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Technisches
Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich auf
ein Lenksystem für
eine durch Gelenkbewegung gelenkte mobile Maschine und insbesondere
auf ein Lenksystem für
die automatische Steuerung eines zweiten Paares von Lenkzylindern
ansprechend auf eine relative Lenkwinkelposition der schwenkbar
verbundenen ersten und zweiten Maschinenabschnitte.
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Technischer
Hintergrund
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Eine Lenkung durch Gelenkbewegung
bzw. Abknicken ist seit vielen Jahren bei Arbeitsmaschinen vorgesehen
worden. Solche Lenksysteme weisen typischerweise ein Paar von strömungsmittelbetriebenen
Zylindern auf, die zwischen einem Paar von schwenkbar verbundenen
Maschinenabschnitten der Arbeitsmaschine angeschlossen sind. Die
Zylinder sind ausfahrbar bewegbar, um relativ die Maschinenabschnitte
zu schwenken und eine Lenkung der Maschine zu bewirken, wenn sie über das
darunterliegende Terrain fährt.
Die Zylinder sind normalerweise auf gegenüberliegenden Seiten des Schwenkpunktes
und einer sich in Längsrichtung
erstreckenden Maschinenachse positioniert, so daß das Ausfahren von einem Zylinder
und das Einfahren des anderen das gelenkartige Lenken bewirkt.
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Es ist bekannt gewesen, mehrere durch
Gelenkbewegung gelenkte Maschinenabschnitte bei gewissen Maschinen
vorzusehen. Beispielsweise hat eine Fördervorrichtung bzw. Zugvorrichtung,
die beim Sammeln und Tragen von Baumstämmen bei Waldarbeitsanwendungen
verwendet wird, oft drei aufeinanderfolgende schwenkbar verbundene
Maschinenabschnitte. Ein Beispiel einer solchen Maschine mit einem
Lenksystem gemäß des Oberbegriffes
des Anspruches 1 ist gezeigt im US-Patent 5 366 337 von Peter Eriksson,
datiert auf den 22. November 1994. Bei solchen Maschinen sind die
ersten und zweiten Paare von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern
ge trennt gesteuert. Da es keine Koordination zwischen der Lenkung
der ersten und zweiten relativ gelenkten Maschinenabschnitte und
den zweiten und dritten relativ gelenkten Maschinenabschnitten gibt,
kann der Lenkradius der schwenkbar verbundenen ersten und zweiten
Abschnitte der Maschine von dem Lenkradius der schwenkbar verbundenen
zweiten und dritten Abschnitte der Maschine abweichen. Diese Differenz
kann in extremen Situationen eine übermäßige Reifenabnutzung bewirken, weiter
einen gesteigerten Brennstoffverbrauch und verringerte Genauigkeit
der Steuerbarkeit der Maschine.
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Bei manchen Maschinenanwendungen
ist das zweite Paar von Lenkzylindern weggelassen worden, und der
dritte Abschnitt konnte dem zweiten Abschnitt hinterherlaufen. Dies
verringert das Potential für
eine starke gezwungene Lenkfehlausrichtung, eliminiert jedoch die
Fähigkeit,
den dritten Maschinenabschnitt zu lenken, ein Vorteil bei Anwendungen im
rauhen Gelände.
Bei frei nachlaufenden Anwendungen kann der dritte Abschnitt wandern
und von der optimalen Nachlaufstelle abweichen. Bei Förder- bzw.
Zugmaschinenanwendungen steigert eine nicht ordnungsgemäße Positionienrng
des dritten Abschnittes die Zeitdauer zum Beladen der Baumstämme. Ebenfalls
ist ein solches freies Nachlaufen schädlich für die gesamte Stabilität der Maschine.
