CN103826882A - 对横向联结器负载作出响应的被拖车辆配置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆配置,包括拖车和被拖车辆。被拖车辆包括至少两个车轮和至少一个马达,每个所述马达被连接到相应的所述车轮。位于所述拖车和所述被拖车辆之间的负载检测联结器检测横向负载并提供代表检测到的横向负载的输出信号。电处理电路与负载检测联结器耦合并根据所述输出信号启动至少一个所述马达。

Description

对横向联结器负载作出响应的被拖车辆配置
技术领域
本发明涉及一种在拖车后面拖拉被拖车辆的配置,并且更特别地,涉及在工作车辆后面拖拉被拖工具的配置。
背景技术
当使用农业设备时,通常在拖车后面拉着被拖车辆。例如,在收获操作中,通常是在拖拉机后面拖着谷物拖车或重力箱(gravity box)。当这种联合收割机中的谷物箱装满时,谷物拖车或重力箱在联合收割机侧面被牵拉,并且卸料螺旋推运器摆动到联合收割机的侧面,并且谷物被卸载到拖车或重力箱中。装满的拖车或重力箱随后可被运送至干燥器的位置,如农场中的炉式或箱式干燥器,或当地的升降机。
作为另一例子,在拖拉机后面拉着肥料撒施机以向农田施肥、撒石灰等是常见的。
当在拖拉机后面拖拉诸如农业拖车、货车、撒施机等之类的被拖车辆时,被拖车辆在装满产品时的重量可能很重。因此,通常使用相对大型的拖拉机来拖拉这种被拖车辆。在多个被拖车辆以成列的方式连接在一起时,被拖车辆对拖车的重量效果会进一步叠加,例如使用单个拖拉机将连成一列的多个满载的重力箱拉到干燥器位置的情形。
本领域中需要的是一种能够在不负面地影响拖车的操作的情况下拖拉重型被拖车辆或一列被拖车辆的方法。
发明内容
本发明提供了一种被拖车辆配置,其中响应于检测到的横向联结器负载驱动和/或制动被拖车辆上的一个或多个车轮。
本发明的一种形式涉及一种车辆配置,包括拖车和被拖车辆。被拖车辆包括至少两个车轮和至少一个马达,每个马达被连接到相应的车轮。位于拖车和被拖车辆之间的负载检测联结器检测横向负载并提供表示检测到的横向负载的输出信号。电处理电路与负载检测联结器耦合,并根据输出信号启动至少一个马达。
另一种形式的本发明涉及一种使用拖车拖动被拖车辆的方法。被拖车辆具有至少一个马达,每个马达连接到相应的车轮。所述方法包括以下步骤:使用位于所述拖车和所述被拖车辆之间的负载检测联结器检测横向负载;输出来自所述负载检测联结器的表示所述检测到的横向负载的输出信号;和根据所述输出信号,使用电处理电路启动至少一个所述马达。
附图说明
通过对照附图阅读下文的本发明的实施例的描述,本发明的上述和其他特征和优点,以及获得它们的方式,将变得更加明显,并且本发明将被更好地理解,其中:
图1是本发明的以肥料撒施机为形式的被拖车辆的实施例的透视图;
图2是图1所示的肥料撒施机的示意图;
图3是遇到障碍时的被拖车辆的俯视示意图,示出了反作用力;
图4是遇到障碍但电动马达启动时的被拖车辆的俯视示意图;
图5是转弯时的被拖车辆的俯视示意图,示出了反作用力,并且电动马达启动;以及
图6是本发明的用于拖拉被拖车辆的方法的实施例的流程图。
在所有数个视图中,相应的附图标记指代相应的部件。本文中阐述的范例描绘了本发明的一种形式的实施例,并且该范例不应被理解为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
现在参见附图,尤其参见图1,其示出了包括被拖车12拖拉的被拖车辆10的本发明的车辆配置的实施例。在所描绘的实施例中,被拖车辆10是以肥料撒施机为形式示出的,但也可以是任意类型的其他被拖车辆。例如,被拖车辆10还可以是谷物拖车、重力箱、以及呼吸空气瓶车等形式。
被拖车辆10(图1和2)通常包括车架14、由车架14支承的至少两个车轮16、至少一个马达18、负载检测联结器20、和电处理电路22。在所描绘的实施例中,被拖车辆10包括四个车轮16,但也可以包括不同数目的车轮,这取决于具体应用。
所示的被拖车辆10包括分别连接到相应车轮16的四个马达18。然而,被拖车辆10不是必须包括与每个相应的车轮16相关联的马达18。例如,被拖车辆10可配有一对马达18,其中每一侧具有单个马达。在所描绘的实施例中,马达18假设为电动马达,但也可以根据具体应用而进行不同的配置,例如液压马达。
