改進水泥攪拌車操作性能的裝置的製作方法

2023-05-21 01:56:11

專利名稱：改進水泥攪拌車操作性能的裝置的製作方法
^34*泥攪拌車操作性能的，
背景技術：
水泥攪拌車一般用於運輸混合的、未 更化的7jC泥載荷。這些攪拌車一般具
有一個用來存儲水泥混合物的轉動混合筒、 一個液壓系統和一個控制混合筒的 轉動的混合筒控制器。混合筒的旋轉弓胞的攪動可以防止水泥混合物靜置和硬 化。所以無論車是動的還是停的，混合筒一般都在轉動。
混合筒轉動的結果就是水泥混合物在筒中的位置朝著旋轉的方向不斷運 動，沿著筒的內部既側向運動，又向上運動。水泥負載的運動導致車重心的改 變，使得車的一側比另一側要重。 的不均衡負載對車的運糹瑰成有害影響。 例如，當車運動時，車重心的位置側偏增加了車朝重的一側傾翻的危險。側向 (側邊)加速度在重心處產生一個力，沿水平方向"推動"糊。輪胎和路面之間 的摩擦力抵消了該力。如果側向力足夠高，卡車的一邊會開始脫離地面，可能 造成糊傾翻。因此，重心的高度和側向偏移影響著傾翻的穩定性。
此外，在其他方面，車輛車輪上的重量不均衡分布可能對車輛其它方面的
性能產生不利影響，如制動和牽引控制。例如，在一個防抱死制動系統(ABS)
中，均勻分布的荷載使得每個車輪都更容易達到較佳制動。此外，在自動牽引
控制(ATC)系統中，不均勻荷載可能會導致驅動輪滑移。

發明內容
本發明主要涉及一種水泥攪拌車。更具體地，本發明涉及一種具有轉動混 合筒的運動水泥攪拌車操作性能改進的裝置或系統及其方法，該混合筒根據選 定的時間自動停止轉動。例如，通過引發一個或者多個觸發事件來停止混合筒 的轉動。
根據本發明的一方面，提供一種通過停止混合筒的轉動來降低運動的水泥 攪拌車傾翻危險的裝置和方法。在一個實施例中，探知車的轉向角，完全或部 分地根據轉向角的方向和度數，來決定是否停止混合筒轉動。在另一個實施例 中，預測一個操作參數的未來值，當預測的未刺雄過閾值的時候，停止混合 筒轉動。在另一個更具體的實施例中，部分根據確定的車輛的轉向角來預測側向加速度的預設未來值。在另一個實施例中，操作參數的閾值是根據車輛轉向 角自動調節，當操作參數的ffig31修訂的閾值時，混合筒的轉動就停止。
根據本發明的另一個方面，在特定運行事件發生時，提供一種可以停止水 泥攪拌車上的混合筒轉動的裝置和方法。在另一個實施例中，當防抱死制動的 情形出現時，該裝置可以停止混合筒的轉動。在另一個實施例中，當自動牽引 控制系統啟動或介入時，該裝置可以停止混合筒的轉動。還有一個實施例中， 當自動車輛穩定系統開通或者介入時，該裝置可以停止混合筒的轉動。
根據本發明的另一個方面，H供一種判斷車輛轉向以及利用轉向判斷是否 停止混合筒轉動的裝置和方法。在一個實施例中，該^g探知到^在轉動， 並可以判斷車輛的轉動方向。只要停止混合筒的轉動有利於攪拌車的抗傾翻穩 定性，該裝置就可以停止混合筒的轉動。
通過下列結合附圖對實施例的描述，本發明的這些和其它的方面和優點對 於本領域技術人員來說會更加明顯。


附圖與說明書是結合的，並組成說明書的一部分，下面對發明在附圖中的 實施例進行詳細說明，其結合上面給出的本發明的概要說明，以及下文的詳細 說明，都是為了闡述本發明的實施例。
圖1是本發明停止水泥混合筒轉動的系統的一個示例性實施例的示意圖； 圖2是7jC泥攪拌車的背面示意圖，示出了裝載有水泥的轉動混合筒改變轉 動方向；
圖3是本發明中停止7]C泥混合筒轉動的方法的一個示例性實施例的流程以及
圖4是圖1所示的循環系統的示例性實施例的示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種運動7jC泥攪拌車操作性能改進的系統和方法，在選定的 時間點，例如，當一個或多B蟲發事件發生時，能自動停止混合筒的轉動。本 發明可以通過停止混合筒減少傾翻危險，來提高ffl穩定性，提高汽車防抱死 制動系統的性能，以及提高車輛自動牽引控制系統的性能。系統可適於感知一 個或者多個車輛的操作參數，例如轉向角、方向和側向加速度。此外，該系統 可適於判斷一個特定事件是否正在發生，例如， 一個防抱死制動事件。該系統