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Es sei bemerkt, daß es Situationen
gibt, wo eine unabhängige
durch Gelenke ausgeführte
Lenkung der schwenkbar verbundenen Maschinenabschnitte, ein freies
Nachlaufen der schwenkbar verbundenen Maschinenabschnitte und eine
optimierte pfadgesteuerte Lenkung der (des) folgenden Maschinenabschnitte(s)
wünschenswert
sind. Gegenwärtig ist
kein verfügbares
Lenksystem fähig,
eine pfadgesteuerte Lenkung durch Gelenkverbindung für den nachfolgenden
bzw. nachlaufenden Abschnitt oder eine Kombination daraus vorzusehen.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf
gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Ein Lenksystem mit einer bewegbaren
Maschine mit ersten, zweiten und dritten aufeinanderfolgend verbundenen
relativ schwenkbaren Maschinenabschnitten wird offenbart, weiter
mit einem ersten Paar von strömungsmittelbetätigten ausfahrbaren Lenkzylindern,
die zwischen den ersten und zweiten Maschinenabschnitten angeschlossen
sind, und ein zweites Paar von ausfahrbaren strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern,
die zwischen den zweiten und dritten Maschinenabschnitten angeschlossen
sind. Ein erster Sensor, der mit der Maschine verbunden ist, fühlt die
relative Lenkposition der ersten und zweiten Maschinenabschnitte
und liefert ein entsprechendes erstes tatsächliches Lenkwinkelsignal bzw. Ist-Lenkwinkelsignal.
Ein zweiter Sensor, der mit der Maschine verbunden ist, fühlt die
tatsächliche
relative Lenkwinkelposition der zweiten und dritten Maschinenabschnitte
und liefert ein entsprechendes zweites Ist-Lenkwinkelsignal. Eine
Steuervorrichtung, die mit den ersten und zweiten Sensoren verbunden
ist, nimmt die ersten und zweiten Ist-Lenkwinkelsignale auf, bestimmt
eine erwünschte
relative Lenkwinkelposition der zweiten und dritten Abschnitte basierend
auf dem ersten Ist-Lenkwinkelsignal, und liefert ein Korrekturlenkwinkelsignal
ansprechend auf eine Differenz zwischen den relativen Soll- und
Ist-Lenkwinkeln der zweiten und dritten Abschnitte.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine diagrammartige Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer durch
Gelenkverbindung gelenkten mobilen Arbeitsmaschine der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine diagrammartige Seitenansicht aufgenommen entlang der Linien
2–2 der 1.
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3 ist
eine diagrammartige Draufsicht der mobilen Arbeitsmaschine der 1, wobei die ersten, zweiten
und dritten durch Ge lenkverbindungen gelenkten Maschinenabschnitte
einem optimalen Lenkbewegungslenkpfad folgen;
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4 ist
eine diagrammartige schematische Zeichnung eines Lenksteuersystems,
welches an der mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen ist;
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5 ist
eine diagrammartige schematische Zeichnung des Lenk-steuersystems der 4, die zusätzliche
Details zeigt; und
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6 ist
eine diagrammartige schematische Zeichnung eines Strömungsmittelsteuersystems
und der Lenkzylinder des Lenksteuersystems.
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Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
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Mit Bezug auf die Zeichnungen und
insbesondere auf die 1 und 2 ist eine mobile Arbeitsmaschine 10 gezeigt,
die erste, zweite und dritte aufeinanderfolgend schwenkbar verbundene
durch Gelenkverbindungen gelenkte Maschinenabschnitte 12, 14, 16 besitzt.
Die ersten und zweiten Maschinenabschnitte 12, 14 sind
um eine erste in Höhenrichtung orientierte
Achse 18 schwenkbar, und die zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 sind
um eine zweite in Höhenrichtung
verlaufende Achse 20 schwenkbar. Die mobile Arbeitsmaschine 10 ist
als eine Fördervorrichtung
bzw. ein Schlepper gezeigt, der bei Baumernteanwendungen verwendet
wird, jedoch werden andere mobile Arbeitsmaschinen 10 mit schwenkbar
verbundenen Abschnitten als äquivalente
Maschinen angesehen und als innerhalb des Umfangs der Erfindung
liegend. Die Arbeitsmaschine 10 hat eine Vielzahl von mit
dem Boden in Eingriff stehenden Rädern 22, wobei ein
Paar mit jedem der Abschnitte verbunden ist, und einen Primärantrieb 24, der
angeschlossen ist, um Bewegungsleistung zu den mit dem Boden in
Eingriff stehenden Rädern 22 in
irgend einer geeigneten Weise zu liefern, beispielsweise durch ein
hydraulisches Radmotorantriebssystem.
