DE602004009016T2 - Stützfussanordnung für Arbeitsfahrzeug und Verfahren zur Steuerung dieser Anordnung. - Google Patents

Stützfussanordnung für Arbeitsfahrzeug und Verfahren zur Steuerung dieser Anordnung. Download PDF

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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein System gemäß Anspruch 1 geschaffen.
  • 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.
  • 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.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, in denen gleiche Bezugsziffern durchgehend gleiche Teile bezeichnen.
  • 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.
  • 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.
  • 3 ist eine schematische Darstellung, die die elektronische Steuerschaltung zeigt, die so programmiert ist, dass sie den Hydraulikkreis nach 2 überwacht und steuert.
  • 4 ist ein Zustandsdiagramm der Betriebsarten der elektronischen Steuereinrichtung, das die Betriebsarten der oberen Ebene und die Übergänge zwischen diesen zeigt.
  • 5 ist ein Zustandsdiagramm der Teil-Betriebsarten der Betriebsart nach 4, das die Teil-Betriebsarten und die Übergänge zwischen diesen Teil-Betriebsarten zeigt; und
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • "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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (24)

  1. System zum automatischen Anheben eines Stützfußes oder Stabilisators (108, 110) eines Arbeitsfahrzeuges (100), wobei das System Folgendes umfasst: – eine Eingabevorrichtung (304, 306), die so konfiguriert ist, dass sie Signale erzeugt, die eine Anzahl von Stabilisator-Bewegungsgeschwindigkeiten anzeigen; – eine elektronische Steuereinrichtung (302), die so konfiguriert ist, dass sie die Signale von der Eingabevorrichtung (304, 306) empfängt und entsprechende Ventilsignale erzeugt; und – zumindest ein Hydraulikventil (218, 220, 234, 236), das mit der Steuereinrichtung (302) gekoppelt ist, um den Stabilisator (108, 110) in Abhängigkeit von den Ventilsignalen zu bewegen; und dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302): – eine erste Betriebsart, in der sie so konfiguriert ist, dass sie Signale an das zumindest eine Hydraulikventil (218, 220, 234, 236) zum Anheben und Absenken des Stabilisators (108, 110) proportional zu der Position der Eingabevorrichtung liefert, und – eine zweite Betriebsart aufweist, in der sie automatisch den Stabilisator (108, 110) auf eine vorgegebene obere Position bewegt.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart auf der Grundlage zumindest von einer Betätigung der Eingabevorrichtung (304, 306) durch den Fahrer wechselt.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart auf der Grundlage einer Zeitperiode wechselt, über die sich die Eingabevorrichtung (304, 306) in einer von mehreren Positionen in einem vorgegebenen durchgehenden Bereich von Positionen befindet, wobei jede der mehreren Positionen ein unterschiedliches Signal von der Eingabevorrichtung (304, 306) erzeugt.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie die zweite Betriebsart verlässt, wenn der Stabilisator (108, 110) die vorgegebene obere Position erreicht.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) die vorgegebene obere Position durch Messen einer Hydraulikdruck-Spitze feststellt.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie einen auf die Hydraulikdruck-Spitze ansprechenden Sensor (316, 318) überwacht.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie die zweite Betriebsart zumindest nach einer vorgegebenen Zeit durch Schließen des zumindest einen Ventils (218, 220, 234, 236) verlässt.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie die zweite Betriebsart zumindest dann verlässt, wenn der Fahrer die Eingabevorrichtung (304, 306) nicht loslässt.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin Folgendes umfasst: – eine zweite Eingabevorrichtung (304, 306), die zur Erzeugung zweiter Signale konfiguriert ist, die eine Anzahl von Stabilisator-Bewegungsgeschwindigkeiten für einen zweiten Stabilisator (108, 110) anzeigen, wobei die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie die zweiten Signale von der zweiten Eingabevorrichtung (304, 306) empfängt und entsprechende zweite Ventilsignale erzeugt; und – zumindest ein zweites Hydraulikventil (218, 220, 234, 236), das mit der Steuereinrichtung (302) gekoppelt ist, um den zweiten Stabilisator (108, 110) in Abhängigkeit von den zweiten Ventilsignalen zu bewegen; wobei die Steuereinrichtung (302) weiterhin so konfiguriert ist, dass sie den Stabilisator und den zweiten Stabilisator unabhängig voneinander sowohl in den ersten als auch zweiten Betriebsarten steuert.
