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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf einen Joystick für eine Maschine und insbesondere auf einen Maschinen-Joystick mit verbesserten ergonomischen Merkmalen.
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Stand der Technik
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Einige Erdbewegungsmaschinen, beispielsweise Planierraupen, Motorgrader, Radlader und Schneepflüge, weisen ein vorderseitig montiertes Arbeitswerkzeug, wie ein Schild, eine Schaufel oder einen Pflug zum Schieben oder Tragen von Material auf. Diese Arbeitswerkzeuge können um eine erste horizontale Achse gekippt werden, die im Allgemeinen senkrecht zu dem Arbeitswerkzeug steht (d. h. an einer Fahrrichtung ausgerichtet ist), um eine zweite horizontale Achse geneigt werden, die im Allgemeinen parallel zu dem Arbeitswerkzeug steht, und relativ zu einer Bodenoberfläche angehoben werden. Das Kippen kann durch ein Ausfahren eines Hydraulikzylinders, der sich an einer ersten Seite des Arbeitswerkzeugs befindet, bei gleichzeitigem Einfahren eines Hydraulikzylinders, der sich an einer gegenüberliegenden Seite des Arbeitswerkzeugs befindet, erreicht werden. Das Neigen kann durch ein gleichzeitiges Ausfahren oder Einfahren beider Hydraulikzylinder in die gleiche Richtung erfolgen. Das Anheben des Arbeitswerkzeugs kann durch das Ausfahren eines separaten Hubzylinders erfolgen. Bestehende hydraulische Systeme nutzen verschiedene Kombinationen von Eingabevorrichtungen, um die Kipp-, Neig- und Anhebevorgänge zu regulieren. Primäre Bedienereingänge für die Bewegung des mobilen Fahrzeugs beinhalten die Getrieberichtung (vorwärts, neutral oder rückwärts), die Einstellung der Getriebegeschwindigkeit, die Lenkrichtung und -größe, die Motordrehzahl und die Betätigung der Betriebsbremsen. Da es mehrere Eingänge gibt, die gesteuert werden müssen, erfordern diese Eingänge im Allgemeinen, dass ein Bediener der Maschine beide Hände und beide Füße verwendet. Bei einigen vorhandenen Planierraupen sind die Getrieberichtung, die Einstellung der Getriebegeschwindigkeit und die Lenkrichtung und -größe in einem linken Joystick kombiniert. Bei einer Maschine mit hohem Leerlauf, wie einer Planierraupe, wird häufig ein rechtes Fußpedal verwendet, um die Motordrehzahl von dem hohen Leerlauf in Richtung einer vollständig verlangsamten Motordrehzahl zu verlangsamen, wenn die Fahrgeschwindigkeit der Maschine langsamer wird. Ein linkes Fußpedal wird oft in Verbindung mit dem rechten Fußpedal verwendet, wobei das linke Fußpedal die Betriebsbremsen der Maschine steuert.
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Wenn eine Maschine gesteuert wird, entweder durch einen Bediener an Bord der Maschine oder aus der Ferne, wie durch eine tragbare Konsole, die in der Hand gehalten wird oder von einem Körpergurt getragen wird, oder an einer entfernten Bedienerstation, die die Umgebung innerhalb einer Maschinenkabine simuliert, können in einigen Implementierungen zwei Joysticks vorhanden sein, wobei der linke Joystick für die Steuerung der Einstellungen für die Getriebegeschwindigkeit und die Lenkung verwendet wird und der rechte Joystick für die Steuerung eines Schilds oder eines anderen Arbeitswerkzeugs verwendet wird. In einigen Implementierungen mit einer Fernbedienungskonsole muss der Bediener alle Funktionen der Maschine mit zwei Händen und ohne Fußpedale steuern. Der linke Joystick kann zwei oder mehr Steuerachsen aufweisen, wobei eine Links-Rechts-Achse für die Lenkrichtung und -größe und eine Vorne-Hinten-Achse für die Einstellung der Getrieberichtung verwendet wird. Der Joystick kann auch eine vertikale Achse aufweisen, um die er gedreht werden kann, wobei die Drehung des Joysticks um die vertikale Achse zu Änderungen der Einstellungen der Getriebegeschwindigkeit führt. Herkömmliche Fernbedienungskonsolen können fingergesteuerte Schaltpaddel beinhalten, die von dem Bediener anstelle eines Verlangsamungsfußpedals und eines Betriebsbremsfußpedals verwendet werden. Ein beispielhaftes Fernsteuerungssystem für eine Arbeitsmaschine ist in dem am 23. April 2013 erteilten U.S.-Patent Nr.
8,428,791 an Carlsson (das '791-Patent) offenbart. Konkret offenbart das '791-Patent ein Fernsteuerungssystem für eine Maschine, wobei das System wenigstens einen Steuerknüppel oder Joystick und eine Anzahl von Tasten, Hebeln und/oder Knöpfen für die Bedienung der verschiedenen Fahr- und Arbeitsfunktionen der Maschine beinhaltet.
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Obwohl das Fernsteuerungssystem des '791-Patents Joysticks und andere Eingabevorrichtungen mit unterschiedlichen Funktionen in verschiedenen Modi beinhaltet, offenbart das '791-Patent kein Steuerungssystem, das einen Joystick mit den verbesserten Ergonomie-, Komfort- und Zugänglichkeitsmerkmalen des Joysticks gemäß dieser Offenbarung beinhaltet. Die Joystick-Gestaltungen der vorliegenden Offenbarung ändern die Form und Konfiguration jedes Joysticks, die in konventionellen Gestaltungen verwendet werden, auf ganz bestimmte Weise, sodass ein Bediener, der den modifizierten Joystick verwendet, ein komfortableres und ergonomischeres Gefühl mit einfachem Zugang zu den Steuertasten und Rädern erfährt, die auf der Frontplatte des Joysticks angeordnet sind. Die offenbarte Joystick-Konfiguration ermöglicht eine genaue Positionierung des Joysticks, beispielsweise das Verwenden nur mit dem Daumen der linken Hand, um den Joystick vorwärts zu bewegen, oder das Verwenden nur mit den Fingerspitzen, die die flachen Oberflächen an den Seiten des Joysticks berühren, um den Joystick in die linke und rechte Richtung zu bewegen, während man leicht auf die Bedienelemente auf der Frontplatte des Joysticks zugreifen kann, ohne dass es zu Ermüdungserscheinungen während längerer Zeit der Bedienung der Maschine unter Verwendung des Joysticks kommt.
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Die Joystick-Gestaltungen gemäß der vorliegenden Offenbarung adressieren eine oder mehrere der vorstehend genannten Anforderungen und/oder andere Probleme des Standes der Technik.