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Ein Lenksystem 25 weist
ein erstes Paar von Lenkzylindern 26 auf, die schwenkbar
in herkömmlicher
Weise zwischen den ersten und zweiten Ab schnitten 12, 14 angeschlossen
sind, und ein zweites Paar von Lenkzylindern 28, die schwenkbar
in herkömmlicher
Weise zwischen den zweiten und dritten Abschnitten 14, 16 angeschlossen
sind. Die Lenkzylinder 26, 28 haben jeweils (6) ein Stangenende 30 und
ein Kopfende 32 und sind in ausfahrbarer Weise ansprechend
auf das Aufbringen eines unter Druck gesetzten Strömungsmittelflusses
auf das Stangen- und/oder Kopfende be-wegbar. Das erste Paar von Lenkzylindern 26 ist
dahingehend wirksam, daß es
bewirkt, daß die
ersten und zweiten Maschinenabschnitte sich relativ zueinander um
die erste in Höhenrichtung
verlaufende Achse 18 verschwenken. Das zweite Paar von
Lenkzylindern 28 ist dahingehend wirksam, daß es bewirkt,
daß sich
die zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 relativ
zueinander um die zweite in Höhenrichtung
verlaufende Achse 20 schwenken. Diese relativ gesteuerte Schwenkbewegung
(Gelenkbewegung) der ersten und zweiten Maschinenabschnitte 12, 14 und
der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 lenkt die
Maschine 10 und wird oft als Gelenklenkung bzw. Lenkung
durch Gelenkbewegung bezeichnet.
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Wie am besten in 6 gezeigt, ist ein Strömungsmittelsteuersystem 34 des
Lenksystems 25 mit den ersten und zweiten Paaren von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 26, 28 verbunden,
und ist dahingehend betätigbar
bzw. anwendbar, daß es selektiv
einen unter Druck gesetzten Strömungsmittelfluß zu den
strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 26, 28 leitet.
Das Strömungsmittelsteuersystem 34 weist
eine Pumpe 36, ein Reservoir 38 und erste und
zweite elektrisch betätigte
Steuerventile 40, 42 auf. Die ersten und zweiten
Steuerventile 40, 42 sind vorzugsweise stufenlos
variabel und sind bewegbar aus einer Neutralposition 44 zu
einer der ersten und zweiten Strömungsmittelleitungspositionen 46, 48. Das
erste elektrisch betätigte
Steuerventil 40 ist so angeschlossen, daß es einen
Strömungsmittelfluß zwischen
dem ersten Paar von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 26,
der Pumpe 36 und dem Reservoir 38 leitet. Das
zweite elektrisch betätigte
Steuerventil 42 ist so angeschlossen, daß es einen
Strömungsmittelfluß zwischen
dem zweiten Paar von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 28,
der Pumpe und dem Reservoir 38 leitet.
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Das erste Steuerventil 40 ist
mit dem Kopfende 32 eines ersten Lenkzylinders 50 des
ersten Paares von Lenkzylindern 26 und mit dem Stangenende 30 eines
zweiten Lenkzylinders 52 des ersten Paares von Lenkzylindern 26 durch
eine Leitung 54 verbunden. Das erste Steuerventil 40 ist
ebenfalls mit dem Stangenende 30 des ersten Lenkzylinders 50 und
mit dem Kopfende 32 des zweiten Lenkzylinders 52 durch
eine Leitung 56 verbunden. Das zweite Steuerventil 42 ist
mit dem Kopfende 32 eines ersten Lenkzylinders 58 des
zweiten Paares von Lenkzylindern 28 und mit dem Stangenende 30 eines
zweiten Lenkzylinders 60 des zweiten Paares von Lenkzylindern 28 durch
eine Leitung 62 verbunden. Das zweite Steuerventil 42 ist
auch mit dem Stangenende 30 des ersten Lenkzylinders 58 des
zweiten Paares von Lenkzylindern 28 und mit dem Kopfende 32 des
zweiten Lenkzylinders 60 des zweiten Paares von Lenkzylindern 28 durch
eine Leitung 64 verbunden.
