覆盖自动铰接特征中的转向角的完整范围的铰接

摘要

控制器(102)使用若干传递曲线(400、408、420、430)中的一个来将铰接机器(10)的转向角映射至铰接角。因为铰接机器(10)可以具有远大于铰接角的范围的转向角的范围，所以控制器(102)使用若干技术中的一种来将转向角的完整范围映射至铰接角的完整范围。一种技术涉及多个非零斜率范围，另一种技术使用小于转向角对铰接角的一对一线性传递函数。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及铰接式机器，如自行式平地机，并且更具体地涉及一种用于自动控制铰接式机器铰接的系统和方法。

背景技术

铰接式机器(诸如自行式平地机)是用于公路作业、挖掘作业、场地整理及其它表面修整任务的通用装置。自行式平地机的多功能性很大部分通过所述平地机的多个路线设定和路线改变选项来提供。特别地，自行式平地机通常具有通过可转向接地轮实施的转向功能，同时也允许经由机器框架的侧面拱起或铰接进行一定程度的路线修正或转向。通过这种方式，例如，自行式平地机可以在不驱使后轮跨越曲线内区域并破坏刚刚平整的区域的情况下，通过转向和铰接沿曲线行进。

通过上述内容应该认识到，自行式平地机和其他铰接式机器是重型机器的复杂零件，并且操作复杂。控制自行式平地机包括使前轮转向、定位铲、控制铰接、控制松土器和犁等附属设备的多个手动操作控制器，以及监测机器状况和/或功能的各种显示器。控制自行式平地机要求高技能且专注的操作者，从而在定位铲同时控制转向。

为了将前轮跟踪到后轮，某些系统可以将转向角限制为最大对应铰接角。例如，美国专利8,548,680将铰接角前轮至高达最大铰接角的转向角并且接着限制转向角的进一步改变。

然而，可能存在以下情况：操作者想要对不一定涉及必须使后轮跟随前轮跟踪的铰接角的附加控制。

发明内容

根据本发明的一方面，在自行式平地机或具有附接至前框架的可转向前轮使得前框架和后框架枢转地连接在铰接接头处的其它铰接机器中，管理铰接的方法包括在控制器处确定前轮的转向角。该方法还包括经由控制器以大于一度转向角对一度铰接角的第一比调节该铰接接头处的铰接角。

在本发明的另一方面中，管理自行式平地机或其它铰接机器中的铰接的方法包括经由转向角传感器接收自行式平地机的前轮的转向角，以及当转向角在第一范围中时，经由控制器将前框架与后框架之间铰接角设置为对应于第一比，该第一比大于转向角与铰接角的1∶1比值。该方法还可以包括当转向角在第二范围中时经由控制器设置对应于第二比的铰接角，该第二比小于第一比且大于零。

在本发明的又另一方面中，用于调节自行式平地机或其它铰接机器中的铰接角的系统包括枢转地连接在铰接接头处的前框架和后框架，其中前车轮附接至前框架，且前框架和后框架可在转向角范围中转向。该系统可以包括报告前轮转向角的转向角传感器以及铰接致动器，其在铰接角范围中调节前框架与后框架之间的铰接角。转向角范围大于铰接角范围。该系统还可以包括联接至转向传感器和铰接致动器的控制器。控制器可以使用传递函数来确定转向角的第一范围至铰接角的第二范围的映射。控制器可以界定转向角范围的第一子范围和转向角范围的第二子范围，第一和第二子范围不含公共转向角值。具有第一非零斜率的传递函数的第一部分将第一子范围映射至铰接角的第一子范围，且具有第二非零斜率的传递函数的第二部分将转向角的第二子范围映射至具有第二非零斜率的铰接角的第二子范围。第一和第二非零斜率具有不同斜率值。

在本发明的又另一方面中，管理铰接机器的前可转向轮的转向角与铰接机器中的前框架与后框架之间的铰接角之间的关系的方法包括接收指示期望转向路径的操作者起始信号。继接收到信号之后，可以根据大于一度转向角与一度铰接角的比来调节可转向前轮的转向角与铰接角之间的关系。

通过接合附图阅读以下详细描述，本发明系统和原理的其他特征和优势将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明构造的自行式平地机的侧视图；

