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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
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NICHT ZUTREFFEND
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Ausgleichen eines Drehgestells, insbesondere eines Drehgestells, das einen Träger umfasst, der an ein Fahrgestell eines Fahrzeugs mit einem Drehgelenk gekoppelt ist, wobei der Träger an ein Vorderrad und ein Hinterrad gekoppelt ist.
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HINTERGRUND
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Forstwirtschaftliche Arbeitsmaschinen und andere Arbeitsmaschinen befahren in der Regel unebenes Gelände mit unterschiedlichen Bodenverhältnissen. Diese Arbeitsmaschinen sind oft mit Antriebsrädern ausgestattet, um ihre Geländeleistung zu verbessern und ihre Lenkung zu stabilisieren. Die Antriebszahnräder sind an dem Fahrgestell des Fahrzeugs montiert, das die Antriebskraft auf die Arbeitsmaschine überträgt, während an das Fahrgestell gekoppelte Drehgestelle verwendet werden. Die Drehgestelle sind normalerweise mit einem passiven Dämpfungsmechanismus ausgestattet, um die schädlichen Auswirkungen von unwegsamem Gelände, die durch den Antrieb der Räder auf diesem Gelände verursacht werden, zu mildern. Eines der Probleme bei der Verwendung eines passiven Drehgestellsystems sind begrenzte Steuerungsmittel, die eine solche Vorrichtung bietet. Darin liegt eine Notwendigkeit, Probleme mit der Traktion zwischen den Rädern und der Bodenoberfläche, Instabilität, ungleichmäßiger Gewichtsverteilung und Überlastung anzugehen, die zu einer möglichen Beschädigung des Antriebssystems führen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die im Folgenden in der ausführlichen Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder als Festlegung von Schlüsselmerkmalen oder wesentlichen Eigenschaften der beigefügten Ansprüche auszulegen, noch zur Verwendung als Hilfe bei der Festlegung des Anwendungsbereichs dieser Ansprüche.
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Das Drehgestellpositionierungssystem für eine Arbeitsmaschine ist so ausgelegt, dass ein Rad einer Arbeitsmaschine selektiv in die Bodenoberfläche eingreift. Das System kann eine linke Drehgestellbaugruppe und eine rechte Drehgestellbaugruppe umfassen. Jede entsprechende Drehgestellbaugruppe kann ein Vorderrad der Arbeitsmaschine aufweisen, das über einen Drehgestellkopplungsmechanismus mit einem Hinterrad der Arbeitsmaschine gekoppelt ist. Der Drehgestellkopplungsmechanismus kann einen Träger mit einem Drehgelenk umfassen, wobei das Drehgelenk ermöglicht, dass sich das Vorderrad relativ zum Hinterrad um eine Drehachse dreht. Der Träger kann mit dem Fahrgestell der Arbeitsmaschine gekoppelt werden, wobei mindestens ein Stellglied mit dem Träger gekoppelt ist. Das Stellglied kann den Träger um die Drehachse drehen, wobei eine Betätigung des Stellglieds das Vorderrad oder das Hinterrad mit einer vorbestimmten vertikalen Verschiebung relativ zum Fahrgestell positioniert. Eine Steuereinheit in Verbindung mit den Drehgestellbaugruppen, einer Benutzereingabeschnittstelle und einer Vielzahl von Sensoren kann Befehlssignale erzeugen, um das Stellglied auf Grundlage eines Eingabesignals von entweder der Benutzereingabeschnittstelle oder der Vielzahl von Sensoren zu betätigen. Die Befehlssignale bringen selektiv mindestens eines der Vorderräder und/oder der Hinterräder der Arbeitsmaschine mit der Bodenoberfläche in Eingriff.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des Drehgestellpositionierungssystems kann die Steuereinheit ein Drehzahlmodul umfassen. Das Drehzahlmodul kann konfiguriert werden, um ein Drehzahleingangssignal auf Grundlage entweder einer Arbeitsmaschinendrehzahl oder einer Gangwahl zu empfangen, um ein Befehlssignal zu übertragen. Das Befehlssignal kann ein erstes Rad der rechten Drehgestellbaugruppe und ein entsprechendes zweites Rad der linken Drehgestellbaugruppe auf Grundlage der Drehzahlingangssignale vertikal positionieren.
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Ferner kann die Benutzereingabeschnittstelle einen Straßennodusschalter umfassen, wobei das Aktivieren des Straßenmodusschalters ein Straßenmoduseingangssignal erzeugt. Die Steuereinheit kann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Straßenmoduseingangssignal übertragen, um ein Vorderrad oder Hinterrad der rechten Drehgestellbaugruppe und ein entsprechendes Vorderrad oder Hinterrad der linken Drehgestellbaugruppe vertikal anzuheben, um den Eingriff in die Bodenoberfläche zumindest teilweise zu lösen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Steuereinheit ein Objekterkennungsmodul umfassen. Die Benutzereingabeschnittstelle kann auch einen Reparaturmodusschalter umfassen, der dem Reparaturmodus der Arbeitsmaschine entspricht. Das Aktivieren des Reparaturmodus kann ein Reparaturmoduseingangssignal erzeugen, wobei die Steuereinheit ein Befehlssignal als Reaktion auf das Reparaturmoduseingangssignal überträgt, um mindestens eines der Vorderräder und/oder der Hinterräder anzuheben, um es von der Bodenoberfläche zu lösen. Das Objekterkennungsmodul kann ein Objekterkennungseingangssignal auf Grundlage der Erkennung eines Objekts in einem Fahrweg der Arbeitsmaschine von der Vielzahl von Sensoren empfangen. Das Objekterkennungsmodul kann dann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Objekterkennungseingangssignal übertragen, um ein Vorderrad oder ein Hinterrad, das der Fahrtrichtung am nächsten ist, anzuheben.
