用于主动地确定作业车辆的转向限位角的系统和方法.pdf

本发明涉及用于主动地确定与作业车辆的前轴相关联的轮胎的转向限位角的方法，其大致可以包括：接收与轮胎的轮胎参数相关联的输入；监测前轴的悬架行进距离；以及监测前轴的摆角。此外，该方法可以包括：基于前轴的悬架行进距离和摆角确定轮胎的最大容许转向角，其中最大容许转向角对应于当轮胎运动到最大转向角时使得在轮胎和作业车辆的至少一个引擎罩相关部件之间保持有间隙的转向角。

权利要求书
1.  一种用于主动地确定与作业车辆的前轴相关联的轮胎的转向限 位角的方法，所述方法包括：
接收与轮胎的轮胎参数相关联的输入；
监测前轴的悬架行进距离，该悬架行进距离与轮胎相对于作业车 辆的至少一个引擎罩相关部件的竖向位置相关联；
监测前轴的摆角，该摆角与轮胎相对于至少一个引擎罩相关部件 的竖向位置或水平位置中的至少一个相关联；以及
基于前轴的悬架行进距离和摆角确定轮胎的最大容许转向角，最 大容许转向角对应于当轮胎处于最大转向角时使得在轮胎和至少一个 引擎罩相关部件之间保持有间隙的转向角。

2.  根据权利要求1所述的方法，其还包括：从第一传感器接收与 前轴的悬架行进距离相关联的测量信号。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中第一传感器包括压力传感器 或位置传感器中的至少一者，该压力传感器被构造成用以测量供应到 作业车辆的悬架缸的液压流体的压力，该位置传感器被构造成用以测 量前轴的相对位置。

4.  根据权利要求1所述的方法，其还包括：从第二传感器接收与 前轴的摆角相关联的测量信号。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中第二传感器包括压力传感器、 位置传感器或取向传感器中的至少一者，该压力传感器被构造成用以 测量供应到作业车辆的悬架缸的液压流体的压力，该位置传感器被构 造成用以测量前轴的相对位置，该取向传感器被构造成用以测量前轴 的角度取向。

6.  根据权利要求1所述的方法，其还包括：当作业车辆操作时， 基于前轴的悬架行进距离或摆角中的至少一者的变化而连续地更新最 大容许转向角。

7.  根据权利要求1所述的方法，其还包括：基于最大容许转向角 控制作业车辆的转向缸的操作。

8.  根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个引擎罩相关部 件包括作业车辆的引擎罩或者作业车辆的引擎罩下方部件中的至少一 者。

9.  根据权利要求1所述的方法，其中轮胎参数包括轮胎的轮胎尺 寸或者与轮胎相关的轮胎胎面宽度中的至少一者。

10.  根据权利要求1所述的方法，其还包括：控制作业车辆的悬 架缸的操作，以便对当作业车辆转向时悬架行进距离或摆角中的至少 一者的变化做出应对。

11.  一种用于主动地确定与作业车辆的前轴相关联的轮胎的转向 限位角的系统，所述系统包括：
控制器，该控制器包括处理器和相关的存储器，该存储器包括计 算机可读指令，这些计算机可读指令在由所述处理器执行时使所述控 制器：
接收与轮胎的轮胎参数相关联的输入；
监测前轴的悬架行进距离，该悬架行进距离与轮胎相对于作 业车辆的至少一个引擎罩相关部件的竖向位置相关联；
监测前轴的摆角，该摆角与轮胎相对于至少一个引擎罩相关 部件的竖向位置或水平位置中的至少一个相关联；以及
基于前轴的悬架行进距离和摆角确定轮胎的最大容许转向 角，最大容许转向角对应于当轮胎处于最大转向角时使得在轮胎和至 少一个引擎罩相关部件之间保持有间隙的转向角。

12.  根据权利要求11所述的系统，其还包括与控制器通信地联接 的第一传感器，该第一传感器被构造成用以将与前轴的悬架行进距离 相关联的测量信号传递到控制器。

13.  根据权利要求12所述的系统，其中第一传感器包括压力传感 器或位置传感器中的至少一者，该压力传感器被构造成用以测量供应 到作业车辆的悬架缸的液压流体的压力，该位置传感器被构造成用以 测量前轴的相对位置。

14.  根据权利要求11所述的系统，其还包括与控制器通信地联接 的第二传感器，该第二传感器被构造成用以将与前轴的摆角相关联的 测量信号传递到控制器。

15.  根据权利要求14所述的系统，其中第二传感器包括压力传感 器、位置传感器或取向传感器中的至少一者，该压力传感器被构造成 用以测量供应到作业车辆的悬架缸的液压流体的压力，该位置传感器 被构造成用以测量前轴的相对位置，该取向传感器被构造成用以测量 前轴的角度取向。

16.  根据权利要求11所述的系统，其中控制器进一步被构造成用 以当作业车辆操作时，基于前轴的悬架行进距离或摆角中的至少一者 的变化而连续地更新最大容许转向角。

17.  根据权利要求11所述的系统，其中控制器进一步被构造成用 以基于最大容许转向角控制作业车辆的转向缸的操作。

18.  根据权利要求11所述的系统，其中所述至少一个引擎罩相关 部件包括作业车辆的引擎罩或者作业车辆的引擎罩下方部件中的至少 一者。

19.  根据权利要求11所述的系统，其中轮胎参数包括轮胎的轮胎 尺寸或者与轮胎相关的轮胎胎面宽度中的至少一者。

20.  根据权利要求11所述的系统，其中控制器进一步被构造成用 以控制作业车辆的悬架缸的操作，以便对当作业车辆转向时悬架行进 距离或摆角中的至少一者的变化做出应对。

