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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Arbeitsfahrzeuge, die Stabilisatoren
oder Stützfüße aufweisen.
Insbesondere bezieht sie sich auf Systeme und Verfahren zur Steuerung
der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
von derartigen Stabilisatoren oder Stützfüßen.
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Arbeitsfahrzeuge,
wie z.B. Baggerlader, Kräne
und Schaufelbagger müssen
sich in vielen Fällen über den
Boden bewegen und auf Straßen
fahren, um zu Arbeitsstellen und von diesen fort zu gelangen. Um
auf der Straße
zu fahren, müssen
sie auf mit Rädern
versehenen Fahrgestellen abgestützt
sein und ein relativ schmales Fahrgestell aufweisen. Um dennoch
auf dem Feld effektiv zu arbeiten, sollten sie eine breite Abstützbasis
haben und relativ starr mit dem Boden verbunden sein, um Längs- und
Querneigungs- sowie Gierbewegungen zu Wiederstehen.
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Bei
Fahrzeugen, wie sie vorstehend genannt sind, sind diese Probleme
von besonderer Bedeutung, weil sie Arme aufweisen, die weit von
dem Fahrgestell fort reichen und entweder Lasten tragen oder mit
mit dem Boden in Eingriff kommenden Werkzeugen, wie z.B. Pflaster-Aufbrecheinrichtungen oder
Schaufeln in den Boden graben. Ohne eine massive Abstützung könnten diese
ausladenden Arme das auf seinen Rädern ruhende Fahrzeug aus dem
Gleichgewicht bringen.
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Das
bisherige Verfahren zur Schaffung sowohl einer Straßenbeweglichkeit
als auch einer massiven Abstützung
für die
Arbeitsvogänge
bestand darin, Stabilisatoren oder Stützfüße hinzuzufügen, die gleitend oder schwenkbar
mit dem Fahrgestell des Fahrzeuges verbunden sind und sich von diesem nach
außen
erstrecken, um mit dem Boden in Eingriff zu kommen. Diese Stabilisatoren
schließen
typischerweise ein langgestrecktes Element ein, an dessen freiem
unteren Ende eine breite, mit dem Boden in Eingriff kommende Auflageplatte
befestigt ist.
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Diese
Stabilisatoren werden üblicherweise durch
Stellglieder, wie z.B. Hydraulikzylinder bewegt, die ihrerseits
mit elektrischen, hydraulischen oder elektrohydraulischen Steuerschaltungen
verbunden sind. Der Fahrer hat typischerweise eine manuelle Bedienungssteuerung
oder eine Eingabevorrichtung, wie z.B. einen Schalter, einen Hebel
oder einen Steuerknüppel,
den er betätigt,
um die Zylinder auszufahren oder einzuziehen, wodurch die Stabilisatoren
abgesenkt oder angehoben werden.
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Wenn
der Fahrer die Steuerung betätigt,
um die Stabilisatoren abzusenken, führt der Stabilisator typischerweise
eine Gleit- oder Schwenkbewegung nach unten und nach außen aus,
bis die Auflagefläche
des Stabilisators mit dem Boden in Eingriff kommt. Sobald er sich
in dieser Position befindet, kann der Fahrer den Stabilisator etwas
weiter absenken, wodurch das Fahrgestell des Fahrzeuges geringfügig angehoben
wird und es etwas von seinen Rädern
abgehoben wird.
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Hierdurch
wird ein Teil des Gewichtes des Fahrzeuges auf die Stabilisatoren übertragen
und das Fahrgestell des Fahrzeuges wird in eine massive feste Plattform
mit einer breiteren Stützbasis
umgewandelt, als sie durch die Räder
allein geschaffen werden könnte.
Sobald sich das Fahrzeug in dieser stabilisierten Stellung befindet,
kann der Fahrer die Arbeitsgeräte
des Fahrzeuges in dem Vertrauen betätigen, dass das Fahrzeug keine
Längsneigungs-, Querneigungs-
oder Kippbewegung ausführt.
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Bei
manchen Arbeitsvorgängen
muss das betreffende Fahrzeug mit einer gewissen Regelmäßigkeit
bewegt werden. Beispielsweise werden Baggerlader in vielen Fällen dazu
verwendet, Gräben
auf der Seite der Straße
zu reinigen. Um diesen Reinigungsvorgang auszuführen, werden die Baggerlader auf
eine Position bewegt, in der sie auf den Graben gerichtet sind.
Die Stabilisatoren werden dann abgesenkt, um mit dem Boden in Eingriff
zu kommen. Der Fahrer betätigt
dann den Gelenkarm des Baggerladers (den Auslegerarm, den Löffel und
die Schaufel), um Material aus dem Graben herauszuschaufeln.
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Nach
einigen wenigen Schaufelvorgängen stoppt
der Fahrer das Schaufeln, hebt die Stabilisatoren an, bewegt den
Baggerlader nach vorne und dann nach hinten zu einer Seite seiner
ursprünglichen
Position. Er senkt erneut die Stabilisatoren ab und führt wiederum
einige wenige Schaufelvorgänge mit
der Schaufel des Fahrzeuges aus.
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Der
Prozess kann sich vielleicht 20-100 mal im Verlauf eines Tages wiederholen,
während
der Baggerlader graduell entlang des Grabens auf der Seite der Straße fährt, um überschüssigen Schmutz aus
diesem zu entfernen.
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Das
Anheben und Absenken des Baggerladers ist bei diesen Operationen
zeitraubend. Bei derzeitigen Konstruktionen muss der Fahrer seine
Hände auf
den Anhebe- und Absenk-Steuerungen für die Stabilisatoren während der
gesamten Zeit halten, während
der die Stabilisatoren angehoben oder abgesenkt werden. Dies ist
eine Zeit, die er zum Drehen seines Sitzes auf eine nach vorne gerichtete
Position, das Schalten des Fahrzeuges in einen Fahrgang und die
Bewegung des Fahrzeuges einige wenige Meter entlang der Straße nutzen
könnte.
Weiterhin könnte, wenn
er zu sorglos mit dem wiederholten Anheben und Absenken der Stabilisatoren
umgeht, die Stabilisator-Steuerung zu lange in der Anhebestellung
halten. Bei manchen Fahrzeugen mit Stabilisatoren kann ein Festhalten
der Steuerung in der Anhebestellung nachdem der Stabilisator bereits
angehoben wurde, dazu führen,
dass der Motor des Fahrzeuges abgewürgt wird.
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Das
Dokument GB-A-2 364 990 beschreibt ein System und Verfahren zum
automatischen Anheben eines Stabilisators eines Arbeitsfahrzeuges,
wobei das System eine Eingabevorrichtung, die zur Erzeugung von
Signalen konfiguriert ist, die eine Vielzahl von Stabilisator-Bewegungsgeschwindigkeiten anzeigen,
eine elektronische Steuereinrichtung, die zum Empfang der Signale
von der Eingabevorrichtung ausgebildet ist und entsprechende Ventil-Signale
erzeugt, und zumindest ein Hydraulikventil umfasst, das mit der
Steuereinrichtung gekoppelt ist, um den Stabilisator in Abhängigkeit
von den Ventilsignalen zu bewegen, wobei die Steuereinrichtung eine Betriebsart
aufweist, bei der der Stabilisator automatisch auf eine vorgegebene
obere Stellung bewegt wird.
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Was
benötigt
wird, ist daher ein Arbeitsfahrzeug mit einer verbesserten Stabilisator-Steuerschaltung,
die den Fahrer von der Notwendigkeit eines kontinuierlichen Einschaltens
der Steuerungen entlasten kann, um die Stabilisatoren in Bewegung
zu halten.
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Was
weiterhin benötigt
wird, ist ein System, das zwischen dem Signal eines Fahrers zum
Anheben oder Absenken des Stabilisators in geringem Ausmaß und einem Signal
unterscheiden kann, das zum vollständigen und automatischen Anheben
des Stabilisators bestimmt ist.
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Was
weiterhin benötigt
wird, ist ein System, das feststellen kann, wann der Stabilisator
vollständig
angehoben wurde, und als Antwort hierauf die Strömung der Hydraulikflüssigkeit
zu und von den Hydraulikzylindern des Stabilisators abschalten kann.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eines oder mehrere
der vorstehenden Merkmale und Vorteile in einer oder mehreren der
nachfolgend beanspruchten Ausführungsformen
bereitzustellen.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein System gemäß Anspruch
1 geschaffen.
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Die
Steuereinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie von einer
ersten Betriebsart auf eine zweite Betriebsart auf der Grundlage
davon wechselt, dass der Fahrer die Eingabevorrichtung einstellt. Die
Steuereinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie von der ersten
Betriebsart auf die zweite Betriebsart auf der Grundlage der Zeitperiode
wechselt, über die
sich die Eingabevorrichtung in einer von mehreren Positionen in
einem vorgegebenen kontinuierlichen Bereich von Positionen befindet,
wobei jede der verschiedenen Positionen ein unterschiedliches Signal
von der Eingabevorrichtung erzeugt. Die Steuereinrichtung kann so
konfiguriert sein, dass sie die zweite Betriebsart verlässt, wenn
der Stabilisator die vorgegebene obere Position erreicht. Die vorgegebene
obere Position kann durch eine hydraulische Druckspitze angezeigt
werden. Die Steuereinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie
einen Sensor überwacht,
der auf die Hydraulikdruck-Spitze anspricht. Die Steuereinrichtung
kann so konfiguriert sein, dass sie die zweite Betriebsart zumindest
nach einer vorgegebenen Zeitperiode durch Schließen des zumindest einen Ventils
verlässt.
