DE102016216588A1

DE102016216588A1 - System und verfahren zur erkennung von lastkräften an einem zugfahrzeug zum vorhersehen von radschlupf

Info

Publication number: DE102016216588A1
Application number: DE102016216588.7A
Authority: DE
Inventors: Kylek K. McKinzie; Douglas Brownell
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2017-03-09
Also published as: US9845008B2; CN106494404A; BR102016020168A2; US20170066325A1; CN106494404B

Abstract

Ein Verfahren zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, mindestens ein Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und ein mit dem Boden in Eingriff kommendes Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist. Das Verfahren umfasst Schätzen einer ersten Kraft, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt, Schätzen einer zweiten Kraft, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen, und Steuern des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft die Erkennung von Lastkräften an einem Zugfahrzeug zum Vorhersehen von Radschlupf.
Wenn ein Zugfahrzeug, wie ein Straßenhobel, sich unter geringen Zugbedingungen befindet, kann Radschlupf bewirken, dass das Fahrzeug an Produktivität verliert, und kann auch die Qualität der Auflagefläche unter dem Rad verschlechtern. Der Zug des Zugfahrzeugs unter geringen Zugbedingungen verbessert sich, wenn Radschlupf minimiert wird.
Das Bereitsellen eines Verfahrens zum Vorhersehen von Radschlupf in einem Zugsteuerungssystem wird die Qualität der hinter dem Fahrzeug entstehenden Auflagefläche verbessern, die Fahrzeugproduktivität verbessern, neue Fahrzeugbediener unterstützen und die Arbeitslast von erfahrenen Fahrzeugbedienern verringern.
Gemäß einem Aspekt stellt die Offenbarung ein Verfahren zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug mit einem Antriebsstrang, mindestens einem Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist, bereit. Das Verfahren umfasst Schätzen einer ersten Kraft, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt, Schätzen einer zweiten Kraft, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen, und Steuern des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Offenbarung ein Verfahren zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug mit einem Antriebsstrang, mindestens einem Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist, bereit. Das Verfahren umfasst Schätzen einer ersten Kraft, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt, Schätzen einer zweiten Kraft, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen, und Anlegen einer Ausgleichssperre an das mindestens eine Rad zur gemeinsamen Drehung mit einem zweiten Rad des Fahrzeugs.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die Offenbarung ein System zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug mit einem Antriebsstrang, mindestens einem Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist, bereit. Das System umfasst einen Controller, der dazu ausgelegt ist, eine erste Kraft zu schätzen, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt, eine zweite Kraft zu schätzen, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen, und mindestens eines von dem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät und dem Antriebsstrang basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft zu steuern.
Andere Aspekte der Offenbarung ergeben sich durch Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.
1A ist ein Zugfahrzeug mit einem Zugsteuerungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung.
1B ist eine schematische Veranschaulichung des Zugsteuerungssystems für das Zugfahrzeug aus 1A.
2 ist eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts des Zugfahrzeugs, die unter anderem eine Schleppkraft veranschaulicht, die gegen ein mit dem Boden in Eingriff kommendes Gerät wirkt.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Vorhersage und Minimierung von Radschlupf des Zugfahrzeugs veranschaulicht.
Bevor alle Ausführungsformen der Offenbarung im Einzelnen erklärt werden, versteht es sich, dass die Offenbarung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Bildung und Implementierung von Komponenten begrenzt ist, die in der folgenden Beschreibung aufgeführt oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Offenbarung kann in anderen Ausführungsformen und auf verschiedene Arten praktiziert oder ausgeführt werden.
