负载搬运车辆的制作方法

1.本发明涉及负载搬运车辆。
2.本发明特别涉及包括下述部件的负载搬运车辆：
3.轮式底盘，并且负载搬运车辆由该轮式底盘支撑，
[0004]-内燃式热力发动机，
[0005]-动力传动机构，其构造成将热力发动机的动力传输至底盘的车轮。
[0006]-铲斗，
[0007]-用于驱动所述铲斗运动的系统，
[0008]-控制单元，
[0009]-加速踏板，控制单元配置成根据加速踏板的位置产生热力发动机的转速控制设定点，
[0010]-诸如操纵杆等控制构件，其能够由车辆的驾驶员手动致动，控制单元配置成根据控制构件的致动产生用于驱动铲斗运动的系统的控制设定点，
[0011]-用于检测铲斗相对于底盘的运动的系统，该系统配置成将表示铲斗相对于底盘和/或相对于驱动铲斗运动的系统的运动的数据传递至控制单元。


背景技术：

[0012]
此外，应当注意的是，如文献us 2009/111655所示，尽管致动加速踏板但仍降低发动机速度以便优化铲斗搬运设备的操作的解决方案是已知的。
[0013]
如文献ep 3342936所示，检测铲斗位置的解决方案同样是已知的。
[0014]
例如专利申请ep 3358087中所示，这种负载搬运车辆是已知的。这种负载搬运车辆经常用于将成堆存储的松散材料从堆运输到料仓，以便用材料装载所述料仓。在实践中，当操作者想要执行用成堆存储的材料来填充他或她的铲斗以便在另一点处卸载材料的操作时，操作者的反应是以全功率向堆中前进以一次性尽可能多地填充铲斗，并且因此提高生产率。然后，操作者通过将他或她的脚保持在加速踏板上，操作者设法同时执行铲斗挖掘和臂提升操作，以完成对他或她的铲斗的填充，并且在铲斗填充到最大时离开。然而，此种铲斗前进和运动的同时动作不一定转化成从堆中提取材料。面对这种情况，当车辆不再前进(车轮受阻或打滑)，并且尽管存在臂提升和/或铲斗挖掘命令，但用于驱动铲斗运动的系统不能提升铲斗时，操作者的反应是更用力按压加速踏板。这种操作的结果是：由于车轮打滑而导致轮胎过早磨损；过度的燃料消耗；机械装置承受显著应力，这些机械装置具有较高的损坏风险；以及缺少对铲斗装载时间的优化。


技术实现要素：

[0015]
本发明的一个目的是提出一种上述类型的搬运车辆，该搬运车辆的设计使得能够在保护车辆的机械装置和轮胎的同时，优化用成堆存储的材料装载铲斗的时间。
[0016]
本发明的另一个目的是提出一种上述类型的搬运车辆，该搬运车辆的设计使得能
够在不影响车辆的燃料消耗的情况下，优化铲斗装载时间。
[0017]
为此，本发明的主题是包括下述部件的负载搬运车辆：
[0018]
轮式底盘，并且负载搬运车辆由该轮式底盘支撑，
[0019]-内燃式热力发动机，
[0020]-动力传动机构，其构造成将热力发动机的动力传输至底盘的车轮。
[0021]-铲斗，
[0022]-用于驱动所述铲斗运动的系统，
[0023]-控制单元，
[0024]-加速踏板，控制单元配置成根据加速踏板的位置而产生热力发动机的转速控制设定点，
[0025]-控制构件，其诸如为操纵杆，控制构件能够由车辆的驾驶员手动致动，控制单元配置成根据控制构件的致动而产生用于驱动铲斗运动的系统的控制设定点，
[0026]-用于检测铲斗相对于底盘和/或相对于用于驱动铲斗运动的系统的运动的系统，其配置成将表示铲斗相对于底盘和/或相对于驱动铲斗运动的系统的运动的数据传递至控制单元，
[0027]
