BR102020014617A2

BR102020014617A2 - veículo articulado, sistema de esterçamento automático para um veículo de trabalho articulado, e, método para esterçar automaticamente um veículo de trabalho articulado

Info

Publication number: BR102020014617A2
Application number: BR102020014617-3A
Authority: BR
Inventors: Scott A. Hudson
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-04-20
Also published as: DE102020209832A1; US11673619B2; US20210061374A1

Abstract

Um sistema de esterçamento automático e método para um veículo de trabalho articulado tendo um sistema de esterçamento de rodas dianteiras apoiado por rodas dianteiras em uma armação dianteira e uma armação traseira apoiada por rodas traseiras rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um articulador. Um controlador operacionalmente conectado ao sistema de esterçamento de rodas dianteiras e ao articulador ajusta as rodas do sistema de esterçamento de rodas dianteiras ao longo de um trajeto e move o articulador para direcionar a armação traseira em resposta a um sinal de esterçamento. O sinal de esterçamento direciona o veículo em um modo de mínimo raio de virada ou um modo de controle de tráfego controlado. No modo de mínimo raio de virada, as rodas traseiras não seguem as trilhas das rodas dianteiras quando fazem uma virada. No modo de tráfego controlado, as rodas traseiras seguem as mesmas trilhas que as rodas dianteiras.

Description

VEÍCULO ARTICULADO, SISTEMA DE ESTERÇAMENTO AUTOMÁTICO PARA UM VEÍCULO DE TRABALHO ARTICULADO, E, MÉTODO PARA ESTERÇAR AUTOMATICAMENTE UM VEÍCULO DE TRABALHO ARTICULADO

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[001] A presente descrição no geral se refere a um veículo de trabalho articulado e, mais particularmente, a um veículo de trabalho articulado tendo modos de controle de esterçamento.

FUNDAMENTOS

[002] Veículos de trabalho são configurados para realizar uma ampla variedade de tarefas para uso tais como veículos de construção, veículos florestais, veículos de manutenção de gramado, bem como veículos de estrada tais como os usados para remover neve, espalhar sal, ou veículos com capacidade de reboque. Adicionalmente, veículos de trabalho incluem veículos agrícolas, tal como um trator ou uma colheitadeira combinada automotriz, que incluem uma máquina motriz que gera potência para realizar trabalho. No caso de um trator, por exemplo, a máquina motriz é frequentemente um motor diesel que gera potência a partir de um suprimento de combustível diesel. O motor diesel aciona uma transmissão que move rodas ou bandas de rodagem para impulsionar o trator através de um campo.

[003] Tratores geralmente incluem quatro ou mais rodas, nos quais duas ou mais rodas compartilhando um eixo de rodas comum estão localizadas na frente do veículo, e duas ou mais rodas compartilhando um eixo de rodas comum estão localizadas na traseira do veículo. Outras configurações de eixos de rodas são conhecidas e incluem tratores tendo dois eixos de rodas traseiros ou tratores incluindo um eixo de rodas dianteiro, um eixo de rodas intermediário e um eixo de rodas traseiro.

[004] Tratores de diferentes tipos incluem sistemas de tração nas rodas dianteiras, tração nas rodas traseiras, tração integral, ou tração em todas as rodas. Além do mais, tratores de diferentes tipos incluem uma armação não articulada de maneira tal que a posição do eixo de rodas dianteiro e a posição do eixo de rodas traseiro não podem ser ajustadas ao longo de um eixo geométrico longitudinal do trator. Outros tratores incluem uma armação articulada em que o eixo de rodas dianteiro é montado em uma armação dianteira, o eixo de rodas traseiro é montado em uma armação traseira, e a armação dianteira é rotacionalmente acoplada à armação traseira em uma localização pivô, de maneira tal que as armações dianteiras e as armações traseiras ficam articuláveis uma em relação à outra. Em algumas modalidades de um trator articulável, o acoplamento rotacionável pode ser travado para impedir articulação.

[005] Enquanto tratores articuláveis proveem uma grande quantidade de tração, e são frequentemente usados para cultivar cultivos ou para puxar cargas pesadas, o controle preciso do trator articulável pode apresentar certos problemas por causa da natureza do ajuste de esterçamento. Consequentemente, o que é necessário é um trator articulado tendo um sistema de esterçamento configurado para prover melhor esterçamento em uma ou mais, ou todas as condições, incluindo esterçamento do trator em um campo que está sendo arado, esterçamento do rastreador em um campo que está sendo plantado, ou esterçamento do trator de um campo enquanto puxa cultivo colhido ou animais de criação.

SUMÁRIO

[006] Em uma modalidade, é provido um veículo articulado para se mover ao longo de uma superfície incluindo uma armação dianteira apoiada por rodas dianteiras e um sistema de esterçamento das rodas dianteiras operacionalmente conectado às rodas dianteiras e configurado para ajustar uma posição das rodas dianteiras com relação à armação dianteira. O sistema de esterçamento das rodas dianteiras inclui uma entrada de controle de esterçamento. Uma armação traseira é rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um pivô que define um eixo geométrico de articulação, em que a armação traseira é apoiada por rodas traseiras. Um articulador é arranjado em ou próximo ao pivô, em que o articulador é configurado para ajustar a posição da armação traseira com relação à armação dianteira no eixo geométrico de articulação. O articulador inclui uma entrada do articulador. Uma entrada de usuário é operacionalmente conectada à entrada de controle de esterçamento e é operacionalmente conectada à entrada do articulador. A entrada de usuário inclui uma entrada de modo de controle configurada para controlar automaticamente o esterçamento do veículo articulado para condições de esterçamento predeterminadas.