当配置为电动马达时,理想的是为被拖车辆10提供车载电力源,例如单个电池24或一组电池。电力还可从车载内燃机获得(即,这种内燃机的交流发电机/发电机输出)。可替换地,还可以从拖车12上车载的类似电源获取电力。
负载检测联结器20检测沿与被拖车辆10和/或拖车12的纵向或行进方向大致垂直的轴线的负载。负载检测联结器20还可被配置成沿构成3D坐标系统的3个单独的坐标轴检测负载,但对于本发明的目的而言,横向方向是重要的。在所示出的例子中,负载检测联结器20可配有用于检测沿正或负X、Y和/或Z方向(其中,Z方向垂直于图2的绘图平面延伸)的负载的负载传感器。在横向或侧向(Y)方向上检测到的负载可用于例如检测转向操作或车轮掉入地洞中,并且随之施加加速或制动转矩以实现被拖车辆10的转矩引导。
负载检测联结器20的具体构造可根据具体应用而改变。例如,负载检测联结器20可包括用于检测横向负载的一个或多个负载传感器。此外,负载检测联结器20被示出与被拖车辆10的连接榫或联结器的一部分连接并由其携带,但也可以由从拖车12向后延伸的联结器携带,或者甚至可能被被拖车辆10和拖车12中的每一个部分地携带。其他构造也是可能的。
电处理电路22接收来自负载检测联结器20的输出信号并且根据输出信号启动一个或多个马达18。图中所示的电处理电路22与负载检测联结器20通过单个线路26连接,但也可以通过其他方式例如数据总线、无线连接等方式连接。
更具体地,电处理电路22将来自负载检测联结器20的代表横向负载的输出信号的值与可接受的负载范围作比较。如果输出信号的值落入该可接受的负载范围之内,则没有马达18启动。另一方面,如果输出信号的值落到可接受的负载范围之外,则一个或多个马达18启动,以向相应的车轮施加期望的推动或制动动作。通过这种方式,被拖车辆10被独立地加速或减速,与拖车12施加的拉力无关。
电处理电路22启动一个或多个马达18,使得被施加到相应马达18的推动或制动的量与横向联结器负载成比例。
还可以限制施加到马达18上的转矩,使得不会对底盘、传动系统等造成损害。例如,电处理电路22可以被配置成向指定的马达18和车轮16提供达到最大转矩的命令信号,其中所述最大转矩小于最大阈值量的。此外,可以简单地限制指定马达18的最大输出转矩,从而最大转矩低于阈值。
现在参见图3,其示出了一种假设性事件的俯视示意图,其中,被拖工具形式的被拖车辆落入地洞中。更具体地,当拖车(拖拉机)12向前移动时,被拖工具10的右轮遇到了地洞形式的障碍。该障碍阻止被拖工具10的前行,导致被拖工具10减速,但由于在被拖工具10的右侧上施加了不均匀的负载,因此仍然产生力矩。由于被拖工具10的减速,导致联结器负载沿行进方向瞬间增大。拖拉机12注意到了来自被拖工具10的与行进方向正好相反的反作用力。由障碍在被拖工具10中引起的力矩在联结器的工具侧的左边产生了力矢量。联结器的拖拉机侧反作用于工具侧作用力,但该反作用力是向右的。拖拉机驱动轮胎同样反作用于来自联结器的作用力,但此时该作用力是向左的。拖拉机前轮胎还也必须如图所示反作用于联结器负载。由障碍的阻力产生的反作用力导致联结器张力和联结器中的横向负载增加。如果横向负载足够大,则拖拉机的后面将不经意地向左滑动。驾驶员可能必须使拖拉机转向,以对这些效果进行补偿。
现在参见图4,其示出了与图3类似的假想的俯视示意图,但在该情况下,被拖工具10中的电动马达被启动以抵消该障碍。更具体地,随着拖车12向前移动,被拖工具10的右侧车轮遭遇到地洞形式的障碍。该障碍阻止被拖工具10的前行。这导致被拖工具10减速,但由于在被拖工具10的右侧上施加了不均匀的负载,因此仍然产生力矩。由于被拖工具10的减速,导致联结器负载沿行进方向瞬间增大。负载检测联结器20上的沿行进方向并朝向图3中的侧面的负载增加,并且负载检测联结器20中的负载传感器检测这些垂直作用力。电处理电路22接收检测到的横向负载和牵引负载(draft load)中的变化,并计算来自障碍的阻力矢量的量值。电处理电路22命令被拖工具10中的电动马达18响应,以减少或消除阻力矢量。如果需要,右轮马达提供正的驱动转矩并且左轮马达提供制动转矩。通过这种方式,由障碍产生的拖曳力矩(trailer moment)被消除。拖拉机12能够更容易地保持需要最小或不需要转向校正的直线轨迹。由于能量能够从左侧马达(发电机)电学地传递至右侧马达(电动机),因此大部分拖曳力矩被消除,而无需向系统提供额外的能量。如果向系统中提供蓄电池,则两个马达都可像用于减少对拖拉机的牵引负载的马达一样工作,以越过困难的障碍。