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Kurzdarstellung
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In einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Eingabevorrichtung für die Durchführung von Steuerfunktionen einer Maschine mit einem Arbeitswerkzeug gerichtet. Die Eingabevorrichtung kann einen linken Joystick, der an einer linken Armlehne eines Fahrersitzes montiert ist, und einen rechten Joystick beinhalten, der an einer rechten Armlehne eines Fahrersitzes montiert ist. Jeder der Joysticks für die linke und rechte Hand kann einen Basisabschnitt beinhalten, der so konfiguriert sein kann, dass er sich der Hand des Bedieners anpasst und diese wenigstens teilweise umschließt. Jeder der Joysticks kann einen Griff beinhalten, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, wobei ein proximales Ende des Griffs mit dem Basisabschnitt verbunden ist und ein distales Ende des Griffs einen Kopfabschnitt des Joysticks trägt. Der Kopfabschnitt des Joysticks kann eine vordere Oberfläche einschließlich einer konfigurierbaren Frontplatte umfassen. Die konfigurierbare Frontplatte kann eine Rolle beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie eine stufenlose Auf- und Abwärtsverschiebung eines Getriebes der Maschine durchführt. Der Griff kann eine Daumenablagefläche an dem distalen Ende des Griffs, die in den Kopfbereich des Joysticks übergeht, und eine Daumenentlastungsfläche beinhalten, die in einem seitlichen unteren Abschnitt des Kopfabschnitts definiert und so konfiguriert ist, dass sie einen Freiraum für einen Daumen der Hand des Bedieners bereitstellt, wenn der Bediener den Griff ergreift, während der Daumen aus der Daumenablagefläche in Kontakt mit einer oder mehreren Tasten oder Rollen bewegt wird, die auf der Frontplatte angeordnet sind.
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In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Eingabevorrichtung für einen Motorgrader gerichtet. Die Eingabevorrichtung kann einen linken Joystick beinhalten, der an einer linken Armlehne eines Fahrersitzes in einer Kabine des Motorgraders montiert ist, wobei der linke Joystick so konfiguriert ist, dass er Signale erzeugt, die die Befehle eines Fahrers für das Schalten der Getriebegeschwindigkeiten und -richtung, das Ändern der Fahrgeschwindigkeit des Motorgraders, der Gelenkverbindung des Motorgraders, der Menge an Radneigung an den Vorderrädern des Motorgraders, der Lenkung des Motorgraders und/oder der Bewegung eines linken Schilds des Motorgraders anzeigen. Die Eingabevorrichtung kann ferner einen rechten Joystick beinhalten, der an einer rechten Armlehne eines Fahrersitzes in der Kabine des Motorgraders montiert ist, wobei der rechte Joystick so konfiguriert ist, dass er Signale erzeugt, die die Befehle eines Fahrers für das Änderungen der Drosselsteuerungen für die Beschleunigung und Verlangsamung des Motorgraders, Bewegungen eines rechten Schilds des Motorgraders, Drehung eines Kreises und eines Abstreichblechs des Motorgraders, seitliche Verschieben des Kreises und einer Deichsel des Motorgraders oder zusätzliche Steuerungen von Arbeitswerkzeugen des Motorgraders einschließlich eines Schneeflügels anzeigen. Jeder des linken und des rechten Joysticks kann einen Basisabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er wenigstens teilweise eine Hand eines Bedieners trägt, einen Griff beinhalten, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, wobei ein proximales Ende des Griffs mit dem Basisabschnitt verbunden ist und ein distales Ende des Griffs einen Kopfabschnitt des Joysticks trägt. Der Kopfabschnitt jedes der Joysticks kann eine vordere Oberfläche mit einer austauschbaren Frontplatte umfassen. Die austauschbare Frontplatte kann eine Rolle, die so konfiguriert ist, dass sie eine stufenlose Auf- und Abwärtsschaltung eines Getriebes der Maschine durchführt, und zusätzliche Tasten beinhalten, die so konfiguriert sind, dass sie andere Funktionsaspekte des Motorgraders steuern. Der Griff jedes der Joysticks kann eine Daumenablagefläche an dem distalen Ende des Griffs, die in den Kopfabschnitt des Joysticks übergeht, und flache Abschnitte entlang jeder der linken und der rechten Seite des Griffs beinhalten, die so konfiguriert sind, dass sie eine Bewegung des Joysticks nach links und rechts mit den Fingerspitzen des Bedieners ermöglichen. Der Kopfabschnitt jedes Joysticks kann eine obere flache Oberfläche beinhalten, die für die Verwendung als Ablageoberfläche für die Hand eines Bedieners während der Bewegung des Joysticks konfiguriert ist.
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In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Maschine mit einem Arbeitswerkzeug und einer Eingabevorrichtung gerichtet. Die Eingabevorrichtung kann einen Basisabschnitt beinhalten, der so konfiguriert sein kann, dass er sich der Hand des Bedieners anpasst und diese wenigstens teilweise umschließt. Die Eingabevorrichtung kann einen Griff beinhalten, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, wobei ein proximales Ende des Griffs mit dem Basisabschnitt verbunden ist und ein distales Ende des Griffs einen Kopfabschnitt der Eingabevorrichtung trägt. Der Kopfabschnitt der Eingabevorrichtung kann eine vordere Oberfläche einschließlich einer konfigurierbaren Frontplatte umfassen. Die konfigurierbare Frontplatte kann eine Rolle beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie eine stufenlose Auf- und Abwärtsverschiebung eines Getriebes der Maschine durchführt. Der Griff kann eine Daumenablagefläche an dem distalen Ende des Griffs, die in den Kopfbereich der Eingabevorrichtung übergeht, und eine Daumenentlastungsfläche beinhalten, die in eine untere seitliche Kante des Kopfabschnitts definiert und so konfiguriert ist, dass sie einen Freiraum für einen Daumen der Hand des Bedieners bereitstellt, wenn der Bediener den Griff ergreift, während der Daumen aus der Daumenablagefläche in Kontakt mit einer oder mehreren Tasten oder Rollen bewegt wird, die auf der Frontplatte angeordnet sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Bedienersitzes einschließlich eines linken und rechten Joysticks einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
- 2 ist eine bildliche Darstellung der Vorderseite einer ersten Ausführungsform des in 1 gezeigten beispielhaft offenbarten linken Joysticks;
- 3 ist eine bildliche Darstellung der Vorderseite einer ersten Ausführungsform des in 1 gezeigten beispielhaft offenbarten rechten Joysticks;
- 4 ist eine seitliche perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten beispielhaft offenbarten linken Joysticks;
- 5 ist eine seitliche perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten beispielhaft offenbarten rechten Joysticks;
- 6 ist eine weitere bildliche Darstellung der Vorderseite der ersten Ausführungsform des in 2 gezeigten beispielhaft offenbarten linken Joysticks; und
- 7 ist eine weitere bildliche Darstellung der Vorderseite der ersten Ausführungsform des in 3 gezeigten beispielhaft offenbarten rechten Joysticks.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt eine beispielhafte Eingabevorrichtung, die einen linken Joystick 64, der an einem linken Arm 34 eines Bedienersitzes 20 montiert ist, und einen rechten Joystick 62 umfasst, der an einem rechten Arm 32 des Bedienersitzes 20 montiert ist. Die beispielhafte Eingabevorrichtung kann zum Steuern verschiedener Betriebsfunktionen einer Maschine mit mehreren Systemen und Komponenten verwendet werden, die zusammenarbeiten, um eine Aufgabe zu erfüllen. Die Maschine, die durch die Eingabevorrichtung mit dem linken Joystick 64 und dem rechten Joystick 62 gesteuert wird, kann eine mobile Maschine verkörpern, die eine Art von Vorgang ausführt, der einer Branche wie Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transportwesen oder einer anderen in dem Stand der Technik bekannten Branche zugeordnet ist. Eine beispielhafte Maschine kann eine Maschine sein, die Material bewegt, wie eine Planierraupe, ein Motorgrader, ein Radlader, ein Schneepflug oder eine ähnliche Maschine. Die Maschine kann ein Gerätesystem, das zum Bewegen eines Arbeitswerkzeugs konfiguriert ist, ein Antriebssystem zum Antreiben der Maschine, eine Energiequelle, die das Gerätesystem und das Antriebssystem mit Energie versorgt, und eine Bedienerstation beinhalten, die für die Steuerung des Gerätesystems, des Antriebssystems und/oder des Energiesystems sorgt.