图2为图1所示自行式平地机的俯视图；

图3为根据本发明的自行式平地机在自动铰接操作模式期间的俯视图；

图4为根据本发明的示例性转向控制系统的框图；以及

图5为用于自动铰接控制功能的座舱控制的简化图；

图6为示出执行自动铰接控制功能过程的流程图；

图7至图10为与全范围、非线性铰接角相对于转向角控制相关的示例性传递函数；以及

图11至图12为与部分范围转向控制角相关的现有技术传递函数。

具体实施方式

本发明提供了一种使用自动铰接系统使自行式平地机或其他铰接式机器的操作者能够优化使用铰接式机器的铰接功能的系统和方法。特别地，所述系统和方法可以采用控制器，当检测到多种状况中的任意一者时，所述控制器阻止自动铰接控制功能启动或停用自动铰接控制。此外，一些自动铰接控制特征可以允许有限操作，从而在停用或停止操作前纠正非期望的铰接角。如下文所述，自动铰接控制功能既能提高安全性，方便使用，也能提供附加铰接跟踪模式。

图1为根据本发明实施例的铰接式机器10，尤其是自行式平地机的示意性侧视图。铰接式机器10包括前框架12、后框架14和作业装置16，例如铲组件18，也称之为拉杆-环圈-推板组件(DCM)。后框架14包括容纳在后隔间20内的动力源(未示出)，所述动力源通过变速器(未示出)可操作地接合至后牵引设备或轮22，用于主要机器推进。

如图所示，后轮22可操作地支撑在串联轴24上，所述串联轴在铰接式机器10两侧的后轮22之间可枢转地与机器相连接。动力源可以是例如柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机或者本领域已知的任何其他发动机。动力源也可以是与燃料电池相连的电动马达、电容性存储设备、电池或本领域已知的其它动力源。变速器可以是机械变速器、液压变速器或其他任何本领域已知的变速器类型。所述变速器可以可操作地在动力源和被驱动牵引装置之间产生多级输出速度比(或连续变化的速度比)。

前框架12通常支撑操作台26，所述操作台包括操作者控制106以及用于将信息传递给操作者的各种显示器或指示器，用于铰链式机器10的主要操作。前框架12还可以包括支撑刀片组件18的梁28，所述梁28用于相对于铰链式机器10将刀片30移动至许多不同位置。刀片组件18包括通过球形关节(未示出)等可枢转地安装于梁28的第一端34的拉杆32。拉杆32的位置通常由三个液压汽缸控制：控制竖直运动的右提升缸36和左提升缸38(图2)，以及控制水平运动的中央位移缸40。右提升缸36和左提升缸38与联接器70相连接，所述联接器包括可枢转地连接到梁28以绕轴线C转动的提升臂72。联接器70的底部具有与中央位移缸40相连的可调整长度的水平部件74。

拉杆32可以包括大的、平坦的板，通常叫做轭板42。轭板42下是圆形的齿轮装置和安装架，通常被叫做回转盘44。回转盘44由例如叫做回转驱动装置46的液压马达带动转动。由回转驱动装置46带动的回转盘44的转动使连接的铲刀30绕垂直于拉杆轭板42的平面的轴线A转动。铲刀切角被定义为作业机具16相对于前框架12的纵轴48的角。例如，当铲刀切角为零度时，铲刀30与前框架12的纵轴线48和梁28呈直角排列(图2)。

铲刀30也通过允许铲刀30相对于回转盘44倾斜的枢轴组件50安装到回转盘44上。铲刀翻转汽缸52用于使铲刀30向前或向后倾斜。换句话说，铲刀翻转汽缸52用于使铲刀30的上边缘54相对于下切削边缘56翻转或倾斜，这通常被叫做铲刀翻转。铲刀30也安装在与回转盘44相接合的滑动接头上，所述滑动接头使得铲刀30可以相对于回转盘44左右滑动或移动。所述左右移动通常被叫做铲刀侧移。滑移汽缸(未示出)等用于控制铲刀侧移。

