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维戈塞尔塔对毕尔巴鄂竞技: 可轉向車輛.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201280050881.7

申請日:

20120903

公開號:

CN103889204B

公開日:

20181218

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01B69/00,B62D1/22,B62D6/00,B62D5/12,B62D5/04 主分類號: A01B69/00,B62D1/22,B62D6/00,B62D5/12,B62D5/04
申請人: 意大利凱斯紐荷蘭股份公司
發明人: R·默爾塞利,F·卡努托,P·特科,E·拉福內
地址: 意大利都靈
優先權: EP2012067082W,ITTO20110795A
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 代理人: 錢亞卓
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201280050881.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種可轉向的自推進車輛(20),其包括可旋轉的轉向柱(21),該轉向柱被連接成用以控制車輛的一個或多個接地構件(26)的轉向角。車輛在轉向柱和接地構件之間包括:第一轉向伺服機構,其具有至少第一轉向輔助特征結構;第二轉向伺服機構,其具有也被連接成用以作用在轉向柱(21)上的第二轉向輔助特征結構。設有控制器(41),以用于使得第一和第二轉向輔助特征結構根據控制器(41)中生成的一個或多個控制命令來影響車輛(20)的轉向。

權利要求書

1.一種可轉向的自推進車輛(20),其包括轉向機構,該轉向機構具有可旋轉的轉向柱(21),該轉向柱被連接成用以控制車輛(20)的一個或多個接地構件(26、27)的轉向角,所述轉向柱(21)在第一位置中作用在第一轉向伺服機構(24、28、29、31、32、33)上,該第一轉向伺服機構至少具有第一轉向輔助特征結構,所述轉向柱(21)的最下側端部固定到第一轉向伺服機構的液壓控制閥,其中所述液壓控制閥通過液壓進給管線(31、32)連接到第一轉向伺服機構的液壓轉向缸(33);其特征在于,所述轉向柱(21)進一步在第二位置中作用在第二轉向伺服機構(39)上,該第二轉向伺服機構具有第二轉向輔助特征結構;所述車輛還包括控制器(41),該控制器用于使得第一轉向輔助特征結構和第二轉向輔助特征結構組合起來根據控制器(41)中生成的一個或多個控制命令借助于僅僅液壓轉向缸(33)來影響車輛(20)的轉向,以在車輛中提供至少一個轉向模式。2.根據權利要求1所述的車輛(20),所述車輛是駕駛員操作的車輛,并且包括操作性地連接到轉向柱(21)的一個或多個轉向輸入構件(23;49),其中控制器(41)根據經由至少一個所述轉向輸入構件(23;49)的一個或多個駕駛員輸入生成控制命令。3.根據權利要求1或2所述的車輛(20),其中第一轉向伺服機構(24、28、29、31、32、33)是液壓轉向伺服機構,該液壓轉向伺服機構包括液壓轉向閥(24)和至少一個液壓轉向缸(33),該液壓轉向閥相對于轉向柱(21)的旋轉角度生成導向液壓信號,所述至少一個液壓轉向缸被連接成用以調節一個或多個接地構件(26、27)的轉向角,導向液壓信號被導向成用以控制液壓轉向缸(33)。4.根據權利要求1所述的車輛(20),其中第二轉向伺服機構(39)是電動動力轉向伺服機構,該電動動力轉向伺服機構包括:馬達,該馬達用于生成作用在轉向柱(21)上的扭矩;以及信號發生器,該信號發生器用于生成控制信號,所述控制信號確定扭矩的作用幅值和作用方向。5.根據權利要求1所述的車輛(20),其中控制器(41)是可編程的,并且其中車輛(20)包括人機界面(43),利用該人機界面,駕駛員能夠輸入命令以選擇轉向伺服機構(24、28、29、31、32、33;39)的操作的兩個或更多個編程模式。6.根據權利要求5所述的車輛(20),其中車輛(20)是農業車輛,并且人機界面(43)包括切換界面(44、46),以用于在牽引機分別在田地的沒有犁過的地方和在其它位置中的運動期間控制轉向的編程模式之間進行選擇。7.根據權利要求6所述的車輛(20),其中人機界面(43)包括相應的開關,以用于選擇編程模式,并在選擇了所述編程模式之后接下來選擇子模式。8.根據權利要求6或7所述的車輛(20),其中所述其它位置包括田地和道路。9.根據權利要求7所述的車輛(20),其中在選擇了沒有犁過的地方的操作之后能夠獲得的子模式包括本文所限定的阻尼轉向子模式、最大輔助子模式、自動轉向對中子模式和鎖定到鎖定輔助子模式;以及在選擇了其它位置的操作之后能夠獲得的子模式包括本文所限定的路上子模式、阻尼轉向子模式和最大輔助子模式。10.根據權利要求2所述的車輛(20),其包括兩個或更多個與轉向柱連接的能夠選擇性地操作的轉向輸入構件(23、49),所述轉向輸入構件是方向盤(23)和操縱桿(49)或者包括方向盤和操縱桿。11.根據權利要求10所述的車輛(20),其中方向盤(23)機械地聯接到轉向柱(21)。12.根據權利要求10所述的車輛,其中操縱桿(49)電子地聯接到第二轉向伺服機構(39)。13.根據權利要求1所述的車輛,其包括發射的車輛引導信號的至少一個接收器和將接收到的引導信號轉換為轉向輸入命令的至少一個控制器(41),所述轉向輸入命令被輸入到第一轉向伺服機構(24、28、29、31、32、33)和/或第二轉向伺服機構(39)。14.根據權利要求1所述的車輛(20),其中轉向輔助的量能夠根據以下信號中的至少一個信號進行調節:●車輛速度或車輪速度●方向盤角度●電動馬達位置●操縱桿位置●可轉向車輪對準角度●轉向柱上的扭矩●一個或多個液壓轉向缸中的液壓壓力●方向盤上的駕駛員輸入扭矩●電動馬達供應電流或電壓。

