DE102020102664A1

DE102020102664A1 - Lenkung einer differenziallenkmaschine in leerlaufstellung

Info

Publication number: DE102020102664A1
Application number: DE102020102664.1A
Authority: DE
Inventors: Randall T. Anderson; Benjamin D. Miller; Luke R. Sheley; Michael A. Berry
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-08-06
Also published as: US11148714B2; US20200247468A1; CN111516754A

Abstract

Ein Verfahren zum Lenken einer Maschine (10) in Leerlaufstellung beinhaltend: Erfassen, dass das Getriebe (28) in einer Leerlaufstellung ist; Betätigen von ein oder mehreren Betriebsbremsen (60) in einem Bremsmodus; Hochfahren einer Lenkpumpe (36) an einem hydraulischen Lenksystem (40); Erkennen eines Lenkbefehls; Lösen der ein oder mehreren Betriebsbremsen (60) aus dem Bremsmodus in Reaktion auf das Erfassen des Lenkbefehls; und Hochfahren der Lenkpumpe (36) am hydraulischen Lenksystem (40).

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und Verfahren zum Lenken einer Maschine mit einer Differenzial-Lenkanordnung, während das Getriebe in Leerlaufstellung versetzt wurde.
Hintergrund
Differenzial-Lenksysteme werden häufig in vielen Arten von Maschinen eingesetzt, einschließlich z. B. Maschinen, die für Aktivitäten in Verbindung mit der Landwirtschaft und dem Bauwesen ausgelegt sind. Ein Differenzial-Lenksystem bietet die Möglichkeit, eine Maschine durch Nutzung eines Antriebsrads oder einer Antriebsraupe auf einer Seite einer Maschine und eines zweiten Antriebsrads oder einer zweiten Antriebsraupe auf einer gegenüberliegenden Seite der Maschine zu lenken oder zu wenden und das erste und zweite Antriebsrad oder die ersten und zweiten Antriebsraupen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu bewegen. Bewegen sich das erste und zweite Antriebsrad oder die erste und zweite Antriebsraupe mit gleicher Geschwindigkeit, so bewegt sich die Maschine in einer geraden Linie. Der relative Unterschied bei der Geschwindigkeit bewirkt, dass sich die Maschine in Richtung des langsameren Rades oder der langsameren Raupe dreht. Die Drehzahl oder der Drehradius kann durch Erhöhung oder Verringerung der Größenordnung des Unterschieds bei der Geschwindigkeit zwischen dem ersten und zweiten Antriebsrad oder der ersten und zweiten Antriebsraupe eingestellt werden. Eine Erhöhung der Größenordnung des Unterschieds bei den Geschwindigkeiten führt zu einer engeren Kurve oder einem verringerten Kurvenradius. Eine Verringerung der Größenordnung des Unterschieds bei den Geschwindigkeiten fuhrt zu einer weiteren Kurve oder einem erhöhten Kurvenradius.
Bei einer typischen Maschine mit einem Differenzial-Lenksystem erlaubt das Ausrücken des Getriebes in den Leerlauf, dass die Antriebsräder oder Antriebsraupen sich weiter bewegen. Dies kann zu übermäßigem Verschleiß oder Beschädigung einer Maschine führen, insbesondere wenn sich die Maschine an einer Steigung befindet. Wenn sich die Maschine zum Beispiel an einer ausreichend steilen Steigung befindet und das Getriebe im Leerlauf ist, kann die Schwerkraft dazu führen, dass sich die Maschine die Steigung hinab schneller bewegt, als das, wofür die Maschine ausgelegt ist. Dies kann zu übermäßigem Verschleiß oder Ausfall bestimmter Maschinenkomponenten führen.
Demgemäß ist eine Maschine mit Differenzial-Lenksystem, die mindestens einen der oben angegebenen Mängel mindert, im Stand der Technik erwünscht.
Kurzdarstellung der Offenbarung
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Lenken einer Maschine, die in Leerlaufstellung versetzt wurde: Erfassen, dass das Getriebe in eine Leerlaufstellung versetzt wurde; Betätigen von ein oder mehreren Betriebsbremsen in einem Bremsmodus; Hochfahren einer Lenkpumpe an einem hydraulischen Lenksystem; Erkennen eines Lenkbefehls; Lösen der ein oder mehreren Betriebsbremsen aus dem Bremsmodus in Reaktion auf das Erfassen des Lenkbefehls; und Hochfahren der Lenkpumpe am hydraulischen Lenksystem.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Lenken einer Maschine, die in Leerlaufstellung versetzt wurde: Erfassen der Initiierung eines anfänglichen Lenkbefehls; Erfassen, dass ein Getriebe in eine Leerlaufstellung versetzt wurde; Erfassen des Abschlusses des anfänglichen Lenkbefehls, Betätigen von ein oder mehreren Betriebsbremsen in einem Bremsmodus; Hochfahren einer Lenkpumpe an einem hydraulischen Lenksystem; Erkennen eines sekundären Lenkbefehls; Lösen der ein oder mehreren Betriebsbremsen aus dem Bremsmodus; und Hochfahren der Lenkpumpe am hydraulischen Lenksystem.
In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Maschine mit einem Differenzial-Lenksystem: ein Getriebe, das ein oder mehrere Zahnräder und eine Kupplung beinhaltet, wobei das Getriebe die ein oder mehreren Zahnräder in eine Leerlaufstellung ausrücken kann; einen Getriebeabtriebssensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Signal sendet, das eine Ausgangsgeschwindigkeit des Getriebes angibt; einen Getriebeauswahlsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Signal sendet, das die Auswahl der ein oder mehreren Zahnräder oder der Leerlaufstellung des Getriebes angibt; einen Lenkpositionssensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Signal sendet, das das Vorhandensein eines Lenkbefehls angibt; ein oder mehrere Betriebsbremsen; und eine Steuerung, die mit den Betriebsbremsen und der Kupplung operativ gekoppelt ist, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie: die Signale von dem Getriebeabtriebssensor, dem Getriebeauswahlsensor und dem Lenkpositionssensor empfängt, die Betriebsbremsen in Reaktion auf das Empfangen eines Signals von dem Getriebeauswahlsensor, dass sich das Getriebe in der Leerlaufstellung befindet, betätigt, die Getriebekupplung in Reaktion auf das Empfangen eines Signals von dem Getriebeabtriebssensor, dass das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von null hat, betätigt, und die Betriebsbremsen in Reaktion auf das Empfangen eines Signals von dem Lenkpositionssensor, das das Vorhandensein eines Lenkbefehls angibt, löst.