Ein Zugsteuerungssystem 10, schematisch veranschaulicht in 1B, mit einem Controller 14 wird hier für ein Zugfahrzeug 18 beschrieben. Zum Beispiel kann das Zugfahrzeug 18 einen Straßenhobel wie in 1A gezeigt umfassen. Das hier beschriebene Zugsteuerungssystem 10 ist jedoch in seiner Anwendung nicht auf Straßenhobel begrenzt und kann auf andere Zugfahrzeuge angewandt werden. Zum Beispiel kann das Zugsteuerungssystem 10 bei Fahrzeugen wie unter anderem Erdbewegungsgeräten, Baugeräten, Schneeräumgeräten, Sandbewegungsgeräten, Forst- und Erntegeräten, Landwirtschaftsgeräten, Frachtbewegungsgeräten, Bergbaugeräten, Straßenbaugeräten, Kraftfahrzeugen usw. verwendet werden. Das Zugsteuerungssystem 10 kann auch an anderen Fahrzeugen verwendet werden, die mit einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät ausgerüstet sind, das die Last auf das Zugfahrzeug 18 erhöht, wie später genauer besprochen wird.
Beispielhaft veranschaulicht 1A das Zugfahrzeug 18, z. B. einen Straßenhobel, mit mehreren Achsen 46, 50, 54 und mehreren Antriebsrädern 26, wobei die Achsen und Räder von einem Antriebsstrang 30 angetrieben werden, der eine Kraftmaschine 34 und ein Getriebe 70 umfasst. Das Zugfahrzeug 18 kann eine beliebige Anzahl von Achsen und Antriebsrädern aufweisen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 18 wie gezeigt eine erste Achse 46, eine zweite Achse 50, eine dritte Achse 54 und sechs diesen entsprechende Antriebsräder 26 aufweisen. Der Antriebsstrang 30 kann Leistung bereitstellen, um einige oder alle Räder 26 anzutreiben, z. B. nur die Hinterräder, die Vorder- und die Hinterräder usw. Das Fahrzeug 18 kann Antriebsräder 26 mit Reifen, Raupenketten oder anderen Zugvorrichtungen aufweisen, die in eine Auflagefläche 58 (z. B. den Boden) eingreifen. Die Antriebsräder 26 interagieren direkt mit der Auflagefläche 58 und sind für die Bewegung und die Zugkraft des Fahrzeugs 18 verantwortlich.
Die Kraftmaschine 34 kann irgendeine Leistungsquelle umfassen, um eine Antriebsstrangdrehleistung bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Kraftmaschine 34 unter anderem einen Verbrennungsmotor, einen Kolbenmotor, einen Kreiskolbenmotor, einen Hydromotor, ein hydrostatisches System, einen Elektromotor usw. umfassen. Der Begriff „Motor”, der in diesem Dokument durchgängig verwendet wird (z. B. wie bei „Motordrehzahl”), bezieht sich im Allgemeinen auf die Kraftmaschine 34 und ist nicht auf einen Motor oder irgendeine besondere Art von Kraftmaschine beschränkt.
Das Getriebe 70 kann ein Eingang-Getriebe oder ein mehrstufiges Getriebe oder ein Stufengetriebe durch direkte Kupplungsmittel, Drehmomentwandlerantriebe, hydrostatische Antriebe, Elektromotorantriebe oder ein anderes Getriebe umfassen, welches dem Fachmann mit durchschnittlichem Fachwissen derzeit oder künftig bekannt ist. Zum Zweck der hier verwendeten Beispiele wird ein Mehrganggetriebe mit Direktantrieb verwendet. Die Anwendung ist jedoch nicht auf ein Getriebesystem mit Direktantrieb begrenzt. Das Zugsteuerungssystem 10 kann auf jedes Leistungsübertragungssystem angewendet werden. Die Ausgangsleistung aus dem Getriebe treibt die Antriebsräder 26 an und kann direkt zu den Antriebsrädern 26 gelenkt werden.
