CN104723822A - 具有可自动倾斜的车轮的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种作业车辆，其包括一个或多个可倾斜车轮，其中所述每个可倾斜车轮的倾斜角度根据一个或多个外部因素被自动控制。影响每个可倾斜车轮的倾斜角度的因素可以包括：产生于外部施加的力的牵引力，如产生于通过车载平地铲移动泥土材料的力；该平地铲相对于行进方向的旋转位置；车辆在转弯操作过程中的转弯半径；发动机转速和/或传动齿轮；和车辆自身相对于竖直方向的角度(即，车辆是否在倾斜的地面上)。控制系统可以根据指示上述外部因素的任何结合的输入来自动地调节车轮倾斜。

Description

具有可自动倾斜的车轮的车辆
技术领域
本发明涉及作业车辆的车轮控制系统。更具体地，本发明涉及具有基于一个或多个工作条件自动倾斜的可选择性倾斜的车轮的作业车辆。
背景技术
典型的自动平地机具有两个前牵引轮(左侧和右侧)，所述前牵引轮可以相对于中间位置(neutral)向一侧或另一侧倾斜，使得每个所述前牵引轮具有当前自中间位置倾斜的车轮倾斜角度。车轮倾斜被提供以抵消由自动平地机的平地铲的平地铲角度导致的侧向力(即，牵引侧向阻力)。
平地铲角度可以用于各种应用中，开沟(即，挖沟)和道路养护(例如，除雪)是两个示例。开沟通常涉及较大的侧向力，与典型的涉及较少材料的道路养护相比尤其如此，因而比道路养护需要更大程度的车轮倾斜。例如，操作员已知使用处于第一车轮倾斜角度的车轮倾斜在第一工作位置处执行第一工作(例如，开沟)，过渡至具有零车轮倾斜的第二工作位置(例如，在道路上行驶)，并且通过处于不同于第一车轮倾斜角度的第二车轮倾斜角度的车轮倾斜来在第二工作位置处执行第二工作(例如，道路养护)。当在多趟之间进行转弯时，车轮倾斜有时被改变，使得转弯变得急剧。车轮倾斜还被用于进行较小的转向修正。
前牵引轮的中间位置可以采取各种取向。已知的是中间位置垂直于前轮被定位在其上的表面(例如，地面)，在水平平整的表面的情况下这种垂直即竖直。还可以使用正外倾角或负外倾角。
典型的自动平地机的前轮可自中间位置倾斜以改变前轮的当前车轮倾斜角度。关于每个前轮，当前零车轮倾斜角度表示前轮的通过前轮的顶部和底部的中线位于中间位置，使得前轮的相对于中间位置的当前车轮倾斜角度是零度。当前非零车轮倾斜角度表示车轮中线从中间位置向左侧或右侧倾斜或横向成角度。
在一些情况下，前轮可以彼此连接以协调前轮的车轮倾斜。例如，一些自动平地机具有可枢转地连接到自动平地机的前部的主机架的前轮轴。在前轮轴的每个端部处是可枢转地连接到该轮轴的轭架。左轭架和右轭架使用相应的上中枢销和下中枢销分别可枢转地连接到左心轴(spindle)和右心轴。左心轴和右心轴分别固定到左主减速器和右主减速器，所述左主减速器和右主减速器又分别地固定到左前轮和右前轮。车轮倾斜液压缸可枢转地连接到前轮轴和例如连接到左轭架。前轮经由连接到轭架的车轮倾斜杆彼此连接，使得车轮倾斜液压缸的延伸或缩回促使前轮的当前车轮倾斜角度改变。前轮因此连接到前轮轴的相反端部，以相对所述端部移动，从而从中间位置以当前车轮倾斜角度倾斜。
操作员可以自操作台通过可以可操作地连接到控制器的输入装置(例如，控制杆)来控制车轮倾斜。2010年12月14日提交并且名称为“Wheel Lean Control”的美国专利No.8,412,420中描述了用于手动控制车轮倾斜的角度的一种示例性系统和方法，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。
除了车轮倾斜控制，自动平地机操作员可以控制数个其它的机器系统和变量。在一些情况下，必须同时地控制多个机器系统。例如，当在平地操作过程中改变方向时，自动平地机操作员可以对以下控制方面中的一个或多个进行调节：右手平铲抬升、左手平铲抬升、平地铲的旋转定向、车辆的前部和后部的铰接和转向、平地铲侧移、转盘侧移、车辆速度、和传动齿轮。在一些示例中，同时处理这些多个因素的需要可能对生产率施加障碍。
发明内容
本发明提供包括一个或多个可倾斜车轮的作业车辆，其中每个可倾斜车轮的倾斜角度根据一个或多个外部因素被自动控制。影响每个可倾斜车轮的倾斜角度的因素可以包括：产生于外部施加的力的牵引力，如产生于通过车载平地铲移动泥土材料的力；该平地铲相对于行进方向的旋转位置；车辆在转弯操作过程中的转弯半径；发动机转速和/或传动齿轮；和车辆自身相对于竖直方向的角度(即，车辆是否在倾斜的地面上)。控制系统可以根据指示上述外部因素的任何结合的输入来自动地调节车轮倾斜。
根据本发明的实施例，提供了一种作业车辆，包括：底盘；至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置将底盘支撑在地面上，所述至少一个牵引装置可操作以相对于底盘倾斜，使得车轮倾斜角度由所述至少一个牵引装置限定；传感器，所述传感器被定位以感测包括施加到底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一个的车辆参数；车轮倾斜致动器，所述车轮倾斜致动器连接到牵引装置以使牵引装置倾斜；控制单元，所述控制单元被配置成用于接收发送自传感器的信号，并且至少部分地基于所述信号来确定目标车轮倾斜角度，所述控制单元进一步被配置成用于至少部分地基于所述目标车轮倾斜角度来控制车轮倾斜致动器。
根据本发明的另一实施例，提供了一种作业车辆，包括：底盘；平地铲，所述平地铲被可旋转地安装到底盘；至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置将底盘支撑在地面上，所述至少一个牵引装置可操作以相对于底盘倾斜远离中间方向，使得车轮倾斜角度由所述至少一个牵引装置限定；车轮倾斜角度传感器，所述车轮倾斜角度传感器被定位以感测实际车轮倾斜角度的指示；传感器，所述传感器被定位以感测施加到平地铲上并且传递到底盘的力；车轮倾斜致动器，所述车轮倾斜致动器连接到牵引装置以相对于中间方向倾斜牵引装置；和控制单元，所述控制单元被配置成用于接收发送自传感器的信号，并且至少部分地基于所述信号来确定目标车轮倾斜角度，所述控制单元进一步被配置成用于接收由车轮倾斜角度传感器传送的信号，所述控制单元进一步被配置成用于确定所述目标车轮倾斜角度和所感测的实际车轮倾斜角度之间的差异，所述控制单元进一步被配置成用于在所述差异大于一阈值时控制所述车轮倾斜致动器以减少所述差异。
根据本发明的又一实施例，提供了一种操作作业车辆的方法，
所述作业车辆包括底盘和将所述底盘支撑在地面上的至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置限定车轮倾斜角度，该方法包括下步骤：手动控制至少一个车辆功能，所述至少一个车辆功能是车辆速度、平地铲的方向和位置、传动齿轮、车辆转向、车辆铰接中的至少一种；使用控制单元以控制车轮倾斜角度使得：控制单元通过接收自传感器的第一信号测量施加到底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种；控制单元将第一信号处理成目标车轮倾斜角度；控制单元控制车轮倾斜致动器，使得所述车轮倾斜致动器将牵引装置的车轮倾斜角度改变成目标车轮倾斜角度。
根据本发明的又一实施例，提供了一种控制车辆的牵引装置的车轮倾斜角度的方法，该方法包括下述步骤：感测施加到车辆的底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种，通过发送第一信号到控制单元完成感测步骤，所述第一信号由指示牵引力的传感器发送；使用控制单元将第一信号处理成目标车轮倾斜角度；自控制单元发送致动信号以启动车轮倾斜致动器，使得所述车轮倾斜致动器将牵引装置的车轮倾斜角度改变成目标车轮倾斜角度。