說明書

技術領域

本發明涉及可轉向車輛,優選地涉及駕駛員操作的自推進車輛。具體地,本發明涉及較重型的車輛,其需要在各種類型的表面上執行不同的操縱。因此,本發明能夠例如應用于:施工車輛,例如挖掘機、推土機和滑移式裝載機;某些級別的軍事車輛;和農業車輛,例如牽引機,在本發明的方面中這是最適用的;農場裝載機/抓斗;以及多用途車輛(即拾取式車輛,其具有前向駕駛室、拾取平臺、裝備有越野輪胎的四輪驅動傳動系、以及允許牽引農業器具的低比率分動器)。

背景技術

眾所周知的是為駕駛員操作的車輛的轉向子系統提供動力輔助。

在各種類型的車輛中,已經許多年沒有什么進展,尤其是在較大型的車輛的情況下,在這樣的車輛中所需的轉向力可能較大,以提供為液壓伺服機構的動力輔助。這包括泵,該泵用于對包括伺服閥的回路中的諸如液壓油的流體進行加壓。伺服閥的打開程度由車輛的轉向柱的轉動來確定,該轉向柱通過機械連接方式聯接到閥的輸入軸。

該閥根據所得到的閥設定將液壓流體壓力導向到輔助馬達,在某些應用中該輔助馬達是在每一端處具有可延伸臂的線性液壓缸,而在某些其它的應用中該輔助馬達可以是例如流體靜力學馬達。

缸在裝配時通過臂的端部與車輛的可轉向車輪相互連接,以取代常規的實心轉向連接構件。該缸可以以相同的方式用作剛性連接件,或者當臂由于伺服機構的操作而發生延伸時,該缸可以用來減小使方向盤克服車輛的質量通過可轉向車輪作用而提供的阻力而轉動所需的力。

這種普通類型的動力輔助使得裝備有該動力輔助的車輛的駕駛員感受轉向“輕”(即相對不費力氣)的感覺。此外,如果伺服機構由于任何原因失效,那么該缸變得剛性,并且以相同的方式用作常規連接構件。因此,在伺服機構出現故障的情況下仍然能夠使車輛轉向,盡管要通過駕駛員施加顯著更大的力。

然而,上述普通類型的液壓伺服機構的一個特征在于,它們自身不提供“自對中”特征。這在大多數自推進的駕駛員控制的車輛中當然是重要的,原因在于強烈期望的是,在駕駛員釋放轉向輸入構件(在客車和所列的大部分車輛類型中為方向盤)的情況下,可轉向車輪返回到“筆直向前”的設定。

客車轉向通常被設計成與正后傾角結合,正后傾角引起機械自對中效果。當車輛在較平滑的碎石鋪面道路上行駛(對于這樣的車輛,這是通常的情況)時,這用來提供方向穩定性。

在農業車輛在越野工況下操作時,例如當在田地中行駛時的情況下,自對中轉向效果的好處是有限的。

這部分地是由于例如犁過的田地的犁溝或其它特征超越了由包括正外傾角的設計特征所帶來的任何自對中效果。犁溝所引起的作用在可轉向車輪(或牽引機的其它接地構件,如果裝配有的話)上的力超出由轉向幾何結構所引起的任何自對中力。

此外,在許多環境下,當在田地中操作時,牽引機操作者可能會發現,自對中效果是不方便的。當在沒有犁過的地方轉動時,或者當沿著田地的彎曲邊緣行進時,當在側向斜坡上行駛(以所謂的“偏航狀運動”)時,或者當利用兩個車輪在犁溝中犁地時,出現這樣的例子。

此時,實際上可能期望的是在延長的操作時間段內“固定”轉向角。因此,牽引機駕駛員可能會發現,麻煩的是必須不斷地調節轉向輸入構件,以克服自對中效果且保證轉向角恒定不變。

在任何情況下,現代牽引機是復雜的多用途車輛,其可以裝配有或聯接有需要從操作者的駕駛室內進行操作的許多子系統(例如收割機、噴霧設備和耕種器具)。當操作這樣的子系統時,駕駛員可能會發現非常難以同時進行轉向輸入調節。

另一方面,當在較平坦的田地上沿直線運動時,或者當在道路上行駛時,牽引機操作者可能會發現對于牽引機而言期望的是以與其它道路車輛類似的方式進行作用,由此具有自對中轉向效果或者具有從安全、穩定性和/或便利性角度考慮有用的其它效果。

另一種已知類型的動力轉向輔助機構是電動類型的,其中轉向柱的旋轉被轉換(例如利用霍爾效應裝置或者其它類型的傳感器)為電信號。繼而這些可以用來產生用于電動馬達的命令,該電動馬達被連接以向轉向柱提供旋轉助力。實際上,在某些布置中,轉向柱自身的軸在其長度的一部分上構成馬達的轉子。

