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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf ein System und ein damit in Beziehung
stehendes Verfahren zur Erzeugung einer hörbaren Anzeige
einer Last oder Widerstandskraft gerichtet, die auf einen Motor oder
eine andere Leistungsquelle aufgebracht wird.
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Hintergrund
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Wie
allgemein bekannt, arbeitet beispielsweise ein Verbrennungsmotor über
einen schmalen Bereich von Drehzahlen. Entsprechend wird ein Getriebe
typischerweise zwischen dem Motor und einem Werkzeug vorgesehen,
wie beispielsweise einem Fahrzeugrad oder der Schaufel einer Erdbewegungsmaschine,
sodass ein großer Bereich von Drehmomenten auf das Werkzeug
aufgebracht werden kann. Viele gegenwärtige Getriebe, genauso
wie frühere, weisen eine Reihe von Gängen auf,
wodurch ein oder mehrere Gänge innerhalb des Getriebes
abhängig von den Lastbedingungen ausgewählt werden.
Wenn beispielsweise das Fahrzeug anfänglich beschleunigt,
wird die Motordrehzahl gesteigert, und das Getriebe wählt
eine höhere Getriebeübersetzung aus (die Übersetzung
zwischen der Motordrehzahl und der Raddrehzahl), was ein höheres
Drehmoment an die Räder liefert. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit
einer erwünschten Geschwindigkeit nähert und weniger
Drehmoment erforderlich ist, schaltet das Getriebe auf eine niedrigere
Getriebeübersetzung.
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Es
sind automatische Getriebe bekannt, die keine manuelle Auswahl der
Getriebegänge erfordern. Typischerweise weisen automatische
Getriebe einen Drehmomentwandler auf, der selektiv gestattet, dass
der Motor unabhängig vom Getriebe läuft. Wenn
der Motor mit langsamer Geschwindigkeit läuft, ist die
Größe des Drehmomentes, die durch den Drehmomentwandler
zum Werkzeug geleitet wird, relativ klein. Wenn die Motordrehzahl
jedoch zunimmt, wird mehr Drehmoment auf das Werkzeug übertragen.
Entsprechend sind Bediener von Maschinen mit automatischem Getriebe
daran gewöhnt, zu hören, dass die Motordrehzahl
zunimmt, wenn zusätzliche Ausgangsleistung oder zusätzliches
Drehmoment gegen eine Last aufgebracht werden muss.
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In
letzter Zeit sind jedoch sogenannte kontinuierlich variable Getriebe
(„CVTs” = continuously variable transmission)
kommerziell verfügbar geworden, die kontinuierlich die
Getriebeübersetzung einstellen, sodass der Motor eine optimale
Drehzahl ungeachtet der Belastung beibehält. Ein solches
kontinuierlich variables Getriebe wird im
US-Patent Nr. 4,916,900 beschrieben.
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Maschinen
mit einem kontinuierlich variablen Getriebe haben typischerweise
keinen Drehmomentwandler, und der Motor in solchen Maschinen kann auf
einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl bleiben, während
das auf das Werkzeug aufgebrachte Drehmoment variiert wird. Obwohl
kontinuierlich variable Getriebe die Brennstoffausnutzung bzw. den Brennstoffwirkungsgrad
verbessern können, hört somit der Bediener einer
solchen Maschine nicht die Motorumdrehungen oder fühlt
Maschinenschwingungen, wie es erwartet werden würde, wenn
größeres Drehmoment erforderlich ist, um gegen
eine gesteigerte Last zu wirken. Der Bediener kann dann versuchen,
den offensichtlichen Mangel an Motorleistung zu überkompensieren,
auch wenn eine solche Überkompensation nicht notwendig
ist und schädlich sein könnte.
