ES2883559T3 - Aparato y método de detección de posición, corrección y cambio de modo en un sistema de dirección de múltiples ejes - Google Patents
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Abstract
Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción que comprende: un primer eje; un primer muñón de dirección unido al primer eje para rotar alrededor de un primer eje de dirección; un primer accionador de dirección configurado para rotar el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección; un primer transductor rotativo dispuesto para medir una primera rotación entre el primer eje y el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección; un segundo eje desplazado del primero en una dirección de desplazamiento del vehículo; un segundo muñón de dirección unido al segundo eje para rotar alrededor de un segundo eje de dirección; un segundo accionador de dirección configurado para rotar el segundo muñón de dirección alrededor del segundo eje de dirección; y, un segundo transductor rotativo dispuesto para medir una segunda rotación entre el segundo eje y el segundo muñón de dirección; en el que: los accionadores primero y segundo son arietes hidráulicos de dos lados, cada uno de los cuales tiene un primer y un segundo lado; y, el segundo accionador tiene un suministro hidráulico configurado para suministrar fluido hidráulico presurizado a un lado del ariete hidráulico de dos lados para rotar el segundo muñón de dirección; y en el que el sistema tiene: un primer modo de dirección en el que el vehículo se dirige con el segundo eje con el primer eje sin dirigir; un segundo modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador; y, un tercer modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador; en donde el sistema de dirección de múltiples ejes de vehículo de construcción comprende, además: un controlador configurado para: recibir datos del primer transductor rotativo y del segundo transductor rotativo; caracterizado por: determinar cuándo la primera rotación excede un intervalo predeterminado de ángulos de dirección a cada lado de cero; e, iniciar una secuencia de autocorrección que está configurada para corregir automáticamente el movimiento indeseable del eje; y en el que: el primer accionador de dirección se usa para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado; y, en donde, durante la secuencia de autocorrección, el controlador: determina un sentido de corrección de la dirección de la primera rotación usando el primer transductor; determina la dirección de la segunda rotación usando el segundo transductor mientras el vehículo se está dirigiendo; y, selecciona el segundo o tercer modo de dirección, basado en el sentido de corrección de la dirección de la primera dirección y la dirección de la segunda rotación, para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato y método de detección de posición, corrección y cambio de modo en un sistema de dirección de múltiples ejes
La presente invención se refiere a un aparato y un método de detección de posición, corrección y cambio de modo en un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción. Más específicamente, la presente invención se refiere a un aparato y método para detectar el ángulo de dirección de al menos un eje para controlar el cambio de modo en un sistema de dirección multimodo de múltiples ejes, además de corregir automáticamente la desalineación de la dirección.
Los sistemas de dirección de múltiples ejes tienen la capacidad de girar al menos dos pares de ruedas en un vehículo. Estos sistemas también se conocen como "sistemas de dirección en las cuatro ruedas", pero se denominarán aquí "sistemas de dirección de múltiples ejes" para evitar confusiones con el modo de funcionamiento de la dirección en las cuatro ruedas (que se describe a continuación). En el sector de la construcción, los vehículos como las retroexcavadoras y los manipuladores telescópicos a menudo utilizan la dirección de múltiples ejes para aumentar la versatilidad del vehículo. Típicamente, estos sistemas son multimodales, es decir, tienen varios modos de funcionamiento.
Con referencia a las figuras 1a, 1b y 1c se muestra un esquema de tres modos de dirección de una retroexcavadora conocida que tiene un sistema de dirección de múltiples ejes. La dirección general de desplazamiento con las ruedas alineadas se muestra como D en la figura 1a. La retroexcavadora 10 tiene un par de ruedas delanteras 12a, 12b en un eje delantero y un par de ruedas traseras 14a, 14b en un eje trasero. Los modos de funcionamiento son los siguientes:
• Modo de dirección en dos ruedas (figura 1a). En el que las ruedas delanteras 12a, b se dirigen en respuesta a una entrada en el volante;
• Modo de dirección en cuatro ruedas (figura 1b). En el que las ruedas delanteras 12a, b y las ruedas traseras 14a, b se dirigen en respuesta a una entrada en el volante. Las ruedas traseras se dirigen en sentido opuesto a las ruedas delanteras para proporcionar un círculo de giro más cerrado.
• Modo de dirección de cangrejo (figura 1c). En el que las ruedas delanteras 12a, b y las ruedas traseras 14a, b se dirigen en respuesta a una entrada en el volante. Las ruedas traseras se dirigen en la misma dirección que las ruedas delanteras, de modo que el vehículo se "desplaza como un cangrejo" o se mueve en una dirección lineal D' que tiene un componente lateral.
En este ejemplo de la técnica anterior se utiliza dirección hidráulica. Cada rueda está montada sobre un muñón que está montado de forma rotativa en el eje alrededor de un eje de dirección. Un ariete hidráulico de doble cara colocado entre las ruedas y detrás del eje en la dirección de desplazamiento se utiliza para rotar cada par de muñones. Se proporciona fluido presurizado al lado izquierdo del ariete para girar las ruedas a la derecha y viceversa.
Se proporcionan arietes en cada eje. Los arietes delantero y trasero están en comunicación hidráulica a través de una válvula hidráulica. Los tres modos de dirección están gobernados por la válvula hidráulica. En el modo de dirección en dos ruedas, la válvula está configurada para proporcionar un circuito cerrado entre los dos lados del ariete delantero. El ariete trasero se bloquea bloqueando el flujo hacia/desde cualquier lado. En el modo de dirección en cuatro ruedas, la válvula conecta el ariete delantero y el ariete trasero en lados opuestos, de modo que el movimiento del ariete delantero en una dirección da como resultado el movimiento del ariete trasero en la dirección opuesta. En el modo de dirección de cangrejo, la válvula conecta el ariete delantero y el ariete trasero en los mismos lados, de modo que el movimiento del ariete delantero en una dirección da como resultado el movimiento del ariete trasero en la misma dirección.
Para realizar la transición entre estos modos, el conductor debe seguir una rutina específica. Al pasar de la dirección en dos ruedas a la dirección en cuatro ruedas o la dirección de cangrejo, el conductor activa un control en la cabina. Para hacer la transición, las ruedas deben estar rectas y alineadas (según la figura la). Por lo tanto, al recibir una demanda para pasar a otro modo, el sistema de control de dirección esperará a que el usuario dirija las ruedas delanteras para alinearlas con las traseras.
El ángulo/posición de la dirección es detectado por un sensor de posición magnético en el exterior de los arietes delantero y trasero. Los sensores están montados en el ariete en el centro lineal y pueden detectar la presencia del pistón. Así, una vez que se detecta el pistón, se supone que las ruedas están alineadas y la válvula se cambia al modo deseado.