说明书用于主动地确定作业车辆的转向限位角的系统和方法
技术领域
本发明整体涉及作业车辆，更具体地，本发明涉及用于主动确定 作业车辆的前轮胎的转向限位角的系统和方法，该作业车辆具有悬挂 式前轴或任何其它合适的前轴组件。
背景技术
诸如牵引车和其它农业车辆的作业车辆通常包括悬架系统，该悬 架系统被构造成用以衰减由于不平场地条件所导致的振动。悬架系统 通常包括：车轴，其被构造成用以在其每个端部上支撑一个或多个车 轮；以及车轴承载体，其在车轴和作业车辆的框架或底盘之间延伸。 车轴承载体通常可以被构造成用以相对于框架绕侧向轴线转动，以便 于车轴的竖向运动。此外，车轴可以被构造成用以绕车轴承载体枢转， 以便使得车轴能够绕大致纵向轴线摆动。此外，悬架系统还可以包括 与车轴联接的致动缸，这些致动缸被构造成用以衰减车轴的竖向运动 和摆动运动，由此提高行驶品质，减少操作者疲劳，并且减少某些作 业车辆部件上的磨损。
某些作业车辆还包括转向组件，该转向组件被构造成用以使每个 车轮相对于车轴在一定范围的转向角内转动，并由此使相关的轮胎相 对于车轴在一定范围的转向角内转动。为了在轮胎转动时防止定位在 轮胎附近的各部件(例如引擎罩、发动机、框架等)的接触和/或损坏， 常规的转向组件通常包括机械止挡件，该机械止挡件限制轮胎的转向 角以及车轴的摆动运动。因此，包括这种机械止挡件的作业车辆的转 向性能通常受到很大的限制。此外，机械止挡件必须由操作者手动地 调节，以适应作业车辆的前端构造中的变化(例如当较大的轮胎安装 到车辆上时和/或当调节车辆的轮胎胎面宽度时)。遗憾的是，必须调 节止挡件的方式可能是令人迷惑的，这引起不正确的调节，由此当在 车辆转向期间轮胎接触和/或刮擦附近的车辆部件时导致附近的车辆 部件的损坏。此外，不正确地调节止挡件的定位的故障还可能导致无 效的车辆操作。
因此，在技术上将欢迎用于主动地确定作业车辆的转向限位角的 改进的系统和方法，其允许优化车辆的转向性能，同时防止对附近车 辆部件造成损坏。
发明内容
本发明的各方面和优点将在以下的描述中部分地说明，或者可以 从说明书中是明显的，或者可以通过实施本发明而得以获悉。
在一个方面中，本发明涉及用于主动地确定与作业车辆的前轴相 关联的轮胎的转向限位角的方法。该方法可以大致包括：接收与轮胎 的轮胎参数相关联的输入；和监测前轴的悬架行进距离。悬架行进距 离可以与轮胎相对于作业车辆的至少一个引擎罩相关部件的竖向位置 相关联。该方法还可以包括监测前轴的摆角。摆角可以与轮胎相对于 至少一个引擎罩相关部件的竖向位置或水平位置中的至少一个相关 联。此外，该方法可以包括：基于前轴的悬架行进距离和摆角确定轮 胎的最大容许转向角，其中最大容许转向角对应于当轮胎处于最大转 向角时使得在轮胎和至少一个引擎罩相关部件之间保持有间隙的转向 角。
在另一方面中，本发明涉及用于主动地确定与作业车辆的前轴相 关联的轮胎的转向限位角的系统。该系统大致可以包括控制器，该控 制器具有处理器和相关的存储器。该存储器可以包括计算机可读指令， 这些计算机可读指令在由处理器执行时将控制器构造成接收与轮胎的 轮胎参数相关联的输入并且监测前轴的悬架行进距离。悬架行进距离 可以与轮胎相对于作业车辆的至少一个引擎罩相关部件的竖向位置相 关联。控制器还可以被构造成用以监测前轴的摆角。摆角可以与轮胎 相对于至少一个引擎罩相关部件的竖向位置或水平位置中的至少一个 相关联。此外，控制器可以被构造成用以基于前轴的悬架行进距离和 摆角确定轮胎的最大容许转向角。最大容许转向角可以对应于当轮胎 处于最大转向角时使得在轮胎和至少一个引擎罩相关部件之间保持有 间隙的转向角。
参考以下的说明书和所附的权利要求，将会更好地理解本发明的 这些和其它特征、方面和优点。被并入本文中并且构成本说明书的一 部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发 明的原理。
附图说明
参考附图，在说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明 的完全和全部公开，包括其最佳模式，其中：
图1示出了根据本发明各方面的作业车辆的一个实施例的侧视 图；
图2示出了根据本发明各方面的安装在图1所示的作业车辆的引 擎罩下方的悬架系统的一个实施例的前透视图；
图3示出了图2所示的悬架系统的俯视图；
图4示出了图2所示的悬架系统的前视图；
图5示出了根据本发明各方面的用于主动地确定作业车辆的转向 限位角的系统的一个实施例的示意图；
图6示出了根据本发明各方面的用于主动地确定作业车辆的转向 限位角的方法的一个实施例的流程图；
图7示出了根据本发明各方面的作业车辆的前轴和前轮胎的示意 性前视图，具体示出了前轮胎相对于作业车辆的引擎罩相关部件的定 位；
图8示出了图7所示的车辆部件的示意性俯视图，具体示出了由 于这些部件的相对定位而导致前轮胎接触引擎罩相关部件所处的转向 角；
图9示出了图7所示的车辆部件的另一个示意性前视图，具体示 出了在前轴的悬架行进距离已经改变之后前轮胎相对于引擎罩相关部 件的定位；
图10示出了图9所示的车辆部件的示意性俯视图，具体示出了由 于这些部件的相对定位而能够获得的转向角的例子；