Die Steuereinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie die zweite
Betriebsart zumindest dann verlässt,
wenn der Fahrer die Eingabevorrichtung nicht loslässt. Das
System kann weiterhin eine zweite Eingabevorrichtung einschließen, die
zur Erzeugung zweiter Signale konfiguriert ist, die eine Anzahl
von Stabilisator-Bewegungsgeschwindigkeiten
für einen
zweiten Stabilisator anzeigen; eine elektronische Steuereinrichtung, die
zum Empfang der zweiten Signale von der zweiten Eingabevorrichtung
und zur Erzeugung entsprechender zweiter Ventilsignale konfiguriert
ist, und zumindest ein zweites Hydraulikventil einschließen, das mit
der Steuereinrichtung gekoppelt ist, um den zweiten Stabilisator
in Abhängigkeit
von den zweiten Ventilsignalen zu bewegen; wobei die Steuereinrichtung so
konfiguriert ist, dass sie den Stabilisator und den zweiten Stabilisator
unabhängig
von den ersten und zweiten Betriebsarten steuert. Die Steuereinrichtung kann
so konfiguriert sein, dass sie eine Stabilisator-Bewegung in der
ersten Betriebsart dämpft,
und die Steuereinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie in
eine dritte ungedämpfte
Proportional-Steuerbetriebsart eintritt. Die Steuereinrichtung kann
so konfiguriert sein, dass sie in die dritte Betriebsart durch eine
Hin- und Herbewegung der Eingabevorrichtung eintritt. Die Steuereinrichtung
kann so konfiguriert sein, dass sie in die dritte Betriebsart nach
einer vorgegebenen Anzahl von Hin- und Herbewegungen der Eingabevorrichtung
eintritt.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch
21 geschaffen. Der Schritt der elektronischen Überwachung kann einen Schritt
der Feststellung einer Anzahl von Steuerknüppel-Hin- und Herbewegungen einschließen. Der
Schritt der elektronischen Überwachung
kann weiterhin einen Schritt der Feststellung eines Zeitablaufs
der Hin- und Herbewegungen einschließen. Der Schritt der elektronischen Überwachung
kann weiterhin einen Schritt der Feststellung einer Amplitude der
Hin- und Herbewegungen einschließen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt, in denen gleiche Bezugsziffern durchgehend
gleiche Teile bezeichnen.
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1 ist
eine Rückansicht
eines Baggerladers, die zwei Stabilisatoren zeigt, die schwenkbar mit
dem Fahrzeug-Fahrgestell auf beiden Seiten einer hinteren Fahrerstation
gekoppelt sind. Die Stabilisatoren werden um ihre oberen Enden verschwenkt, wo
sie schwenkbar mit dem Fahrgestell des Baggerladers verbunden sind.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises der Schaltung
des Fahrzeuges nach 1, die zur Positionierung der
Stabilisatoren verwendet wird. Die Schaltung schließt Vorsteuer- und
Haupt-Richtungssteuer-Hydraulikventile zur Einstellung der Stabilisatoren
und der Hydraulikzylinder ein, die mit den Stabilisatoren für deren
Bewegung gekoppelt sind.
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3 ist
eine schematische Darstellung, die die elektronische Steuerschaltung
zeigt, die so programmiert ist, dass sie den Hydraulikkreis nach 2 überwacht
und steuert.
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4 ist
ein Zustandsdiagramm der Betriebsarten der elektronischen Steuereinrichtung,
das die Betriebsarten der oberen Ebene und die Übergänge zwischen diesen zeigt.
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5 ist
ein Zustandsdiagramm der Teil-Betriebsarten der Betriebsart nach 4,
das die Teil-Betriebsarten und die Übergänge zwischen diesen Teil-Betriebsarten zeigt;
und
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6 ist
eine grafische Darstellung von Nachschlagetabellen, auf die die
elektronische Steuereinrichtung einen Zugriff ausführt, um
Signale von eine Proportionalsteuerung ergebenden Fahrer-Eingabevorrichtungen,
die vom Fahrer erzeugte Stabilisator-Befehle anzeigen, in Einschaltperioden
der stromgesteuerten Stabilisator-Vorsteuerventile umzuwandeln.
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In 1 hat
ein Baggerlader 100 ein Fahrgestell 102, auf dem
ein Motor 104 befestigt ist. Ein Heckbagger-Arbeitsgerät 106 erstreckt
sich von der Rückseite
des Fahrgestells 102, mit der es schwenkbar gekoppelt ist.
Ein linker Stabilisator 108 und ein rechter Stabilisator 110 sind
schwenkbar mit dem Fahrgestell 102 des Baggerladers 100 gekoppelt.
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Jeder
Stabilisator weist ein langgestrecktes Element 112 mit
einem oberen Ende 114, das schwenkbar mit dem Fahrgestell 102 verbunden
ist, und einem unteren Ende 116 auf, das in einer Stabilisator-Auflageplatte 118 endet
und mit dieser gekoppelt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
haben die Stabilisator-Auflageplatten
abgeflachte Unterseiten, die so angeordnet sind, dass sie im abgesenkten
Zustand eben auf dem Boden liegen. Bei einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
sind die Stabilisator-Auflageplatten 118 schwenkbar mit
den Enden 116 der Stabilisatoren 108 und 110 gekoppelt.
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Ein
Hydraulikzylinder 120 ist an seinem oberen Ende mit dem
Fahrgestell 102 und an seinem unteren Ende mit dem langgestreckten
Element 112 des linken Stabilisators 108 verbunden.
In ähnlicher Weise
ist ein Hydraulikzylinder 122 an seinem oberen Ende mit
dem Fahrgestell 102 und an seinem unteren Ende mit dem
langgestreckten Element 112 des rechten Stabilisators 110 gekoppelt.
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Wenn
jeder Hydraulikzylinder 120, 122 ausgefahren wird,
verschwenkt er den Stabilisator, mit dem er verbunden ist, nach
unten in Eingriff mit dem Boden. Wenn jeder Hydraulikzylinder 120, 122 eingezogen
wird, verschwenkt er den Stabilisator, mit dem er gekoppelt ist,
nach oben von dem Boden fort und in eine verstaute Position für die Fahrbewegung.
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Wenn
die Stabilisatoren ausgefahren sind, berühren sie den Boden kurz hinter
den großen
Traktor-Hinterrädern
des Löffelbaggers
auf jeder Seite des Fahrgestells, wo der Löffelbagger-Ausleger 124 mit
dem Fahrgestell 102 gekoppelt ist.
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Gemäß 2 schließt ein Hydraulikkreis 200 zur
Steuerung der Stabilisatoren eine Pumpe 202 ein, die mit
dem Motor 104 gekoppelt und von dieser angetrieben wird,
um unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit für den Heckbagger-Arm und die Stabilisatorzylinder
zu erzeugen. Der Hydraulikkreis 200 schließt weiterhin
einen Hydraulikflüssigkeits-Rücklauftank 203 ein,
an dem Hydraulikflüssigkeit,
die von den Zylindern ausgestoßen
wird, zurückgeliefert
wird. Der Druck in den Hydraulikleitungen, die mit der Pumpe gekoppelt
sind, hängt
von der Last ab, kann jedoch bis zu 3000 psig (20684 kPa oder 207
bar) reichen. Wenn die Stabilisatoren vollständig angehoben sind und ihre
Zylinder die Einziehbewegung stoppen, so steigt der Druck in dem
Hydraulikkreis, der mit den Zylindern verbunden ist, von ungefähr 2200
psig (15168 kPa oder 152 bar) (während des
Anhebens) auf ungefähr
3000 psig (20684 kPa oder 207 bar) an, wenn sie an ihren Anschlägen anstoßen und
die Stabilisatoren vollständig
angehoben sind. Der Druck in den Hydraulikleitungen, die mit dem
Tank 203 verbunden sind, liegt ungefähr auf dem Atmosphärendruck
oder bei null bar.
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Der
Hydraulikkreis schließt
weiterhin zwei Ventilblöcke
ein, einen Vorsteuerventil-Block 204,
der die elektrisch betätigten
Vorsteuerventile zum Anheben und Absenken der Stabilisatoren einschließt, und
einen Richtungssteuerventil-Block 206, der die Haupt-Hydraulikventile
zum Anheben und Absenken der Stabilisatoren und zur Betätigung des
Schaufelarms unter Einschluss der Ausleger-Schwenkzylinder 208,
des Auslegerzylinders 210, des Löffelzylinders 212 und
des Schaufelausfahrzylinders 214 sowie des Schaufelzylinders 216 einschließt.
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Der
Vorsteuerventil-Block 204 schließt ein Hilfs-Vorwärts-Vorsteuerventil 218 und
ein Hilfs-Rückwärts-Vorsteuerventil 220,
ein rechtes Stabilisator-Aufwärts-Vorsteuerventil 222,
ein rechtes Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventil 224,
ein linkes Stabilisator-Aufwärts-Vorsteuerventil 226,
ein linkes Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventil 228,
ein Schaufelausfahrbewegungs-Einzieh-Vorsteuerventil 230 und
ein Schaufelausfahrbewegungs-Ausfahr-Vorsteuerventil 232 ein.
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Der
Richtungssteuerventil-Block 206 schließt ein Hilfs-Hydraulikventil 234,
ein rechtes Stabilisatorventil 236, ein linkes Stabilisatorventil 238, ein
Schaufelausfahrbewegungs-Ventil 240, ein Schaufel-Ventil 242,
ein Löffel-Ventil 244,
ein Ausleger-Ventil 246 und ein Ausleger-Schwenk-Ventil 248 ein.
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Der
Hydraulikkreis 200 schließt weiterhin zwei Steuerknüppel ein,
einen linken Steuerknüppel 250 und
einen rechten Steuerknüppel 252,
die strömungsmäßig mit
dem Ausleger-Schwenkventil 248, dem Ausleger-Ventil 246,
dem Löffel-Ventil 244 und dem
Schaufel-Ventil 240 gekoppelt sind und diese betätigen. Der
linke Steuerknüppel 250 schließt hydraulische
Vorsteuerventile ein, die das Schaufel-Ventil 242 und das Löffel-Ventil 244 betätigen, die ihrerseits
mit dem Schaufelzylinder 216 bzw. dem Löffelzylinder 212 gekoppelt
sind und diese antreiben. Der Rechte Steuerknüppel 252 schließt Hydraulik-Vorsteuerventile
ein, die das Ausleger-Ventil 246 und das Ausleger-Schwenkventil 248 betätigen, die ihrerseits
mit dem Auslegerzylinder 210 bzw. dem Ausleger-Schwenkzylinder 208 gekoppelt
sind und diese betätigen.
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Diese
Steuerknüppel
sind so konfiguriert, dass sie das Ausleger-Schwenkventil 248,
das Ausleger-Ventil 246, das Löffel-Ventil 244 und
das Schaufelventil 242 betätigen, die sich in dem Richtungssteuerventil-Block 206 befinden.
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Alle
die Vorsteuerventile in dem Vorsteuerventil-Block 204 sind
elektrisch betätigte
Schieberventile. Jedes Vorsteuerventil in dem Block 204 hat eine
einzige Ventil-Wicklung
oder Magnetspule, um das Ventil von seiner dargestellten abgeschalteten Neutralstellung
fort zu verschieben. Jedes der Vorsteuerventile leitet in seiner
Neutralstellung Hydraulikflüssigkeit
von ihrem zugehörigen
Richtungssteuer-Hydraulikventil,
mit dem es gekoppelt ist, zum Tank 203 zurück. Beim
Einschalten leitet jedes Vorsteuerventil Hydraulikflüssigkeit
von der Pumpe 202 über
das Vorsteuerventil an jedes Richtungssteuerventil, mit dem es gekoppelt
ist.