期望的是能夠調節在變化的環境下操作的大型、重型車輛的轉向特性,以考慮主導類型的使用。具有或不具有自對中轉向效果是可能期望進行調節的示例性類型的特征,但是還存在其它情況下,例如但不限于:轉向的阻尼程度(即轉向與設定的轉向角偏移的程度);為輔助車輛操作者而施加的動力輔助的程度;盡可能快地從一個鎖定位置轉動到相反的鎖定位置的輔助;以及更加普通的過渡特征,其考慮從粗糙越野路面到道路或平滑田地行駛的改變。

發明內容

本發明試圖提供現有的動力轉向輔助中不具有的一個或多個優點。為此,根據本發明,在寬泛的方面中,提供一種可轉向自推進車輛,其包括轉向機構,該轉向機構具有可旋轉的轉向柱,該轉向柱被連接成用以控制車輛的一個或多個接地構件的轉向角,所述車輛包括:在第一位置(例如轉向柱的端部,并設置在轉向柱和接地構件之間)中作用在轉向機構上的第一轉向伺服機構,該第一轉向伺服機構至少具有第一轉向輔助特征結構;在第二位置(例如沿著其長度的中間位置)中作用在轉向機構上的第二轉向伺服機構,該第二轉向伺服機構具有第二轉向輔助特征結構;以及控制器,該控制器用于使得第一和第二轉向輔助特征結構根據控制器中生成的一個或多個駕駛員輸入和/或一個或多個控制命令來影響車輛的轉向。

存在具有不同輔助特征的兩個伺服機構,與用于確定它們中的每一個將其輔助特征施加于車輛轉向的程度的控制器一起,意味著能夠在車輛中提供各種各樣的轉向模式。這些可以被設計成例如用于在犁溝田地中或在車轍地面上行進的情況,或者用于在平滑表面上行進的情況。根據寬泛地描述的本發明,多種其它特征選擇標準可以較好地、等同地形成用于設計/控制理念的基礎。

本文中的“連接”指的是引起或允許一個部件或子系統影響另一個部件或子系統的各種方式。從而,例如轉向柱可以借助于物理(機械)連接或電子連接(涉及伺服馬達和信號有線或無線通信協議)而被連接成用以控制一個或多個接地構件的轉向角。連接的另一種可能性是借助于流體動力部件,例如液壓或氣動回路。

在本發明的優選實施例中,車輛是駕駛員操作的,但是如下所述,這并不是必需的情況。

優選地,第一轉向伺服機構是液壓轉向伺服機構,該液壓轉向伺服機構包括液壓轉向閥和至少一個液壓轉向缸,該液壓轉向閥相對于轉向柱的旋轉角度生成導向液壓信號,所述至少一個液壓轉向缸被連接成用以調節一個或多個接地構件的轉向角,導向液壓信號被導向成用以控制液壓轉向缸。

因此,在本發明的優選實施例中,第一轉向伺服機構可以類似于上述類型的已知的液壓動力轉向系統。實際上,在本發明的范圍內,可以以低成本調整已知的動力轉向液壓系統,而用作本發明的第一伺服機構。然而,在本發明的其它實施例中,第一伺服機構可以是其它的設計。

另外,優選地,第二轉向伺服機構是電動動力轉向伺服機構,該電動動力轉向伺服機構包括:馬達,該馬達用于生成作用在轉向柱上的扭矩(旋轉力);以及信號發生器,該信號發生器用于生成控制信號,所述控制信號確定扭矩的作用幅值和作用方向。

使用電動動力轉向伺服機構意味著,在本發明的車輛中,可以容易地提供混合轉向輔助布置,其中兩個伺服機構具有不同的但是容易組合的特征。

以與第一伺服機構類似的方式,第二伺服機構可以是上述的類型,或者根據需要和根據要考慮的確切應用而可以是另外的類型。

便利地,控制器是可編程的,并且其中車輛包括人機界面(HMI),利用該人機界面,駕駛員能夠輸入命令以選擇轉向伺服機構的操作的兩個或更多個編程模式。

HMI可以被設計成用以提供使用的容易性和速度,由此最小化牽引機駕駛員在執行不同的操縱的同時必須注意選擇轉向輔助模式的注意程度。為此,當車輛是農業車輛時,HMI包括切換界面,以用于在牽引機分別在田地的沒有犁過的地方和在其它位置中的運動期間控制轉向的編程模式之間進行選擇。

優選地,HMI包括相應的開關,以用于選擇編程模式,并在選擇了所述編程模式之后接下來選擇子模式。因此,在本發明的優選實施例中,以極為簡單就能實現且能夠快速完成的方式,HMI可以允許“滾動”通過可選擇的模式的序列。

可任選地且優選地,其它的位置包括但不限于田地和道路。

在本發明的特別優選的實施例中,在選擇了沒有犁過的地方的操作之后能夠獲得的子模式包括本文所限定的阻尼轉向子模式、最大輔助(“不費力”)子模式、自動轉向對中子模式和鎖定到鎖定輔助子模式;以及在選擇了其它位置的操作之后能夠獲得的子模式包括本文所限定的路上子模式、阻尼轉向子模式和最大輔助(“不費力”)子模式。