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Bei
lastabfühlenden Hydraulikeinrichtungen und verbesserten
Getrieben sind zusätzlich die Kabinen von Erdbewegungsmaschinen
ruhiger geworden, sodass Bediener die Lautstärkerückmeldung nicht
mehr haben, auf die sie sich sonst verlassen würden, um
das Ausmaß der von der Maschine gelieferten Kraft zu messen.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, einen oder mehrere
der Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System zur
Ausgabe eines hörbaren Signals bzw. Audiosignals vorgesehen,
welches ein mechanisches Geräusch simuliert, wobei das
hörbare Signal einer Ausgangsleistung entspricht, die von
einer Maschine entgegenwirkend zu einer Kraft erzeugt wird. Das
System weist eine Prozessorschaltung und eine Audioausgabeschaltung
auf. Die Prozessorschaltung ist konfiguriert, um ein Eingangssignal
zu empfangen, welches mit der Ausgangsleistung assoziiert ist, und
Audiosignaldaten basierend auf dem Eingangssignal auszugeben. Die
Audioausgabeschaltung ist mit der Prozessorschaltung gekoppelt und
ist konfiguriert, um das hörbare Signal ansprechend auf
die Audiosignaldaten zu erzeugen.
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In Übereinstimmung
mit einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung
ist ein Verfahren zur Ausgabe eines hörbaren Signals vorgesehen, welches
ein mechanisches Geräusch simuliert. Das hörbare
Signal entspricht der Ausgangsleistung, die von einer Maschine entgegenwirkend
zu einer Last erzeugt wird. Das Verfahren weist auf, ein Eingangssignal
zu empfangen, welches mit der Ausgangsleistung assoziiert ist, und
Audiosignaldaten basierend auf dem Eingangssignal zu erzeugen. Das
Verfahren weist weiter auf, das hörbare Signal bzw. Audiosignal ansprechend
auf die Audiosignaldaten zu erzeugen.
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In Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine
Maschine vorgesehen, die konfiguriert ist, um eine Last zu betätigen.
Die Maschine weist eine Leistungsquelle und ein Getriebe auf, welches
mit der Leistungsquelle gekoppelt ist. Zusätzlich ist ein
Werkzeug mit dem Getriebe und der Last gekoppelt, wobei das Getriebe konfiguriert
ist, um eine Ausgangsleistung an das Werkzeug und entgegenwirkend
zur Last zu liefern. Eine Prozessorschaltung ist ebenfalls vorgesehen, die
konfiguriert ist, um ein Eingangssignal zu empfangen, welches mit
der Ausgangsleistung assoziiert ist, und um Audiosignaldaten basierend
auf dem Eingangssignal zu erzeugen. Weiterhin ist eine Audioausgabeschaltung
vorgesehen, die mit der Prozessorschaltung gekoppelt ist. Die Audioausgabeschaltung
ist konfiguriert, um das hörbare Signal ansprechend auf
die Audiosignaldaten zu erzeugen. Das hörbare Signal bzw.
Audiosignal simuliert ein mechanisches Geräusch.
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Ebenfalls
ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung
ein System zur Ausgabe eines hörbaren Signals vorgesehen,
welches ein mechanisches Geräusch simuliert. Das System
weist eine Maschine mit einer Transmitter- bzw. Senderschaltung,
einer Empfängerschaltung entfernt von der Maschine, einem
Prozessor, der mit der Empfängerschaltung gekoppelt ist
und einer Audioausgabeschaltung auf, die mit der Prozessorschaltung
gekoppelt ist. Die Senderschaltung überträgt ein
Signal, welches Informationen bezüglich einer Leistungsausgabe
aus der Maschine zur Betätigung einer Last führt.
Die Empfängerschaltung ist konfiguriert, um das Signal
zu empfangen und die Informationen auszugeben, und die Prozessorschaltung
ist konfiguriert, um Audiosignaldaten basierend auf der Information auszugeben.
Zusätzlich ist die Audioausgabeschaltung konfiguriert,
um das hörbare Signal ansprechend auf die Audiosignaldaten
zu erzeugen.