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Das Gerätesystem kann eine Gestängekonstruktion beinhalten, auf die Fluidaktoren oder andere Arten von Aktoren einwirken, um ein Arbeitswerkzeug zu bewegen. Insbesondere kann das Gerätesystem einen Schubrahmen, eine Mittelschaltungsstange oder eine andere Befestigungskomponente, -baugruppe oder -ausstattung beinhalten, die mit einem Antriebssystem und einer Kante oder einem anderen Abschnitt eines Arbeitswerkzeugs, wie einem Abstreichblech an einem Motorgrader, verbunden ist. In einigen Implementierungen können ein oder mehrere Hydraulikzylinder (Hubzylinder) den Schubrahmen schwenkbar mit einem Maschinenrahmen verbinden und zum Anheben und Absenken des Arbeitswerkzeugs relativ zu einer Bodenoberfläche dienen. Zusätzliche Hydraulikzylinder (als Gierzylinder bezeichnet) können den Schubrahmen schwenkbar mit gegenüberliegenden Seitenkanten des Arbeitswerkzeugs verbinden und zum Gieren des Arbeitswerkzeugs um eine vertikale Achse dienen. Noch weitere Gestängeelemente und Hydraulikzylinder oder andere Aktoren können den Schubrahmen mit anderen Abschnitten eines Arbeitswerkzeugs verbinden und zum Rollen des Arbeitswerkzeugs um eine horizontale Achse dienen. Bei einem Motorgrader kann der linke Joystick 64, der an der linken Armlehne 34 des Fahrersitzes 20 in einer Kabine des Motorgraders montiert ist, so konfiguriert sein, dass er Signale erzeugt, die das/die von dem Fahrer gewünschte Schalten der Getriebegeschwindigkeiten und -richtung, gewünschte Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Motorgraders, der Gelenkverbindung des Motorgraders, der Menge an Radneigung, der Lenkung des Motorgraders und der Bewegung eines linken Schildes des Motorgraders anzeigen. Der rechte Joystick 62, der an der rechten Armlehne 32 des Fahrersitzes 20 angebracht ist, kann so konfiguriert sein, dass er Signale erzeugt, die die von dem Fahrer gewünschten Änderungen der Drosselsteuerungen für die Beschleunigung und Verlangsamung des Motorgraders, gewünschte Bewegungen des rechten Schilds, gewünschte Drehung des Kreises und des Abstreichblechs, gewünschte Seitenverschiebung des Kreises und einer Deichsel des Motorgraders und gewünschte zusätzliche Steuerungen von Komponenten, einschließlich Schneeflügel und anderer Arbeitswerkzeuge anzeigen.
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Wie in den 2, 4 und 6 gezeigt, kann der linke Joystick 64 einen Basisabschnitt 140, der so konfiguriert sein kann, dass er wenigstens teilweise die Hand eines Bedieners stützt, einen Griff 120 beinhalten, der sich von dem Basisabschnitt 140 erstreckt, wobei ein proximales Ende des Griffs 120 mit dem Basisabschnitt 140 verbunden ist und ein distales Ende des Griffs 120 einen Kopfabschnitt 130 des linken Joysticks 64 stützt. Der Kopfabschnitt 130 des linken Joysticks 64 kann eine vordere Oberfläche mit einer konfigurierbaren Frontplatte umfassen. Die konfigurierbare Frontplatte kann eine erste Rolle 220 beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie eine stufenlose Auf- und Abwärtsverschiebung eines Getriebes der Maschine durchführt. Eine zweite Rolle 222 kann neben der ersten Rolle 220 an der konfigurierbaren Frontplatte des Kopfabschnitts 130 des linken Joysticks 64 angeordnet sein, wobei die zweite Rolle 222 so konfiguriert ist, dass sie eine Funktion wie die Planiersteuerung unter Verwendung eines Schneeflügels des Motorgraders durchführt. Eine Taste 210 an der Frontplatte des Kopfabschnitts 130 kann verwendet werden, um eine Funktion wie die Rückkehr zu der Mitte nach der Gelenkverbindungssteuerung des Motorgraders durchzuführen. Die Gelenkverbindungssteuerung des Motorgraders kann, wie in 6 gezeigt, durch das Verdrehen des Griffs 120 um eine vertikale, sich durch den Joystick nach oben erstreckende Achse erfolgen, wobei die Verdrehbewegung durch die Pfeile 284 dargestellt wird. Zusätzliche Tasten 240 auf der konfigurierbaren Frontplatte des Kopfabschnitts 130 des linken Joysticks 64 können verwendet werden, um Funktionen durchzuführen, wie die Steuerung der Radneigung an den Vorderrädern des Motorgraders. Die Tasten 110, die auf der linken Seite des Kopfabschnitts 130 des linken Joysticks 64 angeordnet sind, können andere Steuerfunktionen durchführen. Mit den Tasten 230, die auf der rechten Seite des Griffs 120 des linken Joysticks 64 angeordnet sind, können Funktionen wie die Planiersteuerung unter Verwendung von Schneeflügeln an dem Motorgrader durchgeführt werden. Der Griff kann eine Daumenablagefläche an dem distalen Ende des Griffs 120, die in den Kopfabschnitt 130 des linken Joysticks 64 übergeht, und eine Daumenentlastungsfläche beinhalten, die in einen unteren seitlichen Abschnitt des Kopfabschnitts 130 definiert und so konfiguriert ist, dass er einen Freiraum für einen Daumen der Hand des Bedieners bereitstellt, wenn der Bediener den Griff ergreift, während der Daumen aus der Daumenablagefläche in Kontakt mit einer oder mehreren Tasten oder Rollen bewegt wird, die auf der Frontplatte angeordnet sind.