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Zusätzlich kann die Steuereinheit ein Gelenkwinkelmodul umfassen, wobei das Gelenkwinkelmodul ein Gelenkwinkeleingabesignal empfängt, das den Gelenkwinkel an einer Anhängerkupplung von der Vielzahl von Sensoren darstellt. Das Gelenkwinkelmodul kann bestimmen, wann der Gelenkwinkel größer als ein vorbestimmter Winkel ist. Der Gelenkwinkel kann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Gelenkeingangssignal übertragen, um das Hinterrad von der Bodenoberfläche zu lösen.
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Die Steuereinheit kann ein Reifendruckmodul umfassen, wobei das Reifendruckmodul ein Reifeneingangssignal empfangen kann, das einen Reifendruck jedes jeweiligen Rads von der Vielzahl von Sensoren darstellt. Das Reifendruckmodul kann dann als Reaktion auf das Reifendruckeingangssignal ein Befehlssignal übertragen, um einen Schwerpunkt des Fahrgestells durch vertikales Verschieben mindestens eines der Vorderräder und/oder der Hinterräder zu verschieben.
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Ferner kann die Steuereinheit ein Neigungsmodul umfassen. Das Neigungsmodul kann ein Neigungswinkeleingangssignal erzeugen, das eines oder mehrere von einem Rollen und einer Neigung des Fahrgestells von der Vielzahl von Sensoren darstellt. Das Neigungsmodul kann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Neigungswinkeleingangssignal übertragen, um einen Schwerpunkt des Fahrgestells zu verschieben, indem mindestens eines der Vorderräder und/oder der Hinterräder vertikal verschoben werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Steuereinheit ein Fahrsteuermodul umfassen. Das Fahrsteuermodul kann ein Fahrsteuereingangssignal, das eine Lastposition eines Anbaugeräts darstellt, von der Vielzahl von Sensoren empfangen. Das Fahrsteuermodul kann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Fahrsteuereingangssignal übertragen, um einen Schwerpunkt des Fahrgestells durch vertikales Verschieben mindestens eines der Vorderräder und/oder der Hinterräder zu verschieben.
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Die Steuereinheit kann ein Differentialschlupfmodul umfassen. Das Differentialschlupfmodul empfängt ein Traktionseingangssignal von jedem jeweiligen Rad von der Vielzahl von Sensoren. Das Differentialschlupfmodul kann dann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Traktionseingangssignal übertragen, um die Drehmomentlast an einem Antriebssystem durch vertikales Verschieben mindestens eines der Vorderräder und/oder der Hinterräder auszugleichen.
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Zusätzlich beinhaltet die Offenbarung ein Verfahren zum selektiven Eingreifen von mindestens einem Rad einer Drehgestellbaugruppe einer Arbeitsmaschine mit der Bodenoberfläche. Das Verfahren kann das Empfangen von Eingangssignalen durch eine Steuereinheit an der Arbeitsmaschine von mindestens einer von einer Benutzereingabeschnittstelle, die an der Arbeitsmaschine angeordnet ist, und einer Vielzahl von Sensoren, die an der Arbeitsmaschine angeordnet sind, Bestimmen eines Zustands durch die Steuereinheit auf Grundlage der Eingangssignale, Programmieren eines Befehlssignals auf Grundlage des Zustands, Übertragen des Befehlssignals an das mindestens eine Stellglied der Drehgestellbaugruppe und Betätigen mindestens eines Stellglieds der Drehgestellbaugruppe beinhalten, wobei das Betätigen des mindestens einen Stellglieds entweder das Vorderrad oder das Hinterrad bei einer vorbestimmten vertikalen Verschiebung relativ zu dem Fahrgestell positioniert.
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Wie das System umfasst das Verfahren die gleichen Module und Schalter von der Benutzereingabeschnittstelle wie die Vorrichtung.
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Diese und andere Funktionen werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei verschiedene Funktionen zur Veranschaulichung gezeigt und beschrieben werden. Die vorliegende Offenbarung kann andere und unterschiedliche Konfigurationen haben und ihre verschiedenen Details können in verschiedener anderer Hinsicht modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sind die detaillierte Beschreibung und die dazugehörigen Zeichnungen als veranschaulichend und nicht als beschränkend oder einschränkend anzusehen.