自行式平地机的转向通过结合前轮转向和机器铰接两者实现。如图2所示，可转向牵引设备，比如右轮58和左轮60与梁28的第一端34相接合。轮58、60可以都是可转动且可倾斜的，以在转向以及平整工作表面86的过程中使用(图1)。前轮58、60通过转向装置88相连，所述转向装置可以包括连杆机构90和用于实现围绕前轮枢轴点80旋转的液压汽缸(未示出)，如图3所示，以及用于使前轮倾斜的倾斜汽缸92。可转向前轮58、60和/或后从动牵引装置22可以包括履带、皮带或本领域已知的可以替代轮的其他牵引装置。前轮58、60也可以被驱动，如设置了全轮驱动的自行式平地机的情形。例如，动力源可以可操作地与液压泵(未示出)相连，所述液压泵与一个或多个与前轮58、60相接合的液压马达(未示出)流体相连。

参考图1和图3，铰接式机器10包含可枢转地连接前框架12和后框架14的铰接接头62。右铰接汽缸64和左铰接汽缸66(图3)在铰接式机器10的相对侧面连接在前框架12和后框架14之间。右铰接汽缸64和左铰接汽缸66用于使前框架12相对于后框架14绕铰接轴B枢转(图1)。在图2中，铰接式机器10被置于中间位置或零铰接角位置，其中前框架12的纵轴48与后框架14的纵轴68对齐。

图3是铰接式机器10的示意性俯视图，所述铰接式机器10的前框架12转过铰接角α，该角度由前框架12的纵轴48与后框架14的纵轴68交叉限定，所述交叉与铰接接头62的位置相对应。在这个附图中，正α角表示从面向前方的操作者的视角看去的左侧铰接运动，负α角(未示出)则表示右侧铰接运动。前轮转向角θ限定在与前框架12的纵轴48平行的纵轴76和前轮58、60的纵轴78之间，角θ具有位于前轮58、60的枢转点80的起点。图中示出其与右前轮58相连接，但是同样可应用在左前轮60上。对于铰接角，正θ角被定义为前轮58、60位于纵轴76的左边，负θ角被定义为前轮58、60位于纵轴76的右边。

为了简明并使模糊根据本发明原理和概念的任何风险最小化，除非另有规定，转向角度和铰接角的描述假定为有绝对值的大小。也就是说，0度到20度的铰接范围指0度到+20度和0度到-20度的范围。同样地，0度到12度的转向角范围包括0度到+12度和0度到-12度的范围。另一个+12度到50度的转向角范围包括+12度到+50度的范围和-12度到-50度的转向角范围。最后，转向角范围和铰接角范围假定为没有重复值，从而当一个范围是比如0度到+12的的转向范围，且另一个范围是+12度到+50度的范围，一个值要么比正巧12度略高，要么比正巧12度略低。

参加图4，图4是根据本申请实施例的示例性的转向控制系统100的框图。控制系统100主要包括电子控制器102，所述电子控制器配置为，例如，通过控制算法接收来自不同传感器的多个指令以及/或者操作者命令，并且响应地提供指令用于控制多种机器制动器以及/或者与机器设备操作者进行通信。控制器102可以包括执行软件指令的多个部件，所述软件指令设计为调节铰接式机器10的各种子系统。例如，控制器102可以包括处理器103，以及可以包括随机访问存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的存储器105。存储器105也可以包括大容量存储装置、数据存储器和/或可移除存储介质，例如CD、DVD和/或闪存设备，但不包括传播媒介，比如载波。控制器102可以执行存储器105中存储的机器可读指令。控制器102也可以包括输入/输出硬件107，该输入/输出硬件107联接于以下描述的各种传感器和输出设备。

控制系统100可以配置为根据操作者对前轮转向的控制，控制机器铰接。因此，控制器102可以配置为接收前轮转向角θ的指示。在一些例子中，铰接式机器10包括一个或多个可与右前轮58和左前轮60中的一个或两个相关联的转向角传感器104。在一些这样的例子中，转向角传感器104设置为通过监测在前轮处的转向连杆和/或枢转点的旋转角度来监测车轮转向角θ。

转向角传感器104可配置为通过测量控制前轮58、60转向的致动器(未示出)，如液压致动器，的延伸量来监测车轮转向角。其他传感器配置在本领域中是众所周知的。转向角传感器104可提供“指示”转向角的数据，这应该被理解为代表对感兴趣的量或特性的直接测量，以及对例如同感兴趣的量或特性具有已知关系的不同的量或特性的间接测量。