7也可適於預測一個操作參數的未來值。根據預測值和/或發生的特定事件，該系 統會停止混合筒的轉動，以改進 操作性能。
儘管本發明的多個方面和概念在此作了描述和說明，體現為示例性實施例 的組合，但這多個方面和概念可以在多個可選擇的實施例中表現出來，既可以 單獨地，也可以通過不同組合及其分組合。除非在此明確排除，否則所有這些 組合和分組合都屬於本發明的範圍。進一步講，儘管在此描述了有關本發明的 多個方面和特徵的各種不同可選擇的實施例，例如替代的材料、結構、配置、 方法、設備、軟體、硬體、邏輯控制等等，但是這樣的描述並無意成為完整的 或詳盡的所有可能的可選擇的實施例的列表單，無論這些實施例是常規的、標 準的還是今後開發的已知的或待確認的。即使在此不作明確描述，本領域技術 人員也容易接受本發明的一個或多個方面、概念或特徵，將其結合進本發明的 範圍內的其它實施例中。此外，即使本發明的某些特徵、概念或方面在此描述 為優選的^g或方法，除非明確陳述，這樣的描述也不意表明這些特徵是必需 的或者必要的。更進一步，為了幫助理解本發明而包括了示例性或代表性數值 和範圍，但這樣的數值和範圍並非限制意義的，只在有明確陳述時，才有意表 示為臨界值或範圍。
圖1是7jC泥攪拌車10的局部示意圖。該攪拌車10包括駕駛室14、 一組前 輪16、 一組後輪18以及用於運輸水泥負載的轉動混合筒20。該7K泥攪拌車10 還可以包括轉動混合筒的裝置22。在圖l的示意性實施例中，混合筒轉動裝置 22可以用液壓系統來實現。如現有技術已知的，該液壓系統22包括一個滾筒馬 達24和一個驅動滾筒馬達24的液壓泵26。還可以有一個混合筒控制器28，其 與、鵬系統22魏，以啟動或者停止筒20的轉動，並控制轉動速度。車輛IO 還可以包括一個系統30，該系統能 定的時間停止混合筒20的轉動。
圖2是7K泥攪拌車10的背面示意圖。當混合筒20不旋轉時，水泥負載100A 正處於筒底部的第一位置，如線A-A所示。7JC泥負載100A的重心CG1的中心 大致沿著中心軸線102。當從後面看水泥攪拌車10時，混合筒20沿順時針轉動 (如圖2的箭頭所示)。當混合筒20轉動時，水泥負載100B運動到線B-B所示 的第二位置。在第二位置，水泥負載100BB無沿著混合筒20轉動的方向側向運 動，又沿著筒的內表面向上運動。當水泥負載100B運動時，水泥負載的重心 CG2運動一段橫向距離X和一段豎向距離Y。水泥負載100B改變的總量取決於混合筒20的轉動速度。轉動越快，7jC泥負載的重心CG2橫向和豎向運動越 多。
從糊的後面看，當混合筒20通常按照順時針轉動時，7jC泥負載的重心運
動導致車輛io的左手側的負載比右手側重，也^;人後面看。進一步地，重心
CG2運動使得車輛10向右手側轉彎時更容易傾翻。因此，要停止混合筒20的 轉動使得7JC泥負載100A回到更偏中心的位置。在這個位置上，車輛10右轉時， 比混合筒20轉動時更穩定。進一步，停止混合筒20的轉動也可以在混合筒轉 動的方向上提供一個突加扭矩。當車輛右轉時，突加扭矩作用在車輛10上一個 相反的橫向力。因此，突加扭矩也可以幫助防止傾翻。
如上所述的7jC泥攪拌車10,彼轉時停止混合筒20的轉動並不利於保持傾 翻穩定性。因此，本發明的系統30可以判別轉動方向，並只在為了有利於保持 傾翻穩定性時，而停止混合筒的轉動。然而，如果需要的話，系統30同樣可以 應用於左轉時停止混合筒20的轉動。
