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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Arbeitsmaschine mit Stellgliedern zum Einstellen eines Anbaugeräts, insbesondere auf ein Arbeitsfahrzeug mit einem Steuersystem und Verfahren zum Einstellen einer Neigung des Anbaugeräts.
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HINTERGRUND
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Arbeitsfahrzeuge sind so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen können, wie z. B. die Verwendung als Baufahrzeuge, Forstfahrzeuge, Rasenpflegefahrzeuge sowie als Straßenfahrzeuge, wie z. B. zum Schneepflügen, Streuen von Salz oder als Fahrzeuge mit Schleppfunktion. Darüber hinaus führen Arbeitsfahrzeuge typischerweise Arbeiten mit einem oder mehreren Anbaugeräten aus, die von Stellgliedern als Reaktion auf Befehle eines Benutzers des Arbeitsfahrzeugs oder auf Befehle, die automatisch von einem Steuersystem erzeugt werden, das sich entweder innerhalb des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs befindet, bewegt werden.
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In einem Beispiel, wie z. B. einer Planierraupe, ist die Planierraupe mit einem Anbaugerät, wie z. B. einer Schar, ausgestattet, das von Stellgliedern bewegt wird, die auf Befehle des Anbaugeräts reagieren. Die Schar wird verwendet, um Materialien zu bewegen. Um diese Aufgaben zu erfüllen, wird die Position der Schar durch ein oder mehrere Stellglieder angepasst. Bei einer Planierraupe ist die Schar typischerweise in verschiedene Richtungen anpassbar. Dazu gehören das Heben und Senken der Schar, die Einstellung der Neigungsposition der Schar durch Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des oberen Teils der Schar relativ zu einem unteren Schwenkpunkt, die Einstellung des Scharwinkels durch Bewegung des einen oder anderen Scharendes nach links oder rechts um einen mittleren Schwenkpunkt und ein Kippen der Schar um einen mittleren Schwenkpunkt zum Heben oder Senken der einen oder anderen Scharseite.
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Andere Arbeitsfahrzeuge sind unter anderem Bagger, Lader und Motorgrader. Bei Motorgradern beispielsweise ist eine Zugstangenbaugruppe in Richtung der Vorderseite des Graders angebracht und wird vom Grader gezogen, sobald sich der Grader vorwärts bewegt. Die Zugstangenbaugruppe trägt drehbar ein kreisförmiges Antriebselement an einem freien Ende der Zugstangenbaugruppe und das kreisförmige Antriebselement stützt ein Anbaugerät, wie beispielsweise die Schar, auch als Planierschild bekannt. Der Winkel des Anbaugeräts unterhalb der Zugstangenbaugruppe kann durch die Drehung des Kreisantriebselements relativ zu der Zugstangenbaugruppe eingestellt werden.
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Zusätzlich zu der Drehung der Schar um eine drehfeste Achse ist die Schar auch auf einen ausgewählten Winkel in Bezug auf das Kreisantriebsglied einstellbar. Dieser Winkel wird als Scharneigung bezeichnet. Die Höhe der Schar ist ebenfalls einstellbar.
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Verschiedene Arten von Scharen sind bekannt und beinhalten eine einstückige Schar mit einer relativ geraden Vorderkante, die in das zu bewegende Material eingreift. Andere Scharen beinhalten einen einzelnen Flügel an einem Ende des mittleren Abschnitts der Schar oder zwei Flügel, die sich an beiden Enden eines mittleren Abschnitts der Schar befinden. Bei einer Schar mit einem oder zwei Flügeln ist jeder Flügel entweder in einem geneigten Winkel in Bezug auf den mittleren Abschnitt der Schar befestigt oder in Bezug auf den mittleren Abschnitt der Schar einstellbar. Bei Scharen mit beweglichen Flügeln verkürzt die Verstellung des Flügels die Länge der Schar. Durch das Verringern der Länge der Schar wird die Gesamtbreite des Fahrzeugs reduziert, was den Transport des Fahrzeugs weniger umständlich gestalten kann.
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Scharen mit dem einstellbaren Flügel, die in Bezug auf den mittleren Abschnitt geneigt sind, werden häufig unter bestimmten Pflugbedingungen verwendet, um die Arbeitseffizienz zu verbessern. Wenn zum Beispiel der Flügel in einem Planiervorgang in Bezug auf den mittleren Abschnitt abgewinkelt wird, wird der Überlauf der Schwade reduziert. Der Flügel in der abgewinkelten Position bietet eine produktivere Maschine, indem die Anzahl der Durchgänge reduziert wird, die erforderlich sind, um einen Planiervorgang abzuschließen, was zu einem effizienteren Einsatz der Maschine führt.