附图说明
通过参考本发明的实施例的接下来结合附图的描述，将更好理解本发明自身本公开内容的上述特征和优点以及其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且将更好地理解本发明本身，在附图中：
图1是根据本发明的示例性自动平地机的侧视图；
图2是图1示出的自动平地机的一部分的透视图；
图3是图1示出的自动平地机的正面透视图，自动平地机被示出在倾斜的地表面上，其前轮呈车轮倾斜状态；
图4是图1示出的自动平地机的正面透视图，自动平地机被示出在水平地表面上并且移动泥土材料，其前轮呈车轮倾斜状态；
图5是图1示出的自动平地机的前轮的后视图，前轮被示出位于中间位置；
图6是用于图1的自动平地机的车轮倾斜系统的示例性液压系统的示意图；
图7是用于图1的自动平地机的车轮倾斜系统的示例性控制系统的示意图；
图8是可用于图1的自动平地机的用户接口的正视图；
图9A是示出图1的自动平地机的铰接角度的图解视图；并且
图9B是示出图1的自动平地机的前轮转向角度的图解视图。
对应的附图标记指示贯穿数个视图的对应的部件。本文中设置的示例说明了本发明的示例性实施例，并且该示例不被解释成以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
首先参照图1，作业车辆10被示出成自动平地机的形式。可选地，作业车辆10还可以成任何其它的车辆的形式，包括被设计成用于野外环境中的车辆，如装运机、挖掘机、推土机或另一构造，例如农业用车、或多用途运载车。2002年1月28日提交并且名称为Hydrostatic Auxiliary Drive System的美国专利No.6,644,429中提供了示例性的自动平地机的附加细节，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。
图1示出的自动平地机10可以被用于使用平地铲26来散布诸如泥土、碎石、雪和砂子、或其它材料之类的泥土材料，并且使其变平。如下文具体所述，车辆10包括由控制单元310(图7)选择性控制的可自动倾斜的前轮20、21，使得车辆操作员可以转移他的或她的注意力以控制车辆10的运动并且调节平地铲26。车辆操作员可以手动控制车辆10的其它功能，包括控制车辆速度、平地铲26的方向和位置、传动齿轮的选择、以及车辆转向和铰接。
1.平地机系统和功能
平地机10包括主机架12和能够围绕铰接接头17相对于主机架12枢转的铰接机架14，铰接接头17包括竖直枢轴16(图2)。这种铰接使用右铰接缸19和左铰接缸(未示出，但是应理解为被布置成围绕车辆10的前后轴线A与右铰接缸19对称)实现车辆10向左和向右的转向。这些左铰接缸和右铰接缸连接到主机架12和铰接机架14并且在主机架12和铰接机架14之间延伸，如图所示，使得铰接缸的延伸和收缩将机架12、14从直线方向64(图9A)改变成限定铰接角度β的转向方向(下文进一步描述)。诸如″左″和″右″的术语是相对于车辆10的中央前后轴线A的。
操作员驾驶室13安装在铰接机架14顶上。操作员驾驶室13包括操作员控制器，如图8示出并且在下文具体描述的高级显示单元328，使得操作员可以控制车辆10。
在图示的实施例中，自动平地机10具有两个可倾斜的前牵引轮20、21和四个不可倾斜的后牵引轮18。所有的车轮18、20、和21可操作地连接到发动机212，使得车轮18、20、21可以被选择性地驱动以分别沿着地面推进机架12和14。具体地，主机架12支撑车辆10的内燃机212(例如，柴油机)和车辆10的每侧的联挂式装置(tandem)25，仅示出了右侧联挂式装置。每个联挂式装置25具有可以由车辆10的发动机212通过传动装置驱动用于推进车辆10的两个牵引轮18，每个联挂式装置25包括具有两个链条的链式驱动器，每个链条都在联挂式装置轴(未示出)和相应的车轮18之间。主机架12因而具有车辆10的六个牵引轮中的四个，两个在左侧，左侧的两个中的一个在另一个前方，并且两个在右侧，右侧的两个中的一个在另一个前方。虽然图中图示的示例性实施例示出了惯常的装有轮胎的车轮18、20和21，但是在本发明的范围内的是可以使用其它牵引装置，诸如履带、滑撬、或任何其它适当的牵引装置。此外，应认识到，包括车轮的某些牵引装置，诸如履带，因此可以被认为是用于本发明的目的“车轮”。
铰接机架14包括安装到其上的平地铲26。平地铲26被构造成用于散布、平坦化或以其他方式移动泥土材料或其它材料。为便于该操作，平地铲26被安装到机架14，使得平地铲26能够在多个方向上选择性地移动。牵引机架22经由球窝联接朝前连接到铰接机架14。转盘机架28连接到牵引机架22，以利用安装到牵引机架22的转盘驱动器38相对于牵引机架22旋转。倾斜机架40保持平地铲26并且可枢转地连接到转盘机架28，用于利用倾斜缸30(图2)使倾斜机架40和由此被保持的平地铲26围绕倾斜轴线相对于转盘机架28枢转运动。
倾斜缸30连接到转盘机架28和倾斜机架40，使得倾斜缸30的致动改变倾斜机架40(并且因此改变平地铲26)相对于转盘机架28的倾角。如图2最佳所示，左平铲升降缸和右平铲升降缸34连接到鞍形架36(鞍形架36又固定到铰接机架14)和牵引机架22，使得左平铲升降缸和右平铲升降缸34的致动相对于铰接机架14抬升和降低牵引机架22的侧部，并且因此相对于铰接机架14抬升和降低平地铲26。转盘侧移缸35连接到鞍形架36和牵引机架22，使得转盘侧移缸35的致动实现牵引机架22和转盘机架28相对于铰接机架14的侧移，并且因此实现平地铲26相对于铰接机架14的侧移。平地铲侧移缸32连接到倾斜机架40和平地铲26，使得平地铲侧移缸32的致动沿着平地铲26的纵向轴线相对于倾斜机架40侧向移动平地铲26。平地机转盘马达38连接到牵引机架22并且在平地机转盘24上运转，使得平地机转盘马达38的致动旋转平地机转盘24。平地铲26通过倾斜机架40连接到转盘机架28，并且平地机转盘24固定到转盘机架28，使得平地铲26相对于牵引机架22与转盘机架28一起旋转。
除了上述可调节的平地铲26，车辆10可以可选地设置有用于处理土壤的松土机42和翻土机44。如图1所示，松土机缸43连接到松土机42和牵引机架22使得松土机缸43的致动抬升和降低松土机42。翻土机缸45连接到翻土机44和主机架12，使得翻土机缸45的致动抬升、降低、和操作翻土机44。
2.包括车轮倾斜的前轮功能
如图2最佳示出，铰接机架14具有两个前辅助驱动车轮，即左前牵引轮20和右前牵引轮21。前轮20、21如下文具体所述可以被推进、转向、并且液压地倾斜，前轮20、21的倾斜功能也如下文所述能够被控制器310自动地控制。
现在参照图5，前轮20、21利用前轮组件47连接到主机架12。前轮组件47包括前轮轴46，前轮轴46的中心部分可旋转地连接(例如，用销连接)到主机架12。在前轮轴46的相反端部处，一对轭架48利用例如相应的销49可旋转地连接到前轮轴46，使得轭架48可以围绕销49的纵向轴线50相对于前轮轴46枢轴。左轭架和右轭架48利用上中枢销和下中枢销可枢转地连接到相应的左心轴和右心轴52，便于左车轮和右车轮20、21围绕由中枢销限定的相应的车轮转向轴线53转向。这样，心轴52的上中枢销和下中枢销提供左前轮和右前轮转向接头66，左前轮和右前轮转向接头66在图9B中被图解地图示并且进一步地在下文中被描述。在图5的说明性实施例中，左心轴和右心轴52分别固定到左齿轮减速主减速器和右齿轮减速主减速器，所述左齿轮减速主减速器和右齿轮减速主减速器又固定到左前轮和右前轮20、21。