其特征在于，动力传动机构构造成使得热力发动机的转速降低导致供应至底盘的车轮的扭矩降低，并且车辆包括至少一个操作模式，在该至少一个操作模式中，控制单元配置成根据由用于检测铲斗运动的系统提供的数据和用于驱动铲斗运动的系统的控制设定点而将内燃式热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。因此，控制单元配置成当检测到的铲斗的运动与铲斗的受控运动不符合时，将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的速度。通过此种设计，能够减小车辆在材料堆中的推力，而与操作者的加速器需求无关。推力的减小使得能够减小铲斗对材料堆的应变或摩擦，该应变或摩擦能够对抗铲斗的挖掘或倾翻运动。热力发动机的转速值不一定与加速踏板的位置对应的速度控制设定点值相对应，使得在不会增加车辆在材料堆中的推力的情况下，操作者可以将他或她的脚保持在加速器上或者甚至加速更多。因此，不需要对操作者进行培训来要求他或她修正他或她关于操纵加速踏板的行为。根据车辆的设计，此种推力的减小还可以有利于应用通过铲斗运动而获得的抽出力。最后，此种设计使得能够在优化铲斗装载时间的同时，保护车辆并且减少车辆的燃料消耗。
[0028]
根据本发明的一个实施例，控制单元配置成根据驱动铲斗运动的系统的控制设定点来确定控制构件沿铲斗的运动方向的致动，并且根据由用于检测铲斗运动的系统提供的数据来确定铲斗的运动或不运动，并且控制单元配置成这样：当在控制构件沿铲斗的运动方向处于致动状态时通过控制单元确定铲斗不运动时，控制单元将内燃式热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度设定点值的值。因此，控制单元配置成当驱动铲斗运动的系统的控制构件处于致动状态时确定铲斗不运动时，将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0029]
根据本发明的一个实施例，控制单元配置成根据驱动铲斗运动的系统的控制设定点来确定当控制构件处于致动状态时铲斗的理论运动行程，并且根据由用于检测铲斗运动的系统提供的数据来确定铲斗的实际运动行程，控制单元配置成比较铲斗的运动行程的理论值和实际值，并且根据比较结果将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对
应的速度控制设定点值的值。因此，控制单元配置成这样：当铲斗的实际运动行程小于铲斗的理论运动行程时，控制单元将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0030]
根据本发明的一个实施例，控制单元配置成根据驱动铲斗运动的系统的控制设定点来确定当控制构件处于致动状态时铲斗的理论运动速度，并且根据由用于检测铲斗运动的系统提供的数据来确定铲斗的实际运动速度，控制单元配置成比较铲斗的运动速度的理论值和实际值，并且根据比较结果将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。因此，控制单元配置成这样：当铲斗的实际运动速度小于铲斗的理论运动速度时，控制单元将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0031]
根据本发明的一个实施例，控制单元配置成根据驱动铲斗运动的系统的控制设定点来确定当控制构件处于致动状态时铲斗的理论运动加速度，并且根据由用于检测铲斗运动的系统提供的数据来确定铲斗的实际运动加速度，控制单元配置成比较铲斗的运动加速度的理论值和实际值，并且根据比较结果将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。因此，控制单元配置成这样：当铲斗的实际运动加速度小于铲斗的理论运动加速度时，控制单元将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0032]
根据本发明的一个实施例，动力传动机构是包括变矩器的液力传动机构。
[0033]
根据本发明的一个实施例，车辆包括具有至少两个位置的位置选择器，至少两个位置即前进控制位置和后退控制位置，控制构件具有空挡位置，并且如下操作模式是可激活/可停用模式：在该操作模式中，控制单元配置成根据由用于检测铲斗运动的系统提供的数据和用于驱动铲斗运动的系统的控制设定点，将热力发动机的转速降低至低于由加速踏板传递的值的值，当位置选择器处于后退控制位置并且控制构件处于空挡位置时，停用所述操作模式。