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Die Planiervorgänge können jedoch beeinträchtigt werden, wenn eine Schar verwendet wird, die Flügel aufweist, die in Bezug auf den mittleren Abschnitt abgewinkelt sind. Abhängig von der Position der Schar in Bezug auf die Oberfläche kann die Schneidkante des mittleren Abschnitts der Schar der einzige Abschnitt der Schar in Kontakt mit der Oberfläche sein. In dieser Situation berühren oder schneiden ein oder beide Flügel nicht zu tief in die Oberfläche, die planiert wird. Daher sind zusätzliche Durchgänge erforderlich, um einen Planiervorgang abzuschließen. Daher wird eine Schar benötigt, die Flügel und ein Steuersystem aufweist, um eine Schar mit Flügeln zu bewegen, um den Planiervorgang der Schar eines Fahrzeugs zu optimieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Positionieren einer Schar in Bezug auf ein Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das eine Bedienersteuerung aufweist, um die Schar zu positionieren, wobei die Schar einen einstellbaren Flügel aufweist. Das Verfahren beinhaltet: das Identifizieren einer Position des Flügels in Bezug auf einen mittleren Abschnitt der Schar; das Identifizieren einer Scharposition basierend auf einem Scharpositionierungssignal, das von der Bedienersteuerung empfangen wird; und das automatische Einstellen der Position der Schar basierend auf der identifizierten Position des Flügels und dem identifizierten Scharpositionierungssignal.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Arbeitsfahrzeug bereitgestellt, das ein Fahrgestell, eine Schar und ein Verbindungssystem beinhaltet, das mit dem Fahrgestell und der Schar verbunden ist, wobei das Verbindungssystem konfiguriert ist, um die Schar in Bezug auf das Fahrgestell zu positionieren. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet ferner eine Bedienersteuerung und eine Steuerung, die operativ mit der Bedienersteuerung und mit dem Verbindungssystem verbunden ist. Die Steuerung beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher konfiguriert ist, um Programmanweisungen zu speichern. Der Prozessor ist konfiguriert, die gespeicherten Programmbefehle auszuführen, um: eine Position des Flügels in Bezug auf einen mittleren Abschnitt der Schar zu identifizieren; eine Scharposition basierend auf einem Scharpositionierungssignal zu identifizieren, das von der Bedienersteuerung empfangen wird; und die Position der Schar basierend auf der identifizierten Position des Flügels und dem identifizierten Scharpositionierungssignal automatisch einzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Bewegen von Materialien mit einer Schar bereitgestellt, die einen einstellbaren Flügel aufweist, der an einem Ende eines mittleren Abschnitts der Schar angeordnet ist, wobei die Schar operativ mit einem Arbeitsfahrzeug verbunden ist und in Bezug auf das Arbeitsfahrzeug als Reaktion auf einen Bedienerbefehl positionierbar ist. Das Verfahren beinhaltet: das Identifizieren einer befohlenen Position der Schar auf der Grundlage eines Scharpositionierungssignals, das vom Bedienerbefehl empfangen wird; das Identifizieren einer geneigten Position des verstellbaren Flügels in Bezug auf den mittleren Abschnitt der Schar; das automatische Einstellen einer Neigung der Schar in Bezug auf das Arbeitsfahrzeug auf der Grundlage der identifizierten befohlenen Position der Schar und der identifizierten geneigten Position des verstellbaren Flügels.
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Figurenliste
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Die oben genannten Aspekte der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise ihrer Erlangung werden deutlicher hervortreten und die Erfindung selbst wird besser verstanden, wenn man sich auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen bezieht, wobei:
- 1 eine Seitenansicht eines Arbeitsfahrzeugs ist, genauer gesagt einer Planierraupe, wie z. B. einer Planierraupe mit einem Arbeitsanbaugerät.
- 2 eine perspektivische Rückansicht eines Arbeitsanbaugeräts ist, insbesondere einer Sechswegeschar mit einstellbaren Flügeln und zugehörigen Stellgliedern, um die Schar in Bezug auf ein Arbeitsfahrzeug zu bewegen.
- 3 eine Vorderansicht einer Schar in einer nach vorne geneigten Position ist.
- 4 eine Vorderansicht einer Schar in einer nach hinten geneigten Position ist.
- 5 ein schematisches Blockdiagramm eines Steuersystems ist, das zum Steuern der Position eines Anbaugeräts und insbesondere zum Steuern der Position einer Schar mit einstellbaren Flügeln konfiguriert ist.
- 6 ein Prozessdiagramm zum automatischen Einstellen einer Position einer Schar auf Grundlage einer Position eines Flügels ist, der sich von einem mittleren Abschnitt der Schar erstreckt.
- 7 eine Rückansicht einer Schar mit einem Flügel ist, der sich in einer vorderen oder eingeklappten Position befindet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Um das Verständnis für die Grundsätze der neuartigen Erfindung zu fördern, wird nun auf die hier beschriebenen und in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsformen Bezug genommen und diese in einer vorgegebenen Sprache beschrieben. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der neuartigen Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weiteren Modifikationen der abgebildeten Vorrichtungen und Verfahren und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der neuartigen Erfindung in Betracht gezogen werden, die einem Fachmann auf seinem Gebiet, auf das sich die neuartige Erfindung bezieht, normalerweise in den Sinn kommen würden.
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1 zeigt die Seitenansicht eines Arbeitsfahrzeugs 10, z. B. einer Planierraupe, einschließlich eines Anbaugeräts, z. B. einer Schar 12, die in geeigneter Weise über ein Verbindungssystem 14 an die Planierraupe angekoppelt ist. Andere Anbaugeräte, einschließlich Planierschilder, werden in Betracht gezogen. Das Fahrzeug beinhaltet einen Rahmen oder ein Fahrgestell 16, in dem ein Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) untergebracht ist, der sich innerhalb eines Gehäuses 20 befindet. Das Arbeitsfahrzeug 10 beinhaltet eine Kabine 22, in der ein Bediener sitzt, um das Fahrzeug zu bedienen. Das Fahrzeug wird von einer Raupenkette 24 angetrieben, die in ein hinteres Hauptantriebsrad 26 und ein vorderes Hilfsantriebsrad 28 operativ eingreift. Die Raupenkette wird durch die Zug- und Rückstoßanordnung 30 gespannt. Die Raupenkette ist mit zentrierenden Führungsnasen zur Führung der Bahn über die Antriebsräder und mit Rillen für den reibschlüssigen Bodeneingriff versehen.