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Das erste Steuerventil 40 liefert
einen unter Druck gesetzten Strömungsmittelfluß von der
Pumpe 36 zum Stangenende 30 des ersten strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 50 des
ersten Paares von Lenkzylindern 26 und zum Kopfende 32 des
zweiten strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 52 des
ersten Paares 26 in der ersten Position 46. Das
erste Steuerventil 40 liefert auch einen unter Druck gesetzten
Strömungsmittelfluß von der
Pumpe 36 zum Stangenende 30 des zweiten strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 52 des
ersten Paares 26 und zum Kopfende 32 des ersten
strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 50 des
zweiten Paares 26 in der zweiten Position 48.
Ein übermäßiger Strömungsmittelfluß, der aus
den ersten und zweiten Lenkzylindern 50, 52 ausgestoßen wird,
wird zum Reservoir 38 mittels einer geeigneten Leitung
der ersten und zweiten Leitungen 54, 56 in herkömmlicher
Weise geleitet.
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Das zweite Steuerventil 42 liefert
einen unter Druck gesetzten Strömungsmittelfluß von der
Pumpe 36 zum Stangenende 30 des ersten strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 58 des
zweiten Paars 28 und zum Kopfende 32 eines zweiten
strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 60 des
zweiten Paares
28 in der ersten Position 46. Das
zweite Steuerventil 42 liefert auch einen unter Druck gesetzten
Strömungsmittelfluß von der
Pumpe 36 zum Stangenende 30 des zweiten strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 60 des
zweiten Paares 28 und zum Kopfende 32 des ersten
strömungsmittelbetätigten Lenkzylinders 58 des
zweiten Paares 28 in der zweiten Position 48.
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Wie am besten in den 1 bis 4 zu
sehen weist das Lenksystem 25 einen ersten Sensor 66 auf, der
mit der Maschine 10 an einer Stelle benachbart zur ersten
in Höhenrichtung
verlaufenden Achse 18 angeschlossen ist. Der erste Sensor 66 fühlt die
tatsächliche
relative Lenkwinkelposition der ersten und zweiten Maschinenabschnitte 12, 14 ab
und liefert ein entsprechendes erstes Ist-Lenkwinkelsignal.
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Ein zweiter Sensor 68 des
Lenksystems 25 ist mit der Maschine 10 an einer
Stelle benachbart zur zweiten in Höhenrichtung verlaufenden Achse 20 verbunden.
Der zweite Sensor 68 fühlt
die tatsächliche
relative Lenkwinkelposition der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 ab
und liefert ein entsprechendes zweites Ist-Lenkwinkelsignal. Die
ersten und zweiten Sensoren 66, 68 sind als ein
analoges Signal erzeugende Vorrichtungen gezeigt, beispielsweise
als Potentiometer. Jedoch werden digitale Vorrichtungen, wie beispielsweise
optische Encoder bzw. Winkelmesser, magnetische Wandler und ähnliches äquivalente
Ausführungen
und werden innerhalb des Umfangs der Erfindung angesehen.
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Mit Bezug auf die 4 und 5 weist
das Lenksystem 25 eine Steuervorrichtung 70 auf,
die mit den ersten und zweiten Sensoren 66, 68 durch
elektrische Leitungen 72, 74 verbunden ist, und
die erste und zweite Ist-Lenkwinkelsignale mittels der Leiter 72, 74 aufnimmt.
Die Steuervorrichtung 170 bestimmt eine relative Soll-Lenkwinkelposition
der zweiten und dritten Abschnitte 14, 16 basierend
auf dem ersten Ist-Lenkwinkelsignal und liefert ein Korrekturlenkwinkelsignal
ansprechend auf eine Differenz zwischen den relativen Soll- und
Ist-Lenkwinkeln der zweiten und dritten Abschnitte 14, 16.
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Das Strömungsmittelsteuersystem 34 ist
mit der Steuervorrichtung 70 verbunden und spricht auf die
Lieferung des Korrekturlenkwinkelsignals an, um einen unter Druck
gesetzten Strömungsmittelfluß zu dem
zweiten Paar von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 28 ansprechend
auf die Lieferung des Korrekturlenkwinkelsignals zu leiten. Die
Position, in die das zweite Steuerventil 42 verschoben
wird, ist eine Funktion der Richtung (+ oder -) des gelieferten Steuersignals.
