FI121705B - Menetelmä ja järjestelmä ajoneuvon stabiloimiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ AJONEUVON STABILOIMISEKSI Keksinnön ala 5 Keksintö kohdistuu menetelmään ajoneuvon stabiloimiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi järjestelmään ajoneuvon stabiloimiseksi. Keksintö kohdistuu vielä ajoneuvoon.

Keksinnön taustaa 10

Metsäkoneet, erityisesti harvesterit (engl. harvester), kuormatraktorit (engl. forwarder) ja niiden yhdistelmät, on tyypillisesti varustettu kahdella runkorakenteella, eturungolla ja takarungolla, jotka on kiinnitetty toisiinsa nivelen välityksellä. Nivelen rakenteen avulla em. rungot kier-15 tyvät suhteessa toisiinsa esimerkiksi ainakin sekä pystysuuntaisen kiertoakselin että vaakasuuntaisen kiertoakselin ympäri. Kiertoakselit kulkevat nivelen kautta ja vaakasuuntainen kiertoakseli on metsäkoneen pituussuunnan ja ajosuunnan kanssa yhdensuuntainen. Kiertoliikkeiden avulla metsäkonetta voidaan ohjata ja metsäkoneella voi-20 daan ylittää helpommin esteitä, kuten kiviä, mättäitä ja kantoja. Metsäkoneissa on nosturi (engl. boom), jonka päähän on kiinnitettävissä työkalu, esimerkiksi puutavarakoura tai harvesteripää.

Kuormatraktoreissa ja yhdistelmäkoneissa eturunkoa kannattelee esi-25 merkiksi yksi pyöräpari ja sen päälle on sijoitettu ohjaamo ja voimanlähde. Takarungon päälle on sijoitettu kuormatila. Nosturi voi sijaita g joko eturungon tai takarungon päällä ja sijoittuu tyypillisesti ohjaamon ™ ja kuormathan väliin. Nosturi voi olla yhdistettynä myös ohjaamon 9 kanssa samalle pyörivälle alustalle. Takarunkoa kannatelevat esimer- ” 30 kiksi kaksi pyörää käsittävät keinuvat telit ja vastaavat telit voivat olla £ myös eturungossa yksittäisten pyörien tilalla.

□_

CD

g Harvestereissa eturunkoa kannattelee esimerkiksi yksi pyöräpari ja sen

LO

£ päälle on sijoitettu ohjaamo ja nosturi. Takarungon päälle on sijoitettu ° 35 voimanlähde. Nosturi sijoittuu tyypillisesti ohjaamon eteen ja nosturi voi olla yhdistettynä myös ohjaamon kanssa samalle pyörivälle alustalle. Takarunkoa kannattelee esimerkiksi yksi pyöräpari.

2

Tyypillisesti on niin, harvesterin ollessa pysähtyneenä ja samanaikaisesti nosturin avulla työskenneltäessä, että rungon nivel on lukittuna ja kiertyminen vaakasuuntaisen kiertoakselin ympäri on estetty. Tämän 5 ansiosta rungot tukeutuvat toisiinsa ja pyörien antamien tukivoimien ansiosta metsäkone on stabiilimpi ja kaatuminen on estetty. Tukivoimat ovat tarpeen, sillä työkalun avulla käsitellään painavia taakkoja etäällä metsäkoneesta. Lukitseminen tapahtuu esimerkiksi siten, että nosturin nostosylinteriltä johdetaan paine lukko- tai jarrulaitteelle, jonka toiminta 10 perustuu lukitsevaan hammastukseen tai jarrupaloihin, jotka tarrautuvat jarru levyyn.

Metsäkoneen lähtiessä liikkeelle ja liikkuessa nivel tyypillisesti vapautetaan, joten rungot eivät voi tukeutua toisiinsa. Maastossa liikkuessa 15 maaperä on epätasainen ja metsäkoneen stabiilisuus on oltava riittävä, jotta kaatuminen olisi estetty. Erityisesti harvesterin ollessa kyseessä eturungon kaatumisriski lisääntyy, mikäli metsäkoneen liikkuessa nosturi on suuntautuneena sivulle. Myös kuormatraktoreissa, joissa kuor-matila on takarungolla ja nosturi on eturungolla, riski on suurempi. Kaa-20 tumisriski on suurin, kun nosturin ulottuma on suurimmillaan ja nosturi suuntautuu oleellisesti kohtisuoraan sivulle päin.