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Figurenliste
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Die detaillierte Beschreibung der Zeichnungen bezieht sich auf die beigefügten Figuren, in denen:
- 1 eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Arbeitsmaschine mit einem Drehgestell ist;
- 2 eine schematische Draufsicht auf den hinteren Abschnitt der beispielhaften Ausführungsform aus 1 ist;
- 3 eine isometrische Ansicht einer beispielhaften rechten und linken Drehgestellbaugruppe ist;
- 4A eine Seitenansicht von 3 mit der rechten und linken Drehgestellbaugruppe in der Horizontalen ist;
- 4B eine Seitenansicht von 3 ist, wobei die rechte Drehgestellbaugruppe aus der Horizontalen heraus gedreht ist;
- 5 eine vereinfachte schematische Darstellung der Räder ist, die relativ zueinander für die Ausführungsform in 1 positioniert sind, wenn eine Drehgestellbaugruppe ein Rad aus der Horizontalen dreht;
- 6 eine schematische Darstellung des Drehgestellpositionierungssystems ist;
- 7A eine vereinfachte schematische Darstellung einer Arbeitsmaschinendrehung ist;
- 7B eine vereinfachte schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine ist, die die Auswirkung auf den Wenderadius für einen kürzeren Radstand zeigt;
- 7C eine vereinfachte schematische Darstellung ist, die die Auswirkung auf den Wenderadius für einen längeren Radstand zeigt;
- 8 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine ist, die den Schwerpunkt für die Verwendung mit dem Reifendruckmodul und dem Differentialschlupfmodul zeigt;
- 9 eine vereinfachte schematische Darstellung ist, die die Verwendung eines Drehgestells an einer Arbeitsmaschine an einer Steigung zeigt;
- 10 eine vereinfachte schematische Darstellung ist, die das Verfahren zum selektiven Eingreifen von mindestens einem Rad einer Drehgestellbaugruppe einer Arbeitsmaschine mit einer Bodenoberfläche darstellt.
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Gleiche Bezugsnummern werden verwendet, um gleiche Elemente in den einzelnen Figuren zu bezeichnen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die in den obigen Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung offenbarten Ausführungsformen sollen nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung auf diese Ausführungsformen beschränken. Vielmehr gibt es mehrere Abweichungen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist nun ein Skidder 200 mit einem Drehgestellpositionierungssystem 600 gezeigt, das ausgelegt ist, um selektiv mit einem Rad einer Arbeitsmaschine 100 in Eingriff zu treten. Der Skidder 200 kann für den Transport von geernteten Bäumen über natürliches Gelände wie z. B. einen Wald eingesetzt werden. Es ist zu beachten, dass sich die Figuren und Beschreibungen in dieser ersten beispielhaften Ausführungsform zwar auf einen sechsrädrigen Skidder beziehen können, dass der Umfang dieser Offenbarung jedoch über einen sechsrädrigen Skidder, wie oben erwähnt, hinausgeht und auch einen vierrädrigen Skidder oder ein sonstiges Fahrzeug umfassen kann, und die Begriffe „Arbeitsmaschine“ oder „Fahrzeug“ ebenfalls verwendet werden können. Dabei ist der Begriff „Arbeitsmaschine“ allgemeiner gefasst zu verstehen und kann neben einem Skidder 200 auch andere Arbeitsmaschinen umfassen. Andere anwendbare Arbeitsmaschinen mit einem Drehgestellpositionierungssystem 600 können als Erntemaschinen, Bagger, Förderer, Lader, Fäller-Bündler, Betonbrecher und andere Arbeitsmaschinen mit einem Drehgestell konfiguriert sein.
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Eine Steuereinheit 615 (in 6 gezeigt) kann mit einem vorderen Fahrzeugrahmen 211 in Verbindung stehen, der an einen hinteren Fahrzeugrahmen 221 gekoppelt ist. Im Allgemeinen können ein vorderer Fahrzeugrahmen 211 und ein hinterer Fahrzeugrahmen 221 hierin als Fahrgestell 225 bezeichnet werden. Erste Räder 212 tragen den vorderen Fahrzeugrahmen 211, und der vordere Fahrzeugrahmen 211 trägt einen Motorraum 224 und eine Bedienerkabine 226. Zweite Räder 222 tragen den hinteren Fahrzeugrahmen 221, und der hintere Fahrzeugrahmen 221 trägt wiederum eine Auslegerbaugruppe 110. Obwohl der Bodeneingriffsmechanismus in dieser Ausführungsform als Räder beschrieben wird, können in einer alternativen Ausführungsform Ketten oder Kombinationen aus Rädern und Ketten verwendet werden. Der Motorraum 224 beherbergt ein Antriebssystem, wie z. B. einen Dieselmotor oder -antrieb, der die Antriebskraft für den Antrieb der ersten und zweiten Räder (212, 222) und für den Betrieb der anderen mit dem Skidder 200 verbundenen Komponenten, wie z. B. die Stellglieder (120, 250) zur Bewegung der Auslegerbaugruppe 110 oder zur Bewegung einer Drehgestellbaugruppe (205, 210), bereitstellt. Die Bedienerkabine 226, in der ein Bediener während der Bedienung der Arbeitsmaschine 100 sitzt, enthält eine Benutzereingabeschnittstelle 603 mit einer Vielzahl von Bedienelementen (z. B. Schalter, Joysticks, Pedale, Tasten, Hebel, Bildschirme usw.) zur Steuerung der Arbeitsmaschine 100 während ihres Betriebs. Die Steuereinheit 180 kann mehrere Module 607 (in 6 gezeigt) umfassen, die über einen CAN-Bus 617 (in 6 gezeigt) kommunikativ mit den steuerbaren Teilsystemen 635 (in 6 gezeigt) der Arbeitsmaschine 100 gekoppelt sind, was im Folgenden näher erläutert wird.