對於裝配有防抱死制動系統的車輛，重量在車輪上的不均衡分布會導致一 個或者多個車輪承擔不均衡的制動功能。這可能導致這些輪胎不能表現出最優 的制動性能和產生更大的制動磨損。而且，糊10不均勻的負載會引起一個或 者多個驅動輪滑移。在裝有自動牽引控制系統的 上，該系統可以介入以處 理雜的滑移。在自動牽引控制系統介入時，ffi^停止混合筒20的轉動，系統 30可以幫助牽引控制系統以M牽引性能。然而，如果位於車輛10的較重負載 側的驅動輪滑移，系統30將不會停止混合筒20的轉動，因為這無助於牽引控 制。
如圖1所示，系統30在選定的時間點可以停止混合筒20的轉動。系統30 還可以包括一個或多個傳麟，以提供指示糊io的操作參數或者狀況的信號。 可以使用多個不同的傳感器。在圖l的示意實施例中，系統30可以包括， 一個 轉動角傳繊40， 一個或者多個^&速度傳 42,以及側向力口避和偏航速 率的組合傳繊44，但是並不限於此。作為選擇，用於側向力口速度和偏萄腿率 的可以為分幵的傳感器。轉動角傳感器40可以適於提供一個信號，該信號指示 的轉向(左轉或右轉)，以及轉動角度。該系統30還可以JOT未在示意實 施例中描述的附加傳感器。
系統30也可以包括與一個或者多個傳 連通的處理單元46。這個處理單
9元46可以適於接收來自傳繊的輸入繊，處理輸入數據，將輸入M與閾值 進行比較，在根據比較的結果發送控制信號。傳感器和處理單元46可以是先前 存在的系統的一部分或者使用先前存在的系統的部件。例如，具有電子穩定程 序(ESP)⑧的Bendix⑧ABS-6可以在Bendix商用汽車系統中獲得，LLC可以 安裝在車輛10上。Bend僅ESP系統可以使用圖1中描述的部分或全部的傳感器， 例如，轉動角傳麟40、輪胎鵬傳繊42、側向加速度和偏l腿率的組合傳 感器44。 BendixESP系統的邏輯元件設置在 的防抱死制動系統的電子控制 單元中，其也可以用於本發明的處理單元46中。因而，支持本發明的系統30 的多個元件都可以在裝有BendkESP系統的 上找到，因此不需要安裝額外 的元件。然而如果需要，系統30可以使用單獨的安裝元件。
圖3所示的是用於 定的時間點上停止混合筒20的轉動的方法200 —個 示意實施例的流程圖。方法200包括超時計時器202的初始化步驟。該超時計 時器設定了一個時間間隔T1，必須保證在混合筒20重新轉動之前清空。時間 間隔Tl根據用戶的判iM行選擇，例如，時間的範圍大概為4至10秒。 一旦 超時計時:tll皮初始化，它可以倒計時至零，直到重置。
方法200也可以包括右轉角值204的初始化步驟。右轉角值可以作為一個 閾值，每當!鵬過時，就被作為觸發事件，讓系統30介入並且停止混合筒20 的轉動。右轉角值可以根據用戶自己的判斷選擇，例如，角度的範圍大約為io 度至20度。超時計時器的初始化和右轉角值的初始化步驟在方法200的最初運
^!程中執行，並且不需要在該方法的隨後運行中再次初始化。
方法200包括校核是否有一個或者多個觸發事件發生的步驟206。如果一個
或者多^M發事件發生，混合筒會停止轉動，超時計時器會重新設置時間間隔 Tl。方法200也可以包括校核超時計時器是否終止的步驟208。如果超時計時
器已經終止，那麼混合筒的轉動可以重新開始，並且超時計時器可以重新設置 時間間隔Tl 。校核是否一個或者多^M發事件發生的步驟206和校核是否超時 計時器已經終止的步驟208，可以根據需要重複，例如當7jC泥攪拌車運行時，這 些步驟可以連續重複。
在運行中，方法200可以校核是否一個或者多^M蟲發事件發生。如果一個 或者多^M發事件發生，那麼混合筒20會被停止，超時計時器會重新設置時間 間隔Tl 。方法200會校核超時計時器是否已經終止。如果超時計時器尚未終止，例如在計時器最近被重置的情形下，那麼方法200會再次校核是否一個或者多 B蟲發事件發生。如果事件正在發生，那麼混合筒20始終保持停止，計時器會 再一次重置。步驟206至步驟208之間的循環會以這種方式持續，直到一個或 者多個觸發事件不再發生，且超時計時器終止。如果這兩個條件都已經符合， 那麼混合筒20可以再次開始轉動。這樣，時間間隔Tl在混合筒20重新開始之 前可以提供一個遲滯。