[007] Em uma outra modalidade, é provido um sistema de esterçamento automático para um veículo de trabalho articulado tendo uma armação dianteira tendo um sistema de esterçamento de rodas dianteiras apoiado por rodas dianteiras e uma armação traseira apoiada por rodas traseiras e rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um pivô que define um eixo geométrico de articulação. O sistema de esterçamento automático inclui adicionalmente um articulador configurado para ajustar a posição da armação traseira com relação à armação dianteira. Um receptor é configurado para receber uma instrução de esterçamento. O sistema de esterçamento automático inclui um sensor de esterçamento de roda dianteira operacionalmente conectado ao sistema de esterçamento de rodas dianteiras e um sensor de junta de articulação operacionalmente conectado ao articulador. Uma entrada de controle de esterçamento de roda dianteira é operacionalmente conectada ao sistema de esterçamento de rodas dianteiras. Uma entrada do articulador é operacionalmente conectada ao articulador. Um controlador é operacionalmente conectado ao sensor de esterçamento de roda dianteira, ao sensor de junta de articulação, á entrada de controle de esterçamento de roda dianteira, à entrada do articulador, e ao receptor para receber a instrução de esterçamento. O controlador inclui um processador e uma memória, em que a memória tem uma pluralidade de instruções de programa armazenadas na mesma, que, em resposta à execução pelo processador, fazem o conjunto de circuitos de controle: identificar uma posição das rodas dianteiras com o sensor de esterçamento de roda dianteira; identificar uma posição das rodas traseiras com o sensor de junta de articulação; gerar um primeiro sinal de controle com base na instrução de esterçamento e a posição identificada das rodas dianteiras; gerar um segundo sinal de controle com base na instrução de esterçamento e na posição identificada das rodas traseiras; e ajustar a posição das rodas dianteiras com base no primeiro sinal de controle e ajustar a posição das rodas traseiras com base no segundo sinal de controle.

[008] Em uma modalidade adicional, é provido um método para esterçar automaticamente um veículo de trabalho articulado tendo uma armação dianteira incluindo um sistema de esterçamento de rodas dianteiras apoiado por rodas dianteiras, uma armação traseira apoiada por rodas traseiras e rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um pivô que define um eixo geométrico de articulação, e um articulador configurado para ajustar a posição da armação traseira com relação à armação dianteira. O método inclui: receber, no veículo de trabalho articulado, um sinal de controle de esterçamento de um sistema de posicionamento global; ajustar uma posição das rodas dianteiras usando o sistema de esterçamento de rodas dianteiras com base no sinal de controle de esterçamento recebido; e ajustar uma posição das rodas traseiras usando o articulador com base no sinal de controle de esterçamento recebido para posicionar as rodas traseiras para seguir o mesmo trajeto das rodas dianteiras para assegurar que as rodas traseiras sigam as mesmas trilhas das rodas dianteiras.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Os aspectos supramencionados da presente descrição e a maneira de obtê-los ficarão mais aparentes e a própria descrição ficará mais bem entendida pela referência à descrição seguinte das modalidades da descrição, consideradas em combinação com os desenhos anexos, em que:
a FIG. 1 é uma vista lateral elevacional de um veículo de trabalho e, mais especificamente, de um veículo agrícola tal como um trator articulado.

[010] A FIG. 2 é uma vista de topo de um trator articulado tendo uma armação dianteira e uma armação traseira alinhadas ao longo de um eixo geométrico longitudinal.

[011] A FIG. 3 é uma vista de topo de um trator articulado tendo uma armação dianteira e uma armação traseira, em que a armação traseira é articulada com relação à armação dianteira.

[012] A FIG. 4 é um diagrama de blocos de sistema de controle de uma modalidade de um sistema de veículo articulado.

[013] A FIG. 5 é uma vista de topo de um trator articulado tendo uma armação dianteira e uma armação traseira com as rodas dianteiras alinhadas em um ângulo de esterçamento em relação à armação dianteira e à armação dianteira articulada com relação a uma armação traseira em um primeiro ângulo.

[014] A FIG. 6 é uma vista de topo de um trator articulado tendo uma armação dianteira e uma armação traseira com as rodas dianteiras alinhadas em um ângulo de esterçamento em relação à armação dianteira e à armação dianteira articulada com relação a uma armação traseira em um segundo ângulo.

[015] A FIG. 7 é uma vista de topo de um trator articulado tendo uma armação dianteira e uma armação traseira com as rodas dianteiras alinhadas em um ângulo de esterçamento em relação à armação dianteira e à armação dianteira articulada com relação a uma armação traseira em um terceiro ângulo.

[016] A FIG. 8 é uma vista de topo de um trator articulado tendo uma armação dianteira e uma armação traseira com as rodas dianteiras alinhadas com relação a uma armação dianteira em uma direção oposta a um ângulo de articulação da armação traseira com relação à armação dianteira.

[017] A FIG. 9 é uma vista de topo de um trator articulado esterçado com relação à armação dianteira e sem nenhuma articulação da armação traseira com relação à armação dianteira.

[018] Números de referência correspondentes são usados para indicar partes correspondentes nas diversas vistas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[019] As modalidades da presente descrição descritas a seguir não devem ser exaustivas ou limitar a descrição às formas precisas na descrição detalhada seguinte. Em vez disso, as modalidades são escolhidas e descritas de forma que outros possam perceber e entender os princípios e práticas da presente descrição.

[020] Para efeitos de promoção de um entendimento dos princípios da presente descrição, referência será feita agora às modalidades descritas aqui e ilustradas nos desenhos e linguagem específica será usada para descrever a mesma. No entanto, deve-se entender que não se pretende por meio disso que haja nenhuma limitação do escopo da descrição, tais como alterações e modificações adicionais nos dispositivos e métodos ilustrados, e tais aplicações adicionais dos princípios da descrição como ilustrado nas mesmas sendo contemplados como normalmente ocorreria a um versado na técnica ao qual a descrição diz respeito.