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Die Steuervorrichtung 70 weist
einen Computer 76 mit einem Prozessor 78, mit
einem Speicher 80 und mit einem Eingabe/Ausgabe- bzw. I/O-Anschluß 82 auf.
Die Steuervorrichtung 70 kann auch einen Analog/Digital(A/D)Wandler 84 in
Anwendungen aufweisen, wo analoge Signalgebungsvorrichtungen verwendet
werden, und wo analoge Signale an die Steuervorrichtung 70 geliefert
werden. Die Steuervorrichtung 70 weist auch eine Treiberschaltung 86 auf,
die mit dem Computer 76 und mit dem Elektromagneten 88, 90 der
ersten und zweiten elektrisch betätigten Steuerventile 40, 42 durch
Leitungen 92, 94 verbunden ist. Die Treiberschaltung 86 ist von
herkömmlicher
Konstruktion und spricht auf Signale an, die von dem Computer 76 geliefert
werden, um eines oder beide der ersten und zweiten elektrisch betätigten Steuerventile 40, 42 zu
betätigen.
Es sei bemerkt, daß der
hier beschriebene Computer 76 äquivalente diskrete elektronische
Komponenten von irgend einer geeigneten Anordnung aufweist, die
die erwünschten
logischen Funktionen entweder in einer offenen oder in einer geschlossenen
Schleife ausführen
kann.
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Der Prozessor 78 nimmt die
ersten und zweiten Lenkwinkelsignale auf, und bestimmt basierend auf
den ersten und zweiten Lenkwinkelsignalen den erwünschten
relativen Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16.
Diese Bestimmung wird gemäß vorprogrammierter
Anweisungen und Informationen 96 vorgenommen, die in dem Speicher 80 gespeichert
sind. Die Informationen 96 weisen Daten, Karten, Nachschautabellen
und ähnliches
auf. Der Prozessor 78 vergleicht den erwünschten
relativen Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 mit
dem tatsächlichen relativen
Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 und
liefert das Korrekturlenkwinkelsignal ansprechend darauf, daß die Differenz
zwischen dem relativen Soll- und Ist-Lenkwinkel größer als
eine vorgewählte
Größe ist.
Die vorgewählte
Größe ist ein
akzeptierter Fehler und eine Toleranz, die entweder mathematisch
oder empirisch bestimmt werden und die Faktoren wie beispielsweise
die Geschwindigkeit des Maschinenbetriebs, das Gelände und
andere Betriebsparameter berücksichtigt.
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Wie in 3 gezeigt,
ist ein vorbestimmter optimaler Drehwinkel bzw. Drehbogen 98 für eine gegebene
Konfiguration und Größe einer
Maschine 10 gezeigt. Der Radius des Bogen wird als eine
Funktion des relativen Lenkwinkels (Lenkradius) der ersten und zweiten
Maschinenabschnitte 12, 14 bestimmt. Der relative
Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 basiert
auf dem Lenkwinkel der ersten und zweiten Maschinenabschnitte. Die ersten
und zweiten in Höhenrichtung
verlaufenden Achsen 18, 20 und eine dritte in
Höhenrichtung
verlaufende Achse 100, die quer in der Mitte auf dem dritten
Maschinenabschnitt 16 an einer Stelle am dritten Abschnitt
gelegen ist, die von der zweiten Achse 20 beabstandet ist,
schneidet die Kurve, wenn der relative Lenkwinkel der zweiten und
dritten Abschnitte 14, 16 in einem optimalen Winkel
ist.
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Das Korrekturlenkwinkelsignal wird
zum Treiber 86 geliefert. Dies bewirkt die Betätigung des zweiten
elektrisch betriebenen Steuerventils 42 basierend auf dem
Korrekturlenkwinkelsignal. Die Treiberschaltung 86 ist
mit dem Elektromagneten 88, 90 der ersten und
zweiten elektrisch betriebenen Steuerventile 40, 42 durch
elektrische Leiter 92, 94 verbunden. Die Elektromagneten 88, 90 sprechen
auf elektrische Energie an, die von der Treiberschaltung 86 geliefert
wird, und schalten die ersten und zweiten Ventile 40, 42 zu
entsprechenden Positionen der ersten und zweiten Positionen 46, 48.