便利地,車輛包括兩個或更多個與轉向機構連接的能夠選擇性地操作的轉向輸入構件,所述轉向輸入構件是方向盤和操縱桿或者包括方向盤和操縱桿。因此,本發明適用于農業牽引機或滑移式裝載機,其中設有操縱桿控制,以用于在駕駛員的座椅反向并且他/她經由操作者艙室的面向后的窗口觀察車輛操作時,允許駕駛員使牽引機轉向。

在具有方向盤的情況下,方向盤優選地機械聯接到轉向柱,但是方向盤可以是電子輸入裝置,其生成電氣信號,而不是直接物理地聯接到轉向柱。操縱桿優選地電子地聯接到第二轉向伺服機構,但是在本發明的某些實施例中,其可以通過氣動或液壓運動模擬回路或者甚至機械聯接件進行連接。

盡管在常規上短語“轉向柱”指的是長形軸狀的柱,該柱在正常使用時是剛性的,并且從車輛駕駛室的前隔板延伸,以連接到向前安裝的轉向連接部件,但是在本發明的情況下,這不是必需的。因此,車輛的轉向系統在原理上可以根據電子命令進行操作(所謂的“有線轉向”布置),在這種情況下,轉向柱可能需要足夠長,以僅僅用于將方向盤相對于駕駛室儀表盤或儀表板通過軸頸進行連接。

第一和第二伺服機構可以以這樣的尺寸制造,并且可以位于轉向柱上,以與這樣的轉向柱設計相符。如下限定的轉向機構的原理操作部分雖然被稱為“轉向柱”,但是其同樣不能以常規的意義來解釋;并且不必如上所述地相對于儀表盤或儀表板進行安裝。所有的這樣的變型處于本發明的范圍內。

此外,車輛的轉向裝置可以包括在文字意義形式上不屬于轉向柱的部分的部分和子系統。為此,在本文中,術語“轉向機構”旨在涵蓋所有機械地、電氣地、電子地或機電地連接的布置,該布置將駕駛員或其它轉向輸入轉換為接地構件的轉向動作。

在進一步的可選改進中,本發明的車輛可以包括發射的車輛引導信號的至少一個接收器和將接收到的引導信號轉換為轉向輸入命令的至少一個控制器,所述轉向輸入命令被輸入到第一轉向伺服機構和/或第二轉向伺服機構。

因此,本發明的車輛可以被布置成用以根據遠程引導機制進行操作。

作為這種布置的一個例子,在非常大的農場上,根據從軌道衛星發射的命令信號,繼而可以包含存儲在存儲裝置中的牽引機要在其中操作的田地地圖,而進行牽引機的方向引導。這樣的自動引導車輛在執行田地任務時完全不需要操作者的輸入,相反根據從衛星發射且由車載信號接收器接收的數據進行操縱。

這種類型的布置可以根據“全球定位系統”信號或者特別產生的用于所考慮的農場的其它信號,來進行操作。

當在非常大的田地中執行諸如犁地或播種的操作時,出現了使用裝備有信號接收器的車輛的另一個例子。在這種情況下,如果該田地是大致規則的形狀,例如矩形,那么承包者可以在田地中同時操作多個牽引機。因此,能夠非??燜俚贗瓿商锏厝撾瘢ú⑶矣紗死繢糜欣鈉筇跫?,或者所考慮的車輛的使用計劃安排)。

因為每個牽引機都將完成與其它牽引機大致相同的操縱,所以雖然在各種情況下跟隨移動到一側的線或者與相鄰的牽引機相比另一個牽引機橫穿田地的寬度,但是不必在每個牽引機的駕駛室中設置駕駛員。相反,可以一個“命令”牽引機由駕駛員操作,對于其它的牽引機,形成沒有駕駛員的組。

命令牽引機可以在駕駛員的控制下操作,或者可以在某些其它的基?。ɡ繾遠薊疲┥轄脅僮?,并且可以經由發射器將引導命令傳遞到組中的其它車輛。后者將接收命令,并且生成用于一個或兩個轉向伺服機構的控制命令。因此,無駕駛員的牽引機可以例如復制“命令”牽引機的操縱,或者考慮到側向位移或無駕駛員的車輛操作的田地的部分中的局部條件,可以以修改的方式復制這些操縱。

在進一步的變型中,組中所有的牽引機都可以是無駕駛員的,并且可以遠程接收所生成的引導/轉向命令。管理人員可以從田地的邊緣,或者甚至從遠程位置(使用例如遙感設備,例如聯接到發射器且裝配到一個或多個牽引機的攝像機),來監督組中牽引機的操作。

優選地,轉向輔助的量能夠根據以下信號中的至少一個信號進行調節:

·車輛速度或車輪速度

·方向盤角度

·電動馬達位置(角度)

·操縱桿位置

·可轉向車輪對準角度

·轉向柱上的扭矩

·一個或多個液壓轉向缸中的液壓壓力

·方向盤上的駕駛員輸入扭矩

·電動馬達供應電流或電壓

·引導信號。

當參考本文中的可轉向車輪的對準角度時,可以考慮:可轉向前輪(如常規牽引機中具有的);可轉向后輪,例如聯合收割機中通常采用的那些可轉向后輪;和/或鉸接車輛框架布置,如所謂的雙向或鉸接牽引機中所用的,其中液壓缸引起車輛框架的前后部分的鉸接運動。本發明能夠應用于所有這些類型的轉向裝置;并且本文中參考“可轉向車輪”和類似的部件應當相應地進行解釋。