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Die
beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung mit
eingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen
verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen
zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien
der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 veranschaulicht
ein Blockdiagramm eines Systems in Übereinstimmung mit
einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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2a und 2b veranschaulichen
beispielhafte Anwendersteuertafeln in Übereinstimmung mit
einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung,
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3 veranschaulicht
ein Flussdiagramm in Übereinstimmung mit einem weiteren
Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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4 veranschaulicht
ein Flussdiagramm in Übereinstimmung mit einem zusätzlichen
Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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5 veranschaulicht
ein Flussdiagramm in Übereinstimmung mit einem weiteren
Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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6a veranschaulicht
ein Flussdiagramm in Übereinstimmung mit einem weiteren
Aspekt der vorliegenden Offenbarung
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6b veranschaulicht
ein zusammengesetztes Signal in Übereinstimmung mit einem
zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
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7a–7c veranschaulichen
Blockdiagramme von Maschinen in Übereinstimmung mit weiteren
Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
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8 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer Maschine in Übereinstimmung mit
anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
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9a und 9b veranschaulichen
zusätzliche Maschinen in Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Offenbarung; und
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10 veranschaulicht
ein System in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Offenbarung;
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11 veranschaulicht
Lagen von Sensoren in Übereinstimmung mit einem zusätzlichen
Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Nun
wird im Detail auf beispielhafte Ausführungsbeispiele der
Erfindung Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, werden die
gleichen Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen verwendet, um
sich auf dieselben oder die gleichen Teile zu beziehen.
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1 veranschaulicht
ein System 100, welches simulierte mechanische Geräusche
oder Töne ausgibt, wie Audiosignale 117. Das System 100 weist optional
eine Abfühlschaltung 128 auf, die konfiguriert
ist, um ein Maschinenkraftparametersignal 127 abzufühlen,
welches mit der Ausgabekraft einer Maschine assoziiert ist. Der
Parameter kann einen oder mehrere der folgenden Größen
aufweisen: Drehzahl bzw. Geschwindigkeit von entweder einem Fahrzeug,
einem Motor, Rädern oder einer Getriebekomponente, eine
Lastgröße, die entweder auf einen Motor oder auf
ein Maschinenwerkzeug aufgebracht wurde; gemessenes Drehmoment und
relative Geschwindigkeit bzw. Drehzahl.
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Die
Abfühlschaltung 128 liefert ein Eingangssignal
an die Prozessorschaltung 110 ansprechend auf den abgefühlten
Parameter, der einen Hydraulikdruck oder einen elektrischen Strom
aufweisen kann, wie unten genauer besprochen. Die Prozessorschaltung 110,
die beispielsweise einen herkömmlichen Mikroprozessor aufweist,
gibt Audiosignaldaten basierend auf dem Eingangssignal zu einer
Audioausgabeschaltung 112 aus. Die Audiosignaldaten können
von der Prozessorschaltung 110 von einem Speicher 124 aufgerufen
werden. Alternativ können die Audiosignaldaten von der
Prozessorschaltung 110 berechnet werden.
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Die
Audiosignaldaten, die typischerweise in Form eines digitalen Signals
sind, werden zu einer Synthesizer-Schaltung 114 der Audioausgabeschaltung 112 geliefert.
Die Synthesizer-Schaltung 114 weist eine herkömmliche
Digital/Analog(D/A)-Umwandlungsschaltung auf, beispielsweise zur
Erzeugung eines entsprechenden Analogsignals. Die Synthesizer-Schaltung 114 liefert
das analoge Signal zu einer Lautsprecherschaltung 116,
typischerweise auch in der Audioausgabeschaltung 112. Ansprechend
auf das empfangene analoge Signal gibt die Lautsprecherschaltung 116 Audiosignale 117 (das erste
hörbare Signal) aus, welche mechanische Töne simulieren,
wie beispielsweise Motorgeräusche, Geräusche,
die mit einem Antriebsstrang assoziiert sind, oder Geräusche,
die von den Hydraulikkomponenten der Maschine erzeugt werden, die
mit der Ausgabekraft der Maschine assoziiert sind, wenn sie auf
eine spezielle Last wirkt. Diese Töne sind im Wesentlichen
die gleichen Töne, die im Wesentlichen die gleiche Veränderung
des Tons oder der Lautstärke haben, die ein Bediener zu
hören erwarten würde, wenn beispielsweise die
Motordrehzahl gesteigert wird, während eine zusätzliche
Ausgabekraft (beispielsweise ein Drehmoment) auf eine Last aufgebracht
wird. Alternativ können andere mechanische Töne
erzeugt werden, wie beispielsweise Töne mit vergrößerter
Frequenz, um eine gesteigerte Motordrehzahl zu simulieren, oder
mit einer niedrigeren Frequenz, um die Töne zu emulieren,
die erzeugt werden, wenn ein Fahrzeug sich verlangsamt.