图11示出了图7所示的车辆部件的另一个示意性前视图，具体示 出了在前轴的摆角已经改变之后前轮胎相对于引擎罩相关部件的定 位；以及
图12示出了图11所示的车辆部件的示意性俯视图，具体示出了 由于这些部件的相对定位而导致前轮胎接触引擎罩相关部件所处的转 向角。
具体实施方式
现在，将详细参照本发明的实施例，在附图中示出了这些实施例 的一个或多个实例。每个例子都提供为解释本发明，而非限制本发明。 事实上，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离本发明 范围或精神的前提下对本发明作出各种修改和变化。例如，示出为或 描述为一个实施例的一部分的特征可以用于另一个实施例，从而又得 到另一个实施例。因而，拟由本发明涵盖这些修改和变更，只要这些 修改和变更落入后附的权利要求书及其等同物的范围即可。
整体上，本发明涉及用于主动地确定作业车辆的转向限位角的系 统和方法。具体地，在若干实施例中，作业车辆的控制器可以被构造 成用以主动地监测与车辆的前轴相关联的一个或多个车轴相关参数。 例如，如下所述，控制器可以被构造成用以在作业车辆进行操作时连 续地监测前轴的悬架行进距离和摆角。基于这些监测的参数，连同接 收到的与一个或多个固定轮胎参数(例如轮胎尺寸和/或轮胎胎面宽 度)相关联的输入一起，控制器可以被构造成用以确定最大容许转向 角，车辆的前轮胎可以在不接触作业车辆的引擎罩相关部件(例如车 辆的引擎罩和/或引擎罩下方部件)的情况下转动到该最大容许转向 角。于是，控制器可以被构造成用以控制作业车辆的转向组件的操作， 以防止前轮胎转动超过所确定的前轮胎的最大容许转向角。
应当理解，在若干实施例中，控制器还可以被构造成用以监测作 业车辆的一个或多个车辆参数，例如车辆的地面速度。例如，缓慢的 地面速度可能提供的指示是，车辆正在进行作业(例如场地作业)， 其中优化的转向是期望的，而较高的地面速度(例如在道路运输期间) 可能提供的指示是，优化的转向不是关键的。因此，通过监测地面速 度，控制器可以被构造成用以调整其对于各种车辆部件的控制。
另外，在若干实施例中，控制器还可以被构造成用以主动地控制 车辆的悬架缸，以限制前轴的悬架行进距离和/或摆角，从而防止轮胎 和任何相邻的引擎罩相关部件之间的接触。例如，当作业车辆处于转 向过程中时，其前轮胎可以处于比基于当前的前轴的悬架行进距离和 摆角确定的最大容许转向角小的转向角。然而，如果悬架行进距离和/ 或摆角中的指定变化将引起前轮胎接触任何相邻的引擎罩相关部件， 那么控制器可以被构造成用以通过主动控制悬架缸的操作而限制和/ 或调节前轴的悬架行进距离和/或摆角，以防止这样的接触。
现在参考附图，图1示出了根据本发明各方面的作业车辆10的一 个实施例的侧视图。如图所示，作业车辆10被构造成农业牵引车。然 而，在其它实施例中，作业车辆10可以被构造成在本领域中是已知的 任何其它合适的作业车辆，例如各种其它农业车辆、运土车辆、装载 机和/或各种其它道路外车辆。
如图1所示，作业车辆10包括一对前轮(和相关的前轮胎12)、 一对后轮(和相关的后轮胎14)以及联接到车轮并由车轮支撑的框架 或底盘16。然而，在其它实施例中，作业车辆10可以包括两对或更 多对前轮胎12和/或两对或更多对后轮胎14，例如在双轮胎或三轮胎 构造的情况下。操作者驾驶舱18可以由底盘16的一部分支撑，并且 可以容纳多种输入装置20、21，以允许操作者控制作业车辆10的操 作。另外，作业车辆10可以包括安装在底盘16上的发动机22和变速 箱24。变速箱24能够可操作地联接到发动机22，并且能够提供无极 调节的传动比，以用于将发动机的动力经由驱动轴组件26传递到车 轮。
作业车辆10还可以包括引擎罩28，该引擎罩从驾驶舱18朝向车 辆10的前端延伸。如通常所理解的，引擎罩28可以被构造成用以容 纳发动机22和作业车辆10的各种其它引擎罩下方部件(例如各种液 压系统、气动系统、电气系统、机械系统、流体存储罐和/或类似物)。 例如，如下所述，悬架系统30(图2-4)可以设置在引擎罩28下方， 以允许作业车辆10的前轴32相对于底盘16进行运动。具体地，悬架 系统30可以被构造成使得前轴32能够相对于底盘16进行竖向运动， 以及相对于底盘16进行枢转或摆动，由此提供用以衰减前轴32的竖 向和摆动运动的手段。
应当理解，以上所述和图1所示的作业车辆10的构造仅仅是用来 说明本发明的示例性应用领域。因此，应当理解，本发明可以容易地 适应于任何种类的作业车辆构造10。例如，在可供选择的实施例中， 可以设置有单独的框架或底盘，发动机22、变速箱24和驱动轴组件 26联接到该单独的框架或底盘，这是较小型的牵引车中通常采用的构 造。其它构造可以使用铰接式底盘以使作业车辆10转向，或者依靠轨 道而不是轮胎12、14。另外，尽管没有示出，但是作业车辆10还可 以被构造成用以可操作地联接到任何合适类型的作业设备，例如拖车、 喷杆、肥料罐、饲料研磨机、犁和/或类似物。
现在参考图2-4，示出了根据本发明各方面的适用于图1所示的 作业车辆10的悬架系统30的一个实施例的若干视图。具体地，图2 示出了安装在作业车辆10的引擎罩28下方的悬架系统30的前透视 图。另外，图3和4分别示出了悬架系统30的俯视图和前视图。
