FI111829B

FI111829B - Menetelmä ja laite kuljetuslaitteen pyörän lukkiutumisen ilmaisemiseksi

Info

Publication number: FI111829B
Application number: FI20000272A
Authority: FI
Inventors: Ville Maekilaine; Arto Siili; Markku Maekilaine
Original assignee: Ville Maekilaine; Arto Siili; Markku Maekilaine
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2003-09-30
Also published as: FI20000272A0; US20010011843A1; FI20000272A

Description

111829

Menetelmä ja laite kuljetuslaitteen pyörän lukkiutumisen ilmaisemiseksi

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy kuljetuslaitteissa, erityisesti raskaan kaluston kulje-5 tuslaitteissa, tapahtuvien pyörien lukkiutumisien ilmaisemiseen.

Erilaisissa kuljetuslaitteissa, esimerkiksi raskaan kaluston perävaunuissa, käytetään pääsääntöisesti joko rumpu- tai levyjarruja. Monien kuljetuslaitteiden, erityisesti raskaan kaluston perävaunujen jarruissa on havaittu jäätymistä talviolosuhteissa: lumi tunkeutuu perävaunujen jarrurumpuihin 10 rummun ja jarrukilven välistä, koska niiden väli ei ole tiivis. Kuljettajan jarruttaessa lämpötila rummussa kohoaa huomattavasti ja jarrutuksen jälkeen rummussa on vettä. Pysähdyttäessä kytketään tyypillisesti käsijarru päälle, jolloin jarrukengät ovat rummun kehällä. Rummussa oleva vesi jäähtyy ja pakkasella vesi jäätyy. Kuljettajan lähtiessä jälleen liikkeelle yksi tai useampi pyöristä on 15 jäässä eikä näinollen pyöri. Erityisesti raskaan kaluston kuljetuslaitteissa kuljettaja ei useinkaan havaitse lukkiutumista. Tästä aiheutuu usein vaaratilanteita ja rengasrikkoja, joista aiheutuvat kustannukset voivat olla huomattavia. Jäätymisongelmaa on havaittu myös levyjarrujen yhteydessä ja jarrutusten jälkeen kuljetuslaitteen edelleen liikkuessa.

20 Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän .*·. : toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Kek- sinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä ja ilmaisinlaitteella, joille on tun- ;;; nusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön • * 25 edulliset sovellutusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena. '··*’ Keksintö perustuu siihen, että kuljetuslaitteessa tarkkaillaan pyörien pyörimistä ja jos yksikin pyörä on lukkiutunut, välitetään hälytys kuljetuslaitteen •» · : kuljettajalle. Pyörien pyöriminen ilmaistaan anturivälineillä, jotka välittävät pyö- rimistä kuvaavan tiedon kontrolliyksikölle. Kontrolliyksikkö tarkkailee anturiväli-; X 30 neiltä tulevia tietoja ennalta määritetyn varaajan ja välittää hälytysyksikölle χ.’ käskyn suorittaa hälytys, jos anturivälineiden välittämien tietojen perusteella ’: ’ ainakin yksi pyörä on lukittunut. Hälytysyksikkö suorittaa hälytyksen esimerkik- :.· ; si valo- ja/tai äänimerkillä saadessaan käskyn kontrolliyksiköltä. Jos anturiväli- ·:·*: neiden ennalta määritetyssä varaajassa välittämien tietojen perusteella kaikki 35 pyörät pyörivät, kontrolliyksikkö alkaa edullisesti uudestaan tarkkailemaan an- 2 111829 tureilta välitettäviä tietoja. Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisesti anturivälineiltä välitetään kontrolliyksikölle pulssitieto pyörien pyöriessä. Jos kontrolliyksikkö ei vastaanota ainakaan yksiltä anturivälineiltä pulssi-tietoa ennalta määritetyssä varaajassa, se välittää käskyn hälytyksen suorit-5 tamiseksi hälytysyksikölle.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen etuna on, että kuljettaja saa nopeasti varoituksen yhden tai useamman pyörän lukkiutumisesta erityisesti jäätymisen tai laakerivaurion takia. Näin voidaan välttää tai ainakin vähentää lukkiutuneella pyörällä ajamisesta aiheutuvia vaaratilanteita ja ren-10 kaan rikkoutumisia. Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisen ratkaisun etuna on sen yksinkertaisuus.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten sovellutusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista 15 kuviot 1a ja 1b esittävät keksinnön erään edullisen sovellutusmuo don mukaista kuljetuslaitetta; kuvio 2 esittää keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisen kontrolliyksikön toimintaa vuokaavion avulla ja kuvio 3 esittää keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon toteu-20 tusta ABS-hammaskehällisen levyjarrun yhteydessä.