[021] A FIG. 1 é uma vista lateral elevacional de um veículo de trabalho 10, por exemplo, uma construção ou veículo agrícola tal como um trator articulado, a seguir referido como um veículo 10, incluindo uma armação dianteira 12 apoiada em um conjunto dianteiro de rodas 14 e uma armação traseira 16 apoiada em um conjunto traseiro de rodas 18. Embora rodas sejam descritas nas modalidades, outros dispositivos de tração de engate no terreno, incluindo bandas de rodagem, são contemplados. Na modalidade ilustrada, as rodas dianteiras 14 são estercíveis com relação ao eixo geométrico longitudinal da armação 12 para ficar inclinadas com relação a um eixo de rodas (não mostrado) que apoia as rodas 14. As rodas traseiras 18 são fixas com relação a um eixo geométrico longitudinal da armação traseira 16. Em outras modalidades, rodas traseiras estercíveis 18 são contempladas.

[022] Uma cabine do operador 20 é montada na armação dianteira 12 e contém vários controles para o veículo 10 de maneira a ficarem dentro do alcance de um operador sentado ou em pé. Em um aspecto, esses controles podem incluir um volante 22. Uma máquina motriz 24, tal como um motor, é montada na armação 12 por baixo de um alojamento 26 e supre potência para componentes acionados do veículo 10. O motor 24, por exemplo, é configurado para acionar uma transmissão (não mostrada), que é acoplada para acionar as rodas dianteiras 14 a várias velocidades selecionadas e tanto nos modos para frente quanto para trás. A transmissão é também acoplada às rodas traseiras 18 em uma junta de articulação 28 como seria entendido por um versado na técnica. A junta de articulação 28 inclui um pivô que define um eixo geométrico de articulação em torno do qual a armação traseira 16 articula com relação à armação dianteira 12. Nas modalidades ilustradas, tanto o conjunto dianteiro de rodas 14 quanto o conjunto traseiro de rodas 18 são acionados para mover o trator em um modo de tração em todas as rodas para mover o veículo 10. Outras configurações de acionamento das rodas 14 e 18 são contempladas incluindo tração nas rodas dianteiras ou tração nas rodas traseiras.

[023] Embora as modalidades descritas sejam discutidas com referência a um trator, além de veículos agrícolas, outros veículos de trabalho são contemplados incluindo veículos de construção, veículos florestais, veículos de manutenção de gramado, bem como veículos de estrada tais como os usados para remover neve, espalhar sal, ou veículos com capacidade de reboque.

[024] A cabine 20 define uma estação de trabalho de operador 30, que é apoiada pela armação 12. A cabine 18 também inclui um assento (não mostrado) para o operador sentar. A estação de trabalho de operador 30, em diferentes modalidades, inclui uma ou mais de uma interface de usuário operador 130 (vide FIG. 4) incluindo o volante 22, uma alavanca de direção, um pedal de acelerador, e um dispositivo de controle da tomada de potência (PTO) para ligar ou desligar a PTO. Pedais para um freio e uma embreagem são também localizados na cabine 20, mas não são mostrados.

[025] A interface de usuário inclui uma pluralidade de botões selecionáveis pelo operador configurados para permitir que o operador controle as operações e funções do veículo 10. A interface de usuário, em uma modalidade, inclui uma tela de interface de usuário tendo uma pluralidade de botões selecionáveis pelo usuário para selecionar dentre uma pluralidade de comandos ou menus, cada um dos quais é selecionável através de uma tela sensível ao toque tendo um monitor. Em uma outra modalidade, a interface de usuário inclui uma pluralidade de botões de pressão mecânicos bem como uma tela sensível ao toque. Em uma outra modalidade, a interface de usuário inclui uma tela de exibição e apenas botões de pressão mecânicos. Uma antena de comunicação 32 é apoiada pela cabine 18 e provê a transmissão e recepção de sinais transmitidos através do ar. Em uma modalidade, a antena de comunicação 32 é uma antena de sistema de posicionamento global (GPS) configurada para receber e enviar dados de posicionamento global a um satélite GPS como é conhecido pelos versados na técnica. Comandos de esterçamento, quando incluídos na transmissão de GPS, direcionam o veículo 10 ao longo do campo que está sendo trabalhado.

[026] Na FIG. 2, o veículo 10 inclui o conjunto de rodas dianteiras 14 tendo dois conjuntos 34 de rodas duplas 14. As rodas traseiras 18 incluem dois conjuntos de rodas duplas 36. Um engate 38 se estende a partir da armação traseira 16 entre cada conjunto 36 de rodas traseiras 18. Nesta configuração, o eixo geométrico longitudinal da armação dianteira 12 é alinhado com o eixo geométrico longitudinal da armação traseira 16 ao longo do mesmo eixo geométrico que se estende da frente da armação dianteira 12 até a traseira da armação traseira 16.

[027] A junta de articulação 28, como ilustrado na FIG. 2, está localizada em uma inclinação zero (0) grau, de maneira tal que o veículo 10, durante movimentação em qualquer uma direção à frente e uma direção para trás, se move ao longo de um trajeto em linha reta sobre uma superfície regular relativamente plana e nivelada. Quando o veículo 10 está deslocando em um trajeto substancialmente em linha reta, um eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12, um eixo geométrico longitudinal 154 das rodas dianteiras 14, e um eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16 ficam todos substancialmente paralelos, e o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12 e o eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16 ficam substancialmente colineares.

[028] Na FIG. 3, a junta de articulação está localizada aproximadamente a uma inclinação de trinta (30) graus com a direita da linha de centro longitudinal da armação dianteira 12. Nesta configuração, o veículo 10 vira em uma direção para a direita com relação ao operador localizado na cabine 20. Quando o veículo 10 é articulado, como mostrado, por exemplo, na FIG. 3, o eixo geométrico longitudinal 154 das rodas dianteiras 14 e o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12 ficam substancialmente paralelos, e o eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16 fica em um ângulo Y maior que zero com o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12.