Mit Bezug auf die 1A und 2 umfasst das veranschaulichte Zugfahrzeug 18 ein mit dem Boden in Eingriff kommendes Gerät 62 (hier als eine Klinge bezeichnet), das zwischen der zweiten und der dritten Achse 50, 54 angeordnet ist. Im Allgemeinen schabt die Klinge 62 über die Auflagefläche 58, um die Auflagefläche 58 während eines Hobelbetriebs zu planieren. Die Klinge 62 ist an mindestens zwei Anbringungspunkte an einem Rahmen 64 des Zugfahrzeugs 18 gekoppelt. Insbesondere ist ein an die Klinge 62 gekoppelter Klingenarm 68 zusätzlich durch mehrere Hub-Hydrozylinder oder Stellglieder 72 (von denen in den 1A und 2 nur eines gezeigt ist) und durch einen Schwenkanbringungspunkt A, der angrenzend an die dritte Achse 54 angeordnet ist, an den Rahmen 64 gekoppelt. Die Klinge 62 ist zur Bewegung im Allgemeinen nach oben und unten mit Bezug auf die Auflagefläche 58 durch den Hub-Hydrozylinder 72 ausgelegt, z. B. in eine Richtung 63 im Allgemeinen senkrecht zur Auflagefläche 58, zur Auflagefläche 58 hin und von dieser weg. Mit anderen Worten ist der Hub-Hydrozylinder 72 dahingehend betreibbar, den Klingenarm 68 in die Richtung 63 zu bewegen, welcher wiederum die Klinge 62 in die Richtung 63 bewegt. Der Hub-Hydrozylinder 72 befindet sich in einem horizontalen Abstand X₁ von dem Schwenkanbringungspunkt A und in einem horizontalen Abstand X₂ von einer Kante des Klingenarms 68 gegenüber des Schwenkanbringungspunktes A. In der veranschaulichten Implementierung beträgt der horizontale Abstand X₁ etwa 244 cm (8 Fuß) und der horizontale Abstand X₂ beträgt etwa 61 cm (2 Fuß); in anderen Implementierungen können jedoch die horizontalen Abstände X₁, X₂ andere Abstände definieren. Der veranschaulichte Hub-Hydrozylinder 72 umfasst einen Kolbendurchmesser D₁. In der veranschaulichten Implementierung beträgt der Kolbendurchmesser D₁ etwa 15 cm (6 Zoll); in anderen Implementierungen kann der Kolbendurchmesser D₁ jedoch einen anderen Durchmesser aufweisen.
Mit Bezug auf 2 kann die Klinge 62 auch entlang einer vertikalen Achse 65 um den Schwenkpunkt B (z. B. senkrecht zur Auflagefläche 58) schwenken, um eine Fläche 66 der Klinge 62 durch mehrere Klingenwinkel-Hydrozylinder oder Stellglieder 76 (von denen nur eines in 2 gezeigt ist) von der Vorderseite zu den Seiten zu drehen. Der Schwenkpunkt B ist der Schwenkpunkt der Klinge 62 relativ zum Klingenarm 68, sodass sich die Klinge 62 um mehrere Achsen ähnlich wie bei einem Kugelgelenk drehen kann. Als solche kann die Klinge 62 durch den Klingenwinkel-Hydrozylinder 76 um zusätzliche Achsen schwenkbar sein, die hier nicht im Einzelnen offenbart sind. Ein vertikaler Abstand Y₁ ist durch einen vertikalen Abschnitt des Klingenarms 68 definiert, der sich zwischen dem Schwenkpunkt B und einem horizontalen Abschnitt des Klingenarms 68 befindet. Der veranschaulichte Klingenwinkel-Hydrozylinder 76 befindet sich in einem vertikalen Abstand Y₂ von dem Schwenkpunkt B. In der veranschaulichten Implementierung beträgt der vertikale Abstand Y₁ etwa 61 cm (2 Fuß) und der vertikale Abstand Y₂ etwa 30 cm (1 Fuß); in anderen Implementierungen können jedoch die vertikalen Abstände Y₁, Y₂ andere Abstände definieren. Der veranschaulichte Klingenwinkel-Hydrozylinder 76 umfasst einen Kolbendurchmesser D₂. In der veranschaulichten Implementierung beträgt der Kolbendurchmesser D₂ etwa 10 cm (4 Zoll); in anderen Implementierungen kann der Kolbendurchmesser D₂ jedoch einen anderen Durchmesser aufweisen. Außerdem kann sich die Klinge 62 auch vor der vordersten Achse (z. B. der dritten Achse 54), hinter der hintersten Achse (z. B. der ersten Achse 46) oder zwischen anderen Achsen befinden. In noch weiteren Implementierungen kann das Zugfahrzeug 18 zwei oder mehr Klingen 62 an diesen oder anderen Stellen und/oder andere Geräte, wie Pflüge, Straßenkehrmaschinen, Schaufeln, Straßenaufreißer usw. umfassen.