附圖說明

以下將參考附圖,借助于非限制性例子,描述本發明的優選實施例,其中:

圖1為根據本發明的采用本文所述特征的車輛的部分的示意性透視圖;

圖2示出了根據本發明的適用于車輛的“人機界面”(HMI)的例子;

圖3為示出了安裝在農業牽引機的駕駛室儀表盤中的圖2的HMI的透視圖;

圖4為示出了形成本發明的一部分的某些其它部件在根據本發明的牽引機的駕駛室中的位置的透視圖;

圖5a示出了可以由牽引機執行的第一操縱(從道路進入田地)的例子的俯視平面圖,圖5b示出了此時圖2和3的HMI的狀態;

圖6a示出了可以由圖5a和5b的牽引機執行的第二操縱(執行包括沿著田地穿過的任務)的例子,圖6b示出了該操縱期間HMI的主導狀態;

圖7a和7c示出了可以由牽引機執行的第三操縱(開始和完成沒有犁過的地方的轉動)的例子,圖7b和7d示出了HMI的狀態;

圖8a示出了牽引機可以完成的第四操縱(從田地返回到道路)的例子;以及

圖8b示出了此時HMI的狀態。

具體實施方式

參考附圖,根據本發明的為牽引機20(圖3-8)形式的自推進車輛包括可旋轉的轉向柱21。

在圖示的實施例中,轉向柱21采取長形桿的形式,該長形桿在其長度的主要部分上是實心且剛性的。

在所示的優選實施例中,轉向柱21在牽引機20的駕駛室22內在上端部處與為常規方向盤23形式的轉向輸入構件相互連接,在牽引機的動力傳動系隔室內前向端部處在下端部處與將在以下更詳細地描述的液壓轉向輔助子系統的控制閥24相互連接。

在本發明的大多數實施例中,具有方向盤或另一種轉向輸入構件,但是可以將本發明的車輛設計為無駕駛員版本,其中并不嚴格需要提供轉向輸入構件。然而,在實施過程中,即使在趨于無駕駛員的車輛版本中,通常也具有轉向輸入構件,以便在需要的情況下提供駕駛員輸入的選擇。

轉向柱21沿著其長度在兩個或更多個位置處通過軸頸連接在一個或多個軸承中,以便允許轉向柱繞其縱向軸線旋轉。為了易于進行圖示,在圖1中省略了軸承,該軸承可以是常規的設計。

轉向柱21可任選地可以包括這些部件中常見的一系列工程特征中的任何特征。這些特征包括可伸縮區段和鉸接接頭,該可伸縮區段在碰撞事故的情況下吸收能量,該鉸接接頭為例如圖1中可以看到的可選的接頭42,以允許傳遞沿著轉向柱的整個長度不是完全筆直的轉向柱中的旋轉運動。

在所示的實施例中,牽引機20包括四個接地構件,這些接地構件為成對的前輪(26)和后輪(27)的形式(圖5a)。

前輪26由于轉向柱21的旋轉而是能夠轉向的。為此,轉向柱21在其最前側端部21a處操作性地連接到構成轉向機構的一系列轉向連接構件。轉向機構與轉向柱21和可轉向前輪26相互連接,以便將轉向柱21的旋轉運動轉換為大致豎立的車輪26繞后傾(轉向)軸線的旋轉,該后傾軸線是可轉向車輪設計的眾所周知的參數。

本發明的車輛20包括第一轉向伺服機構,該第一轉向伺服機構為上述液壓轉向助力子系統的形式。

該子系統包括液壓控制閥24,在本發明的優選實施例中,該液壓控制閥是具有旋轉輸入的雙作用雙向比例閥,轉向柱21的最下側端部21a固定到該比例閥,從而轉向柱21的順時針和逆時針旋轉使得例如閥芯運動到中心(閉合)位置的任一側。

閥24在輸入側上以自身已知的方式連接有一對液壓進給管線28、29,該一對液壓進給管線繼而連接到泵的輸出端口,該泵用于對由閥24和相關的部件構成的回路中的液壓流體(例如油)進行加壓。

在輸出側上,閥24通過另外的液壓進給管線31、32連接到雙作用液壓缸33。

如圖所示,缸33固定地安裝在車輛20中,在車輛的正常使用下該缸處于水平的取向。在每個端部處,缸33包括相應的可延伸的轉向連接臂34、36。

連接臂34、36中的每個在自由端部處終止于球座接頭37或類似的固定件,連接臂通過該球座接頭或類似的固定件固定到可轉向前輪26之一的短軸。

如上所述,轉向柱的旋轉使得閥24的閥芯運動離開其中心位置。這將加壓的液壓油經由管線28、29導向到閥24中,以使得連接臂34、36中的一個連接臂從缸33向外延伸,同時另一個連接臂縮回到回到缸33內的位置。這使得車輪26以自身已知的方式進行動力操作的轉向。

圖示的液壓轉向輔助子系統另外包括返回液壓流體管線38,該返回液壓流體管線與閥24和泵相互連接,以用于使由于連接臂34、36中的一個連接臂或另一個連接臂縮回而從缸33排出的液壓油重新進行循環。

如上所述,在第一轉向伺服機構停止以提供輔助的情況下,缸33實際上由于其內的液壓流體柱的密封捕集而變成剛性橫向轉向連接構件。因此,即使在例如液壓流體泵停止操作的情況下,該缸也能夠將轉向柱的旋轉傳遞為車輪26的轉向運動。