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2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt der Arbeitsmaschine 100 oder insbesondere den hinteren Fahrzeugrahmen 221, der sich in der beispielhaften Ausführungsform in 1 auf einem Fahrweg 262 befindet. Der Skidder 200 beinhaltet ein Fahrgestell 225 mit einer linken Drehgestellbaugruppe 205 und einer rechten Drehgestellbaugruppe 210. Jede entsprechende Drehgestellbaugruppe (205, 210) beinhaltet ein Vorderrad 215 der Arbeitsmaschine 100, das über einen Drehgestellkopplungsmechanismus 230 an ein Hinterrad 220 der Arbeitsmaschine 100 gekoppelt ist. Dieser Drehgestellkopplungsmechanismus 230 umfasst einen Träger 235 mit einem Drehgelenk 240. Das Drehgelenk 240 ermöglicht es dem Vorderrad 215, sich relativ zum Hinterrad 220 um eine Drehachse 245 zu drehen. Der Träger 235 kann mit dem Fahrgestell 225 der Arbeitsmaschine 100 gekoppelt sein, wobei mindestens ein Stellglied 250 mit dem Träger 235 gekoppelt ist. Das mindestens eine Stellglied 250 (gezeigt in 6) kann den Träger 235 um die Drehachse 245 drehen, wobei die Betätigung des mindestens einen Stellglieds 250 mindestens eines der Vorderräder 215 und/oder der Hinterräder 220 mit einer vorbestimmten vertikalen Verschiebung 412 (gezeigt in 4B und 5) relativ zu dem Fahrgestell 225 positioniert. Andererseits kann die Winkligkeit der einzelnen Drehgestellträger 235 durch mindestens ein Stellglied 250 gesteuert werden.
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Eine vorbestimmte vertikale Verschiebung 412 kann einen endgültigen Wert oder einen Näherungswert umfassen, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen. Die vorbestimmte vertikale Verschiebung 412 verwendet die Arbeitsmaschine 100 im aktiven Steuerstatus 622 (im Gegensatz zum passiven Steuerstatus 624) und kann sich dynamisch auf Grundlage eines Rückmeldemechanismus durch einen konstanten Strom von Eingangssignalen 630 ändern. Der Näherungswert kann auch aus einer gespeicherten Nachschlagetabelle 632 abgeleitet oder alternativ nur aus der Rückmeldung aus den Echtzeit-Eingangssignalen abgeleitet werden.
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6 zeigt, unter Bezugnahme auf 4a und 4b, doppelt wirkende hydraulische Stellglieder 250, wobei deren Ausfahren und Einfahren bewirken kann, dass sich der Träger 235 um das Drehgelenk 240 dreht, das mit dem Fahrgestell 225 gekoppelt ist. Es ist zu beachten, dass mit alphanumerischen Bezeichnungen gekennzeichnete Komponenten eine erste und eine zweite Komponente derselben Komponente kennzeichnen. In der in den 3, 4a und 4b gezeigten Ausführungsform beziehen sich Ziffern, die mit „a“ enden, auf die linke Seite und Ziffern, die mit „b“ enden, auf die rechte Seite. Das mindestens eine Stellglied 250 kann im passiven Steuerstatus 624 arbeiten, wobei das mindestens eine Stellglied passiv reagiert, um einen Dämpfungseffekt für Unregelmäßigkeiten bereitzustellen, die auf der Bodenoberfläche 420 angetroffen werden, oder alternativ aktiv entweder durch Eingabesignale 630 von dem Bediener über die Benutzereingabeschnittstelle 603, eine bedingte Reaktion, Eingabesignale 630 von einer Vielzahl von Sensoren 610, die auf der Arbeitsmaschine 100 angeordnet sind, reagieren, um die Fahrmanövrierbarkeit und Funktion zu optimieren.
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3, 4A und 4B sind eine beispielhafte Ausführungsform einer linken und rechten Drehgestellbaugruppe durch NAF-Achsen in Deutschland, eine von mehreren Ausführungsfonnen, die mit dem Drehgestellpositionierungssystem 600 verwendet werden kann. Wie in den 3, 4A, 4B und 5 gezeigt, oszillieren der linke Drehgestellträger 235a und der rechte Drehgestellträger 235b unabhängig voneinander, was es beispielsweise dem rechten Vorderrad 215b ermöglicht, eine Position der vertikalen Verschiebung 412 nach oben frei einzunehmen, wenn sich der Träger aus der Horizontalen 408 heraus dreht (z. B. in eine durch die gestrichelte Linie 405 gezeigte Position, um ein Hindernis, wie etwa eine große Erhebung, zu bewältigen). In einem anderen Szenario kann ein Rad (220a, 220b, 215a, 215b) aktiv aus der Horizontalen 408 nach oben gedreht und stationär an Ort und Stelle gehalten werden, um beispielsweise eine Reparatur eines Reifens durchzuführen. Diese und andere beispielhafte Anwendungen werden im Folgenden näher erläutert. 5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung von Rädern, die relativ zueinander positioniert sind, wenn sich eine Drehgestellbaugruppe (205, 210) aus der Horizontalen 408 heraus dreht.
