，并且所述结构底架适用于承载代表所述货物单元(120)的可替换集装箱。
9.如权利要求7所述的机动车辆(110)，其特征在于，所述车辆(110)包括半挂车接轮类型的联接装置(111)，所述联接装置(111)高于所述表面(150)的高度可以连同所述底盘元件(119)的高度(h)一起被调节，并且所述联接装置(111)适用于与代表所述货物单元(120)的挂车相联接。
10.一种调节机动车辆(110)的底盘元件(119)高于所述车辆(110)所处表面(150)的高度(h)的方法，所述底盘元件(119)适用于承载可装载和可卸载的货物单元(120)，借助于流体工作水平控制机构(112、114)来调节所述高度(h)，所述货物单元(120)具有至少一个支柱(122；122a、122b)，所述支柱适用于在处于朝向所述表面(150)延伸的接合位置时允许独立放置所述货物单元(120)，所述方法包括相对于地面(150)提升所述底盘元件(119)、记录指示所述高度(h)的高度参数并且记录所述水平控制机构的流体腔室(112)中的流体压力水平(P)，其特征在于，在所述底盘元件(119)的提升期间，
测定第一判据是否关于表示单位高度(h)上的流体压力水平(P)增大率的测试参数而得以满足，并且如果第一判据得以满足
则测定第二判据是否关于所述测试参数而得以满足，并且
响应于第二判据的满足而中止所述底盘元件(119)的提升。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，如果表示为所述高度(h)的函数的所述流体压力水平(P)的斜率为正，则所述第一判据得以满足。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，如果表示为所述高度(h)的函数的流体压力水平(P)的斜率在整个第一阈值高度(h1)的范围内位于第一倾斜区间(mα)内，则所述第一判据得以满足。
13.如权利要求10到12中任一项所述的方法，其特征在于，在第一判据未得以满足时，所述第二判据即得以满足。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，如果表示为所述高度(h)的函数的流体压力水平(P)的斜率在从负极限斜率到满足第一判据所需的正斜率范围内位于第二倾斜区间(mβ)内，则所述第二判据得以满足。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，如果表示为所述高度(h)的函数的流体压力水平(P)的斜率在整个第二阈值高度(h2)的范围内位于第二倾斜区间(mβ)内，则所述第二判据得以满足。
16.一种可直接装入计算机内存储器中的计算机程序产品，包括当所述程序在计算机上运行时用于控制如权利要求10到15中任一项所述的步骤的软件。
17.一种计算机可读介质(117m)，其具有记录于其上的程序，其中所述程序使计算机控制如权利要求10到15中任一项所述的步骤。
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