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Während die beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf eine Planierraupe diskutiert werden, kommen weitere Arbeitsfahrzeuge in Betracht, darunter sonstige Baufahrzeuge, Forstfahrzeuge, Rasenpflegefahrzeuge sowie Straßenfahrzeuge, wie z. B. Schneeräumfahrzeuge. Zu den Stellgliedern, die in einem oder mehreren dieser Arbeitsfahrzeuge verwendet werden, gehören Kipp-, Winkel-, Nick-, Hub-, Arm-, Ausleger-, Schaufel-, Scharseitenschieber-, Scharkipp- und Sattelseitenschieber-Stellglieder oder Stellgliedzylinder. In diesen und anderen Fahrzeugen sitzt oder steht der Bediener in der Kabine und hat Zugriff auf Bedienersteuerungen.
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Die Hauptantriebsräder 26 sind operativ mit einem Lenksystem gekoppelt, das wiederum mit einem Getriebe gekoppelt ist. Das Getriebe ist operativ mit dem Abtrieb des Verbrennungsmotors gekoppelt. Das Lenksystem kann von jeder herkömmlichen Bauart sein und kann aus einem Kupplungs-/Bremssystem, einer hydrostatischen oder Differentiallenkung bestehen. Das Getriebe kann aus einem Lastschaltgetriebe mit verschiedenen Kupplungen und Bremsen bestehen, die in Abhängigkeit von der Positionierung eines Schalthebels (nicht abgebildet) durch den Fahrer in der Kabine 22 betätigt werden.
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Die Schar 12 (das Anbaugerät) der Planierraupe wird durch das Verbindungssystem 14, das eine Reihe von Stellgliedern, wie z. B. Hydraulikzylinder, umfasst, angehoben und abgesenkt, um die Position der Schar 12 einzustellen. Das Verbindungssystem 14 beinhaltet einen C-Rahmen 31, wie in 2 gesehen, wie es in der Fachwelt verstanden wird. Der C-Rahmen 31 wird in Bezug auf den Rahmen 16 durch ein Hubstellglied 32 angehoben und abgesenkt, wie in 1 gezeigt. Der C-Rahmen in 1 ist allgemein veranschaulicht. Ein zweites Hubstellglied (nicht gezeigt) befindet sich auf einer anderen Seite des Gehäuses 20. In einer Ausführungsform beinhaltet jedes der Stellglieder 32 ein hydraulisches Stellglied mit einem Körper oder Zylinder 34, der an einem Abstandshalter 36 drehbar mit dem Rahmen 16 gekoppelt ist, und einem Arm 38, der aus dem Zylinder 34 aus- und einfährt. Der Arm 38 ist drehbar mit einer Platte 40 gekoppelt, die sich vom C-Rahmen erstreckt, um den C-Rahmen und somit die Schar 12 anzuheben und abzusenken. Andere Konfigurationen zum Anheben und Absenken der Schar 12 werden in Betracht gezogen, darunter vertikal ausgerichtete Hubzylinder.
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Die Schar 12 wird relativ zum Arbeitsfahrzeug 10 durch die Betätigung eines Kippzylinders 42 gekippt, wobei die Schar 12 um eine Achse 44 eines Kugellagers 46 drehbar ist. Für den Kippzylinder 42 ist ein Stangenende schwenkbar mit einem Gabelkopf verbunden, der auf der Rückseite und linken Seite der Schar 12 über dem Kugellager 46 positioniert ist. Ein Kopfende des Kippzylinders 42 ist schwenkbar mit einem nach oben vorstehenden Abschnitt 48 verbunden, der sich vom C-Rahmen 31 erstreckt. Das gegenüberliegende Ende des Kippzylinders 42 ist mit einer Rückseite der Schar 12 gekoppelt. Die Positionierung der Schwenkverbindungen für das Kopfende und das Stangenende des Kippzylinders 42 führt dazu, dass die Schar 12 von der Kabine 22 aus gesehen nach links (gegen den Uhrzeigersinn) oder rechts (im Uhrzeigersinn) kippt. Ein Ausfahren der Stange des Kippzylinders 42 kippt die Schar gegen den Uhrzeigersinn. Ein Einfahren des Kippzylinders 42 kippt die Schar 12 von der Bedienerkabine 22 aus gesehen nach rechts oder im Uhrzeigersinn. In alternativen Ausführungsformen wird die Schar 12 durch verschiedene Mechanismen (z. B. einen elektrischen oder hydraulischen Motor) gekippt. Der Kippzylinder 42 ist in einer oder mehreren Ausführungsformen anders konfiguriert, wie etwa eine Konfiguration, in der der Zylinder 42 vertikal montiert und auf der linken oder rechten Seite der Schar 12 positioniert ist, oder eine Konfiguration mit zwei Kippzylindern.
