DE112006002183T5

DE112006002183T5 - Lenksystem

Info

Publication number: DE112006002183T5
Application number: DE112006002183T
Authority: DE
Inventors: Thomas Bauer; Soeren Moeller Hansen
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-08-18
Also published as: US9809248B2; WO2007019862A1; US20090166124A1; DE112006002183B4

Abstract

Lenksystem, das aufweist:
– ein gesteuertes Element, das auf Grund einer Lenkeingabe in einem neutralen Bereich mit einer Neutralposition und in Bereichen aus gegenüberliegenden Seiten des neutralen Bereiches bewegbar ist,
– einen Handgriff zur Anforderung einer gewünschten Position des gesteuerten Elements, wobei der Handgriff zwischen Vorgabepunkten in einer mittleren Zone, die einen mittleren Vorgabepunkt und Vorgabepunkten auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Zone bewegbar ist, und
– eine Lenkeinheit zum Empfang von Vorgabepunkten vom Handgriff und zur Bewegung des gesteuerten Elementes zu einer entsprechenden Position, wobei die Lenkeinheit zur Veränderung einer Geschwindigkeit vorgesehen ist, mit der das gesteuerte Element bewegt wird, wenn das gesteuerte Element im neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird.

Description

Einleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für eine mobile Maschine, wie z. B. ein Fahrzeug oder ein Schiff. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einem Handgriff, der zwischen Vorgabepunkten in einer Mittelzone und Vorgabepunkten auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelzone beweglich ist, und eine Lenkeinheit zur Bewegung eines gesteuerten Elementes in einem Neutralbereich und in Bereichen auf gegenüberliegenden Seiten des Neutralbereiches.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeuge, insbesondere Geländemaschinen, wie Radlader, Bagger, Bulldozer, Traktoren, Erntemaschinen und ähnlichen Hochleistungsmaschinen, arbeiten mit hydraulischen, elektrohydraulischen und elektrischen Lenksyste men. Typischerweise erhält das Lenksystem eine gewünschte Eingabe zur Angabe einer gewünschten Winkelbewegung des Fahrzeugs. Die Eingabe kann über Eingabemittel, wie z. B. ein Joystick, ein Lenkrad, erfolgen, oder die Eingabe von einem GPS-System oder einem ähnlichen System zur Positionierung und Überwachung abgeleitet werden. Die Eingabe wird in ein Signal für einen Aktuator, z. B. einen hydraulischen Zylinder, umgewandelt, der ein gelenktes Element, z. B. ein Rad eines Fahrzeuges oder ein Ruder eines Schiffes, bewegt. Ein Lenksystem wird z. B. in US 6,668,967 offenbart.
In einer vollhydraulischen Lenkung wird der Aktuator typischerweise über eine Lenkeinheit mit einem hydraulischen Fluss versorgt, die mit den Lenkeingabemitteln verbunden ist. Die Lenkeinheit umfasst oft einen Schieber, der in Abhängigkeit von der Position der Eingabemittel bewegt wird. Der Schieber öffnet oder schließt eine Verbindung von einer Quelle von hydraulischer Flüssigkeit unter Druck zu einer von zwei hydraulischen Öffnungen des Aktuators. Ein Flüssigkeitsstrom in eine der Öffnungen zwingt den Aktuator zu einer Bewegung in eine Richtung und ein Flüssigkeitsstrom in die andere Öffnung zwingt den Aktuator in eine entgegen gesetzte Richtung, z. B. rechts oder links. Typischerweise sind die Eingabemittel ein Lenkrad oder ein Joystick. Die Eingabemittel sind beweglich zwischen einem mittleren Vorgabepunkt und Vorgabepunkten auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Vorgabepunktes, z. B. entsprechend einer Rechtsdrehung oder einer Linksdrehung. Die Lenkeinheit ist normalerweise zur Aktivierung des Aktuators zur Bewegung in die rechte Richtung vorgesehen, so lange sich die Eingabemittel rechts vom mittleren Vor gabepunkt befinden, und in die linke Richtung, so lange sich die Eingabemittel links vom mittleren Vorgabepunkt befinden. Im mittleren Vorgabepunkt wird der Aktuator normalerweise gestoppt, und das gelenkte Element wird in der Position blockiert, wo es sich befand, als die Eingabemittel den Vorgabepunkt erreichten. Dies wird mitunter eine gesteuerte Lenkung genannt. Alternativ kehren der Aktuator und damit das gelenkte Element zu einer neutralen Position zurück. Normalerweise sind die Eingabemittel in Richtung des mittleren Vorgabepunkts vorgespannt. Das heißt, dass der Benutzer die Eingabemittel vom mittleren Vorgabepunkt weg zwingt, und wenn der Benutzer seinen Griff am Joystick oder am Lenkrad löst oder in anderer Weise die Eingabemittel loslässt, kehren die Eingabemittel zum mittleren Vorgabepunkt zurück. Dies wird mitunter eine geregelte Lenkung genannt.