如图所示，悬架系统30可以包括在第一侧向端部34(图4)和第 二侧向端部36(图4)之间延伸的前轴32。整体上，前轴32可以被 构造成用以在第一侧向端部34处支撑作业车辆10的第一前轮胎12 并且在第二侧向端部36处支撑作业车辆10的第二前轮胎12。如图示 实施例中所示，第一和第二轮毂38、40可以设置在第一和第二侧向端 部34、36处，以用于将轮胎12联接到前轴32。
悬架系统还可以包括车轴承载体42，该车轴承载体被构造成在底 盘16和前轴32之间延伸。整体上，车轴承载体42可以被构造成用以 相对于底盘16绕侧向轴线L(图3)转动，以便于前轴32相对于底 盘16进行竖向运动。例如，具体如图3所示，车轴承载体42可以包 括销44，该销被构造成用以将车轴承载体42可转动地联接到底盘16， 由此允许车轴承载体42相对于底盘16绕侧向轴线L转动。此外，如 图3和4所示，车轴承载体42可以被构造成用以经由销46联接到前 轴32，以允许前轴32相对于车轴承载体42(以及由此底盘16)绕纵 向轴线A(图3)枢转或摆动。如通常所理解的，通过允许前轴32相 对于底盘16的这种竖向运动和摆动运动，相关的作业车辆10可以被 构造成用以在保持轮胎12和地面之间的接触的同时横跨不平坦的地 形。
此外，悬架系统30还可以包括转向组件48，该转向组件被构造 成用以使每个轮胎12相对于前轴32绕大致竖向轴线转动。如图示实 施例中所示，转向组件48可以包括第一转向缸50和第二转向缸52。 整体上，每个转向缸50、52可以被构造成用以在车轴32的中心部分 与转向节54之间延伸，该转向节可转动地联接到车轴32的每个侧向 端部34、36。此外，转向组件48还可以包括在转向节54之间延伸的 拉杆56，以便于轮胎12相对于前轴32的同步转动。
如通常所理解的，转向组件48可以被构造成用以驱动每个转向节 54绕主销(未示出)转动，继而使轮毂38、40转动，从而使作业车 辆10的附接的前轮胎12转动。例如，如图3所示，第一转向缸50 的活塞杆的延伸和第二转向缸52的活塞杆的缩回可以引起前轮胎12 沿顺时针方向58在指定的转向角范围内转动。反之，第一转向缸50 的活塞杆的缩回和第二转向缸52的活塞杆的延伸可以引起轮胎12沿 逆时针方向60在指定的转向角范围内转动。如下所述，通过基于所确 定的前轮胎12的转向限位角(或最大容许转向角)来限制转向缸50、 52的操作，作业车辆10可以在保持轮胎12和车辆10的一个或多个 引擎罩相关部件之间的间隙的同时进行转向。
此外，悬架系统30还可以包括联接在前轴32和底盘16之间的第 一和第二悬架缸62、64。具体地，如图4所示，第一悬架缸62可以 包括第一端部，该第一端部被构造成用以联接到前轴32的第一侧向侧 部66，并且第一悬架缸可以向上延伸到第二端部，该第二端部被构造 成用以联接到底盘16。类似地，第二悬架缸64可以包括第一端部， 该第一端部被构造成用以联接到前轴32的第二侧向侧部68，并且第 二悬架缸可以向上延伸到第二端部，该第二端部被构造成用以联接到 底盘16。
如通常所理解的，与第一和第二悬架缸62、64相关联的活塞杆的 延伸可以引起前轴32相对于底盘16沿竖向向下(图4中的箭头70 所示)运动，而活塞杆的缩回可以引起前轴32相对于底盘16沿竖向 向上(图4中的箭头72所示)运动。此外，当每个活塞杆的缩回/延 伸量与其它活塞杆不同时，前轴32可以被构造成用以相对于底盘16 绕纵向轴线A枢转或摆动。例如，在与第一悬架缸62相关联的活塞 杆缩回而与第二悬架缸64相关联的活塞杆延伸的情况下，前轴32可 以相对于底盘16沿顺时针方向74枢转或摆动。类似地，在与第一悬 架缸62相关联的活塞杆延伸而与第二悬架缸64相关联的活塞杆缩回 的情况下，前轴32可以相对于底盘16沿逆时针方向76枢转或摆动。 因此，悬架缸62、64可以大致被构造成用以衰减前轴32的竖向运动 和摆动运动，由此提高行驶品质，减少操作者疲劳，并且减少作业车 辆10的某些部件上的磨损。另外，如下所述，通过在作业车辆10处 于转向过程时主动地控制悬架缸62、64的操作，可以限制前轴32的 竖向运动和摆动运动，以防止前轮胎12和车辆10的任何引擎罩相关 部件之间的接触。
现在参考图5，其示出了根据本发明各方面的用于主动地确定作 业车辆的转向限位角的控制系统100的一个实施例的示意图。整体上， 将在本文中参考以上参照图1-4所述的作业车辆10和悬架系统30来 描述系统100。然而，本领域普通技术人员应当理解，本发明所公开 的系统100可以大致用于具有任何合适车辆构造和/或任何合适悬架系 统的作业车辆10。