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Die Schar 12 wird durch Betätigung von Winkelzylindern 50, von denen einer dargestellt ist, relativ zum Arbeitsfahrzeug 10 abgewinkelt. Für jeden der Winkelzylinder 50 ist das Stangenende schwenkbar mit einer Schar 12 verbunden, während das Kopfende schwenkbar mit dem Rahmen 31 verbunden ist. Einer der Winkelzylinder 50 ist auf der linken Seite des Arbeitsfahrzeugs 10 positioniert und der andere Winkelzylinder 50 sind auf der rechten Seite des Arbeitsfahrzeugs 10 positioniert. Ein Ausfahren des linken Winkelzylinders 50 und das Einfahren des rechten Winkelzylinders 50 winkelt die Schar 12 nach rechts, so dass die rechte Seite der Schar 12, von der Kabine 22 aus gesehen, näher an die Kabine gezogen wird. Das Einfahren des linken Winkelzylinders 50 und das Ausfahren des rechten Winkelzylinders 50 winkelt die Schar 12 nach links, so dass die linke Seite der Schar 12 näher an die Kabine 22 gezogen wird. In alternativen Ausführungsformen wird die Schar 12 durch einen anderen Mechanismus abgewinkelt, oder die Winkelzylinder 50 sind anders konfiguriert.
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Die Schar 12 ist in Bezug auf die Kabine 22 geneigt, wobei ein Neigungszylinder 53 an einem Ende mit dem nach oben ragenden Abschnitt 48 und an einem anderen Ende mit der Schar 12 verbunden ist. Das Aus- und Einfahren des Zylinders 53 bewegt eine Oberkante 49 der Schar 12 in Richtung der Kabine 12 oder von dieser weg, um die gewünschte Neigung zu erzielen. Die Neigung der Schar 12 wird ebenfalls durch Anheben und Absenken des C-Rahmens 31 bereitgestellt, wobei die Hubzylinder 32 (siehe 1) Enden aufweisen, die mit den Schwenkstellen 55 gekoppelt sind. In einer weiteren Ausführungsform ist der Neigungszylinder 53 nicht beinhaltet und das Einfahren und Ausfahren der Zylinder 50 neigt die Schar 12 um das Kugellager 46.
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Ein oder mehrere Anbaugerätsteuergeräte 52, die sich an einer Benutzerschnittstelle eines Arbeitsplatzes 54 befinden, sind für den in der Kabine 22 anwesenden Bediener zugänglich. Der Arbeitsplatz des Benutzers beinhaltet eine vordere Konsole 56, die eine Griffstange 57 trägt, die sich an einem vorderen Abschnitt der Kabine 22 befindet, und einen Arbeitsplatz 58, der sich an oder nahe den Armen eines Bedienerstuhls 60 befindet. Die Steuergeräte 52 sind operativ mit einer Steuerung 62 verbunden. Die Steuerung 62 empfängt Signale von den Steuergeräten 52, um die Position der Schar 12 einzustellen. In weiteren Ausführungsformen befinden sich die Anbaugerätesteuergeräte an der vorderen Konsole 56 oder an der vorderen Konsole 56 und der Arbeitsstation 58.
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Die Steuergeräte 52 befinden sich an einer Benutzerschnittstelle, die eine Vielzahl vom Bediener wählbarer Tasten, Schalter, Joysticks und Kippschalter enthält, die konfiguriert sind, damit der Bediener die Vorgänge und Funktionen des Fahrzeugs 10 steuern kann. Die Benutzeroberfläche, in einer Ausführung, umfasst eine Benutzeroberflächenvorrichtung mit einem Bildschirm, der eine Vielzahl von durch den Benutzer wählbaren Tasten zur Auswahl aus einer Vielzahl von Befehlen oder Menüs enthält, von denen jedes über einen Touchscreen, der über ein Display verfügt, ausgewählt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Benutzerschnittstelle eine Vielzahl von mechanischen Drucktasten sowie einen Touchscreen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Benutzerschnittstelle einen Bildschirm und ausschließlich mechanische Drucktasten. Bei einer oder mehreren Ausführungsvarianten erfolgt die Verstellung der Schar gegenüber dem Rahmen über einen oder mehrere Hebel oder Joysticks.
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Das Einstellen der Stellglieder 32, 42 und 50 erfolgt durch den Bediener mithilfe der Steuergeräte 52, die operativ mit der Steuerung 62 gekoppelt sind, wie in 5 zu sehen ist, die sich in einer Ausführungsform innerhalb des Rahmens 16 befindet. Andere Positionen der Steuerung 62 werden in Betracht gezogen, einschließlich der Kabine 22. Die Steuergeräte 52 sind operativ mit der Steuerung 62 verbunden, die operativ ist, um die Hubzylinder 32, die Kippzylinder 42, die Winkelzylinder 50 und den Neigungszylinder 53 einzustellen. Die Einstellung eines oder mehrerer der Steuergeräte erzeugt eine befohlene Position, die von der Steuerung 62 empfangen wird, die für die Steuerung 62 eine Richtung und Endposition der Schar identifiziert, um einen gewünschten Planiervorgang zu erreichen.
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In 1 befindet sich eine Antenne 64 im oberen Bereich der Kabine 22, die konfiguriert ist, um Signale von verschiedenen Arten von Maschinensteuersystemen und/oder Maschineninformationssystemen einschließlich eines globalen Positionierungssystems (GPS) zu empfangen und zu senden. Während die Antenne 64 an einem oberen Abschnitt der Kabine 22 dargestellt ist, werden andere Stellen der Antenne 64 in Betracht gezogen, so wie es ein Fachmann auf diesem Gebiet versteht.