Eine Änderung der Beschleunigung, oft einen „Jerk" genannt, kann für den Fahrer unangenehm sein. Insbesondere bei Gelenkfahrzeugen können Jerks erfolgen, wenn das Eingabemittel zu schnell zum mittleren Vorgabepunkt oder zu einem rechten oder linken Außenvorgabepunkt bewegt wird, und um solche Jerks zu vermeiden gibt es Systeme, in denen die Lenkeinheit dafür vorgesehen ist den Schieber mit reduzierter Geschwindigkeit zu bewegen. Dies reduziert selbstverständlich die Lenkgeschwindigkeit und kann irritierend oder in gewissen Fällen sogar gefährlich sein.
Beschreibung der Erfindung
Unter Hinweis auf die oben erwähnten Probleme mit Jerks ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Lenksystem vorzusehen, das schneller reagiert als herkömmliche Systeme. Entsprechend sieht die Erfindung ein Lenksystem vor, das Folgendes aufweist: ein gesteuertes Element, das auf Grund einer Lenkeingabe in einem neutralen Bereich mit einer Neutralposition und in Bereichen auf gegenüberliegenden Seiten des neutralen Bereiches bewegbar ist, einen Handgriff zur Anforderung einer gewünschten Position des gesteuerten Elements, wobei der Handgriff zwischen Vorgabepunkten in einer mittleren Zone, die einen mittleren Vorgabepunkt aufweist und Vorgabepunkten auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Zone bewegbar ist, und eine Lenkeinheit zum Empfang von Vorgabepunkten vom Handgriff und zur Bewegung des gesteuerten Elementes zu einer entsprechenden Position, wobei die Lenkeinheit zur Veränderung einer Geschwindigkeit vorgesehen ist, mit der das gesteuerte Element bewegt wird, wenn das gesteuerte Element im neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird.
Da die Geschwindigkeit variabel ist, kann eine niedrige Geschwindigkeit für Bewegungen gewählt werden, die Jerks verursachen können, und eine höhere Geschwindigkeit kann gewählt werden, wann immer es in einer bestimmten Verkehrssituation erforderlich ist.
Das gesteuerte Element kann Räder, Ruder, Gelenke oder ähnliche gelenkte Elemente von mobilen Maschinen sein, wie z. B. einem Fahrzeug oder einem Schiff. Alternativ kann das gesteuerte Element eine hydraulische Komponente, eine magnetische Komponente oder eine ähnliche Komponente zur Steuerung eines gelenkten Elementes sein.
In Ausführungen, wo das gesteuerte Element ein gelenktes Element ist, kann die neutrale Position des gesteuerten Elementes einer Bewegung der mobilen Maschine in einer geraden Vorwärtsbewegung oder einer geraden Rückwärtsbewegung entsprechen.
Insbesondere kann die Lenkeinheit zum Wählen zwischen einer hohen Rampenabwärtsgeschwindigkeit und einer niedrigen Rampenabwärtsgeschwindigkeit vorgesehen sein, mit der das gesteuerte Element bewegt wird, wenn das gesteuerte Element im neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird. Für Bewegungen weg von der neutralen Position kann die Lenkeinheit dafür vorgesehen sein eine Rampenaufwärtsgeschwindigkeit zu wählen.