Eine benutzeraktivierte Steuerung 82 (z. B. eine Joysticksteuerung) befindet sich in einem Führerhaus 42 des Zugfahrzeugs 18 und ist zur manuellen Bewegung der Klinge 62 betriebbar (1A). In der veranschaulichten Implementierung bewegt sich die Joysticksteuerung 82 radial in zwei entgegengesetzte Richtungen. Die Joysticksteuerung 82 ist auch in eine Ruhestellung vorgespannt. Die Ruhestellung entspricht einer stationären Höhe der Klinge 62 relativ zur Auflagefläche 58. Anders ausgedrückt bewegt sich, wenn sich die Joysticksteuerung 82 in der Ruhestellung befindet, die Klinge 62 nicht in Bezug auf den Rahmen 64. Mit der Bewegung der Joysticksteuerung 82 in eine Vorwärtsrichtung (z. B. weg von einem in dem Führerhaus 42 sitzenden Bediener) senkt sich die Klinge 62 auf die und/oder in die Auflagefläche 58 ab. Im Gegensatz dazu hebt sich mit der Bewegung der Joysticksteuerung 82 in eine Rückwärtsrichtung (z. B. zu dem in dem Führerhaus 42 sitzenden Bediener hin) die Klinge 62 von der Auflagefläche 58 ab. Der Grad oder Betrag der Bewegung der benutzeraktivierten Steuerung 82 von der Ruhestellung entspricht verschiedenen Bewegungsraten der Klinge 62.
Wieder bezugnehmend auf 1A und 1B kann das Zugfahrzeug 18 eine Benutzerschnittstelle 38 zum Systembetrieb haben, die sich in dem Führerhaus 42 des Zugfahrzeugs 18, an einer anderen Stelle an dem Fahrzeug oder von dem Fahrzeug entfernt befinden kann (z. B. kann die Benutzerschnittstelle eine persönliche tragbare Vorrichtung mit einer drahtlosen Kommunikation zum Controller sein). Der Controller 14 empfängt eine Eingabe von der Benutzerschnittstelle 38, von der Joysticksteuerung 82 und von mehreren Sensoren 86. Der Controller 14 weist auch Ausgänge zur Steuerung der Kraftmaschine 34, des Getriebes 70, der Gangwahl 90 des Lastschaltgetriebes (z. B. um Leistung an die Hinterräder, die Vorderräder, alle Räder usw. zu übertragen) und der Klinge 62 auf. Somit ist der Controller 14 betrieblich an das Getriebe 70, die Kraftmaschine 34, die Klinge 62 und die Gangwahl 90 gekoppelt. Außerdem wird die Benutzerschnittstelle 38 dazu genutzt, eine Zugbedingung der Auflagefläche 58 zu wählen. Zum Beispiel wird, falls sich die Auflagefläche 58 unter einer geringen (z. B. loser Boden) oder hohen (z. B. verdichteter Boden) Zugbedingung befindet, eine entsprechende Einstellung an der Benutzerschnittstelle 38 ausgewählt. Bei anderen Implementierungen kann die Benutzerschnittstelle 38 mehr als zwei Zugbedingungseinstellungen umfassen und/oder Einstellungen umfassen, die für verschiedene Wetterbedingungen (z. B. Schnee, Regen usw.) angepasst sind.
Mit Bezug auf 2 umfassen die Sensoren 86 Drucksensoren, die in den Hydrozylindern 72, 76 angeschlossen und dafür ausgelegt sind, einen Druck innerhalb der Hydrozylinder 72, 76 zu messen. Bei anderen Implementierungen können sich die Sensoren 86 außerhalb der Hydrozylinder 72, 76 befinden. Der Controller 14 umfasst einen Prozessor zur Vornahme von Berechnungen, Vergleichen und zum Ausführen der nachstehend genauer beschriebenen Logik. Zusätzliche Sensoren 86 können an andere Merkmale des Zugfahrzeugs 18 gekoppelt sein. Zum Beispiel können die Sensoren 86 die Motordrehzahl der Kraftmaschine 34 und/oder den Kupplungsdruck des Getriebes 70 messen.