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Die Schar 12, wie in den 3 und 4 dargestellt, beinhaltet einen mittleren Abschnitt 70, einen ersten Flügel 72, der drehbar mit einer Seite des mittleren Abschnitts 70 verbunden ist, und einen zweiten Flügel 74, der drehbar mit einer anderen Seite des mittleren Abschnitts 70 gekoppelt ist. Jeder der ersten und zweiten Flügel 72 und 74 sind jeweils drehbar mit dem mittleren Abschnitt 70 an einem ersten Scharnier 76 und einem zweiten Scharnier 78 gekoppelt. Jeder der Flügel 72 und 74 wird einstellbar durch ein Flügelstellglied 79 bewegt, wie in 2 dargestellt. Jede der 3 und 4 veranschaulicht, dass die Flügel 72 und 74 in oder in Richtung des Pfades gefaltet sind, den das Fahrzeug 10 zurückgelegt hat. Wenn keiner der Flügel 72 und 74 eingeklappt ist, sondern im Wesentlichen planar mit dem mittleren Abschnitt 70 ist, wie in 1 dargestellt, ist die Unterkante 51 der gesamten Schar 12, die sich von einem Flügel zum anderen Flügel erstreckt, im Wesentlichen planar in Bezug auf eine Bodenfläche 82 und steht in Kontakt mit der Bodenfläche 82, wenn sie ausreichend abgesenkt ist. Wenn die Flügel 72 und 74 jedoch eingeklappt sind und die Neigung der Schar 12 gleich bleibt, wie in 1 dargestellt, bleibt die gesamte Kante 51 von Flügel zu Flügel in Kontakt mit dem Boden, wenn sie abgesenkt wird.
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Wie in 3 dargestellt, berührt nur ein vorderer Endpunkt 84 jedes Flügels den Boden 82, sollte die Schar 12 nach vorne geneigt sein. In diesem Zustand tritt eine Lücke 86 zwischen dem mittleren Abschnitt 70 der Schar und dem Boden 82 auf, und Material, das durch die Schar 12 bewegt werden soll, bewegt sich durch die Lücke 86, was die Wirksamkeit eines Scharbetriebs reduziert. Zu den zu bewegenden Materialien gehören Schmutz, Erde, Granulat, Schnee und Eis, die an einen gewünschten Ort bewegt werden. Andere Materialien werden in Betracht gezogen.
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Wie in 4 dargestellt, berührt nur die Unterkante 51 den Boden 82, wenn die Schar 12 nach hinten geneigt ist, ohne dass die Schar 12 angehoben wird, und die vorderen Endpunkte 84 werden in Bezug auf den Boden 82 angehoben. In diesem Zustand tritt eine Lücke 88 zwischen den Endpunkten 84 der Schar und dem Boden 82 auf. Ein Teil des Materials, das von der Schar 12 bewegt werden soll, bewegt sich folglich durch die Lücken 88, was die Effektivität eines Scharbetriebs reduziert.
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Wie durch die beiden 3 und 4 dargestellt, ist der Scharkontaktpunkt zum Boden an einer geraden Schar oder einer Schar mit Flügeln, die in gleicher Weise wie eine gerade Schar orientiert sind, ein Punkt, von der Seite gesehen, oder eine gerade Kante, von vorne gesehen. Selbst wenn die Schar an der Oberfläche 82 ganz nach unten verläuft und die Flügel 72 und 74 in Bezug auf die mittlere Schar 70 nicht geneigt sind, berührt die Kante 51 von Flügel zu Flügel gleichzeitig den Boden. Mit einer faltbaren Schar jedoch, wie in den 3 und 4 dargestellt, bewirkt ein beliebiges Ausmaß des Faltens der Flügelabschnitte 72 oder 74, dass die Kante 51 den Boden 82 nur in einer Neigungsposition der Schar zu berührt. Wenn die Schar von einer Nennhöhe aus 2 nach vorne oder nach hinten geneigt ist, berühren die Flügel 72 oder 72 den Boden nicht auf derselben Höhe wie die Schneidkante des mittleren Abschnitts des Flügels. Wie beispielsweise in 3 zu sehen ist, schneidet die Vorderkante der Flügelschneidkante tiefer in den Boden als die Schneidkante des mittleren Abschnitts.
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Um die Lücken zu überwinden, die sich an der mittleren Schar oder an den Flügeln befinden, muss ein Bediener die Neigung der Schar so einstellen, dass die Kanten der Flügel 72 und 74 der Höhe der Kante des mittleren Abschnitts 70 entsprechen. Da die Schneidkanten der Schar 12 für einen Bediener schwer zu sehen sein können, kann die Ausrichtung der Schar 12 in Bezug auf den Boden 82 sehr schwierig sein. Ein solcher Vorgang erfordert selbst für einen erfahrenen Bediener extreme Konzentration. Tatsächlich ist es unter bestimmten Bedingungen, bei denen die Bodenbedingungen und Wetterbedingungen nicht optimal sind, nahezu unmöglich, die Schar 12 richtig zu platzieren. Gleichermaßen kann ein Kippen der Schar 12 aufgrund der Geometrie des Kugelgelenks 46 zwischen der Schar 12 und dem C-Rahmen 31 die Neigung der Schar beeinflussen.