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Der Verweis auf eine „konfigurierbare Frontplatte“ an dem Kopfabschnitt 130 des linken Joysticks 64 bedeutet, dass die Frontplatte als eine austauschbare Frontplatte entworfen ist, um die Verwendung desselben Joysticks an mehreren verschiedenen Maschinen zu ermöglichen, indem die Frontplatte mit verschiedenen Frontplatten ausgetauscht wird, die zu dem Kopfabschnitt 130 passen und Öffnungen für verschiedene Tasten, Rollen oder andere Schalter an verschiedenen Stellen des Kopfabschnitts aufweisen, um verschiedene, den verschiedenen Maschinen zugeordnete Funktionen durchzuführen. Wie in 6 gezeigt, kann der Griff 120 um die Außenseite und an der Vorderseite eines Griffabschnitts des Griffs 120 mit einer ganz bestimmten Form versehen sein, einschließlich flacher Oberflächen 121, 123 auf beiden Seiten des Griffs 120. Die flachen Oberflächen 121, 123 können es dem Bediener ermöglichen, den Joystick 64 mit den Fingerspitzen der linken Hand zu greifen, um kleine, präzise Links-Rechts-Bewegungen 144 auszuführen, ohne den gesamten Griff greifen zu müssen. Die Links-Rechts-Bewegungen des linken Joysticks 64 können verwendet werden, um Signale zu erzeugen, die die von dem Bediener gewünschte Lenkung des Motorgraders anzeigen. Der Basisabschnitt 140 kann eine obere Oberfläche 145 beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie sich der Form einer Handfläche eines Benutzers anpasst, wenn der Benutzer den Griff 120 greift. Die obere Oberfläche 145 kann mit einer Formänderung in Richtung der Rückseite des Joysticks 64 konfiguriert werden, um Platz für die natürliche Ausbuchtung an der Außenseite einer Hand eines Benutzers zu schaffen, wenn dieser den Griff 120 greift. Die Form der oberen Oberfläche 145 ist so entworfen, dass jegliche Druckstellen vermieden werden und der Komfort für einen Benutzer verbessert wird. Die Form des Griffabschnitts des Griffs 120 kann auch mit einer Krümmung ausgebildet sein, die einen verbesserten Komfort über einen breiten Bereich von Handgrößen bereitstellt. Der Griffabschnitt des Griffs 120 kann auch ein Prägemuster 164 beinhalten, wie in 6 gezeigt. Das Muster 164 kann in der Form von sechseckigen Abschrägungen oder anderen Variationen der Oberfläche des Griffabschnitts des Griffs 120 sein, die das Greifen des Griffs verbessern, den Komfort verbessern, die Ableitung von Feuchtigkeit unterstützen und das Aussehen des Joysticks verbessern können. Die Seitengeometrie des Griffs 120 kann in die Vorderseite des Joysticks 64 übergehen, um eine definierte Grifffläche zu schaffen, die es dem Benutzer ermöglicht, den Griff 120, wie durch die Pfeile 284 in 6 dargestellt, mit minimalem Kraftaufwand verdrehen. Zusätzliche Funktionen können durch zusätzliche Tasten 110 an einer Seite des Kopfabschnitts 130 des linken Joysticks 64 und durch einen Wippschalter 270 an einer Rückseite des Griffs 120 durchgeführt werden, wie in 4 gezeigt. Eine obere Oberfläche 152 des Kopfabschnitts 130 des rechten Joysticks 62 und des Kopfabschnitts 132 des linken Joysticks 64 kann ebenso mit einer flachen und glatten Geometrie versehen sein, die es dem Bediener ermöglicht, seine Hand auf der Oberseite des Joysticks ruhen zu lassen, während er verschiedene Maschinenvorgänge durchführt. Die obere Oberfläche kann mit einer breiten und flachen Geometrie versehen sein, die eine bequeme Ruheposition für eine Hand des Bedieners ermöglicht.
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Wie in den 3, 5 und 7 gezeigt, kann der rechte Joystick 62 einen Basisabschnitt 142, der so konfiguriert sein kann, dass er wenigstens teilweise die Hand eines Bedieners stützt, einen Griff 122 beinhalten, der sich von dem Basisabschnitt 142 erstreckt, wobei ein proximales Ende des Griffs 122 mit dem Basisabschnitt 142 verbunden ist und ein distales Ende des Griffs 122 einen Kopfabschnitt 132 des rechten Joysticks 62 stützt. Der Kopfabschnitt 132 des rechten Joysticks 62 kann eine vordere Oberfläche mit einer konfigurierbaren Frontplatte umfassen. Die konfigurierbare Frontplatte kann eine Rolle 260 beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie die Planiersteuerung mit einem Arbeitswerkzeug, wie einem Schneeflügel eines Motorgraders, durchführt, ähnlich wie die zweite Rolle 222 des linken Joysticks 64. Ein 4-Wege-Schalter und eine Drucktaste 250 an dem Kopfabschnitt 132 des rechten Joysticks 62 können verwendet werden, um Funktionen durchzuführen, wie die Steuerung der Mittelschaltung einer Deichsel und des Kreises und des Abstreichblechs eines Motorgraders. Der Griff 122 des rechten Joysticks 62 kann um eine vertikale Achse verdreht werden, die sich durch den Joystick 62 nach oben erstreckt, wobei die Verdrehbewegung durch die Pfeile 286 in 7 dargestellt ist. Diese Verdrehaktion kann verwendet werden, um die Bewegung des Kreises und des Abstreichblechs eines Motorgraders zu steuern. An dem Übergang zwischen dem Griff 122 und dem Kopfabschnitt 132 des rechten Joysticks 62 kann eine Daumenablagefläche 124 und eine Daumenaktivierungsfläche 125 definiert sein. Die Daumenablagefläche 124 kann so gestaltet werden, dass sie der Krümmung der rechten Hand und des Daumens eines Bedieners folgt, wenn dieser sich in der natürlichen Ruheposition befindet, während er den Griff 122 locker greift. Zusätzlich kann eine untere Kante der Frontplatte an dem Kopfabschnitt 132 mit einem konkaven Profil vertieft sein, um alle scharfen Kanten zu entfernen, die den Übergang des Daumens von der Daumenablagefläche 124 zu einer der daumenbetätigten Tasten oder Schalter an dem Kopfabschnitt 132 behindern können. Die Daumenablagefläche 124 kann auch die Steuerbarkeit des rechten Joysticks 62 verbessern und die Belastung der Hand des Bedieners beim Verdrehen des Griffs 122 reduzieren, wie durch die Pfeile 286 dargestellt. Die Tasten 232, die auf der linken Seite des Griffs 122 des rechten Joysticks 62 angeordnet sind, können verwendet werden, um Funktionen der Planiersteuerung unter Verwendung der rechtsseitigen Schneeflügel an dem Motorgrader durchzuführen, genauso wie die Tasten 230 auf der rechten Seite des Griffs 120 des linken Joysticks 64 verwendet werden können, um Funktionen der Planiersteuerung unter Verwendung der linksseitigen Schneeflügel an dem Motorgrader durchzuführen. Der Griffabschnitt des Griffs 122 des rechten Joysticks 62 kann auch mit einem Prägemuster 162 versehen sein, wie in 7 gezeigt. Die Muster 164, 162 können in der Form von sechseckigen Abschrägungen oder anderen Variationen der Oberfläche des Griffabschnitts der Griffe sein, die das Greifen des Griffs verbessern, den Komfort verbessern, die Ableitung von Feuchtigkeit unterstützen und das Aussehen der Joysticks verbessern können.