[029] Como adicionalmente ilustrado na FIG. 4, o veículo 10 inclui o motor 24 que é operacionalmente conectado a uma unidade de controle de motor 100, que, em uma modalidade, é operacionalmente conectada a um sensor de velocidade de motor 102 configurado para determinar o velocidade do motor 24. Um estrangulador 104 é operacionalmente conectado à unidade de controle de motor 100 para ajustar a velocidade do motor, e portanto a velocidade do veículo, como seria entendido por um versado na técnica. Em uma outra modalidade, o estrangulador 104 é adicionalmente um estrangulador controlado por máquina que é automaticamente controlado por um unidade de controle eletrônico (ECU) 105, também conhecida como um controlador, em resposta a informação de velocidade do veículo. A unidade de controle de motor 100 é operacionalmente conectada à ECU 105, que está localizada na cabine 20 ou em outras localizações dentro do veículo 10. A ECU 105 é configurada para receber e processar informação de veículo recebida da unidade de controle de motor 100.

[030] Uma transmissão 106 é operacionalmente conectada às rodas dianteiras 14 e às rodas traseiras 18 para mover o veículo em uma direção para frente ou para trás. Uma unidade de controle de transmissão 108 é operacionalmente conectada à ECU 105. Um sensor de velocidade de saída da transmissão 110 é operacionalmente conectado à transmissão 106 e é configurado para determinar a velocidade de saída da transmissão 106. A velocidade de saída da transmissão 106 determina a velocidade rotacional das rodas, e portanto, a velocidade do veículo.

[031] Além do sensor de velocidade de motor 102 e do sensor de velocidade de saída da transmissão 110, outros sensores de ambiente de veículo são operacionalmente conectados à ECU 105 para monitorar as condições operacionais do veículo. Um sensor de velocidade em relação ao terreno 112 é operacionalmente conectado à ECU 105 para prover a velocidade do veículo em relação ao terreno 10 à medida que ele se move na direção para frente ou para trás. Em uma modalidade, o sensor de velocidade em relação ao terreno 112 é uma unidade de radar conectada ao veículo e é configurado para prover um sinal de radar à ECU 105 para determinar a velocidade. Em uma outra modalidade, um sinal de velocidade em relação ao terreno é provido pela antena de GPS 32 através de um receptor ou transceptor 114 configurado para se comunicar com o sistema de posicionamento global como é entendido pelos versados na técnica.

[032] Sensores de ambiente de veículo adicionais são usados pelo veículo 10 para controlar o movimento para frente e para trás do veículo tanto em um trajeto em linha reta quanto em um trajeto em linha curva, tal como quando o veículo está virando no final das fileiras em um campo. Um sensor de esterçamento de roda dianteira 116 é operacionalmente conectado à ECU 105 e é configurado para transmitir um ângulo de esterçamento das rodas dianteiras. O sensor de esterçamento de roda dianteira 116, em uma modalidade, está localizado em uma caixa de engrenagem de esterçamento de um conjunto de esterçamento de roda dianteira. Outras localizações do sensor de esterçamento de roda dianteira 116 são contempladas incluindo em um ajustador de esterçamento de roda dianteira 118 configurado para mover as rodas dianteiras 14 na direção desejada. Em uma modalidade, o ajustador de esterçamento de roda dianteira 118 é o volante 22. Em uma outra modalidade, o ajustador de esterçamento de roda dianteira 118 é incluído como um recurso da ECU 105 que ajusta automaticamente a direção das rodas dianteiras 14 como descrito aqui. Em ainda uma outra modalidade, o ajustador de esterçamento de roda dianteira 118 comanda direção das rodas dianteiras em resposta a sinais recebidos do sistema de posicionamento global.

[033] O veículo 10 inclui adicionalmente um ajustador da junta de articulação 120, ou articulador, que é configurado para ajustar a posição da armação traseira 16 com relação à armação dianteira 12 em resposta a um ou mais dentre o volante 22, o ajustador de roda dianteira 118, e sinais recebidos da unidade de controle eletrônico 105 gerados em resposta a sinais direcionais. Um sensor de junta de articulação 122 está localizado em uma ou mais localizações no veículo 10. Em uma modalidade, o sensor de junta de articulação 122 está localizado na junta de articulação 28 e é configurado para determinar uma quantidade de pivô na junta de articulação 28. Em uma modalidade, o sensor de junta de articulação 122 determina uma posição mecânica entre uma parte fixa de uma das armações e uma parte móvel correspondente que pivota em torno da parte fixa. Em uma outra modalidade, o sensor de junta de articulação 122 é configurado como uma porção da ECU 105 e determina a posição da armação traseira 16 com relação à armação dianteira 12 com base no sinal sendo transmitido ao ajustador da junta de articulação 120. Em uma modalidade, o articulador 120 inclui um primeiro e um segundo cilindro hidráulico cada um dos quais é acoplado à armação dianteira 12 e à armação traseira 18 na junta de articulação 28. O controle de acionamento de cada um dos primeiro e segundo cilindros pelo controlador 105 ajusta a posição da armação traseira 18 com relação à armação dianteira. Outros tipos de articuladores 120 são contemplados.

[034] Sensores de ambiente de veículo adicionais incluem, mas sem se limitar a um sensor de velocidade de roda 124, um sensor de aceleração lateral 126, e um sensor de medição inercial 128. O sensor de velocidade de roda 124, em diferentes modalidades, está localizado em uma ou mais das rodas 14 e 18 e determina uma velocidade da roda com relação a uma parte fixa do veículo 10, tal como o eixo de rodas de apoio. O sensor de velocidade de roda 124 é configurado para transmitir um sinal de velocidade de roda à ECU 105 que inclui informação de velocidade rotacional da roda quando as rodas estão provendo tração ou quando as rodas estão deslizando ou patinando. A ECU 105 é configurada para determinar quando as rodas estão perdendo tração, deslizando ou patinando, comparando a velocidade da roda como o sinal de velocidade em relação ao terreno gerado pelo sensor de velocidade em relação ao terreno 112.