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Alle
die Vorsteuerventile in dem Vorsteuerventil-Block 204 werden
durch ein proportionales elektrisches Signal betätigt und erzeugen einen Ausgangsdruck,
der proportional zu dem ihnen zugeführten elektrischen Signal ist.
Die Ventile haben eine gewissen Hysterese, die nachfolgend erläutert wird.
Die Ventile sind vorzugsweise proportionale Druckreduzierventile
der Firma Thomas Magnete, Thomas Magnete-Teilnummer 52402. Sie weisen drei Anschlüsse auf
und sind druckkompensiert. Im Allgemeinen beginnen diese Ventile
bei einem Strom von 200 Milliampere bei 12 Volt „aufzubrechen" oder zu öffnen, und
sie erreichen einen maximalen Druck bei einem Strom von 1,6 Ampere
bei 12 Volt. Die pulsbreitenmodulierte Treiberschaltung, die sie
ansteuert (siehe die nachfolgende Diskussion der 3),
hat eine Frequenz zwischen 100 und 120 Hz. Der von den Vorsteuerventilen
erzeugte Ausgangsdruck wird entweder dem linken oder dem rechten
Ende des Ventilschiebers des zugehörigen Richtungssteuer-Hydraulikventils
des Blockes 206 zugeführt.
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Die
dem Ende der Ventilschieber der Richtungssteuerventile des Blockes 206 zugeführte Kraft ist
proportional zu dem zugeführten
Hydraulikdruck. Dieser Kraft wirkt eine Feder entgegen, die auf
das gegenüberliegende
Ende des Ventilschiebers wirkt. Die Strecke, über die sich der Ventilschieber
in dem Block 206 bewegt, ist ebenfalls proportional zu
dem zugeführten
Hydraulikdruck, weil die Federgegenwirkungskraft eine Funktion der
Auslenkungsentfernung ist. Als Ergebnis ist die Ventilschieber-Position
und damit die Strömungsrate
des Strömungsmittels
durch jedes der Vorsteuerventil-gesteuerten Hydraulikventile in
dem Block 206 allgemein proportional zu dem elektrischen
pulsbreitenmodulierten („PWM"-)Signal, das dem
Vorsteuerventil zugeführt
wird. Durch Ändern
der Größe des PWM-Signals,
das den Stabilisator-Vorsteuerventilen in dem Block 204 zugeführt wird,
kann man direkt die Geschwindigkeit ändern, mit der die linken und
rechten Stabilisator-Zylinder 120, 122 eingezogen
und ausgefahren werden.
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Wenn
das rechte Stabilisator-Aufwärts-Vorsteuerventil 222 durch
seine elektrische Wicklung angesteuert wird, verschiebt sich sein
Ventilschieber nach links, wodurch die Hydraulikpumpe 202 mit
dem linken Ende des Ventilschiebers des rechten Stabilisatorventils 236 verbunden
wird. Hierdurch wird der Ventilschieber des rechten Stabilisatorventils 236 aus
der dargestellten Position nach rechts verschoben. Diese Bewegung
verbindet die Pumpe 202 mit dem Einzieh-Anschluss des Zylinders 122, was
bewirkt, dass der rechte Stabilisatorzylinder 122 eingezogen
wird. Wenn der rechte Stabilisatorzylinder 122 eingezogen
wird, hebt er den rechten Stabilisator 110 von dem Boden
fort nach oben. Strömungsmittel
von dem Ausfahr-Anschluss des rechten Stabilisatorzylinders 122 wird
automatisch zurück
zum Tank 203 geleitet.
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Wenn
das rechte Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventil 224 durch
seine elektrische Wicklung angesteuert wird, verschiebt sich sein
Ventilschieber nach links, wodurch die Hydraulikpumpe 202 mit
dem rechten Ende des Ventilschiebers des rechten Stabilisatorventils 236 verbunden
wird. Hierdurch wird der Ventilschieber des rechten Stabilisatorventils 236 von
der gezeigten Position aus nach links verschoben. Diese Bewegung
verbindet die Pumpe 202 mit dem Ausfahr-Anschluss des Zylinders 122,
was bewirkt, dass der rechte Stabilisatorzylinder 122 ausgefahren
wird. Wenn der rechte Stabilisatorzylinder 122 ausgefahren
wird, senkt er den rechten Stabilisator 110 in Richtung
auf den Boden ab. Strömungsmittel von
dem Einzieh-Anschluss des rechten Stabilisatorzylinders 122 wird
automatisch zurück
zum Tank 203 geleitet.
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Wenn
das linke Stabilisator-Aufwärts-Vorsteuerventil 226 durch
seine elektrische Wicklung angesteuert wird, verschiebt sich sein
Ventilschieber nach links, wodurch die Hydraulikpumpe 202 mit
dem linken Ende des Ventilschiebers des linken Stabilisatorventils 238 verbunden
wird. Hierdurch wird der Ventilschieber des linken Stabilisatorventils 238 von der
gezeigten Position aus nach rechts verschoben. Diese Bewegung verbindet
die Pumpe 202 mit dem Einzieh-Anschluss des Zylinders 102,
was bewirkt, dass der linke Stabilisatorzylinder 102 eingezogen wird.
Wenn der linke Stabilisatorzylinder 120 eingezogen wird,
hebt er den linken Stabilisator 108 von dem Boden fort
nach oben an. Strömungsmittel
von dem Ausfahr-Anschluss des linken Stabilisatorzylinders 120 wird
automatisch zurück
zum Tank 203 geleitet.
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Wenn
das linke Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventil 228 durch
seine elektrische Wicklung angesteuert wird, verschiebt sich sein
Ventilschieber nach links, wodurch die Hydraulikpumpe 202 mit
dem rechten Ende des Ventilschiebers des linken Stabilisatorventils 238 verbunden
wird. Hierdurch wird der Ventilschieber des linken Stabilisatorventils 238 von der
dargestellten Position aus nach links verschoben. Diese Bewegung
verbindet die Pumpe 202 mit dem Ausfahr-Anschluss des Zylinders 120,
was bewirkt, dass der linke Stabilisatorzylinder 120 ausgefahren wird.
Wenn der linke Stabilisatorzylinder 120 ausgefahren wird,
senkt er den linken Stabilisator 108 in Richtung auf den
Boden ab. Strömungsmittel
von dem Einzieh-Anschluss des linken Stabilisatorzylinders 120 wird
automatisch zum Tank 203 zurückgeleitet.
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3 zeigt
die elektronische Steuerschaltung 300 für den Baggerlader nach den 1 und 2.
Der Kern der Schaltung ist eine elektronische Ventil-Steuereinrichtung 302,
die einen digitalen programmierbaren Mikroprozessor einschließt, der
so konfiguriert ist, dass er Fahrer-Befehle von verschiedenen Fahrer-Eingabevorrichtungen
empfängt
und als Antwort hierauf elektrische Signale erzeugt, die den Magnetspulen 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332 und 334 der
Vorsteuerventile 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 bzw. 232 zugeführt werden.
Die elektrischen Magnetspulen dieser Vorsteuerventile sind elektrisch
mit der Ventil-Steuereinrichtung 302 gekoppelt
und werden von dieser unter einer Programmsteuerung angesteuert.
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Die
Steuerschaltung 300 nach 3 schließt zwei
Steuerknüppel 304, 306 ein,
die manuell von dem Fahrer des Fahrzeuges betätigt werden, um die Stabilisatoren
nach oben und nach unten zu bewegen. Der linke Stabilisator-Steuerknüppel 304 und
der rechte Stabilisator-Steuerknüppel 306 sind elektrisch
mit der Ventil-Steuereinrichtung 302 gekoppelt, um diese
mit einem sich ändernden
Spannungssignal zu versorgen, das das Ausmaß anzeigt, in dem die Steuerknüppel von
ihrer neutralen Mittelstellung aus bewegt werden. Die Steuerknüppel sind vorzugsweise
Elobau-Steuerknüppel
(Elobau-Teilnummer J3A6AS0A01) mit einer Ausgangsspannung von zwischen
0,5 Volt und 4,5 Volt von einem Ende des Steuerknüppel-Hubes
zum anderen. Obwohl die Steuerknüppel
vorzugsweise Halleffekt-Geräte
sind, sind sie in 3 als Einstellwiderstände mit
einer Mittelanzapfung 310 gezeigt, die das Signal von 0,5-4,5
Volt an die Ventil-Steuereinrichtung 302 liefert. Jeder
Steuerknüppel 304, 306 ist
elektrisch an einer Seite mit einer Spannungsquelle 302 für 5 Volt gekoppelt,
die von der Ventil-Steuereinrichtung 302 geliefert wird,
und an der anderen Seite mit Erde 314.
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Wenn
die Steuerknüppel
von dem Fahrer betätigt
werden, bewegen sie sich von einem Grenzwert zu dem anderen, wodurch
ein Spannungssignal an der Mittelanzapfung 310 erzeugt
wird, das sich von 0,5 auf 4,5 Volt in Abhängigkeit von der Position des Steuerknüppels ändert. Es
ist dieses 0,5- bis 4,5-Volt-Signal, das der Ventil-Steuereinrichtung 302 die
Position des Steuerknüppels
anzeigt. Die Ausgangsspannung in der Mittel- oder Neutralstellung
jedes Steuerknüppels
beträgt
2,5 Volt. Die Neutralstellung ist die Position, die sich in der
Mitte des vollen Bereiches der Steuerknüppel-Bewegung befindet, wie
dies in 3 gezeigt ist.
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Die
Ventil-Steuereinrichtung 302 schließt vorzugsweise einen digitalen
Mikrocontroller mit RAM und ROM, idealerweise einen Flash-ROM, ein. Die
Ventil-Steuereinrichtung
ist vorzugsweise mit einem Spezialwerkzeug umprogrammierbar, um
die Herstellung und Nachbearbeitung einfacher zu machen. Der digitale
Mikrocontroller ist vorzugsweise ein 8-Bit-Mikrocontroller mit einem
sich auf dem Chip befindenden Flash-Speicher und einem Analog-/Digital-Wandler
(zur Digitalisierung der von den Steuerknüppeln erzeugten Signale) und
PWM-Zeitgebern (zur Erzeugung der PWM-Vorsteuerventil-Magnetspulensignale
mit einem vorgegebenen Tastverhältnis).
Ein bevorzugter Mikrocontroller für die Ventil-Steuereinrichtung 302 ist
ein PIC 16F873.