Andere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der Ausführungsformen mithilfe der beigefügten Zeichnungen offensichtlich. In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Differenzial-Lenkmaschine;
2 ist ein Ablaufdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines Verfahrens zum Lenken einer Differenzial-Lenkmaschine in Leerlaufstellung; und
3 ist ein Ablaufdiagramm einer exemplarischen Ausfuhrungsform eines Verfahrens zum Lenken einer Differenzial-Lenkmaschine in Leerlaufstellung.

Ausfuhrliche Beschreibung
Wie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, ist 1 eine schematische Veranschaulichung einer exemplarischen Maschine 10, die ein Differenzial-Lenksystem 30 beinhaltet. Eine Maschine 10 kann jedwede Art von Maschine mit Rädern oder Raupen sein, die üblicherweise ein Differenzial-Lenksystem 30 verwendet, um die Maschine 10 zu fuhren. Die Maschine 10 kann zum Beispiel eine Landmaschine oder eine Baumaschine sein.
Die Maschine 10 beinhaltet eine erste in den Boden eingreifende Zugvorrichtung 12 und eine zweite in den Boden eingreifende Zugvorrichtung 14. Das ersten und zweiten in den Boden eingreifenden Zugvorrichtungen 12, 14 können jedwede Art von Vorrichtung sein, die normalerweise an einer Maschine mit Rädern oder Raupen verwendet wird. Die ersten und zweiten in den Boden eingreifenden Zugvorrichtungen 12, 14 können Endlosbänder, Raupen oder Räder sein.
Die ersten und zweiten in den Boden eingreifenden Zugvorrichtungen 12, 14 werden von einer ersten Achse 24 und einer zweiten Achse 25 angetrieben. Eine Drehung der ersten Achse 24 bewirkt eine entsprechende Drehung der ersten in den Boden eingreifenden Zugvorrichtung 12 und eine Drehung der zweiten Achse 25 bewirkt eine entsprechende Drehung der zweiten in den Boden eingreifenden Zugvorrichtung 14. Eine Drehung von einer oder beiden der ersten und zweiten Achsen 24, 25 treibt die Maschine 10 an.
Wie ebenfalls in 1 veranschaulicht, beinhaltet die Maschine 10 einen Motor 20, der die ersten und zweiten Achsen 24, 25 antreibt, um die Maschine 10 voranzutreiben. Der Motor 20 kann jedwede Art von Stromquelle sein, die ein Drehmoment erzeugen kann. Der Motor 20 kann zum Beispiel ein oder eine Kombination eines Verbrennungsmotors (z. B. eines Dieselmotors oder Gasmotors), einer Gasturbine und eines Elektromotors sein, der eine Motorwelle 31 dreht. Das auf die Motorwelle 31 ausgeübte Drehmoment wird über ein Getriebe 28 und ein Differenzial 22 auf die ersten und zweiten Achsen 24, 25 übertragen. Die Motorwelle 31 ist über eine Zahnradanordnung 33 mit einer Getriebeeingangswelle 58 verbunden. Die Zahnradanordnung 33 übersetzt die Drehung der Motorwelle 31 in eine entsprechende Drehung der Getriebeeingangswelle 58.
Das Getriebe 28 beinhaltet ein oder mehrere Zahnräder (nicht dargestellt). In bestimmten Ausführungsformen stellt das Getriebe eine Reihe von Zahnrädern bereit, die einen Bereich von Übersetzungsverhältnissen für die Maschine bereitstellen. Das Einlegen eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses verbindet die Getriebeeingangswelle 58 mit einer Getriebeausgangswelle 59. Das gewählt Übersetzungsverhältnis übersetzt die Drehung der Getriebeeingangswelle 58 in eine entsprechende Drehung der Getriebeausgangswelle 59. Die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 59 hängt vom ausgewählten Übersetzungsverhältnis ab. Ein Bediener kann das Getriebe 28 verwenden, um ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von der gewünschten Geschwindigkeit der Maschine 10 auszuwählen. Alternativ kann das Getriebe 28 von den ein oder mehreren Zahnrädern in einer Leerlaufstellung ausgerückt sein.
Die Getriebeausgangswelle 59 stellt eine Eingangsdrehung am Differenzial 22 bereit. Das Differenzial 22 wandelt die Drehgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 59 in entsprechende Drehungen der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 25 um. Das Differenzial 22 kann eine Zahnradanordnung aufweisen, die das Drehen der ersten Achse 24 mit einer anderen Drehzahl als die zweite Achse 25 ermöglicht. Mit der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 25 verbunden sind die Betriebsbremsen 60, 62. Geeignete Betriebsbremsen für die Verwendung als Betriebsbremsen beinhalten nasse Reibscheiben, die mit Hydraulikfluid betätigt werden. Ein einziges elektrohydraulisches Drucksteuerventil (nicht dargestellt) kann zur Modulation des Drucks auf die Betriebsbremsen 60, 62 verwendet werden. Jede Bremse weist einen Kolben auf, an dem der Fluiddruck wirkt, um gegen eine Feder zu drücken. Diese Bremsen sind ohne jeglichen Druck vollständig betätigt und bei hohem Druck vollständig gelöst. Mit anderen Worten, es besteht ein umgekehrter Zusammenhang, bei dem eine Druckerhöhung die Bremsleistung verringert, die durch die Steuerung 34 (unten näher erörtert) gesteuert werden kann.