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Die Daumenaktivierungsfläche 125 an dem distalen Ende des Griffs 122, der in den Kopfabschnitt 132 des rechten Joysticks 62 übergeht, stellt auch eine Position bereit, in der der rechte Daumen in einem größeren Abstand von dem Basisabschnitt 142 als von dem Griffabschnitt des Griffs 122 in einer Vorwärtsrichtung gegen den Joystick 62 gedrückt werden kann, um die Hebelaktion zu erhöhen und den Kraftaufwand zu reduzieren, der erforderlich ist, um den Joystick 62 nach vorne zu bewegen, verglichen mit dem Vorwärtsdrücken auf den Griffabschnitt des Griffs 122. Diese Funktion ermöglicht es einem Bediener, sehr kleine und präzise Bewegungen des Griffs 122 in einer Vorwärtsrichtung durchzuführen. Die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Griffs 122 des Joysticks 62, wie durch die Pfeile 282 in 7 dargestellt, kann verwendet werden, um Signale zu erzeugen, die eine gewünschte Menge an Bewegung eines rechten Schilds eines Motorgraders in Hebe- und Senkrichtung angeben. Auf ähnliche Weise kann die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Griffs 120 des linken Joysticks 64, wie durch die Pfeile 280 in 6 dargestellt, verwendet werden, um Signale zu erzeugen, die eine gewünschte Menge an Bewegung eines linken Schilds des Motorgraders in Hebe- und Senkrichtung angeben. Zusätzliche Funktionen können durch zusätzliche Tasten 234 und Rollen 234 durchgeführt werden, die an dem rechten Joystick 62 angeordnet sind, wie in 5 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, kann der Griff 122, wie der Griff 120, um die Außenseite und an der Vorderseite eines Griffabschnitts des Griffs 122 mit einer ganz bestimmten Form versehen sein, einschließlich flacher Oberflächen 126, 128 auf beiden Seiten des Griffs 122. Die flachen Oberflächen 126, 128 können es dem Bediener ermöglichen, den Joystick 62 mit den Fingerspitzen der linken Hand zu greifen, um kleine, präzise Links-Rechts-Bewegungen auszuführen, ohne den gesamten Griff greifen zu müssen. Die Links-Rechts-Bewegungen des rechten Joysticks 62 können verwendet werden, um Signale zu erzeugen, die ein gewünschte Menge der Seitenverschiebung einer Deichsel, eines Kreises und eines Abstreichblechs eines Motorgraders anzeigen.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen einer Maschine, die Joysticks 62, 64 beinhaltet, kann die Maschine einen Arm beinhalten, der so konfiguriert ist, dass er sich vertikal nach oben von der Mitte eines Schubrahmens in Richtung einer oberen Kante eines Arbeitswerkzeugs erstreckt, und ein Hydraulikzylinder (Neigzylinder) kann eine distale Spitze des Arms schwenkbar mit der oberen Kante verbinden. Der Neigzylinder kann dazu dienen, das Arbeitswerkzeug der Maschine um eine horizontale Achse zu neigen, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Achse verläuft, die an einer Fahrrichtung der Maschine ausgerichtet oder parallel dazu ist. Ein zusätzlicher Hydraulikzylinder (Rollenzylinder) kann sich von der distalen Spitze des Arms bis zu einem Punkt an dem Arbeitswerkzeug erstrecken, der zwischen dem Arm und einer Seitenkante des Arbeitswerkzeugs liegt. Der Rollenzylinder kann die Funktion aufweisen, das Arbeitswerkzeug um eine horizontale Achse zu rollen. Die horizontale Achse kann im Allgemeinen an der Fahrtrichtung der Maschine ausgerichtet sein oder parallel dazu verlaufen.
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Zahlreiche unterschiedliche Arbeitswerkzeuge können an einer einzigen Maschine angebracht und von dem Bediener gesteuert werden. Ein Arbeitswerkzeug kann jede Vorrichtung beinhalten, die für die Durchführung einer bestimmten Aufgabe verwendet wird, wie beispielsweise ein Schild, eine Schaufel, ein Pflug oder eine andere in dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung für die Durchführung einer Aufgabe. Das Arbeitswerkzeug kann zusätzlich gleiten, schwingen, sich öffnen und schließen oder sich auf andere in dem Stand der Technik bekannte Weise bewegen.
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Ein Antriebssystem der Maschine kann verschiedene Konfigurationen beinhalten, einschließlich gegenüberliegender Fahrwerksbaugruppen, die jeweils ein von einer Energiequelle angetriebenes Kettenrad aufweisen, um eine entsprechende Raupenkette zu drehen. Jede Fahrwerksbaugruppe kann auch ein Basiselement beinhalten, das betriebsfähig mit dem Kettenrad und/oder dem Schubrahmen verbunden ist, um die Enden des Schubrahmens zu tragen. Es ist angedacht, dass das Antriebssystem alternativ auch andere Zugvorrichtungen als Raupen beinhalten kann, falls gewünscht, wie Räder, Riemen oder andere bekannte Zugvorrichtungen.
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Eine Energiequelle für die Maschine kann einen Motor verkörpern, wie beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Motor oder jede andere Art von Verbrennungsmotor, die in dem Stand der Technik bekannt ist. Es ist angedacht, dass die Energiequelle alternativ eine nicht verbrennungsbedingte Energiequelle wie eine Brennstoffzelle, einen Stromspeicherungsvorrichtung oder eine andere bekannte Quelle verkörpern kann. Die Energiequelle kann eine mechanische oder elektrische Leistung erzeugen, die zum Antrieb der Maschine über ein Antriebssystem verwendet wird und die in hydraulische Energie umgewandelt werden kann, um verschiedene Hydraulikzylinder zu bewegen, die verschiedene Elemente der Maschine, die das Arbeitswerkzeug tragen, und das Arbeitswerkzeug selbst betätigen.