• » I

Keksinnön yksityiskohtainen selostus • »* . Seuraavassa esitetään keksinnön erästä edullista sovellutusmuo- toa, jossa ilmaisinlaitetta hyödynnetään perävaunun pyörien lukkiutumisen il- * « maisemiseen. Keksintöä voidaan kuitenkin hyödyntää missä tahansa kulje- * · 25 tuslaitteessa, jolla tarkoitetaan tässä yhteydessä ainakin kaksipyöräistä, lähin-nä raskaan kaluston ajoneuvoa. Kuljetuslaite voi olla esimerkiksi pelkkä vetoauto, perävaunu tai perävaunun ja vetoauton yhdistelmä. i’\: Kuviossa 1 on vain keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon olennaiset osat huomioon ottaen havainnollistettu kuljetuslaitetta 1, joka kä-. 30 sittää rumpujarrullisen perävaunun 2 ja vetoauton 3. Kuljetuslaite 1 käsittää edelleen ilmaisinlaitteen 4, jolla mitataan induktiivisilla antureilla 40, 41, 42, 43, *·;·* 44, ja 45 perävaunun pyörien 10, 11, 12, 13, 14, ja 15 pyörimistä. Perävau- : : nuissa voi olla yksikkö- tai paripyöräasennukset. Pyörien 10-15 koko on tyy- »: · i pillisesti 15”, 19.5” tai 22.5”.

3 111829

Kuvio 1b esittää suurennettuna pyörään 10 liittyviä yksityiskohtia. Tarkastellaan anturivälineitä 30, 40, jotka käsittävät anturin 40 ja anturin tun-nistekappaleen 30. Anturi 40 on edullisesti induktiivinen anturi ja on kiinnitetty liikkumattomasti akseliin 90. Anturin 40 tunnistekappale 30 on kiinnitetty jarru-5 rummun 20 kehälle tietylle etäisyydelle akselin 90 navan keskipisteestä jarru-rummun 20 koosta riippuen. Anturityypistä riippuen anturin 40 ja tunnistekap-paleen 30 etäisyys vaihtelee, kyse on millimetreistä. Se mittaa magneettikentän muutosta, joka muodostetaan tunnistekappaleen 30 liikkuessa. Tunniste-kappaleen 30 liikkuessa anturin 40 tunnistepään ohitse, muodostaa anturi 40 10 pulssin. Anturin 40 käyttöjännitteenä on vetoauton 3 tyypillisesti tarjoama 24 voltin käyttöjännite. Syntyvä pulssi on myös 24 volttia. Anturina 40 voidaan käyttää muutakin kuin induktiivista anturia, esimerkiksi voidaan käyttää optista kytkintä, mekaanista kytkintä tai magneettikytkintä.