Wie in 1 veranschaulicht, kann der Motor 20 auch über eine Zahnradanordnung 33 und eine Pumpenwelle 57 mit einem hydraulischen Lenksystem 40 verbunden sein. Das hydraulische Lenksystem beinhaltet eine Lenkpumpe 36 und einen Lenkmotor 44. Die Zahnradanordnung 33 übersetzt die Drehung der Motorwelle 31 in eine entsprechende Drehung der Pumpenwelle 57, die die hydraulische Lenkpumpe 36 antreibt. Die hydraulische Lenkpumpe 36 kann zum Beispiel eine Pumpe mit variabler Leistung sein, die die Strömungsrichtung des druckbeaufschlagten Fluids bestimmt.
Alternativ kann das hydraulische Lenksystem 40 ein elektrohydraulisches Lenksystem sein. In diesen Ausführungsformen ist das hydraulische Lenksystem 40 nicht mit der Zahnradanordnung 33 verbunden. Vielmehr treibt die Pumpenwelle 57 einen Elektromotor (nicht dargestellt) an. Wie in 1 veranschaulicht ist, beinhaltet das Differenzial-Lenksystem 30 außerdem einen Lenkmotor 44. Der Lenkmotor 44 kann jedwede Art von Fluidmotor sein, der so konfiguriert ist, dass er sich in Reaktion auf eine Strömung von druckbeaufschlagtem Fluid dreht. Der Lenkmotor 44 kann ferner so konfiguriert sein, dass er die Welle 56 in entgegengesetzte Richtungen dreht, basierend auf der Richtung der ankommenden druckbeaufschlagten Fluidströmung. Der Lenkmotor 44 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass er die Welle 56 in eine Richtung dreht, wenn die hydraulische Lenkpumpe 36 die ersten Strömung von druckbeaufschlagtem Fluid in die erste Richtung erzeugt, und die Welle 56 in die entgegengesetzte Richtung dreht, wenn die hydraulische Lenkpumpe 36 die zweite Strömung von druckbeaufschlagtem Fluid in die zweite Richtung erzeugt.
Wie in 1 veranschaulicht, stellt die Welle 56 einen zweiten Eingang zum Differenzial 22 bereit. Die Welle 56 ist mit dem Differenzial 22 über eine Zahnradanordnung verbunden, die die relative Drehgeschwindigkeit der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 25 basierend auf der Richtung und Größenordnung der Drehung der Welle 56 ändert. Wenn sich die Welle 56 in eine Richtung dreht, modifiziert die Zahnradanordnung das Differenzial 22 zum Beispiel so, dass die erste Achse 24 sich schneller dreht als die zweite Achse 25. Wenn sich die Welle 56 in die entgegengesetzte Richtung dreht, modifiziert die Zahnradanordnung das Differenzial 22 so, dass die zweite Achse 25 sich schneller dreht als die erste Achse 24. Wenn sich die Welle 56 nicht dreht, drehen sich die erste Achse 24 und die zweite Achse 25 mit im Wesentlichen gleicher Geschwindigkeit. Durch Variieren der relativen Drehgeschwindigkeiten der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 25 können somit auch die Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten in den Boden eingreifenden Zugvorrichtungen 12, 14 variiert werden. Auf diese Weise kann die Maschine 10 einen gewählten Pfad entlang geführt werden.
Wie in 1 weiter veranschaulicht, beinhaltet die Maschine 10 eine Lenkschnittstelle 16, die zum Beispiel ein Hebel sein kann. Ein Bediener kann die Lenkschnittstelle 16 einstellen, um die Maschine 10 zu drehen. Der Lenkpositionssensor 18 kann mit der Lenkschnittstelle 16 verbunden sein. Der Lenkpositionssensor 18 stellt eine Angabe der aktuellen Position der Lenkschnittstelle 16 bereit.
Die Maschine 10 kann eine Reihe von Sensoren beinhalten, die innerhalb der Maschine 10 angeordnet sind, um Informationen über die aktuellen Betriebsbedingungen der Maschine 10 bereitzustellen. Ein Motordrehzahlsensor 32 kann zum Beispiel an der Motorwelle 31 angeordnet sein, um Betriebsinformationen über den Motor 20 bereitzustellen. Zusätzlich kann ein Fahrgeschwindigkeitssensor 26 mit der ersten Achse 24 verbunden sein, um Informationen über die Geschwindigkeit bereitzustellen, mit der die Maschine 10 fährt. Außerdem kann ein Getriebeabtriebssensor 52 an der Getriebeausgangswelle 59 angeordnet sein, um Informationen über die Betriebsgeschwindigkeit des Getriebes 28 bereitzustellen. Die Befehle an das Getriebe 28 können mithilfe eines Getriebeauswahlsensors 68 überwacht werden. Der Getriebeauswahlsensor 68 kann zum Überwachen einer Getriebewählschnittstelle 67 verwendet werden, die zum Beispiel ein Schalthebel oder ein Kippschalter sein kann. Ein Bediener kann die Getriebewählschnittstelle 67 einstellen, um einen Befehl zum Einrücken von ein oder mehreren Zahnrädern des Getriebes 28 bereitzustellen, oder um einen Befehl zum Ausrücken von ein oder mehreren Zahnrädern des Getriebes 28 in den Leerlauf bereitzustellen.
Zusätzliche Sensoren können in dem Differenzial-Lenksystem 30 angeordnet sein, um Informationen über die Betriebszustände des Systems bereitzustellen. An der Welle 56 kann zum Beispiel ein Sensor 50 angeordnet sein, um die Drehgeschwindigkeit der Welle 56 anzugeben. Der Sensor 50 kann jedwede von Fachleuten auf dem Gebiet anerkannte Vorrichtung sein, die in der Lage ist, anzugeben, wann die Welle 56 sich zu drehen beginnt, sowie die Drehgeschwindigkeit der Welle 56 anzugeben. Beliebige zusätzliche oder alternative Sensoren, bei denen Fachleuten auf dem Gebiet problemlos offensichtlich ist, dass sie in der Lage sind, Informationen bezüglich dieser oder anderer Betriebsbedingungen der Maschine 10 bereitzustellen, können ebenfalls beinhaltet sein.