In anderen Ausführungen, wo das gesteuerte Element eine Komponente zur Steuerung eines gelenkten Elementes ist, kann das gesteuerte Element der Schieber eines hydraulischen Ventils sein, das die Flussrichtung zu und von einem Aktuator zur Bewegung des gelenkten Elementes der mobilen Maschine steuert. In diesem Fall kann die neutrale Position des gesteuerten Elements einer Situation entsprechen, in der das gelenkte Element nicht betätigt ist, und in der die mobile Maschine dann einen ungeänderten Weg weiter folgt. Zum Beispiel ist das gesteuerte Element ein Schieber eines Ventils. Wenn der Schieber zur neutralen Position bewegt wird, wird der hydraulische Fluss zu und von dem gelenkten Element ge stoppt, und das gelenkte Element wird in einer festen Position blockiert, d. h. eine Steuerung. Alternativ kann das System zusätzlich ein Regelsystem aufweisen, das das gelenkte Element in seine ursprüngliche Position zurückbringt, was einer Bewegung der mobilen Maschine in eine gerade Vorwärtsrichtung oder eine gerade Rückwärtsrichtung entspricht, wenn der Schieber zur neutralen Position bewegt wird, d. h. eine Regelung.
Bewegungen des gesteuerten Elementes im neutralen Bereich können geringen Bewegungen des gesteuerten Elementes entsprechen, wogegen Bewegungen außerhalb des neutralen Bereiches größeren Bewegungen des gesteuerten Elementes entsprechen.
Der Handgriff kann ein Joystick, ein Lenkrad oder Ähnliches zur manuellen Lenkung einer mobilen Maschine sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Handgriff durch Eingaben aus einem GPS-System oder einem ähnlichen System zur Positionierung und Überwachung gesteuert werden.
Wenn der Handgriff vom Betreiber zu einem Vorgabepunkt der mobilen Maschine bewegt wird, stellt der Vorgabepunkt eine gewünschte Position des gesteuerten Elementes dar, und nachfolgend bewegt das System das gesteuerte Element. Auf Grund von Toleranzen, Fehlern u. s. w. wird das gesteuerte Element nicht unbedingt zur gewünschten Position bewegt, sondern eher zu einer entsprechenden, gesteuerten Position.
Wenn der Vorgabepunkt der mittlere Vorgabepunkt ist, wird das gesteuerte Element im Wesentlichen in seine neutrale Position bewegt. Wenn der Vorgabepunkt eine äußere rechte Position ist, wird das gesteuerte Element im Wesentlichen in seine äußere rechte Position bewegt. Vorgabepunkte in der mittleren Zone können geringen linken oder rechten Bewegungen des gesteuerten Elementes entsprechen, wogegen Vorgabepunkte auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Zone größere linke oder rechte Bewegungen des gesteuerten Elementes entsprechen können.
Die Lenkeinheit kann in einem gewöhnlichen CPU-System mit einem Datenspeicher, aus dem verschiedene Geschwindigkeiten herausgeholt werden können, implementiert sein. In einem hydraulischen System kann die Lenkeinheit verschiedene Ventile aufweisen, die den hydraulischen Fluss zur Bewegung des gesteuerten Elementes regeln, oder sie kann verschiedene Solenoide zur Bewegung des gesteuerten Elementes aufweisen. Andere Mittel zur Bewegung des gesteuerten Elementes können auch verwendet werden.
Das Lenksystem kann außerdem ein Ventil aufweisen, mit einem Gehäuse, das eine Einlassöffnung, die mit einer Flüssigkeitsquelle verbindbar ist, erste und zweite Öffnungen, die mit ersten und zweiten Öffnungen eines druckbetriebenen Gerätes verbindbar sind, und eine Auslassöffnung, die mit einem Tank verbindbar ist, aufweist. Das Ventil kann einen Schieber aufweisen, der zwischen Ventilpositionen im Gehäuse bewegbar ist, zur Lieferung eines variablen Flüssigkeitsstromes von der Quelle zu einer der ersten oder zweiten Öffnungen des Gerätes und von der anderen Öffnung zum Tank. In dieser Ausführung kann das gesteuerte Element durch den Schieber gebildet sein.
Das druckbetriebene Gerät kann ein hydraulischer Lenkzylinder sein, der mit dem gelenkten Element der mobilen Maschine zwecks Bewegung des gelenkten Elementes in Abhängigkeit der Flussrichtung der Flüssigkeit verbunden ist. Wenn Flüssigkeit in die erste Öffnung hinein und aus der zweiten Öffnung hinaus fließt, wird das gelenkte Element nach rechts bewegt, und in der umgekehrten Situation wird das gelenkte Element nach links bewegt.