Anturilta 40 välitetään kontrolliyksikölle 60 tieto pyörän 10 pyörimi-15 sestä signaalijohdinta 50 pitkin. Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisesti tieto välitetään pulssimuotoisena niin, että pyörän 10 pyöriessä anturi 40 välittää kontrolliyksikölle 60 pulssitiedon. Koska kontrolliyksikkö 60 voi toimia eri käyttöjännitetasolla kuin anturi 40, voidaan lisäksi tarvita jännitetason sovitus 24 voltista esimerkiksi 5 volttiin. Kontrolliyksikkö 60 tarkkailee 20 edullisesti kaikilta antureilta 40 - 45 tulevien pulssien lukumäärää tietyn ennalta määritetyn ajanjakson, ns. varaajan. Jos yhdeltäkään pyöristä 10 -15 ei tule pulsseja varaajan kuluessa, kontrolliyksikkö 60 suorittaa hälytyksen. Jos kaikki pyörät 10-15 ovat kuitenkin olennaisesti liikkumattomia eli miltään antu-riita 40 - 45 ei vastaanoteta pulssisignaaleita varaajassa, kontrolliyksikkö 60 * · .·*. 25 on järjestetty tunnistamaan perävaunu 2 pysähtyneeksi, eikä se anna häly- .*··. tystä. Kontrolliyksikkö 60 käsittää edullisesti prosessorin, muistia ja oheislo- * » i·! giikkaa. Oheislogiikkaa ovat sisääntuloaste pulssisignaalin vastaanottamiseksi antureilta, ulostuloaste hälytyssignaalin lähettämiseksi hälytysyksikölle 80, jännitelähde, ja mahdollinen jännitetason sovitin.

: ·* 30 Jos ainakin yksi pyöristä 10, 11, 12, 13, 14 tai 15 havaitaan lukkiu- :: tuneeksi, kontrolliyksikkö 60 välittää käskyn hälytyksen suorittamiseksi liittimen ; ;': 70 kautta ohjaamossa olevaan hälytysyksikköön 80. Edullisesti välitetään hä-

* » « I

.···. lytyssignaali, jolloin hälytysyksikkö 80 antaa varoituksen, jonka perusteella * » kuljetuslaitteen 1 kuljettaja tietää lukkiutumisongelman esiintyneen. Liitin 70 on : 35 edullisesti tunnetun tekniikan mukainen perävaunun ja vetoauton välinen tyy- pillisesti 15-napainen liitin, josta voidaan ottaa käyttöön yksi nasta. Näinollen 4 111829 lisäliitäntöjä perävaunun 2 ja vetoauton 3 välillä ei yleensä tarvita. Hälytysyk-sikkö 80 voi olla minkälainen tahansa varoituksen aikaansaava laite. Edullisesti se on valo- ja/tai äänimerkin tuottava laite, joka hälyttää vasteena kont-rolliyksiköltä 60 välitettävälle hälytyssignaalille. Hälytysyksikkö 80 voi olla in-5 tegroituna kuljetuslaitteen 1 muihin laitteisiin, esimerkiksi kojetaulun varoitus-valoihin. Edellä kuvattu ilmaisinlaite 4 aktivoituu edullisesti, kun perävaunu 2 on kytkettynä vetoautoon 3 ja vetoautossa 3 kytketään virrat päälle.

Kuviossa 2 on tarkemmin havainnollistettu keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisen kontrolliyksikön 60 toimintaa vuokaavion 10 avulla. Kontrolliyksikkö 60 aktivoidaan 200 ilmaisinlaite 4 aktivoitaessa kytkemällä kontrolliyksikköön 60 käyttöjännite. Kontrolliyksikkö 60 tarkkailee pyörien 10-15 pyörimistä lukemalla 201 antureilta 40 - 45 saatavia pulssitietoja muistiin ennalta määritetyn varaajan. Varoaika voidaan mitata edullisesti aktivoimalla ajastin alkamaan siitä, kun kontrolliyksikkö 60 alkaa lukemaan pulssitie-15 toja. Kun ajastin ilmaisee varaajan kuluneen, kontrolliyksikkö 60 tarkastaa muistista, onko kaikki pulssitiedot päivittyneet 202. Jos yhdenkään anturin 40 -45 pulssitieto ei ole päivittynyt, suoritetaan hälytys lähettämällä hälytyssignaali 203 hälytysyksikölle 80. Jos kaikilta antureilta 40 - 45 on vastaanotettu pulssi-tieto 204, kontrolliyksikkö 60 edullisesti poistaa tallennetut pulssitiedot ja alkaa 20 lukemaan uudestaan antureilta 40 - 45 saatavia pulssitietoja 201. Kuten aiemmin jo todettiin, kontrolliyksikkö 60 ei suorita hälytystä, jos kaikki pyörät 10 -:/·; 15 ovat paikallaan, eli mistään anturista 40 - 45 ei ole tallennettu pulssitietoja.