Keksinnön yhteenveto 25 Keksinnön mukainen menetelmä ajoneuvon stabiloimiseksi on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukainen järjestelmä ajoneuvon ^ stabiloimiseksi on esitetty patenttivaatimuksessa 7. Keksinnön mukai- ™ nen järjestelmä ajoneuvon stabiloimiseksi on esitetty myös patenttivaa- o timuksessa 11.

£ 30

Keksinnön tarkoituksena on parantaa metsäkoneiden stabiilisuutta eri-

CL

tyisesti ajon aikana. Keksinnön avulla metsäkoneiden liikkumiseen Nitro tyvä kaatumisriski pienenee huomattavasti silloin, kun nosturi on

LO

£ suuntautuneena pois ajosuunnasta ja työkalu on sijoittuneena metsa- ° 35 koneesta sivusuuntaan.

3

Keksinnön avulla ensimmäisen rungon pyörät muodostavat tukipisteitä ja välittävät tukivoimia nivelen kautta myös toiselle rungolle, jossa nosturi on. Esteitä ylitettäessä rungon ja nosturin heilahtelut pienenevät aikaisemmasta, koska nivelen paineväliainejärjestelmä stabiloi runkoa. 5 Nivelen paineväliainejärjestelmän toimilaitteet aiheuttavat runkojen kiertymistä vastustavan momentin, joka stabiloi toista runkoa.

Keksinnön piirteenä on valita vastustava momentti siten, että se on riippuvainen nosturin kiertoasennosta. Stabiilisuutta on lisättävä erityi-10 sesti siinä kiertoasennossa, jossa nosturi on suuntautuneena olennaisesti kohtisuoraan suhteessa metsäkoneen pituussuuntaan. Nosturi on tyypillisesti kiinnitetty rungon päälle kääntölaitteen välityksellä. Kääntölaitteen avulla nosturi on käännettävissä pystysuuntaisen kier-toakselin ympäri. Kääntölaitteena voi myös olla alusta, jonka päälle 15 sekä ohjaamo että nosturi on kiinnitetty. Erityisesti harvestereissa kääntölaite ja nosturi voivat olla myös kallistettavissa. Nosturin kierto-asento on määriteltävissä esimerkiksi kääntölaitteessa olevan anturin avulla.

20 Keksinnön erään suoritusmuodon piirteenä on valita vastustava momentti siten, että se on lisäksi riippuvainen nosturin ulottumasta. Nosturin nivelien asennot tai nosturin teleskooppisesti toimivan puomin asento vaikuttavat nosturin ulottumaan ja siten työkalun etäisyyteen metsäkoneesta. Stabiilisuutta on lisättävä etäisyyden kasvaessa työ-25 kalun ja kääntölaitteen kiertoakselin etääntyessä toisistaan ja erityisesti silloin, kun nosturin suuntaus poikkeaa metsäkoneen pituussuunnasta.

^ Nosturin ulottuma on määriteltävissä esimerkiksi nosturin nivelissä tai o ^ puomissa olevien anturien avulla.

o “ 30 Keksinnön erään suoritusmuodon piirteenä on toiminta yhdessä erityi- £ sesti nosturin nostosylinterin kanssa, jolloin nivelen toimilaitteet saavat Q_ tarvittavan paineen nostosylinteriltä, ilman erillistä pumppua tai paineko lähdettä. Tällöin etuna on lisäksi se, että nosturin kuorman kasvaessa

LO

myös paine on vastaavasti suurempi, joten myös vastustava momentti ™ 35 on vastaavasti suurempi.

4

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon piirteenä on nivelen painevä-liainejärjestelmä, joka yksinkertaisin ohjausventtiilijärjestelyin pystyy tarjoamaan useita erilaisia stabiloivia momentteja. Nosturin nos-tosylinteriä voidaan käyttää painelähteenä.

5

Keksinnön vielä erään suoritusmuodon piirteenä on nivelen painevä-liainejärjestelmä, joka painelähteen ja esim. proportionaalisesti toimivan venttiilin avulla pystyy tarjoamaan halutun stabiloivan momentin.

10 Keksinnön avulla saavutetaan etuja erityisesti metsäkoneissa, jotka liikkuvat epätasaisessa maastossa. Erityisesti kyseeseen tulee harvesteri, joka on liikkeessä ja samalla pitelee painavaa harvesteripäätä nosturilla, jonka suuntaus poikkeaa metsäkoneen pituussuunnasta.