Wenn das gesteuerte Element mit der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit bewegt wird, gibt es lediglich eine geringe Zeitverzögerung zwischen der Bewegung des Handgriffs und der Bewegung des gesteuerten Elementes. Diese geringe Zeitverzögerung kann durch mechanische Trägheit, Toleranzen und die Viskosität der hydraulischen Flüssigkeit verursacht sein, die auch die Bewegung verzögern kann. Wenn das gesteuerte Element mit der langsamen Rampenabwärtsgeschwindigkeit bewegt wird, kann das gesteuerte Element mit einer größeren Zeitverzögerung bewegt werden. Dadurch kann das gesteuerte Element langsam in die neutrale Position zurückkehren.
Wenn der Handgriff von einem Vorgabepunkt an einer Seite der mittleren Zone zur gegenüberliegenden Seite der mittleren Zone bewegt wird, kann dies einer Bewegung von einer größeren rechten Bewegung zu einer größeren linken Bewegung des gesteuerten Elementes (oder einer umgekehrten Bewegung) entsprechen. Diese Bewegung deutet an, dass der Betreiber z. B. meint, dass eine schnelle Richtungsänderung notwendig ist oder eine aktive Steuerung der mobilen Maschine ohne eine Verzögerung erforderlich ist. In diesem Fall kann das gesteuerte Element mit der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit, bis es die neutrale Position erreicht, und danach mit der Rampenaufwärtsgeschwindigkeit bewegt werden, oder alternativ wird das gesteuerte Element mit einer konstanten Geschwindigkeit durch den ganzen neutralen Bereich hindurch bewegt. Die konstante Geschwindigkeit kann die schnelle Rampenabwärtsgeschwindigkeit sein.
Jerks treten oft auf, wenn der Betreiber den Handgriff loslässt, und der Handgriff dadurch schnell zur mittleren Zone zurückkehrt. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit der Bewegung unwichtig, und das System kann deshalb für die Verhinderung von Jerks vorgesehen sein. Damit kann die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit zumindest teilweise verwendet werden, wenn der Handgriff von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position in der mittleren Zone bewegt wird.
Bei Bewegungen des Handgriffs außerhalb der mittleren Zone kann die Geschwindigkeit wichtig sein, und eine Verlangsamung kann irritierend oder sogar gefährlich sein. Das System kann deshalb bei solchen Bewegungen des Handgriffs zum Wählen der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit des gesteuerten Elementes vorgesehen sein. Wenn das gesteuerte Element von einer Position auf einer Seite des neutralen Bereiches zu einer Position im neutralen Bereich bewegt wird, kann die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit nach der Anwendung der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit angewendet werden.
Da Jerks oft dann auftreten, wenn der Betreiber den Handgriff loslässt, kann die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt angewendet werden, wo das gesteuerte Element den neutralen Bereich erreicht, so dass Jerks vermieden werden. Andererseits kann die schnelle Rampenabwärtsgeschwindigkeit angewendet werden, wenn das gesteuerte Element von der neutralen Position weg bewegt wird.
Wenn der Betreiber die Bewegung des gesteuerten Elementes stoppen will, können Jerks vermieden werden, wenn die Bewegung verlangsamt wird, bevor sie ganz gestoppt wird. Damit kann die langsame Rampenabwärtsbewegung angewendet werden, wenn das gesteuerte Element nach einer Bewegung des Handgriffs von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position innerhalb der mittleren Zone im neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird.
Wenn das gesteuerte Element bei einer Bewegung des Handgriffs von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position auf der gegenüberliegenden Seite der mittleren Zone in dem neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird, kann die schnelle Rampenabwärtsgeschwindigkeit angewendet werden, da Bewegungen des Handgriffs zwischen gegenüberliegenden Seiten der mittleren Zone anzeigen, dass der Betreiber z. B. meint, dass eine schnelle Richtungsänderung notwendig ist, oder eine aktive Regelung der mobilen Maschine ohne eine Verzögerung erforderlich ist.
Die Lenkeinheit kann zur Steuerung der Bewegung des gesteuerten Elementes in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsprofil vorgesehen sein, das ein Verhältnis zwischen einer Geschwindigkeit des gesteuerten Elementes und einer Geschwindigkeit des Handgriffs ausdrückt. Zwei verschiedene Verhältnisse können für die schnelle und die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit verwendet werden. Das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des gesteuerten Elementes und der Geschwindigkeit des Handgriffs kann direkt proportional sein.
Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird eine Ausführung der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
1 ein Fahrzeug zeigt,
2 eine Lenkeinrichtung zeigt, und
3 und 4 schematische Profile der Bewegung des gesteuerten Elementes im Vergleich zur Bewegung des Handgriffs zeigen.
1 zeigt eine mobile Maschine 1 in der Form eines Frontladers oder eines Schaufelladers 1. Die Vorderräder 2 des Laders 1 sind an einem Vorderteil 3 und die Hinterräder 4 sind an einem Hinterteil 5 angebracht. Eine Schaufel 6 ist am Vorderteil angebracht und das Hinterteil 5 trägt einen Motor (nicht gezeigt). Vorderteil und Hinterteil 3, 5 sind durch ein Gelenk 7 ver bunden, das ungefähr in der Mitte des Frontladers 1 angeordnet ist und eine Drehung des Vorderteils 3 im Verhältnis zum Hinterteil 5 ermöglicht. Die Drehung wird von einem hydraulischen Zylinder 8 erzeugt. Generell wird das offenbarte Fahrzeug ein Gelenkfahrzeug 1 genannt. In einem Gelenkfahrzeug 1 wird der Fahrer einer seitlichen Beschleunigung ausgesetzt, jedes Mal, wenn das Vorderteil im Verhältnis zum Hinterteil 5 bewegt wird. Eine solche Beschleunigungsänderung, oft Jerk genannt, kann für den Fahrer unangenehm sein.
Ein Fahrer, der im Fahrersitz 9 sitzt, kann einen Handgriff, z. B. ein Lenkrad, und dadurch auch eine Lenkradsäule 10 oder einen Joystick 11 aktivieren, um das Fahrzeug 1 zu lenken. Die entsprechenden Steuersignale werden in einer Steuereinheit 12 verarbeitet, die in 2 schematisch gezeigt wird. Um die Verarbeitung zu ermöglichen, ist eine elektrische Verbindung 13 zwischen dem Joystick 11 und der Steuereinheit 12 vorgesehen. Eine hydraulische Verbindung 14 dient der Übertragung von hydraulischen Signalen vom Handgriff 10 zur Steuereinheit 12.
2 zeigt eine vereinfachte Lenkung, in der nur die beiden Vorderräder 2 an einer Achse 15 gelenkt werden. Das Lenksystem nach der Erfindung ist aber auch anwendbar für eine fortgeschrittenere Lenkung, wie z. B. eine Lenkung eines Gelenkfahrzeuges 1 wie in 1 gezeigt.
In einem Gelenkfahrzeug 1 bewirkt eine Lenkung eine Drehung der beiden Fahrzeugteile 3, 5 im Verhältnis zu einander. Der Zylinder 8 empfängt hydraulische Flüssigkeit unter Druck, wodurch seine Kolbenstange in eine Ein- und Ausbewegung versetzt wird. Die Zufuhr von hydraulischer Flüssigkeit wird hauptsächlich von einem Ventil bestimmt, das in Verbindung mit oder Teil der Regeleinheit 12 ist. In der Ausführung nach 2 kann das Ventilelement 16, d. h. ein Schieber, über die hydraulische Verbindung 14 bewegt werden, die ein hydraulisches Lenksignal vom Handgriff 10 zum Ventil überträgt, um den Schieber in einem Gehäuse 17 des Ventils zu bewegen. Alternativ kann der Schieber über einen elektrischen Aktuator 18, der Signale vom Joystick 11 über die elektrische Verbindung 13 erhält, vgl. 1, bewegt werden.
Um Jerks zu vermeiden oder zumindest so sehr zu reduzieren, dass sie vom Fahrer nicht mehr als unangenehm empfunden werden, wird die Bewegung des Ventilelements 16 gesteuert. Oder eher, seine Bewegungsgeschwindigkeit wird begrenzt, so dass, zum Beispiel, ein Ölstrom (oder der Strom einer anderen hydraulischen Flüssigkeit) in den Zylinder 8 hinein nur um eine vorbestimmte Geschwindigkeit, d. h. eine Rampenabwärtsgeschwindigkeit, abnehmen kann. Dadurch kann eine augenblickliche Blockierung der Bewegung des Zylinders 8 und ein plötzliches Ende der Lenkbewegung verhindert werden.