De manera similar, al cambiar de dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo a dirección en dos ruedas, se requiere la alineación de las ruedas traseras. Esto se debe a que el vehículo se puede usar para viajar a altas velocidades y, por lo tanto, la alineación de las ruedas traseras es importante para evitar el roce de los neumáticos y la inestabilidad del vehículo. La posición de las ruedas traseras también es detectada por un sensor de posición en el exterior del ariete trasero. El sensor está montado en el ariete en el centro lineal y puede detectar la presencia del
pistón. Así, una vez que se detecta el pistón, se supone que las ruedas están alineadas y la válvula se cambia al modo de dirección en dos ruedas, bloqueando las ruedas traseras en su posición.
Si las ruedas traseras se desalinean (p. ej., al pasar por un bache a gran velocidad), este movimiento es detectado por el sensor en el ariete trasero y se genera una alerta en la cabina. A continuación, el usuario debe someterse a una rutina de corrección a baja velocidad.
Existen varios problemas con los sistemas de dirección de múltiples ejes de la técnica anterior.
En primer lugar, la detección de los pistones dentro de los cilindros de ariete es inexacta. No hay una conexión física entre el pistón y el sensor y, como tal, el grado de precisión es bajo (5 - 10 mm), lo que puede dar como resultado varios grados de inexactitud con respecto al ángulo de dirección. El sensor generalmente se une al ariete con abrazaderas tipo jubilee clip y, como tal, puede salirse de su posición.
En segundo lugar, el tiempo que tarda el sensor en detectar el pistón, señalar al controlador y el controlador en responder puede ser demasiado lento si el vehículo se conduce rápidamente. Por lo tanto, el sistema puede cambiar de modo después de que el respectivo conjunto de ruedas haya "sobrepasado" la posición deseada, lo que significa que no se ha logrado la alineación. También se observará que cuando se gira rápidamente, el sistema tiene una gran cantidad de movimiento, lo que también puede causar un sobreimpulso.
En tercer lugar, si las ruedas traseras se salen de la alineación por, p. ej., un bache, el conductor recibe una alerta, pero tiene que tomar medidas correctivas que requieren salirse de la carretera y pasar por un proceso de alineación de la dirección. Esto es un inconveniente.
En cuarto lugar, los sensores utilizados en la técnica anterior son binarios (es decir, el pistón está presente o ausente). No pueden detectar a qué distancia está el pistón, solo que está o no, dentro de alcance. Por lo tanto, no se informa del grado de desalineación. El documento DE4334279, que se considera la técnica anterior más cercana muestra un vehículo de construcción de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un método para controlar dicho vehículo de construcción de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 11.
Es un objetivo de la presente invención superar, o al menos mitigar, estos problemas.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción que comprende:
un primer eje;
un primer muñón de dirección unido al primer eje para rotar alrededor de un primer eje de dirección;
un primer accionador de dirección configurado para rotar el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección;
un primer transductor rotativo dispuesto para medir una primera rotación entre el primer eje y el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección;
un segundo eje desplazado del primero en una dirección de desplazamiento del vehículo;
un segundo muñón de dirección unido al segundo eje para rotar alrededor de un segundo eje de dirección;
un segundo accionador de dirección configurado para rotar el segundo muñón de dirección alrededor del segundo eje de dirección; y,
un segundo transductor rotativo dispuesto para medir una segunda rotación entre el segundo eje y el segundo muñón de dirección;
en el que:
los accionadores primero y segundo son arietes hidráulicos de dos lados, cada uno de los cuales tiene un primer y un segundo lado; y,
el segundo accionador tiene un suministro hidráulico configurado para suministrar fluido hidráulico presurizado a un lado del ariete hidráulico de dos lados para rotar el segundo muñón de dirección;
y en el que el vehículo tiene:
un primer modo de dirección en el que el vehículo se dirige con el segundo eje con el primer eje sin dirigir;
un segundo modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador; y,
un tercer modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador;
en el que el sistema de dirección múltiple de vehículo de construcción comprende, además:
un controlador configurado para:
recibir datos del primer transductor rotativo y del segundo transductor rotativo;
determinar cuándo la primera rotación excede un intervalo predeterminado de ángulos de dirección a cada lado de cero; e, iniciar una secuencia de autocorrección que está configurada para corregir automáticamente el movimiento indeseable del eje y en el que:
el primer accionador de dirección se usa para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado; y, en donde, durante la secuencia de autocorrección, el controlador:
determina un sentido de corrección de la dirección de la primera rotación usando el primer transductor; determina la dirección de la segunda rotación usando el segundo transductor mientras el vehículo se está dirigiendo; y,
selecciona el segundo o tercer modo de dirección basándose en la corrección de dirección de la primera dirección y la dirección de la segunda rotación para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
Ventajosamente, el uso de un codificador rotativo permite tanto la supervisión continua del ángulo de dirección como una conexión de dirección a las partes móviles. Por tanto, es inherentemente más preciso que el codificador lineal de la técnica anterior.
Esta "autocorrección" es útil si las ruedas traseras (primeras ruedas) se desalinean debido a la deriva o el impacto. Los accionadores primero y segundo proporcionan ventajosamente un sistema de dirección robusto.
Preferentemente, el segundo modo de dirección es un modo de dirección de cangrejo en el que los muñones de dirección primero y segundo rotan en la misma dirección y el tercer modo de dirección es un modo de dirección en cuatro ruedas en el que los muñones de dirección primero y segundo rotan en direcciones opuestas.
Esto proporciona flexibilidad al vehículo.
Preferentemente, hay una válvula que tiene una posición para cada uno del primero, segundo y tercer modo. Preferentemente, la válvula está desviada al primer modo y comprende al menos un accionador controlado por el controlador y configurado para impulsar la válvula al segundo y/o tercer modo. Más preferentemente, la válvula está en una posición central en el primer modo y comprende dos accionadores configurados para impulsar la válvula a la posición del segundo o tercer modo, respectivamente. Esto permite un control simple con el controlador simplemente accionando uno de dos accionadores o solenoides.
Preferentemente, el controlador está configurado para:
recibir una entrada del conductor relacionada con un cambio solicitado en el modo de dirección del vehículo; determinar cuándo la primera rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el primer modo de dirección haya cumplido el criterio predeterminado.
Dicho de otro modo, el sistema puede esperar a que las ruedas estén alineadas antes de cambiar de modo, para evitar la desalineación.
El modo de dirección del vehículo se puede cambiar de dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo a dirección en dos ruedas, en cuyo caso se gira el volante hasta que el eje trasero esté alineado.