[0034]
根据本发明的一个实施例，驱动铲斗运动的系统包括连接至内燃式热力发动机的液压部。用于驱动铲斗运动的系统在其液压部中使用热力发动机的动力。因为发动机动力在用于驱动铲斗运动的系统和构造成将热力发动机的动力传输至底盘的车轮的动力传动机构之间应用分配，所以发动机转速的降低通常有利于用于驱动铲斗运动系统。事实上，当发动机速度降低时，车辆进入材料堆中时在材料堆上的推力/铲斗沿挖掘或倾翻方向运动的力的比率趋于减小，这有利于驱动铲斗运动而不利于车辆前进，当铲斗在材料堆中装载时，此种结果是期望的。
[0035]
根据本发明的一个实施例，用于驱动铲斗运动的系统包括设置在底盘和铲斗之间的至少一个臂，该臂配备有驱动臂相对于底盘运动的至少一个第一致动器以及驱动铲斗相对于臂在铲斗的挖掘位置和倾翻位置之间运动的至少一个第二致动器，所述致动器与联接至内燃式热力发动机的液压泵相连接。因此，泵和致动器形成用于驱动铲斗运动的系统的液压部。
[0036]
根据本发明的一个实施例，用于检测铲斗相对于底盘运动的系统配置成将表示铲斗相对于底盘和/或相对于用于驱动铲斗运动的系统的数据传递至控制单元，该系统包括检测臂相对于底盘的位置的至少一个传感器和检测铲斗相对于臂的位置的一个传感器。
附图说明
[0037]
参照附图阅读以下示例性实施例的描述，将易于理解本发明，其中：
[0038]
图1示出了根据本发明的搬运车辆准备进入松散材料堆以装载车辆的铲斗的示意图；
[0039]
图2示出了根据本发明的搬运车辆的示意图，该搬运车辆在控制铲斗移动以装载车辆的铲斗的状态下进入松散材料堆；
[0040]
图3示出了根据本发明的搬运车辆的示意图，该搬运车辆在控制铲斗移动以装载车辆的铲斗的状态下，在比较检测到的铲斗的运动和铲斗的受控运动的阶段期间，进入松散材料堆；
[0041]
图4示出了根据本发明的搬运车辆的示意图，该搬运车辆在控制铲斗移动以装载车辆的铲斗的状态下，在检测到铲斗的运动与受控运动不符合的情况下降低发动机速度以限制施加在车轮上并且因此限制施加在铲斗上的力的阶段期间，进入松散材料堆；
[0042]
图5示出了根据本发明的搬运车辆的示意图，该搬运车辆在控制铲斗移动以装载车辆的铲斗的状态下，在检测到铲斗的运动符合受控运动的情况下增加发动机速度以获得发动机的转速等于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点的阶段期间，进入松散材料堆；
[0043]
图6示出了车辆的部件的框图。
具体实施方式
[0044]
如上所述，本发明的主题是具有特别用于在工地上搬运和运输如示例中示出的成堆存储的松散材料的铲斗7的负载搬运车辆1。
[0045]
该车辆1包括配备有通常为四个的车轮3的轮式底盘2。该轮式底盘2支撑驾驶室，车辆的驾驶员可以坐在驾驶室内部。该轮式底盘2还支撑内燃式热力发动机4和构造成将热力发动机4的动力传输至车辆的驱动轮3的动力传动机构5。
[0046]
通常，该传动机构5构造成使得热力发动机4的转速降低导致供应至底盘2的车轮3的扭矩降低。在实践中，动力传动机构5是包括变矩器6的液力传动机构。
[0047]
因此，热力发动机4在输出端处经由例如万向接连杆和角传动装置联接至变矩器6，该变矩器本身在输出端处经由变速箱连接至车轴，车辆1的车轮3设置在该车轴的端部处。
[0048]
液力变矩器6可以由以下部分构成：在发动机4的由发动机轴驱动的一侧的泵轮和在输出侧的涡轮以及优选在泵轮和涡轮之间的环形分配器。
[0049]
可以使用诸如以sachs model zf为商品名出售的变矩器6。
[0050]