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Es
gibt zwei Druckschalter 316 und 318, die mit der
Ventil-Steuereinrichtung 302 gekoppelt sind. Der Druckschalter 316 ist
mit der Hydraulikleitung gekoppelt, die sich von dem rechten Stabilisatorventil 236 zum
stangenseitigen Ende (dem Einzieh-Anschluss) des rechten Stabilisatorzylinders 122 erstreckt.
Der Druckschalter 318 ist mit der Hydraulikleitung gekoppelt,
die sich von dem linken Stabilisatorventil 238 zum stangenseitigen
Ende (dem Einzieh-Anschluss) des linken Stabilisatorzylinders 120 erstreckt.
Die Druckschalter stehen in Strömungsmittelverbindung
mit diesen Hydraulikleitungen, um den stangenseitigen Druck zu messen,
wenn die Stabilisatoren angehoben sind. Wenn die Stabilisatorzylinder
angehoben werden, erreichen sie schließlich ihre am weitesten oben
liegenden Positionen. Während der
Periode, während
der sie angehoben werden, ist ihr stangenseitiger Druck niedrig.
Der Systemdruck wird durch die Stabilisatorventile gedrosselt, um
sicherzustellen, dass die Stabilisatoren mit einer relativ niedrigen
Geschwindigkeit angehoben werden. Als Ergebnis ist der Zylinder-Druck
der Druck, der ausreicht, um die Stabilisatoren abzustützen und
langsam anzuheben, in der Größenordnung
von einigen hundert Pfund pro Quadratzoll (einigen zehn bar).
-
Schließlich erreichen
die Stabilisatoren ihre oberste Stellung, die Position, in der sie
an mechanische Anschläge
anstoßen,
um eine weitere nach oben gerichtete Bewegung zu verhindern. Weil
eine Weiterbewegung nicht mehr zugelassen wird, steigt der Druck
in den Stabilisatorzylindern sehr schnell auf den Systemdruck an,
der von der Pumpe geliefert wird, und springt plötzlich auf 3000 psig (20684
kPa oder 207 bar). Bei diesen Drücken ändern die
Druckschalter 316, 318 ihren Zustand. Sie sind
so eingestellt, dass sie ihren Zustand gut oberhalb des Arbeits-
(das heißt
des Stabilisator-Anhebe-) Druckes und gut unterhalb des statischen
Druckes ändern (das
heißt
des Systemdruckes), oder bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform
bei 2750 psig (18960 kPa oder 190 bar). In den automatischen Aufwärts-Betriebsarten ist
es die Änderung
des Zustandes des Druckschalters, die die elektronische Steuereinrichtung
des Systems darüber
informiert, dass die Stabilisatoren vollständig angehoben wurden.
-
Die
Steuereinrichtung 302 der Steuerschaltung 300 ist
mit den elektrischen Pilotventil-Magnetspulen jedes der Vorsteuerventile
in 2 gekoppelt und steuert diese an. Diese Magnetspulen
schließen die
Magnetspule 320 des Hilfs-Vorwärts-Vorsteuerventils 218, die Magnetspule 322 des
Hilfs-Rückwärts-Vorsteuerventils 220,
die Magnetspule 324 des rechten Stabilisator-Aufwärts-Vorsteuerventils 222, die
Magnetspule 326 des rechten Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventils 224,
die Magnetspule 328 des linken Stabilisator-Aufwärts-Vorsteuerventils 226,
die Magnetspule 330 des linken Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventils 228,
die Magnetspule 332 des Auslegerausfahr-Einzieh-Vorsteuerventils 230 und die
Magnetspule 334 des Auslegerausfahr-Ausfahr-Vorsteuerventils 232 ein.
Jede dieser Vorsteuerventil-Magnetspulen wird durch PWM-Signale
betätigt,
die von acht PWM-Treiberschaltungen
in der Steuereinrichtung 302 erzeugt werden. Die Magnetspulen
und ihre Verbindungen mit den PWM-Treiberschaltungen der Steuereinrichtung 302 sind
in 3 gezeigt.
-
Die
Steuereinrichtung 302 ist so programmiert, dass sie auf
die Betätigung
der Stabilisator-Steuerknüppel 304 und 306 in
unterschiedlichen Betriebsarten unterschiedlich anspricht. Die Betriebsarten
der oberen Ebene werden als (1) die nicht mit Leistung versorgte
Betriebsart, (2) die neutrale Verriegelungs-Betriebsart, (3) die
Arbeits-Betriebsart und (4) die Abschalt-Betriebsart bezeichnet.
Diese Betriebsarten sind in dem Steuerungs-Zustands-Diagramm nach 4 gezeigt.
-
Das
System befindet sich in der nicht mit Leistung versorgten Betriebsart 400 immer
dann, wenn der Zündschalter
des Fahrzeuges abgeschaltet ist oder die Steuereinrichtung 302 aus
anderen Gründen
nicht mit Leistung versorgt wird. Es kann keine Bewegung erfolgen,
wenn die Steuereinrichtung 302 nicht mit Leistung versorgt
wird.
-
Beim
Einschalten (das heißt
nur dann, wenn die Steuereinrichtung 302 anfänglich mit
Leistung versorgt wird) ist die Steuereinrichtung 302 so
programmiert, dass sie die Betriebsart 400 ohne Leistungsversorgung
verlässt
und in ihre neutrale Verriegelungs-Betriebsart 402 eintritt.
In dieser Betriebsart spricht die Steuereinrichtung 302 nicht
auf Steuerknüppel-Befehle
durch Bewegen der Stabilisatoren an. Statt dessen ignoriert sie
jede Auslenkung der Steuerknüppel
aus ihrer Neutralstellung und fragt einen Getriebe-Leerlaufschalter
(nicht gezeigt) und die Stabilisator-Steuerknüppel ab, bis sowohl das Getriebe
in den Leerlaufzustand gebracht wurde und die Steuerknüppel in
ihre Neutralstellungen zurückgeführt wurden.
-
Sobald
sich beide Stabilisator-Steuerknüppel
in ihren Neutralstellungen befinden und das Getriebe in die Leerlaufstellung
gebracht wurde, ist die Steuereinrichtung 302 so programmiert,
dass sie die neutrale Verriegelungs-Betriebsart 402 verlässt und automatisch
in ihre Arbeits-Betriebsart 404 eintritt.
-
Sobald
die Arbeits-Betriebsart erreicht ist, betätigen die Steuerknüppel die
Stabilisatoren (wie dies ausführlicher
weiter unten beschrieben wird) hinsichtlich der mehrfachen Teil-Betriebsarten
der Arbeits-Betriebsart. Die Steuereinrichtung 302 kann aus
ihrer Arbeits-Betriebsart 404 in eine Abschalt-Betriebsart 406 unter
bestimmten Bedingungen übergehen.
Die Steuereinrichtung 302 ist so programmiert, dass sie
periodisch und wiederholt die Betriebsweise der Stabilisatoren durch
Ausführen
einer Gruppe von programmierten Diagnose-Tests prüft. Wenn
irgendeiner dieser Diagnose-Tests fehlschlägt (das heißt es gibt einen Fehler), so
tritt die Steuereinrichtung 302 in die Abschalt-Betriebsart
ein. In der Abschalt-Betriebsart spricht die Steuereinrichtung 302 nicht
mehr auf die Steuerknüppel
an, wie sie es in der Arbeits-Betriebsart (die nachfolgend beschrieben wird)
tut, und wartet darauf, dass der Fehlerzustand oder der Fehler beseitigt
wird.
-
Die
Steuereinrichtung 302 führt
periodisch ihre programmierten Diagnose-Tests in der Abschalt-Betriebsart 406 aus,
bis entweder (1) das Fahrzeug abgeschaltet wird, oder (2) der Fehler
beseitigt wird. Wenn der Fehler beseitigt wird, so ist die Steuereinrichtung 302 so
programmiert, dass sie in ihre neutrale Verriegelungs-Betriebsart 402 eintritt. Wenn
das Fahrzeug abgeschaltet wird, geht die Steuerung 302 wiederum
in die Betriebsart 400 ohne Leistungsversorgung über.
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5 ist
ein Zustandsdiagramm, das die verschiedenen Teil-Betriebsarten der
Arbeits-Betriebsart 404 zeigt. In der Arbeits-Betriebsart 404 gibt es
fünf Teil-Betriebsarten, die
eine Leerlauf-Betriebsart 500, eine manuelle Betriebsart 502,
eine automatische Aufwärtssteuerungs-
und Leerlauf-Wartestellungs- („ACWFN"-)Betriebsart 504,
eine automatische Aufwärtssteuer-Betriebsart 506 und
eine manuelle Steuerung ohne Auto-Aufwärts-(„MCWAU"-)Betriebsart 508.
-
Die
erste dieser Betriebsarten ist die Leerlauf-Betriebsart 500.
Die Steuereinrichtung 302 tritt in die Leerlauf-Betriebsart 500 unmittelbar
nach dem Eintritt in die Arbeits-Betriebsart 404 ein
(von der die Leerlauf-Betriebsart 500 eine Teil-Betriebsart
ist). Die Steuereinrichtung 302 ist so programmiert, dass
sie in der Leerlauf-Betriebsart bleibt, bis ein Systemfehler auftritt
(wobei sie zu dieser Zeit in die Abschalt-Betriebsart 406 eintritt)
oder der Fahrer entweder einen oder beide der Steuerknüppel 304, 306 aus ihrer
neutralen Mittelstellung heraus bewegt. Die Steuereinrichtung 302 tritt
lediglich dann in die Leerlauf-Betriebsart ein, wenn sich die Stabilisator-Steuerknüppel 304, 306 in
der Neutralstellung befinden. Immer dann, wenn sich die Steuereinrichtung 302 in der
Leerlauf-Betriebsart befindet, schaltet sie die Stabilisator-Vorsteuerventile
dadurch ab, dass sie ein PWM-Ventil-Signal mit einer Dauer von 0%
an die Stabilisator-Vorsteuerventil-Magnetspulen liefert, wodurch
diese abgeschaltet werden. Die Zylinder der Stabilisatoren beenden
die Bewegung.
-
Die
zweite Arbeits-Teilbetriebsart ist eine manuelle Steuer-Betriebsart 502.
Die Steuereinrichtung 302 tritt in die manuelle Steuer-Betriebsart
ausgehend von der Leerlauf-Betriebsart 500 jedesmal dann
ein, wenn der Fahrer einen der Stabilisator-Steuerknüppel 304, 306 aus
seiner Neutralstellung heraus bewegt.