15 Keksintöä voidaan soveltaa myös muihin ajoneuvoihin, jotka liikkuvat epätasaisella alustalla tai maastossa ja joissa on runkonivelellä toisiinsa kytketyt rungot ja nosturi. Keksinnön avulla voidaan parantaa myös näiden ajoneuvojen stabiilisuutta.

20 Keksinnössä voidaan hyödyntää myös tunnetun tekniikan mukaisia sy lintereitä, jotka lukitsevat ja jäykistävät nivelen haluttaessa tai sallivat nivelen toiminnan. Eräs esimerkki sylintereistä ja nivelestä on tuotu esille julkaisussa WO 03/055735 A1.

25 Piirustusten lyhyt kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin pii- o ^ rustuksiin.

o $2 30 Kuva 1 esittää harvesteria, jossa keksintöä sovelletaan.

X

CC

Kuva 2 esittää kuormatraktoria, jossa keksintöä sovelletaan, m oo

Kuva 3 esittää nosturin rakennetta periaatekuvana.

S 35

Kuva 4 esittää erästä ohjausjärjestelmää, jossa keksinnön periaatteita sovelletaan.

5

Kuva 5 esittää erästä nivelen ohjauspiiriä, jossa keksinnön periaatteita sovelletaan.

5 Kuva 6 esittää erästä toista nivelen ohjauspiiriä, jossa keksinnön periaatteita sovelletaan.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 10 Kuvassa 1 on esitetty keksinnön soveltamista harvesterissa, joka käsittää rungon 1, jonka päälle on sijoitettu ohjaamo 2 ja nosturi 3 kääntö-laitteen 4 välityksellä, sekä rungon 5. Rungot on kytketty toisiinsa nivelellä 6, joka sallii runkojen taittumisen kuvan 1 mukaisesti pystysuoran akselisuoran ympäri ja runkojen kiertymisen vaakasuuntaisen kiertoak-15 selin X1 ympäri. Kiertoakseli X1 on olennaisen yhdensuuntainen ajosuunnan ja harvesterin pituussuunnan kanssa. Nosturin 3 suuntaus ja kiertokulma A1 esim. suhteessa kiertoakseliin X1 on asetettavissa kääntölaitteen 4 avulla. Kuvassa 1 kiertokulma A1 on suurimmillaan 90° ja se vaihtelee välillä 0° - 90°, koska tarkastellaan aina nosturin 3 ja 20 kiertoakselin X1 välistä pienintä kulmaa. Kiertokulmaksi ja sen referenssiksi voidaan valita myös jokin muu suora, suunta tai piste ja kiertokulma voi siten olla esim. välillä 0° - 360°, riippuen laitteistosta. Nosturin 3 vaakasuuntaisen ulottuman E1 referenssiksi voidaan valita nosturin 3 pystysuuntainen kiertoakseli tai jokin muu kohta esim. 25 kääntölaitteessa 4. Ulottuma E1 vaihtelee työkalun 7 etäisyyden ja nosturien 3 puomien asennon muuttuessa.

δ ^ Kuvan 1 tilanteessa kaatumisriski lisääntyy kiertokulman A1 kasva- 9 essa. Nivelen 6 lukittuessa tai muodostaessa kiertymistä vastustavan ” 30 momentin runko 1 kykenee nivelen 6 välityksellä tukeutumaan myös £ rungon 5 sisempään pyörään 8. Pyörän 8 ja maaperän välinen tukipiste Q.

stabiloi metsäkonetta.

CD

LO

00

LO

£ Kuvissa 4 ja 5 on esitetty tarkemmin eräs metsäkoneen nivel 6 ja sitä ° 35 ohjaava paineväliainepiiri, nosturin kääntölaite 4 ja sitä ohjaava paine- väliainepiiri, sekä ohjausjärjestelmän toimintaperiaate.