轮式底盘2还支撑用于驱动铲斗7运动的系统8。通常，用于驱动铲斗7运动的系统8包括连接至内燃式热力发动机4的液压部80。特别地，在所示示例中，用于驱动铲斗7运动的系统8包括设置在底盘2和铲斗7之间的至少一个臂81，该臂81配备有驱动臂81相对于底盘2运动的至少一个第一致动器82以及驱动铲斗7相对于臂81在铲斗的挖掘位置和倾翻位置之间运动的至少一个第二致动器83，所述致动器82、83与联接至内燃式热力发动机4的液压泵84连接。
[0051]
液压泵84和液压致动器82和83形成用于驱动铲斗7运动的系统8的液压部80。
[0052]
在所示示例中，臂81是安装成绕与车辆1的地面支撑面平行的水平轴线枢转的枢转臂，在车辆1的使用组态中，使用设置在臂81和轮式底盘2之间的诸如缸等第一致动器82以使臂4从低位置转变至高位置，反之亦然。在所示示例中，示出了由液压泵84供应流体的单个双作用缸。可以以等效的方式使用一对依次供应流体的平行的单作用缸。
[0053]
在所示示例中，臂81是由安装成滑动配合在一起的两个臂部分形成的伸缩臂，并且由未示出的致动器驱动两个臂部分相对运动，以使臂从缩回位置转变至伸展位置，反之亦然。作为变型，该臂81可以是非伸缩臂。
[0054]
驱动铲斗7运动的第二致动器83设置在臂81与铲斗7之间，或者设置在臂81的端部配备的铲斗保持器与铲斗7之间。
[0055]
无论安装方式如何，该第二致动器83也可以采取双作用液压缸或一对单作用缸的形式。使用该第二致动器83来驱动铲斗7绕与臂81相对于底盘2枢转的水平轴线平行的轴线进行运动，以允许铲斗7从挖掘位置转变至倾翻位置，反之亦然。
[0056]
车辆1还包括由底盘2支撑的控制单元9和控制构件11，控制构件11(诸如为操纵杆等)可以由车辆的驾驶员手动致动。
[0057]
控制单元9配置为根据控制构件11的致动而产生用于驱动铲斗7运动的系统8的控制设定点。
[0058]
事实上，根据由控制单元9提供的控制设定点来控制使用液压泵84向致动器82、83供应流体。这些控制信号本身是由控制单元9接收的输入数据的函数，并且由控制构件11的致动产生。控制单元9包括例如与存储器相关联的微控制器或微处理器。因此，当指定控制单元9或所述控制单元9的装置配置成执行给定操作时，这意味着所述控制单元9包括使所述控制单元9能够执行所述操作的计算机指令和相应的执行装置。
[0059]
众所周知，由控制单元9提供的控制设定点通常作用于设置在泵84和致动器82、83之间的连接部上的诸如分配器或阀等构件，以允许向致动器82、83适当供应流体。
[0060]
在所示示例中，设置在驾驶室中的控制构件11是还被称为操纵杆的控制杆。众所周知，该控制构件11例如在其基部处配备有两个编码器，以允许将两个位置信号从所述控制构件11传输至控制单元9。例如在专利fr 2858861中对这种控制元件11的示例进行了描述。因此，该控制构件11能够向车辆的前方、后方、左方或右方移动。通常，该控制构件11的向车辆的前后运动控制臂81的上下运动，而控制构件11的向车辆的左右运动控制铲斗7的枢转运动。
[0061]
这些前/后和左/右方向与主方向相对应，并且可以根据无限个方向驱动控制构件11，控制构件11在任何方向上的移动对应于与控制构件11相对于主方向的位置成比例的组合动作。通常，当该控制构件11处于无应力状态时，控制构件11通过弹簧返回至空档位置，即返回至右/左和前/后之间的中间位置。
[0062]
因此，发送到控制单元9的位置信息通常是与控制构件11相对于控制构件11在空档位置中占据的位置的角度位置相关的信息。
[0063]
如上所述，为了允许由控制构件11进行的臂81和铲斗7的这种运动，控制单元9根据由控制元件11提供的位置数据而控制液压流体供应到第一致动器82和第二致动器83。因此，第一致动器和第二致动器各自设置在配备有至少一个阀或分配器的液压回路上，该阀或分配器可以由控制单元9驱动。
[0064]
本文中的控制单元9以控制器或微处理器的形式制成，在控制器或微处理器中已经实施计算机指令集以执行控制单元的功能。然而，控制单元9的功能可以由专用电子组件或fpga或asic类型的组件来执行。还能够将计算部件和电子部件组合。