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Wie
weiter in 1 gezeigt, kann eine Audiosteuerschaltung 130 vorgesehen
sein, die mit dem Synthesizer 114 gekoppelt ist. Eine Audiosteuerschaltung 130 weist
typischerweise eine Lautstärkesteuerschaltung 118 und
eine Frequenzsteuerschaltung 120 auf, um die Lautstärke
bzw. die Tonhöhe des analogen Signals für die
Lautsprecherschaltung 116 zu modifizieren. 2a veranschaulicht
eine Anwendersteuertafel 230 mit Knöpfen 232 und 234,
um es dem Bediener zu gestatten, manuell die Audiosignalstärke
bzw. die Audiosignalfrequenz einzustellen. Die Knöpfen 232 und 234 sind
mit den Schaltungen 118 bzw. 120 gekoppelt. 2b zeigt
eine alternative Anwendersteuertafel 236 mit Tasten 238 und 240,
um ebenfalls die Audiosignallautstärke bzw. die Audiosignalfrequenz
zu steuern. Die Tasten 238 und 240 können
mit den Schaltungen 118 bzw. 120 gekoppelt sein.
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Wie
weiter in 1 gezeigt, können die
Audiosignaldaten an eine Schwingungserzeugungsschaltung 122 geliefert
werden, die Schwingungen 123 in der Maschine ansprechend
auf die empfangenen Audiosignaldaten erzeugt. Die Schwingungserzeugungsschaltung 122 kann
bekannte Oszillatorschaltungen aufweisen, die Schwingungen ähnlich jenen
erzeugen, die durch einen Motor erzeugt werden, der eine zusätzliche
Ausgangskraft oder ein Ausgangsdrehmoment auf eine Last aufbringt.
Solche Schwingungen können jedoch am Sitz des Bedieners
oder an mechanischen Steuerungen gelegen sein bzw. aufgebracht werden,
wie beispielsweise an einem Joystick bzw. Steuerhebel, und sie müssen sich
nicht durch die Maschine fortpflanzen. Vorzugsweise sind die Schwingungen
ausreichend, um dem Bediener zusätzliche Empfindungen eines
Motors zu bieten, der zusätzliche Leistung aufbringt, auch
wenn eine solche zusätzliche Kraft nicht vom Motor selbst ausgegeben
werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt, kann zusätzlich ein Mikrophon 126 vorgesehen
sein, um eine sogenannte „aktive Geräuschsteuerung"
zu erleichtern. Unerwünschte Geräusche (ein zweites
hörbares Signal), wie beispielsweise unerwünschtes
Motorgeräusch, können nämlich mit dem
Mikrophon 126 abgefühlt werden. Das Mikrophon
liefert wiederum ein zweites Eingangssignal in die Prozessorschaltung 110,
welches wiederum Interferenzdaten in die Audiosignaldaten einbringt.
Als eine Folge kann das Audiosignal 117 ein Komponentensignal
aufweisen, welches mit dem unerwünschten Geräusch
in Gegenwirkung tritt, wodurch seine Intensität wesentlich
verringert wird. Die aktive Geräuschsteuerung bzw. Geräuschauslöschung
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung wird
unten genauer besprochen.
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Ein
Verfahren zur Ausgabe eines hörbaren Signals bzw. Audiosignals,
welches ein mechanisches Geräusch simuliert, wird als nächstes
mit Bezugnahme auf die 3–6 beschrieben.