Wie unten genauer beschrieben wird, kann es wünschenswert sein, vorherzusehen, wann Radschlupf zwischen den Rädern 26 und der Auflagefläche 58 auftritt, sodass passende Aktionen (d. h. das Bewegen der Klinge 62 relativ zu der Auflagefläche 58) vom Bediener oder vom Controller 14 vorgenommen werden können, bevor der Radschlupf auftritt. Die vorliegende Offenbarung einschließlich des Zugsteuerungssystems 10 beschreibt ein Verfahren zum Vorhersehen und Minimieren von Radschlupf durch Überwachung und Steuerung einer Schleppkraft, die auf die Klinge 62 wirkt.
Im Betrieb bewegt sich das Zugfahrzeug 18 entlang der Auflagefläche 58 in eine erste Richtung, wenn die Klinge 62 durch Betätigung der Joysticksteuerung 82 in die Auflagefläche 58 abgesenkt wird, um einen Hobelbetrieb auszuführen. Eine Kraft wird durch die Auflagefläche 58, die auf die Klinge 62 wirkt, geschaffen, die als eine resultierende Schleppkraft F₁ gezeigt ist, die entgegengesetzt zu einer Bewegungskraft F₂ steht, die von den angetriebenen Rädern 26 zur Bewegung der Zugvorrichtung 18 entlang der Auflagefläche 58 bereitgestellt wird (1A). Als solche wird durch die Summenbildung der Schleppkraft F₁ und der Bewegungskraft F₂ eine Nettokraft bereitgestellt. Damit sich das Zugfahrzeug 18 entlang der Auflagefläche 58 bewegt, muss die Kraft F₂ größer sein als die Schleppkraft F₁ (wobei zusätzliche Kräfte auf das Fahrzeug auf Grund von Windwiderstand, Rollreibung usw. berücksichtigt werden). Falls die Nettokraft bei null oder ungefähr null liegt, z. B. die Schleppkraft F₁ in etwa oder genau der Bewegungskraft F₂ entspricht (wieder unter Berücksichtigung von zusätzlichen Kräften auf das Fahrzeug auf Grund von Windwiderstand, Rollreibung usw.), dann schlupfen die angetriebenen Räder 26 relativ zur Auflagefläche 58.
Mit Bezug auf 3 wird die Logik des Controllers 14 des Zugsteuerungssystems 10 veranschaulicht. Der Bediener des Zugfahrzeugs 18 wählt unter Nutzung der Benutzerschnittstelle 38 eine Zugbedingung der Auflagefläche 58 aus, wie es in Schritt 96 veranschaulicht ist. Die Zugbedingung betrifft die zwischen der Auflagefläche 58 und den Rädern 26 verfügbare Reibung. Die Reibung zwischen der Auflagefläche 58 und den Rädern 26 kann zwischen verschiedenen Oberflächenbedingungen (z. B. loser Boden, verdichteter Boden usw.) sowie verschiedenen Wetterbedingungen (z. B. Regen, Schnee usw.) variieren.
In Schritt 100 wird die von den Rädern 26 gegen die Auflagefläche 58 gelieferte Bewegungskraft F₂ bestimmt (1A). Die Bewegungskraft F₂ wird von dem Controller 14 anhand von physikalischen Parametern der Räder 26 (z. B. Umfang der Räder 26) und des von dem Antriebsstrang 30 an die Räder 26 gelieferten Drehmoments berechnet, z. B. hängt das Drehmoment von der Motordrehzahl der Kraftmaschine 34 und einer Gangwahl des Getriebes 70 ab. Die Bewegungskraft F₂ hängt auch von der Anzahl der Räder 26 ab, die von dem Antriebsstrang 30 angetrieben werden, z. B. zwei, vier oder sechs Räder.
Der Controller 14 bestimmt die Schleppkraft F₁ während des Schritts 104 durch die Drucksensoren 86, die an den Hub- und den Klingenwinkel-Hydrozylinder 72, 76 angeschlossen sind. Die Berechnungen und Gleichungen, die die Schleppkraft F₁ mit den Drücken der Hydrozylinder 72, 76 in Bezug setzen, werden nachstehend beschrieben.