本發明的車輛20還包括為由轉向柱旋轉電動馬達39構成的電動轉向輔助子系統形式的第二轉向伺服機構,以及為電子控制單元(ECU)41形式的控制器。

在所示的實施例中,電動馬達39被安裝成其旋轉軸線與轉向柱21成橫向地延伸。在馬達的輸出軸的端部處的小齒輪或其它驅動傳遞齒輪與連接到轉向柱21的類似小齒輪接合。輸出軸的動力旋轉以自身已知的方式引起轉向柱21的旋轉的動力輔助。根據ECU41中生成的控制命令來控制馬達39旋轉的扭矩和程度,該ECU借助于牽引機20的控制系統的CAN總線形成部分或者通過任何等同的手段操作性地連接到馬達39。

馬達39的輸出軸和轉向柱21之間的聯接的特性使得在馬達不提供輔助(例如如果在第二轉向伺服機構中存在部件故障)的情況下,不防止由于方向盤的旋轉所引起的轉向柱21的旋轉。

所述的兩個伺服機構在它們提供的轉向輔助方面與不同的特征相關聯。

因此,例如液壓閥24和缸33相當于所謂的“非反應式”輔助子系統。這意味著這樣一種布置,其中輔助力可以保持在相同的值,而與方向盤23轉動的程度無關。

這意味著,考慮到其自身,本發明的車輛的第一轉向伺服機構不提供任何自對中效果,相反用于保持恒定的轉向角。因此,在幾乎沒有或者沒有駕駛員輸入時期望連續地進行穩定曲線轉向的情況下,本發明的控制器(ECU)41可以操作成使得較大比例的轉向輔助動力由構成第一伺服機構的液壓回路提供,而較小比例的轉向輔助動力由第二電動伺服機構提供。

類似地,所述的第一伺服機構可以在車輛的轉向響應中提供明顯的阻尼效果(阻尼的程度與例如由于車輛行進的表面中的起伏而導致的轉向偏轉的趨勢成反比)。因此,當再次沿直線行進時(例如當犁地或播種時),可能期望的是,控制器確保較大比例的輔助由構成第一轉向伺服機構的液壓回路提供。

通過根據控制器(ECU)41中生成的信號而減小提供給馬達39的電流,可以從第二電動轉向伺服機構獲得較低比例或零比例的輔助。

在其它情況下,例如當在道路上運動時,可能優選的是增加由第二電動轉向伺服機構提供的輔助。

可以將本發明的實施例設計成其中通過減小在致動器33處看到的泵壓力而調節分別由第一和第二伺服機構提供的轉向輔助的相對量。然而,在測試過的本發明的優選實施例中,由第一液壓伺服機構提供的輔助保持恒定,而由第二電動伺服機構提供的輔助的量如上所述地進行調節,以產生期望的效果。

在其它時候,可能期望的是以兩個伺服機構提供的最大輔助進行操作,例如當希望從完全右轉向鎖定位置快速轉換到完全左轉向鎖定位置(或反之亦然)時。

由此可能的一些輔助模式的例子包括但不限于以下的模式:

“不費力”子模式:電動馬達39(第一伺服機構)提供的扭矩幾乎確切地補償轉向柱上的摩擦力。因此,駕駛員可以以非常低的輸入力要求(或者如果需要,甚至為零或幾乎為零)來使車輛轉向。

“鎖定到鎖定”子模式:駕駛員向方向盤23提供初始旋轉力輸入運動,之后不再需要提供任何進一步的扭矩輸入。電動馬達39使前輪運動,直到以駕駛員給定的恒定速度到達鎖定位置。在駕駛員再次抓握方向盤的情況下立即中斷輔助。

“轉到中心模式”:其類似于“鎖定到鎖定”子模式,但是當車輪到達指定的中心位置時前輪對準停止進行調節。

因此,有利地,本發明的車輛20包括選擇裝置,以用于選擇由伺服機構中的至少一個(即優選地為第二電動伺服機構)提供的在代表伺服機構的安全性能極限的最小水平(根據車輛和伺服機構的精確設計,這可能表示完全沒有輔助)和最大水平之間的輔助程度。

這樣的裝置可能采用的一種形式是圖2、3和5b-8b中所示的人機界面(HMI)面板43。

HMI面板43可以是廣泛應用的各種可能的設計。面板43的基本功能是:

根據工作條件(沒有犁過的地方、田地、道路等)選擇轉向輔助。

在不同的輔助水平之間選擇過渡模式(即手動,涉及HTS(沒有犁過的地方轉動序列)按鈕;其它車輛功能;自動)

HMI可以采取各種形式,通過該HMI可以如上所述地選擇操作模式,例如但不限于以上所述的那些操作模式。當用于諸如牽引機的農業車輛時,這樣的面板的一個期望特征在于,使用快速且簡單。這主要是針對以上給出的原因,也就是牽引機駕駛員在操作重型動力車輛的復雜子系統的同時通常必須對快速變化的環境做出快速響應。因此,操作的簡化和速度在牽引機子系統的設計中通常是非常重要的。