[035] O sensor de aceleração lateral 122 é operacionalmente conectado ao veículo em uma ou mais localizações tanto na armação dianteira 12 quanto na armação traseira 16. O sensor de aceleração lateral 122, em uma ou mais modalidades, inclui um dispositivo de acelerômetro lateral ou um sensor que mede a taxa de guinada. Em uma modalidade, o sensor de velocidade de roda 122 inclui dois ou mais sensores de aceleração lateral, em que pelo menos um dos sensores 122 está localizado na armação dianteira 12 e um outro dos sensores está localizado na armação traseira 16. O sensor de medição inercial 128, em diferentes modalidades, determina aceleração lateral do veículo 10, tanto sozinho quanto em combinação com o sensor de aceleração lateral 122. Em diferentes modalidades, o sensor de medição inercial 128 inclui um acelerômetro, um giroscópio, um magnetômetro, ou uma combinação dos mesmos.

[036] O veículo 10 inclui adicionalmente a interface de usuário de operador 130 que é operacionalmente conectada à ECU 105. A interface de usuário 130 inclui várias entradas e/ou saídas de usuário para determinar e/ou exibir estado de veículo. A interface de usuário 130 inclui adicionalmente uma ou mais entradas de modo de controle configuradas para controlar o esterçamento do veículo articulado para condições de esterçamento predeterminadas. Um dispositivo de controle para ligar desligar o esterçamento automático 132 é configurado para permitir que um usuário estabeleça o veículo em um modo de esterçamento automático ou em um modo de esterçamento manual no qual o operador controla o esterçamento do veículo. Quando o esterçamento automático é ligado, um raio de virada é determinado pela ECU 105 com base em informação armazenada na memória 142, ou com base em informação recebida através da antena de GPS 32. Em uma outra modalidade, a interface de usuário 130 inclui um entrada de ajuste de raio de virada que permite que o usuário selecione um raio de virada desejado. Um dispositivo de controle de ganho 134 é configurado para permitir que um usuário controle um valor de ganho do esterçamento automático. Por exemplo, um menor controle de ganho comanda o esterçamento automático para fazer ajustes de esterçamento a uma menor taxa de mudança, enquanto um maior comando de controle de ganho comanda o esterçamento automático para fazer ajuste de esterçamento a uma maior taxa de mudança. O dispositivo de controle de ganho 134, portanto, permite que um usuário ajuste a capacidade de resposta de com que rapidez os ajustes de esterçamento são feitos.

[037] A ECU 105, em diferentes modalidades, inclui um computador, sistema de computador, ou outros dispositivos programáveis. Em outras modalidades, a ECU 105 pode incluir um ou mais processadores 140 (por exemplo, microprocessadores), e uma memória associada 142, que pode ser interna ao processador ou externa ao processador 140. A memória 142 pode incluir dispositivos de memória de acesso aleatório (RAM) compreendendo o armazenamento de memória da ECU 105, bem como qualquer outro tipo de memória, por exemplo, memórias cache, memórias não voláteis ou de reserva, memórias programáveis, memórias flash, e memórias apenas de leitura. Além do mais, a memória em diferentes modalidades inclui um armazenamento de memória fisicamente localizado em algum lugar distante dos dispositivos de processamento, incluindo qualquer memória cache em um dispositivo de processamento, bem como qualquer capacidade de armazenamento usada como uma memória virtual, por exemplo, como armazenada em um dispositivo de armazenamento de massa ou um outro computador acoplado à ECU 105. O dispositivo de armazenamento de massa pode incluir um cache ou outro espaço de dados que pode incluir bases de dados. O armazenamento de memória, em outras modalidades, está localizado nas “nuvens”, onde a memória está localizada em uma localização distante que provê as informações armazenadas de uma forma sem fio à ECU 105. Quando se faz referência à ECU 105 e a memória 142 nesta descrição, outros tipos de controladores e outros tipos de memória são contemplados.

[038] A ECU 105 executa ou de outra forma se baseia em aplicativos de software de computador, componentes, programas, objetos, módulos, ou estruturas de dados, etc. Rotinas de software residentes na memória incluída da ECU 105, ou outra memória, são executadas em resposta aos sinais recebidos dos sensores bem como sinais recebidos da unidade de controle de motor 100, da unidade de controle de transmissão 108, do sensor de velocidade em relação ao terreno 112 e da antena de GPS 32. A ECU 105 também se baseia em aplicativos de software de computador para ajustar a operação de esterçamento da roda dianteira bem como ajuste na junta de articulação. Os aplicativos de software de computador, em outras modalidades, estão localizados nas nuvens. O software executado inclui um(a) ou mais aplicações, componentes, programas, objetos, módulos ou sequências de instruções específicas tipicamente referidas como “código de programa”. O código de programa inclui uma ou mais instruções localizadas em memória e outros dispositivos de armazenamento que executam as instruções que são residentes em memória, que são responsivas a outras instruções geradas pelo sistema, ou que são providas em uma interface de usuário operada pelo usuário.

[039] O operador do veículo 10 é provido com modos de controle de esterçamento disponíveis na interface de usuário 130 durante operação. O ângulo das rodas dianteiras estercíveis 14 e o ângulo da armação traseira 16 com relação à armação dianteira 12 são ambos ajustáveis. O esterçamento do ângulo dianteiro das rodas dianteiras 14 é ajustável sem ajuste do ângulo de articulação ou o esterçamento do ângulo dianteiro é ajustável em combinação com ajuste do ângulo de articulação. Em um modo de controle de mínimo raio de virada, ambos os sistemas de esterçamento, o esterçamento dianteiro e esterçamento de articulação, são utilizados em combinação até o final de deslocamento ser atingido. No modo de controle de mínimo raio de virada, os pneus traseiros 18, dependendo do trajeto que está sendo seguido durante a virada, i) não seguem as mesmas trilhas que os pneus dianteiros, já que eles estão sendo esterçados em diferentes curvaturas, ou ii) seguem nas mesmas trilhas.