Wie in 1 veranschaulicht, ist eine Steuerung 34 bereitgestellt, um die Maschine 10 zu steuern. Die Steuerung 34 kann einen Computer beinhalten, der Komponenten aufweist, die zum Ausfuhren einer Anwendung erforderlich sind, wie z. B. einen Speicher, eine sekundäre Speichervorrichtung, einen Prozessor, wie z. B. eine Zentraleinheit, und eine Eingabevorrichtung. Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass dieser Computer zusätzliche oder andere Komponenten enthalten kann. Ferner ist, obwohl die Aspekte der vorliegenden Erfindung als im Speicher gespeichert beschrieben sind, Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich, dass diese Aspekte auf anderen Arten von Computerprogrammprodukten oder computerlesbaren Medien gespeichert sein oder von diesen gelesen werden können, wie z. B. Computerchips und sekundäre Speichervorrichtungen, einschließlich Festplatten, Disketten, CD-ROM oder anderen Formen von RAM oder ROM.
Die Steuerung 34 kann so konfiguriert sein, dass sie Informationen von jedem der Betriebszustandssensoren an der Maschine 10 empfängt. Die Steuerung 34 kann zum Beispiel verbunden sein mit dem Lenkpositionssensor 18, um Lenkbefehlsinformationen zu empfangen, mit dem Motordrehzahlsensor 32, um Motordrehzahlinformationen zu empfangen, mit dem Fahrgeschwindigkeitssensor 26, um Maschinengeschwindigkeitsinformationen zu empfangen, mit dem Getriebeabtriebssensor 52, um Getriebedrehzahlinformationen zu empfangen, mit dem Lenkwellengeschwindigkeitssensor 50, um Lenkinformationen zu empfangen, und mit dem Getriebeauswahlsensor 68, um Informationen über Befehle für das Einrücken eines Zahnrads oder Ausrücken des Getriebes in den Leerlauf zu empfangen.
Die Steuerung 34 ist so konfiguriert, dass sie die Gradwinkeldaten von einem Neigungssensor 75 empfängt. Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass der Neigungssensor 75 in der Nähe des oder in dem Schwerpunkt der Maschine 10 platziert sein kann. Der Neigungs sensor 75 kann jedoch an anderen Stellen platziert sein und die Daten von dem Neigungssensor 75 können mathematisch eingestellt werden, um den Abstand und die Positionierung in Bezug auf den Schwerpunkt zu berücksichtigen. Obwohl in 1 als ein einziges Element dargestellt, kann der Neigungssensor 75 ein oder mehrere Sensoren beinhalten, die verwendet werden, um den Gradwinkel des Bodens zu bestimmen, auf dem die Maschine 10 positioniert ist. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann der Neigungssensor 75 einen Nicksensor (nicht dargestellt) und einen Rollsensor (nicht dargestellt) beinhalten, um das Nicken bzw. Rollen der Maschine 10 zu bestimmen. In diesen Ausführungsformen können die Daten des Nicksensors und eines Rollsensors verwendet werden, um den Gradwinkel des Bodens zu bestimmen, auf dem die Maschine 10 positioniert ist.
Die Steuerung 34 ist so konfiguriert, dass sie die Angabe der Position der Lenkschnittstelle 16 vom Lenkpositionssensor 18 empfängt. Die Steuerung 34 empfängt einen Lenkbefehl, wenn sie feststellt, dass sich die Lenkschnittstelle 16 aufgrund der Initiierung einer Drehung (links oder rechts) oder einer Änderung beim Drehradius der Maschine 10 durch den Bediener bewegt hat. Der Lenkbefehl kann angeben, dass die Lenkschnittstelle 16 bewegt wurde, um die Maschine 10 in eine andere Richtung als geradeaus zu lenken.
In ein oder mehreren Ausführungsformen berücksichtigt die Steuerung 34 nur eine Eingabe von der Lenkschnittstelle 16 über den Lenkpositionssensor 18 als einen Lenkbefehl, wenn dieser einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. In diesen oder anderen Ausführungsformen kann die Eingabe von der Lenkschnittstelle in Prozent gekennzeichnet sein, wobei 0 % eine Eingabe der Lenkschnittstelle 16 zum Geradeaus-Fahren angibt und +/- 100 % eine Eingabe der ganz extremen Rechts- oder Linksdrehung der Lenkschnittstelle 16 angibt. Für die Zwecke dieser Beschreibung bezieht sich der Schwellenwert für das Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls sowohl auf den positiven (+) als auch den negativen (-) Prozentwert. In bestimmten Ausführungsformen kann der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls zum Beispiel 3 %, in anderen Ausführungsformen 5 %, in anderen Ausführungsformen 8 % und in anderen Ausführungsformen 10 % betragen.