Wenn das Ventilelement 16 über den Joystick 11 elektrisch gesteuert wird, d. h. über den elektrischen Aktuator 18, kann ein unzulässiger Jerk durch angemessene Steuerung der Geschwindigkeit eines Schiebers im Ventilelement 16 unterdrückt werden. Das Ventilelement 16 kann also mit Hilfe des Lenkrades über die Lenksäule 10 über die hydraulische Verbindung 14 hydraulisch gesteuert werden.
Jerks können insbesondere dann auftreten, wenn der Fahrer die Lenkung durch Loslassen des Handgriffs 10, 11 beendet, wobei der Handgriff schnell in die mittlere Zone zurückkehrt. Wenn das gesteuerte Element mit der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit bewegt worden wäre, könnten Schwingungen im Lenksystem des Fahrzeuges 1 entstehen und der Fahrer könnte unangenehme Jerks erfahren. Durch eine Begrenzung der Geschwindigkeit des gesteuerten Elementes, in diesem Fall das Ventilelement 16, können Jerks reduziert oder verhindert werden.
Es kann aber geschehen, dass eine solche Jerkbegrenzung einen negativen Einfluss auf die Steuerbarkeit des Fahrzeuges 1 hat. Eine Lösung ist, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilelements 16 von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 abhängig gemacht wird, z. B. so, dass eine höhere Fahrgeschwindigkeit eine höhere Geschwindigkeit des Ventilelementes 16 bewirkt. Ein Geschwindigkeitssensor kann vorgesehen sein, der mit einem entsprechenden Steuergerät verbunden ist, das für die Steuerung der Geschwindigkeit des Ventilelementes 16 zuständig ist.
In ähnlicher Weise kann das Gesamtgewicht des Fahrzeuges 1 den Jerk beeinflussen. In einer Ausführung kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilelementes 16 mit zunehmendem Gewicht des Fahrzeuges 1 reduziert werden. Das Fahrzeug 1 kann deshalb Sensormittel aufweisen, z. B. zur Bestimmung des Gewichts des Fahrzeuges 1 oder des Gewichts der Last der Schaufel 6.
Ein Sitzsensor kann den Abstand des Fahrersitzes 9 und damit des Fahrers vom Gelenk 7 bestimmen. Je grösser der Abstand, umso kleiner der negative Einfluss des Jerks, und die Geschwindigkeit des Ventilelementes 16 kann erhöht werden.
Schließlich kann der Fahrer über Eingabemittel persönlich gewünschte Eigenschaften in Bezug auf Jerks angeben und dadurch auch in Bezug auf die Steuerung der Geschwindigkeit des Ventilelementes 16, wobei die Eingabemittel ein Strichcodeleser, eine Tastatur oder ein magnetischer Kartenleser sein können.
3 zeigt ein schematisches Profil der Bewegung des gesteuerten Elementes 16 im Vergleich zur Bewegung des Handgriffs 10, 11. Das gesteuerte Element 16, d. h. in dieser Ausführung das Ventilelement 16, ist bewegbar innerhalb und aus gegenüberliegenden Seiten eines neutralen Bereiches. Der neutrale Bereich ist der Bereich zwischen A' und A'' . Der neutrale Bereich weist eine neutrale Position auf, die durch ein A angegeben ist. Die gestrichelte Linie 19 zeigt die Bewegung des gesteuerten Elementes 16.
Der Handgriff 10, 11 ist bewegbar zwischen Vorgabepunkten innerhalb und auf gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Zone. Die mittlere Zone ist die Zone zwischen B' und B''. Die mittlere Zone umfasst einen mittleren Vorgabepunkt, der durch ein B angegeben ist. Die ausgezogene Linie 20 zeigt die Bewegung des Handgriffs 10, 11.