Das zweite elektrisch betriebene Steuerventil 42 ist zu
einer der ersten und zweiten Positionen 46, 48 ansprechend
auf die Lieferung des Korrekturlenkwinkelsignals verschoben.
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Mit Bezug auf 5 weist das Lenksystem 25 eine
Bedienereingabeanordnung 101 auf, durch die der Fahrzeugbediener
verschiedene Lenkoptionen auswählt
und Lenkmanöver
macht. Die Bedienereingabeanordnung 101 weist eine Lenkauswahlvorrichtung 102 auf,
die mit den ersten und zweiten elektrisch betätigten Steuerventilen 40, 42 verbunden
ist. Die Lenkauswahlvorrichtung 102 ist bewegbar, um selektiv
steuerbar die ersten und zweiten elektrisch betätigten Steuerventile 40, 42 in
die ersten und zweiten Positionen 46, 48 zu bewegen.
Insbesondere ist die Lenkauswahlvorrichtung 102 durch einen elektrischen
Leiter 104 mit der Steuervorrichtung 70 verbunden
und liefert ein Lenkbefehlssignal an die Steuervorrichtung 70 ansprechend
auf eine Bewegung davon. Die Steuervorrichtung 70 spricht
basierend auf das gelieferte Lenkbefehlssignal darauf an und bewirkt,
daß die
Treiberschaltung 86 ein Lenksteuersignal liefert, um eines
oder beide der ersten und zweiten elektrisch betätigten Steuerventile 40, 42 in
eine geeignete Position der ersten und zweiten Positionen 46, 48 zu
verschieben. Die Lenkauswahlvorrichtung 102 ist als eine
analoge Vorrichtung gezeigt, beispielsweise als ein Potentiometer,
der mit dem A/D-Wandler 84 verbunden ist. Es sei bemerkt, daß digitale
Vorrichtungen von irgend einer geeigneten Bauart, beispielsweise
ein Encoder bzw. Winkelmesser, eine magnetische Vorrichtung oder ähnliches,
dafür eingesetzt
werden können,
ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Ein Lenkbetriebszustandsschalter 106 der Eingangsanordnung 101 ist
mit der Steuervorrichtung 70 durch einen Leiter 108 verbunden.
Der Lenkbetriebszustandsschalter 106 ist bewegbar zwischen einer
ersten Lenkbetriebszustandsposition, in der die Steuervorrichtung
konditioniert ist, um das Hindurchlassen eines Lenksteuersignals
zu dem zweiten elektrisch betriebenen Steuerventil 42 zu
blockieren, und einer zweiten Lenkbetriebszustandsposition, in der die
Steuervorrichtung 70 konditioniert ist, das Lenksteuersignal
zu dem zweiten elektrisch betriebenen Steuerventil 42 zu
leiten. Der Lenkbetriebszustandsschalter 106 sieht die
Möglichkeit
vor, entweder eine relative Schwenklenkung von nur den ersten und zweiten
schwenkbar verbundenen Maschinenabschnitten 12, 14 oder
von sowohl den ersten als auch den zweiten 12, 14 und
den zweiten und dritten 14, 16 schwenkbar verbundenen
Maschinenabschnitten auszuwählen.
Es sei bemerkt, daß die
zuvor besprochene Lenkauswahlvorrichtung 102 zu anderen
Positionen bewegbar sein könnte,
in denen Lenksignale zu der Steuervorrichtung 70 geliefert
werden, um das zweite Steuerventil 42 unabhängig von
dem ersten Steuerventil 40 zu steuern, und eine vorläufige Positionierung
des dritten Maschinenabschnittes 16 relativ zum zweiten
Maschinenabschnitt 14 zu erleichtern.
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Ein Automatik/Manuell-Betriebszustandsschalter 110 ist
mit der Steuervorrichtung 70 durch einen elektrischen Leiter 112 verbunden.
Der Automatik/Manuell-Betriebszustandsschalter 110 ist
bewegbar zwischen einer Position für den automatischen Betriebszustand,
in der das Korrekturlenkwinkelsignal frei von der Steuervorrichtung 70 durchlaufen kann,
und einer Position für
den manuellen Betriebszustand, in dem das Korrekturlenkwinkelsignal
davon abgeblockt wird, durch die Steuervorrichtung 70 zu laufen.