Γ·.. Varoaika asetetaan sellaiseksi, että hetkellinen yhden tai useamman pyörän :' ·, | 10-15 lukkiutuminen esimerkiksi jarrutuksen takia ei vielä aiheuta hälytystä.

25 Jotta kuljetuslaitteen 1 kuljettaja kuitenkin saisi hälytyksen tarpeeksi nopeasti, .···. sopiva varoaika on 2 - 15 sekuntia, edullisesti noin 5 sekuntia. Edellä kuvattu • · !!! toiminnallisuus on edullisesti ohjelmoitu kontrolliyksikön 60 muistiin prosesso- * ‘ ’ rin toteutettavaksi.

Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisen ilmaisin-·* 30 laitteen 4 avulla kuljetuslaitteen 1 kuljettaja saa nopeasti varoituksen yhden tai ./ useamman pyörän lukkiutumisesta esimerkiksi jäätymisen, pyörän irtoamisen tai laakeririkon takia. Näin erityisesti liikkeellelähtötilanteissa voidaan välttää .·. vaaratilanteet ja rikkoutumiset. Esimerkiksi palavia aineita kuljettavassa kulje- /·’ tuslaitteessa liian kauan lukossa ollut pyörä voi aiheuttaa suuren vaaratilan- : 35 teen renkaan syttyessä palamaan. Ilmaisinlaite 4 on myös varsin yksinkertai- ": nen ja edullinen toteuttaa jo olemassaoleviin kuljetuslaitteisiin.

5 111829

Kuten kuvioissa 1a ja 1b havainnollistetussa edullisessa sovellu-tusmuodossa, yleisesti nykyään käytössä olevissa perävaunuissa on jarru-rumpu. Levyjarru on kuitenkin yleistymässä ja uusia perävaunuja rakennetaan molemmilla tekniikoilla. Kuviossa 3 on havainnollistettu vain olennaiset osat 5 huomioon ottaen keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaista järjestelyä, jossa anturi 40 mittaa pyörimistietoa ABS-hammaskehällisestä (Anti-Blockierungs-System) levyjarrullisesta akselista. Levyjarrullisessa akselissa on varsin usein valmiina ABS-hammaskehä 300, jolta pyörimistieto voidaan mitata. Tällöin anturivälineet käsittävät anturin 40 ja hammaskehän 300, eikä 10 anturin 40 tunnistekappaletta 30 ei tarvita. ABS-hammaskehä 300 käsittää porrastuksia, joiden avulla pyörän pyöriessä anturi 40 muodostaa magneettikentän muutosten perusteella pulssisignaalin. Kuviossa 3 on havainnollistettu yksinkertaisuuden vuoksi kolmea reikämäistä porrastusta 301, 302 ja 303, alan ammattimiehelle on selvää, että ABS-hammaskehä voidaan toteuttaa 15 monella eri tavoin. Jos kuvion 1 akseli 90 on levyjarrullinen, eikä siinä ole ABS-hammaskehää 300, voidaan käyttää anturin 40 tunnistekappaletta 30. Tunnistekappale 30 voidaan tällöin kiinnittää pyörän 10 mukana pyörivään osaan, edullisesti pyörän 10 napaan.