液压马达54被安装到相应的心轴52并且可操作地连接到主减速器，以为相应的车轮20、21的向前和反向旋转提供动力。因而，当前图中示出的车辆10的实施例具有“双路流体静力学”，使得前轮20、21中的每一个都与专用马达54和专用泵(未示出)相关。
前轮组件47进一步包括在一端部处连接到轮轴46并且在相反的端部处连接到相应的心轴52的右前转向缸和左前转向缸56。转向缸56的致动使前轮20、21围绕转向轴线53旋转，使得前轮20、21(并且，因此，使得铰接机架12)转向所选择的方向。为保持前轮20和21的协调的转向运动，转向横拉杆57连接到左心轴和右心轴52。
车轮倾斜液压缸58被提供以选择性地控制前牵引轮20、21的倾斜、或歪斜。对于本发明的目的而言，“车轮倾斜”指车轮20、21的顶部部分相对于其底部地面接触部分的横向运动。车轮倾斜限定图3-4示出的车轮倾斜角度θ，并且以车轮倾斜角度θ是零(即，θ＝0度)的中间位置为参照。在图5图示的实施例中，中间车轮角度带来车轮对称线72，车轮对称线72是将前牵引轮20、21分成如正面图所示大致对称的半部的线。在图3图示的实施例中，车轮对称线72从前轮20或21和支撑表面74之间的接触点延伸到车轮20、21的顶部。通常地，当车轮倾斜角度θ位于中间位置时，车轮对称线72是垂直于表面74的线，当车轮倾斜角度θ非零时，车轮对称线72不垂直于表面74。在车轮对称线72的上下文中限定车轮倾斜角度θ的另一可替换的方法是，当车辆10的重量沿车轮20、21和邻近的水平支撑表面74之间的较小的接触部分的轴向长度范围内均匀分布时，认为车轮角度θ等于零，车轮对称线72垂直于支撑表面74。
每个车轮20、21都被构造成用于如图5中左箭头76和右箭头78所示从中间位置横向倾斜(向左和向右)。在一示例性实施例中，每个前牵引轮20、21的车轮倾斜角度θ沿着方向76到中间位置的左侧可以大至20度，并且沿着方向78到中间位置的右侧可以大至20度。
车轮20、21被构造成用于一起相对于其相应的中间位置倾斜。参见图5，车轮倾斜液压缸58经由销60可旋转地连接到前轮轴46，并且经由销62可旋转地连接到左轭架48。前轮20、21经由车轮倾斜杆59彼此连接，车轮倾斜杆59可枢转地连接到左轭架48的上部和右轭架48的上部，以在轭架48之间延伸。车轮倾斜液压缸58的延伸或缩回使左轭架和右轭架48围绕相应的(上述)安装销49的纵向轴线50同时枢转，这又导致前轮20、21的车轮倾斜角度θ改变。这样，前轮20、21连接到轮轴46使得前轮20、21可以相对于轮轴46倾斜或歪斜，从而根据车轮倾斜液压缸58的延伸/缩回状态，将车轮倾斜角度θ选择性地限定在可能的车轮倾斜角度的范围内。
在一些实施例中，车辆10可以被设置成使得前轮20、21在中间位置具有正外倾角。在本例子中，正外倾角指穿过前轮20、21的车轮对称线72在车轮对称线72延伸远离支撑表面74时会聚，并且朝支撑表面74延伸时分开的情况。例如，每个车轮对称线72可以与真垂线形成较小的角度(例如，0.21度)，例如，用于在不存在相反的转向力时推动车辆10沿直线轨迹移动。此外，通过选择具有期望长度的车轮倾斜杆59(图5)可以选择外倾角(camber)的期望度数。在使用该外倾角的情况下，中间位置被取为车轮对称线72自真垂线(例如，自垂直于表面74)的累积偏离被最小化时的位置。
用于倾斜前轮20、21的车轮组件47的上述结构被包括在示例性的车轮倾斜致动器系统210中。下文联系车辆10的在图6中示意性地示出的液压系统来讨论致动器210的其它构件。
3.液压系统
现在参照图6，车轮倾斜致动器系统210便于通过车轮倾斜液压缸58的致动相对于中间位置来选择性地倾斜前轮20、21。车轮倾斜致动器210包括车辆10的液压系统的构件，该构件有助于目前描述的车轮倾斜功能，如下文进一步所述。
车辆10具有可以提供车辆10的包括车轮倾斜功能的数个液压功能的液压系统。在图示的实施例中，例如，液压系统被配置为由车辆10的内燃机212(例如，柴油机)经由传动装置214(或变速箱)驱动的压力补偿式载荷感测液压系统。2008年8月26日提交的并且被名称为“Load Sense Boost Device”的美国专利No.7,866,150中描述了示例性液压系统，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。在图示的实施例中，液压系统包括被如此驱动的泵216，虽然预期泵216可以由电动机或其它的动力源(如可以被由发动机212驱动的发电机驱动的动力源)驱动。
泵216被构造成例如可变排量轴向活塞泵(例如，达到90立方厘米的排量)，可以依靠重力从箱或贮液器215向该可变排量轴向活塞泵供给液压流体(例如，液压油)，箱或贮液器215还可以为车辆10的数个液压功能，包括本文中描述的车轮倾斜功能，供给加压液压流体。因此，泵216被认为是致动器210的部分。
致动器210包括位于车辆10的阀组中的车轮倾斜部分。车轮倾斜部分包括比例定向控制阀218、载荷感测梭式止回阀220、补偿阀222、一对锁定阀(1ock out valve)224、和一对比例电动液压操纵阀226。控制阀218具有阀芯，该阀芯被构造成用于在关闭的中心的中部位置和相反的极限位置之间移动，以引导液压流体流动到车轮倾斜液压缸58的相对的顶部和杆工作端口并且引导液压流体自相对的顶部和杆工作端口流出。操纵阀226分别流体地连接到控制阀218的相反的控制端口，如图所示，并且对来自控制单元310的控制信号(图7示出并且进一步地在下文描述)作出反应以控制控制阀218。可选地，可以使用开/关提升阀代替定向控制阀218和操纵阀226。在另一可替换的实施例中，可以使用电动线性致动器代替液压缸58。
梭式止回阀220是分别与各种液压功能相关联的一系列梭式止回阀中的一个。每个梭式止回阀比较两个压力(例如，与不同的液压功能相关的两个工作端口压力，或一个这种工作端口压力和另一个箱压力)以选择这些功能中的最高的压力，该压力被作为载荷感测压力经由载荷感测线路228照原样或以代表形式(例如，固定节流孔两侧减少的压力)提供到被构造成用于建立预定的载荷感测余量(例如，420psi)的比例阀230。
常闭补偿阀222具有流体地连接到控制阀218以在控制阀218打开时从控制阀218接收压力的控制端口，和相反的控制端口，该相反的控制端口流体地连接到载荷感测压力和与其它的液压功能相关的补偿阀的对应的控制端口。共同地，补偿阀划分流量，以便当多个定向控制阀被致动时所有被致动的液压功能接收液压流体。
锁定阀224俘获车轮倾斜液压缸58的相应的流体腔中的液压流体，使得车轮倾斜液压缸58在控制阀218被致动之前不移动。锁定阀224响应于控制阀218的打开而打开，从而允许车轮倾斜液压缸58运动。如下文进一步具体所述，控制阀218可操作地连接到控制单元310，使得来自控制单元310的指令作用以选择性地打开控制阀218，用于延伸或缩回车轮倾斜液压缸58。
4.用于车轮倾斜的控制系统
参见图4，示出了用于车辆10的简化的示例性控制单元310。控制单元310可以包括一个或多个电子控制器。示例性地，控制单元310包括经由CAN(″控制器局域网″)连接的这种控制器的网络。在其它的实施例中，控制单元310可以包括单个的电子控制器。
控制单元310的每个电子控制器都包括足够用于执行控制器的各种活动的处理功率和存储器，如下文进一步所述。例如，每个控制器可以包括处理器(例如，微处理器)和电连接到处理器的存储器，存储器单元具有存储在其中的指令，该指令在被处理器执行时促使处理器单元执行控制器的各种活动。