Preferentemente, cuando el modo de dirección del vehículo se cambia a dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo, y el controlador está configurado para:
determinar cuándo la segunda rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el segundo modo de dirección haya cumplido el criterio predeterminado.
Ventajosamente, esto establece la posición de base, alineada, para las cuatro ruedas.
La autocorrección permite un ajuste muy simple y robusto de la primera rotación utilizando el sistema hidráulico de dirección en cuatro ruedas in situ.
Preferentemente, se proporciona un accionador controlado por el controlador para seleccionar el segundo o tercer modo de dirección, en el que se pulsa el accionador para ajustar gradualmente la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado. Esto evita el sobreimpulso debido, p. ej., a la inercia. Por "pulsado", se hace referencia a operado durante períodos de tiempo predeterminados y graduales.
Preferentemente, el controlador está configurado para determinar una primera velocidad de rotación desde el primer transductor rotativo y para controlar el primer accionador de dirección en función de la velocidad de rotación.
Preferentemente, el controlador está configurado para:
almacenar una primera rotación deseada;
supervisar la primera rotación;
supervisar la primera velocidad de rotación;
ordenar al primer accionador que se detenga antes de que la primera rotación alcance la rotación deseada en función de la primera velocidad de rotación.
Preferentemente, el controlador está configurado para:
ordenar al primer accionador que se detenga en una rotación más alejada de la primera rotación deseada a medida que aumenta la primera velocidad de rotación.
Ventajosamente, esto permite que el sistema tenga en cuenta la velocidad de la dirección y, por lo tanto, corrija de manera preventiva el sobreimpulso debido a (i) un retraso inherente del sistema o (ii) efectos mecánicos como la inercia.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción que comprende las etapas de:
proporcionar un primer eje, un primer muñón de dirección unido al primer eje para rotar alrededor de un primer eje de dirección, un primer accionador de dirección configurado para rotar el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección, y un primer transductor rotativo dispuesto para medir la rotación entre el primer eje y el primer muñón de dirección;
proporcionar un segundo eje desplazado del primero en una dirección de desplazamiento del vehículo, un muñón de dirección unido al segundo eje para rotar alrededor de un segundo eje de dirección, un segundo accionador de dirección configurado para rotar el segundo muñón de dirección alrededor del segundo eje de dirección y un segundo transductor rotativo;
en el que los accionadores primero y segundo son arietes hidráulicos de dos lados, cada uno de los cuales tiene un primer y un segundo lado, teniendo el segundo accionador un suministro hidráulico configurado para suministrar fluido hidráulico presurizado a un lado del ariete hidráulico de dos lados para rotar el segundo muñón de dirección; y, en el que el vehículo tiene:
un primer modo de dirección en el que el vehículo se dirige con el segundo eje con el primer eje sin dirigir;
un segundo modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador; y,
un tercer modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador;
comprendiendo además el método:
recibir datos del primer transductor rotativo y el segundo transductor rotativo;
colocar el vehículo en el primer modo de dirección;
determinar cuándo la primera rotación excede un intervalo predeterminado de ángulos de dirección a cada lado de cero; e, iniciar una secuencia de autocorrección que está configurada para corregir automáticamente el movimiento indeseable del eje;
y en el que:
el primer accionador de dirección se usa para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado; y, en donde, durante la secuencia de autocorrección, el controlador:
determina un sentido de corrección de la dirección de la primera rotación usando el primer transductor; determina la dirección de una segunda rotación usando el segundo transductor mientras el vehículo se está dirigiendo; y,
selecciona el segundo o tercer modo de dirección basándose en el sentido de corrección de dirección de la primera dirección y la dirección de la segunda rotación para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado. Preferentemente:
el segundo modo de dirección es un modo de dirección de cangrejo en el que el primer y segundo muñones de dirección rotan en la misma dirección; y,
el tercer modo de dirección es un modo de dirección en cuatro ruedas en el que los muñones de dirección primero y segundo rotan en direcciones opuestas.
Preferentemente, el método comprende la etapa de proporcionar una válvula que tenga una posición para cada uno del primer, segundo y tercer modo.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
desviar elásticamente la válvula en el primer modo
proporcionar al menos un accionador; y,
usar el accionador para impulsar la válvula al segundo y/o tercer modo.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
proporcionar un primer accionador de válvula;
proporcionar un segundo accionador de válvula;
usar el primer accionador de válvula para colocar el vehículo en el segundo modo de dirección; y,
usar el segundo accionador de válvula para colocar el vehículo en el tercer modo de dirección.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
recibir una entrada del conductor relacionada con un cambio solicitado en el modo de dirección del vehículo; determinar cuándo la primera rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el primer modo de dirección ha cumplido el criterio predeterminado. Preferentemente el método comprende las etapas de:
cambiar el modo de dirección del vehículo de dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo a dirección en dos ruedas.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
cambiar el modo de dirección del vehículo a dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo;
determinar cuándo la segunda rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el segundo modo de dirección ha cumplido el criterio predeterminado.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
proporcionar un accionador para seleccionar el segundo o tercer modo de dirección;
pulsar el accionador para ajustar gradualmente la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
determinar una primera velocidad de rotación desde el primer transductor rotativo; y,
controlar el primer accionador de dirección en función de la velocidad de rotación.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
almacenar una primera rotación deseada;
supervisar la primera rotación;
supervisar la primera velocidad de rotación;
detener el primer accionador antes de que la primera rotación alcance la rotación deseada en función de la primera velocidad de rotación.
Preferentemente el método comprende las etapas de:
detener el primer accionador en una rotación más alejada de la primera rotación deseada a medida que aumenta la primera velocidad de rotación.
Ahora se describirá un aparato y método de acuerdo con la invención con referencia a los dibujos en los que: las figuras 1a, 1b y 1c son vistas esquemáticas de modos de dirección de la técnica anterior;
la figura 2 es un esquema de un sistema de dirección de acuerdo con la presente invención;
la figura 3a es una vista trasera de un subconjunto del sistema de dirección de la figura 2;
la figura 3b es una vista en planta del subconjunto de la figura 3;
la figura 4 es una vista de algunos controles de cabina del sistema de dirección de la figura 2;
la figura 5 es una vista de algunos indicadores de cabina del sistema de dirección de la figura 2;
la figura 6 es un esquema adicional del sistema de dirección de la figura 2;
las figuras 7 a 9 son diagramas de flujo de métodos de funcionamiento del sistema de dirección de la figura 2; y, la figura 10 es un diagrama de varios intervalos utilizados por el controlador del sistema de dirección de la figura 2. Haciendo referencia a la figura 2, se muestra un sistema hidráulico de dirección 11 hidrostático en cuatro ruedas de acuerdo con la invención.