如图所示，控制系统100大致可以包括控制器102，该控制器被 构造成用以电气地控制作业车辆10的一个或多个部件的操作，例如控 制作业车辆10的各种液压部件(例如转向缸50、52和/或悬架缸62、 64)的操作。整体上，控制器102可以包括本领域中已知的任何合适 的基于处理器的装置，例如计算装置或计算装置的任何合适的组合。 因此，在若干实施例中，控制器102可以包括被构造成用以执行各种 计算机应用功能的一个或多个处理器104和相关的存储装置106。如 在此所用的，术语“处理器”不仅涉及在本领域中包含在计算机中的集 成电路，而且还涉及控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控 制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路。另外，控制器102 的存储装置106整体上可以包括存储元件，包括但不限于计算机可读 介质(例如随机访问存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例 如闪存存储器)、软盘、只读光盘存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、 数字化光盘(DVD)和/或其它合适的存储元件。这样的存储装置106 可以大致被构造成用以存储合适的计算机可读指令，当由处理器104 执行时，这些计算机可读指令将控制器102构造成用以执行各种计算 机应用功能，例如以下参考图6所述的方法200。此外，控制器102 还可以包括各种其它合适的成分，例如通信电路或模块、一个或多个 输入/输出通道、数据/控制总线和/或类似物。
应当理解，控制器102可以对应于作业车辆10的现有的控制器， 或者控制器102可以对应于单独的处理装置。例如，在一个实施例中， 控制器102可以形成全部或部分单独的插件模块，其可以安装在作业 车辆10中，以允许本发明所公开的系统和方法能够在不需要将额外的 软件上载到车辆10的现有控制装置上的情况下进行实施。
在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以联接到合适的部 件，以用于控制作业车辆10的转向缸50、52的操作。例如，如图5 所示，控制器102可以通信地联接到合适的加压调节阀107、108(PRV) (例如螺线管启动的阀)，加压调节阀被构造成用以调节供应到每个 转向缸50、52的液压流体的压力。具体地，如图示实施例中所示，系 统100可以包括第一PRV 107，该第一PRV用于调节供应到每个转向 缸50、52的顶盖端部110的液压流体的压力。此外，系统100可以包 括第二PRV 108，该第二PRV用于调节供应到每个转向缸50、52的 杆端部112的液压流体的压力。
在操作期间，液压流体可以从安装在作业车辆10上和/或中的流 体罐114传递到PRV 107、108。于是，控制器102可以被构造成用以 调节对每个PRV 107、108的电流命令，以控制供应到每个转向缸50、 52的液压流体的压力。具体地，供应到每个PRV 107、108的电流与 供应到转向缸50、52的压力成正比例，继而与每个转向缸50、52相 关联的活塞杆的行程长度116成正比例。因此，例如通过增大第一PRV 107的电流命令和减小第二PRV 108的电流命令，每个转向缸50、52 的顶盖端部110中的压力可以增大，而每个转向缸50、52的杆端部 112中的压力可以减小，由此将活塞杆向外推动并增大行程长度116。 类似地，通过减小第一PRV 107的电流命令和增大第二PRV 108的 电流命令，每个转向缸50、52的顶盖端部110中的压力可以减小，而 每个转向缸50、52的杆端部112中的压力可以增大，由此将活塞杆向 内拉动并减小行程长度116。因此，通过控制转向缸50、52的致动， 控制器102继而可以被构造成用以自动地控制前轮胎12的相关的转向 角。如下所述，转向角的这种控制可以允许控制器102防止前轮胎12 转动超过它们的最大容许转向角，由此确保在车辆10转向时轮胎12 不会接触作业车辆10的一个或多个引擎罩相关部件。
此外，控制器102可以被构造成用以类似地控制悬架缸62、64 的操作。例如，在若干实施例中，控制器102可以通信地联接到合适 的加压调节阀(PRV)(例如螺线管启动的阀)，加压调节阀被构造 成用以调节供应到每个缸62、64的液压流体的压力。具体地，如图3 中示意性地示出，控制器102可以联接到第一PRV 150和第二PRV 152，该第一PRV被构造成用于调节供应到悬架缸62、64中的一个悬 架缸的杆端部154的液压流体的压力，该第二PRV被构造成用于调节 供应到该悬架缸62、64的顶盖端部156的液压流体的压力。在这样的 实施例中，供应到每个PRV 150、152的电流可以与在缸62、64的每 个端部154、156处供应的压力成正比例，由此允许控制器102控制缸 62、64的排量。应当理解，尽管图3仅仅示出了控制器102联接到合 适的PRV，以用于控制悬架缸62、64之一的操作，但是类似的液压 部件可以用来控制另外的悬架缸62、64。例如，控制器102可以联接 到另一对PRV，该对PRV被构造成用以控制供应到另外的悬架缸62、 64的每个端部的液压流体的压力，由此允许独立地控制每个缸62、64 的排量。
另外，如图5所示，控制器102可以通信地联接到一个或多个输 入装置118，以用于向控制器102提供操作者输入。例如，控制器102 可以联接到容纳在操作者驾驶舱18中的控制面板和/或任何其它合适 的输入装置，以允许由控制器102接收操作者输入。如下所述，这样 的操作者输入可以包括例如与安装在作业车辆10上的前轮胎12相关 联的一个或多个轮胎参数。