-
In
der manuellen Betriebsart 502 antwortet die Steuereinrichtung 302 auf
die Bewegung der Stabilisator-Steuerknüppel 304, 306 in
einer programmierten Weise, um die Stabilisatoren nach oben und nach
unten zu bewegen, in Abhängigkeit
von der Richtung und dem Ausmaß,
in der bzw. über
das die Steuerknüppel 304, 306 bewegt
werden, was nunmehr beschrieben wird.
-
Bevor
die Betriebsweise der linken und rechten Steuerknüppel 304, 306 und
der Stabilisatoren in der manuellen Betriebsart beschrieben wird,
sei jedoch darauf hingewiesen, dass beide Steuerknüppel in
exakt der gleichen Weise, jedoch unabhängig voneinander arbeiten.
Aus diesem Grund wird in der nachfolgenden Beschreibung lediglich
auf „den" Steuerknüppel, den
PWM-Treiber, das Vorsteuerventil, die Magnetspule, das Stabilisatorventil,
den Zylinder und den Stabilisator Bezug genommen. Die Betriebsweise
der linken und rechten Stabilisatoren wird nicht getrennt beschrieben.
Die nachfolgende Beschreibung beschreibt die Betriebsweise sowohl
der linken als auch rechten Stabilisatoren.
-
Sobald
der Fahrer den Steuerknüppel
aus der Neutralstellung heraus bewegt, tritt die Steuereinrichtung 302 in
die manuelle Betriebsart 502 ein. In der manuellen Betriebsart
betätigt
der Fahrer die Steuerknüppel
entweder in der Aufwärts-
oder in der Abwärtsrichtung.
Die Steuerknüppel
sind vorzugsweise so befestigt, dass sich der linke Steuerknüppel auf
der linken Seite des Fahrers befindet, und dass sich der rechte
Steuerknüppel
auf der rechten Seite des Fahrers befindet.
-
Wenn
der Fahrer den Steuerknüppel
in einer Richtung ausgehend von der Neutralstellung bewegt, steigt
die Spannung von dem Steuerknüppel
von der nominellen Neutralstellungs-Spannung von 2,5 Volt in Richtung
auf den hohen Spannungswert von 4,5 Volt an. Die Steuereinrichtung 302 ist
so programmiert, dass sie diese Bewegung als einen „Anhebe"- oder "Auf"-Befehl interpretiert
und damit beginnt, den Stabilisator anzuheben. Wenn der Fahrer den
Steuerknüppel
in der anderen Richtung ausgehend von der Neutralstellung bewegt,
so wird die von dem Steuerknüppel
erzeugte Spannung von der Neutralstellungs-Spannung von 2,5 Volt
in Richtung auf 0,5 Volt nach unten abgesenkt. Die Steuereinrichtung 302 ist
so programmiert, dass sie diese Bewegung als einen „Absenk"- oder "Ab"-Befehl interpretiert
und den Stabilisator entsprechend absenkt.
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Die
Steuereinrichtung 302 empfängt das Spannungssignal von
dem Steuerknüppel
und wandelt es in einen Tastverhältnis-Prozentteil
um, den sie dann ihrer internen PWM-Treiberschaltung für das Vorsteuerventil
zuführt.
Die Steuereinrichtung 302 schließt zwei Nachschlagetabellen
von Tastverhältnissen
gegenüber
der Steuerknüppel-Position
ein, die sie verwendet, um das passende PWM-Tastverhältnis zu
bestimmen. Diese Nachschlagetabellen sind grafisch in 6 gezeigt.
-
In 6 ist
die „Absenk"- oder "Ab"-Nachschlagetabelle,
die verwendet wird, wenn der Steuerknüppel in seine „Ab"-Position ausgelenkt
wird, um den Stabilisator abzusenken, als Kurve 600 dargestellt.
Die „Anhebe"- oder "AUF"-Nachschlagetabelle ist
als Kurve 602 dargestellt. Die Neutralstellung ist durch
den Punkt 604 angezeigt. Die x-Achse zeigt das von dem
Steuerknüppel
erzeugte Spannungssignal an. Die y-Achse zeigt das Tastverhältnis (in
Prozent) an, für
das die Steuereinrichtung 302 Befehle als Antwort auf den
Empfang des Steuerknüppelsignals
auf der x-Achse liefert.
-
Wenn
der Fahrer den Steuerknüppel
nach links (in 6) bewegt, so bewegt er ihn
in der „Abwärts"-Richtung, was bewirkt,
dass die Steuereinrichtung 302 die Nachschlagetabelle der
Kurve 600 verwendet, um die Stabilisator-Abwärts-Vorsteuerventil-Magnetspule
mit dem prozentualen Tastverhältnis anzusteuern,
das auf der y-Achse angezeigt ist. Wenn der Fahrer den Steuerknüppel nach
rechts (in 6) bewegt, so bewegt er ihn
in der "AUF"-Richtung, wodurch
bewirkt wird, dass die Steuereinrichtung 302 die Nachschlagetabelle
der Kurve 602 verwendet, um die Stabilisator-AUF-Vorsteuerventil-Magnetspule
mit dem prozentualen Tastverhältnis
anzusteuern, das auf der y-Achse angezeigt ist. Die Kurven überlappen
sich nicht, so dass lediglich eine Vorsteuerventil-Magnetspule,
entweder die AUF-Magnetspule oder die AB-Magnetspule, zu irgendeinem Zeitpunkt
angesteuert wird. Wenn sich der Steuerknüppel in der in der Mitte liegenden
neutralen Zone der Positionen 604 befindet (das heißt Spannungen zwischen
ungefähr
2,3 und 2,7 Volt erzeugt), ist die Steuereinrichtung 302 so
programmiert, dass sie weder die AUF- noch die AB-Vorsteuerventil-Magnetspulen
ansteuert und der Stabilisator ist stationär.
-
Die
Aufwärts-
und Abwärts-Nachschlagetabellen 600, 602 sind
nicht identisch, wie dies in 6 gezeigt
ist. Beide Kurven beginnen mit einem PWM-Tastverhältnis von
ungefähr
35%, das so berechnet ist, dass es einen Strom in den Aufwärts- und Abwarts-Magnetspulen
erzeugt, der ausreicht, um die Magnetspulenventile gerade in den
offenen Zustand aufzubrechen. Beide Kurven haben weiterhin das gleiche
maximale PWM-Tastverhältnis
von ungefähr
72%. Bei diesem Tastverhältnis
bewegen sich die Stabilisatoren mit ihrer maximalen Geschwindigkeit,
sowohl nach oben als auch nach unten.
-
Die
Steigung der Nachschlagetabellen-Kurven ist jedoch unterschiedlich.
Wie dies in 6 gezeigt ist, hat der Steuerknüppel eine
höhere
Auflösung,
wenn er den Stabilisator nach unten bewegt. Er kann über eine
größere Strecke
bewegt werden, wenn er von der gerade erreichten Öffungsstellung zu
einem Zustand mit vollem Fluss übergeht.
Diese vergrößerte Aufregung
ergibt für
den Fahrer eine feinere Steuerung der Bewegung des Stabilisators, wenn
er abgesenkt wird, als wenn er angehoben wird.
-
Der
Steuerknüppel
hat eine niedrigere Auflösung,
wenn der Stabilisator angehoben wird, wie dies durch die steilere
Neigung der AUF-Kurve 602 gezeigt ist. Der Steuerknüppel wird über eine
kürzere Strecke
bewegt, um von dem gerade geöffneten
Zustand, das heißt
der Stabilisator bewegt sich kaum, zu dem Zustand mit voller Strömung (das
heißt,
der Stabilisator bewegt sich mit seiner größten Geschwindigkeit) in der
Aufwärtsrichtung überzugehen, verglichen
mit der Bewegung in der Abwärtsrichtung.
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Es
gibt einen zweiten Unterschied zwischen den zwei Nachschlagetabellen,
wie sie durch die Kurven 600 und 602 in 6 dargestellt
sind, und dies ist der in Horizontalrichtung abgeflachte Teil der AUF-Kurve 602,
wenn sich der Steuerknüppel
in Positionen befindet, die Spannungen zwischen 4,0 und 4,5 Volt
erzeugen. Die 4,5 Volt-Position wird als der "Überdruck-Punkt" bezeichnet, und
dies wird nachfolgend anhand der automatischen Aufwärtsbewegungs-Merkmale
des Systems beschrieben.
-
Für den Fahrer
hat die Bewegung des Steuerknüppels
in dem Bereich zwischen 4,0 und 4,5 Volt ein deutlich unterscheidbares „Gefühl". Immer dann, wenn
sich der Steuerknüppel
in diesem Bereich von Positionen oberhalb des Überdruck-Punktes befindet, ändert die
Steuereinrichtung 302 das PWM-Tastverhältnis nicht proportional zu
der sich ändernden Steuerknüppel-Position.
Statt dessen hält
sie das PWM-Tastverhältnis konstant
auf seiner maximalen Rate (das heißt ungefähr 70%). Der Fahrer fühlt, dass
er die Obergrenze der Bewegung erreicht hat, und dass eine weitere
Bewegung des Steuerknüppels
kein schnelleres Anheben des Stabilisators hervorruft, was tatsächlich der
Fall ist.
-
Unter
erneuter Bezugnahme auf 5 ist zu erkennen, dass es zwei
Möglichkeiten
gibt, wie die Steuereinrichtung 302 die manuelle Steuer-Betriebsart 502 verlassen kann.
Erstens, wenn der Fahrer den Steuerknüppel in die Neutral- oder Mittelstellung zurückbewegt,
und zweitens, wenn der Fahrer ein Signal dafür liefert, dass er in die automatische
Aufwärts-Steuerung
eintreten möchte
und auf eine neutrale (ACWFN-)Betriebsart 504 wartet. Die
Steuereinrichtung 302 ist so konfiguriert, dass sie kontinuierlich
und wiederholt die Position des Steuerknüppels misst und das PWM-Signal neu berechnet,
wenn sie sich in der manuellen Steuerbetriebsart 502 befindet.
Die Steuereinrichtung 302 ist weiterhin so konfiguriert,
dass sie misst, wie lange der Steuerknüppel in einer Stabilisator-Anhebe-Position
oberhalb einer vorgegebenene Steuerknüppel-Position gehalten wird
(das heißt
an oder oberhalb einer vorgegebenen Steuerknüppel-Ausgangsspannung). Die
Steuereinrichtung 302 tritt in die ACWFN-Betriebsart 504 immer
dann ein, wenn der Fahrer den Steuerknüppel in einer Stabilisator-Anhebe-Position,
die eine Spannung von 4,0 Volt oder mehr erzeugt, über eine
vorgegebene Zeitperiode hält.