In ein oder mehreren Ausführungsformen kann der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls variabel sein. In diesen oder anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Betriebszustandssensoren an der Maschine 10 verwendet werden, um den Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls auf einen höheren oder einen niedrigeren Prozentsatz einzustellen. In bestimmten Ausführungsformen kann zum Beispiel der Neigungssensor 75 verwendet werden, um den Gradwinkel des Bodens zu bestimmen, auf dem die Maschine 10 positioniert ist. In diesen oder anderen Ausführungsformen kann, wenn der Neigungssensor 75 bestimmt, dass der Gradwinkel niedrig ist (z. B. weniger als 5°), der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls 3 %, in anderen Ausführungsformen 5 %, in anderen Ausführungsformen 8 % und in anderen Ausführungsformen 10 % betragen. In anderen Ausführungsformen kann, wenn der Neigungssensor 75 bestimmt, dass der Gradwinkel hoch ist (zum Beispiel zwischen 5° und 30°), der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls zum Beispiel 15 %, in anderen Ausführungsformen 20 %, in anderen Ausführungsformen 25 % und in anderen Ausführungsformen 30 % betragen. In anderen Ausführungsformen kann, wenn der Neigungswinkel 75 bestimmt, dass der Gradwinkel hoch ist (zum Beispiel größer als 30°) der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls zum Beispiel 75 %, in anderen Ausführungsformen 80 %, in anderen Ausführungsformen 85 % und in anderen Ausführungsformen 90 % betragen. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls über eine mathematische Beziehung eingestellt werden, sodass sich bei Erhöhung des Gradwinkels der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls erhöht. Beispiele für mathematische Beziehungen beinhalten lineare, logarithmische und exponentielle Beziehungen. In anderen Ausführungsformen kann der Schwellenwert zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls über eine Nachschlagetabelle eingestellt werden, wobei ein bestimmter Gradwinkel oder Bereich von Gradwinkeln einem Schwellenwert für das Bestimmen des Vorhandenseins eines Lenkbefehls entspricht.
Die Steuerung 34 kann so konfiguriert sein, dass sie bestimmte Funktionen der Maschine 10 steuert. Die Steuerung 34 kann ein oder mehrere Steuereinrichtungen, wie Aktuatoren, Pumpen oder Motoren, zum Steuern verschiedener Funktionen der Maschine verwenden. Die Steuerung 34 kann zum Beispiel die Betriebsbremsen 60, 62 durch Betätigen von Bremssteuerungen 64, 66 steuern. Eine oder beide Betriebsbremsen 60, 62 können zum Beispiel mithilfe eines elektrohydraulischen Druckregelventils aktiviert werden. Das Getriebe 28 kann ebenfalls von der Steuerung 34 gesteuert werden. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuerung 34 zum Betreiben einer Kupplung oder mehrerer Kupplungen des Getriebes 28 verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen verwendet die Steuerung 34 die Kupplungen, um die Bewegung der Getriebeausgangswelle 59 zu stoppen. Die Lenkpumpe 36 kann eine Lenkpumpensteuerung 38 beinhalten, die durch die Steuerung 34 aktiviert werden kann, um die Lenkpumpe hoch- oder herunterzufahren. Das Herunterfahren der Lenkpumpe 36 wirkt derart, dass die Strömung des hydraulischen Lenksystems verringert wird, bis die Maschine 10 nicht mehr lenkfähig ist. Das Hochfahren der Lenkpumpe 36 wirkt dagegen derart, dass die Strömung des hydraulischen Lenksystems erhöht wird, bis die Maschine 10 gelenkt werden kann.
Wie unter Bezugnahme auf 2 ersichtlich, ist ein Ablaufdiagramm einer exemplarischen Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum Lenken der Maschine 10, die in Leerlaufstellung versetzt wurde, bereitgestellt. Bei Schritt 201 empfängt die Steuerung 34 ein Signal vom Getriebeauswahlsensor 68, dass das Getriebe 28 angewiesen wurde, von ein oder mehreren Zahnrädern auszurücken und in die Leerlaufstellung zu gehen. Bei Schritt 206 sendet die Steuerung 34, in Reaktion auf das Signal, dass das Getriebe in die Leerlaufstellung versetzt wurde, ein Steuersignal an die Bremssteuerungen 64, 66, um die Betriebsbremsen 60, 62 zu betätigen. Bei Schritt 206 kann die Steuerung 34 die Bremssteuerungen 64, 66 verwenden, um die Betriebsbremsen 60, 62 in einen Bremsmodus zu bringen. Im Bremsmodus kann die Steuerung 34 bestimmen, ob die Maschine in Bewegung ist, zum Beispiel über den Fahrgeschwindigkeitssensor 26 oder die Getriebeausgangswelle 59. Wenn sich die Maschine beim Eintritt in den Bremsmodus in Bewegung befindet, verwendet die Steuerung 34 die Bremssteuerungen 64, 66, um das Abbremsen der Betriebsbremsen 60, 62 einzustellen, um die Maschine 10 zum Stoppen zu bringen. Wenn sich die Maschine beim Eintritt in den Bremsmodus nicht in Bewegung befindet, verwendet die Steuerung 34 die Bremssteuerungen 64, 66, um das Abbremsen der Betriebsbremsen 60, 62 einzustellen, um die Maschine 10 in einer gestoppten Position zu halten.
Bei Schritt 208 empfängt die Steuerung 34 ein Signal vom Getriebeabtriebssensor 52, um zu bestimmen, ob die Getriebeausgangswelle 59 in Bewegung ist. Wenn die Getriebeausgangswelle 59 nicht in Bewegung ist, kann die Steuerung 34 mit Schritt 212 fortfahren und die Lenkpumpe 36 herunterfahren. Ähnlich kann, wenn die Getriebeausgangswelle 59 in Bewegung ist, aber unter einer Schwellenwertdrehzahl liegt, die Steuerung 34 mit Schritt 212 fortfahren und die Lenkpumpe 36 herunterfahren. Wenn die Getriebeausgangswelle 59 über einer Schwellenwertdrehzahl liegt, überwacht die Steuerung 34 den Getriebeabtriebssensor 52 weiter, bis die Betriebsbremsen 60, 62 die Maschine 10 soweit abgebremst haben, dass die Getriebeausgangswelle 59 unterhalb der Schwellenwertdrehzahl liegt, woraufhin die Steuerung 34 mit Schritt 212 fortfährt und ein Signal sendet, um die Lenkpumpe 36 herunterzufahren. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann die Schwellenwertdrehzahl der Getriebeausgangswelle 150 Umdrehungen pro Minute (RPM), in anderen Ausführungsformen 125 Umdrehungen pro Minute (RPM) und in anderen Ausführungsformen 100 Umdrehungen pro Minute (RPM) betragen.