控制器102可配置为接收来自一个或多于一个操作者转向控制106的信号，操作者转向控制106可用来提供转向角θ的指示。这些控制106可以是，例如，如图1—2中所示的方向盘106或任何其他类型的操作者输入设备，如标度盘、操纵杆、键盘、踏板或本领域已知的其他设备。在一个实施例中，例如，可提供感测方向盘106的转动或位置的方向盘传感器，用于提供转向角θ的指示。不管是否通过转向角传感器104或操作着转向控制106接收，可产生在控制器中使用的转向信号以确定前轮58、60的转向角。

一个或多于一个铰接传感器108可用来提供后框架14和前框架12之间轴线B处的铰接角α的指示。在一些示例中，铰接传感器108是设置在铰接接头62处的用于感测铰接轴线B处转动的枢转传感器。附加地或可选地，铰接传感器108可配置为监测右和/或左铰接汽缸64、66的延伸。转向角传感器104和铰接传感器108可以是本领域中已知的任何传感器类型，包括，例如，电位计、延伸传感器、近程传感器、角传感器等。

其他可与控制系统100相关联的输入可包括从设置在例如操作员站26中的模式选择器110提供的指令。模式选择器110可包括用来选择操作模式的滑块214和用来选择转向角至铰接角模式的标度盘216，下面将详细讨论。该操作模式可用于在各种操作模式中进行选择，这些操作模式包括，例如，手动模式或一个或多个自动模式。也可以使用其他输入机构和选择。

附加输入可包括机器速度传感器112和位于例如后隔室20中的变速器传感器114。机器速度传感器112可以是配置为监测机器运行速度的任何传感器，例如，与前轮、后轮、驱动轴、发动机或传动系其他部件中的任意一者相关联的传感器。变速器传感器114可与变速器相关联以提供当前齿轮速比或输出率的指示。可选地，当前齿轮速比或输出率的指示可由与用于变速器(未示出)的操作者控制相关联的数据提供。

控制系统100还可包括影响铰接式机器10操作的输出。可提供动力转向指令118以控制转向致动器120。铰接致动器64、66可由铰接控制指令122控制，根据操作模式，控制指令122可由通过铰接控制116的操作者输入形成或在控制器102处自动形成。自动铰接功能的操作状态或操作模式可通过通信指令124和显示面板126传送至操作者。

参照图5，用于自动铰接控制功能的座舱控制125可包括以上所讨论的模式选择器110和显示面板126。显示面板126可包括“开”指示器202和“未激活”指示器204。未激活指示器204可大致指示一种或多种情况正在阻止自动铰接控制功能激活。在示出的实施例中，多个指示器可用来分别代表一些不同的操作状态，如“待命”206，“仅中心”208和“错误情况”210。在一些情况中，多于一个显示器可同时激活，如“错误情况”210和“未激活”204。在一些实施例中，消息区212可向操作者提供更详细的信息，或如果自动铰接控制功能处于所指示的状态之一，可在采取的步骤中为操作者提供指令。在不同实施例中，其他指示器和显示技术组合可用来接收模式选择，并用来传递关于自动铰接控制功能状态的信息、相关消息和帮助信息。这些显示技术可包括触摸屏、语音识别等。

工业实用性

图6示出了用于管理自动铰接行为的示例性控制过程300。该控制过程可利用储存在存储器105中的计算机可执行指令由控制器102的处理器103执行。

在块302处，模式选择器110的位置可通过已知机构确定。如果该模式选择器处在其中一个自动模式选择位置，执行可继续进行至块304。如果铰接式机器10的速度低于阀值速度，例如，包括停止小于每小时一英里或两英里，可沿“是”分支到块306。

大体上，在块306处，当模式选择器110设置为自动操作设置时，做出铰接式机器10是否处于操作者可能没有意识到自动铰接模式设置的状态的确定。在没有安全超控的情况下，自动铰接可在操作者没有期待的情况下发生。铰接角的变化改变车辆的转向形式，所以如果操作者不期待时发生这种变化，铰接式机器10可能与预料的转动不同且可能导致事故。

所以，在块306处，检查指示操作者可能没有意识到模式选择器110被设置为开的情况。这些情况可包括机器键循环或机器动力循环。也就是说，当发动机上一次被启动时，模式选择器110被设置于“开”的位置。另一个示例性情况可以是当模式选择器110设置在开的位置时，座椅或座舱传感器指示没有操作者在场。在这些情形中，操作者可能没有意识到预先存在的自动铰接模式选择。