Un vehículo 10 tiene un par de ruedas delanteras 12a, 12b y un par de ruedas traseras 14a, 14b.
Las ruedas delanteras 12a, 12b están montadas en un eje delantero 16 estacionario. Cada rueda delantera 12a, 12b está montada en un muñón (no visible en la figura 2) que está montado rotativamente a través de un respectivo perno maestro 18a, 18b al eje delantero 16. Se proporciona un ariete hidráulico 20 de doble cara que tiene un cilindro 22 y un pistón 24 deslizable en su interior. El pistón está conectado a cada lado a un par de árboles de dirección 26a, 26b que están montados rotativamente en sus respectivos extremos libres a un par de tirantes 28a, 26b. Los tirantes 28a, 28b están conectados a los muñones para accionar los muñones y, por lo tanto, las ruedas en rotación alrededor de los pernos maestros 18a, 18b.
Las ruedas traseras 14a, 14b están montadas en un eje trasero 30 estacionario. Cada rueda trasera 14a, 14b está montada en un muñón (no visible en la figura 2) que está montado rotativamente a través de un respectivo perno maestro 32a, 32b al eje trasero 30. Se proporciona un ariete hidráulico 34 de doble cara que tiene un cilindro 36 y un pistón 38 deslizable en su interior. El pistón está conectado a cada lado a un par de árboles de dirección 40a, 40b que están montados rotativamente en sus respectivos extremos libres a un par de tirantes 42a, 42b. Los tirantes 42a, 42b están conectados a los muñones para accionar las ruedas en rotación alrededor de los pernos maestros 32a, 32b. El sistema de dirección 11 comprende una válvula hidráulica 44 de tres posiciones y cuatro puertos que une el ariete delantero 20 y el ariete trasero 34. La válvula tiene un primer y un segundo puerto 46a, 46b conectados al cilindro delantero 22 a cada lado del pistón 24. La válvula tiene un tercer y cuarto puerto 48a, 48b conectados al cilindro trasero 36 a cada lado del pistón 38.
Con referencia a las figuras 3a y 3b, se muestra una vista más detallada del eje trasero del vehículo 10. La figura 3a es una vista desde la parte trasera del vehículo en la dirección de desplazamiento D con las ruedas alineadas y rectas (es decir, hacia el eje delantero) y la figura 3b es una vista en planta. Las ruedas traseras 14a, 14b no se muestran, y en su lugar, se muestran conjuntos de cubo de rueda 56a, 56b a los que se unen las ruedas 14a, 14b. Cada conjunto de cubo 56a, 56b está unido a un respectivo muñón 58a, 58b que está configurado para rotar alrededor del respectivo perno maestro 32a, 32b sobre los respectivos ejes de dirección Sa y Sb.
Un codificador rotativo 60 está montado en el muñón izquierdo 58a. El codificador comprende una carcasa y un árbol (no visible) y está configurado para generar una señal eléctrica indicativa de la rotación relativa del mismo. El codificador 60 tiene una resolución inherente de r VCC por grado sobre un intervalo de intervalo total de R grados. Por tanto, el número de puntos de medición discretos es N = R/r. La carcasa está unida al muñón 58a, mientras que el árbol está conectado al perno maestro 32a. Por lo tanto, el codificador rotativo 60 está configurado para medir la rotación relativa entre el muñón 58a y el eje 30. Dicho de otra manera, el codificador rotativo está configurado para medir la rotación del conjunto de cubo de rueda 56a (y por tanto de la rueda 14a) alrededor de su eje de dirección Sa. Se observará que, en otras realizaciones, la carcasa y el árbol del codificador se pueden unir a diferentes componentes. Lo importante es que (i) existe una conexión física entre los componentes del codificador y las partes respectivas del sistema de dirección 11, y (ii) que la rotación relativa de esas partes es indicativa del ángulo de dirección.
También se observará que debido a que los movimientos de rotación de los muñones 58a, 58b (y por tanto las ruedas 14a, 14b) están limitados entre sí por el ariete 34, solo se requiere un codificador.
El codificador en esta realización proporciona una diferencia de potencial entre 0 y 5 voltios de CC. El codificador produce una señal variable y continua basada en la posición del árbol. El codificador está calibrado de modo que en los extremos del ángulo de dirección posible (conocido como intervalo detectado R1) Sa (p. ej., bloqueo total a la izquierda) la diferencia de potencial declarada es de 0,5 V, y en el otro extremo del ángulo de dirección Sb (p. ej. bloqueo total a la derecha) la diferencia de potencial declarada es de 4,5 V. Si la diferencia de potencial cae por debajo de 0,5 V o supera los 4,5 V, se puede generar una señal de error para indicar un problema con el sistema.
Para calibrar el codificador rotativo, se establece en la posición central (2,5 V). El ariete 34 se establece en la posición central de modo que los ángulos de dirección alrededor de Sa y Sb sean iguales (0 grados). Luego, el codificador se coloca en esta posición de modo que la dirección en cualquier sentido produzca una señal por encima o por debajo de 2,5 V.
Un codificador rotativo 61 también se coloca en el eje delantero de la misma manera.
Haciendo referencia a la figura 4, se muestran dos controles de cabina 62, 64. El control de dirección 62 es un interruptor basculante de tres posiciones que tiene una posición de dirección de cangrejo 62a, una posición central (dirección en dos ruedas) 62b y una posición de dirección en cuatro ruedas 62c. El interruptor de restablecimiento de dirección 64 es un interruptor basculante momentáneo de dos posiciones que tiene una posición predeterminada 64a (dirección) y una posición de restablecimiento de dirección 64b.
La figura 5 muestra una serie de indicadores de cabina que se mostrarán al conductor. La iluminación/pantalla del indicador 66 indica que el vehículo está en modo de dirección en dos ruedas. La iluminación/pantalla del indicador 68 indica que el vehículo está en modo de dirección en cuatro ruedas. La iluminación/pantalla del indicador 70 indica que el vehículo está en modo de dirección de cangrejo. También se proporciona una alarma audible.
La figura 6 muestra un esquema del sistema de control de dirección en cuatro ruedas para el vehículo 10. La válvula 44 se muestra con más detalle. La válvula 44 tiene tres posiciones 50, 52, 54. La válvula está desviada a la primera posición 50 central por un par de resortes 72, 74 opuestos. La válvula comprende un solenoide de dirección en cuatro ruedas 76 que actúa contra el resorte 72 para colocar la válvula en la segunda condición 52. La válvula comprende un solenoide de dirección de cangrejo 78 que actúa contra el resorte 74 para colocar la válvula en la tercera condición 54.