控制单元310(例如，经由如上所述的控制阀218)可操作地连接(例如，电连接)到车轮倾斜角度传感器316(图5)、车轮倾斜触发控制器318、和车轮倾斜致动器210。车轮倾斜角度传感器316被定位以在规定的时刻感测车轮倾斜角度θ的指示，并且发射指示该指示的信号。设定值触发控制器318可由操作员操作以要求前轮20、21的当前车轮倾斜角度采取车轮倾斜角度设定值。设定值可以是零车轮倾斜角度(即，相对于中间位置θ＝0度)。如果需要，还可以选择非零的车轮倾斜角度。例如，可以基于将被车辆10执行的具体的工作，如开沟或道路养护，来选择适当的非零的车轮倾斜角度。
控制单元310被构造成用于执行当前车轮倾斜角度θ的反馈控制，促使车轮倾斜致动器210自动地倾斜车轮20、21，使得车轮倾斜角度θ响应于来自车轮倾斜控制单元334的输入而采取目标标称值。如下文进一步所述，可以基于设定值(使用设置值触发控制器318)、手动控制(使用车轮倾斜控制器336)来计算该标称设定值，或基于一个或多个外部因素(使用自动触发控制器364)自动设置该标称设定值。
在示例性实施例中，控制单元310具有多个电子控制器。例如，控制单元310可以包括高级显示单元控制器(ADUC)320、液压阀控制器(HVC)322、弯曲载荷控制器(FLC)324、车轮倾斜控制器(WLC)326、和可能地其它的控制器。这些控制器可以经由，例如，CAN总线327，彼此电连接。
参见图8，ADUC 320被包括在高级显示单元328中。高级显示单元328包括显示器330(例如，LCD彩色显示器)和操作员界面332，并且可以被安装在操作员驾驶室13中的任何适当的位置处，如，安装在前部转向控制台的顶上或安装至操作员驾驶室13的右侧的杆上。操作员界面332被构造成用于接收来自操作员或来自自动车轮倾斜计算器376的车轮倾斜角度设定值。操作员可以使用操作员界面330来将车轮倾斜角度设定值输入到控制单元310中，或触发自动的车轮倾斜控制。设定值和/或车轮倾斜控制算法被存储在ADUC 320的存储器中，并且ADUC 320在CAN总线327上广播指示当前的期望车轮倾斜角度θ的信号。该信号由HVC 322接收。
操作员界面332可以具有安装到显示器330的多个按钮。所述按钮可以沿着显示器330的顶部排列，并且可以包括屏幕切换按钮332-1、返回按钮332-2、菜单/选择按钮332-3、向下按钮332-4、和向上按钮332-5，每个按钮都可以被从背后照亮。屏幕切换按钮可以在诸如计量屏幕、后视照相机屏幕、和嵌入式横向坡度系统屏幕之类的多个屏幕之间切换显示器330的屏幕。在计量屏幕中，显示器330可以显示，例如，(传动装置、液压、和发动机冷却剂的)模拟可视温度和铰接标准、齿轮选择、发动机速度、地速、燃油液面高度、操作时间、环境温度、测距仪等。菜单/选择按钮用于转向主菜单，并且允许选择高亮显示菜单项目或将设置的值存储在ADUC320的存储器中。当观察具体菜单时，返回按钮返回到之前的屏幕。向下按钮突出显示菜单中的下一个项目或减少被存储的值。向上按钮突出显示菜单中的之前的项目或增加被存储的值。应理解，可以使用多种操作员界面。
车轮倾斜角度传感器316被定位以感测前轮20、21的当前车轮倾斜角度。传感器316的位置可以被选择以给予传感器316(包括其布线)适当的保护，避免外部因素(刷子、雪、冰等)(如果有的话)的影响。
在一示例中，传感器316可以被构造成旋转编码器形式的旋转传感器，旋转传感器被安装以感测轭架48相对于轮轴46或车轮倾斜液压缸58的旋转角度，该角度指示当前车轮倾斜角度。在一示例中，虽然两个轭架枢转销49被示出固定到轮轴46以抵抗相对于轮轴46的运动，(左侧或右侧的)轭架枢转销49可以通过相应的轭架48插入轮轴46中并且固定到轭架48，以抵抗相对于轭架48的运动(例如，横螺栓穿过轭架48，并且销49和螺母将横螺栓保持在合适的位置)，并且旋转传感器可以安装到销49的端部和轮轴46(如安装到销49的后端部和轮轴46的后夹板)以感测轭架48和轴46之间的相对旋转(枢转销49可以被如此分别固定到轭架48)。在另一示例中，旋转传感器可以安装在(左侧或右侧)轭架48和固定到轮轴46的相应的轭架枢转销49之间，以感测轭架48和轭架枢转销49之间的相对运动。在该情况下，旋转传感器可以安装在轭架枢转销49处，使得传感器集成在销49中，或可以在销49和轭架48之间形成用于在销49处安装传感器的足够的空间。在另一示例中，该传感器可以安装在车轮倾斜液压缸58的活塞杆端和左侧销62之间。
在另一示例中，传感器316可以被构造成，例如，被安装到车轮倾斜液压缸58以感测车轮倾斜液压缸58的行程的线性位移传感器(例如，线性电位计)，该行程指示当前车轮倾斜角度θ。线性位移传感器316可以被安装在车轮倾斜液压缸58的内部，用于保护该传感器。可选地，线性位移传感器316可以被安装在车轮倾斜液压缸58的外部。
在还一示例中，传感器316可以被构造为一对倾斜计。在图5图解地示出的第一倾斜计356可以安装到前轮轴46以感测相对于重力的第一斜角ε，并且在图5图解地示出的第二倾斜计358可以安装到一个轭架48(例如，机械止动器下方的右侧轭架48)以感测相对于重力的第二斜角ζ，其中ζ-ε指示当前车轮倾斜角度θ。轮轴46可以前夹板和后夹板360，在前夹板和后夹板之间限定有空间。第一倾斜计356可以在轮轴46内的空间中安装在后夹板360的前竖直表面上，用于保护倾斜计356和其布线。
车轮倾斜角度传感器316可以直接地电连接到FLC 324(或不同的控制器，如，HVC 322)。在线性位移传感器或旋转传感器作为传感器316的情况下，传感器316生成指示由传感器316感测的当前车轮倾斜角度θ的车轮倾斜角度信号。FLC 324接收该信号并且在CAN总线327上广播指示当前车轮倾斜角度的信号(该信号自身是当前车轮倾斜角度信号)。HVC 322接收该信号。
在一对倾斜计作为传感器316的情况下，第一倾斜计生成指示第一斜角β的信号，并且第二倾斜计生成指示第二斜角γ的信号。FLC324接收那些信号，并且计算它们之间的差，即，γ-β，该差指示当前车轮倾斜角度θ。基于该计算，FLC 324在CAN总线327上广播指示当前车轮倾斜角度θ的信号(该自身是当前车轮倾斜角度信号)。HVC 322接收该信号。
由传感器316测量的车轮倾斜角度θ用于在自动车轮倾斜控制模式和设定值车轮倾斜控制模式中目标车轮倾斜角度和当前车轮倾斜角度θ之间的比较，如下文具体所述。HVC 322(图7)接收当前车轮倾斜角度θ的指示，并且接收与自动的或设定值的车轮倾斜控制模式一致的目标车轮倾斜角度θ的指示。HVC 322然后确定车轮20、21必须在哪个方向上移动以将车轮20、21从当前车轮倾斜角度θ移动到目标车轮倾斜角度θ。根据该信息，HVC322确定触发哪个操纵阀226。
HVC 322电连接到两个操纵阀226，并且将控制信号(例如，电流)输出到适当的操纵阀226。HVC 322将控制信号输出到第一操纵阀226以在第一方向(例如，顶部至左侧)上移动车轮20、21，并且将控制信号输出到第二操纵阀226以在相反的第二方向(例如，顶部至右侧)上移动车轮20、21。当当前车轮倾斜角度θ大致等于由计算器376设置的计算的车轮倾斜角度θ时，HVC 322停止输出控制信号。在一个实施例中，“大致等于”可以意味例如在±0.25度的范围内。
可以以多种方式构造控制单元310。它可以具有单个的控制器，或两个或更多个控制器。在两个或更多个控制器的情况下，可以以多种方式指定特定的控制器输入、输出、和响应度，本文中公开的装置是一个这种可能的方法。
a.自动车轮倾斜控制