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Um die durch das Planieren einer Oberfläche mit einer Schar mit Flügeln auftretenden Mängel zu überwinden, beinhaltet die vorliegende Offenbarung ein in 5 dargestelltes Steuersystem 100, das die Positionen der Schar 12 in Bezug auf den Boden 82 beibehält, wenn die Flügel 72 und 74 in Bezug auf den mittleren Abschnitt 70 geneigt sind. Durch automatisches Einstellen der Position der Schar als Reaktion auf eine Bedienereingabe wird die Kante der Schar von einem Flügel zum mittleren Abschnitt der Schar und zum anderen Flügel im Wesentlichen entlang einer Ebene gehalten, die von der Bedienersteuerung identifiziert wird, um einen Planiervorgang durchzuführen.
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Wie in 5 zu sehen ist, beinhaltet das Steuersystem 100 die Steuerung 62, die einen Prozessor 104 und einen Speicher 106 beinhaltet. In weiteren Ausführungsformen ist die Steuerung 62 eine verteilte Steuerung mit separaten individuellen Steuerungen, die an verschiedenen Stellen am Fahrzeug 10 verteilt sind. Darüber hinaus ist die Steuerung in der Regel durch elektrische Verdrahtung oder Verkabelung mit verwandten Komponenten fest verdrahtet. In anderen Ausführungsformen enthält die Steuerung 62 jedoch einen drahtlosen Sender und/oder Empfänger zur Kommunikation mit einer gesteuerten oder erfassenden Komponente oder Vorrichtung, die entweder Informationen an die Steuerung liefert oder Steuerungsinformationen an gesteuerte Geräte überträgt.
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Die Steuerung 62 umfasst in verschiedenen Ausführungsformen einen Computer, ein Computersystem oder sonstige programmierbare Geräte. In anderen Ausführungsformen umfasst die Steuerung 62 einen oder mehrere Prozessoren 104 (z. B. Mikroprozessoren) und einen dazugehörigen Speicher 106, der sich intern im Prozessor oder extern zum Prozessor befinden kann. Der Speicher 106 umfasst in einer oder mehreren Ausführungsformen RAM-Bausteine (Random Access Memory), die den Speicher der Steuerung 62 enthalten, sowie beliebige andere Speichertypen, z. B. Cache-Speicher, nichtflüchtige oder Backup-Speicher, programmierbare Speicher oder Flash-Speicher und schreibgeschützte Speicher. Darüber hinaus kann der Speicher einen Speicher enthalten, der sich physisch an einem anderen Ort als die Verarbeitungsgeräte befindet, und er kann jeden Cache-Speicher in einem Verarbeitungsgerät sowie jede als virtueller Speicher verwendete Speicherkapazität umfassen, z. B. wie sie in einem Massenspeichergerät oder einem anderen mit der Steuerung 62 gekoppelten Computer gespeichert ist. Die Massenspeichervorrichtung kann einen Cache oder einen anderen Datenraum enthalten, der Datenbanken enthalten kann. Der Speicher befindet sich in anderen Ausführungsformen in der „Cloud“, wo sich der Speicher an einem entfernten Ort befindet, der die gespeicherten Informationen drahtlos an die Steuerung 62 übermittelt.
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Die Steuerung 62 führt Software-Anwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module oder Datenstrukturen usw. aus oder stützt sich auf diese. Als Reaktion auf die empfangenen Signale werden Softwareroutinen ausgeführt, die sich im integrierten Speicher 106 der Steuerung 62 oder einem anderen Speicher befinden. In anderen Ausführungsformen befinden sich die Computersoftwareanwendungen in der Cloud. Die ausgeführte Software enthält eine oder mehrere spezifische Anwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module oder Befehlsfolgen, die typischerweise als „Programmcode“ bezeichnet werden. Der Programmcode umfasst einen oder mehrere Befehle, die sich im Speicher und in anderen Speichergeräten befinden und die im Speicher befindlichen Befehle ausführen, die auf andere vom System generierte Befehle reagieren oder die auf einer vom Benutzer betriebenen Benutzerschnittstelle zur Verfügung gestellt werden. Der Prozessor 104 ist sowohl für die Ausführung der gespeicherten Programmbefehle als auch für den Zugriff auf die in einer oder mehreren Datentabellen gespeicherten Daten konfiguriert. Eine Telematikeinheit 108 oder ein Sender und/oder Empfänger ist operativ mit der Antenne 64 verbunden, um Informationen drahtlos über zellulare Kommunikation oder andere Arten von Kommunikation, einschließlich Satellit, zu empfangen und zu senden.