[040] Para o mínimo raio de virada, as rodas dianteiras 14 são esterçadas em um ângulo máximo com o ângulo de esterçamento de articulação esterçado até seu ângulo máximo. Em uma modalidade, o ângulo de esterçamento máximo das rodas dianteiras é 5 graus no eixo de rodas dianteiro. O ângulo de articulação máximo é 38 graus. Outros ângulos de esterçamento dianteiros máximos e ângulos de articulação máximos são contemplados.

[041] No modo de controle de tráfego controlado, entretanto, o sistema de esterçamento dianteiro e o sistema de esterçamento articulado são controlados para garantir que os pneus traseiros sigam nas mesmas trilhas que os pneus dianteiros. Quando os pneus dianteiros e os pneus traseiros seguem as mesmas trilhas, compactação de certas áreas do campo é evitada, o que aumenta a produtividade do cultivo. Se os pneus não seguirem as mesmas trilhas, entretanto, porções do campo que foram plantadas poderiam ser compactadas potencialmente reduzindo a produtividade do cultivo nessas porções.

[042] No modo de tráfego controlado, o ângulo de esterçamento do eixo de rodas dianteiro é controlado em relação ao ângulo de esterçamento de articulação. Para cada posição do ângulo de esterçamento de articulação, existe um ângulo de esterçamento do eixo de rodas dianteiro correspondente de forma que as rodas dianteiras e rodas traseiras trilham ao longo do mesmo trajeto. O ângulo de esterçamento do ângulo dianteiro e o ângulo de articulação dependem da configuração final do veículo de trabalho, particularmente com relação às dimensões do eixo de rodas dianteiro para eixo geométrico de articulação e das dimensões do eixo de rodas traseiro para o eixo geométrico de articulação. Em uma modalidade, o ângulo do eixo de rodas dianteiro é igual ao ângulo de articulação dividido por sete (7). A razão entre o ângulo de esterçamento do eixo de rodas dianteiro para o ângulo de articulação é baseada na base de roda final e na posição do eixo geométrico de articulação. Em outras modalidades, outras razões entre o ângulo de esterçamento do eixo de rodas dianteiro para o ângulo de articulação para o modo de tráfego controlado são contempladas.

[043] Em uma modalidade do modo automático, o sistema de GPS provê controle automático do esterçamento através de um campo que está sendo lavrado, sendo plantado, ou sendo colhido. Nesta modalidade, a interface de usuário inclui um seletor de tráfego controlado/mínima virada 136 disponível ao operador na interface de usuário 130. Nessa modalidade, enquanto o sistema de GPS provê informação direcional para mover o veículo através do campo, o estado selecionado no seletor 136 é usado para fazer veículo virar nos finais das fileiras, por exemplo, tanto uma virada de tráfego controlado quanto uma virada mínima. Em uma outra modalidade, O sistema de GPS provê informação de esterçamento através de um campo incluindo se as viradas são viradas de tráfego controlado ou viradas mínimas ou qualquer outro tipo de virada.

[044] Em uma modalidade do veículo 10, o sistema de esterçamento dianteiro é um sistema de esterçamento de Ackerman que limita o ângulo de virada das rodas dianteiras para que não seja maior que uma quantidade predeterminada. Outros tipos de sistemas de esterçamento são também contemplados. Em uma modalidade de esterçamento de Ackerman, a virada das rodas dianteiras é limitada em até 7 graus. Outros ângulos máximos de esterçamento, tanto maiores quanto menores que 7 graus, são também contemplados. Uma vez que o veículo 10 inclui o articulador 120, o veículo 10 é capaz de atingir menores raios de virada quando necessário. A ECU 105 é configurada para estabelecer o raio de virada pelo uso do raio de virada da roda dianteira em combinação com a articulação da armação traseira 16. Em um exemplo, a articulação da armação traseira 16 não ocorre até que o limite estabelecido pelo esterçamento de Ackerman seja atingido, ou esteja próximo a ser atingido. Por exemplo, uma virada de 7 graus é atingida completamente pelo esterçamento de Ackerman. Em um outro exemplo, entretanto, a armação traseira 16 é gradualmente articulada em combinação com a virada da roda dianteira. Por exemplo, para atingir uma virada de 7 graus, o ângulo de virada da roda dianteira é definido em 4 graus e o ângulo de articulação é definido em 3 graus. Consequentemente, um mínimo raio de virada é definido pelo ângulo de virada das rodas dianteiras e o ângulo de articulação da armação traseira 16 com relação à armação dianteira 12.

[045] As FIGS. 5 a 7 ilustram um veículo 10 em vários ângulos de articulação Y e ângulos de esterçamento X. O ângulo de articulação Y pode ser qualquer ângulo até um ângulo de articulação permissível do respectivo veículo. O ângulo de esterçamento dianteiro X pode ser qualquer ângulo até um ângulo de esterçamento dianteiro permissível do respectivo veículo. A FIG. 5 ilustra um veículo 10 com as rodas dianteiras 14 alinhadas em um ângulo de esterçamento X em relação à armação dianteira 12 com a armação dianteira 12 articulada com relação a uma armação traseira 16 em um ângulo de articulação Y. Nesta modalidade, o ângulo X é 5 graus e o ângulo Y é 12 graus. O ângulo de virada do veículo é 17 graus para a direita com o veículo movendo para a esquerda da página.