Nach dem Herunterfahren der Lenkpumpe 36 fährt die Steuerung 34 mit Schritt 214 fort, wo die Steuerung 34 ein Signal vom Getriebeabtriebssensor 52 empfängt, um zu bestimmen, ob die Getriebeausgangswelle 59 gestoppt ist. Alternativ kann die Steuerung 34 die gleiche Bestimmung aus Schritt 208 verwenden und direkt mit Schritt 216 oder 218 fortfahren. Wenn bei Schritt 214 die Steuerung bestimmt, dass die Getriebeausgangswelle 59 gestoppt ist (d. h. ein Ausgang von null), kann die Steuerung 34 mit Schritt 218 fortfahren und ein Drehen der Getriebeausgangswelle 59 verhindern. Die Getriebeausgangswelle 59 kann durch einen Befehl von der Steuerung 34, der dem Getriebe 28 signalisiert, ein oder mehrere Kupplungen zu betätigen, am Drehen gehindert werden. Wenn die Getriebeausgangswelle 59 bei Schritt 214 in Bewegung ist, fährt die Steuerung 34 mit Schritt 216 fort und überwacht den Getriebeabtriebssensor 52 weiter, bis die Betriebsbremsen 60 und 62 die Maschine 10 soweit abbremsen, dass die Getriebeausgangswelle 59 nicht mehr in Bewegung ist, woraufhin die Steuerung 34 mit Schritt 218 fortfährt und das Drehen der Getriebeausgangswelle 59 stoppt. In bestimmten Ausführungsformen gibt es eine Entprellungszeit oder ein Warten zwischen dem Schritt des Bestimmens, dass die Getriebeausgangswelle 59 bei Schritt 214 und Schritt 218 nicht in Bewegung ist. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann die Wartezeit etwa 0,1 bis etwa 0,5 Sekunden betragen.
Nach dem Schritt 218 prüft die Steuerung 34 auf ein Lenkbefehlssignal vom Lenkpositionssensor 18. Bei Fehlen eines Lenkbefehls fährt die Steuerung 34 mit Schritt 224 fort und hält die Betätigung der Betriebsbremsen 60, 62 aufrecht. Wird ein Lenkbefehl empfangen, signalisiert die Steuerung 34 den Bremssteuerungen 64, 66, die Betriebsbremsen 60, 62 zu lösen. Nachdem der Lenkbefehl von der Steuerung 34 empfangen wurde, signalisiert die Steuerung 34 außerdem der Lenkpumpensteuerung 38, die Lenkpumpe 36 hochzufahren und es dem Lenkmotor 44 zu ermöglichen, die Maschine 10 zu steuern.
An einem beliebigen Punkt kann das Verfahren 200 durch einen Befehl angehalten werden, ein oder mehrere Zahnräder an dem Getriebe 28 einzurücken (d. h. das Getriebe vom Leerlauf in einen Gang zu schalten).
Wie unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich, ist ein Ablaufdiagramm einer anderen exemplarischen Ausführungsform eines Verfahrens 300 zum Lenken der Maschine 10, die in Leerlaufstellung versetzt wurde, bereitgestellt. Bei Schritt 301 empfängt die Steuerung 34 ein Signal vom Getriebeauswahlsensor 68, dass das Getriebe 28 angewiesen wurde, von ein oder mehreren Zahnrädern auszurücken und in die Leerlaufstellung zu gehen. Bei Schritt 302 bestimmt die Steuerung 34, in Reaktion auf das Signal, dass das Getriebe in die Leerlaufstellung versetzt wurde, ob ein Lenkbefehl über den Lenkpositionssensor 18 vorhanden ist. Wenn ein Lenkbefehl vorhanden ist, fährt die Steuerung 34 mit Schritt 304 fort und wartet, bis der Lenkbefehl beendet ist, bevor sie mit Schritt 306 fortfährt. Wenn kein Lenkbefehl vorhanden ist, fährt die Steuerung 34 direkt mit Schritt 306 fort.
Bei Schritt 306 sendet die Steuerung 34, in Reaktion auf das Signal, dass das Getriebe in die Leerlaufstellung versetzt wurde, ein Steuersignal an die Bremssteuerungen 64, 66, um die Betriebsbremsen 60, 62 zu betätigen. Bei Schritt 306 kann die Steuerung 34 die Bremssteuerungen 64, 66 verwenden, um die Betriebsbremsen 60, 62 in einen Bremsmodus zu bringen. Im Bremsmodus kann die Steuerung 34 bestimmen, ob die Maschine in Bewegung ist, zum Beispiel über den Fahrgeschwindigkeitssensor 26 oder die Getriebeausgangswelle 59. Wenn sich die Maschine beim Eintritt in den Bremsmodus in Bewegung befindet, verwendet die Steuerung 34 die Bremssteuerungen 64, 66, um das Abbremsen der Betriebsbremsen 60, 62 einzustellen, um die Maschine 10 zum Stoppen zu bringen. Wenn sich die Maschine beim Eintritt in den Bremsmodus nicht in Bewegung befindet, verwendet die Steuerung 34 die Bremssteuerungen 64, 66, um das Abbremsen der Betriebsbremsen 60, 62 einzustellen, um die Maschine 10 in einer gestoppten Position zu halten.