如图7所示，控制单元310包括自动触发控制器(AAC)364，自动触发控制器364包括向自动车轮倾斜计算器376发送信号的一个或多个传感器。计算器376然后向车轮倾斜控制器326输出目标车轮倾斜角度θ，车轮倾斜控制器326包括将目标车轮倾斜角度θ与由车轮倾斜角度传感器316测量的实际当前车轮倾斜角度θ进行比较的比较器。如果该比较产生的目标倾斜角度和实际倾斜角度θ之间的差异具有阈值幅值，则控制器326将实际车轮倾斜角度θ调节成大致等于目标车轮倾斜角度，如下文进一步详细所述。该阈值差异可以被设置成适于确保自动车轮倾斜功能的响应性和稳定性的任何水平。例如，阈值差异可以小至零度、0.25度或0.5度，或多至1度、2度或3度，或可以是由任何前述值限定的任何范围内的任何值。
当达到实际车轮倾斜角度和目标车轮倾斜角度θ之间的阈值差异时，控制器326向一个或多个控制器210、322和324发送移动信号，以选择性地将车轮20、21倾斜或歪斜成期望构造。在示例性实施例中，控制单元310使用“闭环”控制模式(例如，反馈控制)，其中控制器326连续监测来自AAC364的信号输出，使得车轮倾斜角度θ被连续地更新以反映如由可操作地连接至自动车轮倾斜计算器376的一个或多个传感器测量的周围环境变化。在一个实施例中，可以以大约每秒一次的采样速率进行该连续的更新，以避免对车轮倾斜角度θ的不稳定的调节。在其它的实施例中，采样速率可以更快或更慢，如适于具体的应用，或可以是连续的(例如，模拟的)。另外，控制器310可以防止对车轮倾斜角度θ的任何调节，直到计算到最小阈值计算调节值，如至少0.25度。
在可替换的实施例中，车轮倾斜控制器326可以省略上述比较器，相反地利用用于致动控制器210、322和/或324的“开环”控制模式。例如，车轮倾斜计算器376可以在从AAC 364接收到指示车轮倾斜的需求的信号之后，直接向在设定时间量(例如，3秒)内促使实现这种车轮倾斜的控制器210、322和/或324简单地输出信号。致动的时间量可以根据信号的特性变化，指示更大的车轮倾斜的需求的信号导致更长时间的致动，反之亦然。
AAC364的一个传感器或多个传感器向计算器376提供指示环境条件和/或车辆参数的输入。随着这些条件和参数在车辆操作的变化环境中改变，由所述传感器或多个传感器提供的信号改变并且促使来自计算器376的输出连续地更新。在一个实施例中，用于设置车轮倾斜角度θ的车辆参数是车辆10上的牵引力的测量值或推断值。例如，在平地铲26被构造成用于向右移动泥土材料的情况下，出现面向右的力矢量，反之亦然。随着被移动的泥土材料的量增加，并且随着材料的加速度的速率增加(即，随着平地铲26移动材料从固定状态至移动状态)，向右定向的力矢量的幅值增加。当然，该向右定向的力引起相同复制的向左定向的反作用力矢量。该向左定向的力矢量由车辆10承载，并且可以由车轮20、21辅助这种承载，如下文进一步所述。
如图4所示，在向右的方向上移动或移走泥土材料M的情况下，左前轮20和右前轮21可以倾斜，从而车轮20、21的顶部从中间位置向右移动。另一方面，与车轮20、21的车轮胎与支撑表面74接触的较小接触部分相比，车轮20、21的顶部向右移动。车轮倾斜角度θ的标称值可以被编程以随着牵引力增加而增加。如此，在由平地铲26移动的泥土材料M的量或密度增加的情况下，车辆10将经历牵引力的对应的增加，并且车轮倾斜角度θ可以因此增加。随着车轮倾斜角度θ增加，车轮更强有力地“咬”进邻近的支撑表面74中，支撑表面74作用以补偿车辆10上的牵引力。该补偿抵消了车辆10在材料M的相反方向上移动的倾向，从而保持车辆10的轨迹沿着期望路径。
可以以多个方式实现对牵引力的感测。在一个实施例中，牵引力传感器366采取可操作地连接到平地机转盘24的转矩测量装置的形式，使得由施加到平地铲26的力传递至平地机转盘24的转矩的量被测量并且传递至自动车轮倾斜计算器376。一旦已知该转矩，可以通过适于车辆10的具体几何形状的数学公式或算法对计算器376编程，使得计算的结果近似于施加在平地铲26上的侧向力的量(侧向力促使车辆10向左或向右，如上所述)。
计算出的侧向力然后可以与通过调节车轮20和21的车轮倾斜角度θ获得的平衡侧向力的表进行比较。可以预期该平衡侧向力的表随着不同尺寸、重量和几何形状的车辆而改变，并且因此可以通过检测该车辆来经验地确定用于任何规定的车辆的具体的标称值。基于目前施加到平地铲26上的被计算的实际力和可通过车轮倾斜角度θ获得的力补偿之间的比较，计算器376选择提供与被计算的力最可能接近匹配的车轮倾斜角度θ。计算器376然后向车轮倾斜控制器326输出目标车轮倾斜角度θ，车轮倾斜控制器326又以本文中描述的方式实现车轮倾斜角度θ的期望改变。
用于感测车辆10上的牵引力的可替换的系统方法是在牵引机架22上放置应变仪传感器，使得可以测量机架22内产生于施加在平地铲26上的力的材料变形。随着平地铲26上的牵引力增加，可以预期牵引机架22的材料变形增加，并且可以凭经验得到或精确地近似应变和力之间的数学关系。尽管牵引机架22被用作用于该应变测量的示例性构件，但是预期还可以使用车辆10的与牵引力成比例的任何其它的构件，如转盘机架28或倾斜机架40。以与以上方法类似的方式使用转盘转矩传感器，以这种方式将应变仪传感器用于牵引力传感器366可以近似施加到平地铲26的牵引力的量，并且可以以适当的标称值连续设置车轮倾斜角度θ以抵消或平衡这种近似的力。
用于感测车辆10上的牵引力的又一系统和方法是通过使用可操作地连接到倾斜缸30、平地铲侧移缸32、左平铲升降缸和右平铲升降缸34和/或转盘侧移缸35(图2)的压力传感器。当牵引力被施加到车辆10时(例如，由于如图4所示的材料M的运动)，每个缸30、32、34和35都受力，并且向车辆10的一个或多个相应的部件提供坚固的支撑，以避免这些部件在遇到该力时运动。为提供这种支撑，缸30、32、34和/或35中具有压力。通过将被测量的压力与将被测量的压力和整体牵引负载相关联的凭经验确定的表或数学关系相比，可以推断该压力的测量值以在车辆10上产生总的牵引力。
现在参照图3，车辆在倾斜的表面74A上的操作还可以导致车辆10沿斜面向下漂移的倾向。为抵消该倾向，车轮倾斜角度θ可以被自动地调节以补偿倾斜的表面74A相对于水平表面74的倾斜度(即，图3示出的角度θs的大小)。在该示例中，地面水平传感器372可以被包括为AAC364的部分以测量倾斜的支撑表面74A的倾斜度和车辆10的相关联的车辆参数，即车辆倾斜度。具体地，地面水平传感器372测量车辆10目前沿着横向平面倾斜的角度，该横向平面是沿着垂直于车辆10的纵向轴线A(图1)并且平行于在其上支撑车辆10的支撑表面的方向延伸的平面。
在一示例性实施例中，地面水平传感器372是生成指示相对于重力水平方向的斜角θs的信号的倾斜计。该信号由自动车轮倾斜计算器376接收，自动车轮倾斜计算器376基于斜角θs的标称值使用预定的数学公式或算法来设置车轮倾斜角度θ。可选地，计算器376可以使用测量的斜角θs与标称值的表的比较以与如上所述的用于牵引力的比较方式类似的方式来设置车轮倾斜角度θ。在一示例性实施例中，如图3所示，车轮倾斜角度θ可以被设置成等于斜角θs，使得左、右车轮20、21被保持在重力垂直位置。在其它可替换的实施例中，θ可以设置为一标称值，该标称值比斜角θs大固定的标称量或比θs大固定的倍数。在大部分情况下，车轮倾斜角度θ的方向使得车轮对称线72更接近垂直于假设的水平地表面74，即，使得车轮20和21相对于重力更“垂直”。