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Eine Bedienerstation oder Fernbedienungskonsole kann Eingabevorrichtungen beinhalten, die Eingaben von einem Maschinenbediener empfangen, die das gewünschte Manövrieren der Maschine anzeigen. Insbesondere kann eine Bedienerstation ein oder mehrere Eingabevorrichtungen wie Joysticks 62, 64 beinhalten, die sich in der Nähe des Bedienersitzes 20 befinden. Die Eingabevorrichtungen können von einem Bediener betätigt werden, um die Bewegung einer Maschine, eines oder mehrerer gelenkiger Elemente der Maschine oder eines Arbeitswerkzeugs der Maschine zu steuern, indem sie proportionale Verschiebungssignale erzeugen, die das gewünschte Manövrieren anzeigen. Wie vorstehend beschrieben, können die Joysticks 62, 64 der Steuerung von Hub-, Neig-, Roll- und Gierbewegungen eines Arbeitswerkzeugs und/oder der Änderung von Richtung und Geschwindigkeit eines Getriebes der Maschine, der Änderung einer Fahrgeschwindigkeit der Maschine und/oder der Steuerung der Maschine zugeordnet sein.
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Die spezifischen Formen des Griffs 120 des linken Joysticks 64 und des Griffs 122 des rechten Joysticks 62 um die Außenseite der Abschnitte der Griffe, die von einem Bediener gegriffen werden, und in Richtung der Vorderseite der Griffe können so konfiguriert werden, dass sie eine Reihe verschiedener Zwecke erfüllen. Die äußere Umfangsoberfläche des Griffabschnitts jedes Griffs kann mit einer leichten Krümmung konfiguriert werden, um einen verbesserten Komfort über einen weiten Bereich von Handgrößen und Handflächenformen bereitzustellen. Die Seitenoberflächen des Griffabschnitts sind mit Geometrien konfiguriert, die in die vordere Oberfläche des Joysticks übergehen und den Griffabschnitt so definieren, dass ein Bediener den Joystick mit minimalem Kraftaufwand verdrehen kann. Die vorderen Oberflächen der Joysticks können auch so konfiguriert sein, dass sie in den aufgeweiteten Basisabschnitt des Griffs in einer Konfiguration übergehen, die gestaltet wird, um der natürlichen Krümmung einer menschlichen Hand zu entsprechen und einen potenziellen Druckpunkt auf die Handfläche und den kleinen Finger der Hand eines Bedieners zu entlasten.
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Die Außenseite des Basisabschnitts 140 des linken Joysticks 64 und des Basisabschnitts 142 des rechten Joysticks 62 kann auch in Richtung der Rückseite jedes Joysticks ihre Form ändern, um Platz für die Ausbuchtung an der Außenseite einer Hand zu schaffen, wenn die jeweiligen Griffe 120, 122 gegriffen werden. In bevorzugten Konfigurationen können die äußeren Umfangsflächen der Basisabschnitte der Joysticks und der Übergang von den Basisabschnitten zu den jeweiligen Griffen mit Freiraum versehen sein, um mögliche Druckstellen zu beseitigen und den Komfort zu verbessern.
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Daumenablageflächen, wie die Daumenablage 124 an dem rechten Joystick 62, können so gestaltet sein, dass sie der Krümmung der Hand und des Daumens folgen, wenn sie sich in der natürlichen Ruheposition befinden, wobei dadurch Ermüdungserscheinungen reduziert werden, die ansonsten über längere Zeiträume auftreten können, wenn ein Bediener den Joystick nur unter Verwendung des Daumens für feinere Manöver drückt. Der Kopfabschnitt 132 kann auch mit einem vertieften Abschnitt an einer unteren Kante des Kopfabschnitts neben der Daumenablage versehen sein, um Platz und Positionierung für einen schnellen Zugriff auf daumenaktivierte Schalter zu ermöglichen, die auf der Frontplatte des Kopfabschnitts 132 des Joysticks beinhaltet sein können. Darüber hinaus wurde durch umfangreiche Tests mit einer großen Anzahl verschiedener Maschinenbediener festgestellt, dass die dargestellte Konfiguration eines vertieften Abschnitts an einer unteren Kante des Kopfabschnitts 132 neben der Daumenablage 124, wie in 7 gezeigt, die Steuerbarkeit verbessert und die Belastung in der Hand des Bedieners reduziert, wenn er den Joystick greift und den Joystick für verschiedene Funktionen, wie die Gelenkverbindung eines Motorgraders und die Steuerung eines Kreises und eines Abstreichblechs, verdreht.
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Der Griff 120 des linken Joysticks 64 und der Griff 122 des rechten Joysticks 62 können jeweils in wenigstens zwei Richtungen schwenken, die im Allgemeinen orthogonal zueinander sind. Insbesondere kann jeder Griff um eine erste horizontale Achse nach vorne und nach hinten schwenken und um eine zweite horizontale Achse nach links und nach rechts schwenken. In den offenbarten Ausführungsformen kann die Vorwärts-/Rückwärtsschwenkung der Griffe im Allgemeinen an einer Fahrtrichtung der Maschine, die durch den Joystick bedient wird, ausgerichtet sein, und in einigen Ausführungsformen können ein oder beide Griffe normalerweise in einem schrägen Winkel relativ zu den Schwenkrichtungen ausgerichtet sein. Wenn der Griff um eine erste Achse geschwenkt wird, kann ein erstes Proportionalsignal erzeugt werden, das die gewünschten Änderungen beim Heben und Senken eines linken Arbeitswerkzeugs, wie eines Schilds, durch Hubzylinder anzeigt. Wenn der Griff um eine zweite Achse, die sich von der ersten Achse unterscheidet, geschwenkt wird, kann ein erstes Proportionalsignal erzeugt werden, das die gewünschten Änderungen beim Heben und Senken eines rechten Arbeitswerkzeugs, wie eines Schilds, durch Hubzylinder anzeigt. Die Griffe jedes Joysticks können auch federzentriert (d. h. in eine neutrale Position vorgespannt) relativ zu einer oder beiden der Achsen sein, um die er bewegt werden kann.
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Eine oder mehrere zusätzliche Steuervorrichtungen, wie die in 3 gezeigten Tasten 112, können sich an einem distalen Ende des Griffs an dem Kopf des Joysticks 62 befinden und der Bewegung eines Arbeitswerkzeugs zugeordnet sein. Zusätzlich kann eine obere Oberfläche 152, wie in 7 gezeigt, mit einem flachen Profil konfiguriert werden, damit ein Bediener seine Hand an dieser Stelle ablegen und Maschinenvorgänge durchführen kann. In verschiedenen Ausführungsformen eines oder beider des linken Joysticks 64 und des rechten Joysticks 62 kann eine obere Oberfläche als eine breite Oberfläche mit glatten Konturen konfiguriert sein, sodass sie eine bequeme Ablagefläche für die Hand des Bedieners bereitstellt. An den gegenüberliegenden Seiten jedes Joysticks können auch flache Oberflächen bereitgestellt sein, damit der Bediener die Steuerung mit den Fingerspitzen für kleine, präzise Links-Rechts-Bewegungen greifen kann, ohne den gesamten Griff jedes Joysticks greifen zu müssen. Zusätzliche Bedienelemente auf der Frontplatte jedes Kopfabschnitts der Joysticks können eine Wipptaste beinhalten, die sich gravitationsbedingt niedriger als die momentanen Steuerelemente befindet, während die momentanen Steuerelemente lineare Drucktasten sein können, die in verschiedenen Konfigurationen auf der Frontplatte angeordnet sind. Es wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche und/oder unterschiedliche Arten von Steuerelementen auf jeder Frontplatte beinhaltet sein können, falls gewünscht.