Der Automatik/Manuell-Betriebszustandsschalter 110 liefert
entweder ein Enablebzw. Einschalt- oder ein Disable- bzw. Ausschaltsignal
an die Steuervorrichtung 70 abhängig von der ausgewählten Position.
Wenn der Automatik/Manuell-Betriebszustandsschalter 110 in
der Position für
den automatischen Betriebszustand ist, wird die Betätigung der zweiten
Lenkzylinder 28 durch die Lenkauswahlvorrichtung 102 bei
der Steuervorrichtung 70 verhindert.
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Wie in 6 gezeigt,
ist ein elektrisch betätigtes
Float- bzw. Schwimmventil 114 mit dem Reservoir 38 verbunden,
weiter mit dem zweiten Paar von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern
und der Steuervorrichtung 70. Das Float- bzw. Schwimmventil 114 hat
eine Float- bzw. Schwimmposition 116, in der die Kopf-
und Stangenenden 32, 30 des zweiten Paars von
strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 28 mit
dem Reservoir 38 verbunden sind. Das Float- bzw. Schwimmventil 114 hat
auch eine offene Position 118, in der der Strömungsmittelfluß frei zwischen dem
zweiten elektrisch betätigten
Steuerventil 42 und dem zweiten Paar von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern
28 geliefert
wird. Das Schwimmventil 114 hat einen Elektromagneten 120 und
ist in die offene Position 118 federvorgespannt. Der Elektromagnet 120 des
Schwimmventils 114 ist mit dem Treiber 86 durch
einen elektrischen Leiter 122 verbunden, und das Schwimmventil 114 ist
zur Schwimmposition ansprechend auf den Empfang eines elektrischen
Signals von der Steuervorrichtung 70 bewegbar.
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Ein Schwimmschalter 124 ist
mit der Steuervorrichtung 70 durch einen elektrischen Leiter 126 verbunden.
Der Schwimmschalter 124 ist bewegbar zwischen einer ersten
Position, in der ein Schwimm- bzw. Float-Signal zur Steuervorrichtung 70 geliefert wird,
und einer zweiten Position, in der das Schwimmsignal von der Steuervorrichtung 70 abgeblockt
wird. Das Schwimmventil 114 bewegt sich zur Schwimmposition 116 ansprechend
darauf, daß der Schwimmschalter 124 in
der ersten Position ist. Die Steuervorrichtung 70 liefert
ein elektrisches Signal an das Schwimmventil 114 und bewegt
das Schwimmventil 114 zur Schwimmposition 116 ansprechend darauf,
daß der
Schwimmschalter 124 an der ersten Position ist. Die Steuervorrichtung 70 schaltet
das Durchleiten des Lenksteuersignals zu dem zweiten elektrisch
betätigten
Steuerventil 42 ansprechend darauf aus, daß der Schwimmschalter 124 in
der ersten Position ist. Die Steuervorrichtung 70 verhindert auch
das Durchleiten des Korrekturlenkwinkelsignals zu dem zweiten elektrisch
betätigten
Steuerventil 42 ansprechend darauf, daß der Schwimmschalter 124 in
der ersten Position ist.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Mit Bezug auf die Zeichnungen und
im Betrieb wählt
der Maschinenbediener einfach den Lenkbetriebszustand aus, der für die spezielle
Arbeitsanwendung erwünscht
ist, und verwendet die Lenkauswahlvorrichtung 102 um die
Maschine über
das darunterliegende Terrain zu lenken.
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Bei gewissen Anwendungen ist der
Bediener daran interessiert, eine einzelne durch Gelenkbewegung
verursachte Lenkung um die erste in Höhenrich tung verlaufende Achse 18 zu
haben. Um dies zu erreichen bringt der Bediener einfach den Lenkbetriebszustandsschalter 106 in
die erste Position. Dies konditioniert die Steuervorrichtung 70 dahingehend, daß sie Lenksteuersignale
zu dem zweiten elektrisch betätigten
Lenkventil 42 abblockt und Lenksteuersignale nur zu dem
ersten elektrisch betätigen
Steuerventil liefert. Als eine Folge tritt eine gesteuerte Lenkung
nur um die erste in Höhenrichtung
verlaufende Achse und zwischen den ersten und zweiten Maschinenabschnitten 12, 14 auf.