现在参见图5,其示出了假想的俯视图,其中拖车或拖拉机12转向,并且被拖工具10使用电动马达来抵消力矩。更具体地,当车辆向前移动时,拖拉机向左转向。根据速度和方向,在拖车中产生力矩。每个车轮16处的电动马达18响应,以消除所产生的力矩。拖车联结器负载传感器配有角度传感器以确定转向时拖拉机12与工具10之间的牵引角(hitch angle)。如果联结器的牵引负载和横向负载与预期的转向操作不对应,则电处理电路22命令每个车轮16处的马达18提供驱动转矩或制动转矩,以降低挂钩横向负载。拖拉机12能够更精确地完成转向操作,而不会出现拖拉机12侧向滑行、或必须校正过度转向或转向不足。离心力也可以被认为是一种外作用力并且由电处理电路22根据行进速度和牵引角来计算。
现在参见图6,其示出了本发明的拖动被拖车辆10的方法的简化说明。在方块30处,检测负载检测联结器20上的横向负载。如果检测到的横向负载的输出信号落入给定的可接受范围之内,则拖车12简单地继续拖动被拖车辆10,无需来自马达18的辅助(方块32和线34)。
另一方面,如果检测到的参数的输出信号落入规定的可接受的范围之外,则电处理电路22启动一个或多个马达18,以向相应的车轮16施加期望的并且适当的推动或制动动作(方块36)。
本发明具有如下优点:不再需要大型拖车12去拉或拖重型被拖车辆10。这允许拖车12的尺寸减小,进而降低所需车辆的成本,以及相关的操作成本,例如燃料等。被拖车辆10甚至可以以队列布置连接在一起,同时仍然允许使用相对小型的拖车12。
虽然已经参照至少一个实施例描述了本发明,但是可以在本公开内容的精神和范围内可以进一步修改本发明。因此本申请意图使用其基本原理涵盖本发明的任何变化、用于或改造。此外,本申请意图覆盖源自本发明的、落入本发明所属技术领域的公知或惯常实践范围内的以及落入所附权利要求范围内的偏离。

Claims (31)

1.一种车辆配置,包括:
拖车;
被拖车辆,包括至少两个车轮和至少一个马达,每个所述马达被连接到相应的所述车轮;
位于所述拖车和所述被拖车辆之间的负载检测联结器,该负载检测联结器检测横向负载并提供代表所述负载检测联结器上检测到的横向负载的输出信号;和
与负载检测联结器耦合的电处理电路,所述电处理电路根据所述输出信号启动至少一个所述马达。
2.根据权利要求1所述的车辆配置,其中,所述被拖车辆包括所述负载检测联结器。
3.根据权利要求1所述的车辆配置,其中,所述电处理电路将所述横向负载的值与一可接受的负载范围作比较,并且如果所述值落到所述可接受的负载范围之外,则启动至少一个所述马达。
4.根据权利要求1所述的车辆配置,其中,所述横向负载垂直于1)所述被拖车辆的前后方向的轴线和2)所述拖车的前后方向的轴线中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的车辆配置,其中,所述电处理电路启动至少一个所述马达以向相应的所述车轮提供推力和制动力作用中的一种。
6.根据权利要求5所述的车辆配置,其中,所述至少一个马达包括位于所述被拖车辆的一侧的第一马达和位于所述被拖车辆的相反侧的第二马达,并且所述电处理电路启动所述第一马达以施加推动转矩,以及启动所述第二马达以施加制动转矩。
7.根据权利要求5所述的车辆配置,其中,由所述至少一个马达施加到相应的所述车轮上的推力或制动力的量与所述负载检测联结器上的横向负载的量值成比例。
8.根据权利要求5所述的车辆配置,其中,所述电处理电路和所述至少一个马达中的一种包括转矩限制器,该转矩限制器用于限制施加到所述至少一个马达的所述推力或制动力的量。
9.根据权利要求1所述的车辆配置,包括用于检测所述拖车和所述被拖车辆之间的相对角定向的角度传感器。