[0065]
计算机程序或计算机指令可以包含在程序存储设备(例如可以由计算机或可执行程序读取的数字数据存储介质)中。还可以从程序存储外围设备执行程序或指令。
[0066]
通常，控制单元9配置成接收由控制构件11发送给控制单元9的位置信号，并且通常经由第一致动器和第二致动器的液压回路配备的阀或分配器所配备的螺线管将输出信号传输至所述阀或分配器。
[0067]
第一致动器82和第二致动器83根据它们的液压流供应来控制用于第一致动器82的臂运动和用于第二致动器83的铲斗运动。
[0068]
车辆1还包括系统12，系统12用于检测铲斗7相对于底盘2和/或相对于用于驱动铲斗7运动的系统8的运动，该系统12配置成将表示铲斗7相对于底盘2和/或相对于用于驱动铲斗7运动的系统8的运动的数据传递至控制单元9。
[0069]
在所示示例中，用于检测铲斗7运动的该系统12包括检测臂81相对于底盘2的位置的至少一个传感器121和检测铲斗7相对于臂81的位置的一个传感器122。这些位置传感器在本文中是测量由铲斗7相对于臂81形成的倾斜角和臂81相对于底盘2的地面支撑平面的倾斜角的角度传感器。
[0070]
在伸缩臂81的情况下，还可以设置用于检测伸缩装置的缩回或伸展的传感器123。
[0071]
将来自这些传感器的所有信号提供至包含有时钟的控制单元9，以允许接收这些作为时间函数的信号。
[0072]
车辆1还包括设置在驾驶室中的加速踏板10。该加速踏板10可以配备有位置传感器，并且控制单元9配置成根据加速踏板10的位置而产生用于热力发动机4的转速的控制设定点。还可以从设置在加速系统上的其它位置处的传感器确定加速踏板10的位置。
[0073]
在车辆的一种操作模式中，控制单元9配置成根据由用于检测铲斗7运动的系统12提供的数据和用于驱动铲斗7运动的系统8的控制设定点而将内燃式热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板10的位置相对应的速度控制设定点值的值。这种操作模式为可激活/可停用的。
[0074]
特别地，车辆1包括具有至少两个位置(即前进控制位置和后退控制位置)的位置选择器110，并且控制构件11具有空档位置以及如下操作模式：在该操作模式中，控制单元9配置成根据由用于检测铲斗7运动的系统12提供应的数据和控制构件11的控制设定点而将发动机4的转速降低至低于由加速踏板10传递的值，并且该操作模式是可激活/可停用模式。当位置选择器110处于后退控制位置并且当控制构件11处于空档位置时，停用该操作模式。
[0075]
当车辆设定为前进位置时，为了激活该操作模式，车辆1的驾驶员必须有意致动设置在驾驶室中的诸如旋钮等控制构件。
[0076]
同样，位置选择器110设置在驾驶室内部，并且在控制构件11由操纵杆形成的情况下，位置选择器110可以由控制构件11支撑。
[0077]
当操作模式处于激活状态时，可以根据各种累积或排它的条件来降低发动机速度。
[0078]
通常，控制单元9配置成根据用于驱动铲斗7运动的系统的控制设定点来确定铲斗运动的至少一个所谓的理论特性，并且根据由用于检测铲斗7运动的系统12提供的数据来确定铲斗运动的至少一个实际特性，并且控制单元9配置成比较一个相同特性的理论值和实际值，并且根据比较结果将热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度设定点值的值。
[0079]
特别地，当理论特性和实际特性不一致或者当理论特性的值低于实际特性的值时，使速度降低。铲斗运动的特性可以从由铲斗运动的速度和/或行程和/或加速度形成的特性组中选择，或者更简单地，当控制元件11在铲斗的运动方向上处于致动状态时，铲斗不运动。这些特性可以是累积性的或非累积性的。
[0080]