La primera posición 50 es la posición del modo de dirección en dos ruedas, en el que el primer y segundo puerto 46a, 46b están en comunicación fluida. Para dirigir el vehículo, se hace pasar fluido hidráulico desde una válvula de control de dirección (no mostrada) a un lado del cilindro 22 para mover el pistón 24 hacia la izquierda o hacia la derecha. El fluido hidráulico pasa al otro lado del cilindro a través de la válvula 44. Esto rota las ruedas 12a, 12b. El segundo y tercer puerto 48a, 48b están bloqueados y, como tal, las ruedas traseras 14a, 14b no pueden moverse.
En la segunda posición 52, los respectivos lados opuestos de los cilindros 22, 36 están en comunicación hidráulica. Esto significa que una demanda de dirección hidráulica (en forma de presión), aplicada al lado izquierdo del cilindro 22, se aplicará al lado derecho del cilindro 36. Esto dirige las ruedas delanteras en la dirección de rotación opuesta a las ruedas traseras.
En la tercera posición 54, los mismos lados respectivos de los cilindros 22, 36 están en comunicación hidráulica. Esto significa que una demanda de dirección hidráulica (en forma de presión), aplicada al lado izquierdo del cilindro 22, también se aplicará al lado izquierdo del cilindro 36. Esto proporciona el modo de dirección de cangrejo de la figura 1c.
El vehículo 10 comprende un controlador de carrocería 72 que está configurado para:
• Recibir datos de comando del conductor desde los controles 62, 64;
• Recibir datos de los codificadores rotativos 60, 61;
• Transmitir datos al conductor mediante los indicadores 66, 68, 70 y la alarma audible; y,
• Transmitir datos de comando a los solenoides 78, 76.
La manera en que el controlador 72 procesa los datos recibidos (de entrada) para generar los datos transmitidos (de salida) se explica con referencia a las siguientes operaciones. Nótese que el controlador 72 está programado con un enclavamiento para asegurar que no se permitan cambios en el modo de dirección si (i) la velocidad del vehículo es mayor que una velocidad predeterminada (en esta realización 10 kmph) o (ii) el vehículo está en una marcha predeterminada o superior (en esta realización, tercera marcha).
Operación 1 - movimiento del modo de dirección en cuatro ruedas al modo de dirección en dos ruedas Haciendo referencia a la figura 7, en el punto de partida 100, el vehículo 10 está en modo de dirección en cuatro ruedas. El interruptor de control de cabina 62 está en la posición de dirección en cuatro ruedas 62c y el solenoide 78 se activa con la válvula 44 en la segunda posición 52. El indicador de dirección en cuatro ruedas 68 está encendido. Cuando el operador requiere el modo de dirección en dos ruedas, él o ella mueve el interruptor de modo de dirección 62 desde la posición de modo de dirección en cuatro ruedas 62c a la posición de modo de dirección en dos ruedas 62b (etapa 102). En la etapa 104, el ángulo de dirección de las ruedas traseras 14a, 14b se determina por referencia al codificador 60. Si el ángulo es cero (dentro de una tolerancia predeterminada), el proceso continúa con la etapa 106. Si el ángulo no es cero, el proceso continúa con la etapa 108.
En la etapa 108, el icono de dirección en dos ruedas 66 parpadeará a una velocidad lenta y la alarma audible sonará a una velocidad lenta. Esto le indica al conductor que debe girar el volante hasta que se logre un ángulo cero en las ruedas traseras. En la etapa 110, el conductor gira el volante. Mientras se gira la rueda, el controlador 72 supervisa tanto el ángulo de dirección con el codificador 60 como también la velocidad de cambio del ángulo de dirección (es decir, la velocidad de dirección). El objetivo del controlador es colocar el vehículo en modo de dirección en dos ruedas una vez que el ángulo de dirección sea cero. Como se ha expuesto, hay un retardo inherente entre la lectura cero del codificador 60 y el movimiento de la válvula a la primera posición 50. También hay inercia en el sistema de dirección
que puede hacer que la dirección "se sobreimpulse". Por lo tanto, a velocidades de dirección más altas, el controlador activa el modo de dirección en dos ruedas antes de lograr un ángulo cero.
Esto se logra con un mapa que relaciona la velocidad con un ángulo de desplazamiento. En particular, en la presente realización, la siguiente tabla se utiliza a modo de ejemplo:
Como ejemplo, si el codificador 60 gira a 45 puntos por unidad de intervalo de tiempo, el controlador colocará el vehículo en modo de dirección en dos ruedas cuando el ángulo medido por el codificador sea de 5 grados. Dicho de otro modo, a velocidades bajas, se espera un sobreimpulso menor.
En la etapa 106, el controlador activa el modo de dirección en dos ruedas. Se envía una señal para desactivar el solenoide 78 y así mover la válvula 44 a la primera posición 50. La alarma audible sonará a una velocidad constante durante un tiempo predeterminado para reconocer que se ha activado el modo de dirección en dos ruedas. El icono de dirección en dos ruedas 66 ahora se mostrará constantemente. La máquina está ahora en modo de dirección en dos ruedas.
Operación 2 - movimiento del modo de dirección en cuatro ruedas al modo de dirección en dos ruedas
Esto es esencialmente lo mismo que la operación 1, pero con los respectivos controles, pantalla y solenoide del modo de dirección de cangrejo.
Operación 3: movimiento del modo de dirección en dos ruedas al modo de dirección en cuatro ruedas
Haciendo referencia a la figura 8, en el punto de partida 120, el vehículo 10 está en modo de dirección en dos ruedas. El interruptor de control de cabina 62 está en la posición de dirección en dos ruedas 62b y la válvula 44 está en la primera posición 50. El indicador de dirección en dos ruedas 66 está encendido.
Cuando la máquina está funcionando en el modo de dirección en dos ruedas y el operador necesita el modo de dirección en cuatro ruedas, el operador mueve el interruptor de modo de dirección a la posición de modo de dirección en cuatro ruedas 62c (etapa 122). Para activar el modo en cuatro ruedas, las cuatro ruedas deben estar alineadas y en un ángulo de dirección cero.
En la etapa 124, los ángulos de dirección de las ruedas delanteras 12a, 12b y las ruedas traseras 14a, 14b se determinan por referencia a los codificadores 60, 61. Si los ángulos son cero (dentro de una tolerancia predeterminada), el proceso continúa con la etapa 126. Si los ángulos no son cero, el proceso continúa con la etapa 128.
En la etapa 128, el icono de dirección en cuatro ruedas 68 parpadeará a una velocidad lenta y la alarma audible sonará a una velocidad lenta. Esto le indica al conductor que debe girar el volante hasta que se logre un ángulo cero (es decir, alineación) en el eje delantero. En la etapa 130, el conductor hace girar la rueda hasta que se alcanza un ángulo cero en el eje delantero (los codificadores 60, 61 son supervisados por el controlador 72).