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Proportionale Steuerelemente, wie der in 4 gezeigte Wippschalter 270 des linken Joysticks 64 und die in 3 gezeigte 4-Wege-Drucktaste 250 des rechten Joysticks 62, können in wenigstens zwei Richtungen schwenken. Wenn ein proportionales Steuerelement um eine Achse geschwenkt wird, kann ein Proportionalsignal erzeugt werden, das gewünschte Vorgänge wie Neigen, Gieren oder andere Bewegungen eines Arbeitswerkzeugs durch einen Hydraulikzylinder anzeigt. Steuerelemente wie der Wippschalter 270 und die 4-Wege-Drucktaste 250 können federzentriert (d. h. in eine neutrale Position vorgespannt) relativ zu einer oder allen Achsen sein, um die sie geschwenkt werden können.
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Momentane Steuerelemente können auch auf jeder Frontplatte der Joysticks 64, 62 bereitgestellt sein und können jeder/jeden bekannten Funktion(en) der Maschine und des Arbeitswerkzeugs zugeordnet sein, die eine Bedienereingabe erfordern. In einigen Implementierungen können momentane Steuerelemente der Bewegung des Arbeitswerkzeugs zugeordnet sein. Ein momentanes Steuerelement könnte beispielsweise einer Werkzeugschüttelfunktion zugeordnet sein. Wenn dieses spezielle Element eingedrückt wird, können in diesem Beispiel ein oder mehrere mit dem Arbeitswerkzeug verbundene Zylinder schnell um eine gewünschte Menge aus- und eingefahren werden, um ein Schütteln des Arbeitswerkzeugs zu verursachen. Diese Funktion kann selektiv aktiviert werden, um Material abzuschütteln, das an dem Arbeitswerkzeug klebt. In einer Ausführungsform kann das Schütteln des Arbeitswerkzeugs so lange anhalten, wie ein entsprechendes Steuerelement von dem Bediener gedrückt wird. In einer anderen Ausführungsform kann ein einmaliges Eindrücken des Bedienelements das Schütteln einleiten und ein zweites Eindrücken des Bedienelements kann das Schütteln beenden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform, beispielsweise mit einem Joystick an einem Motorgrader, könnten ein oder mehrere der Steuerelemente, die sich auf der Frontplatte befinden, einem Raupenplaniervorgang zugeordnet werden. Insbesondere können die Bewegungen des Arbeitswerkzeugs, wie einer Kreisbaugruppe und Abstreichblech eines Motorgraders, automatisch verfolgt und basierend auf einer gewünschten Kontur einer Bodenoberfläche gesteuert werden. Insbesondere könnte das Arbeitswerkzeug automatisch angehoben, geneigt, gerollt und/oder gegiert werden, sodass eine tatsächliche Kontur der Bodenoberfläche im Wesentlichen mit einer gewünschten virtuellen Kontur übereinstimmt. In diesem Beispiel kann das automatische Verfolgen und Bewegen des Arbeitswerkzeugs mit einem oder mehreren Steuerelementen, die an einer oder beiden Frontplatten beinhaltet sind, eingeleitet, eingestellt und/oder beendet werden. Es wird in Betracht gezogen, dass diese Steuerelemente auch für andere oder zusätzliche Zwecke verwendet werden könnten, falls gewünscht.
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Die Maschine, die Joysticks 64, 62 beinhaltet, kann ein hydraulisches System mit einer Mehrzahl von Fluidkomponenten beinhalten, die zusammenwirken, um die Ausfahr- und Einfahrbewegungen von Hydraulikzylindern zu verursachen, die für die Steuerung der Bewegung eines Arbeitswerkzeugs oder anderer Komponenten der Maschine verwendet werden. Insbesondere kann ein Hydrauliksystem einen Tank mit einem Fluidvorrat und eine Pumpe umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie das Fluid unter Druck setzt und das unter Druck stehende Fluid selektiv zu jedem einer Mehrzahl von Hydraulikzylindern leitet. Die Pumpe kann über einen Tankkanal mit dem Tank und über einen gemeinsamen Versorgungskanal und separate kopf- und stangenseitige Kanäle mit den einzelnen Hydraulikzylindern verbunden sein. Der Tank kann mit jedem der Hydraulikzylinder über einen gemeinsamen Ablasskanal und kopf- und stangenseitige Kanäle verbunden sein. Das Hydrauliksystem kann auch eine Mehrzahl von Ventilen beinhalten, die zwischen den Hydraulikzylindern und dem Tank und der Pumpe angeordnet sind, um die Fluidströme durch die Kanäle zu regulieren.
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Die Ventile des Hydrauliksystems können in einem gemeinsamen oder separaten Ventilblock (nicht gezeigt) angeordnet sein und beinhalten beispielsweise ein erstes Ventil, das den Hubzylindern zugeordnet ist, und ein zweites Ventil, das den Gierzylindern zugeordnet ist, ein drittes Ventil, das einem Neigzylinder zugeordnet ist, und ein viertes Ventil, das einem Rollzylinder zugeordnet ist. Jedes der Ventile kann zwischen den kopf- und stangenseitigen Kanälen des/der entsprechenden Zylinder(s) und den gemeinsamen Versorgungs- und Ablasskanälen angeordnet sein und jede in dem Stand der Technik bekannte Konfiguration annehmen (z. B. vorgesteuerte, elektrohydraulische und/oder elektromagnetisch betätigte Konfigurationen). Unabhängig von der Konfiguration der Ventile kann ein jedem Ventil zugeordnetes Element zwischen einer ersten Position, in der ein Hauptstrom von unter Druck stehendem Fluid von einem gemeinsamen Versorgungskanal zu einer kopfseitigen Druckkammer seines/seiner zugeordneten Hydraulikzylinder(s) gelangen kann und Abfallfluid von einer stangenseitigen Druckkammer zu einem gemeinsamen Ablasskanal gelangen kann, und einer zweiten Position bewegt werden, in der der Hauptstrom von unter Druck stehendem Fluid von dem gemeinsamen Versorgungskanal zu einer stangenseitigen Druckkammer gelangen kann und Abfallfluid von der kopfseitigen Druckkammer zu dem gemeinsamen Ablasskanal gelangen kann. In einigen Ausführungsformen kann das Ventilelement auch in eine dritte Position bewegt werden, in der der Fluidstrom zwischen den verschiedenen Kanälen gesperrt ist. In diesen Ausführungsformen kann das Ventilelement durch eine Feder in Richtung der dritten Position vorgespannt sein und basierend auf einem Befehlssignal in eine beliebige Position zwischen der dritten und der ersten oder der dritten und der zweiten Position gedrückt werden. Es wird in Betracht gezogen, dass den Ventilen und/oder dem Hydrauliksystem weitere Komponenten zugeordnet werden können, falls gewünscht, wie Druckausgleichsventile, Rückschlagventile, Druckbegrenzungsventile, Druckregelventile, Lasterfassungsventile, Resolver, usw.