Mit Bezug auf 2 wirkt die Schleppkraft F₁ auf die Fläche 66, sodass die Schleppkraft F₁ ein Moment um den Schwenkpunkt B in eine Richtung im Uhrzeigersinn (negative Richtung) schafft. Im gleichen Moment bewirkt eine von dem Klingenwinkel-Hydrozylinder 76 auf die Klinge 62 aufgebrachte Kraft F₇₆ ein Moment um den Schwenkstift B in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (positive Richtung). Die Summenbildung der Momente um den Schwenkpunkt B unter einer statischen Bedingung sind veranschaulicht wie folgt: ΣM_B = F₇₆·Y₂ − F₁·D_F = 0 (1)
Ein vertikaler Abstand D_F ist zwischen der Schleppkraft F₁ und dem Schwenkpunkt B definiert. Die Kraft F₇₆ ist eine Funktion eines Drucks des Klingenwinkel-Hydrozylinders P₇₆ (PSI, Pfund pro Quadratzoll) und des Durchmessers D₂ wie nachstehend veranschaulicht:
Zum Auflösen des vertikalen Abstands D_F gilt die nachstehende Beziehung:
Eine Kraft F₇₂, die von dem Hub-Hydrozylinder 72 auf den Klingenarm 68 aufgebracht wird, schafft ein Moment um den Schwenkanbringungspunkt A in Richtung im Uhrzeigersinn, und die Schleppkraft F₁ schafft ein Moment um den Schwenkanbringungspunkt A in Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Als solche ist die Summenbildung der Momente um den Schwenkanbringungspunkt A unter einer statischen Bedingung nachstehend veranschaulicht. ΣM_A = F₁·(Y₁ – D_F) – F₇₂·X₁ = 0 (4)
Die Kraft F₇₂ ist eine Funktion eines Drucks des Hub-Hydrozylinders P₇₂ (PSI, Pfund pro Quadratzoll) und des Durchmessers D₁ wie nachstehend veranschaulicht:
Daher besteht, bei Einfügen der Gleichungen (3) und (5) in die Gleichung (4) und Auflösen der Schleppkraft F₁ die folgende Beziehung zwischen der Schleppkraft F₁ und den Drücken P₇₂, P₇₆:
Da die Drücke P₇₂, P₇₆ innerhalb der Hydrozylinder 72, 76 von den Sensoren 86 gemessen werden und die physikalischen Abmessungen X₁, Y₁, Y₂ des Klingenarms 68 bekannt sind, kann die Schleppkraft F₁ von dem Controller 14 berechnet werden.
Die Reibung zwischen der Auflagefläche 58 und den Rädern 26 schwankt während verschiedener Zugbedingungen, sodass die maximal verfügbare Bewegungskraft F₂ schwankt. Bei geringeren Reibungsbedingungen und somit einer geringeren verfügbaren Bewegungskraft F₂ ist für die Räder 26 zum Schlupf eine geringere Schleppkraft F₁ notwendig. Durch die Bedienerauswahl einer Zugbedingung von der Benutzerschnittstelle 38 (Schritt 96) wird in Schritt 108 des Controllers 14 eine Schwellenkraft bestimmt, die mit der eingegebenen Bedingung der Auflagefläche korreliert. Die Schwellenkraft ist ein Prozentsatz oder ein anderer Betrag der Bewegungskraft F₂, um einen Versatz von dem Punkt des Radschlupfes bereitzustellen (d. h. der Punkt, an dem die Schleppkraft F₁ gleich der Bewegungskraft F₂ ist), wodurch der Controller 14 reagieren kann, bevor Radschlupf auftritt. Bei einer Implementierung wird die Schwellenkraft auf einen vorbestimmten Betrag unterhalb der maximalen Bewegungskraft F₂ eingestellt (z. B. beträgt die Schwellenkraft 10 % weniger als die Kraft F₂), und bei noch anderen Implementierungen kann sie einer spezifischen Zugbedingung zugeordnet werden oder auch nicht. Es ist im Allgemeinen vorteilhaft, die Schwellenkraft nahe der Radschlupfschwelle einzustellen, um die Leistung (z. B. Brauchbarkeit) der Klinge 62 zu maximieren. Bei anderen Implementierungen kann Schritt 108 direkt auf Schritt 100 der Schätzung der Bewegungskraft F₂ folgen, oder Schritt 108 kann parallel zu Schritt 100 und/oder Schritt 104 erfolgen.