根據車輛10的不同的運行狀況、情形或者參數形成的觸發事件引起混合筒 20停止。例如，在方法200中，車輛的轉向角皿了右轉值，就可以作為一個 觸發事件。當然，在另夕卜的實施例中，可以應用其他的或者另外的觸發事件。 例如，車輛的運行事件可以被定義為一個觸發事件，如防抱死制動事件，自動 牽引控制系統介入，或者電子穩定控制系統介入。觸發事件可以基於單個運行 事件或者多個事件的發生。
儘管不是必需的，使用轉向角和車輛的轉動方向作為觸發事件是有利的， 因為轉向角和轉動方向是潛在的臨界操作的早期指示。所以，這一信息可以幫 助系統30對潛在的傾翻危險決速做出反應。
特別地，系統30可以禾,轉向角傳感器40從駕駛員的轉向輸入中探測車 輛方向的最初變化。然後系統30可以預測未來會導致方向改變的側向力。如現 有技術己知的，側向力的預測值決定於轉向角和 速度。由於車輛10通M 作運行，實際的車輛側向加速度會逐ifi也增加至預先設定的閾值。如果由於轉 向角傳繊40的輸入使系統30感知的曲線變得更加緊張，另P麼在側向加被 臨界值被M^前，系統會自動發出一個觸發信號以停止混合筒20的轉動。
在另外一個實施例中，車輛側向加速度的閾值可以根據車輛的轉向角自動
調整。例如，當車輛a:道上行駛時，轉向角會是零，側向加速度的閾值會是
它的最大值。當駕駛員轉動轉向輪時，轉向角開始增加。當轉向角開始增加時， 側向加速度的閾值會通過系統30自動降低，這樣，實際的或預計的側向加速度
^!早先的閾值，於是觸發事件就發生了。
應用轉向角傳感器40早期探測，並結合來自側向加速度傳感器44的初始
指示，使得系統30能比單3M側向加速度測量並反應的系統反應更快。例如， 在沒有轉向角傳 40的 中，可能存在長達一秒或更多時間的延遲，以確 保側向加速度不是由一個"道路顛簸"事件或者其他的事故弓胞的。然而在本發
ii明中，M用轉向角傳感器40和其他輸入設備來在它們實際發生之前計算出側 向九系統30可以調整識別早期的傾翻危險，並根據未來側向加速度的預測值， 發出一個觸發信號。
停止混合筒20的^i力可以剤艮多謝5^誠。如圖4戶標，為一個用於停止 混合筒20$標加勺迴路220的實施例的示意圖。迴路220包括一"1^f關222,在迴路 中與e^E源Vs翻。eU1源Vs可以是，例如，車載電池。迴路220還可以包括一 個與開關222迴路 的中繼設備224，以i勉!l^:信號盼源設備226。產勉販 信號盼源設備可以是，例如，M單元46^t其他合適的設備。
開關222有一個第一位置和第二位置。在第一位置上，開關222從電壓源 Vs中接通電壓，M中繼設備224傳送到混合筒控制器28的一^lr入端228 中。混合筒控制器28可以依靠從電壓源Vs中接收的電壓適於使得混合筒20旋 轉。在第二個位置，開關222中斷向混合筒控制器28中的電壓輸入端228接通 電壓。這樣，當開關222處於第二位置時，混合筒20不能轉動。
中繼設備224也有一個第一位置和一個第二位置，在第一位置上，中繼設 備224允許電壓源Vs中的電壓輸入到混合筒控制器28上的輸入端228 (如圖1 所示)。這樣，當開關222和中繼設備224兩者都在第一位置時，混合筒控制器 28使得混合筒20開始轉動。在第二位置，中繼設備224中斷輸送電壓到混合筒 控制器28的輸入端228。這樣，當中繼設備224處於第二位置時，混合筒20 不能轉動。