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Eine Steuervorrichtung kann mit den verschiedenen Komponenten des Hydrauliksystems kommunizieren und so konfiguriert sein, dass sie die vorstehend beschriebenen Ventilbefehlssignale als Reaktion auf eine über einen Joystick empfangene Bedienereingabe erzeugt. Basierend auf den Signalen, die durch den linken Joystick 64 während des Schwenkens oder Verdrehens des Griffs 120 des Joysticks 64 und der Manipulation von Steuerelementen, die auf der Frontplatte an dem Kopfabschnitt 130 des Joysticks 64 angebracht sind, erzeugt werden, kann die Steuervorrichtung beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie selektiv verschiedene Kombinationen von Ventilen aktiviert, um Bedienerbefehle effizient auszuführen.
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Die Steuervorrichtung kann einen Speicher, eine sekundäre Speichervorrichtung, eine Uhr und einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, die zusammenarbeiten, um eine Aufgabe im Sinne der vorliegenden Offenbarung zu erfüllen. Zahlreiche handelsübliche Mikroprozessoren können konfiguriert so werden, dass sie die Funktionen der Steuervorrichtung durchführen. Es sollte verstanden werden, dass die Steuervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Signale empfängt, die durch die Bewegung der einzelnen Joysticks 64, 62 erzeugt werden, ohne weiteres eine allgemeine Maschinensteuervorrichtung verkörpern könnte, die in der Lage ist, zahlreiche andere Funktionen der Maschine zu steuern. Verschiedene bekannte Schaltungen können der Steuervorrichtung zugeordnet sein, einschließlich Signalkonditionierungsschaltungen, Kommunikationsschaltungen und anderer geeigneter Schaltungen. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die Steuervorrichtung einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein Computersystem und eine Logikschaltung beinhalten kann, die so konfiguriert sind, dass die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung funktioniert.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die offenbarte Eingabevorrichtung mit linkem Joystick 64 und rechtem Joystick 62 kann mit jeder Maschine verwendet werden, die ein Arbeitswerkzeug aufweist, das sich in mehrere Richtungen bewegen kann. Der Joystick kann besonders nützlich sein, wenn er an einer Maschine mit einem Schild eingesetzt wird, bei der eine unabhängige Kontrolle über Heben, Neigen, Rollen und Gieren von Vorteil ist. In anderen Implementierungen kann eine ferngesteuerte Bedienerstation oder -konsole, die jeden Joystick beinhaltet, die Steuerung der Geschwindigkeiten und der Richtung des Getriebes für die Maschine sowie die Lenkung und die Fahrgeschwindigkeit der Maschine ohne die Verwendung von Fußpedalen ermöglichen. Die unabhängige Steuerung des Hebens, Neigens, Rollens und Gierens des Schilds kann durch die separate Regelung unabhängiger Hydraulikzylinder unter der Leitung eines Maschinenbedieners möglich sein. Der Betrieb einer Eingabevorrichtung gemäß verschiedener offenbarter Ausführungsformen in Verbindung mit einem hydraulischen System wird nun im Detail beschrieben.
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Jeder einer Mehrzahl von Hydraulikzylindern kann durch Fluiddruck bewegt werden. Insbesondere kann Fluid aus einem Tank angesaugt, durch eine Pumpe unter Druck gesetzt und selektiv zu Steuerventilen geleitet werden, die so konfiguriert sind, dass sie den Fluss des Hydraulikfluids zu einem gemeinsamen Versorgungskanal leiten. Als Reaktion auf die Betätigung einer Eingabevorrichtung durch einen Bediener kann eine zugehörige Steuervorrichtung selektiv einen Befehl erzeugen, der bewirkt, dass sich eines oder mehrere einer Anzahl von Steuerventilen in Richtung einer gewünschten Position bewegen, in der der Hauptstrom des unter Druck stehenden Fluids zu der entsprechenden kopf- und stangenendseitigen Druckkammern eines oder mehrerer Hydraulikzylinder geleitet wird. Im Wesentlichen gleichzeitig kann die gleiche Ventilbewegung die andere der kopf- und stangenseitigen Druckkammern desselben Hydraulikzylinders über einen gemeinsamen Ablasskanal mit einem Tank verbinden, wobei dadurch eine Kraftdifferenz über eine Kolbenbaugruppe innerhalb des Hydraulikzylinders erzeugt wird, die eine Bewegung der Kolbenbaugruppe verursacht.
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Wenn beispielsweise das Anheben eines Arbeitswerkzeugs, wie eines Schilds an einem Motorgrader, von dem Bediener durch Schwenken eines Griffs eines Joysticks in einer Rückwärtsrichtung (d. h. durch Ziehen des Griffs nach hinten in Richtung des Bedieners) um eine Achse befohlen wird, kann ein entsprechendes Signal von der Eingabevorrichtung erzeugt und an die Steuervorrichtung geleitet werden. Als Reaktion auf den Empfang dieses Signals kann die Steuervorrichtung einen an ein Steuerventil gerichteten Befehl erzeugen, der verursacht, dass sich eine oder mehrere stangenendseitigen Kammern der zugehörigen Hubzylinder mit unter Druck stehendem Fluid füllen und die Kolbenbaugruppen zurückziehen. Dieser Rückzug kann dazu dienen, einen Schubrahmen zusammen mit einem Arbeitswerkzeug anzuheben. Wird dagegen das Absenken eines Arbeitswerkzeugs von dem Bediener durch Schwenken des Griffs des Joysticks in eine Vorwärtsrichtung (d. h. durch Drücken des Griffs von dem Bediener weg) befohlen, kann ein entsprechendes Signal von der Eingabevorrichtung erzeugt und an die Steuervorrichtung geleitet werden. Als Reaktion auf den Empfang dieses Signals kann die Steuervorrichtung einen Befehl erzeugen, der an das Steuerventil gerichtet ist und verursacht, dass sich die kopfseitigen Kammern der Hubzylinder mit unter Druck stehendem Fluid füllen und die Kolbenbaugruppen ausfahren. Dieses Ausfahren kann dazu dienen, den Schubrahmen zusammen mit dem Arbeitswerkzeug abzusenken.
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Es ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Eingabevorrichtung der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen werden Fachleuten aus der Betrachtung der Patentschrift und der Praxis der hierin offenbarten Eingabevorrichtung ersichtlich. Es ist beabsichtigt, dass die Patentschrift und die Beispiele nur als beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihr Äquivalent angegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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