另外,牽引機駕駛員可能必須穿戴手套或其它?;ば砸路垂ぷ?,這限制他的靈巧性。理想的是,面板43應當考慮這樣的特征來進行設計。

然而,在其它類型的車輛中可能出現不同的要求,為此,除了別的以外,本文所述的HMI面板43僅僅是示例性的,而并不限制本發明的范圍。

HMI面板43包括一對模式選擇按鈕44、46,這些模式選擇按鈕可以根據需要固定在附件面板47中。每個按鈕44、46設置成與子模式指示燈44a、44b、44c、44d、46a、46b、46c的陣列相鄰,在面板47上在每個按鈕44、46下方標記有相應的刻印文字,這些刻印文字指示出應當選擇轉向輔助模式的特定菜單所處的環境。

所示的刻印文字適合用于農業牽引機,因此在按鈕44相鄰處讀取“沒有犁過的地方”(因此,該按鈕44用來選擇適合于在田地的沒有犁過的地方進行轉向的牽引機的轉向輔助模式),在按鈕46相鄰處讀取“田地/道路”(因此,該按鈕46選擇適合于在較為平滑的表面上行駛的模式和/或適合于幾乎不需要明顯的轉向輔助的模式)。

每個按鈕都接有電線和/或連接到ECU41,使得按壓一個按鈕44、46會自動地取消利用其它按鈕做出的任何主導選擇。按鈕之一的每個順序按壓依次選擇由相鄰的指示燈44a-d或46a-c陣列指示的子模式,從而模式選擇按鈕可以用來“滾動”通過子模式的序列,直到選擇期望的子模式。

所選的子模式的子模式指示燈隨著選擇的發生而進行照明。如圖2所示,表示每個模式的正確刻印文字標記在每個相應的指示燈附近。

除了前述的之外,如以下更詳細地描述的,至少一些模式的選擇可以在自動的基礎上進行。

圖3示出了圖2的HMI43的位置,在牽引機20的駕駛室22內的前儀表板48中處于一個示例性位置中。在本發明的范圍內,其它的布局和位置當然也是可能的,并且將隨著車輛設計的不同而變化。

圖4還示出了許多方式中的一種方式,其中本文所述的某些部件可以位于車輛的駕駛室22中。

圖4示出了處于常規位置中的車輛方向盤23。通常掩蓋轉向柱21的位于駕駛室22內的部分的護罩已經被移除,以示出用于馬達39的一個可能的位置,該馬達形成第二轉向伺服機構的一部分。

從圖4中還可以看到,在某些牽引機設計中設置有操縱桿49,以便提供用于牽引機20各種功能的控制。

操縱桿是駕駛員操作的第二轉向輸入構件,其電子地聯接,并且能夠被構造成(例如由于致動按鈕的按壓)用作輸入構件,牽引機操作者經由該輸入構件可以輸入轉向命令。

當車輛操作者執行需要他/她從駕駛室22的后窗51向外觀察的操縱時,操縱桿是尤其有用的。此時,當操縱桿代替方向盤23時,控制牽引機20的轉向明顯變得更加容易。在某些牽引機20中,操作者的座椅52能夠旋轉,以使得操作者在從后窗51向外觀察時能夠舒適地控制牽引機20。

現在參考圖5-8,示出了多個選項,以用于選擇上述示例性牽引機20中能夠獲得的子模式。如本文其它地方所指出的那樣,所述的子模式及其成組為序列的列表并不是用來限制本發明,轉向控制的子模式的許多其它組合也是可能的。

在圖5a中,牽引機20示出為在較為平滑的道路表面53上行進,正好處于經由田地門道56轉向到田地54中之前,這標記了從一種類型的操作(在道路上行駛)過渡到另一種類型的操作(例如擴散、噴霧、播種、犁地、耙地、滾壓或以其它方式處理田地的土壤)。

當在道路上行駛時,牽引機20的操作者通過按壓HMI43的按鈕46而選擇“田地/道路”子模式菜單,如圖5b所示。

在本發明的圖示實施例中,這導致選擇子模式“運輸”,這通過指示燈46a的照明來表明。

“運輸”子模式在ECU41的控制下利用第一和第二轉向伺服機構施加轉向輔助,使得轉向是反應性的并且是自對中的?!霸聳洹弊幽J降哪康氖竊謚卮鍤值那R芯】贍艿馗粗瓶統翟詰纜?3上轉向的感覺。這有助于牽引機操作者以與附近的其它道路使用者類似的方式對道路狀況做出響應。

經由HMI43選擇一個子模式抑制了選擇所有其它的子模式,結果需要進行特定選擇來起作用。

然而,在所示的優選實施例中,當牽引機20在道路上運動時,“運輸”模式的選擇具體可以是自動進行的。例如,每當牽引機的向前速度超過選擇的閾值(例如但不限于25km/h)而表示在道路上行駛時,可以進行“運輸”模式的自動選擇。優選地可編程的ECU41可以包括實現這種效果的算法。

當牽引機20處于田地54中時,根據需要,操作者可以按照需要多次使用模式選擇按鈕46,以便“滾動”可獲取的子模式菜單,并且選擇最準確地適合于田地狀況和牽引機必須履行的任務的子模式。

因此,操作者可以保持選擇“運輸”子模式(例如在田地較為平滑和平坦的情況下,就像通常在某些類型的耕種草料的牧場和牧地中的情況),或者他/她可以選擇“阻尼”子模式(其中本文所解釋的轉向的阻尼處于最大水平)或“不費力”子模式,在“不費力”子模式中,使方向盤旋轉的力非常小或者也許甚至為零。