6

Niveltä 6 on kuvattu ulkokehällä 6a ja sisäkehällä 6b, jotka on laakeroitu toisiinsa ja jotka kuvaavat kehälaakeria tai vastaavaa konstruktiota. Ulkokehä 6a kiertyy rungon 1 rakenteiden mukana ja sisäkehä 6b kiertyy rungon 5 rakenteiden mukana. Ulkokehän 6a asentoa suh-5 teessä runkoon 1 ja sisäkehään 6b voidaan ohjata ainakin yhden, mutta tavallisimmin kahden paineväliaineella toimivan toimilaitteen 9 ja 10 avulla. Toimilaitteet voivat olla esim. 2-toimisia sylintereitä, jotka on kytketty niveleen siten, että toiminta on symmetrinen. Sylinterit 9, 10 ovat nivelen 6 vastakkaisilla puolilla ja niiden pituuden kasvu kääntää 10 niveltä vastakkaisiin suuntiin. Maastossa rungot ylittävät esteitä ja kiertyvät suhteessa toisiinsa, joten ne mekaanisesti pakottavat ulkokehän muuttamaan asentoaan. Kuhunkin sylinteriin 9, 10 voidaan ohjata paineväliainetta erityisesti sitä tarkoitusta varten, että yhdessä sylinterissä tai molemmissa sylintereissä vallitsee paine, joka suhteessa 15 kiertoakseliin X1 aikaansaa voiman, joka vastustaa nivelen 6, ja kuvassa 5 sisäkehän 6b, kiertoliikettä.

Sylinterit 9 ja 10 kytketään painelähteeseen elimien, esim. ohjausvent-tiilien 11 ja 12 välityksellä. Venttiilit ovat esim. 3-asentoisia 4-tieventtii-20 leitä, joita ohjataan sähköisesti ja jotka keskittyvät jousien avulla. Kukin venttiili 11 ja 12 ovat kytkettävissä ns. kellunta-asentoon (venttiilin kes-kiasento), jolloin kunkin sylinterin männänvarren puoleisen kammion (CR) ja männän puoleisen kammion (CP) välillä on vapaa yhteys. Sylinteri ja nivel 6 liikkuvat vapaasti kellunnan aikana. Venttiilien avulla 25 painelähde on kytkettävissä vuorotellen sylinterin yhteen kammioon, jolloin toinen kammio on venttiilin avulla kytketty paluulinjaan tai tankki-^ linjaan. Kuvassa 5 esitetyt venttiilien symbolit, esim. venttiilit 11, 12,

O

™ kuvaavat toimintoja, jotka on mahdollista toteuttaa myös erilaisilla yk- o sittäisillä venttiileillä. Esimerkiksi kellunta saadaan aikaan yksittäisellä ® 30 sulkuventtiilillä, joka yhdistää sylinterin kammiot, joten venttiileissä 11, g 12 onkin keskiasento, joka sulkee kaikki linjat.

CL

CD

g Nivelen 6 kiertymistä vastustava momentti muuttuu riippuen venttiilien £ 11 ja 12 asennoista taulukon 1 mukaisesti. Momentin suuruus ja vai- ^ 35 kutussuunta, joka on merkitty etumerkillä, riippuu siitä, kumpaan sylin terin kammioon (CR, CP) painelähde on kytketty. Toinen kammio (CR, CP) on puolestaan kytketty paluulinjaan tai tankkilinjaan.

7 __Sylinteri 9__Sylinteri 10__Momentti

Tapaus 1__kellunta__kellunta__0_

Tapaus 2__CR__kellunta__- M1_

Tapaus 3__kellunta__CR__+M1_

Tapaus 4__CP__kellunta__+M2 (M2>M1)

Tapaus 5__kellunta__CP__- M2 (M2>M1)

Tapaus 6__CP__CR__+M3 (M3>M2)

Tapaus 7 CR | CP | - M3 (M3>M2)

Taulukko 1

Kuten taulukosta 1 nähdään, niin saavutetaan kolme paine- tai mo-5 menttitasoa, jotka vaikuttavat nivelessä 6 sekä myötäpäiväisessä että vastapäiväisessä kiertosuunnassa. Paine- tai momenttitason absoluuttinen suuruus riippuu painelähteen paineesta ja sylinterien mitoituksesta. Tarkemmin sanoen ja koska toimilaitteena on liikkuvalla män-nänvarrella varustettu sylinteri, niin kyseessä on tukivoima, jonka sy-10 linteri generoi niveleen 6 paineväliaineen vaikutuksesta. Aikaansaatu momentti riippuu mm. nivelen 6 dimensioista ja tukivoiman kohtisuorasta etäisyydestä suhteessa kiertoakseliin X1. Tässä selostuksessa voitaisiin momentin sijaan puhua em. tukivoimasta.