En la etapa 126, el controlador activa el modo de dirección en cuatro ruedas. Se envía una señal para activar el solenoide 78 y así mover la válvula 44 a la segunda posición 52. La alarma audible sonará a una velocidad constante durante un tiempo predeterminado para reconocer que se ha activado el modo de dirección en cuatro ruedas. El icono de dirección en cuatro ruedas 66 se mostrará ahora constantemente. La máquina está ahora en modo de dirección en cuatro ruedas.
Operación 4 - movimiento del modo de dirección en dos ruedas al modo de dirección de cangrejo
Esto es esencialmente lo mismo que la operación 3, pero con los respectivos controles, pantalla y solenoide del modo de dirección de cangrejo.
Operación 5 - movimiento del modo de dirección de cangrejo al modo de dirección en cuatro ruedas
La presente invención tiene la ventaja de que el sistema puede moverse directamente de la dirección de cangrejo a la dirección en cuatro ruedas.
Haciendo referencia a la figura 9, en el punto de partida 140, el vehículo 10 está en modo de dirección de cangrejo. El interruptor de control de cabina 62 está en la posición de dirección de cangrejo 62a y la válvula 44 está en la tercera posición 54. El indicador de dirección de cangrejo 70 está encendido.
Cuando la máquina está funcionando en el modo de dirección de cangrejo y el operador necesita el modo de dirección en cuatro ruedas, el operador mueve el interruptor de modo de dirección a la posición de modo de dirección en cuatro ruedas 62c (etapa 142). Para activar el modo en cuatro ruedas, las cuatro ruedas deben estar alineadas y en un ángulo de dirección cero.
En la etapa 144, los ángulos de dirección de las ruedas delanteras 12a, 12b y las ruedas traseras 14a, 14b se determinan por referencia a los codificadores 60, 61. Si los ángulos son cero (dentro de una tolerancia predeterminada), el proceso continúa con la etapa 146. Si los ángulos no son cero, el proceso continúa con la etapa 148.
En la etapa 148, el icono de dirección en cuatro ruedas 68 parpadeará a una velocidad lenta y la alarma audible sonará a una velocidad lenta. Esto le indica al conductor que se debe girar el volante hasta lograr un ángulo cero (es decir, alineación). En la etapa 150, el conductor hace girar la rueda hasta que se consiguen ángulos cero (los codificadores 60, 61 son supervisados por el controlador 72).
En la etapa 146, el controlador activa el modo de dirección en cuatro ruedas. Se envía una señal para desactivar el solenoide 76 y activar el solenoide 78 y así mover la válvula 44 a la segunda posición 52. La alarma audible sonará a una velocidad constante durante un tiempo predeterminado para reconocer que se ha activado el modo de dirección en cuatro ruedas. El icono de dirección en cuatro ruedas 66 se mostrará ahora constantemente. La máquina está ahora en modo de dirección en cuatro ruedas.
Se observará que, si hay alguna desalineación de la dirección, el sistema está configurado para realizar los ajustes apropiados en este método. Si, en el modo de dirección de cangrejo, las ruedas delanteras tienen un ángulo de dirección menor que las ruedas traseras, luego, cuando las ruedas traseras lleguen a cero grados, se mantienen hasta que las ruedas delanteras estén alineadas. Si, en el modo de dirección de cangrejo, las ruedas delanteras tienen un ángulo de dirección mayor que las ruedas traseras, luego, las ruedas delanteras llegarán a cero primero. El sistema esperará hasta que las ruedas traseras lleguen a cero grados (momento en el cual las ruedas delanteras se sobreimpulsaron). En este punto, se sujetan las ruedas traseras y el conductor invierte la entrada de dirección para llevar las ruedas delanteras a cero grados.
Operación 6 - movimiento del modo de dirección en cuatro ruedas al modo de dirección de cangrejo
Esto es esencialmente lo mismo que la operación 6, pero con los respectivos controles, pantalla y solenoide de los modos de dirección de cangrejo y dirección en cuatro ruedas cambiados.
Como anteriormente, si hay alguna desalineación de la dirección, el sistema está configurado para realizar los ajustes apropiados en este método. Si, en el modo de dirección en cuatro ruedas, las ruedas delanteras tienen un ángulo de dirección menor que las ruedas traseras, luego, cuando las ruedas traseras lleguen a cero grados, se mantienen hasta que las ruedas delanteras estén alineadas. Si, en el modo de dirección en cuatro ruedas, las ruedas delanteras tienen un ángulo de dirección mayor que las ruedas traseras, luego, las ruedas delanteras llegarán a cero primero. El sistema esperará hasta que las ruedas traseras lleguen a cero grados (momento en el cual las ruedas delanteras se sobreimpulsaron). En este punto, se sujetan las ruedas traseras y el conductor invierte la entrada de dirección para llevar las ruedas delanteras a cero grados.
Autocorrección de dirección
Como se ha descrito anteriormente, el sistema 11 está bien adaptado para cambiar los modos de dirección del vehículo. Asimismo, el sistema 11 está configurado para corregir automáticamente el movimiento indeseable del eje. Cuando está en el modo de dirección en dos ruedas, es importante que el eje trasero permanezca en un ángulo de dirección cero. Esto se debe a que el vehículo puede viajar a altas velocidades en las que la estabilidad es importante. Puede ocurrir "deriva" cuando el vehículo no se ha utilizado durante un período de tiempo significativo. La presión hidráulica en el ariete de dirección trasero 34 puede haber disminuido. Esto puede hacer que el eje trasero "vaya a la deriva" ligeramente fuera de alineación al dirigirse en los primeros momentos de funcionamiento.
El controlador 72 está programado con varios intervalos o ventanas para el ángulo de dirección del eje trasero. Un intervalo conocido como "ventana de tolerancia a la deriva" R3 que representa un intervalo predeterminado de ángulos de dirección a ambos lados del cero.
Si la deriva está dentro de la ventana de tolerancia de deriva, el controlador 72 intentará corregirlo dentro de una ventana de tolerancia de posición central del sensor R5. La autocorrección funcionará en la siguiente situación:
La velocidad del vehículo es menor que una velocidad máxima predeterminada;
Modo de dirección en dos ruedas activado;
La posición del eje trasero está dentro de la "ventana de tolerancia a la deriva" R3;
La velocidad de giro del eje delantero es mayor que una velocidad mínima predeterminada;
La velocidad de giro del eje delantero es menor que una velocidad máxima predeterminada.