此外，如图5所示，控制器102可以通信地联接到多个传感器120、 122、124，以用于监测与作业车辆10相关联的一个或多个操作参数。 例如，在若干实施例中，控制器102可以联接到悬架行进传感器120， 以用于监测悬架行进距离126(图7)，该悬架行进距离对应于在前轴 32上的基准位置与车辆底盘16和/或任何其它合适的车辆部件上的基 准位置之间限定的竖向距离。整体上，悬架行进传感器120可以包括 允许直接地或间接地测量前轴32的悬架行进距离126的任何合适的传 感器和/或传感器组合。例如，在一个实施例中，悬架行进传感器120 可以包括用于监测悬架缸60、62中供应的液压流体的压力的一个或多 个压力传感器128(图7)。通过监测这样的压力，可以确定与每个悬 架缸60、62相关联的活塞杆的行程长度，继而可以允许计算悬架行进 距离126。在另一个实施例中，悬架行进传感器120可以包括一个或 多个位置传感器130，这些位置传感器被构造成用以直接地监测前轴 32相对于作业车辆10的底盘16或任何其它合适的部件的位置。例如， 合适的位置传感器可以包括电位计、近程传感器和/或类似物。
如图5所示，控制器102还可以联接到摆角传感器122，以用于 监测前轴32相对于水平面的摆角130(图11)。整体上，摆角传感器 122可以包括允许直接地或间接地测量摆角130的任何合适的传感器 和/或传感器组合。例如，在一个实施例中，摆角传感器122可以包括 用于监测悬架缸60、62中供应的液压流体的压力的一个或多个压力传 感器128(图7)。通过监测这样的压力，可以确定与每个悬架缸60、 62相关联的活塞杆的行程长度。因此，通过了解转向缸60、62之间 的水平间距，于是可以基于活塞杆的相对排量来确定前轴32的摆角 130。在另一个实施例中，摆角传感器122可以包括一个或多个位置传 感器130(图7)，这些位置传感器被构造成用以监测前轴32相对于 作业车辆10的底盘16或任何其它合适的部件的位置，然后该位置可 以用来确定摆角130。例如，第一电位计可以用来监测前轴32的第一 部分的位置，第二电位计可以用来监测前轴32的第二部分的位置。通 过了解电位计之间的间距，于是可以基于位置测量值的比较来确定前 轴32的摆角130。在另一个实施例中，摆角传感器122可以包括被构 造成用以直接地监测前轴32的摆角130的一个或多个倾斜或取向传感 器132。例如，合适的取向传感器可以包括陀螺仪、加速计和/或类似 物。
此外，如图5所示，控制器102还可以联接到转向角传感器124， 以用于监测前轮胎12的当前转向角。整体上，转向角传感器124可以 包括允许直接地或间接地测量转向角的任何合适的传感器和/或传感 器组合。例如，在一个实施例中，转向传感器可以包括用于监测转向 缸50、52中供应的液压流体的压力的一个或多个压力传感器134(图 7)。通过监测这样的压力，可以确定与转向缸50、52相关联的活塞 杆的行程长度116，继而可以允许计算前轮胎12的当前转向角。在另 一个实施例中，转向角传感器124可以包括一个或多个位置传感器 136，这些位置传感器被构造成用以监测前轮胎12相对于指定基准点 的当前位置，然后该当前位置可以用来确定轮胎12的转向角。例如， 合适的位置传感器可以包括电位计、近程传感器和/或类似物。
应当理解，控制器102还可以联接到被构造成用以监测作业车辆 10的任何其它合适的操作参数的任何其它合适的传感器。例如，在一 个实施例中，控制器102可以联接到地面速度传感器(未示出)，以 允许控制器102监测作业车辆10的地面速度。
现在参考图6，其示出了根据本发明各方面的用于主动地确定作 业车辆的转向限位角的方法200的一个实施例的流程图。整体上，将 参考以上参照图1-5所述的作业车辆10和系统100来描述该方法200。 然而，本领域普通技术人员应当理解，本发明所公开的方法200可以 大致用于主动地调节具有任何合适构造和/或任何合适控制系统的作 业车辆的转向角范围。此外，尽管为了图示和讨论的目的图6示出了 以特定顺序执行的步骤，但是本文所述的方法并不限于任何特定的顺 序或排列。使用本文提供的公开的本领域技术人员将会理解，在不脱 离本发明的范围的情况下，本文公开的方法的各个步骤可以以各种方 式省略、重新布置、组合和/或修改。
还应当理解，本发明所公开的方法200在本文中大致是参考作业 车辆10的引擎罩相关部件描述的。整体上，术语“引擎罩相关部件” 可以是指作业车辆10的引擎罩28和/或作业车辆10的任何引擎罩下 方部件，例如任何液压部件(例如液压管线)、气动部件、电气部件 (例如电线束)、机械部件(例如机械驱动轴)、存储罐、底盘16 的各部分和/或容纳在引擎罩28中、安装在引擎罩下方和/或以其它方 式沿竖向定位在引擎罩下方的任何其它合适的部件。如下所述，根据 指定作业车辆10的“引擎罩相关部件”的布置和/或定位，这样的部件 可以用来限制车辆的容许转向角范围。