如果任何这些示例性情况或其他类似的情况被识别，来自块306的“是”分支可随后到块308。在块308处，自动铰接控制功能可停用或禁止。这并不一定代表错误情况，且可能只需要操作者拨动模式选择器110到“关”再拨回到“开”，如块310所示。适当的指示器可在显示面板126处被激活。拨动模式选择器110后，执行可返回到块304。在一个实施例中，这些情况可独立于地速停用自动铰接控制功能。也就是说，交替控制过程可独立于地速检查或平行于地速检查来评测这些因素。

如果，在块304处，铰接式机器10的地速低于阀值速度，和前面一样，“是”分支可被带到块306。在块306处，如果与禁用自动铰接控制功能的操作相关联的情况已经清楚，来自块306的“否”分支可被带到块312。

在块312处，可检查以确定变速器是否处于空挡，例如利用变速器传感器114。由于变速器处于空挡且地速处于或接近零，可以假设车辆停放或停止了。但是，即使在停止时，操作者或维护人员也可转动前轮58、60以检查轮胎状况或进入机械部件进行检测或维修。与以上情况类似，如果操作者在车辆不运动时转动前轮58、60，且如果没有对这种情况的检查，铰接式机器10可改变其铰接角，导致前框架12、后框架14或两者运动。这种非期待的运动可伤害人员或损坏邻近装备或建筑。所以，如果变速器处于空挡，来自块312的“是”分支可被带到块326，且自动铰接控制功能可被停用或禁止。一旦被停用，自动铰接控制功能可根据自块302处开始的步骤重新激活。适当的指示器可在显示面板126处被激活。

返回块312，如果铰接式机器10的速度低于阈值速度且没有出现限定条件，并且如果变速器不在空档位置，那就可以假定铰接式机器10正常运行并可以继续执行块314或实施例块318(未具体示出)。例如，铰接式机器10可能在陡上坡上运行或刮擦重型或困难作业表面86，这会造成机器10短暂停顿或至少速度降到阈值速度之下。在这种情况下，如果自动铰接控制功能自动停用，而如果操作者在不知道自动铰接已被停用时期望自动铰接，这至少将造成不便，至多甚至会引起安全隐患。出于安全和便利的双重原因，块312的决定点允许自动铰接控制在此种情况下继续运行。应注意，通常只有在自动铰接控制功能已经激活并运行时才能达到此条件。

返回块304，如果铰接式机器10的地速大于阈值速度，“否”分支可以从块304出来，且执行可继续至块314。在块314，可以将实际铰接角和所需铰接角进行对比。通过铰接传感器108接收的数据可以直接或间接确定实际铰接角值。根据转向控制106和/或转向角传感器104的输入可以计算所需铰接角，即，通过估计当前转向角来确定所需铰接角。在一些实施例中，当前转向角与所需铰接角的比可以是非线性传递函数或其他映射算法函数，下文中将详细描述。

一些情况中的任意一种都可以导致实际铰接角不等于所需铰接角。在一种情况下，在当前转向角规定了仅仅不等于当前铰接角的所需铰接角时，操作者可以，例如，在块302，接合自动铰接控制功能。例如，铰接式机器可以与零铰接角对齐，且方向盘向左转35度。在下文更详细讨论的另一个例子中，造成自动铰接控制功能暂时停用的错误情况可以清除，但实际铰接角和所需铰接角会在自动铰接控制功能停用期间有所偏离。在这种状况下，激活自动铰接会造成铰接角突然剧烈变化并且可以造成转向变化，这对于操作者来说可能很难或不可能控制。最坏的情况是，如果铰接为-20度而转向为+45度，则激活自动铰接控制功能将造成后框架14急速移动完整的40度。

在之前的一些自动铰接控制实施例中，可能会要求操作者手动观察前轮58、60的转向角和当前铰接角，并在两角似乎对齐的精确时间点上尝试激活自动铰接控制功能。这对于操作者来说既困难又容易分神。

在块314，当实际及所需铰接角不相等，或在阈值角范围之内，如0.2度到-0.2度时，“否”分支可以被带到块320。

在块320，自动铰接控制功能可以被配备，即处于待机状态，使得电子控制器102能够监测实际和所需铰接角，并在它们处于阈值角范围内时接合自动铰接控制功能。这减轻了对操作者手动观察并准时激活该功能的需求，同时保留了接合自动铰接控制功能时避免铰接式机器10铰接角快速显著变化的理想特性。