Der Controller 14 fährt mit Schritt 112 fort und vergleicht die Schleppkraft F₁ mit der Schwellenkraft. Falls die Schleppkraft F₁ unterhalb der Schwellenkraft liegt, kehrt der Controller 14 zu Schritt 100 zurück, da die Bewegungskraft F₂ auf geeignete Weise oberhalb der Schleppkraft F₁ liegt. Falls jedoch die Schleppkraft F₁ oberhalb der Schwellenkraft liegt, fährt der Controller 14 mit Schritt 116 fort.
Im Schritt 116 korrigiert der Controller 14 automatisch den erhöhten Betrag der Schleppkraft F₁ und reagiert auf diesen. Der Controller 14 kann mehrere verschiedene korrigierende Betriebe ausführen, einschließlich des Anlegens einer Ausgleichssperre an die Räder 26, wodurch die Bewegungskraft F₂ erhöht wird, des Bewegens der Klinge 62 weg von der Auflagefläche 58, wodurch die Schleppkraft F₁ verringert wird, oder alternativ des Reduzierens des Drehmoments, das den Rädern 26 von dem Antriebsstrang 30 bereitgestellt wird.
Insbesondere ist der Controller 14 dahingehend betreibbar, den Antriebsstrang 30 in eine Ausgleichssperre-Bedingung zu bringen, um mindestens zwei Räder 26 zur gemeinsamen Drehung zu sperren. Somit werden von dem Antriebsstrang 30 mehr Räder 26 angetrieben, wodurch sich die Bewegungskraft F₂ erhöht. Die Reduzierung des Drehmoments kann die Reduzierung der Motordrehzahl der Kraftmaschine 34 und/oder die Änderung eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 70 umfassen. Durch Reduzieren des Drehmoments nimmt die Bewegungskraft F₂ ab, wodurch sich die Möglichkeit verringert, dass die Räder 26 einen Schlupf erfahren. Bei anderen Implementierungen kann der Controller 14 gleichzeitig die Klinge 62 bewegen, die Ausgleichssperre anlegen und/oder das Drehmoment verringern. Bei weiteren Implementierungen des Schritts 116 kann der Controller 14 dem Bediener des Zugfahrzeugs 18 über die Benutzerschnittstelle 38 anzeigen, dass die Schleppkraft F₁ oberhalb der Schwellenkraft liegt oder dass sich die Schleppkraft F₁ der Schwellenkraft annähert. Als solches kann der Bediener unter Verwendung der Joysticksteuerung 82 die Klinge 62 manuell bewegen, manuell die Ausgleichssperre anlegen und/oder das Drehmoment des Antriebsstrangs 30 reduzieren. Bei anderen Implementierungen kann der Controller 14 automatisch die Klinge 62 bewegen, die Ausgleichssperre anlegen und/oder das Drehmoment reduzieren und dies dem Bediener über die Benutzerschnittstelle 38 anzeigen.
Der Controller 14 fährt fort, die Schleppkraft F₁ zu messen, wie es in Schritt 120 veranschaulicht ist, und vergleicht die Schleppkraft F₁ mit der Schwellenkraft, wie in Schritt 124 veranschaulicht ist. Falls jedoch die Schleppkraft F₁ oberhalb der Schwellenkraft liegt, stellt sich der Controller 14 standardmäßig auf Schritt 116 ein. Im Gegensatz dazu kehrt, falls die Schleppkraft F₁ unter die Schwellenkraft fällt, der Controller 14 zu Schritt 100 zurück, um mit dem Messen der Bewegungskraft F₂ fortzufahren.