La velocidad de giro de cualquiera de los ejes se determina de la siguiente manera, usando los codificadores 60 o 61. Como se mencionó anteriormente, los codificadores tienen una resolución inherente de r VCC por grado sobre un intervalo de intervalo total de R grados. El número de puntos de medición es N = R/r. La velocidad de giro se mide como la primera derivada de N- es decir, ^ (puntos movidos por segundo). La derivada será positiva para un sentido de dirección y negativa para la otra.
El controlador 72 supervisa el sentido de dirección del eje delantero (es decir, si ^ es positivo o negativo). El controlador 72 activa entonces el solenoide 76 de dirección en cuatro ruedas o el solenoide 78 de dirección de cangrejo para corregir la posición del eje trasero. El solenoide respectivo se pulsa durante 20 ms y esto se repite hasta que el eje trasero está dentro de la ventana de tolerancia de posición central del sensor R5.
En el siguiente ejemplo, se asume que ambos codificadores detectan en la misma dirección (p. ej., la dirección a la izquierda es un ángulo positivo en ambos casos). Si el eje trasero tiene un ángulo de deriva de 100 puntos (requiriendo por tanto una corrección de -100 puntos), entonces:
1. Si la dirección de desplazamiento del eje delantero es negativa ( ^ <0), se pulsa el solenoide 76 de dirección en cuatro ruedas para crear una dirección negativa ( ^ <0) en el eje trasero; o, como alternativa:
2. Si la dirección de desplazamiento del eje delantero es positiva ( ^ > 0), el solenoide 78 de dirección de cangrejo se pulsa para crear una dirección negativa ( ^ <0) en el eje trasero.
Por lo tanto, el controlador selecciona el solenoide para pulsar basándose en (i) el sentido deseado de la corrección y (ii) el sentido detectado de dirección del eje delantero.
Una vez que el eje entra en la ventana de tolerancia de posición central del sensor R5, no se harán correcciones a menos que el eje exceda la "ventana de corrección de reinicio" R4, que está dentro de la ventana de tolerancia a la deriva pero fuera de la ventana de tolerancia de posición central del sensor R5. Esto evita que el sistema 11 "vigile" constantemente y proporciona una amortiguación eficaz desde una perspectiva de control.
Si la deriva de la dirección está fuera de la ventana R2 de la alarma del sensor trasero durante más de un tiempo predeterminado (fuera de la ventana de tolerancia a la deriva), la pantalla de dirección en dos ruedas 66 parpadeará rápidamente y la alarma audible sonará a gran velocidad. Esto le pide al conductor que realice un reinicio manual de la dirección de la siguiente manera:
1. El conductor coloca el interruptor de selección del modo de dirección 62 en la posición de dirección en dos ruedas 62b
2. Mantiene presionado el botón de reinicio del sistema de dirección 64b durante 2 segundos y lo suelta cuando el icono de dirección en dos ruedas 66 parpadea a una velocidad más lenta y la alarma audible suena a una velocidad más lenta.
3. Gira el volante en cualquier dirección para alinear el eje trasero. El controlador 72 supervisará el sentido de la dirección (como se describió anteriormente) y activará el solenoide de dirección de cangrejo o de dirección en cuatro ruedas para corregir la posición del eje trasero.
4. Una vez que el eje trasero está dentro de la ventana de tolerancia de posición central del sensor R5, la alarma audible se apagará y el icono de dirección en dos ruedas 66 se encenderá continuamente.
5. La máquina ahora se reinicia en el modo de dirección en dos ruedas
La figura 9 muestra los distintos intervalos utilizados por el controlador de forma esquemática. Estos son:
El intervalo detectado R1;
La ventana de alarma del sensor trasero R2;
La ventana de tolerancia a la deriva R3;
La ventana de corrección de reinicio R4; y,
La ventana de tolerancia de posición central del sensor R5.
Las variaciones se encuentran dentro del alcance de la presente invención.
Los cilindros hidráulicos en la realización están ambos hacia atrás de los ejes, lo que significa que ambos giran las ruedas en la misma dirección cuando se aplica presión a un lado. Está dentro del alcance de la invención que los cilindros se puedan colocar ambos delante de los ejes, o uno hacia adelante y otro hacia atrás. En el último ejemplo, presurizar los mismos lados del cilindro hará que las ruedas giren en direcciones opuestas. El destinatario experto puede adaptar la divulgación anterior para dar cuenta de esto.
También se observará que pueden usarse otros accionadores, por ejemplo, otros accionadores accionados por fluido o accionadores eléctricos.
Claims (17)
1. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción que comprende:
un primer eje;
un primer muñón de dirección unido al primer eje para rotar alrededor de un primer eje de dirección;
un primer accionador de dirección configurado para rotar el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección;
un primer transductor rotativo dispuesto para medir una primera rotación entre el primer eje y el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección;
un segundo eje desplazado del primero en una dirección de desplazamiento del vehículo;
un segundo muñón de dirección unido al segundo eje para rotar alrededor de un segundo eje de dirección;
un segundo accionador de dirección configurado para rotar el segundo muñón de dirección alrededor del segundo eje de dirección; y,
un segundo transductor rotativo dispuesto para medir una segunda rotación entre el segundo eje y el segundo muñón de dirección;
en el que:
los accionadores primero y segundo son arietes hidráulicos de dos lados, cada uno de los cuales tiene un primer y un segundo lado; y,
el segundo accionador tiene un suministro hidráulico configurado para suministrar fluido hidráulico presurizado a un lado del ariete hidráulico de dos lados para rotar el segundo muñón de dirección;
y en el que el sistema tiene:
un primer modo de dirección en el que el vehículo se dirige con el segundo eje con el primer eje sin dirigir;
un segundo modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador; y,
un tercer modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador;
en donde el sistema de dirección de múltiples ejes de vehículo de construcción comprende, además:
un controlador configurado para:
recibir datos del primer transductor rotativo y del segundo transductor rotativo; caracterizado por:
determinar cuándo la primera rotación excede un intervalo predeterminado de ángulos de dirección a cada lado de cero; e, iniciar una secuencia de autocorrección que está configurada para corregir automáticamente el movimiento indeseable del eje;
y en el que:
el primer accionador de dirección se usa para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado; y, en donde, durante la secuencia de autocorrección, el controlador:
determina un sentido de corrección de la dirección de la primera rotación usando el primer transductor; determina la dirección de la segunda rotación usando el segundo transductor mientras el vehículo se está dirigiendo; y,
selecciona el segundo o tercer modo de dirección, basado en el sentido de corrección de la dirección de la primera dirección y la dirección de la segunda rotación, para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
2. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
el segundo modo de dirección es un modo de dirección de cangrejo en el que el primer y segundo muñones de dirección rotan en la misma dirección; y,
el tercer modo de dirección es un modo de dirección en cuatro ruedas en el que los muñones de dirección primero y segundo rotan en direcciones opuestas.
3. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende una válvula que tiene una posición para cada uno del primer, segundo y tercer modo.
4. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la válvula está desviada a la posición del primer modo, y comprende al menos un accionador controlado por el controlador y configurado para impulsar la válvula a la posición del segundo y/o tercer modo.
5. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la válvula está en una posición central en el primer modo y comprende dos accionadores configurados para impulsar la válvula a la posición del segundo o tercer modo, respectivamente.
6. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el controlador está configurado para:
recibir una entrada del conductor relacionada con un cambio solicitado en el modo de dirección del vehículo; determinar cuándo la primera rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el primer modo de dirección haya cumplido el criterio predeterminado.
7. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el modo de dirección del vehículo se cambia de dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo a dirección en dos ruedas, o
en el que el modo de dirección del vehículo se cambia a dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo, y en el que el controlador está configurado para:
determinar cuándo la segunda rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el segundo modo de dirección haya cumplido el criterio predeterminado.
8. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un accionador controlado por el controlador para seleccionar el segundo o tercer modo de dirección, en el que se pulsa el accionador para ajustar gradualmente la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
9. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el controlador está configurado para determinar una primera velocidad de rotación desde el primer transductor rotativo y para controlar el primer accionador de dirección en función de la velocidad de rotación.
10. Un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el controlador está configurado para:
almacenar una primera rotación deseada;
supervisar la primera rotación;
supervisar la primera velocidad de rotación;
ordenar al primer accionador que se detenga antes de que la primera rotación alcance la rotación deseada en función de la primera velocidad de rotación, por ejemplo en el que el controlador está configurado para:
ordenar al primer accionador que se detenga en una rotación más alejada de la primera rotación deseada a medida que aumenta la primera velocidad de rotación.
11. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción que comprende las etapas de:
proporcionar un primer eje, un primer muñón de dirección unido al primer eje para rotar alrededor de un primer eje de dirección, un primer accionador de dirección configurado para rotar el primer muñón de dirección alrededor del primer eje de dirección, y un primer transductor rotativo dispuesto para medir la rotación entre el primer eje y el primer muñón de dirección;
proporcionar un segundo eje desplazado del primero en una dirección de desplazamiento del vehículo, un segundo muñón de dirección unido al segundo eje para rotar alrededor de un segundo eje de dirección, un segundo accionador de dirección configurado para rotar el segundo muñón de dirección alrededor del segundo eje de dirección y un segundo transductor rotativo;
en el que los accionadores primero y segundo son arietes hidráulicos de dos lados, cada uno de los cuales tiene un primer y un segundo lado, teniendo el segundo accionador un suministro hidráulico configurado para suministrar fluido hidráulico presurizado a un lado del ariete hidráulico de dos lados para rotar el segundo muñón de dirección; y, en el que el vehículo tiene:
un primer modo de dirección en el que el vehículo se dirige con el segundo eje con el primer eje sin dirigir;
un segundo modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador, y en el que el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador; y
un tercer modo de dirección en el que el primer lado del primer accionador está en comunicación fluida con el segundo lado del segundo accionador y el segundo lado del primer accionador está en comunicación fluida con el primer lado del segundo accionador;
comprendiendo además el método:
recibir datos del primer transductor rotativo y el segundo transductor rotativo;
colocar el vehículo en el primer modo de dirección;
estando el método caracterizado por:
determinar cuándo la primera rotación excede un intervalo predeterminado de ángulos de dirección a cada lado de cero; e, iniciar una secuencia de autocorrección que está configurada para corregir automáticamente el movimiento indeseable del eje;
y, en el que:
el primer accionador de dirección se usa para ajustar la primera rotación 5 a la del intervalo predeterminado; y, en donde, durante la secuencia de autocorrección, un controlador:
determina un sentido de corrección de la dirección de la primera rotación usando el primer transductor; determina la dirección de una segunda rotación usando el segundo transductor mientras el vehículo se está dirigiendo; y,
selecciona el segundo o tercer modo de dirección basándose en el sentido de corrección de dirección de la primera dirección y la dirección de la segunda rotación para ajustar la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
12. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 11, en el que:
el segundo modo de dirección es un modo de dirección de cangrejo en el que el primer y segundo muñones de dirección rotan en la misma dirección; y,
el tercer modo de dirección es un modo de dirección en cuatro ruedas en el que los muñones de dirección primero y segundo rotan en direcciones opuestas.
13. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, que comprende la etapa de:
proporcionar una válvula que tenga una posición para cada uno del primer, segundo y tercer modo.
14. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende las etapas de:
desviar elásticamente la válvula en el primer modo
proporcionar al menos un accionador; y,
usar el accionador para impulsar la válvula al segundo y/o tercer modo, o
que comprende las etapas de:
proporcionar un primer accionador de válvula;
proporcionar un segundo accionador de válvula;
usar el primer accionador de válvula para colocar el vehículo en el segundo modo de dirección; y,
usar el segundo accionador de válvula para colocar el vehículo en el tercer modo de dirección.
15. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende las etapas de:
recibir una entrada del conductor relacionada con un cambio solicitado en el modo de dirección del vehículo; determinar cuándo la primera rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el primer modo de dirección ha cumplido el criterio predeterminado, por ejemplo, que comprende las etapas de:
cambiar el modo de dirección del vehículo de dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo a dirección en dos ruedas, o que comprende las etapas de:
cambiar el modo de dirección del vehículo a dirección en cuatro ruedas o dirección de cangrejo;
determinar cuándo la segunda rotación cumple con un criterio predeterminado que indica que está centrada; y, cambiar el modo de dirección del vehículo cuando el segundo modo de dirección ha cumplido el criterio predeterminado.
16. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende las etapas de:
proporcionar un accionador para seleccionar el segundo o tercer modo de dirección;
pulsar el accionador para ajustar gradualmente la primera rotación a dentro del intervalo predeterminado.
17. Un método para controlar un sistema de dirección de múltiples ejes de un vehículo de construcción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, que comprende las etapas de:
determinar una primera velocidad de rotación desde el primer transductor rotativo; y,
controlar el primer accionador de dirección en función de la velocidad de rotación, por ejemplo
que comprende las etapas de:
almacenar una primera rotación deseada;
supervisar la primera rotación;
supervisar la primera velocidad de rotación;
detener el primer accionador antes de que la primera rotación alcance la rotación deseada en función de la primera velocidad de rotación, por ejemplo
detener el primer accionador en una rotación más alejada de la primera rotación deseada a medida que aumenta la primera velocidad de rotación.
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