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Nun wird unter Bezugnahme auf 6 eine schematische Darstellung des Drehgestellpositionierungssystems 600 gezeigt. Arbeitsmaschinen 100 weisen oft eine Vielzahl von Sensoren 610 auf, die eine Vielzahl von verschiedenen Variablen, wie etwa Maschinenbetriebsparameter, Arbeitsstelleneigenschaften, Umgebungsparameter usw., erfassen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden Eingangssignale 630 über einen Controller-Area-Network- (CAN-) Bus 617 (oder ein anderes Netzwerk, wie etwa ein Ethernet-Netzwerk, WLAN usw.) an verschiedene Systeme der Maschine übertragen, wie etwa die Steuereinheit 615, die die erfasste Variable verarbeiten, um Ausgangssignale (wie etwa Befehlssignale 620 oder andere Ausgänge) basierend auf den erfassten Variablen zu erzeugen. Die Arbeitsmaschinen 100 können auch eine Vielzahl von steuerbaren Teilsystemen 635 aufweisen, die verschiedene Vorgänge ausführen können, einschließlich Einstellen der Drehgestellbaugruppensteuerung auf entweder aktive Steuerung 622 oder passive Steuerung 624. Diese steuerbaren Teilsysteme 635 werden durch Empfangen von Eingangssignalen 630 betätigt, die über den CAN-Bus 617 kommuniziert werden. Diese Eingangssignale 630 können Benutzereingabesignale 637 sein, die von der Benutzereingabeschnittstelle 255 an der Arbeitsmaschine 100 stammen, eine bedingte Reaktion auf Grundlage der steuerbaren Teilsysteme 635, die auf einen spezifischen Modus eingestellt sind, und/oder der Auslösung eines Eingangssignals 630 an den CAN-Bus 617 von der Vielzahl von Sensoren 610.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 bis 6 kann die Steuereinheit 615 in Kommunikation mit den Drehgestellbaugruppen (205, 210), einer Benutzereingabeschnittstelle 603, steuerbaren Teilsystemen 635 und einer Vielzahl von Sensoren 610 an der Arbeitsmaschine 100 stehen oder kommunikativ daran gekoppelt sein. Die Steuereinheit 615 kann Befehlssignale 620 an das mindestens eine Stellglied 250 (z. B. einen Hydraulikzylinder) auf Grundlage von Eingangssignalen 630 entweder von der Benutzereingabeschnittstelle 603 oder der Vielzahl von Sensoren 610 erzeugen, um selektiv mindestens eines der Vorderräder 215 und/oder der Hinterräder 220 von den Drehgestellbaugruppen (205, 210) mit der Bodenoberfläche 420 in Eingriff zu bringen. Ein selektiver Eingriff kann als Eingriff des Rades mit der Bodenoberfläche 420 oder als ein teilweiser Eingriff des Rades mit der Bodenoberfläche 420 definiert sein. Das heißt, durch Steuern der vertikalen Verschiebung 412 des Rades relativ zum Fahrgestell 225 variieren die Grade, mit denen die Bodeneingriffsoberflächen 425 des Rades mit der Bodenoberfläche 420 eingreifen (d. h. die relative Traktion), und der Abwärtsdruck 430 auf das Rad vom Gewicht des Fahrgestells 225 kann ebenfalls manipuliert werden.
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In einem Fall kann die Steuereinheit 615 ein Drehzahlmodul 640 umfassen (oder kommunikativ daran gekoppelt sein). Das Drehzahlmodul 640 kann konfiguriert sein, um ein Drehzahleingangssignal 645 zu empfangen, das entweder auf der Arbeitsmaschinengeschwindigkeit und/oder einer Gangwahl basiert, wobei die Gangwahl der Arbeitsmaschinengeschwindigkeit zugeordnet ist. Die Arbeitsmaschinengeschwindigkeit kann von einer Vielzahl von Sensoren 610, wie etwa einem Bodensensor, einem Beschleunigungsmesser usw., abgeleitet werden. Das Drehzahlmodul 640 kann dann ein Befehlssignal 620 übertragen, um ein erstes Rad (315a oder 320a) der rechten Drehgestellbaugruppe 210 und ein entsprechendes zweites Rad (315b oder 320b) der linken Drehgestellbaugruppe 205 auf Grundlage der Drehzahleingangssignale 645 vertikal zu positionieren. Zum Beispiel kann die Arbeitsmaschine 100 bei niedrigen Geschwindigkeiten über unebenes Gelände alle Räder in Eingriff bringen. Bei höheren Geschwindigkeiten, z. B. beim Bewegen über asphaltierte Straßen während des Transports der Arbeitsmaschine 100 zu einerArbeitsstelle, kann die Arbeitsmaschine 100 jedoch nur zwei der vier Räder in Eingriff bringen, um die Traktion zu verringern. Oft entsprechen die beiden der vier Räder einander an jeder jeweiligen Drehgestellbaugruppe (z. B. 215a und 215b oder 220a und 220b).