15 Erään esimerkin mukaisesti venttiilien 11, 12 asennot valitaan sen perusteella, mikä on nosturin 3 kiertokulma A1. Stabiloiva momentti halutaan sitä suuremmaksi mitä suurempi on kiertokulma A1. Kääntölait-teen 4 kiertokulma A1 tai vastaava kiertoasento määritetään esim. 5 kääntölaitteessa 4 olevan anturin 14 avulla. Kuvassa 4 on esitetty eräs

C\J

^ 20 hydraulismekaaninen kääntölaite, jota ohjataan paineväliaineella ja ° joka käsittää hydraulisilla toimilaitteilla liikuteltavia hammastankoja, 00 -1- jotka hammaskehän välityksellä liikuttavat runkorakennetta, jonka | päälle nosturi on sijoitettu. Kääntölaitteena voi toimia myös ohjaamoa co kääntävä laite, mikäli ohjaamo ja nosturi on kytketty samaan rakentee-

LO

°° 25 seen. Anturin 14 tarkempi toimintaperiaate voi vaihdella ja perustua o esim. koodaukseen, pulssien laskemiseen, muuttuvaan vastukseen tai ^ induktiiviseen toimintaan. Anturin 14 sijainti voi poiketa esitetystä ja 8 sen toiminta voi perustua erilaisiin laitteisiin, joista on saatavilla signaali, joka on riippuvainen kiertokulmasta A1.

Erään toisen esimerkin mukaisesti venttiilien 11, 12 asennot valitaan 5 lisäksi sen perusteella, mikä on nosturin 3 ulottuma E1. Stabiloiva momentti halutaan sitä suuremmaksi mitä suurempi on ulottuma E1. Kiertokulman A1 ja ulottuman E1 yhteisvaikutus voi olla sellainen, että pientä kiertokulmaa A1 ja suurta ulottumaa E1 varten tarvitaan momentti, joka vastaa suuren kiertokulman A1 ja pienen ulottuman E1 10 momenttia.

Erään esimerkin mukaisesti painelähteenä on nosturin 3 nostosylinteri 13, jonka sijainti nosturissa 3 on esitetty tarkemmin kuvassa 3. Nosturi 3 käsittää tyypillisesti kääntölaitteen 4 päälle sijoitetun pylvään 15, ja 15 pylvääseen 15 nivelen avulla kiinnitetyn nostopuomin 16, sekä nosto-puomiin 16 nivelen avulla kiinnitetyn siirtopuomin 17, joka voi toimia teleskooppisesti. Siirtopuomin päähän 19 on kiinnitettävissä työkalu. Pylvään 15 ja nostopuomin 16 välille on kytketty toimilaite 13, jota ohjataan paineväliaineella ja joka on 2-toiminen sylinteri. Nostopuomin 16 20 ja siirtopuomin 17 välille on kytketty toimilaite 18, jota ohjataan paine-väliaineella ja joka on 2-toiminen sylinteri. Kun toimilaite 13 on kytketty kuvan 3 osoittamalla tavalla, niin nostopuomin 16, siirtopuomin 17 ja työkalun paino aikaansaa paineen nostosylinterin 13 männänpuolei-sessa (CP) tilavuudessa, joka voi toimia nivelen 6 sylinterien 9, 10 pai-25 nelähteenä.

^ Nostosylinterin 13 käytössä painelähteenä on se etu, että työkalussa ^ olevan kuorman painon kasvaessa myös stabiloiva momentti kasvaa 9 automaattisesti. Myös ulottuman E1 kasvaminen lisää nostosylinterin ” 30 13 painetta automaattisesti.

CC

Q_

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi, sylinterit 9, 10 ovat kytkettävissä venttiilien S 20, 21 avulla johonkin muuhun painelähteeseen, esimerkiksi metsäko-

LO

£ neen hydraulipumppuun. Venttiileihin 20, 21 liittyvä muu ohjauspiiri ° 35 vaihtelee tarpeen mukaan ja kuvassa 5 on esitetty vain eräs esimerkki, jossa venttiilien 22, 23 avulla venttiilit 20, 21 voidaan erottaa toisistaan tai nostosylinteristä 13. Kääntölaitteeseen 4 ja nostosylinteriin 13 kyt 9 keytyvät ohjauspiirit ovat sinänsä tunnettuja ja vaihtelevat tarpeen mukaan. Nostosylinteri 13 voidaan tarvittaessa erottaa venttiilien 31, 32 avulla muista painelähteistä, kun stabilointi sylinterien 9, 10 avulla on käytössä.