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Der Prozessor 104 und der Speicher 106 sind konfiguriert, um die Position der Flügel 72 und 74 zu überwachen, und wenn einer der Flügel 72 oder 74 nach vorne gedreht wird, befiehlt die Steuerung 62 der Neigung der Schar 12, um die Kante 51 der Schar von Flügel zu Flügel entlang einer Ebene zu halten. Die befohlene Neigung basiert auf der aktuell erfassten Scharposition, um die Vorderkante der Flügelschneidkante auf der gleichen Höhe wie der des mittleren Abschnitts der Scharschneidkante zu halten, wodurch die Neigung beibehalten wird. Wenn die Flügel 72 und 74 in Bezug auf den mittleren Abschnitt 70 nicht parallel angelenkt sind, stellt die Steuerung 62 die Neigung der Schar 12 in Bezug auf den Boden auf Grundlage von Eingaben von den Bedienersteuerungen und von den Sensoreingaben ein, um die Neigung der Schar einzustellen, die die Schneidkante der Schar von einem Flügel zu dem anderen Flügel einstellt. In verschiedenen Ausführungsformen ist jeder Flügel 72 oder 74 einzeln steuerbar, so dass der Winkel eines Flügels sich von dem Winkel des anderen Flügels unterscheidet.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Maschinenmonitor 110, der in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere Kameras beinhaltet, die sich am Fahrzeug befinden, und einen visuellen Anzeigebildschirm, der sich in der Kabine 22 befindet, um das Fahrzeug anzuzeigen, einschließlich der Position des Fahrzeugs in Bezug auf den Boden, wie etwa Richtung, Neigung und Position innerhalb eines Arbeitsbereichs, der planiert wird. Die Fahrgestellneigung wird durch einen Fahrgestellneigungssensor 112 bereitgestellt, wie etwa eine Trägheitsmesseinheit (Inertial Measurement Unit - IMU), die Neigungssignale an die Steuerung 62 überträgt, die in einer oder mehreren Ausführungsformen von dem Prozessor 104 verwendet werden, um die Scharposition einzustellen. Zusätzliche Scharinformationen werden von einem Scharpositionssensor 114 bereitgestellt, der in verschiedenen Ausführungsformen eine IMU oder einen Zylindersensor beinhaltet. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Zylindersensor einen internen Sensor, der das Ausmaß des Ausfahrens eines Zylinderarms von einem Zylinderkörper bestimmt. Das resultierende Signal wird am Prozessor 104 empfangen und verwendet, um die Scharposition zu bestimmen. In einer Ausführungsform beinhalten eine oder mehrere Datentabellen 116 kinematische Informationen, die in Kombination mit dem Scharpositionssignal, das von dem Sensor 114 empfangen wurde, die Scharposition bestimmen.
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Jeder der Flügel 72 und 74, der durch einen der Flügelzylinder 79 bewegt wird, beinhaltet einen Scharflügelwinkelpositionssensor 118. In einer Ausführungsform befindet sich der Sensor 118 an dem Schwenkpunkt, um den sich der Flügel dreht, wie etwa einem Drehwinkelsensor. In einer weiteren Ausführungsform bestimmt ein Zylindersensor das Ausfahren des Flügelzylinderarms aus dem Flügelzylinder, der zum Bestimmen des Flügelwinkels verwendet wird. Andere Sensoren werden in Betracht gezogen.
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Jeder der Hubzylinder 32, die Kippzylinder 42 und der Neigungszylinder 53 sind mit Steuerventilen 122 gekoppelt, um den entsprechenden Zylinder gemäß den Anweisungen der Bedienersteuerungen 52 zu bewegen. Winkel-/Flügelumleitventile 124 sind operativ mit den Flügelzylindern 79 verbunden, wie es ein Fachmann auf diesem Gebiet versteht.
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Der Prozessor 104 empfängt Status- und Positionssignale von jedem der Sensoren, der IMUs oder Zylinderpositionssensoren und bestimmt die Position der Schar 12 auf Grundlage dieser Eingangssignale. Der Speicher 106 beinhaltet ein kinematisches Modell der Schar 12 und die Geometrie des C-Rahmens 31. Der Prozessor 104 bestimmt auf Grundlage der Programmanweisungen, wann die Schar zu positionieren ist, wie viel die Schar zu positionieren ist und die endgültige Position der Schar 12 auf Grundlage der Benutzersteuerungen 52, die die Richtung und Größe der Scharhub-, Kipp- und/oder Neigungsventilbefehle bereitstellen. Beim Bestimmen dieser Werte wird die Neigung der Schar automatisch eingestellt, so dass jede der Schneidkanten der Flügel 72, 74 und der mittleren Schar 70 im Wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Oberfläche angeordnet ist, die planiert wird. In einer weiteren Ausführungsform werden die Flügel 72 und 74 sowie die Scharneigung eingestellt, indem Positionen der Flügel gleichzeitig mit dem Anheben/Neigen der Schar befohlen werden, um die Leistung zu verbessern und einen glatten Schnitt zu erzielen, ohne dass die Flügelkanten in die Planierung schneiden oder über die Planierung angehoben werden.