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Die Steuereinheit 615 kann ferner ein Objekterkennungsmodul 650 umfassen. Das Objekterkennungsmodul 650 kann ein Objekterkennungseingangssignal 655 auf Grundlage der Erkennung eines Objekts in einem Fahrweg 262 (in 2 gezeigt) der Arbeitsmaschine 100 von der Vielzahl von Sensoren 610 empfangen. Das Objekterkennungsmodul 650 kann ein Befehlssignal 620 als Reaktion auf das Objekterkennungseingangssignal 655 übertragen, um ein Vorderrad 215 oder ein Hinterrad 220, das der Fahrtrichtung am nächsten ist, in Erwartung des Objekts und das nachfolgende Rad in Fahrtrichtung in Erwartung des Objekts anzuheben, wodurch vorteilhafterweise Aufprallschäden an der Arbeitsmaschine 100 durch ein Rad, das auf das Objekt auftrifft, minimiert und/oder vermieden werden. Wenn im aktiven Steuerstatus 622 ein Rad erwartet, über eine Erhebung in Vorwärtsrichtung zu fahren, kann sich der Träger gegen den Uhrzeigersinn drehen, um das Vorderrad (215a oder 215b) vertikal nach oben zu verschieben. Anschließend kann sich der Träger beim Überfahren des Objekts im Uhrzeigersinn drehen, um ein Hinterrad (220a oder 220b) vertikal nach oben zu verschieben. Diese Aktion dämpft das Kippen der Arbeitsmaschine und die Bewegung des Schwerpunktes des Fahrgestells. Die Erkennung eines Objekts in einem Fahrweg 262 kann die Vielzahl von Sensoren 610, strategisch platzierte Kameras, Lidar, Radar, um nur einige zu nennen, beinhalten.
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Ferner kann die Steuereinheit 615 auch ein Gelenkwinkelmodul 660 umfassen. Das Gelenkwinkelmodul 660 kann von der Vielzahl von Sensoren 610 ein Gelenkwinkeleingangssignal 665 empfangen, das den Gelenkwinkel 667 (in 7A gezeigt) der Arbeitsmaschine 100 darstellt. Das Gelenkwinkelmodul 660 kann bestimmen, wann der Gelenkwinkel 667 größer als ein vorbestimmter Winkel ist. Das Gelenkwinkelmodul 660 kann ein Befehlssignal 620 als Reaktion auf das Gelenkeingangssignal 370 übertragen, um das Hinterrad bei Erreichen des vorbestimmten Winkels von der Bodenoberfläche 420 zu lösen, wodurch der Radstand der Arbeitsmaschine verkürzt wird. Insbesondere kann das Befehlssignal 620 das Ausrücken des Hinterrads 220a innerhalb der Drehrichtung der Arbeitsmaschine 100 einleiten. 7A zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Drehung der Arbeitsmaschine 100, wobei der Gelenkwinkel 667 (an der Anhängerkupplung für diese Ausführungsform) und das Rad (220a), das unter Verwendung des Drehgestells vertikal über die Bodenoberfläche verschoben werden können, um den Radstand zu reduzieren, wodurch das Schrubben reduziert wird. 7B zeigt die Auswirkung auf den Wenderadius 668 (als Kreis gesehen) für einen verkürzten Radstand. Die Markierungen mit zwei Linien auf dem Kreis sind repräsentativ für den Abstand der beiden Räder (z.B. 215a und 220a) in Wenderichtung. Alternativ zeigt 7C die Auswirkung auf den Wenderadius 668 (gesehen durch einen Kreis für einen längeren Radstand). Das vertikale Anheben eines Rades von der Bodenoberfläche 420 für Gelenkwinkel 667, die größer als ein vorbestimmter Winkel sind (in diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Gelenkwinkel 667 an der Anhängerkypplung), reduziert vorteilhaft zusätzlich den Reifenverschleiß und ermöglicht es dem Bediener, engere Kurven mit Leichtigkeit zu fahren.
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Unter Bezugnahme nun auf 8 kann die Steuereinheit 615 ferner ein Reifendruckmodul 670 umfassen. Das Reifendruckmodul 670 kann ein Reifeneingangssignal 675 empfangen, das einen Reifendruck jedes entsprechenden Rads (215a, 215b, 220a, 220b) von der Vielzahl von Sensoren 610 darstellt. Das Reifendruckmodul 670 kann ein Befehlssignal 620 als Reaktion auf das Reifendruckeingangssignal 675 übertragen, um einen Schwerpunkt 677 des Fahrgestells 225 durch vertikales Verschieben von mindestens einem der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) zu verschieben.
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Die Steuereinheit 615 kann ferner ein Differentialschlupfmodul 680 umfassen. Das Differentialschlupfmodul 680 kann ein Traktionseingangssignal 685 von jedem jeweiligen Rad (215a, 215b, 220a, 220b) von einer Vielzahl von Sensoren 610 erzeugen. Das Differentialschlupfmodul kann als Reaktion auf das Traktionseingangssignal 685 ein Befehlssignal 620 übertragen, um die Drehmomentlast auf ein Antriebssystem durch vertikales Verschieben von mindestens einem der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) auszugleichen. Die vertikale Verschiebung erfordert möglicherweise kein Ausrücken des Rades von der Bodenoberfläche. Vielmehr kann die vertikale Verschiebung in einer Aufwärtsrichtung Druck von einem ersten Rad entlasten, während ein zweites Rad vertikal nach unten in einer gleichen und entgegengesetzten Richtung verschoben werden kann, um den Druck auf das zweite Rad zu erhöhen, wodurch die Traktion des zweiten Rades erhöht und die Traktion des ersten Rades verringert wird.