5

Vaihtoehtoisesti, kuvan 6 mukaisesti, nivelessä oleva yksi tai useampi sylinteri on kytkettävissä yhden tai useamman muun ohjausventtiilin avulla johonkin painelähteeseen P, esimerkiksi metsäkoneen hydrauli-pumppuun. Kuvan 5 esimerkissä venttiilit 11,12 ovat vaihdettavissa 10 proportionaalisesti toimiviin. Kuvan 6 esimerkissä sylinterit 9, 10 ovat yhteydessä suuntaventtiiliin 34, jolla on suljettu keskiasento, ja lisäksi sylinterit 9, 10 on kytketty rinnakkain. Proportionaalisesti toimivan venttiilin ollessa kyseessä sylinteri voi olla myös 1-toiminen. Suuntaventtiiliä 34 edeltää tavallisesti sähköisesti ohjattu paineenalennusventtiili. Pai-15 nelähteen ja ohjausventtiilin avulla hallitaan sylinterin painetasoa sinänsä tunnetulla tavalla. Painetaso vaikuttaa puolestaan vallitsevaan tukivoimaan.

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön soveltaminen kuormatraktorissa, joka 20 käsittää kuormathan 29 rungossa 5 ja jossa nosturi 3 on rungossa 1. Muutoin osien numerointi vastaa kuvan 1 harvesteria.

Järjestelmää ohjaa sähköinen, sopivimmin ohjelmallisesti modifioitavissa oleva ohjausyksikkö 24, joka valvoo työkonetta sekä kaikkia sii-25 hen liittyviä aputoimintoja. Ohjausyksikkö 24 lisäksi kertoo koneen toiminnasta ohjaamossa olevalla näytöllä ja järjestelmään voidaan käyttö-^ liittymän 25 kautta tallettaa erilaisia asetuksia ja säätöjä. Ohjausyksikkö ^ 24 on tyypillisesti työkoneessa valmiina ja se ohjelmoidaan tai modifi- o oimaan toteuttamaan halutut toiminnot, mutta tarvittavat tarkemmat " 30 muutokset ovat sinänsä selviä alan ammattimiehelle tämän selostuk- ^ sen perusteella. Ohjausyksikön tarkempi rakenne vaihtelee ja tavalli- simmin kyseessä on hajautettu järjestelmä, jossa ohjausyksikön 24 eri S tehtäviä on hajautettu useille erillisille moduuleille, jotka keskustelevat £ esim. CAN-väylän (Controller Area Network) välityksellä. Manuaalisesti S 35 annettujen ohjausarvojen ja anturielimiltä saatujen signaalien (input) perusteella ohjausyksikkö 24 antaa esim. venttiileille ohjaussignaalit 33 (output) asennon muuttamiseksi. Toiminta perustuu eräässä esimer- 10 kissa tallennettuun, ohjelmallisesti toimivaan ohjausalgoritmiin, johon on ennalta määritelty riippuvuus kiertokulman A1 ja stabiloivan momentin tai tukivoiman välillä. Riippuvuus voidaan ilmaista myös niin, että tietty kiertokulma A1 vastaa tiettyä painetta tai ohjausventtiilin asentoa.

5 Riippuvuuteen voi vaikuttaa myös ulottuma E1 ja/tai kallistumat. Ohjausyksikkö 24 voi olla myös moduuli, joka on yhteydessä muuhun ohjausjärjestelmään ja jossa em. ohjausalgoritmi on toteutettu yksinkertaisen logiikan avulla.

10 Ohjausyksikköön 24 on määritelty esimerkiksi se, millainen vastustava momentti otetaan käyttöön kiertokulman A1 funktiona. Kiertokulma saadaan esim. anturilta 14. Ohjausventtiilejä tai venttiiliä 34 ohjataan sen mukaisesti. Taulukossa 2 on esitetty venttiilien 11 ja 12 ohjaus. Taulukon 2 esimerkin etumerkki ilmaisee kummalleko puolelle metsä-15 konetta ja suhteessa kiertoakseliin X1 nosturi 3 on suuntautunut. Momentin vaikutussuunta pitää olla metsäkoneen kallistukselle vastakkainen.