用于自动地调节车轮倾斜角度θ的还一选择可以基于平地机转盘24的(因此和平地铲26的)相对旋转位置。更具体地，平地机转盘旋转传感器370(图7)可以测量平地机转盘24和平地铲26的旋转位置，并且可以向自动车轮倾斜计算器376输出指示所测量的旋转位置的信号。为确定车轮倾斜的方向，如果由旋转传感器370发出的信号表示平地铲326在面向右的方向上(即，被定向成如图4所示的向右侧移动泥土材料M)，则车轮20、21被旋转使得车轮20、21的顶部如图4所示的向右侧移动。此外，这种车轮旋转的量可以根据车辆10承载的通过旋转传感器370指示的反作用力的量变化。在传感器370表示平地铲26被旋转成面向“完全右侧”的情况下(例如，45度)，例如，可以推断车辆10移动了体积比在平地铲26具有较小的旋转时大的材料M。移动的体积的增加引起动作力/反作用力矢量的对应的增加(如上所述)，并且可以增加前牵引轮20、21的旋转以辅助生成必须的反作用力。
感测平地铲26的旋转位置因此可以被认为是车辆10上的牵引力的代替(除了上述力的测量值之外，或取代上述力的测量值)。鉴于平地铲26的向右旋转和相关联的侧向(即，向右或向左定向)反作用力之间的对应关系，还可以在推断力的基础上自动地设置标称车轮倾斜角度θ。因而，为了本申请的目的，假设仅测量平地铲26的旋转位置的传感器可以测量指示牵引力的车辆参数，并且因此可以被认为是根据本发明的“牵引力传感器”。
使用该推断，计算器376可以被编程以设置车轮倾斜角度θ直接关联平地机转盘24的远离定中位置(即，平地铲径直面向前方使得平地铲26的横向长度大致垂直于车辆10的纵向轴线A的位置)的旋转水平的标称值。在一示例性实施例中，这可以是线性关系，即，平地机转盘24的旋转位置的稳定增加导致车轮倾斜角度θ的大小的相应的稳定增加。类似地，平地机转盘24和平地铲26的向左定向导致车轮20、21的顶部从中间位置向左移动，随着平地铲26进一步向左旋转，车轮倾斜角度θ的标称值增加。
转盘旋转传感器370可以采取与平地机转盘24可操作地接合的编码器、适于读取平地机转盘24上标记的视觉记号的光学传感器、直接从转盘马达38发出并且指示马达(例如，马达38可以是伺服马达)心轴位置的信号、任何其它适当的感测技术的形式。
自动车轮倾斜计算器376的另一输入可以自转弯传感器374发出。在一示例性实施例中，转弯传感器374可以接收来自铰接角度传感器350和/或前轮转向传感器352(图7)的信号。在铰接角度β(图9A)逐渐尖锐并且/或转向角度α也尖锐的情况下，则自动车轮倾斜计算器376可以推断“急”的转弯正由车辆10的操作员执行，并且因此可以自动地设置车轮倾斜角度θ。
可以基于车辆10的铰接角度β和前轮转向角度γ中的一个或两个确定转向角度α。优选地，转向角度α正好是前轮转向角度。可选地，转向角度α正好是铰接角度，或铰接角度β和前轮转向角度γ的结合(即，α＝β+γ)。
参见图9A，电连接到FLC 324的铰接角度传感器350可以感测铰接角度β。铰接角度β可以被定义为铰接机架14相对于主机架12(或反之亦然)的自机架12、14的径直和对准方向64开始的铰接角度。铰接角度传感器350可以是定位在铰接接头17(图2)处以感测铰接角度β并且将角度β转化成指示铰接角度β的信号(例如，标称电压值)的旋转编码器。FLC 324可以接收该信号，并且使用存储在FLC324的存储器中的表或查找表来确定铰接角度，根据需要进行内插。可以通过位于零位置(径直方向64)处、完全左侧铰接位置处、完全右侧铰接位置(铰接位置在零和完全铰接之间成线性关系)处的标称信号值和对应的铰接角度β来校准该表。可以使用方程或其它适当的方法取代查找表以确定铰接角度β。
参见图9B，可以以多个方式确定前轮转向角度γ。例如，电连接到FLC 324的单个前轮转向角度传感器352可以在相应的前轮20、21的转向接头66处被定位成靠近前轮20、21中的第一个(左侧或右侧，说明性地右侧)，以感测前轮20、21的转向角度6。前轮转向角度传感器352可以是旋转编码器，该旋转编码器定位在前轮20和21中的一个的转向接头66的两个中枢销中的任一个处，如定位在上中枢销处，以感测中枢销的旋转，或除非另有规定，感测当前轮20和21垂直于轮轴46的轴线70时心轴52的相对于轭架48的自心轴52的位置开始的角位移。这可以是由传感器352感测的角度。传感器352可以将该角度转化成信号(例如，标称电压)。
计算器376的又一输入可以由运输传感器368发出。运输传感器368确定车辆10是否处于运输模式，即，车辆10是否正在使用中以相对高的速度将车辆从一位置移动到另一位置，而不是以相对低的速度进行对于泥土材料M或另一材料的工作。
控制单元310连接到速度传感器362(图7)，速度传感器362被定位以感测车辆10的速度的指示。如果车辆10的速度至少是非零阈值速度，则车轮倾斜角度θ可以被命令到中间位置。更具体地，控制单元310可以被构造成用于确定该速度是否至少是非零阈值速度，并且如果是，则输出导致车轮倾斜致动器210移动前轮20、21到中间位置的控制信号。
阈值速度可以是地速，如行驶速度(例如，10英里每小时)。速度传感器362可以是被定位以感测车辆10的地速的指示的地速传感器。在一示例中，速度传感器362可以是被定位以感测可操作地位于发动机212和车轮18之间的传动装置的输出轴的角速度的传动输出轴速度传感器。在该示例中，考虑到输出轴下游的车辆几何形状，基于输出轴速度计算地速。
在另一示例中，速度传感器362可以是串列轮轴速度传感器，其被定位以感测联挂式装置25的两个轮轴中的一个的角速度并且考虑到该轴的车辆几何形状下游并且基于该轮轴的角速度来计算地速(可以假定左、右联挂式装置25的后牵引轮18以相同的角速度转弯的未转弯状态)。在传动输出轴速度传感器、串列轮轴速度传感器、或间接地感测地速的其它速度传感器的情况下，还可以假定无车轮滑动。
在又一示例中，速度传感器362可以是被构造成用于使用雷达来感测实际地速的雷达传感器(例如，通过雷达拍摄地面的雷达传感器)。使用周围环境的测量值的GPS速度跟踪系统或其它的速度跟踪系统还可以用于速度传感器362。
控制单元310因而被构造成用于确定地速是否至少是非零阈值速度，并且，如果如此，则输出促使车轮倾斜致动器210移动牵引轮到中间位置的控制信号。
FLC 324连接到速度传感器362，并且从速度传感器362接收指示车辆10的地速的速度信号。FLC 324在CAN总线327上传播指示速度的信号(该自身是速度信号)。HVC 322接收该信号，并且确定地速是否至少是存储在其存储器中的非零阈值速度，并且如果是，则输出促使车轮倾斜致动器210移动牵引轮到中间位置的控制信号。
如图7所示，自动车轮倾斜计算器376可以接收来自牵引力传感器366、运输传感器368、平地机转盘旋转传感器370、地面水平传感器372和转弯传感器374的任何结合的输入。每个传感器信号，和其对于车轮倾斜角度θ的计算的涉及程度，可以根据操作员需要、环境因素、和适于诸如车辆10的任何单独的车辆的经验观测值被规定适当的权重。此外，预期高级显示单元328(图8)可以用于改变其信号被计算器376考虑的传感器的结合，和被接收的信号的相应的权重和其对车轮倾斜角度θ的最后计算的其它影响。
b.设定值车轮倾斜控制
2010年12月14日提交并且名称为“Wheel Lean Control”的美国专利No.8,412,420中描述了在设定车轮倾斜角度θ的过程中将用户限定的设定值作为控制因素执行的示例性系统和方法，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。
