具有移動式車體的自動化控制的車輛的制作方法

本發明大體上涉及一種車輛，其具有可相對于另一個車輛構件移動的車體以及用于自動地選擇車體的運行模式的控制系統。

背景技術：

通常在建筑和挖掘期間采用承重車輛(包括卡車、輪式裝載機等)以將負載從一個點運輸至另一個點。承重車輛可以包括用于保持材料的車體(通常稱為翻斗車體)，其可相對于車輛底盤上升并且圍繞樞轉點傾卸以清空保持在其中的任何材料。車體位置可以由一個或多個致動器(通常為液壓致動器)控制，該致動器可以將車體在下降的裝載和運輸位置及上升的傾卸位置之間移動。

車體控制裝置(通常稱為提升控制桿)可以方便地位于操作者駕駛室中用于致動車體的上升或下降。用于這樣的車體控制的通常已知設置或位置與以下功能相關：-

-“下降”功能，其中液壓提升汽缸或其它致動器致動成在動力下將車體向下移動；

-“懸浮”功能，其中液壓提升汽缸或其它致動器并未加壓，且允許車體在其自身重力下向下移動；

-“保持”功能，其將車體維持在其當前位置中；以及

-“上升”功能，其致動液壓提升汽缸或其它致動器以在動力下將車體向上移動。

用于懸浮和保持功能的車體控制裝置位置通常在下降和上升位置的車體控制裝置位置中間。

在運輸期間可以使用懸浮功能使得車體抵靠例如車輛底盤。還可以在空的或部分裝載的車體下降時使用懸浮功能。通常可以在車體接近完全降低位置時選擇懸浮功能。如果僅使用下降功能，那么這可以使得車體在動力下向下‘撞擊’至底盤上，從而不利地裝載底盤。操作者可以選擇懸浮功能并且接著駕駛遠離垃圾場，而車體在其自身重力下下降至底盤。

技術實現要素：

本發明因此提供了一種車輛，其包括：

可在至少兩個位置之間移動的車體；

提升系統，其包括連接至車體的至少一個致動器，所述提升系統具有的多種運行模式包括至少：

第一模式，其中至少一個致動器將車體在至少兩個位置之間移動；以及

第二模式，其中車體在其自身重力下移動；

操作者控制車體控制裝置，其用于選擇提升系統的第一模式；

控制系統；以及

至少一個慣性測量單元，其配置成用于將關于車體的車體位置的至少一個位置信號提供至控制系統的傾斜傳感器；

其中所述控制系統配置成如果在從至少一個位置信號中確定車體位置是在第一預定車體位置處并接合第一模式則自動地接合提升系統的第二模式。

附圖說明

現在將僅僅通過舉例的方式參考附圖描述本發明的車輛和控制系統的優選實施例，在附圖中：

圖1是鉸接式承重車輛的側視圖；以及

圖2是組合式變速器檔位選擇桿和車體控制裝置的繪圖。

具體實施方式

本發明的車輛可以是任何類型的車輛，具體是承重車輛，其具有可以相對于另一個車輛構件在第一位置與第二位置之間移動的車體。在此實例中，車體相對于底盤上升和下降。這樣的車輛包括鉸接式或非鉸接式車輛。圖1中說明了鉸接式傾卸卡車的形式的一種示例性車輛10。

車輛10可以包括附接至第二框架12(在此實例中示出為掛車單元)的第一框架11(在此實例中示出為牽引車單元)。框架11、12可以由耦接件13附接在一起。第一框架11可以包括容置車輛10的操作者控制件的操作者駕駛室14。可以是鉸接接頭的耦接件13可以允許第一框架11和第二框架12中的每一個定向成與另一個框架12、11成不同偏航角和/或側傾角。

第二框架12可以包括適用于承載負載的車體17，諸如翻斗車體。車體17可以在樞轉點處樞轉地附接至第二框架12的底盤18。第二框架12可以進一步包括提升系統15，其在啟動時使車體17從第一車體位置19上升(在此實例中，第一車體位置是抵靠在底盤18上的“車體向下”位置)，從而使得其圍繞樞軸旋轉至第二車體位置20中(在此實例中，第二車體位置是與底盤18成一定角度的“車體向上”傾卸位置)。隨著車體17旋轉至第二車體位置20中，車體17可以將某些或全部材料或負載從車體17中取出。提升系統15還可以啟動成實行相反操作，其中車體17從第二車體位置20下降返回至第一車體位置19。車體17可以是任何類型的容器，并且可以在頂部打開、完全封閉或部分封閉。

在又另一種類型的車輛中，車體17可以包括操作者駕駛室14或相對于底盤18上升和下降或者移動的另一個車輛構件，或不同車輛構件。

提升系統15可以包括連接在車體17與底盤18之間的至少一個致動器。可以在車輛10的每一側上提供一個致動器。可替代地，可以在車體17下方或以另一種配置提供一個或多個致動器。提升系統15可以進一步包括由車輛的動力單元(例如發動機)驅動的泵，其用于將加壓工作流體供應至致動器。致動器可以是提供固定長度的直線運動的汽缸致動器。這樣的致動器可以包括可在閉合汽缸內移動的緊密配合的活塞。活塞可以附接至桿，其從汽缸的一端延伸以提供機械輸出。汽缸可以在每一端處具有接納或回流流體的端口。