如所指出的那樣,當在車轍或犁溝中操作時,“阻尼”子模式是尤其適合的,否則需要操作者施加非常顯著的力來使得牽引機20保持選擇的路程。另外,如果需要跟隨表示例如彎曲田地邊緣的連續彎曲的路程,那么“阻尼”模式將是合適的。

不費力子模式適合于在沒有犁過的地方進行操作,這比在其它情況下要快速,并且在車輛操作者方面所需的力較小。

圖6b通過圖示示出了照明的“阻尼”子模式按鈕46b。

當在田地中進行操作時,操作者可以另外選擇進一步的操作模式,其中操縱桿49在裝配到牽引機20的情況下變成用作轉向輸入構件。在所述的圖示實施例中,通過按壓操縱桿49自身上的按鈕可以進行這種模式的選擇,但是在其它實施例中,選擇子模式的可供選擇的方式也是可以獲得的。例子包括但不限于使用模式選擇按鈕44、46中的一個或組合,或者使用可能還形成HMI的一部分的另一個按鈕。選擇倒擋或者驅動后部安裝的器具還可以用來經由操縱桿49開始轉向輸入。

在圖7a中,牽引機20臨時停止田地操作,以便允許在田地54的端部處在沒有犁過的地方57中進行轉向。

通常,在沒有犁過的地方中,牽引機20的任何器具或其它地面處理附件停用(例如通過升高器具以與土壤脫離接合,通過隔絕播種犁刀,通過斷開噴霧泵等)。然后,牽引機的要求通常變成最大操縱性要求,以允許其在沒有犁過的地方邊緣盡可能平滑地、安全地和快速地進行轉向。

因此,當進入沒有犁過的地方時,牽引機20的操作者可以按壓“沒有犁過的地方”的模式選擇按鈕44,在所示的實施例中,這將導致首先選擇沒有犁過的地方子模式(即圖示的例子中的“阻尼”)。

經由沒有犁過的地方菜單可獲取的“阻尼”子模式可以與通過按壓“田地/道路”模式選擇按鈕獲得的“阻尼”子模式相同,或者其可以導致不同程序的操作,該操作引起從兩個轉向伺服機構獲得的阻尼效果的不同組合。

操作者還可以選擇:“不費力”子模式,其中轉向變得盡可能地輕(即利用兩個轉向伺服機構提供最大輔助);“轉到中心”子模式,其中自對中被最大化;以及“鎖定到鎖定”模式,其中當處于一個轉向鎖定極端時方向盤的運動導致輔助旋轉到相反的鎖定設定。這個最后提及的模式在例如沒有犁過的地方尤其受限的情況下可能是有幫助的。

圖7b示出了處于照明狀態的“不費力”子模式指示燈,表明選擇了該子模式。

在某些牽引機和其它農業車輛中,電子器件和/或軟件是可編程的,以便記錄控制動作的序列。這種情況有利的時刻的一個例子是在依賴于使用器具的操作期間,在大致矩形的田地的沒有犁過的地方中進行轉向的情況。

在進入這樣的田地之后車輛首先進行這種類型的轉向時,在執行沒有犁過的地方的轉向步驟(即,升高與牽引機附接的器具,選擇所選定的低齒輪比,調節發動機管理,以及在重新接合器具和選擇合適的齒輪和管理設定以便繼續田地工作之前操作方向盤以進行轉向)之前,牽引機操作者可以按壓“程序”或“記錄”按鈕。按壓程序或記錄按鈕(假定具有一個)使得車輛控制軟件存儲這些步驟序列,從而每當車輛到達田地的端部時可以可靠地執行沒有犁過的地方的轉向。

本發明的設備和操作與這樣的布置是相容的,實際上,上述具體模式和子模式的選擇在需要的情況下可以處理為可記錄步驟,該可記錄步驟可以形成上述序列的一部分。

圖7c示出了在完成沒有犁過的地方的轉向之后重新開始田地操作的牽引機20。在本發明的優選實施例中,牽引機操作者按壓“田地/道路”按鈕,以實現過渡回到在開始沒有犁過的地方的轉向之前主導的相同的輔助子模式。因此,在圖7d中,“阻尼”子模式指示燈46b是照明的。這個燈46b還可以被布置成在沒有犁過的地方的轉向期間進行閃光,以提醒操作者在轉向結束時按壓模式選擇按鈕46之后牽引機轉向將要返回到的子模式。

圖8a示出了在一段時間的工作結束時牽引機離開田地54并返回到道路53。操作者此時可以利用按鈕46選擇“運輸”子模式;或者他/她可以簡單地允許當牽引機的向前速度超過所選擇的閾值時自動選擇這種模式。

除了前述模式之外,如本文所述,牽引機20可以裝備有所謂的“自動導向”裝置(例如全球定位系統接收器,或其它類型的轉向和/或導航信號接收器)。另外,如上所述,這樣的信號可以來自于地球軌道中的衛星、其它車輛(例如在附近工作的其它牽引機)或者甚至固定發射器。當這樣裝備時,牽引機20可以進行操縱而不需要操作轉向輸入裝置,例如方向盤23或操縱桿49。因此,這樣的裝置可以至少免除方向盤23,但是優選地至少保留方向盤23。

在本說明書中,明顯在先公開的文獻的列表或討論不應當被認為是承認該文獻是本領域狀態的一部分或是普通公知常識。

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