整体上，本发明所公开的方法200可以用来主动地且动态地确定 在不接触作业车辆10的一个或多个引擎罩相关部件的情况下作业车 辆10的前轮胎12在车辆操作期间在任何指定点处能够转动的最大容 许转向角(即转向限位角)。例如，基于前轮胎12的尺寸和间距以及 作业车辆10的前端构造(例如车辆10的各个引擎罩相关部件的布置 和/或定位)，当由前轴32限定特定的悬架行进距离126和摆角130 时，在前轮胎12和任何相邻的引擎罩相关部件之间可以限定指定量的 间隙，由此允许轮胎12在不接触相邻引擎罩相关部件的情况下转动特 定的转向角。然而，如下所述，行进悬架距离126和/或摆角130的变 化可能显著地影响前轮胎12相对于相邻引擎罩相关部件的定位和/或 间隙。因此，通过监测这样的变量，系统控制器102可以被构造成用 以根据前轮胎12相对于该相邻引擎罩相关部件的当前定位而连续地 更新最大容许转向角。于是，该最大容许转向角可以限定在车辆操作 期间转向缸50、52可以被允许使轮胎12转过的转向限位角。
如图6所示，在(202)处，该方法200包括：接收与前轮胎12 的轮胎参数相关联的输入。如上文所述，控制器102可以被构造成用 以接收来自作业车辆10的一个或多个输入装置118(例如容纳在驾驶 舱18内的控制面板)的操作者输入。因此，在若干实施例中，操作者 可以被指示以提供与前轮胎12的一个或多个轮胎参数相关联的操作 者输入(例如经由控制面板)。例如，在一个实施例中，操作者可以 被指示以提供与前轮胎12的尺寸相关联的输入，例如前轮胎12的直 径或高度140(图7)和/或前轮胎12的宽度142(图7)，提供与前 轮胎12的数量(例如单轮胎、双轮胎或三轮胎构造)和/或前轮胎12 的间距相关联的输入，例如从左前轮胎12的中心到右前轮胎12的中 心限定的轮胎胎面宽度144(图7)。在接收到的情况下，这样的轮胎 参数可以存储在控制器的存储器106中，以便接下来由控制器102用 作用于确定轮胎12的最大容许转向角的输入。
另外，在(204)处，该方法200包括：监测与前轴相关联的悬架 行进距离。如上文所述，可以利用合适的悬架行进传感器120(图5) 直接地或间接地测量悬架行进距离126(图7)。然后，由传感器120 提供的传感器测量值被传递到系统控制器102，以允许其在作业车辆 10操作期间连续地监测悬架行进距离126。如下所述，除了限定前轴 32的竖向位置之外，悬架行进距离126还可以与前轮胎12相对于作 业车辆10的任何相邻引擎罩相关部件的竖向定位相关联或者以其它 方式相关。因此，悬架行进距离126可以显著地影响被限定为用于轮 胎12的最大容许转向角。
此外，在(206)处，该方法200包括：监测前轴的摆角。如上文 所述，可以利用合适的摆角传感器122(图5)直接地或间接地测量摆 角130(图11)。然后，由传感器122提供的传感器测量值被传递到 控制器102，以允许其在作业车辆10操作期间连续地监测摆角130。 如下所述，除了限定前轴32的角度取向之外，摆角130还可以与前轮 胎12相对于作业车辆10的任何相邻引擎罩相关部件的竖向定位和水 平定位相关联或者以其它方式相关。因此，与悬架行进距离126类似， 前轴32的摆角130可以显著地影响被限定为用于轮胎12的最大容许 转向角。
仍然参考图6，在(208)处，该方法200包括：基于前轴32的 悬架行进距离126和摆角130确定前轮胎12的最大容许转向角。具体 地，如上文所述，控制器102可以被构造成用以接收与车辆的前轮胎 12的尺寸、数量和间距相关联的输入，由此向控制器102提供与轮胎 12相对于设置在作业车辆10前端处的各种引擎罩相关部件的定位相 关的基准数据。因此，通过识别悬架行进距离126和/或摆角130的变 化，控制器102可以被构造成用以确定在不接触作业车辆10的任何相 邻引擎罩相关部件的情况下前轮胎12能够转动的最大容许转向角。
例如，图7-12示出了由控制器102确定的最大容许转向角可以基 于前轴32的悬架行进距离126和/或摆角130进行变化的例子。具体 地，图7和8分别示出了作业车辆10的前轴32和前轮胎12的示意性 前视图和俯视图，具体示出了前轮胎12相对于作业车辆10的引擎罩 相关部件180的定位。图9和10分别示出了图7和8的前轴32和前 轮胎12在前轴32的悬架行进距离126已经改变而由此改变前轮胎12 相对于引擎罩相关部件180的定位之后的示意性前视图和俯视图。另 外，图11和12分别示出了图7和8的前轴32和前轮胎12在前轴32 的摆角130已经改变而由此改变前轮胎12相对于引擎罩相关部件180 的定位之后的示意性前视图和俯视图。
如图7所示，在指定悬架行进距离126和零摆角处，前轮胎12 可以例如相对于作业车辆10的引擎罩相关部件180进行定位，使得轮 胎12与引擎罩相关部件沿竖向交叠竖向长度182。由于这样的竖向交 叠，前轮胎12可能被构造成在轮胎12相对于限定了轮胎12的零转向 角位置的竖向基准平面184顺时针或逆时针转动时接触引擎罩相关部 件180。例如，如图8所示，当定位在零转向角处时(由实线表示)， 前轮胎12可以与引擎罩相关部件沿水平方向间隔开水平长度186。然 而，当前轮胎12转动离开该零转向角位置时，水平长度186可以减小， 直到轮胎12接触引擎罩相关部件180。例如，如图8所示，前轮胎12 可能被构造成当运动到相对于竖向基准平面184限定的转向角188时 接触引擎罩相关部件180。因此，为了在车辆操作期间保持前轮胎12 和引擎罩相关部件180之间的间隙，前轮胎12的最大容许转向角可以 选择成对应于比转向角188小的转向角，例如等于转向角188的大约 90％或转向角188的大约95％或转向角188的大约99％的转向角。