In dem in 3 gezeigten Flussdiagramm 300 weist
das Verfahren einen ersten Schritt 310 auf, in dem die
Prozessorschaltung 110 ein Eingangssignal empfängt, welches
mit der Maschinenausgangskraft assoziiert ist. Wie oben erwähnt,
ist das Eingangssignal mit der Ausgabekraft der Maschine assoziiert
und bildet beispielsweise eine Hydraulikdruckmessung oder einen abgefühlten
elektrischen Strom. Im Schritt 320 erzeugt der Prozessor 110 Audiosignaldaten
basierend auf dem Eingangssignal oder gibt diese aus. Die Audiosignaldaten
werden zur Audioausgabeschaltung 112 geliefert, die wiederum
das Audiosignal ausgibt (Schritt 330).
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Wie
weiter oben bemerkt, können die Audiosignaldaten durch
die Prozessorschaltung 110 aus dem Speicher 124 aufgerufen
werden. In diesem Fall, wie in dem in 4 gezeigten
Flussdiagramm 100 angezeigt, bestimmt die Prozessorschaltung 110 einen
Wert oder eine Größe der Ausgangskraft basierend
auf dem Eingangssignal (Schritt 410). Dann wird im Schritt 420 der
Ausgabekraftwert verwendet, um entsprechende Audiodaten nachzuschauen,
die im Speicher 124 gespeichert sind. Die Audiodaten können
beispielsweise digital zuvor aufgezeichnete Klang- bzw. Geräuschdaten
oder andere Informationen aufweisen, die von der Prozessorschaltung 110 und/oder
der Synthesizer-Schaltung 114 verwendet werden können,
um ein Audiosignal entsprechend einer abgefühlten Ausgabekraft
auszugeben.
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Wie
im Flussdiagramm 500 der 5 gezeigt,
berechnet alternativ der Prozessor 110 Audiosignaldaten
basierend auf dem Ausgabekraftwert (Schritt 520), nachdem
der Wert der Ausgabekraft bestimmt wurde (Schritt 510).
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Ein
Verfahren zur Ausführung einer aktiven Geräuschsteuerung
bzw. aktiven Geräuschauslöschung wird mit Bezugnahme
auf das Flussdiagramm 600 in 6a beschrieben.
Im Schritt 610 des Flussdiagramms 600 wird ein
Signal eines unerwünschten Geräusches empfangen
und beispielsweise mit dem Mikrophon 126 abgefühlt.
Der Prozessor 110 empfängt Daten, die mit dem
Signal des abgefühlten Geräusches assoziiert sind
und berechnet Interferenz- bzw. Gegenwirkungsdaten ansprechend darauf.
Im Schritt 620 werden die Interferenzdaten in die Audiosignaldaten
eingebracht, die zur Synthesizer-Schaltung 114 geliefert
wurden, die ein analoges Signal ausgibt, wie oben besprochen. Ansprechend auf
das empfangene analoge Signal erzeugt die Lautsprecherschaltung 116 ein
Audiosignal, welches ein Komponentensignal mit einschließt,
welches durch eine gestrichelte Kurve 660 in 6b dargestellt
wird.
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Vorzugsweise
hat das Komponentensignal 660 eine ausreichende Frequenz,
Phase und Größe, um das umgekehrte oder reziproke
Signal des Signals 650 des unerwünschten Geräusches
zu bilden. Als eine Folge zeigen die Signale 650 und 660 eine destruktive
Interferenz bzw. Gegenwirkung miteinander, und das Intensitätsniveau
des Geräuschsignals 650 wird verringert. Zusätzlich
dazu, dass Audiosignale erzeugt werden, die ein erwartetes mechanisches
Geräusch nachmachen, kann somit ein unerwünschtes
Geräusch gemäß einem zusätzlichen
Aspekt der Offenbarung minimiert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
zuvor besprochen, ist ein Sensor in einer Maschine vorgesehen und
die von der Maschine gegen eine Widerstandskraft oder Belastung
aufgebrachte Kraftgröße wird bestimmt. Basierend
auf der Größe der Maschinenausgabeleistung wird
ein geeignetes Audiosignal erzeugt, welches die Töne simuliert,
die ein Bediener erwarten würde zu hören, wenn
eine solche Kraft mit einer Maschine mit einem herkömmlichen
Getriebe aufgebracht wird. Die Töne können Motorgeräusche
genauso wie Geräusche aufweisen, die mit dem Fluss von Öl
oder anderen Hydraulikströmungsmitteln assoziiert sind.