開關222可以是，例如設計在車輛10的駕駛室14中的一個手動切換開關。 司機可以在第一位置和第二位置之間手動運動開關222，來啟動和停止混合筒 20的轉動。中繼設備224可以根據處理器226產生的信號在第一位置和第二位 置之間轉換。處理器226切換中繼設備224至lj第二位置產生的信號，會與一個 或者多個觸發事件的發生相符合，就如對方法200中的步驟206描述的關係那 樣。因此，當一個或者多1^蟲發事件發生時，處理器226發出一個信號來切換 中繼設備224到第二位置。
本發明已經結合^雄實施例作了描述。根據對說明書的閱讀和理解，可以 有其他的實施方式進行變化和替換，所有這些變化和替換及其等效的變化和替 換均落在本發明後附的豐又利要求的保護範圍內。
1權利要求
1. 一種改進具有轉動混合筒的運動水泥攪拌車的操作性能的方法，該方法包括以下步驟接收指示轉向角的輸入數據；比較輸入數據與轉向角的閾值；判斷一個或多個觸發事件是否發生，其中一個或多個觸發事件中的至少一個對應於指示車輛的轉向角的輸入數據超過了轉向角的閾值；以及當一個或多個觸發事件發生時，發送自動停止轉動混合筒的控制信號。
2. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，當一個或多,蟲發事件發生時， 發送自動停止轉動混合筒的控律瞻號的步驟還包括. 發送控制信號到混合筒控制器中； 以及與、 系統 。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟.-響應於控制信號，從混合筒液壓馬達中轉移液壓油。
4. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟 判斷是否一個或多M蟲發事件未發生；以及當在預先設置的時間段內， 一個或多^M發事件還沒有發生時，發送自動 啟動混合筒的轉動的控制信號。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，預先設置的時間段的範圍為約 4秒到10秒。
6. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟 接收除了 轉向角以外的其它指示，操作參數的輸入數據；以及比較指示操作參數的輸入M與操作參數的閾值；其中一個或多個觸發事件之一對應於輸入數據jM:操作參數的閾值。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，操作參數是 的側向力口敏。
8. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，操作參數是車輛鞭。
9. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，操作參數的閾值可以根據糊 的轉向角自動調整。
10. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟判斷車輛的轉向；以及將車輛的轉向與預先設定的轉向相比較，在該預先設定的轉向中，停止混 合筒旋轉有利於 保持防傾翻的穩定性。其中根據判斷車輛的轉向與預先設定的轉向匹配，執行發送自動停止混合 筒轉動的控制i言號的步驟。
11. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，轉向角的閾值的範圍為約10-20度。
12. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟 根據糊的轉向角，預測操作參數的未來值；以及將操作參數的預測的操作參數的未來值和閾值相比較，其中一個或者多個 觸發事件之一對應於預觀啲未來鵬過閾值。
13. —種改進具有旋轉混合筒的運動水泥攪拌車的操作性能的方法，該方 法包括以下步驟判斷車輛上有至少一個觸發事件發生，其中至少一^蟲發事件包括至少一 種如下的情況防抱死制動系統事件、自動牽弓腔制系統介入、電子穩定控制 系統介入；以及當至少有一^M發事件發生時，發送自動停止混合筒轉動的控制信號。