Jos kuljetuslaite 1 käsittää ABS-jarrujärjestelmän, keksintöä voi-20 daan soveltaa hyödyntämällä ABS-järjestelmän antureita. ABS-anturit voidaan järjestää tarkkailemaan pyörien pyörimistä aina kuljetuslaitteen 1 liikkuessa (ei • · :.··· ainoastaan jarrutettaessa). ABS-keskusyksikkö voidaan myös järjestää suo- : ’ \. rittamaan kuviossa 2 havainnollistettuja toimintoja.

Ilmaisinlaite 4 voi myös keksinnön erään sovellutusmuodon mukai- 25 sesti toimia niin, että anturit 40 - 45 välittävät jatkuvasti erityyppistä signaalia .···. kontrolliyksikölle riippuen siitä, pyörivätkö pyörät 10 - 15 vai ovatko ne lukkiu- ,·*·, tuneet. Jos kuljetuslaite 1 käsittää ylösnostettavia telejä, voidaan tämä ottaa huomioon esimerkiksi ohjelmoimalla kontrolliyksikkö 60 niin, että se ei välitä . hälytyssignaalia, jos miltään ylösnostettavaan teliin kuuluvilta antureilta ei : 30 vastaanoteta pulssisignaalia.

» · '·».* Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaisesti ilmaisin- : ; ’: laite 4 käsittää myös jarrutusta tarkkailevat välineet, joiden avulla voidaan es- tl* » tää hälytyskäskyn välittäminen hälytysyksikölle 80 kuljetuslaitteella 1 jarrutet-

I I I

, , taessa. Kontrolliyksikkö 60 voi saada tiedon jarruttamisesta edullisesti perä- » » « '··'[ 35 vaunun 2 jarruvalojen johtimesta. Kontrolliyksikkö 60 ei välitä käskyä hälytyk- :" · sen suorittamiseksi, jos kontrolliyksikkö 60 vastaanottaa jarrutettaessa johti- β 111829 6 meitä tiedon jarrutuksesta eli jarrutusvalolle menevän signaalin. Eräs tapa on myös kytkeä jarrupolkimen kanssa toiminnalliseen yhteyteen poljinanturi, joka välittää tiedon kontrolliyksikölle 60 kuljettajan painaessa jarrua. Näin voidaan välttää kokonaan mahdolliset hälytykset jarrutuksen takia aiheutuneesta pyöri-5 en lukkiutumisesta ja varoaika voi olla lyhyempi.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen sovellu-tusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

• · t * · »

Claims

1. Menetelmä jäätymisen tai muun ongelman aiheuttaman pyörien lukkiutumisen ilmaisemiseksi kuljetuslaitteessa, joka käsittää ainakin kaksi pyörää ja jarrujärjestelmän ja joka kuljetuslaite on järjestetty ilmaisemaan aina- 5 kin kahden pyörän pyörimistä anturivälineillä, jossa menetelmässä välitetään tietoja ainakin kahden pyörän pyörimisestä anturivälineiltä kontrolliyksikölle, tunnettu siitä, että tarkkaillaan ainakin kahden pyörän pyörimistä kontrolliyksikössä mainittujen tietojen perusteella ennalta määritetty varoaika, 10 tarkkaillaan jarrujärjestelmän perusteella sitä, jarrutetaanko kuljetus- laitteella, välitetään kontrolliyksiköltä hälytysyksikölle käsky hälytyksen suorittamiseksi vasteena sille, että kuljetuslaitteella ei jarruteta ja että mainittujen tietojen perusteella ainakin yksi pyörä ei pyöri ja ainakin yksi kuljetuslaitteen 15 muista pyöristä pyörii, ja suoritetaan hälytys vasteena käskylle hälytyksen suorittamisesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että havaitaan ainakin yhden pyörän lukittuminen vasteena sille, että 20 kontrolliyksikkö ei vastaanota mainittuja tietoja ennalta määritetyssä varoajas-:· i sa anturivälineiltä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . · · *. ennalta määritetty varoaika on noin 5 sekuntia. .·*·. 25

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, • · tunnettu siitä, että '' ’ suoritetaan hälytys äänimerkillä ja/tai valomerkillä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, : ·' tunnettu siitä, että 30 käytetään ABS-jarrujärjestelmän antureita ainakin yhden pyörän j pyörimisen ilmaisemiseen.