Wie in 3 gezeigt, erscheint im Lenksystem eine Zeitverzögerung zwischen der Bewegung des Handgriffs 10, 11 und der Bewegung des gesteuerten Elementes 16. Wenn das gesteuerte Element 16 mit der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit bewegt wird (angegeben durch die Neigung, auf die der Pfeil 21 zeigt), gibt es nur eine geringe Zeitverzögerung zwischen der Bewegung des gesteuerten Elementes 16 und der Bewegung des Handgriffs 10, 11. Die geringe Zeitverzögerung wird durch mechanische Trägheit, Toleranzen, Viskosität der hydraulischen Flüssigkeit oder durch eine im System gewählte, voreingestellte Zeitverzögerung verursacht. Wenn das gesteuerte Element 16 mit der langsamen Rampenabwärtsgeschwindigkeit bewegt wird (angegeben durch die Neigung, auf die der Pfeil 22 zeigt), wird das gesteuerte Element 16 im Vergleich zur Bewegung des Handgriffs 10, 11 mit einer größeren Zeitverzögerung bewegt. Dadurch wird das gesteuerte Element 16 langsam in die neutrale Position A zurückkehren.
Wenn der Handgriff 10, 11 vom mittleren Vorgabepunkt B weg bewegt wird, gibt der Fahrer eine gewünschte Richtungsänderung an oder fordert eine aktive Steuerung des Fahrzeuges 1. In diesem Fall wird die schnelle Rampenabwärtsgeschwindigkeit, auf die der Pfeil 24 zeigt, angewandt.
Da Jerks oft dann auftreten, wenn der Fahrer die Lenkung beendet und den Handgriff 10, 11 loslässt, wobei der Handgriff schnell in die mittlere Zone zurückkehrt, wird die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt angewandt, wo das gesteuerte Element 16 von außerhalb des neutralen Bereiches bei A' oder A'' im neutralen Bereich ankommt.
Wenn sich das gesteuerte Element von der neutralen Position A weg bewegt, wird die Rampenaufwärtsgeschwindigkeit angewandt (angegeben durch die Neigung, auf die der Pfeil 23 zeigt).
Durch die Anwendung einer Geschwindigkeit, die von empfangenen Vorgabepunkten abhängt, wird die Lenkung optimiert und eine irritierende und unnötige Verlangsamung der Lenkgeschwindigkeit sowie irritierende und unnötige Jerks können reduziert oder vermieden werden.
4 zeigt ein alternatives Profil der Bewegung in der das gesteuerte Element 16 wieder innerhalb und auf gegenüberliegenden Seiten eines Neutralbereiches, angegeben als der Bereich zwischen A' und A'', bewegbar ist. Der neutrale Bereich umfasst eine neutrale Position, die durch ein A angegeben ist. Die gestrichelte Linie 19 zeigt die Bewegung des gesteuerten Elementes 16 und wie angegeben dauert die schnelle Rampenabwärtsgeschwindigkeit länger verglichen mit der Situation in 3, und das gesteuerte Element erreicht deshalb die neutrale Position schneller, während der Fahrer weiterhin die gleiche angenehme und jerkfreie Fahrt hat.
Zusammenfassung
Ein Lenksystem mit einem gesteuerten Element, das innerhalb eines neutralen Bereiches, der eine neutrale Position aufweist, und in Bereichen auf gegenüberliegenden Seiten des neutralen Bereiches bewegbar ist, auf Grund einer Lenkeingabe, und mit einem Handgriff zur Anforderung einer gewünschten Position des gesteuerten Elementes. Der Handgriff ist bewegbar zwischen Vorgabepunkten in einer mittleren Zone mit einem mittleren Vorgabepunkt und Vorgabepunkten auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Zone. Außerdem ist eine Lenkeinheit zum Empfang von Vorgabepunkten vom Handgriff, zur Bestimmung einer entsprechenden, gesteuerten Position des gesteuerten Elementes und zur Bewegung des gesteuerten Elementes in die genannte, gesteuerte Position vorgesehen. Um Jerks zu vermeiden oder zu reduzieren, ist die Lenkeinheit dafür vorgesehen eine Geschwindigkeit, mit der das gesteuerte Element zur gesteuerten Position bewegt wird, zu variieren. Die Geschwindigkeit ist in Abhängigkeit des empfangenen Vorgabepunktes variabel.