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Die Steuereinheit 615 kann ferner ein Neigungsmodul umfassen. Das Neigungsmodul 690 kann ein Neigungswinkeleingangssignal 695 erzeugen, das eines oder mehrere von einem Rollen und einem Neigen des Fahrgestells 225 von der Vielzahl von Sensoren 610 darstellt. Das Neigungswinkelmodul kann ein Befehlssignal als Reaktion auf das Neigungswinkeleingangssignal 695 übertragen, um einen Schwerpunkt 677 des Fahrgestells 225 durch vertikales Verschieben von mindestens einem der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) zu verschieben. Wie in 9 gezeigt, kann die Längsachse des Fahrgestells 225 beispielsweise, wenn die Arbeitsmaschine eine Steigung hochfährt oder an einer Steigung arbeitet, in Richtung der Steigung ausgerichtet sein. Eine vertikale Verschiebung der Hinterräder (220a, 220b) nach oben durch die Drehgestellbaugruppen (205, 210) bewirkt, dass das Fahrgestell 225 den dargestellten Winkel einnimmt, wodurch das Fahrgestell 225 nivelliert wird.
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Die Steuereinheit 615 kann ferner ein Fahrsteuermodul 700 umfassen. Das Fahtsteuermodul 700 kann ein Fahrsteuereingangssignal 705 erzeugen, das eine Lastposition des Anbaugeräts 115 relativ zu dem Fahrgestell 225 von der Vielzahl von Sensoren 610 darstellt. Die Vielzahl von Sensoren 610 für diese Anwendung kann Positions- und/oder Lastsensoren für die Stellglieder 250 von der Auslegerbaugruppe 110 beinhalten. Das Fahrsteuermodul 700 kann ein Befehlssignal 620 als Reaktion auf das Fahrsteuereingangssignal 705 übertragen, um einen Schwerpunkt 677 des Fahrgestells 225 durch vertikales Verschieben von mindestens einem der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) zu verschieben. Das Ende der Auslegerbaugruppe 110 der Arbeitsmaschinen trägt oft eine erhebliche Last. Diese Last verschiebt den Schwerpunkt 677 der Arbeitsmaschine 100, wodurch das Gefühl einer „sanften Fahrt“ reduziert wird. Dies kann zu einer holprigen Fahrt führen, bei der die Trägheit des Anbaugeräts 115 durch die Last ein Schwanken bewirken kann. Ein solches Schwanken kann einen ungleichmäßigen Druck auf die Räder (215a, 215b, 220a, 220b) ausüben, wodurch die Traktion in einigen Abschnitten der Arbeitsmaschine 100 reduziert wird. Dabei kann das vertikale Verschieben von mindestens einem der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) einem Verlust an Traktion entgegenwirken, der durch die relative Position der Last auf dem Anbaugerät 115 relativ zu dem Fahrgestell 225 eingeleitet wird.
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In einigen Fällen kann der Bediener Eingaben über die Benutzereingabeschnittstelle 255 bereitstellen, um die relative Positionierung des Vorderrads (215a, 215b) relativ zum Hinterrad (220a, 220b) aktiv zu befehlen. In einem beispielhaften Betrieb kann die Benutzereingabeschnittstelle 255 einen Fahrmodusschalter 710 umfassen, wobei das Aktivieren des Fahrmodusschalters 710 ein Fahrmoduseingabesignal 715 erzeugt. Die Steuereinheit 615 kann ein Befehlssignal 620 als Reaktion auf das Fahrmoduseingangssignal 715 übertragen, um ein Vorderrad 215a oder Hinterrad 220a einer linken Drehgestellbaugruppe 205 und ein entsprechendes Vorderrad 215b oder Hinterrad 220b der rechten Drehgestellbaugruppe 210 vertikal anzuheben, um den Eingriff in die Bodenoberfläche 420 zumindest teilweise zu lösen. Arbeitsmaschinen werden im Allgemeinen außerhalb der Straße eingesetzt und funktionieren in unebenem Gelände mit relativ langsamen Geschwindigkeiten. Wenn die Arbeitsmaschine von einer ersten Arbeitsstelle zu einer zweiten Arbeitsstelle transportiert wird, kann es wünschenswert sein, zwei der Räder von der Bodenoberfläche zu lösen, um die Traktion zu reduzieren, wodurch es der Arbeitsmaschine ermöglicht wird, mit erhöhter Kraftstoffeffizienz und weniger Widerstand zu fahren. Das Manipulieren des Drehgestells, um zwei Räder unter Verwendung des Fahrmodusschalters 710 vertikal nach oben zu verschieben, stellt diese Effizienz bereit.