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6 veranschaulicht ein Blockdiagramm 150 eines Prozesses zum automatischen Positionieren der Schar 12 auf Grundlage der Position der Flügel 72 und 74 als Reaktion auf einen Scharbefehl des Bedieners. Anfangs bestimmt die Steuerung 62 bei Block 152 die Position der Flügel 72 und 74. In einer Ausführungsform ist die Position jedes Flügels 72 und 74 mit dem mittleren Abschnitt 70 gleich. Sobald die Scharflügelprojektion bei Block 152 bestimmt wird, wird der bestimmte Wert mit einer nicht geneigten Position der Flügel verglichen, um zu bestimmen, ob die Flügel bei Block 154 geneigt (in Richtung der Fahrtrichtung „eingeklappt“) sind. Anderenfalls kehrt der Prozess zu Block 152 zurück, um zu bestimmen, wann die Flügel eingeklappt sind. Wenn die Flügel bei Block 154 eingeklappt sind, wird eine Scharlängsneigung durch den Scharpositionssensor 114 bei Block 156 identifiziert. Die Scharlängsneigung identifiziert die Neigung der Schneidkante 51 des mittleren Abschnitts der Schar 70. Dieser Wert der Scharlängsneigung ist im Speicher 106 oder an anderen Speicherorten gespeichert. Bei Block 158 wird eine Fahrgestelllängsneigung bestimmt und im Speicher 106 gespeichert. Die Fahrgestelllängsneigung identifiziert eine Neigung des Fahrzeugs in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf die Schwerkraft. Sobald die Werte der Scharlängsneigung und der Fahrgestelllängsneigung bestimmt sind, bestimmt die Steuerung 62 bei Block 160, ob die Neigung der Schar 12 eingestellt werden muss, um die Scharkante, einschließlich der Flügelkanten, an einer Stelle zu halten, die im Wesentlichen parallel zur Oberfläche und insbesondere zu der beabsichtigten Planierung ist, die durch den Bediener unter Verwendung der Steuervorrichtungen 52 vorbereitet wird. Wenn die Scharneigung wie bei Block 160 bestimmt eingestellt werden sollte, bestimmt die Steuerung 62 die erforderliche Scharneigung, um die befohlene Position der Schar 12 bei Block 162 zu erreichen. In einer weiteren Ausführungsform wird das befohlene Scharsignal durch die Steuerung 62 modifiziert, um eine Scharneigung zu erreichen, die die Kanten der Flügel und den mittleren Abschnitt der Schar mit der beabsichtigten Planierung ausrichtet. Sobald die erforderliche Scharposition bestimmt ist, wird die Scharneigung bei Bedarf bei Block 164 eingestellt.
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Der Prozess des Einstellens der Scharneigung basierend auf der Flügelposition wird durchgeführt, wenn der Bediener die Schar nach oben oder unten bewegt, die Kippstellung der Schar oder den Winkel der Schar einstellt. Das Fahrzeugsteuersystem stellt die Neigung der Schar als Reaktion auf die von den Bedienelementen übertragenen Befehle des Bedieners automatisch ein, so dass die Vorderkante der Flügelschneidkanten auf der gleichen Höhe als die Schneidkante des mittleren Abschnitts liegt, wodurch die Neigung beibehalten wird. Die Form der Flügelschwenkstellen 76 und 78 in Bezug auf die Hauptscharbaugruppe 70 zusammen mit überlappenden vorstehenden Kurven 170 und 172 der Scharbaugruppe 12 minimiert die Lücke zwischen Boden und Schar auf eine solche Weise, dass Material daran gehindert wird, durch oder unter die Flügel oder den mittleren Abschnitt der Schar zu gelangen. Die überlappenden vorstehenden Kurven 170 und 172 sind jeweils Kanten eines Metallblechs 178, das die vordere Fläche der Schar 12 bildet.
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7 ist eine Rückansicht der Scharbaugruppe 12 mit einem Flügel 72, der sich in einer vorderen oder eingeklappten Position befindet. Das Stellglied 79 ist ausgefahren, um den Flügel 72 in Bezug auf den mittleren Abschnitt 70 der Schar 12 zu neigen. In dieser Position ist ein Rahmen 180 des mittleren Abschnitts 70 von einem Rahmen 182 des Flügels 72 beabstandet, so dass sich eine Lücke 184 zwischen jedem Rahmen 180 und 182 befindet. Die Lücke 184 ist jedoch an der Vorderseite der Schar 12 durch das Ende des Metallblechs im Wesentlichen geschlossen, wie in 7 gesehen. Dies ist auch in den Vorderansichten der 3 und 4 zu sehen. Wenn die Flügel 70 und 72 planar mit dem mittleren Abschnitt 70 sind, erstreckt sich das Metallblech 178 über ein Metallblech, das die vordere Fläche der Flügel definiert. Beim Neigen der Flügel 70 und 72 überdeckt das Blech 178 jedoch die Lücke 184 und verhindert im Wesentlichen, dass sich Material durch die Lücke 184 bewegt. Da die vorderen Flächen des mittleren Abschnitts 70 und der Flügel 72 und 74 konkav sind, werden die überlappenden Enden des Materials des mittleren Abschnitts durch die Neigung der Flügel nicht wesentlich verformt. Die Schar 12 beinhaltet Blockierungsstrukturen 186, um eine weitere Bewegung der Flügel in Bezug auf den mittleren Abschnitt 70 zu verhindern, wenn die Flügel nicht geneigt sind.
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Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, die die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung beinhalten, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Stattdessen soll diese Anmeldung alle Variationen, Nutzungs- oder Anpassungsmöglichkeiten unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken. Während die Begriffe „größer als“ und „kleiner als“ für den Vergleich verwendet wurden, gilt außerdem, dass die Bestimmung der Gleichheit mit einem Wert durch die Bestimmung von kleiner als oder größer als erfolgen kann. Ferner ist diese Anmeldung dazu bestimmt, Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abzudecken, die in den Rahmen der bekannten oder üblichen Praxis auf dem Fachgebiet fallen, auf das sich diese Offenbarung bezieht, und sich im Rahmen der beigefügten Ansprüche bewegen.