Bei der veranschaulichten Implementierung bewegt der Controller 14, sobald die Schleppkraft F₁ unter der Schwellenkraft liegt, die Klinge 62 zurück zu einer Ausgangsposition der Klinge 62, wie vor dem Schritt 116 beobachtet wird, löst die Ausgleichssperre und/oder erhöht das Drehmoment auf einen Ausgangszustand. Der Controller 14 kann die Klinge 62 mit einer Rate proportional zu einem Unterschied zwischen der Schleppkraft F₁ und der Schwellenkraft in die Auflagefläche 58 absenken, oder er kann bei anderen Implementierungen die Klinge 62 in irgendeiner anderen linearen oder nichtlinearen Beziehung entweder auf die Schleppkraft F₁ oder die Schwellenkraft absenken. Als solches wird durch Halten der Schleppkraft F₁ unter der Schwellenkraft und schließlich der Bewegungskraft F₂ ein Auftreten von Radschlupf des Zugfahrzeugs 18 minimiert.

Claims

Verfahren zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug mit einem Antriebsstrang, mindestens einem Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Schätzen einer ersten Kraft, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt; Schätzen einer zweiten Kraft, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen; und Steuern des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts Bewegen des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts relativ zur Auflagefläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der ersten Kraft Messen eines hydraulischen Drucks innerhalb eines Stellglieds umfasst, das betrieblich an das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen einer Schwellenkraft von der zweiten Kraft zumindest teilweise basierend auf einer Zugbedingung der Auflagefläche.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend Vergleichen der ersten Kraft mit der Schwellenkraft, und wobei das Steuern des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft Steuern des mit dem Boden in Eingriff kommenden Geräts basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der Schwellenkraft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Anlegen einer Ausgleichssperre, die das mindestens eine Rad mit einem zweiten Rad des Fahrzeugs zur gemeinsamen Drehung basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der Schwellenkraft koppelt.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Reduzieren des Drehmomentausgangs des Antriebsstrangs an das mindestens eine Rad basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der Schwellenkraft.
Verfahren zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug mit einem Antriebsstrang, mindestens einem Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Schätzen einer ersten Kraft, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt; Schätzen einer zweiten Kraft, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen; und Anlegen einer Ausgleichssperre, die das mindestens eine Rad mit einem zweiten Rad des Fahrzeugs zur gemeinsamen Drehung koppelt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Schätzen der ersten Kraft Messen eines hydraulischen Drucks innerhalb eines Stellglieds umfasst, das betrieblich an das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend Bestimmen einer Schwellenkraft von der zweiten Kraft zumindest teilweise basierend auf einer Zugbedingung der Auflagefläche.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Vergleichen der ersten Kraft mit der Schwellenkraft, und wobei das Anlegen der Ausgleichssperre basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft Anlegen der Ausgleichssperre basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der Schwellenkraft umfasst.
System zur Minimierung des Auftretens von Radschlupf in einem Zugfahrzeug mit einem Antriebsstrang, mindestens einem Rad zum Bereitstellen einer Zugkraft auf einer Auflagefläche und einem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät, das relativ zur Auflagefläche beweglich ist, wobei das System einen Controller aufweist, der dafür ausgelegt ist: eine erste Kraft zu schätzen, die gegen das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät wirkt; eine zweite Kraft zu schätzen, die von dem mindestens einen Rad bereitgestellt wird, das dahingehend betriebbar ist, das Fahrzeug auf der Auflagefläche zu bewegen; und mindestens eines von dem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät und dem Antriebsstrang basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der zweiten Kraft zu steuern.
System nach Anspruch 12, wobei der Controller dafür ausgelegt ist, einen hydraulischen Druck innerhalb eines Stellglieds zu messen, das betrieblich mit dem mit dem Boden in Eingriff kommenden Gerät gekoppelt ist.
System nach Anspruch 12, wobei der Controller dafür ausgelegt ist, eine Schwellenkraft von der zweiten Kraft zumindest teilweise basierend auf einer Zugbedingung der Auflagefläche zu bestimmen.
System nach Anspruch 14, wobei der Controller dafür ausgelegt ist, die erste Kraft mit der Schwellenkraft zu vergleichen und wobei der Controller ferner dafür ausgelegt ist, das mit dem Boden in Eingriff kommende Gerät basierend auf einem Unterschied zwischen der ersten Kraft und der Schwellenkraft zu bewegen.