  10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie die Stabilisator-Bewegung in der ersten Betriebsart dämpft, und wobei die Steuereinrichtung (302) weiterhin so konfiguriert ist, dass sie in eine dritte weniger gedämpfte Steuer-Betriebsart eintritt.
  11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie in die dritte Betriebsart eintritt, wenn ein Fahrer die Eingabevorrichtung (304, 306) hin- und herbewegt.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie in die dritte Betriebsart auf der Grundlage von zumindest der Feststellung einer vorgegebenen Anzahl von Hin- und Herbewegungen der Eingabevorrichtung (304, 306) eintritt.
  13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Betriebsart die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie ein Signal an das zumindest eine Hydraulikventil (218, 220, 234, 236) zum Anheben und Absenken des Stabilisators (108, 110) proportional zu der Position der Eingabevorrichtung mit zumindest einer ersten Rampen-Rate liefert, und dass in der zweiten Betriebsart die Steuereinrichtung (302) die Stabilisatoren (108, 110) proportional zu der Position der Eingabevorrichtung mit zumindest einer zweiten Rampen-Rate anhebt und absenkt, die von der ersten Rampen-Rate verschieden ist.
  14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie automatisch von der ersten Rampen-Rate auf die zweite Rampen-Rate auf der Grundlage von zumindest einer ersten Bewegung der Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) umschaltet.
  15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie automatisch von der zweiten Rampen-Rate auf die erste Rampen-Rate auf der Grundlage von zumindest einer zweiten Bewegung der Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) umschaltet, die eine andere Größe als die Größe der ersten Bewegung hat.
  16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bewegung (a) die Bewegung der Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) über eine erste Schwellenwert-Position hinaus und (b) die Bewegung der Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) unter eine zweite Schwellenwert-Position einschließt.
  17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) eine Mittelstellung aufweist, dass eine der ersten und zweiten Schwellenwert-Positionen auf einer Seite der Mittelstellung liegt, und dass die andere der ersten und zweiten Stellenwert-Positionen auf der anderen Seite der Mittelstellung liegt.
  18. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) ein Steuerknüppel ist, der zur Erzeugung von Steuerknüppel-Signalen konfiguriert ist, die allgemein proportional zu den Positionen des Steuerknüppels sind.
  19. System nach den Ansprüchen 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie von der ersten auf die zweite Rampen-Rate wechselt, wenn der Fahrer die Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) zurück und vorwärts bewegt.
  20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (302) so konfiguriert ist, dass sie von der ersten auf die zweite Rampen-Betriebsart wechselt, wenn der Fahrer die Fahrer-Eingabevorrichtung (304, 306) zumindest einmal innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls zurück und vorwärts bewegt.
  21. Verfahren zum Schütteln eines Stabilisators (108, 110), der durch einen Steuerknüppel (304, 306) gesteuert wird, und gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: – schnelles und Hin- und Herbewegen des Steuerknüppels (304, 306); – elektronisches Überwachen der schnellen Steuerknüppel-Hin- und Herbewegung; und – Verringern der Stabilisator-Dämpfungsrate in Abhängigkeit von der überwachten Hin- und Herbewegung.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der elektronischen Überwachung einen Schritt der Feststellung der Anzahl von Hin- und Herbewegungen des Steuerknüppels einschließt.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der elektronischen Überwachung einen Schritt der Feststellung der abgelaufenen Zeit der Hin- und Herbewegungen einschließt.
  24. Verfahren nach den Ansprüchen 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der elektronischen Überwachung einen Schritt der Feststellung einer Größe der Hin- und Herbewegungen einschließt.
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