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In einem anderen Fall kann der Bediener das Drehgestellpositionierungssystem 600 aktiv über die Benutzereingabeschnittstelle 255 steuern, die einen Reparaturmodusschalter 720 beinhaltet. Die Benutzereingabeschnittstelle 255 kann einen Reparaturmodusschalter 720 umfassen, der einem Reparaturmodus der Arbeitsmaschine 100 entspricht, wobei das Aktivieren des Reparaturmodus ein Reparaturmoduseingangssignal 725 erzeugt. Die Steuereinheit 615 kann als Reaktion auf das Reparaturmoduseingangssignal 725 ein Befehlssignal 620 übertragen, um mindestens eines der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) anzuheben, um den Eingriff in die Bodenoberfläche 420 zumindest teilweise zu lösen. In einem beispielhaften Szenario kann ein platter Reifen oder ein Reifen, der gewechselt werden muss, den Bediener veranlassen, den bestimmten Reifen in den Reparaturmodus zu versetzen, wodurch die vertikale Verschiebung des bestimmten Reifens betätigt wird, um den Zugriff darauf und das Entfernen zu erleichtern.
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Nun unter Bezugnahme auf 10 unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-9 veranschaulicht 10 ein Verfahren zum selektiven Eingreifen mindestens eines Rads einer Drehgestellbaugruppe (205, 210) einer Arbeitsmaschine 100 in eine Bodenoberfläche 420. Bei Schritt 500 beginnt das Verfahren mit dem Empfangen von Eingangssignalen 630 durch eine Steuereinheit 615 an der Arbeitsmaschine 100 von mindestens einer der Benutzereingabeschnittstellen 603, die sich an der Arbeitsmaschine 100 befinden, und einer Vielzahl von Sensoren 610, die an der Arbeitsmaschine 100 angeordnet sind.
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Bei Schritt 502 bestimmt die Steuereinheit 615 einen Zustand auf Grundlage der Eingangssignale 630. Durch eines von mehreren Modulen, die oben erörtert und in 6 gezeigt sind, kann die Steuereinheit erkennen, dass sie bei einem selektiven Eingriff eines ersten oder eines zweiten Rads aktiv reagieren muss, um ein gewünschtes Ergebnis für eine verbesserte Steuerung, eine verbesserte Kraftstoffeffizienz und eine Verringerung des Verschleißes der Komponenten zu erzielen. Alternativ kann die Steuereinheit auf Grundlage der Eingangssignale 630 von der Vielzahl von Sensoren 610 und der Benutzereingabeschnittstelle 603 auf steuerbare Teilsysteme einwirken. Durch einen Echtzeit-Rückmeldungsschleifenmechanismus 510 kann ein Parameter der Arbeitsmaschine überwacht werden. Wenn der Parameter weiterhin außerhalb eines optimierten Bereichs liegt, stellt die Arbeitsmaschine fest, dass eine Bedingung erfüllt ist, und fährt mit dem nächsten Schritt des Verfahrens fort.
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Bei Schritt 504 programmiert die Steuereinheit 615 ein Befehlssignal 620 auf Grundlage des Zustands.
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Bei Schritt 506 überträgt die Steuereinheit 615 das Befehlssignal 620 an mindestens ein Stellglied 250 der Drehgestellbaugruppe (205, 210).
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Bei Schritt 508 wird das mindestens eine Stellglied 250 der Drehgestellbaugruppe (205, 210) betätigt, wobei das Betätigen des mindestens einen Stellglieds mindestens eines der Vorderräder (215a, 215b) und/oder der Hinterräder (220a, 220b) bei einer vorbestimmten vertikalen Verschiebung 412 relativ zu dem Fahrgestell 225 positioniert.
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Nach Schritt 508 ist gemäß einer Ausführungsform eine Betätigung des mindestens einen Stellglieds 250 der Drehgestellbaugruppe erfolgt. Diese Schritte können wiederholt werden, wobei die Drehgestellbaugruppe gleichmäßig die vertikale Verschiebung jedes entsprechenden Rads relativ zur Horizontalen des Fahrgestells auf Grundlage des individuellen Eingangssignals 630 von den Modulen in der oben erörterten Steuereinheit 615 oder der kumulativen oder Nettoauswirkung des Eingangssignals 630 von den Modulen einstellt. In anderen Ausführungsformen kann einer oder mehrere dieser Schritte oder Vorgänge weggelassen, wiederholt oder neu geordnet werden und dennoch die gewünschten Ergebnisse erzielen.
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Die hierin verwendete Terminologie dient der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen oder Implementierungen und soll die Offenbarung in keiner Weise einschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes anzeigt. Es versteht sich ferner, dass jede Verwendung der Begriffe „hat“, „haben“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthält“, „umfasst“, „umfassen“, „umfassend“, „beinhaltet“ oder dergleichen in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten identifiziert, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt.
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Die hier mit den Bezugszeichen „A“ und „B“ verwendeten Bezugsziffern dienen lediglich der Verdeutlichung bei der Beschreibung mehrerer Implementierungen einer Vorrichtung.
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Während das Obenstehende beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt, dürfen diese Beschreibungen nicht in einem einschränkenden oder begrenzenden Sinne betrachtet werden. Vielmehr gibt es mehrere Abweichungen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