Zusätzlich können die Töne aus digital
voraufgezeichneten Audiodaten erzeugt werden oder können
basierend auf berechneten Audiodaten ausgegeben werden. Anwendersteuerungen
können vorgesehen sein, um die Lautstärke und
die Frequenz oder die Tonhöhe der erzeugten Töne
einzustellen.
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Beispiele
von Anwendungen der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Maschinen
werden als nächstes mit Bezugnahme auf die 7a–7c, 9a, 9b und 10 beschrieben.
Wie in 7a gezeigt, weist die Maschine 700 eine
Leistungsquelle auf, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor 710,
und ein Getriebe 719, welches eine Hydraulikpumpe 712,
einen Hydraulikmotor 716 und Zahnräder 718 und 720 aufweist.
Der Motor 710 treibt die Pumpe 712 an, die Hydraulikströmungsmittel,
wie durch den Pfeil 713 dargestellt, zum Hydraulikmotor 716 liefert.
Der Hydraulikmotor 716 dreht das Zahnrad 718,
welches wiederum das Zahnrad 720 antreibt. Das Zahnrad 720 ist
mit Rädern 722 gekoppelt. Das Getriebe 719 ist
ein kontinuierlich variables Getriebe.
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Wie
weiter in 7a gezeigt, ist eine Drucksensorschaltung 714 vorgesehen,
um den Druck des Hydraulikströmungsmittels abzufühlen,
das aus der Pumpe 712 ausgegeben wird. Die abgefühlten
oder gemessenen Druckdaten werden zur Prozessorschaltung 110 als
ein Eingangssignal geliefert. Basierend auf dem gemessenen Druck
(P) berechnet die Prozessorschaltung 110 die Ausgabeleistung
oder in diesem Fall das Raddrehmoment (T) gemäß folgender
Beziehung: T = η × ((P × MD)/2π) × (G2/G1),wobei η eine
Proportionalitätskonstante ist, wobei MD die Verdrängung
des Hydraulikmotors 716 ist, wobei G1 die Anzahl der Zähne
des Zahnrades 718 ist und wobei G2 die Anzahl der Zähne
des Zahnrades 720 ist. Die Last, die auf den Motor 710 aufgebracht
wird, entspricht in diesem Beispiel der Größe des
Drehmomentes T, wie oben besprochen. Durch Messung der Druckausgabe
aus dem hydraulischen Strömungsmittel, welches aus der
Pumpe 712 ausgegeben wird, können somit die Größe
der Ausgangsleistung oder des Ausgangsdrehmomentes und somit die
auf den Motor 710 aufgebrachte Last durch die Prozessorschaltung 110 bestimmt
werden. Wie oben bemerkt, werden solche Informationen in Überein stimmung
mit der vorliegenden Offenbarung verwendet, um Audiosignaldaten
zu erzeugen, die verwendet werden, um mechanische Töne
zu simulieren, die vom Bediener erwartet werden.
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7b veranschaulicht
ein weiteres Beispiel der Maschine 700. Anstelle eines
Hydrauliksystems, wie mit Bezug auf 7a beschrieben,
weist das Getriebe 719 einen Elektromotor 724 auf,
der Räder 722 ansprechend auf einen elektrischen
Strom (durch einen Pfeil 727 dargestellt) antreibt, der
aus dem Generator 728 ausgegeben wird. In diesem Beispiel
gibt ein Stromsensor 726 einen abgefühlten oder
gemessenen Strom an die Prozessorschaltung 110 aus. Basierend
auf dem gemessenen Strom wird das auf die Räder 722 aufgebrachte
Drehmoment bestimmt, um geeignete Audiosignaldaten auszugeben.
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Die
in 7c gezeigte Maschine 700 ist ähnlich
jener, die in 7b gezeigt ist, jedoch ist der Stromsensor 726 weggelassen.