Bei Schritt 308 empfängt die Steuerung 34 ein Signal vom Getriebeabtriebssensor 52, um zu bestimmen, ob die Getriebeausgangswelle 59 in Bewegung ist. Wenn die Getriebeausgangswelle 59 nicht in Bewegung ist, kann die Steuerung 34 mit Schritt 312 fortfahren und die Lenkpumpe 36 herunterfahren. Ähnlich kann, wenn die Getriebeausgangswelle 59 in Bewegung ist, aber unter einer Schwellenwertdrehzahl liegt, die Steuerung 34 mit Schritt 312 fortfahren und die Lenkpumpe 36 herunterfahren. Wenn die Getriebeausgangswelle 59 über einer Schwellenwertdrehzahl liegt, überwacht die Steuerung 34 den Getriebeabtriebssensor 52 weiter, bis die Betriebsbremsen 60, 62 die Maschine 10 soweit abgebremst haben, dass die Getriebeausgangswelle 59 unterhalb der Schwellenwertdrehzahl liegt, woraufhin die Steuerung 34 mit Schritt 312 fortfährt und ein Signal sendet, um die Lenkpumpe 36 herunterzufahren. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann die Schwellenwertdrehzahl der Getriebeausgangswelle 150 Umdrehungen pro Minute (RPM), in anderen Ausführungsformen 125 Umdrehungen pro Minute (RPM) und in anderen Ausführungsformen 100 Umdrehungen pro Minute (RPM) betragen.
Nach dem Herunterfahren der Lenkpumpe 36 fährt die Steuerung 34 mit Schritt 314 fort, wo die Steuerung 34 ein Signal vom Getriebeabtriebssensor 52 empfängt, um zu bestimmen, ob die Getriebeausgangswelle 59 gestoppt ist. Alternativ kann die Steuerung 34 die gleiche Bestimmung aus Schritt 308 verwenden und direkt mit Schritt 316 oder 318 fortfahren. Wenn bei Schritt 314 die Steuerung bestimmt, dass die Getriebeausgangswelle 59 gestoppt ist (d. h. ein Ausgang von null), kann die Steuerung 34 mit Schritt 318 fortfahren und ein Drehen der Getriebeausgangswelle 59 verhindern. Die Getriebeausgangswelle 59 kann durch einen Befehl von der Steuerung 34, der dem Getriebe 28 signalisiert, ein oder mehrere Kupplungen zu betätigen, am Drehen gehindert werden. Wenn die Getriebeausgangswelle 59 bei Schritt 314 in Bewegung ist, fährt die Steuerung 34 mit Schritt 316 fort und überwacht den Getriebeabtriebssensor 52 weiter, bis die Betriebsbremsen 60 und 62 die Maschine 10 soweit abbremsen, dass die Getriebeausgangswelle 59 nicht mehr in Bewegung ist, woraufhin die Steuerung 34 mit Schritt 318 fortfährt und das Drehen der Getriebeausgangswelle 59 stoppt. In bestimmten Ausführungsformen gibt es eine Entprellungszeit oder ein Warten zwischen dem Schritt des Bestimmens, dass die Getriebeausgangswelle 59 bei Schritt 314 und Schritt 318 nicht in Bewegung ist. In ein oder mehreren Ausführungsformen kann die Wartezeit etwa 0,1 bis etwa 0,5 Sekunden betragen.
Nach dem Schritt 318 prüft die Steuerung 34 auf ein Lenkbefehlssignal vom Lenkpositionssensor 18. Bei Fehlen eines Lenkbefehls fährt die Steuerung 34 mit Schritt 324 fort und hält die Betätigung der Betriebsbremsen 60, 62 aufrecht. Wird ein Lenkbefehl empfangen, signalisiert die Steuerung 34 den Bremssteuerungen 64, 66, die Betriebsbremsen 60, 62 zu lösen. Nachdem der Lenkbefehl von der Steuerung 34 empfangen wurde, signalisiert die Steuerung 34 außerdem der Lenkpumpensteuerung 38, die Lenkpumpe 36 hochzufahren und es dem Lenkmotor 44 zu ermöglichen, die Maschine 10 zu steuern.
An einem beliebigen Punkt kann das Verfahren 300 durch einen Befehl, ein oder mehrere Zahnräder an dem Getriebe 28 einzurücken (d. h. das Getriebe vom Leerlauf in einen Gang zu schalten), angehalten werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist allgemein anwendbar auf ein System und Verfahren zum Lenken einer Maschine mit einer Differenzial-Lenkanordnung, während das Getriebe in Leerlaufstellung versetzt wurde. Wie oben angegeben, betätigt die Maschine nach Anweisen des Ausrückens des Getriebes in einer Leerlaufstellung entweder die Betriebsbremsen oder ermöglicht der Maschine das Lenken. Dies ist vorteilhaft, weil dies verhindert, dass eine Maschine, die nicht in Bewegung ist, sich im Leerlauf bewegt. Alternativ verhindert dies, wenn die Maschine in Bewegung ist, ein Beschleunigen der Maschine und kann die Maschine bis zu einem Stopp verlangsamen. Wenn eine Maschine zum Beispiel eine Steigung hinabfährt, würde das Ausrücken des Getriebes in den Leerlauf üblicherweise dazu führen, dass die Maschine die Steigung weiter hinabfährt und sich möglicherweise beschleunigt. Das Verfahren der vorliegenden Beschreibung zum Lenken einer Maschine mit einer Differenzial-Lenkanordnung, während das Getriebe in Leerlaufstellung versetzt wurde, würde dies jedoch verhindern, indem die Maschine entweder mithilfe der Systembremsen verlangsamt wird oder indem die Maschine gelenkt wird. Wie für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, würde das Lenken einer Maschine, die sich an einer Steigung befindet, mit einem erheblich großen Lenkbefehl verhindern, dass die Maschine die Steigung direkt hinabfährt.
Es ist offensichtlich, dass jedwede(s) der hierin beschriebenen Verfahren oder Funktionen durch die Steuerung durchgeführt oder durch die Steuerung gesteuert werden kann. Ferner kann jedwede(s) der hierin beschriebenen Verfahren oder Funktionen in einem computerlesbaren, nicht transitorischen Medium enthalten sein, um die Steuerung zu veranlassen, die hierin beschriebenen Verfahren oder Funktionen durchzuführen. Solche computerlesbaren, nicht transitorischen Medien können Magnetplatten, optische Datenträger, Solid-State-Laufwerke, Kombinationen davon oder jedwedes andere, im Stand der Technik bekannte computerlesbare, nicht transitorische Medium umfassen. Darüber hinaus ist offensichtlich, dass die hierin beschriebenen Verfahren und Funktionen in größere Steuerschemata für einen Motor, einen Hybrid-Antriebsstrang, eine Maschine oder Kombinationen davon einbezogen werden können, einschließlich anderer Verfahren und Funktionen, die hierin nicht beschrieben sind.