在设定值模式中，控制单元310被构造成用于：存储车轮倾斜角度设定值，响应于车轮倾斜角度传感器316的操作接收指示的当前车轮倾斜角度的一个或多个信号，并且响应于设定值触发控制器318的操作接收指示当前车轮倾斜角度采取车轮倾斜角度设定值的要求的车轮倾斜要求信号，确定当前车轮倾斜角度是否响应于车轮倾斜要求信号而位于车轮倾斜角度设定值处，并且，如果不是，则输出促使车轮倾斜致动器210移动车轮20、21使得当前车轮倾斜角度采取车轮倾斜角度设定值的控制信号。这样，通过设定值触发控制器318的简单操作，前轮20、21可以被自动地移动到设定值。
各种预定的标准可以被用于确定当前车轮倾斜角度是否″位于″或″采取″(或带有此含义的措辞)车轮倾斜角度设定值。例如，如果当前车轮倾斜角度在关于车轮倾斜角度设定值的预定的公差内(例如，设定值±0.25度)，则当前车轮倾斜角度被认为″位于″或″采取″(或带有含义的措辞)车轮倾斜角度设定值。
操作员可以使用ADU 328输入车轮倾斜角度设定值。例如，在主菜单处，操作员可以通过菜单/选择按钮选择设置菜单屏幕(例如，机器设置)，并且，在该菜单屏幕处，通过菜单/选择按钮选择车轮倾斜角度。
在车轮倾斜角度选择屏幕处，操作员可以使用上、下按钮输入车轮倾斜角度。例如，上、下按钮可以被用于在多个设定值选择之间滚动以突出显示目标设定值。在另一示例中，上、下按钮可以被用于增加和减少设定值直到显示了目标设定值。增加/减少间隔可以是0.1度或更大的，如0.5度。
一旦输入目标设定值，则操作员可以通过按下菜单/选择按钮将该设定值选择成车轮倾斜角度设定值，生成指示该值的设定值信号。该信号由ADUC 320接收，并且可以被存储在ADUC 320中。ADUC 320在CAN总线327上广播指示车轮倾斜角度设定值的信号。该信号由将车轮倾斜角度设定值存储在其存储器中的HVC 322接收。车轮倾斜角度设定值可以由显示器330显示在例如显示器330的菜单设置屏幕中(例如，机器设置)。在另一示例中，车轮倾斜角度设定值可以出现在不同的屏幕(例如，在计量屏幕或其它的屏幕)上，如设定值是否位于中间位置或完全向左或向右移动或位于左侧或右侧之间的任何地方。
WLC 326广播指示要求车轮20、21的当前车轮倾斜角度自动地采取车轮倾斜角度设定值的要求的车轮倾斜要求信号，并且HVC 322接收该信号。因此，在该示例性实施例中，WLC 326和HVC 322接收要求指示车轮20、21的当前车轮倾斜角度响应于设定值触发控制器318的操作自动地采取车轮倾斜角度设定值的要求的车轮倾斜要求信号。
设定值触发控制器318可以包括按钮342和被构造成用于感测按钮342的按下的开关344。控制器318可以被定位在任何适当的位置处，如操作员驾驶室13内。例如，控制器318可以被支撑在操作员驾驶室13内的倾斜控制杆338上，如在倾斜控制杆338的球形旋钮上，用于响应于操作员的手动操作(例如，指尖致动)相对于倾斜控制杆338运动。在其它的示例中，控制器318可以被定位在操作员驾驶室13中的其他位置处，如在控制台(例如，侧控制台)上或靠近操作员的手的位置处，例如靠近转向控制器或靠近变速机构。
开关344可以是，例如，瞬时开关，使得按钮342的手动操作(即，按钮342的按下)导致开关344输出由WLC 326接收并且指示要求车轮20、21的当前车轮倾斜角度自动地采取车轮倾斜角度设定值的要求的车轮倾斜要求信号。车轮倾斜要求信号可以是开/关信号，使得车轮倾斜要求信号缺乏方向和距离的内容，仅要求车轮20、21的当前车轮倾斜角度自动地采取设定值。
c.手动车轮倾斜控制
2010年12月14日提交并且名称为“Wheel Lean Control”的美国专利No.8,412,420中描述了用于手动控制倾斜角度θ的示例性系统和方法，该专利的全部公开内容因此通过引用而被明确地合并在本文中。
返回参照图7，车轮倾斜控制单元334包括WLC 326、设定值触发控制器318、和车轮倾斜控制器336。车轮倾斜控制器336可以包括倾斜控制杆338，所述倾斜控制杆338被构造成用于相对于其中间位置在前后方向上移动，以要求前牵引轮20、21以对应于倾斜控制杆338的位移的期望倾斜速度朝左和右倾斜；和位置传感器340(例如，霍尔效应传感器)，所述位置传感器340被构造成用于感测倾斜控制杆338相对于中间位置的位移的方向和距离。在示例性实施例中，倾斜控制杆338可以被包括在倾斜控制杆338的被安装到操作员驾驶室13中的操作员的座位的右扶手的前端的右箱中。倾斜控制杆338的左箱可以被类似地安装到左扶手。右箱和左箱的倾斜控制杆可以负责控制各种液压功能。倾斜控制杆338可以被包括在任一箱内。
倾斜控制杆338的手动操作引起传感器340输出由WLC 326接收并且指示倾斜控制杆338的位移的方向和距离的信号。WLC326在CAN总线327上广播指示倾斜控制杆338的位移的方向和距离的信号，并且HVC 322接收该信号。HVC 322向适当的电动液压操纵阀226输出控制信号，以促使车轮倾斜液压缸58以要求的倾斜速度在要求的方向上倾斜车轮20、21。
尽管已经按照示例性设计描述了本发明，但是在本公开内容的精神和范围内可以进一步修改本发明。本申请因此旨在覆盖任何变化、应用、或使用其基本原理对本发明的修改。进一步，本申请旨在覆盖源自本公开内容的、如在本发明所属的领域中的已知的或习惯的惯例范围内并落入随附权利要求的限制的范围内的偏离。

Claims (25)

1.一种作业车辆，包括：
底盘；
至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置将底盘支撑在地面上，所述至少一个牵引装置可操作以相对于底盘倾斜，使得车轮倾斜角度由所述至少一个牵引装置限定；
传感器，所述传感器被定位以感测包括施加到底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种的车辆参数；
车轮倾斜致动器，所述车轮倾斜致动器连接到牵引装置以使牵引装置倾斜；
控制单元，所述控制单元被配置成用于接收发送自传感器的信号，并且至少部分地基于所述信号来确定目标车轮倾斜角度，所述控制单元进一步被配置成用于至少部分地基于所述目标车轮倾斜角度来控制车轮倾斜致动器。
2.根据权利要求1所述的作业车辆，进一步包括：
车轮倾斜角度传感器，所述车轮倾斜角度传感器被定位以感测实际车轮倾斜角度的指示；并且
所述控制单元被配置成用于接收由车轮倾斜角度传感器传送的信号，并且所述控制单元进一步被配置成用于确定所述目标车轮倾斜角度和所感测的实际车轮倾斜角度之间的差异，所述控制单元进一步被配置成用于在所述差异大于一阈值时控制所述车轮倾斜致动器以减少所述差异。
3.根据权利要求2所述的作业车辆，其中：所述控制单元连续地确定实际车轮倾斜角度和目标车轮倾斜角度之间的差异。
4.根据权利要求1所述的作业车辆，其中：
所述作业车辆包括具有经由平地机转盘可旋转地安装到底盘的平地铲的自动平地机，
所述传感器包括被构造成用于测量从平地铲传递到平地机转盘的转矩的转矩传感器，
所述控制单元接收指示所测量的转矩的信号并且基于所测量的转矩将该信号处理成近似于所述牵引力。
5.根据权利要求1所述的作业车辆，其中：
所述作业车辆包括具有经由机架结构可旋转地安装到底盘的平地铲的自动平地机，
所述传感器包括被构造成用于测量通过平地铲施加到机架结构的应变的应变仪，
所述控制单元接收指示所测量的应变的信号并且基于所测量的应变将该信号处理成近似于所述牵引力。
6.根据权利要求1所述的作业车辆，其中：
所述作业车辆包括具有经由平地机转盘可旋转地安装到底盘的平地铲的自动平地机，
所述传感器包括被构造成用于测量平地机转盘的旋转位置的旋转传感器，
所述控制单元接收指示所测量的旋转位置的信号并且基于平地机转盘的相对于定中位置的旋转位置的对应的方向和幅值来处理该信号以控制车轮倾斜角度的方向和幅值，借此旋转传感器指示所述牵引力。