In dem in 7c gezeigten Beispiel wird die
Ausgangsleistung durch die Prozessorschaltung 110 basierend
auf Elektromotorsteuersignalen bestimmt, die aus der Anwenderschnittstellenschaltung 730 ausgegeben
werden.
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8 veranschaulicht
eine weitere beispielhafte Maschine, die einen Motor 710 und
ein Getriebe 719 aufweist, welches eine Pumpe 810 aufweist, die
Hydraulikströmungsmittel (durch einen Pfeil 814 dargestellt)
zu einem Ventil 812 liefert. Damit sich der Kolben 818 in 8 nach
unten bewegt, ist das Ventil 812 konfiguriert, um Hydraulikströmungsmittel, welches
durch einen Pfeil 822 dargestellt wird, zum oberen Teil 819 des
Zylinders 820 zu leiten. Strömungsmittel, welches
aus dem Zylinder 820 ausgegeben wird, kehrt zur Pumpe 810 durch
das Ventil 812 zurück, wie weiter durch die Pfeile 816 und 824 dargestellt.
Um die Kolben 818 anzuheben, wird das Ventil 812 rekonfiguriert
bzw. umgeschaltet, sodass Hydraulikströmungsmittel in der
entgegengesetzten Richtung fließt, wie oben besprochen.
Insbesondere fließt Hydraulikströmungsmittel in
den unteren Teil 821 des Zylinders 820 und aus
dem oberen Teil 819 heraus.
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In Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die
Prozessorschaltung 110 Eingangssignale empfangen, die mit
der ausgegebenen Kraft assoziiert sind, die gegen mehr als eine
Last aufgebracht wird, um Audiosignale 117 zu erzeugen.
Beispielsweise können in einer Maschine, die sowohl den
Generator 728 als auch die Pumpe 712 hat, die
in den 7a bzw. 7b gezeigt
sind, Eingangssignale von sowohl dem Drucksensor 714 als
auch dem Stromsensor 726 zur Prozessorschaltung 110 geliefert
werden. Alternativ können mehrere Eingangssignale ebenfalls in
Maschinen mit zwei oder mehr anderen Konfigurationen erzeugt werden,
die in den 7a–7c und 8 gezeigt
sind. Beim Empfang solcher mehrfacher Eingangssignale gibt die Prozessorschaltung 110 wiederum
geeignete Audiosignaldaten entsprechend der gesamten ausgegebenen
Kraft aus, die von der Maschine auf alle Lasten aufgebracht wird, sodass
geeignete Audiosignale 117 erzeugt werden können.
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In
der in 8 gezeigten Maschine ist der Drucksensor 714 vorgesehen,
um den Druck des Hydraulikströmungsmittels zu messen, welches
aus dem unteren Teil 821 des Zylinders 820 ausgegeben wurde.
Basierend auf dem gemessenen Druck (P) berechnet die Prozessorschaltung 110 die
ausgegebene Kraft (L), wie folgt: L = A × P,wobei
A die mit dem Kolben 818 assoziierte Fläche ist.
Sobald die ausgegebene Kraft bestimmt ist, kann die ausgegebene
Leistung erhalten bzw. bestimmt werden, um entsprechende Audiosignaldaten
zu erzeugen. Wie oben erwähnt, werden die Audiosignaldaten
verwendet, um simulierte mechanische Töne oder Geräusche
auszugeben.
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Die 9a und 9b veranschaulichen zusätzliche
Maschinen, in denen der Motor 710 und der Generator 728 in
den 7b und 7c durch eine
Brennstoffzelle 910 ersetzt sind. In den 9a und 9b werden
Eingangssignale in Form von entweder einem abgefühlten
Strom (9a) oder einem Anwendersteuersignal
von der Anwenderschnittstellenschaltung 730 (9b)
als Eingangsignale in die Prozessorschaltung 110 geliefert,
um geeignete Audiosignaldaten zu erzeugen.