Die bevorzugte vorgegebene Zeitperiode beträgt zumindest 0,1 Sekunden. Das
Halten des Steuerknüppels
auf der vorgegebenen Position über
die vorgegebene Zeitperiode stellt den automatischen Aufwärts- oder
AUTO-AUF-Befehl dar. Sobald die Steuereinrichtung 302 feststellt, dass
der Steuerknüppel
in dieser Position über
die minimale Zeitperiode gehalten wird, tritt sie automatisch in
die ACWFN-Betriebsart 504 ein.
-
Sobald
sie sich in der ACWFN-Betriebsart 504 befindet, berechnet
die Steuereinrichtung 302 nicht mehr länger das Aufwärts-Vorsteuerventil-Magnetspulen-Tastverhältnis auf
der Grundlage der Steuerknüppel-Position.
Statt dessen liefert sie dauernd das maximale Tastverhältnis (ungefähr 70%)
an die Aufwärts-Vorsteuerventil-Magnetspule.
Als ein Ergebnis muss der Fahrer den Steuerknüppel nicht in einer "AUF"-Stellung halten,
um das Anheben des Stabilisators beizubehalten. Er kann den Steuerknüppel loslassen,
ihn in seine Neutralstellung zurückkehren
lassen, und der Stabilisator setzt seine Bewegung nach oben mit
seiner maximalen Geschwindigkeit fort.
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"AUTO-AUF", wie es hier verwendet
wird, bezieht sich auf die Fähigkeit
des Systems, das Anheben des Stabilisators selbst dann fortzusetzen, nachdem
der Fahrer die proportionale Steuereinrichtung losgelassen hat,
die normalerweise den Stabilisator steuert.
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Es
gibt verschiedene Arten, wie die Steuereinrichtung 302 programmiert
wird, um die ACWFN-Teilbetriebsart 504 zu verlassen. Die
erste Möglichkeit
besteht darin, den Steuerknüppel
nicht in die Neutralstellung zurückkehren
zu lassen. Sobald der Fahrer in die ACWFN-Betriebsart 504 eingetreten
ist, wartet die Steuereinrichtung darauf, dass der Steuerknüppel auf
die Neutralstellung zurückbewegt wird
(daher der Name). Die Steuereinrichtung 302 überwacht
die Steuerknüppel-Position
(das heißt
die Steuerknüppel-Spannung) über eine
vorgegebene Zeitperiode, vorzugsweise von 1-4 Sekunden, besonders
bevorzugt zwischen 1,25 und 3 Sekunden, und noch stärker bevorzugt
ungefähr
2 Sekunden. Wenn der Steuerknüppel
während
dieser Zeitperiode nicht in die Neutralstellung zurückkehrt
(das heißt wenn
der Fahrer den federvorgespannten Steuerknüppel 304, 306 nicht
loslässt),
so tritt die Steuereinrichtung 302 dann in die manuelle
Steuerung ohne die AUTO-AUF-(MCWAU-)Betriebsart 508 ein.
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Eine
weitere Möglichkeit,
wie die Steuereinrichtung die ACWFN-Betriebsart 504 verlässt, besteht
in der Bewegung des Steuerknüppels
auf irgendeine Stabilisator-Abwärts-Position.
Eine „Stabilisator-Abwärts"-Steuerknüppel-Position
ist irgendeine der Steuerknüppel-Positionen,
die einen Befehl zum Absenken des Stabilisators darstellen. Bei
dieser Ausführungsform
bedeutet dies die Steuerknüppel-Positionen,
die eine Spannung von 2,3 Volt oder weniger erzeugen (siehe 6).
Wenn dieser Zustand eintritt, so wird angenommen, dass der Fahrer die
Steuerung des Steuerknüppels übernommen
hat und nun einen Befehl an die Steuereinrichtung 302 liefert,
den Stabilisator abzusenken oder zumindest unmittelbar die automatische
Aufwärts-Bewegung
zu stoppen. Die Steuereinrichtung 302 ist so programmiert,
dass sie die ACWFN-Betriebsart 504 verlässt und in die MCWAU-Betriebsart 508 eintritt.
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Wenn
andererseits der Fahrer den Steuerknüppel innerhalb des vorgegebenen
Zeitintervalls loslässt,
ohne den Steuerknüppel
auf eine der "AB"-Positionen zu bewegen,
so verlässt
die Steuereinrichtung 302 die ACWFN-Betriebsart 504 und
tritt in die Auto-Auf-Steuerbetriebsart 506 ein. In der
Auto-Auf-Steuerbetriebsart 506 setzt die Steuereinrichtung 302 die
Anhebebewegung des Stabilisators mit seinem maximalen Tastverhältnis (70%
in diesem Beispiel) fort. In der Auto-Auf-Steuerbetriebsart 506 überwacht
die Steuereinrichtung 302 die Position des Steuerknüppels, um
sicherzustellen, dass der Fahrer keinen Befehl für eine Bewegung des Stabilisators auf
irgendeine andere Position gibt.
-
Wenn
der Fahrer den Steuerknüppel
aus der Neutralstellung in der Auto-Auf-Steuerbetriebsart 506 entweder
auf eine Steuerknüppel-Auf-Position oder
eine Steuerknüppel-Ab-Position
bewegt, so ist die Steuereinrichtung 302 so programmiert,
dass sie automatisch die Auto-Auf-Steuerbetriebsart 506 verlässt und
in die MCWAU-Betriebsart 508 eintritt.
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Die
Steuereinrichtung 302 ist so konfiguriert, dass sie automatisch
die Auto-Auf-Steuerbetriebsart 506 ohne
Eingriff des Fahrers verlässt,
wenn zwei andere Bedingungen eintreten: (1) wenn der Stabilisator
vollständig
angehoben ist, und (2) wenn der Stabilisator über eine vorgegebene Anzahl
von Sekunden in der Auto-Auf-Betriebsart
war, was auch immer als erstes eintritt. Es wurde für die bevorzugte, hier
gezeigte Ausführungsform
berechnet, dass der Stabilisator vollständig innerhalb von zehn Sekunden ausgehend
vom Starten des Auto-Auf-Prozesses angehoben ist, wenn das System
richtig arbeitet. Entsprechend überwacht
die Steuereinrichtung 302 die Zeit in der Auto-Auf-Betriebsart.
Wenn die Zeit in der Auto-Auf-Steuerbetriebsart schließlich größer als
die vorgegebene Anzahl von Sekunden in der Auto-Auf-Betriebsart ist,
verlässt
die Steuereinrichtung 302 die Auto-Auf-Steuerbetriebsart
und tritt in die Leerlauf-Betriebsart ein. Obwohl zehn Sekunden
bevorzugt werden, können
alternative Ausführungsformen
ein Zeitintervall zwischen 3 Sekunden und 20 Sekunden, bevorzugter
zwischen 4 Sekunden und 15 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen
6 Sekunden und 12 Sekunden verwenden.
-
Eine
abschließende
Möglichkeit
des Verlassens der Auto-Auf-Steuerbetriebsart 510 besteht
in der Überwachung
des Stabilisator-Zylinders und dem Verlassen der Betriebsart 506,
wenn der Stabilisator vollständig
angehoben ist. in diesem Fall stellt die Steuereinrichtung 302 fest,
dass der Stabilisator vollständig
angehoben wurde, wenn der mit der Steuereinrichtung 302 gekoppelte
Druckschalter 316, 318 "EIN"-schaltet.
Der Druckschalter steht in Strömungsmittelverbindung
mit der Einzieh-Leitung
des Stabilisatorzylinders. Solange der Zylinder eingezogen wird,
bleibt der Druck in dem Zylinder unterhalb des Schalter-Druckes.
Wenn der Zylinder vollständig eingezogen
ist und gegen seine Anschläge
anstößt, und
der Kolben abrupt seine Bewegung in dem Zylinder stoppt, so ergibt
sich eine plötzliche
Druckspitze, die von dem Schalter gemessen wird und den Druckschalter
einschaltet. Die Steuereinrichtung 302 ist so programmiert,
dass sie den Zustand des Schalters überwacht und die Auto-Auf-Steuerbetriebsart
verlässt,
wenn der Schalter einschaltet – das
heißt
wenn der Stabilisator vollständig
angehoben ist.
-
Wenn
der Stabilisator vollständig
angehoben ist, so ist die Steuereinrichtung 302 so programmiert, dass
sie in die Leerlauf-Betriebsart 500 eintritt und auf den
nächsten
Befehl des Fahrers wartet.
-
Die
abschließende
Teil-Betriebsart der Arbeits-Betriebsart 404 ist die manuelle
Steuerung ohne Auto-Auf-(„MCWAU"-)Betriebsart 508.
Es wurde bisher beschrieben, wie die Steuereinrichtung 302 in
diese Betriebsart eintritt, es wurde jedoch nicht beschrieben, wie
sie diese Betriebsart verlässt
oder wie sie in dieser Betriebsart arbeitet. Die MCWAU-Betriebsart 508 kann
als eine "Abbruch"-Betriebsart betrachtet
werden. Das System tritt typischerweise in diese Betriebsart ein,
wenn der Fahrer den Steuerknüppel
weiter bewegt, nachdem er bereits den Start der Auto-Auf-Betriebsart befohlen
hat. Wenn er wirklich einen Befehl für das Starten der Auto-Auf-Betriebsart gegeben
hätte,
würde er
unmittelbar den Steuerknüppel
loslassen und das System würde
seine Auto-Auf-Funktion ausführen.
Weil er dies nicht getan hat, kann seine fortgesetzte Bewegung anzeigen,
dass er die Auto-Auf-Betriebsart verlassen möchte und wieder die manuelle
Steuerung des Stabilisators mit dem Steuerknüppel übernehmen möchte. Dieser Hintergedanke
war der Grund für
die Schaffung der MCWAU-Betriebsart.
-
In
der MCWAU-Betriebsart 508 ist die Steuereinrichtung 302 so
konfiguriert, dass sie genauso anspricht, wie sie dies in der manuellen
Steuerbetriebsart 502 tut, jedoch mit einem Unterschied:
der Fahrer kann nicht direkt erneut in die Auto-Auf-Betriebsart eintreten.
Bevor er erneut in die Auto-Auf-Betriebsarten eintreten kann, muss
er zunächst
die MCWAU-Betriebsart 508 dadurch verlassen, dass er den
Steuerknüppel
in seine Neutralstellung freigibt. Sobald dies erfolgt ist, verlässt die
Steuereinrichtung 302 die MCWAU-Betriebsart 508 und kehrt
in die Leerlauf-Betriebsart 500 zurück.