7.根据权利要求1所述的作业车辆，其中：
所述作业车辆包括具有经由平地机转盘可旋转地安装到底盘的平地铲的自动平地机，
所述传感器包括被设置在可操作地连接到平地机转盘或平地铲中的至少一个的致动缸内的压力传感器。
8.根据权利要求7所述的作业车辆，其中所述致动缸包括下述缸中的至少一种：
倾斜缸，所述倾斜缸被构造成用于改变平地铲相对于平地机转盘的间距；
平地铲侧移缸，所述平地铲侧移缸被构造成用于沿着平地铲的纵向轴线横向平移所述平地铲；
平铲升降缸，所述平铲升降缸被构造成用于抬升和降低所述平地铲；或
转盘侧移缸，所述转盘侧移缸被构造成用于实现所述平地机转盘和平地铲的侧移。
9.根据权利要求1所述的作业车辆，进一步包括转弯传感器，所述转弯传感器被定位以感测底盘的铰接角度或所述至少一个牵引装置的转向角度中的至少一个，所述转弯传感器可操作地连接到控制单元使得所述控制单元接收指示作业车辆是否执行转弯的转弯信号，所述控制单元被配置成用于响应于转弯信号自动地倾斜所述至少一个牵引装置。
10.根据权利要求1所述的作业车辆，进一步包括运输传感器，所述运输传感器被定位以感测作业车辆的速度或传动状态中的至少一个，所述运输传感器可操作地连接到所述控制单元使得所述控制单元接收指示作业车辆是否以阈值速度移动的运输信号，所述控制单元被配置成用于响应于运输信号将所述至少一个所述牵引装置自动地倾斜成所设置的方向。
11.根据权利要求1所述的作业车辆，进一步包括发动机，所述发动机可操作地连接到所述至少一个牵引装置以推进底盘穿越地面，借此所述至少一个牵引装置被驱动。
12.一种作业车辆，包括：
底盘；
平地铲，所述平地铲被可旋转地安装到底盘；
至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置将底盘支撑在地面上，所述至少一个牵引装置可操作以相对于底盘倾斜远离中间方向，使得车轮倾斜角度由所述至少一个牵引装置限定；
车轮倾斜角度传感器，所述车轮倾斜角度传感器被定位以感测实际车轮倾斜角度的指示；
传感器，所述传感器被定位以感测施加到平地铲上并且传递到底盘的力；
车轮倾斜致动器，所述车轮倾斜致动器连接到牵引装置以相对于中间方向倾斜牵引装置；和
控制单元，所述控制单元被配置成用于接收发送自传感器的信号，并且至少部分地基于所述信号来确定目标车轮倾斜角度，所述控制单元进一步被配置成用于接收由车轮倾斜角度传感器传送的信号，所述控制单元进一步被配置成用于确定所述目标车轮倾斜角度和所感测的实际车轮倾斜角度之间的差异，所述控制单元进一步被配置成用于在所述差异大于一阈值时控制所述车轮倾斜致动器以减少所述差异。
13.根据权利要求12所述的作业车辆，进一步包括第二传感器，所述第二传感器被定位以感测底盘的横向倾角，所述第二传感器向所述控制单元发送指示横向倾角的第二信号，所述控制单元处理第一信号和第二信号以确定目标车轮倾斜角度。
14.根据权利要求12所述的作业车辆，其中：
所述平地铲经由所述平地机转盘可旋转地安装到底盘，
所述传感器包括被构造成用于测量从平地铲传递到平地机转盘的转矩的转矩传感器，
所述控制单元接收指示所测量的转矩的信号并且基于所测量的转矩将该信号处理成近似于作业车辆上的牵引力。
15.根据权利要求12所述的作业车辆，其中：
所述平地铲经由所述机架结构可旋转地安装到底盘，
所述传感器包括被构造成用于测量由平地铲施加到所述机架结构的应变的应变仪，
所述控制单元接收指示所测量的应变的信号并且基于所测量的应变将该信号处理成近似于作业车辆上的牵引力。
16.根据权利要求12所述的作业车辆，其中：
所述平地铲经由平地机转盘可旋转地安装到底盘，
所述传感器包括被构造成用于测量所述平地机转盘的旋转位置的旋转传感器，
所述控制单元接收指示所测量的旋转位置的信号并且基于所述平地机转盘的相对于定中位置的旋转位置的对应的方向和幅值来处理该信号以控制车轮倾斜角度的方向和幅值。
17.根据权利要求12所述的作业车辆，进一步包括转弯传感器，所述转弯传感器被定位以感测底盘的铰接角度或所述至少一个牵引装置的转向角度中的至少一种，所述转弯传感器可操作地连接到控制单元使得所述控制单元接收指示作业车辆是否执行转弯的转弯信号，所述控制单元被配置成用于响应于转弯信号自动地倾斜所述至少一个牵引装置。
18.根据权利要求12所述的作业车辆，进一步包括运输传感器，所述运输传感器被定位以感测所述作业车辆的速度或传动状态中的至少一个，所述运输传感器可操作地连接到所述控制单元使得所述控制单元接收指示作业车辆是否以阈值速度移动的运输信号，所述控制单元被配置成用于响应于所述运输信号将所述至少一个牵引装置自动地返回成中间方向。
19.一种操作作业车辆的方法，所述作业车辆包括底盘和将所述底盘支撑在地面上的至少一个牵引装置，所述至少一个牵引装置限定车轮倾斜角度，该方法包括下步骤：
手动控制至少一个车辆功能，所述至少一个车辆功能是车辆速度、平地铲的方向和位置、传动齿轮、车辆转向、车辆铰接中的至少一种；
使用控制单元以控制车轮倾斜角度使得：
控制单元通过接收自传感器的第一信号测量施加到底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种；
控制单元将第一信号处理成目标车轮倾斜角度；
控制单元控制车轮倾斜致动器，使得所述车轮倾斜致动器将牵引装置的车轮倾斜角度改变成目标车轮倾斜角度。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括下述步骤：
使用所述控制单元来比较牵引装置的目标车轮倾斜角度和实际车轮倾斜角度，使得所述控制单元生成车轮倾斜角度差异；以及
当所述车轮倾斜角度差异等于或大于一阈值时，使用所述控制单元以致动所述车轮倾斜致动器以将所述牵引装置的车轮倾斜角度改变成所述目标车轮倾斜角度。
21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括通过操作控制杆以实现所述车轮倾斜角度的改变来选择性地手动控制所述车轮倾斜角度。
22.一种控制车辆的牵引装置的车轮倾斜角度的方法，该方法包括下述步骤：
感测施加到车辆的底盘上的牵引力或底盘的横向倾角中的至少一种，通过发送第一信号到控制单元完成感测步骤，所述第一信号由指示牵引力的传感器发送；
使用控制单元将第一信号处理成目标车轮倾斜角度；
自控制单元发送致动信号以启动车轮倾斜致动器，使得所述车轮倾斜致动器将牵引装置的车轮倾斜角度改变成目标车轮倾斜角度。
23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括下述步骤：
使用所述控制单元以比较牵引装置的所述的期望车轮倾斜角度和所述实际车轮倾斜角度以产生车轮倾斜角度差异；以及
当所述车轮倾斜角度差异等于或大于一阈值时，使用所述控制单元来致动所述车轮倾斜致动器以将所述牵引装置的车轮倾斜角度改变成所述目标车轮倾斜角度。
24.根据权利要求22所述的方法，其中感测所述牵引力的步骤包括以下步骤中的至少一个：
测量附接到车辆的平地铲的机架结构上的应变；
测量平地铲相对于所述车辆的行进方向的旋转方向；或
测量施加到安装有平地铲的平地机转盘的转矩。
25.根据权利要求22所述的方法，进一步包括下述步骤：
使用所述控制单元来接收指示车辆速度、传动齿轮、车辆铰接角度、或转向角度中的至少一个的第二信号；以及
使用所述控制单元以将所述第二信号连同第一信号处理成所述目标车轮倾斜角度。
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