[046] A FIG. 6 ilustra um veículo 10 com as rodas dianteiras 14 alinhadas em um ângulo de esterçamento X em relação à armação dianteira 12 com a armação dianteira 12 articulada com relação à armação traseira 16 em um ângulo de articulação Y. Nesta modalidade, o ângulo X é 5 graus e o ângulo Y é 25 graus. O ângulo de virada do veículo é 30 graus para a direita com o veículo movendo para a esquerda da página.

[047] A FIG. 7 ilustra um veículo 10 com as rodas dianteiras 14 alinhadas em um ângulo de esterçamento X em relação à armação dianteira 12 com a armação dianteira 12 articulada com relação à armação traseira 16 em um ângulo de articulação Y. Nesta modalidade, o ângulo X é 5 graus e o ângulo Y é 38 graus. O ângulo de virada do veículo é 42 graus para a direita com o veículo movendo para a esquerda da página.

[048] Quando o veículo 10 é articulado e as rodas dianteiras 14 são esterçadas na mesma direção que a articulação, como mostrado, por exemplo, nas FIGS. 5 a 7, o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12 é em um ângulo Y maior que zero com o eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16, e o eixo geométrico longitudinal 154 das rodas dianteiras 14 está em um ângulo X maior que zero como o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12.

[049] A FIG. 8 ilustra um veículo 10 com a articulação X em uma direção e o ângulo de esterçamento Y na direção oposta com as rodas dianteiras e rodas traseiras substancialmente paralelas e deslocadas. Quando o veículo 10 é articulado e as rodas dianteiras 14 são esterçadas na direção oposta de articulação, como mostrado, por exemplo, na FIG. 8, o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12 é em um ângulo Y maior que zero com o eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16, e o eixo geométrico longitudinal 154 das rodas dianteiras 14 está em um ângulo X maior que zero, em uma direção oposta ao ângulo Y, com o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12. Quando os ângulos X e Y são substancialmente da mesma magnitude, mas em direções opostas, o eixo geométrico longitudinal 154 das rodas dianteiras 14 é substancialmente paralelo e deslocado do eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16, como mostrado na FIG. 8.

[050] A FIG. 9 ilustra um veículo 10 com as rodas dianteiras 14 esterçado sem nenhuma articulação. Quando as rodas dianteiras 14 são esterçadas sem articulação, como mostrado, por exemplo, na FIG. 9, o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12 é substancialmente paralelo e colinear com o eixo geométrico longitudinal 156 da armação traseira 16, e o eixo geométrico longitudinal 154 das rodas dianteiras 14 fica em um ângulo X maior que zero com o eixo geométrico longitudinal 152 da armação dianteira 12.

[051] Consequentemente, a presente descrição descreve um sistema que provê o operador com modos de controle de esterçamento durante realização de operações de construção, agrícolas, ou outras operações usando um veículo articulado com um eixo de rodas dianteiro estercível adicional. No modo de controle de mínimo raio de virada, ambos os sistemas de esterçamento são utilizados até o final de deslocamento ser atingido, e os pneus traseiros podem nem sempre seguir as mesmas trilhas dos pneus dianteiros, já que eles estão sendo esterçados em diferentes curvaturas. No modo de controle de tráfego controlado, os sistemas de esterçamento são controlados para garantir que os pneus traseiros sigam nas mesmas trilhas que os pneus dianteiros para operações de tráfego controlado.

[052] Embora modalidades exemplificativas que incorporam os princípios da presente descrição tenham sido descritas aqui, a presente descrição não é limitada às modalidades descritas. Em vez disso, esse pedido visa cobrir quaisquer variações, usos ou adaptações da descrição usando seus princípios gerais. Adicionalmente, este pedido visa cobrir tais desvios da presente descrição que se enquadrem na prática conhecida e usual na técnica à qual esta descrição diz respeito e que se enquadrem nos limites das reivindicações anexas.