__Kulma A1__Momentti

Tapaus 1__-α1 - +a1__0_

Tapaus 2__+α1 - +a2__- M1_

Tapaus 3__-α1 - -a2__+M1_

Tapaus 4__+α2 - +a3 +M2(M2>M1)

Tapaus 5__-α2 - -a3__- M2 (M2>M1)

Tapaus 6 +α3 - +α4(+90°) +M3 (M3>M2)

Tapaus 7 -α3 --α4(-90°) | - M3 (M3>M2) o Taulukko 2 C\l ^ 20 ° Vastustava momentti kasvaa lineaarisesti, progressiivisesti tai taulukon -- 2 mukaisesti askelittain kulman kasvaessa. Esimerkiksi, kulmat mää- | rittävät nosturille 3 useita sektorialueita, jossa käytetään tiettyä mo- co menttia. Sektorialueiden keskinäinen koko voi vaihdella ja nosturin

LO

°° 25 suuntaus voi lisäksi vaikuttaa momentin valintaan. Sektorialueet voi- o daan valita myös siten, että kiertokulma vaihtelee välillä 0° - 180° ja ^ suurin momentti otetaan käyttöön silloin, kun nosturi on lähes koh tisuorassa kiertoakseliin X1 nähden, toiseksi suurinta momenttia käyte- 11 tään nosturin osoittaessa etuviistoon ja kolmanneksi suurinta momenttia käytetään nosturin osoittaessa takaviistoon.

Erään esimerkin mukaisesti lisäksi nosturin 3 ulottuma E1 vaikuttaa va-5 liituun momenttiin. Kuvan 3 esimerkissä nosturin 3 nivelissä on anturit 26 ja 27, jotka välittävät tietoja nivelien asennosta ohjausyksikköön 24, joka anturisignaalien ja nosturin tunnettujen dimensioiden ja geometrian perusteella voi yksinkertaisesti laskea ulottuman E1. Mikäli siirto-puomi 12 on teleskooppinen, niin tarvitaan esimerkiksi anturi 28, joka 10 välittää tietoa siirtopuomin 12 pituudesta. Ulottuman E1 kasvaessa momenttia lisätään tai ylittäessä asetettuja raja-arvoja taulukon 2 vastustavaa momenttia lisätään aina seuraavaan arvoon.

Ulottuman E1 selvittämiseen on useita keinoja, joista mainittakoon sy-15 linterien, erityisesti sylinterien 13 ja 18 lineaarianturit, nosturin pään 19 paikannus tai etäisyyden mittaus, ja ohjausyksikön 24 CAN-viestit.

Erään esimerkin mukaisesti nostosylinterin 13 paine, joka on mitattavissa yksinkertaisesti paineanturin avulla, vaikuttaa valittuun moment-20 tiin. Paineen kasvaessa momenttia lisätään tai ylittäessä asetettuja raja-arvoja taulukon 2 vastustavaa momenttia lisätään aina seuraavaan arvoon.

Erään esimerkin mukaisesti myös rungon 1 kallistuma vaikuttaa valit-25 tuun momenttiin. Kallistuma on mitattavissa anturilla, joka on esimerkiksi nosturissa, rungossa tai ohjaamossa oleva kallistusanturi 30, joka ^ on esim. kiihtyvyysanturi. Valittua momenttia voidaan esimerkiksi pie- ^ nentää, esim. yhdellä tai useammalla askeleella, mikäli nosturi 3 on 9 suuntautuneena poispäin kallistuksen suunnasta (ylärinteeseen päin), “ 30 ja suurentaa, mikäli myös nosturi 3 on suuntautuneena kallistuksen g suuntaan (alarinnettä kohti). Toiminnon avulla stabilointi adaptoituu maaston mukaisesti, kun metsäkone kulkee rinteessä tai ylittää estettä.

m oo £ Erään esimerkin mukaisesti yksi tai useampi tekijä, ts. kiertokulma A1, ^ 35 ulottuma E1, nostosylinterin 13 paine tai kallistuma, vaikuttavat vas tustavan momentin valintaan, esim. venttiilien 11, 12 asentoihin. Tarvittava ohjausalgoritmi voidaan konstruoida esimerkiksi siten, että suu- 12 rin momentti on käytössä vain silloin, kun sekä kiertokulma A1 on suurimmillaan että ulottuma E1 ja/tai nostosylinterin 13 paine on maksimissaan. Ohjausalgoritmi voi ottaa huomioon myös kallistuman. Lisäksi voidaan järjestää niin, että esim. edellä mainitussa tilanteessa 5 sylinterit 9 ja 10 lukitaan, jolloin nivel ei pääse liikkumaan. Lukitus suoritetaan esimerkiksi venttiileillä, jotka sulkevat kammioihin (CP, CR) johtavat linjat. Ohjausalgoritmille sopiva laskenta ja käytetyt ehdot voidaan tarkemmin valita esimerkiksi kokeilun perusteella ja riippuen siitä, mitkä tekijät vaikuttavat eniten stabiilisuuteen. Tämän lisäksi voidaan 10 ottaa huomioon nivelen 6 asento ja kiertymä siten, että vastustavaa momenttia kasvatetaan ja tarvittaessa nivel lukitaan kokonaan. Metsäkoneen ajettavuus on säilytettävä hyvänä ja nivelen 6 lukitseminen ei saa olla ainoa vaihtoehto.