当在块314，实际及所需铰接角都为零或在阈值角范围之内时，“是”分支可以带到块316。在块316，控制器102可以筛选若干错误情况中的任意一种，包括但不局限于，铰接式机器10的地速超过限制、无效信号或无效输入信号，如控制器102中没有可用的地速信号，或其它错误如转向传感器错误。在一个实施例中，地速或阈值地速的上限为约20英里每小时，但可以根据不同种类的铰接式机器10或者甚至不同的操作条件而改变。当没发现错误情况时，执行会随着“否”分支到块318。

在块318，可以激活自动铰接控制功能并且根据激活的任何控制策略控制铰接式机器10铰接。下文结合图7至图10详细讨论了不同控制策略。

在一个示例性实施例中，响应于电子控制器102的指令，可以在前框架12和后框架14之间以大于零的铰接角α操作铰接式机器10。例如，当前轮58、60从完全对齐的位置向左转(+θ)，电子控制器102可以使铰接式机器10向左铰接，将其指定为正铰接角或+α。同样，当前轮58、60从完全对齐的位置向右转(-θ)，电子控制器102可以使铰接式机器10向右铰接，将其指定为负铰接角或-α。无论向左铰接还是向右铰接，当前框架12和后框架14没有对齐时，角α的大小都不为零。

返回块316，当出现错误情况时，“是”分支将从块316被带到块322。在块322，确定铰接式机器10是否以非零铰接角处于铰接状态，即，角大小在以上讨论的阈值角范围之外。

如果在块322，铰接式机器10没有铰接，执行可以将“否”分支带到块326且自动铰接控制功能可以停用。适当的指示器可在显示面板126处被激活。

在块322，如果铰接式机器10具有某个非零铰接角，如果只是简单地停用自动铰接控制功能，则铰接式机器10会以某个铰接角被固定，这会使将来的转向角设置适得其反。例如，如果铰接式机器10向左转，转向角为+20度而对应的铰接角为+20度，此时地速增加至高于地速限制，仅仅停用自动铰接控制功能就会造成铰接角保持在+20度不变，即使转向角在零及以上的范围内向右变化。这会造成一种尴尬的情况，即机器向左铰接而转向向右铰接，导致铰接式机器10沿作业表面“横着走”。

为避免这种情况，继续执行块324。在块324，自动铰接控制功能被配置为在归零模式下操作，使得此功能仅响应能引起铰接角归零的转向指令。也就是说，忽略任何检测到的能增大所需铰接角的转向角，并处理任何检测到的能引起所需铰接角减小的转向角。当铰接角减小至零或在最小阈值角范围之内时，执行继续进行至块326并停用自动铰接控制功能。

在块316，当错误情况已被清除且块314的实际和所需铰接角大致相等时，自动铰接控制功能可以被重新激活并在块318继续正常运行。

图6的示例性控制过程300仅仅是用于实施所公开控制和特征可遵循步骤的一种代表。本领域的普通技术人员会认识到，可以发展出其它实施方案，以实现以上提到的安全和控制功能。例如，各种抑制和错误情况会导致中断，使得能够通过状态改变模式执行自动铰接控制。

图7至图10示出了与全范围、非线性转向角与铰接角控制比相关的示例性传递函数。这些图片示出了一个示例性实施例，其中转向角的范围为约-50度至+50度，铰接角的范围为约-20度至+20度。其它铰接式机器可以有不同的转向角和铰接角范围。本发明在此公开的原理也适用于那些不同的范围。

下文描述的铰接角传递函数允许操作者对自动铰接控制的操作模式有多种选择。在各个实施例中，模式选择器110的标度盘216部分可以修改为允许在各种操作环境下使用这些实例或其它类似传递函数的个体化选择。

图7示出x轴上的转向角与y轴上的铰接角比的非线性传递函数400。传递函数400示出从约-10度至约+10度的第一范围402，其具有约为1的第一斜率或约为1∶1的转向角与铰接角比。传递函数400示出小于约-10度的第二范围406和大于约+10度的第二范围404，其具有约1/4的第二斜率或约为1∶4的铰接角与转向角比。