Es ist offensichtlich, dass die vorstehende Beschreibung Beispiele des offenbarten Systems und der Technik bereitstellt. Es ist jedoch denkbar, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorhergehenden Beispielen abweichen können. Alle Bezugnahmen auf die Offenbarung oder auf Beispiele davon sollen auf das jeweils an dieser Stelle beschriebene Beispiel Bezug nehmen und sollen keine Begrenzung des allgemeinen Umfangs der Offenbarung implizieren. Jeglicher Ausdruck von Unterscheidung und Herabsetzung in Bezug auf bestimmte Merkmale soll auf keine Bevorzugung dieser Merkmale hinweisen, diese aber nicht vollständig vom Umfang der Offenbarung ausschließen, soweit dies nicht anderweitig angegeben ist.

Claims

Verfahren zum Lenken einer Maschine (10), die in Leerlaufstellung versetzt wurde, umfassend: Erfassen, dass ein Getriebe (28) in eine Leerlaufstellung versetzt wurde; Betätigen von ein oder mehreren Betriebsbremsen (60) in einen Bremsmodus; Herunterfahren einer Lenkpumpe (36) an einem hydraulischen Lenksystem (40); Erfassen eines Lenkbefehls; Lösen der ein oder mehreren Betriebsbremsen (60) aus dem Bremsmodus in Reaktion auf das Erfassen des Lenkbefehls; und Hochfahren der Lenkpumpe (36) am hydraulischen Lenksystem (40).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herunterfahrens der Lenkpumpe (36) am hydraulischen Lenksystem (40) durchgeführt wird, nachdem bestimmt wurde, dass ein Getriebeabtrieb unter einem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Bestimmens umfasst, dass eine Getriebeabtriebsgeschwindigkeit null beträgt, und das Drehen der Getriebeausgangswelle mithilfe von ein oder mehreren Getriebekupplungen verhindert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Lenkbefehl erfordert, dass ein Eingang von einer Lenkschnittstelle (16) einen Schwellenwert überschreitet, und der Schwellenwert basierend auf einem Gradwinkel des Bodens, auf dem die Maschine (10) positioniert ist, variabel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Betätigens von ein oder mehreren Betriebsbremsen (60) in einen Bremsmodus ferner das Bestimmen des Fehlens eines Lenkbefehls umfasst.
Maschine (10) mit einem Differenzial-Lenksystem, umfassend: ein Getriebe (28) mit ein oder mehreren Zahnrädern und einer Kupplung, wobei das Getriebe (28) die ein oder mehreren Zahnräder in eine Leerlaufstellung ausrücken kann; einen Getriebeabtriebssensor (52), der so konfiguriert ist, dass er ein Signal sendet, das eine Ausgangsgeschwindigkeit des Getriebes (28) angibt; einen Getriebeauswahlsensor (68), der so konfiguriert ist, dass er ein Signal sendet, das die Auswahl der ein oder der mehreren Gänge oder der Leerlaufstellung des Getriebes (28) angibt; einen Lenkpositionssensor (50), der so konfiguriert ist, dass er ein Signal sendet, das das Vorhandensein eines Lenkbefehls angibt; ein oder mehrere Betriebsbremsen (60); und eine Steuerung (34), die mit den Betriebsbremsen (60) operativ gekoppelt ist, wobei die Steuerung (34) so konfiguriert ist, dass sie: die Signale von dem Getriebeabtriebssensor (52), dem Getriebeauswahlsensor (68) und dem Lenkpositionssensor (50) empfängt, die Betriebsbremsen (60) in Reaktion auf das Empfangen eines Signals von dem Getriebeauswahlsensor (68), dass das Getriebe (28) sich in der Leerlaufstellung befindet, betätigt, die Getriebekupplung in Reaktion auf das Empfangen eines Signals von dem Getriebeabtriebssensor (52), dass das Getriebe (28) eine Ausgangsgeschwindigkeit von null hat, betätigt, und die Betriebsbremse (60) in Reaktion auf das Empfangen eines Signals von dem Lenkpositionssensor (50), das das Vorhandensein eines Lenkbefehls angibt, löst.
Maschine (10) nach Anspruch 6, wobei die Maschine (10) ferner ein hydraulisches Lenksystem (40) umfasst, das eine Lenkpumpe (36) beinhaltet, und wobei die Steuerung (34) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Lenkpumpe (36) in Reaktion auf ein Signal von dem Getriebeabtriebssensor (52), das angibt, dass eine Getriebeabtriebsgeschwindigkeit unter einem Schwellenbetrag liegt, herunterfährt.
Maschine (10) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (34) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Lenkpumpe (36) in Verbindung mit dem Befehl hochfährt, um die Betriebsbremsen (60) zu lösen, nachdem die Steuerung (34) ein Signal empfängt, dass ein Lenkbefehl vorhanden ist.
Maschine (10) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (34) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Lenkpumpe (36) hochfährt und die Betriebsbremsen (60) in Reaktion auf den Getriebeauswahlsensor (68), der ein Signal bereitstellt, dass das Getriebe (28) in die ein oder mehreren Zahnräder einrückt, löst.
Maschine (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Maschine (10) ferner einen Neigungssensor (75) zum Bestimmen eines Gradwinkels des Bodens, auf dem die Maschine (10) positioniert ist, beinhaltet, und die Steuerung (34) so konfiguriert ist, dass sie einen variablen Schwellenwert für die Bestimmung des Vorhandenseins eines Lenkbefehls basierend auf dem Gradwinkel einstellt.