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Bei anderen Anwendungen wünscht der
Maschinenbediener eine gesteuerte Lenkung aller Maschinenabschnitte 12, 14, 16,
und zwar mit einer Schwenkbewegung um sowohl die ersten als auch die
zweiten in Höhenrichtung
verlaufenden Achsen 18, 20. Dies wird einfach
dadurch erreicht, in dem der Lenkbetriebszustandsschalter 106 in
die zweite Position gebracht wird. Die Eingabe von der Auswahlvorrichtung 102 wird
dann von der Steuervorrichtung 70 verarbeitet und geliefert,
um sowohl die ersten als auch die zweiten elektrisch betriebenen
Steuerventile 40, 42 zu steuern.
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Bei manchen Anwendungen ist der Maschinenbediener
daran interessiert, den dritten Maschinenabschnitt 16 zu
ermöglichen,
einfach dem zweiten Maschinenabschnitt 14 mit einem vorgewählten Ausmaß an Einschränkung der
freien Bewegung zu folgen. Um dies zu erreichen bringt der Bediener
einfach den Schwimmschalter 124 in die erste Position. Dies
hat zur Folge, daß die
Steuervorrichtung 70 ein Schwimmsignal an das Schwimmventil 114 liefert und
das Schwimmventil in die Schwimmposition 116 bewegt. In
der Floatbzw. Schwimmposition 116 ist das zweite Paar von
strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 28 zum
Reservoir 38 hin offen und kann sich mit der ausgewählten Widerstandsgröße frei ausfahren
und zurückziehen.
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Ein automatischer Betriebszustand
des Lenksystems 25 wird vorgesehen. In dem automatischen
Betriebszustand wird der optimale Lenkwinkel der zweiten und dritten
Maschinenabschnitte 14, 16 basierend auf dem tatsächlichen
Lenkwinkel der ersten und zweiten Maschinenabschnitte 12, 14 bestimmt.
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Das Strömungsmittelsteuersystem 34 bewegt
gelenkartig die zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 in
die optimale Lenkwinkelposition. Um dies zu erreichen bewegt der
Bediener einfach den Automatik/Manuell-Betriebszustandsschalter 110 in
die Position für
automatischen Betriebszustand. Der Computer 76 verarbeitet
basierend auf Informationen von den ersten und zweiten Sensoren 66, 68 die
Lenkwinkelpositionsinformationen gemäß der vorprogrammierten Anweisungen,
bestimmt den erwünschten
(optimalen) relativen Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 basierend
auf dem relativen Lenkwinkel der ersten und zweiten Maschinenabschnitte 12, 14 und
liefert das Korrekturlenkwinkelsignal zu dem zweiten elektrisch betätigten Steuerventil 42.
Das zweite Steuerventil 42 schaltet zu der geeigneten Position
der ersten und zweiten Positionen 46, 48, wie
durch die Richtung bzw. das Vorzeichen des Signals bestimmt, und
zwar ansprechend darauf, daß es
eine Differenz zwischen dem tatsächlichen
relativen Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte
und dem erwünschten
Lenkwinkel der zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 gibt.
Das zweite Paar von strömungsmittelbetätigten Lenkzylindern 28 bewegt
relativ die zweiten und dritten Maschinenabschnitte 14, 16 ansprechend
auf einen Strömungsmittelfluß, der von dem
zweiten Steuerventil 42 geliefert wird.
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Wie oben besprochen werden gewisse
Betriebszustände
für Funktionen
mit höherer
Priorität unter
gewissen Zuständen
ausgeschaltet. Beispielsweise schaltet die Steuervorrichtung 70 um
nur einige zu erwähnen
das Hindurchleiten des Lenksteuersignals zu dem zweiten elektrisch
betriebenen Steuerventil 42 aus, wenn der Schwimmschalter 124 in der
ersten Position ist, und schaltet das Durchleiten des korrigierten
Lenkwinkelsignals zu dem zweiten elektrisch betriebenen Steuerventil 42 ansprechend darauf
aus, daß der
Float- bzw. Schwimmschalter oder Freischaltungsschalter 124 in
der ersten Position ist.