10.根据权利要求1所述的车辆配置,其中,所述马达是电动马达。
11.根据权利要求10所述的车辆配置,包括用于向所述至少一个马达提供电力的电力源。
12.根据权利要求11所述的车辆配置,其中,所述电力源包括a)至少一个电池和b)内燃机中的一种。
13.根据权利要求1所述的车辆配置,其中,所述被拖车辆是被拖工具。
14.一种使用拖车拖动被拖车辆的方法,所述被拖车辆具有至少一个马达,每个马达连接到相应的车轮,所述方法包括以下步骤:
使用所述拖车和所述被拖车辆之间的检测负载检测联结器检测横向负载;
输出来自所述检测负载检测联结器的表示所述检测到的横向负载的输出信号;以及
根据所述输出信号,使用电处理电路启动至少一个所述马达。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述检测到的横向负载与所述检测负载检测联结器上的一可接受的负载范围作比较,并且如果所述检测到的横向负载落到所述可接受的负载范围之外,则执行所述启动步骤。
16.根据权利要求14所述的方法,其中,所述横向负载垂直于1)所述被拖车辆的前后方向的轴线和2)所述拖车的前后方向的轴线中的至少一个。
17.根据权利要求14所述的方法,其中,所述启动步骤被执行,使得所述至少一个马达向相应的所述车轮提供推力和制动力中的一种。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述至少一个马达包括位于所述被拖车辆的一侧的第一马达和位于所述被拖车辆的相反侧的第二马达,并且所述电处理电路启动所述第一马达以施加推动转矩,以及启动所述第二马达以施加制动转矩。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,由所述至少一个马达施加到相应的所述车轮上的推力或制动力的量与所述检测到的横向负载的量值成比例。
20.根据权利要求17所述的方法,其中,所述电处理电路和所述至少一个马达中的一种包括转矩限制器,该转矩限制器用于限制施加到所述至少一个马达的所述推力或制动力的量。
21.根据权利要求14所述的方法,包括检测所述拖车和所述被拖车辆之间的相对角定向的步骤。
22.根据权利要求17所述的方法,其中,所述马达是电动马达。
23.根据权利要求14所述的方法,其中,所述被拖车辆是被拖工具。
24.一种被拖车辆配置,包括:
车架;
由所述车架支承的至少两个车轮;
至少一个马达,每个所述马达被连接到相应的所述车轮;
负载检测联结器,用于检测该负载检测联结器上的横向负载,所述负载检测联结器提供表示检测到的横向负载的输出信号;和
与负载检测联结器联接的电处理电路,所述电处理电路根据所述输出信号启动至少一个所述马达。
25.根据权利要求24所述的被拖车辆配置,其中,所述电处理电路将所述横向负载的值与一可接受的负载范围作比较,并且如果所述值落到所述可接受的负载范围之外,则启动至少一个所述马达。
26.根据权利要求24所述的被拖车辆配置,其中,所述横向负载垂直于1)所述被拖车辆的前后方向的轴线和2)所述拖车的前后方向的轴线中的至少一个。
27.根据权利要求24所述的被拖车辆配置,其中,所述电处理电路启动至少一个所述马达以向相应的所述车轮提供推力和制动力中的一种。
28.根据权利要求27所述的被拖车辆配置,其中,所述至少一个马达包括位于所述被拖车辆的一侧的第一马达和位于所述被拖车辆的相反侧的第二马达,并且所述电处理电路启动所述第一马达以施加推动转矩,以及启动所述第二马达以施加制动转矩。
29.根据权利要求27所述的被拖车辆配置,其中,由所述至少一个马达施加到相应的所述车轮上的推力或制动力的量与所述负载检测联结器上的横向负载的量值成比例。
30.根据权利要求27所述的被拖车辆配置,其中,所述电处理电路和所述至少一个马达中的一种包括转矩限制器,该转矩限制器用于限制施加到所述至少一个马达的所述推力或制动力的量。
31.根据权利要求24所述的被拖车辆配置,包括用于检测所述拖车和所述被拖车辆之间的相对角定向的角度传感器。
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