14. 如權禾腰求13所述的方法，其特徵在於，所述的發送自動停止混合筒 轉動的控制信號的步驟還包括以下步驟向混合筒控制器發送控制信號；以及 從混合筒的液壓馬達中轉移液壓油。
15. 如權禾腰求13所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟 判斷是否一個或者多個觸發事件未發生；以及當在預先設置的時間段內， 一個或者多個觸發事件沒有發生時，發送自動 啟動混合筒的轉動的控制信號。
16. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，預先設置的時間段的範圍為 約4秒到10秒。
17. —種改善具有旋轉混合筒的ZK泥攪拌車的操作性能的控制器，該控制 器包括輸入端，接收指示糊轉向角的 ;分析所接收的數據的處理單元，該處理單元根據所接收的數據適於產生控 制混合筒的轉動的控制信號；以及輸出端，向混合筒控制器發送控制言號。
18. 如權利要求17所述的控制器，其特徵在於，控制信號用於停止混合筒 的轉動。
19. 如權利要求17所述的控制器，其特徵在於，控制信號用於啟動混合筒 的轉動。
20. 如權利要求17所述的控律U器，其特徵在於，混合筒控制器與、艦系統 連通，該液壓系統響應於控制信號，停止混合筒的轉動。
21. 如權利要求17所述的控制器，其特徵在於，還包括輸入端，用於接收 除了 轉向角以外的其它指示車輛操作參數的信號，其中處理單元根據信號 更進一步適於發送控制信號到混合筒控制器中。
22. 如權利要求18所述的控制器，其特徵在於，操作參數是側向力口逝變。
23. 如權禾腰求18所述的控制器，其特徵在於，操作參數是糊鵬。
24. 如權禾腰求17所述的控制器，其特徵在於，處理單元適於預測操作參 數的未來值，其中當操作參數的預測{1^過閾值時，處理單元還適於產生控制 信號。
25. —種減少具有旋轉混合筒的運動水泥攪拌車的傾翻危險的控制器，該 裝置包括接收指示 轉向角的信號的器件；能判斷一個或多個觸發事件是否發生的器件，其中一個或多個觸發事件中 的至少一個對應於，的轉向角皿了轉向角的閾值；用於根據發生的一個或多個觸發事件來發送控制混合筒轉動的控制信號的 器件。
26. 如權禾腰求25所述的控制器，其特徵在於，還包括產生除了糊轉向 角之外的其它指示 操作參數的信號的器件。
27. 如權禾腰求26所述的控制器，其特徵在於，車輛的操作參數是側向加 速度。
28. —種改善具有旋轉混合筒的運動水泥攪拌車的操作性能的控制器，該 控制器包括輸A^，接收指示 第一操作參數的信號；處理器，用於預測第二操作參數的未來值，第二操作參數是第一操作參數 的函數，該處理器適於比鶴二操作參數的預測未來值和閾值；以及輸出端，當第二操作參數的預測未來《腿過了存儲的閾值時，發送停止混 合筒轉動的信號。
29. 如權禾腰求28所述的控制器，其特徵在於，第二操作參數是側向加速度。
30. 如權利要求28所述的控制器，其特徵在於，第一操作參數是轉向角。
全文摘要
一種改進具有轉動混合筒(20)的運動水泥攪拌車(10)的操作性能的系統(30)和方法，通過在選定的時間自動停止混合筒的轉動來實現。該系統包括適於發送指示操作參數如，車輛的轉向角的信號的傳感器(40、42、44)，以及適於從傳感器接收信號並根據該信號發送停止混合筒轉動的控制信號的處理單元(46)。
文檔編號B60P3/16GK101426627SQ200780014691
公開日2009年5月6日 申請日期2007年2月15日 優先權日2006年4月25日
發明者C·E·羅斯, M·D·託伯, T·J·弗雷舒爾, W·P·阿馬託 申請人:奔迪士商業運輸系統公司