-
Die
Steuereinrichtung 302 schließt ein Strömungsraten-Dämpfungs-
oder Rampen-Merkmal
ein, das eine abrupte und möglicherweise
unbeabsichtigte Bewegung der Stabilisatoren durch den Fahrer in den
Betriebsarten 502 und 508 verhindert. Wenn der Fahrer
den Steuerknüppel
in der manuellen Betriebsart 502 oder 508 bewegt, ändert die
Steuereinrichtung 302 nicht automatisch und momentan das Tastverhältnis des
Vorsteuerventil-Magnetspulen-Befehls entsprechend den AUF- und AB-Kurven 602, 600 des Nachschlagetabellen-Diagramms
nach 6. Wenn der Fahrer beispielsweise versehentlich
an den Steuerknüppel
anstößt, und
die Steuereinrichtung 302 keine Art von Dämpfung haben
würde,
so könnte
das Fahrzeug plötzlich
zu der einen oder anderen Seite kippen. Um dies zu verhindern, ist
die Steuereinrichtung so konfiguriert, dass sie das Tastverhältnis des betreffenden
Ventils mit einer vorgegebenen maximalen Änderungsgeschwindigkeit ändert. Diese Dämpfung wirkt
allgemein als ein Tiefpassfilter zwischen dem Steuerknüppel und
dem Vorsteuerventil. Das Festhalten des Steuerknüppels auf einer Position, die
auf dem Diagramm nach 6 gezeigt ist, führt tatsächlich dazu,
dass sich das Tastverhältnis auf
das Tastverhältnis ändert, das
dem Tastverhältnis auf
den Kurven 600, 602 entspricht, es erreicht jedoch
das befohlene Tastverhältnis
nicht sofort.
-
Dieses
verringerte Ansprechverhalten wird auch als eine "Rampen-Rate", d.h. eine Anstiegsgeschwindigkeit,
bezeichnet und wird in Ausdrücken der
maximalen Änderung
der Steuerknüppel-Spannung
pro Zeiteinheit ausgedrückt.
Damit beispielsweise der Steuerknüppel die Spannungs-/Tastverhältnis-Charakteristik
nach 6 hat, gibt es vier bevorzugte Rampen-Raten oder
Anstiegsgeschwindigkeiten, die das Ansprechverhalten des Systems
auf plötzliche Änderungen
der Steuerknüppel-Befehle dämpfen.
-
Beim
Befehl für
das Anheben des Stabilisators ist die maximal befohlene Vergrößerung der
Anstiegsrate (das heißt
der Übergang
von einem langsamen Anheben zu einem schnellen Anheben) die Rate,
die das Steuerknüppel-Signal
von 2,65 Volt auf 4,0 Volt in einer Sekunde vergrößern würde. Wenn die
automatische Dämpfungs-/Rampenraten-Fähigkeit „Ein" ist, so ist dies
die größte Geschwindigkeit, mit
der der Fahrer die Geschwindigkeit des Anhebens des Stabilisators
vergrößern kann.
Gemäß der Nachschlagetabelle
in 6 ist diese maximale 2,65 bis 4,5 Volt pro Sekunde-Rampenrate
die gleiche wie die Zeit von einer Sekunde für den Übergang von einem Tastverhältnis von
35% auf 72%, oder von 0% Strömung
zu einer maximalen Strömung,
oder von dem stationären
Zustand des Stabilisators bis zu der maximalen Aufwärts-Anhebegeschwindigkeit
des Stabilisators.
-
Gleichzeitig
möchten
Fahrer jedoch gelegentlich, dass der Stabilisator extrem schnell
auf schnelle kurze Schwankungen des Steuerknüppels anspricht. Beispielsweise möchten Fahrer
in vielen Fällen
die Stabilisatoren nach oben anheben, so dass sie Hindernisse passieren
können
und das Fahrzeug nicht abstützen,
und sie dann einige Male auf- und abwärts in kurzen schwingenden
Hüben zu schütteln. Fahrer
tun dies, um überschüssigen Schmutz
oder Schlamm von dem Stabilisator abzuschütteln, bevor sie ihn vollständig anheben.
Wenn die Steuereinrichtung 302 die Bewegung des Stabilisators
durch ein Verhindern schnellerer Tastverhältnis-Änderungen
dämpfen
würde,
würde der
Fahrer niemals in der Lage sein, den Schlamm abzuschütteln.
-
Die
Steuereinrichtung 302 ist daher so programmiert, dass sie
zwischen einem versehentlichen Anstoßen oder Zucken des Steuerknüppels und
der schnellen Hin- und
Herbewegung oder Schwingung unterscheiden kann, die Fahrer ausführen, wenn
sie Schlamm abschütteln
wollen. Die Steuereinrichtung 302 ist so programmiert,
dass sie die Dämpfung
des berechneten PWM-Signals, das den Aufwärts- und Abwarts-Vorsteuerventilen
zugeführt
wird, immer dann stoppen, wenn der Fahrer eine ausreichend große Anzahl
von weiten Ausschlägen
des Steuerknüppels
ausführt.
Fahrer schütteln
den Stabilisator in Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
durch Bewegen des Steuerknüppels
allgemein um gleiche mittlere Steuerknüppel-Position. Der Fahrer bewegt
den Steuerknüppel
auf eine "Auf"-Position, dann schnell auf
eine "Ab"-Position, zurück auf eine "Auf"- und dann auf eine "Ab"-Position, dann auf
eine „Auf"-, auf eine „Ab"-, „Auf"-, „Ab"-, „Auf"-, "Ab"-Position, usw. Dies
unterscheidet sich erheblich von einem oder zwei versehentlichen
Stößen auf
den Steuerknüppel. Die
Steuereinrichtung nutzt diese unterschiedliche Art der Bewegung
bei der Feststellung aus, ob der Fahrer tatsächlich versucht, den Stabilisator
zu schütteln.
-
Während die
Steuereinrichtung 302 jeden Steuerknüppel-Befehl in Folge liest, überprüft sie ihn entsprechend
der folgenden pseudo-codierten Befehle:
- 1. When joystick_command > uper_command_limit then
shake_direction = „up"
- 2. When joystick_command < lower
command_limit then shake_direction = „down"
- 3. When last_shake_direction is not equal to shake_direction
then
- 4. increment_shake_counter
- 5. Last_shake_direction = shake_direction
- 6. Reset_shake_timer
- 7. Endif
- 8. Increment_shake_timer
- 9. If shake_timer > max_shake_reversal_time
then shake_count = 0
- 10. If shake_count > max_shake_reverse_count
then disable_valve_damping
- 11. Else enable_valve_damping
-
Der
Pseudo-Code in dem vorstehenden Absatz erläutert die programmierte Funktion
der Steuereinrichtung 302, wenn diese feststellt, ob das PWM-Signal
gedämpft
werden soll oder nicht (das heißt,
ob die erste Rampen-Rate angewandt werden soll oder nicht) (das
heißt,
sie wendet eine zweite höhere
Rampen-Rate an) und sie ermöglicht
es dem Fahrer, den Stabilisator zu schütteln. „joystick_command" bezieht sich auf
den von dem Stabilisator-Steuerknüppel 304 oder 306 empfangenen
Befehl. „upper_command_limit" bezieht sich auf einen
vorgegebenen oberen Wert des Steuerknüppel-Signals (ungefähr 2,8 Volt
bei der dargestellten Ausführungsform). „shake_direction" bezieht sich auf eine
Flagge, die die derzeitige Richtung der Schüttelbewegung des Fahrers auf
den Steuerknüppel
anzeigt. „lower_command_limit" bezieht sich auf
einen vorgegebenen unteren Wert des Steuerknüppel-Signals (ungefähr 2,2 Volt
bei der gezeigten Ausführungsform). „last_shake_direction" bezieht sich auf eine
Flagge, die die Richtung der letzten Schüttelbewegung des Steuerknüppels durch
den Fahrer anzeigt. „shake_time" bezieht sich auf
eine Variable, die im Schritt 8 weitergeschaltet wird. „max_shake_reversal_time" bezieht sich auf
einen vorgegebenen Wert, mit dem der shake_timer-Wert im Schritt 10 verglichen
wird.
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Im
Schritt 1 stellt die Steuereinrichtung 302 fest,
ob der Steuerknüppel-Befehl
größer als
ein bestimmtes minimales „AUF"-Steuerknüppel-Signal
ist, vorzugsweise ungefähr
2,8 Volt. Wenn dies der Fall ist, stellt die Steuereinrichtung 302 die
Schüttelrichtung
auf „AUF". Im Schritt 2 prüft die Steuereinrichtung 302,
ob der Steuerknüppel-Befehl
unterhalb eines bestimmten maximalen „AB"-Steuerknüppel-Signals liegt, vorzugsweise ungefähr 2,2 Volt.
Wenn dies der Fall ist, setzt die Steuereinrichtung 302 das Schüttel-Richtungssignal
auf "AB". Im Schritt 3 prüft die Steuereinrichtung 302,
ob die Schüttelrichtung sich
von „AUF" auf "AB" oder von "AB" auf "AUF" geändert hat.
Dies tritt lediglich dann ein, wenn ein Steuerknüppel-Befehl oberhalb von 2,8
Volt liegt, und der nächste
Steuerknüppel-Befehl
unterhalb von 2,2 Volt liegt, oder umgekehrt. Weil die Steuereinrichtung 302 die
Steuerknüppel-Befehle
häufig
liest, würde dies
anzeigen, dass der Steuerknüppel
hin- und hergeschüttelt
wurde. Dies heißt
in diesem Fall, dass der Steuerknüppel erst nach unten unter
2,2 Volt gezogen wurde und dann sehr schnell auf mehr als 2,8 Volt
bewegt wurde (oder umgekehrt), und dies in einer schnellen Folge.
-
Wenn
die Steuereinrichtung 302 feststellt, dass es eine derartige
schnelle Bewegung gibt, so zählt
die Steuereinrichtung 302 dies als ein tatsächliches
Schütteln
durch Vergrößern des
Schüttel-Zählers im
Schritt 4, und ersetzt die letzte Schüttelrichtung durch die derzeitige
Schüttelrichtung
im Schritt 5, so dass dies keine Doppelzählung des
Schütteins beim
nächsten
Durchlauf durch diese Schleife ergibt. Die Steuereinrichtung 302 setzt
den Schüttel-Zeitgeber
weiterhin im Schritt 6 auf Null.
-
Im
Schritt 8 schaltet die Steuereinrichtung 302 den
Schüttel-Zeitgeber
weiter. Dies erfolgt jedesmal, wenn die Schleife ausgeführt wird,
weil sie sich nicht im Inneren der „if"-Struktur der Schritte 3-7 befindet.