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10 veranschaulicht
ein System 1000, bei dem ein Lastsensor 1020 und
eine Maschine 1010 vom Bediener entfernt sind. In diesem
Beispiel speist der Sensor 1020 mit einer Last oder mit
Drehmoment in Beziehung stehende Daten, wie beispielsweise Daten
bezüglich eines Hydraulikdruckes oder eines elektrischen
Stroms, zu einem Sender 1030. Der Sender 1030 sendet
ein Signal 1034, welches solche Daten oder Informationen
trägt, mit der Antenne 1032. An der entfernten
Stelle 1038 wird das Signal von der Antenne 1036 empfangen,
die mit einer Empfängerschaltung 1040 gekoppelt
ist. Die Empfängerschaltung 1040 gibt die empfangenen
Informationen an einen Schaltungsblock 1042 aus, der eine Prozessorschaltung 110 und
eine Audioausgabeschaltung 112 aufweist. Als eine Folge
werden hörbare Signale vom Schaltungsblock 1042 in
einer Weise erzeugt, die ähnlich der oben besprochenen
ist.
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11 veranschaulicht
Beispiele von Stellen, wo Sensoren 1114, 1118 und 1124 angeordnet werden
können, um verschiedene Maschinenparameter abzufühlen
und entsprechende Eingangssignale für die Prozessorschaltung 110 zu
erzeugen. Insbesondere kann der Sensor 1124 vorgesehen sein,
um Signale entsprechend dem gemessenen Drehmoment oder der Kraft
einzugeben, die auf die Last 1122 aufgebracht wird. Wenn
die Last 1122 ein Fahrzeugrad bildet, kann der Sensor 1124 das
Eingangssignal entsprechend der Drehzahl des Rades oder eines Fahrzeuges
ausgeben. Der Sensor 1124 kann auch ein Eingangssignal
entsprechend der Größe der Last 1122 vorsehen.
Der Sensor 1118 kann auch vorgesehen sein, um Eingangssignale
entsprechend der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl von einer oder mehreren
Komponenten 1119 in dem Getriebe 1120 zu erzeugen.
Wenn ein Drehmomentwandler 1116 vorgesehen ist, können
die Eingangssignale auch durch beide Sensoren 1114 und 1118 erzeugt werden,
um Daten zu liefern, die mit einer Relativdrehzahl in Beziehung
stehen, d. h. ein Verhältnis der Drehzahl auf der Motorseite
des Drehmomentwandlers 1116 zur Getriebeseite des Drehmomentwandlers 1116.
Basierend auf einer solchen relativen Drehzahl kann die ausgegebene
Kraft bestimmt werden.
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Zusätzlich überwacht
ein bekanntes Motorsteuermodul 1112, welches beispielsweise
Mikroprozessorschaltungen aufweist, Parameter, wie die Motorbelastung
oder die Motordrehzahl. Somit kann das Motorsteuermodul 1112 in
geeigneter Weise konfiguriert sein, um solche Motorbelastungsdaten
als ein alternatives Eingangssignal in die Prozessorschaltung 110 auszugeben.
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Andere
Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden dem Fachmann
aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der
Offenbarung hier offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass
die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang und Kern der Offenbarung durch die folgenden
Ansprüche gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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HÖRBARE RÜCKMELDUNG
EINER MASCHINENBELASTUNG
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Ein
Sensor ist beispielsweise in einer Maschine mit einem kontinuierlich
variablen Getriebe vorgesehen, und die Größe einer
Kraft, die von der Maschine gegen eine Last aufgebracht wird, wird
abgefühlt. Basierend auf der abgefühlten Leistung
wird ein geeignetes Audiosignal erzeugt, welches die Töne
simuliert, die ein Bediener erwartungsgemäß hören
würde, wenn eine derartige Kraft aufgebracht wird, wenn
eine Maschine ein herkömmliches Schaltgetriebe hat. Die
Töne können Motorgeräusche genauso wie
Töne aufweisen, die mit dem Fluss von Öl oder
anderen Hydraulikströmungsmitteln assoziiert sind. Zusätzlich
können die Töne aus digital zuvor aufgezeichneten
Audiodaten erzeugt werden oder können basierend auf berechneten
Audiodaten ausgegeben werden. Anwendersteuerungen sind auch vorgesehen,
um die Lautstärke und die Frequenz oder die Tonhöhe
der erzeugten Töne einzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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