作为另外一种选择，在图9和10所示的例子中，与图7和8所示 的相比，前轴32的悬架行进距离126已经增大，使得前轮胎12不再 与引擎罩相关部件180沿竖向交叠。例如，如图9所示，在前轮胎12 和引擎罩相关部件180之间限定了竖向间隙190。因此，当调节转向 角时，轮胎12可以在引擎罩相关部件180下方转动到比图10所示的 转向角188大的转向角192。在这种情形下，不由引擎罩相关部件180 限制，最大容许转向角可以基于前轮胎12相对于作业车辆10的任何 其它合适的引擎罩相关部件的定位和/或基于转向组件的能力(例如转 向缸50、52的最大容许行程)来进行选择。
类似地，在图11和12所示的例子中，与图7和8所示的相比， 前轴32已经沿顺时针方向枢转或以其它方式摆动，使得前轴32限定 了非零摆角130。因此，除了与引擎罩相关部件180沿竖向交叠指定 竖向长度194之外，已经显著地减小了在零转向角位置处在左前轮胎 12和引擎罩相关部件180之间限定的水平长度196。因此，前轮胎12 可能被构造成在比上述转向角188小的转向角198处接触引擎罩相关 部件180。因此，为了保持前轮胎12和引擎罩相关部件180之间的间 隙，前轮胎12的最大容许转向角可以选择成对应于比转向角198小的 转向角，例如等于转向角198的大约90％或转向角198的大约95％或 转向角198的大约99％的转向角。
应当理解，图7-12简单地示出为提供最大容许转向角如何能够根 据前轴32的悬架行进距离126和摆角130进行改变的例子。然而，本 领域普通技术人员应当容易理解，指定悬架行进距离126和摆角130 下的作业车辆10的最大容许转向角可以根据车辆10的前端构造(例 如车辆10的各个引擎罩相关部件的布置和定位)以及前轮胎12的尺 寸、数量和间距而从作业车辆到作业车辆大致是变化的。
因此，应当理解，在若干实施例中，可以进行计算机建模和/或物 理测试，以收集将最大容许转向角与指定车辆构造的悬架行进距离 126和摆角130相关的数据。例如，在一个实施例中，可以建立作业 车辆10的前端的三维模型，该三维模型允许改变轮胎尺寸和数量、轮 胎间距、悬架行进距离126和摆角130。在这样的实施例中，通过分 析轮胎尺寸、轮胎间距、悬架行进距离和摆角的各种可能的组合下在 前轮胎12和相关引擎罩相关部件之间限定的可获取间隙，可以建立将 这样的变量与最大容许转向角相关的数学关系和/或查找表。然后，该 数学关系和/或查找表可以存储在控制器的存储器106中，并且接下来 用于根据由控制器102接收到的操作者输入和传感器测量值来确定最 大容许转向角。
回过来参考图6，在210处，该方法200包括：基于最大容许转 向角控制作业车辆10的转向缸50、52的操作。具体地，在若干实施 例中，控制器102可以被构造成用以控制转向缸50、52的操作，以防 止前轮胎12转动超过最大容许转向角。如上文所述，通过调节传递到 相关PRV 107、108的电流命令，可以实现转向缸50、52的这种控制， 继而控制供应到缸50、52的液压流体的压力。因此，通过基于最大容 许转向角限制能够供应到每个转向缸50、52的最大压力，可以防止轮 胎12转动超过最大容许转向角。
另外，如上文所述，控制器102还可以被构造成用以主动地控制 悬架缸62、64的操作，以便对可能导致前轮胎12和任何相邻引擎罩 相关部件之间进行接触的悬架行进距离126和/或摆角130的变化做出 应对(account for)。例如，作业车辆可以以前轮胎12转动到比针对 当前前轴32的悬架行进距离126和摆角130所确定的最大容许转向角 小的转向角来进行转向。然而，在转向期间，甚至在轮胎的转向角没 有任何变化的情况下，悬架行进距离126和/或摆角130可能进行变化， 而将引起前轮胎12接触一个或多个相邻的引擎罩相关部件。在这种情 形下，可以控制悬架缸62、64的操作，以防止将引起这种接触的悬架 行进距离126和/或摆角130的任何变化。例如，如果悬架行进距离的 进一步减小和/或摆角的进一步增大将导致轮胎和任何引擎罩相关部 件之间进行接触，那么控制器可以被构造成用以控制缸62、64的操作， 以限制这种进一步的变化。
书写的说明书利用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使 得本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或 系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定， 并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它例子。如果这样的其它 例子具有与权利要求的文字语言不是不同的结构元件，或者如果它们 包括与权利要求的文字语言差别不太明显的等同结构元件，那么它们 将处于权利要求的范围内。