Claims

Lenksystem, das aufweist: – ein gesteuertes Element, das auf Grund einer Lenkeingabe in einem neutralen Bereich mit einer Neutralposition und in Bereichen aus gegenüberliegenden Seiten des neutralen Bereiches bewegbar ist, – einen Handgriff zur Anforderung einer gewünschten Position des gesteuerten Elements, wobei der Handgriff zwischen Vorgabepunkten in einer mittleren Zone, die einen mittleren Vorgabepunkt und Vorgabepunkten auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Zone bewegbar ist, und – eine Lenkeinheit zum Empfang von Vorgabepunkten vom Handgriff und zur Bewegung des gesteuerten Elementes zu einer entsprechenden Position, wobei die Lenkeinheit zur Veränderung einer Geschwindigkeit vorgesehen ist, mit der das gesteuerte Element bewegt wird, wenn das gesteuerte Element im neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird.
Lenksystem nach Anspruch 1, wobei die Lenkeinheit zum Wählen zwischen mindestens einer schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit und einer langsamen Rampenabwärtsgeschwindigkeit vorgesehen ist, mit der das gesteuerte Element im neutralen Bereich in Richtung der neutralen Position bewegt wird.
Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Geschwindigkeit auf zwei nacheinander empfangene Vorgabepunkte basiert.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Lenkeinheit zum Wählen einer Rampenaufwärtsgeschwindigkeit vorgesehen ist, mit der das gesteuerte Element von der neutralen Position weg bewegt wird.
Lenksystem nach Anspruch 1, das zusätzlich ein Ventil aufweist mit einem Gehäuse, das eine Einlassöffnung, die mit einer Flüssigkeitsquelle verbindbar ist und ersten und zweiten Öffnungen aufweist, die mit ersten und zweiten Öffnungen eines druckbetriebenen Gerätes verbindbar sind, wobei das Ventil einen Schieber aufweist, der zwischen Ventilpositionen im Gehäuse bewegbar ist, zur Lieferung eines variablen Flüssigkeitsstromes von der Quelle zu einer der ersten oder zweiten Öffnungen des Gerätes.
System nach Anspruch 5, wobei das druckbetriebene Gerät das gesteuerte Element auf Grund eines Flüssigkeitsstromes in eine erste Steueröffnung in eine erste Richtung bewegt und auf Grund eines Flüssigkeitsstromes in eine zweite Steueröffnung in eine zweite Richtung bewegt.
Lenksystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei das gesteuerte Element durch den Schieber gebildet ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Bewegung des Handgriffs von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position auf der gegenüberliegenden Seite der mittleren Zone eine Bewegung des gesteuerten Elementes mit der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit, hauptsächlich bis es die neutrale Position erreicht, und weitere Bewegung des gesteuerten Elementes mit der Rampenaufwärtsgeschwindigkeit nach Erreichen der neutralen Position bewirkt.
System nach irgendeinem der Ansprüche 6–8, wobei die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit zumindest teilweise angewandt wird, wenn der Handgriff von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position innerhalb der mittleren Zone bewegt wird.
System nach Anspruch 9, wobei die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit nach der Anwendung der schnellen Rampenabwärtsgeschwindigkeit angewandt wird, wenn das gesteuerte Element von einer Position auf einer Seite des neutralen Bereiches zu einer Position innerhalb des neutralen Bereiches bewegt wird.
System nach Anspruch 10, wobei die langsame Rampenabwärtsgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt angewandt wird, wo das gesteuerte Element am neutralen Bereich ankommt.
System nach irgendeinem der Ansprüche 6–11, wobei die Rampenaufwärtsgeschwindigkeit angewandt wird, wenn das gesteuerte Element von der neutralen Position weg bewegt wird.
System nach irgendeinem der Ansprüche 6–12, wobei die langsame Rampenabwärtsgeschwindi^gkeit dann angewandt wird, wenn das gesteuerte Element nach einer Bewegung des Handgriffs von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position innerhalb der mittleren Zone innerhalb des neutralen Bereiches in Richtung der neutralen Position bewegt wird.
System nach irgendeinem der Ansprüche 6–13, wobei die schnelle Rampenabwärtsgeschwindigkeit dann angewandt wird, wenn das gesteuerte Element nach einer Bewegung des Handgriffs von einer Position auf einer Seite der mittleren Zone zu einer Position auf der gegenüberliegenden Seite der mittleren Zone innerhalb des neutralen Bereichs in Richtung der neutralen Position bewegt wird.
System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkeinheit zur Steuerung der Bewegung des gesteuerten Elementes in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsprofil vorgesehen ist, das ein Verhältnis zwischen einer Geschwindigkeit des gesteuerten Elementes und einer Geschwindigkeit des Handgriffes ausdrückt.