因此，在最简单的版本中，控制单元9配置成根据用于驱动铲斗7运动的系统8的控制设定点来确定控制构件11沿铲斗7的运动方向的致动，并且根据由用于检测铲斗7运动的系统12提供的数据来确定铲斗7运动或不运动，并且控制单元9配置成这样：当控制构件11在铲斗的运动方向上处于致动状态时控制单元确定铲斗不运动时，控制单元9将内燃式热力发动机的转速降低至低于与加速踏板的位置对应的速度设定点值的值。
[0081]
在更为复杂的版本中，控制单元9配置成根据用于驱动铲斗7运动的系统8的控制设定点来确定当控制构件11处于致动状态时铲斗的理论运动行程，并且根据由用于检测铲斗运动的系统12提供的数据来确定铲斗的实际运动行程。控制单元还配置成比较铲斗7的运动行程的理论值和实际值，并且根据比较结果将热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板10的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0082]
特别地，控制单元配置成这样：当铲斗7的运动行程的理论值低于铲斗7的运动行程的实际值时，控制单元将热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0083]
作为变型或另外地，控制单元9配置成根据用于驱动铲斗7运动的系统8的控制设定点来确定当控制构件11处于致动状态时铲斗7的理论运动速度，并且根据由用于检测铲斗7运动的系统12提供的数据来确定铲斗7的实际运动速度。此外，控制单元9配置成比较铲斗7的运动速度的理论值和实际值，并且根据比较结果将热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板10的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0084]
特别地，控制单元配置成这样：当铲斗7的运动速度值低于铲斗7的运动速度的理论值时，控制单元将热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板10的位置相对应的速度控制设定点值的值。
[0085]
实际上，这种车辆1的操作极其简单。假定激活如下操作模式：在该操作模式中，控制单元9配置成根据由用于检测铲斗7运动的系统12提供的数据和用于驱动铲斗7运动的系统8的控制设定点而将热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板10的位置相对应的速度控制设定点值的值。如图1所示，车辆驾驶员压下加速踏板10以允许车辆1朝向松散材料堆移动，并且允许铲斗7进入材料中。车辆驾驶员沿铲斗7的运动方向致动控制构件11，以控制铲斗7的挖掘或倾翻，和/或控制臂81的提升或降低，和/或伸缩装置的伸出或缩回(当存在伸缩装置时)。为此，将控制设定点发送至用于驱动铲斗7运动的系统8。用于检测铲斗运动的系统12的传感器测量观察到的运动。控制单元9将铲斗的实际运动的特性以及与控制构件11的致动相关联的铲斗运动的理论或预期特性进行比较。当铲斗的实际运动和理论运动
的特性表明铲斗7的运动不符合预期运动时，控制单元9将热力发动机4的转速降低至低于与加速踏板10的位置相对应的控制设定点的速度。发动机速度的降低使得能够限制施加至车轮上的力，因此减轻施加至铲斗7上的力。当运动再次符合预期运动时，控制单元9以与加速踏板10的位置相对应的转速控制发动机4的转速。在整个过程中，车辆驾驶员将脚保持压在加速踏板10上。在没有车辆驾驶员干预的情况下施加发动机转速的变化，以在加速踏板10上产生可变压力。因此，可以在加速踏板10处于受力状态下施加发动机转速的变化，而与加速踏板所处的位置无关。显然，上述针对理论速度和实际速度之间的比较所采取的示例同样可以应用于铲斗的加速度或者甚至应用于行程，或者简单应用于当控制构件11处于致动状态时存在铲斗运动。