Der Schüttel-Zeitgeber,
der jedesmal dann zurückgesetzt
wird, wenn ein Aufwärts-Abwärts- oder Abwärts-Aufwärts-Schütteln erfolgt,
wird jedesmal dann weitergeschaltet oder vergrößert, wenn die Steuereinrichtung 302 diesen
Teil ihrer Programmierung ausführt.
Sie schaltet den Schüttel-Zeitgeber
so lange weiter, bis sie ein Schütteln
des Steuerknüppels
durch den Fahrer herstellt, wobei zu diesem Zeitpunkt der Schüttel-Zeitgeber
auf Null zurückgesetzt
wird (Schritt 6). Das heißt, dass je größer der Wert
der Schüttel-Zeitgeber-Variablen
ist, um so länger
das System gearbeitet hat, ohne dass ein Schütteln des Steuerknüppels durch
den Fahrer erfolgt ist.
-
Im
Schritt 9 der Befehle vergleicht die Steuereinrichtung
den Schüttel-Zeitgeber-Wert
mit einem vorgegebenen Wert, der als maximale Schüttel-Umkehr-Zeit
bezeichnet wird. Diese Zeit beträgt
vorzugsweise ungefähr
600 Millisekunden. Wenn der Schüttel-Zeitgeber
diese Zeit überschreitet,
setzt die Steuereinrichtung 302 die Schüttel-Zählung auf Null. In diesem Schritt
prüft die
Steuereinrichtung 302, ob zuviel Zeit nach dem letzten
richtigen Schütteln
vergangen ist, das der Fahrer auf den Steuerknüppel ausgeübt hat. Wenn er ihn für eine Weile
nicht geschüttelt
hat, so wird der Schüttel-Zeitgeber
langsam weitergeschaltet, bis er der maximalen Schüttel-Umkehr-Zeit entspricht,
und der Schüttel-Zähler wird
auf Null zurückgesetzt.
Die Steuereinrichtung 302 beginnt erneut von Null aus alle
die Male zu zählen,
die der Fahrer den Steuerknüppel
heftig vor- und zurückschüttelt.
-
Im
Schritt 10 vergleicht die Steuereinrichtung 302 die
Schüttel-Zählung mit
der maximalen Schüttel-Umkehr-Zählung, einen
konstanten Wert, um festzustellen, ob die Schüttel-Zählung größer ist. Es sei daran erinnert,
dass die Schüttel-Zählung jedesmal dann
vergrößert wird,
wenn die Steuereinrichtung 302 feststellt, dass ein heftiges
Schütteln
aufgetreten ist. Wenn die Schüttel-Zählung größer als
die konstante maximale Schüttel-Umkehr-Zählung ist,
so schaltet die Steuereinrichtung 302 die Ventil-Dämpfung ab.
Die maximale Schüttel-Umkehr-Zählung ist vorzugsweise
gleich 2.
-
Im
Ergebnis bewirken die vorstehenden Programmschritte, dass die Steuereinrichtung 302 jedes heftige
Aufwärts-
und Abwärts-Schütteln des
Steuerknüppels
durch den Fahrer feststellt und zählt. Sobald er eine ausreichende
Anzahl von Steuerknüppel-Schüttelbewegungen
in einer vorgegebenen kurzen Zeitperiode ausgeführt hat, antwortet die Steuereinrichtung 302 durch
Abschalten der Dämpfung,
die anderenfalls derartige schnelle Steuerknüppel-Bewegungen dämpfen würde.
-
Ein
heftiges Schütteln
ist ein Schütteln,
das den Steuerknüppel
zurück
und vorwärts
zumindest von 2,8 Volt auf 2,2 Volt und umgekehrt bewegt, wobei
die Neutralzone bei jedem Schüttelvorgang durchlaufen
wird. Dies ist eine Gesamt-Schüttelentfernung
von 0,6 Volt, oder ungefähr
ein Neuntel des gesamten von null bis fünf Volt reichenden Bereiches des
Steuerknüppels.
Eine ausreichende Anzahl von Schüttelvorgängen ist
zwei, und die Gesamtzeit, in der diese Schüttelvorgänge erfolgen muss, ist 600 Millisekunden,
oder eine Geschwindigkeit von einem Schüttelvorgang alle 300 Millisekunden.
Die maximale Gesamtzeit darf vorzugsweise nicht größer als
100 Millisekunden pro Schüttelvorgang
sein. Noch stärker
bevorzugt kann es nicht mehr als 300 Millisekunden pro Schüttelvorgang
sein. Am stärksten
bevorzugt kann dies 800 Millisekunden pro Schüttelvorgang sein.
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Der
Schüttel-Weg
von 0,6 Volt (0,3 Volt oberhalb der Steuerknüppel-Neutralstellung und 0,3
Volt unterhalb der Steuerknüppel-Neutralstellung)
entspricht einer Bewegung des Steuerknüppels von 3 Grad in der Aufwärtsrichtung
und einer Bewegung um 3 Grad des Steuerknüppels in der Abwärtsrichtung,
wobei sich „Grad" auf den Winkel des
Steuerknüppel-Schaftes
bezieht. Wenn sich der Steuerknüppel über die
Schüttel-Entfernung bewegt,
bewegt sich das freie Ende des Steuerknüppels um ungefähr 0,1 bis
0,5 Zoll (2,54 bis 12,7 Millimeter).
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Für den Fahrer
scheinen diese ersten heftigen Schüttelbewegungen des Steuerknüppel keine Wirkung
zu haben. Die Steuereinrichtung 302 dämpft sie im Wesentlichen vollständig dadurch,
dass die Rampen-Rate angewandt wird. Sobald die Steuereinrichtung 302 (durch
den vorstehenden Algorithmus) feststellt, dass der Fahrer versucht,
den Stabilisator zu schütteln,
schaltet sie die Dämpfung
ab, und der Stabilisator wird sehr schnell nach oben und unten geschüttelt, und
zwar so schnell, wie der Fahrer den Steuerknüppel hin und her bewegt. Wenn
der Fahrer die Bewegung des Steuerknüppels zurück und vorwärts von ungefähr 2,8 Volt
auf unter 2,2 Volt verlangsamt oder stoppt (bei dieser Ausführungsform),
setzt die Steuereinrichtung 302 schließlich den Schüttel-Zeitgeber
und den Schüttel-Zähler zurück und ermöglicht erneut
die Dämpfung,
wie dies im Schritt 10 vorgesehen ist.
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Die
Stabilisator-Schüttel-Betriebsart
beginnt automatisch als Antwort auf eine heftige Schüttelbewegung
des Steuerknüppels
zurück
und vorwärts durch
den Fahrer von einer "AUF"-Position zu einer "AB"-Position und wird
fortgesetzt, bis der Fahrer das heftige Schütteln des Steuerknüppels beendet.
Sie kehrt automatisch auf die typische gedämpfte Betriebsart zurück.
-
Obwohl
die in den Figuren gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
derzeit bevorzugt werden, sollte es verständlich sein, dass diese Ausführungsformen
lediglich als Beispiele angeboten werden. Die Erfindung soll nicht
auf irgendeine bestimmte Ausführungsform
beschränkt sein,
sondern sie soll sich auch auf verschiedene Modifikationen erstrecken,
die dennoch innerhalb den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
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Beispielsweise
kann es, obwohl hier eine einzige Steuereinrichtung zur Steuerung
des Betriebes der Stabilisatoren gezeigt ist, es mehr als eine Steuereinrichtung
geben. Obwohl die Steuereinrichtung vorzugsweise auf einem digitalen Mikroprozessor
oder Mikrocontroller beruht, kann die Steuereinrichtung auch in
diskreten logischen digitalen und Analog-Bauteilen realisiert werden.
Obwohl die gezeigte Schaltung zwei elektrisch angesteuerte hydraulische
Vorsteuerventile einschließt,
die mit einem einzigen Ventil gekoppelt sind, das jeden Stabilisator nach
oben und nach unten antreibt, könnten
alle die Funktionen in einem einzigen Ventil ausgebildet sein. Die
Vorsteuerventile könnten
entfernt sein, und die von der Steuereinrichtung erzeugten Signale
könnten
direkt einem einzigen Steuerventil zugeführt werden, das mit dem Zylinder
gekoppelt ist. Anstelle eines einzigen mit dem Zylinder gekoppelten
Ventils könnten
zwei Ventile, eines für
das Einziehen und eines für
das Ausfahren, an dieser Stelle vorgesehen sein. Weiterhin könnte ein
Vorsteuerventil mit einem der zwei Ventile gekoppelt sein, die mit
den Anschlüssen
verbunden sind, um jedes einzeln anzusteuern, so dass vier Ventile
für die
Bewegung jedes Stabilisators nach oben und nach unten vorgesehen sein
würden.
-
Obwohl
das Steuersystem zwei Steuerknüppel
als proportionale Fahrer-Steuer-Eingabevorrichtung
zeigt, könnte
auch ein einziger Steuerknüppel mit
einer Wähleinrichtung
für den
linken Stabilisator/rechten Stabilisator verwendet werden. Die Steuerknüppel könnten durch
Knöpfe,
Tasten oder Hebel ersetzt werden, und das Hall-Effekt-Element könnte durch
einen Wellencodierer oder irgendein anderes digitales Gerät ersetzt
sein, oder es könnte
ein Potentiometer, ein Einstellwiderstand oder eine andere Analog-Ausgabevorrichtung
vorgesehen sein.
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Anstelle
einer direkten Verbindung mit der Steuereinrichtung, wie dies gezeigt
ist, könnten
die Fahrer-Eingabevorrichtungen (das die Stabilisator-Steuerknüppel) ihre
eigene Steuereinrichtung haben, mit der sie in Kommunikation stehen,
und die ihrerseits die Steuerknüppel-Positionssignale
an eine zweite Steuereinrichtung oder an Steuereinrichtungen überträgt, die
so konfiguriert sind, dass sie tatsächlich die Stabilisatoren in
der beschriebenen Weise steuern. Diese Steuerungs-zu-Steuerungs-Kommunikation
kann durch einen seriellen Kommunikationsbus unter Verwendung von
Drähten
oder optischen Leitungen bereitgestellt werden, um Steuerknüppel-Positionssignale
zu übertragen.
Dies könnte ein
analoges, jedoch vorzugsweise ein digitales Kommunikationsschema
sein, wie z.B. eine Paket-Kommunikation über einen
CAN-Bus, bei der die Pakete digitale Darstellungen der Positionen
der Steuerknüppel
sind.