.··. 6. Ilmaisinlaite jäätymisen tai muun ongelman aiheuttaman pyörien lukkiutumisen ilmaisemiseksi kuljetuslaitteessa, joka käsittää ainakin kaksi pyörää ja jarrujärjestelmän ja joka mainittu ilmaisinlaite (4) käsittää anturiväli-35 neet (30, 40 - 45; 300, 40) ainakin kahden pyörän (10-15) pyörimisen ilmaisemiseksi, 111829 mainittu ilmaisinlaite (4) käsittää anturivälineisiin (30, 40 - 45; 300, 40) toiminnallisesti yhteydessä olevan kontrolliyksikön (60), jolle kontrolliyksi-kölle (60) anturivälineet (30, 40 - 45; 300, 40) on järjestetty välittämään tietoja ainakin kahden pyörän (10-15) pyörimisestä, 5 tunnettu siitä, että kontrolliyksikkö (60) on järjestetty tarkkailemaan ainakin yhden pyörän (10-15) pyörimistä mainittujen tietojen perusteella ennalta määritetyn varaajan, mainittu ilmaisinlaite (4) käsittää kontrolliyksikköön (60) toiminnalli-10 sesti yhteydessä olevat jarrutusta tarkkailevat välineet, joilta saadun jarrutus-tiedon perusteella kontrolliyksikkö (60) havaitsee jos kuljetuslaitteella jarrutetaan, mainittu ilmaisinlaite (4) käsittää kontrolliyksikköön (60) toiminnallisesti yhteydessä olevan hälytysyksikön (80), jolle hälytysyksikölle (80) kontrol-15 liyksikkö (60) on järjestetty välittämään käsky hälytyksen suorittamisesta vasteena sille, että kuljetuslaitteella ei jarrutustiedon perusteella jarruteta ja että mainitut tiedot ilmaisevat ainakin yhden pyörän (10 - 15) olevan lukkiutunut ja ainakin yhden kuljetuslaitteen muista pyöristä (10-15) pyörivän, ja hälytysyksikkö (80) on järjestetty suorittamaan hälytys vasteena 20 käskylle hälytyksen suorittamisesta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ilmaisinlaite, tunnettu siitä, 'i että : *·· anturivälineet (30, 40 - 45; 300, 40) on järjestetty välittämään aina- kin yhden pyörän (10-15) pyöriessä pulssitiedon kontrolliyksikölle (60), 25 kontrolliyksikkö (60) on järjestetty välittämään hälytyssignaali maini- tulle hälytysyksikölle (80) vasteena sille, että ainakin yhden pyörän (10) osalta . · · \ ei vastaanoteta pulssitietoa ennalta määritetyn varaajan aikana.

7 111829

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ilmaisinlaite, tunnettu siitä, että 30 anturivälineet (30, 40 - 45; 300, 40) käsittävät pyörän (10) jarru- rummulle tai levyjarrullisen pyörän navalle asennetun tunnistekappaleen (30) : ja kuljetuslaitteen akseliin (90) kiinnitetyn induktiivisen anturin (40 - 45), joka ”'; muodostaa pulssitiedon tunnistekappaleen liikkuessa anturin ohi.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ilmaisinlaite, tunnettu siitä, t I t : ; 35 että 111829 anturivälineet (30, 40 - 45; 300, 40) käsittävät ainakin yhden induktiivisen anturin (40), joka muodostaa puissitiedon kuljetuslaitteen ABS-hammaskehän (300) pyöriessä. 111829