在一个实施例中，控制器102可以使用转向角的阈值百分比，例如约45％至55％的最大转向角范围，而不是使用固定转向角度来从第一范围402转变至第二范围404、406。第一范围402和第二范围404-406构成全转向角范围的子范围。每个子范围具有与其它子范围不同的独有转向角值。

与图11的现有技术传递函数500或图12的现有技术传递函数510(具有转向角与铰接角的1∶1对应并且接着限定铰接或转向)相比，传递函数400提供转向角全范围内铰接的至少某些变化。例如，在上坡或转弯刮擦时(诸如死路)，图4第一范围中约1∶1的比可以允许后轮跟踪铰接式机器10的前轮。大于和小于约10度转向角的第二范围404、406允许铰接角在剩余全部转向角范围中连续增加，从而允许操作者在必要时显著地改进转弯半径。

图8示出图7的替代实施例，其示出具有带有第一比的第一范围410和具有转向角与铰接角的第二较低比的第二范围412、414。图8的实施例示出‘边沿’区域416、418，其示出最后几度转向角不改变铰接角的实施例。图7的原理以下述方式维持：第一和第二范围各自的传递函数斜率允许前后轮跟踪区域(范围410)和小于1∶1的区域(范围412、414)。

图9示出图7和图8的替代实施例，并且示出具有一个区域422的传递函数420，其具有比率大于一度转向角与一度铰接角比的恒定斜率。传递函数420在转向角全范围中提供一致的转向对铰接变化，并且给操作者提供可预测的铰接变化率，但不一定提供前轮对后轮跟踪。

图10是图9的传递函数420的替代实施例，并且示出传递函数430，其包括转向角对铰接角比小于1∶1的恒定比区域432，以及边沿434和436，从而使铰接不一定跟踪转向范围的整个范围。

可以通过增加具有不同线性或非线性斜率的区域修改图7至图10中的示例性实施例。以上说明在传递曲线实施方案的附加变动方面没有限制。

图7至图10中示出的示例性实施例还可以适用于反向操作时的特殊情况。例如，操作者启动的信号可以指示期望转向路径或转向路径变化。当沿前进方向行驶时，这可以通过发送控制前轮转向角的信号非常自然地发生。然而，在一些情况中，首先调节铰接角且使可转向车轮跟踪对铰接角的调节可能更有优势。反向操作时，可能尤其如此。

可以支持自动铰接控制的另一种模式，其允许在反向操作时通过大致上经由操纵杆(未描绘)调节铰接角操作者控制，进而驱动转向角的变化而完成此方向控制。基于铰接角的转向角变化可以使用上文讨论的传递函数的相同变量，其包含大于1∶1的转向角与铰接角比，以将铰接角范围的至少一部分映射至转向角范围。

图11至12描绘与部分范围转向控制角相关的现有技术传递函数。如上文讨论，图11示出具有恒定1∶1区域502以及零斜率区域504和506的现有技术传递函数500。即，对于大于+20度或小于-20度的任何转向角，铰接角被固定在对应的+20度或负20度。

图12示出具有恒定1∶1区域512以及约束的转向区域514和516的传递函数510，其中当达到+20和-20度的最大铰接角时，转向分别被限为+20度和-20度。

本发明主要涉及一种改进具有前轮转向的铰接式机器转向控制的方法。一般地，所述系统接收来自操作者的转向命令，并基于指示前轮转向角的转向命令或信号，根据预定公式自动控制铰接。铰接角的自动控制可以在操作期间减少分散操作者注意力、改进转弯半径、使后轮跟踪前轮的路径等。

自动铰接模式经由存储在物理实体计算机可读介质或存储器(例如，磁盘驱动、闪存、光学存储器、ROM等)上的指令的计算机执行而实体化和执行。控制器102可以物理地体现为一个或多个控制器，并且可以与一个或多个现有控制器(诸如一个或多个发动机控制器和/或变速器控制器)分离或可以是其一部分。

应当明白的是，本发明提供一种利用可选择模式以及强化安全性和性能特征促进自动铰接模式的系统和方法。虽然本文仅列出某些实施例，但是替代和修改通过以上描述对于本领域技术人员来说将显而易见。这些及其它替代均被视为等同物，并且在本发明和所附权利要求书的主旨和范围内。