提升系統15可以是液壓系統，其包括至少一個液壓致動器。可替代地，提升系統15可以是氣動或電氣系統，其包括氣動或電氣致動器。

諸如提升閥的至少一個閥可以結合致動器使用以控制加壓流體至致動器的供應/來自致動器的加壓流體的供應。提升閥可以是四通定向閥。當致動器是汽缸致動器時，提升閥可以取決于動力沖程的期望方向(如果存在)將汽缸端口連接至工作流體供應器或流體回流容器。提升閥可以具有第一(延伸)閥位置，這使得致動器延伸。對于汽缸致動器，第一汽缸端口可以連接至流體供應器且第二汽缸端口可以連接至流體回流容器。提升閥可以具有第二(縮回)閥位置，這使得致動器縮回。對于汽缸致動器，第二汽缸端口可以連接至流體供應器且第一汽缸端口可以連接至流體回流容器。提升閥可以具有第三(懸浮)閥位置，其中致動器未加壓或處于低壓下。對于汽缸致動器，這兩個汽缸端口可以連接至大氣壓力或低壓源，例如流體容器。提升閥可以具有其中致動器保持加壓的第四(保持)閥位置。對于汽缸致動器，致動器可以保持加壓但是防止任何工作流體的流動。

車輛10可以包括接觸地面23的一個或多個地面接合裝置21、22。地面23可以是上面有車輛10在運行的地面或任何表面。地面接合裝置21、22可以是例如由車輛的動力單元驅動以使得車輛10能夠沿著地面23移動的履帶和/或車輪，且車輛10可以包括任何數量的地面接合裝置22。如圖1中所說明，第一框架11可以具有一對第一框架地面接合裝置22且第二框架12可以具有兩對第二框架地面接合裝置21，其中每一對地面接合裝置21、22中的一個位于車輛10的任一側上。

操作者控件可以包括一個或多個制動致動器(諸如踏板)、變速器檔位選擇桿25、一個或多個車體控制裝置24(通常視為提升桿)和轉向裝置。在一個實施例中，單個車體控制裝置24可以安裝在變速器檔位選擇桿25上或結合該變速器檔位選擇桿。如圖2中所示，車體控制裝置24可以包括變速器檔位選擇桿25上的開關。開關可以包括多位置搖臂開關，其具有下降(L)、上升(R)和保持(H)的位置。可以省略保持位置，但是在這種情況中，提升閥仍然可以具有如上所述的保持功能。可替代地，車體控制裝置24可以包括安裝成在各個位置之間樞轉的單獨桿。

車輛10可以包括一個或多個電子控制單元(ECU)，其配置成監測運行參數并且控制各種車輛的系統和部件的運行。這些ECU將在本文統稱為控制單元。

車體控制裝置24可以操作地連接成將提升信號提供至控制單元。車體控制裝置24的每個位置可以將不同的提升需求信號提供至控制單元。提升閥和泵可以操作地連接至控制單元并且由此受到控制。

車輛10可以進一步包括安裝在車體17上的至少一個位置傳感器26，其配置成確定車體17相對于底盤18的角度/位置并且將關于該車體的位置信號提供至控制單元。一個位置傳感器26可以安裝在車體17上且第二位置傳感器26可以安裝在車輛10的另一個部分上，例如安裝在安裝有車體17的底盤18上。如果車輛10是鉸接式車輛，那么第二位置傳感器26可以安裝在第一框架11(牽引車單元)上。

位置傳感器可以包括配置成用作傾斜傳感器的慣性測量單元(IMU)。位置傳感器可以是任何類型的IMU，例如壓電、電容式、電勢測定、霍爾效應、磁阻、壓阻或任何類型的微機電系統(MEMS)。這些傳感器通常包括“檢驗”質量。此質量相對于傳感器的框架移動。框架與檢驗質量之間的移動的差異與其加速度有關并且可以各種方式測量：電容式、壓電式和壓阻式。可通過測量x、y和z方向上的線性加速度和關于x、y和z軸的角速度來完整地描述實心物體的移動。

控制單元可以基于接收自位置傳感器的位置信號確定車體17相對于車輛的其它部分(諸如底盤18或第一框架11)的角位置。當使用兩個位置傳感器時，控制單元可以比較接收自這兩個傳感器的位置信號。如果位置信號是相同的，那么車體17是在下降位置中。如果它們是不同的，那么控制單元可以使用算法來計算車體17與底盤18/第一框架11之間的相對角度差。此相對差是“車體向上”角度。對于鉸接式車輛，應當注意的是，第一框架11和第二框架12本身可以成不同角度，且該算法可以考慮到這一點。GB-A-2497134描述了可如何使用IMU來計算鉸接式車輛中的車體的相對角位置，從而考慮數種不同情況。本文檔的內容通過引用結合在本文。