Claims

Veículo articulado para se mover ao longo de uma superfície, caracterizado pelo fato de que compreende:
uma armação dianteira apoiada por rodas dianteiras;
um sistema de esterçamento de rodas dianteiras operacionalmente conectado às rodas dianteiras e configurado para ajustar uma posição das rodas dianteiras com relação à armação dianteira, o sistema de esterçamento de rodas dianteiras incluindo uma entrada de controle de esterçamento;
uma armação traseira rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um pivô que define um eixo geométrico de articulação, a armação traseira apoiada por rodas traseiras;
um articulador arranjado em ou próximo ao pivô, em que o articulador é configurado para ajustar a posição da armação traseira com relação à armação dianteira no eixo geométrico de articulação, o articulador incluindo uma entrada do articulador; e
uma entrada de usuário operacionalmente conectada à entrada de controle de esterçamento e operacionalmente conectada à entrada do articulador, em que a entrada de usuário inclui uma entrada de modo de controle configurada para controlar automaticamente o esterçamento do veículo articulado para condições de esterçamento predeterminadas.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada de modo de controle inclui um de um modo de controle de mínimo raio de virada ou um modo de controle de tráfego controlado.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada de usuário inclui uma entrada de controle de ganho configurada para ajustar a capacidade de resposta do sistema de esterçamento de rodas dianteiras durante posicionamento das rodas dianteiras.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um controlador operacionalmente conectado à entrada de controle de esterçamento, à entrada do articulador, e à entrada de usuário, em que o controlador, em resposta ao modo de controle de tráfego controlado, provê um primeiro sinal de controle à entrada de controle de esterçamento para posicionar as rodas dianteiras e à entrada do articulador para posicionar as rodas traseiras.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, em resposta ao modo de controle de tráfego controlado, o primeiro sinal de controle posiciona as rodas dianteiras e as rodas traseiras ao longo do mesmo trajeto para garantir que os pneus traseiros sigam nas mesmas trilhas das rodas dianteiras.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o controlador, em resposta ao modo de mínimo raio de virada, provê um segundo sinal de controle à entrada de esterçamento para posicionar as rodas dianteiras e as rodas traseiras ao longo de diferentes trajetos para prover um mínimo raio de virada para o veículo.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sinal de controle provido pelo controlador à entrada do articulador inclui um de: i) um sinal configurado para posicionar positivamente a armação traseira com base no sinal de controle provido na entrada de controle de esterçamento; ou ii) um sinal configurado para desabilitar o posicionamento positivo da armação traseira com relação à armação dianteira.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma antena para receber uma instrução de esterçamento para direcionar o veículo ao longo da superfície, o controlador sendo operacionalmente conectado à antena para receber a instrução de esterçamento, em que o sinal de controle provido à entrada de controle de esterçamento pelo controlador é baseado na instrução de esterçamento.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma interface de usuário operacionalmente conectada ao controlador, em que a interface de usuário inclui uma exibição e a entrada de usuário, em que a entrada de usuário inclui um modo automático e modo manual.
Veículo articulado de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o modo automático inclui uma entrada para selecionar o modo de controle de mínimo raio de virada ou o modo de controle de tráfego controlado.
Sistema de esterçamento automático para um veículo de trabalho articulado tendo uma armação dianteira, incluindo um sistema de esterçamento de rodas dianteiras apoiado por rodas dianteiras, uma armação traseira apoiada por rodas traseiras e rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um pivô que define um eixo geométrico de articulação, um articulador configurado para ajustar a posição da armação traseira com relação à armação dianteira, e um receptor configurado para receber uma instrução de esterçamento, o sistema de esterçamento automático caracterizado pelo fato de que compreende:
um sensor de esterçamento de roda dianteira operacionalmente conectado ao sistema de esterçamento de rodas dianteiras;
um sensor de junta de articulação operacionalmente conectado ao articulador;
uma entrada de controle de esterçamento de roda dianteira operacionalmente conectada ao sistema de esterçamento de rodas dianteiras;
uma entrada do articulador operacionalmente conectada ao articulador; e
um controlador operacionalmente conectado ao sensor de esterçamento de roda dianteira, ao sensor de junta de articulação, à entrada de controle de esterçamento de roda dianteira, à entrada do articulador, e ao receptor para receber a instrução de esterçamento, o controlador incluindo um processador e uma memória, em que a memória tem uma pluralidade de instruções de programa armazenadas na mesma, que, em resposta à execução pelo processador, fazem o conjunto de circuitos de controle:
identificar uma posição das rodas dianteiras com o sensor de esterçamento de roda dianteira;
identificar uma posição das rodas traseiras com o sensor de junta de articulação;
gerar um primeiro sinal de controle com base na instrução de esterçamento e na posição identificada das rodas dianteiras;
gerar um segundo sinal de controle com base na instrução de esterçamento e na posição identificada das rodas traseiras; e
ajustar a posição das rodas dianteiras com base no primeiro sinal de controle e ajustar a posição das rodas traseiras com base no segundo sinal de controle.
Sistema de esterçamento automático de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o processador faz com que o controlador ajuste as rodas dianteiras e as rodas traseiras para seguir o mesmo trajeto para assegurar que as rodas traseiras sigam as mesmas trilhas das rodas dianteiras.
Sistema de esterçamento automático de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o processador faz com que o controlador ajuste as rodas dianteiras e as rodas traseiras para seguir os diferentes trajetos para permitir um mínimo raio de virada para o veículo articulado.
Sistema de esterçamento automático de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma interface de usuário operacionalmente conectada ao controlador, em que a interface de usuário inclui uma exibição e uma entrada de usuário, em que a entrada de usuário inclui um modo automático e modo manual.
Sistema de esterçamento automático de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o modo automático inclui uma entrada para selecionar um modo de controle de mínimo raio de virada ou um modo de controle de tráfego controlado.
Sistema de esterçamento automático de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o modo de tráfego controlado ajusta as rodas dianteiras e as rodas traseiras para seguir o mesmo trajeto para assegurar que as rodas traseiras sigam as mesmas trilhas das rodas dianteiras.
Sistema de esterçamento automático de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o modo de controle de mínimo raio de virada ajusta as rodas dianteiras a um máximo ângulo de virada e o articulador a um máximo ângulo de virada de maneira tal que rodas dianteiras e as rodas traseiras sigam diferentes trajetos para permitir um mínimo raio de virada para o veículo articulado.
Método para esterçar automaticamente um veículo de trabalho articulado tendo uma armação dianteira, incluindo um sistema de esterçamento de rodas dianteiras apoiado por rodas dianteiras, uma armação traseira apoiada por rodas traseiras e rotacionalmente acoplada à armação dianteira em um pivô que define um eixo geométrico de articulação, um articulador configurado para ajustar a posição da armação traseira com relação à armação dianteira, o método caracterizado pelo fato de que compreende:
receber, no veículo de trabalho articulado, um sinal de controle de esterçamento de um sistema de posicionamento global;
ajustar uma posição das rodas dianteiras usando o sistema de esterçamento de rodas dianteiras com base no sinal de controle de esterçamento recebido; e
ajustar uma posição das rodas traseiras usando o articulador, com base no sinal de controle de esterçamento recebido para posicionar as rodas traseiras para seguir o mesmo trajeto das rodas dianteiras, para assegurar que as rodas traseiras sigam as mesmas trilhas das rodas dianteiras.
Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que ajustar uma posição das rodas traseiras compreende adicionalmente ajustar uma posição das rodas traseiras usando o articulador com base no sinal de controle de esterçamento recebido para posicionar as rodas traseiras para seguir um diferente trajeto das rodas dianteiras para permitir que o veículo articulado permita um mínimo raio de virada para o veículo articulado.
Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que determina o estado de uma entrada de controle de rastreamento, em que o estado inclui um de um modo automático e um modo manual, e, se o estado da entrada de controle de rastreamento for o modo manual, não ajustar a posição das rodas dianteiras e não ajustar a posição das rodas traseiras com base no sinal de controle de esterçamento recebido.