工業實用性

本發明的車輛可以是多種車輛中的任一種，而不僅僅是本文所述的這些車輛，該車輛具有車體17，其可以相對于底盤18或其它車輛構件上升或下降或者移動。具體地，車輛10可以是具有經液壓控制的可樞轉翻斗車體的傾卸卡車。

當操作者系統車體17上升或將其從第一車體位置19移動至第二車體位置20(其可以是第一運行模式)時，他可以選擇車體控制裝置24的上升(R)位置。這可以將第一提升需求信號提供至控制單元。當接收到此信號時，控制單元可以將提升系統的閥切換至第一閥位置。控制單元還可以調整車輛動力單元的速度，以按照適當的運行速度運轉來驅動泵。這可以使得提升系統15的致動器延伸，由此使車體17上升或將其從第一車體位置19朝第二車體位置20移動。在傾卸車系統的情況中，使車體17上升的動作還可以使得其樞轉，由此清空其中的某些或全部材料。

當操作者希望在車體17已經清空或部分清空之后將車體從上升位置(可以是第三運行模式)下降或將其移動至第一車體位置19時，他可以選擇車體控制裝置24的下降(L)位置。這可以將第二提升需求信號提供至控制單元。當接收到此信號時，控制單元可以將提升系統的閥切換至第二閥位置。控制單元還可以調整車輛動力單元的速度，以按照適當運行速度運轉來驅動泵，且這可以使得液壓致動器縮回和下降或將車體17朝第一車體位置移動。

當使用下降功能時，車體17尤其在其仍然部分裝載時有可能碰撞到底盤18或其它車輛構件的風險。為了避免此風險，在車體17到達其行程末端時，操作者迄今為止必須借助于車體控制裝置24手動地管理懸浮功能。在本發明的車輛10中，控制系統在某些情況下可以自動地管理懸浮功能(第二運行模式)。這可以發生在控制系統從由位置傳感器產生的位置信號確定車體17在預定位置且接合下降功能的情況下。控制系統可以通過從由車體控制裝置24產生的提升需求信號確定車體控制裝置24的位置來確定哪種功能正在運行。

如果滿足該條件，那么控制單元可以將提升閥從第二(縮回)閥位置切換至第三(懸浮)閥位置以將工作流體至流體容器的流動轉向或將其減少為零。這可以使得致動器減壓并且允許車體17在其自身重力下移動。如果以電驅動泵，那么可以切斷泵。

預定位置可以是車體17與底盤18成小于5°的角度(例如2°)時的位置。如果確定車體17不再在預定位置中，那么可以通過控制單元自動地脫離懸浮功能。

自動接合的懸浮功能可以保持活動直至操作者緊接著選擇上升功能為止。這意味著車體17可以響應于車輛10正行駛時底盤18在負載下的任何偏轉而移動(即，液壓或其它致動器可以稍微延伸/縮回)。

當接合懸浮功能時，操作者可以在任何時間替換此懸浮功能并且通過將車體致動器24移動至適當位置來選擇保持功能(如果可用)。

可替代地，當其它車輛系統檢查指示懸浮功能保持活動并不安全時可以由控制單元自動地脫離懸浮功能。

車輛10還可以設置有“軟停止”功能，其在車體17正上升且靠近車體向上位置時自動地啟動。迄今為止，操作者必須在車體到達車體向上位置時借助于車體控制裝置24手動地減緩爬升角度并且接合保持功能。在本發明的車輛10中，控制系統可以隨著到達第二預定車體位置而自動地減緩車體17的移動速度，并且當到達車體向上位置(第三預定車體位置)時接合保持功能(第四運行模式)。這可以發生在控制系統從由位置傳感器產生的位置信號確定車體17在第二預定位置且接合上升功能的情況下。控制系統可以通過從由車體控制裝置24產生的提升需求信號確定車體控制裝置24的位置來確定哪種功能正在運行。

如果滿足該條件，那么控制單元可以在到達第二預定車體位置時減少工作流體至致動器的流動，從而減緩車體17的移動速度。當車體17到達第三預定車體位置時，控制單元可以將提升系統的閥從第一(延伸)閥位置切換至第四(保持)閥位置。這可以使得車體17的位置鎖定在此第三預定位置處。第二預定車體位置可以是車體17與底盤18或其它車輛部分成大于60°的角度時的位置。第三預定車體位置可以是車體17與底盤18或其它車輛部分成70°的角度時的位置。

如果車輛10具有用于車體控制裝置24的保持位置，那么當操作者系統接合保持功能時，他可以將車體控制裝置24移動至保持位置。這可以將保持需求信號提供至控制單元。當接收到此信號時，控制單元可以將提升系統的閥切換至第四(保持)位置。控制單元還可以調整車輛動力單元的速度，以按照適當的運行速度運轉來驅動泵。這可以使得鎖定車體17的位置。