15 Keksintöä ei ole rajoitettu vain edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan se voidaan toteuttaa ohessa esitettyjen patenttivaatimuksien puitteissa. Edellä esitetty rakenteet, järjestelmät ja komponentit ovat vain eräitä esimerkkejä, joiden avulla keksinnön mukainen toiminnallisuus on mahdollista toteuttaa. Keksintö voidaan toteuttaa osana tunnetun tek-20 nilkan mukaista metsäkonetta ja sen ohjausjärjestelmää.

δ

CM

δ 00

X

cc

CL

CO

LO

00

LO

o o

CM

Claims (12)

1. Menetelmä ajoneuvon stabiloimiseksi, joka ajoneuvo käsittää ainakin: 5. ensimmäisen runkorakenteen (1), jonka päälle on kytketty kääntyvä nosturi (3); toisen runkorakenteen (5); nivelrakenteen (6), joka kytkee mainitut runkorakenteet toisiinsa ja sallii niiden keskinäisen kiertoasennon muuttumi-10 sen, jolloin ne kiertyvät ainakin akselisuoran (X1) ympäri, joka on olennaisesti yhdensuuntainen ajoneuvon pituussuunnan kanssa; nivelrakenteen ainakin yhden toimilaitteen (9, 10), joka ylläpitää mainittua keskinäistä kiertoasentoa; ja 15 jossa menetelmässä: ylläpidetään mainitun toimilaitteen (9, 10) avulla tukivoimaa, joka vastustaa mainitun keskinäisen kiertoasennon muuttumista; tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi: 20. määritetään anturielimien (14) avulla nosturin kiertoasentoa pystysuuntaisen kiertoakselin ympäri (A1); ja johdetaan tukivoiman ylläpitämisessä tarvittavaa painevä-liainetta mainittuun toimilaitteeseen (9,10) riippuvaisena siitä, kuinka suuri kyseinen nosturin kiertoasento (A1) on. 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: - vastaanotetaan tukivoiman ylläpitämisessä tarvittava pai- ™ neväliaine painelähteestä, jollaisena toimii nosturin ainakin o yksi toimilaite (13); ja $2 30 - johdetaan mainittu paineväliaine mainittuun toimilaitteeseen c (9, 10). CL CD

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, LO £ että kasvatetaan tukivoimaa sitä suuremmaksi, mitä enemmän nosturin 35 kiertoasento (A1) poikkeaa mainitusta pituussuunnasta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: määritetään ensimmäisen runkorakenteen (1) kallistumaa; ja 5. johdetaan mainittu paineväliaine mainittuun toimilaitteeseen (9, 10) riippuvaisena myös siitä, kuinka suuri kyseinen kallistuma on, ja/tai sille, mihin suuntaan kyseinen kallistuma on.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: määritetään mainitun nosturin vaakasuuntaista ulottumaa (E1);ja johdetaan mainittu paineväliaine mainittuun toimilaitteeseen 15 (9,10) riippuvaisena myös siitä, kuinka suuri kyseinen ulottuma on.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: 20. käytetään kahta toimilaitetta (9, 10), joista kukin käsittää männänvarrenpuoleisen kammion (CR) ja männänpuolei-sen kammion (CP); ja johdetaan mainittu paineväliaine kussakin toimilaitteessa (9, 10. yhteen mainituista kammioista tai ei kumpaankaan mai-25 nituista kammioista.

^ 7. Järjestelmä ajoneuvon stabiloimiseksi, ajoneuvon käsittäessä aina- ° kin: o - ensimmäisen runkorakenteen (1), jonka päälle on kytketty “ 30 kääntyvä nosturi (3); g - toisen runkorakenteen (5); - nivelrakenteen (6), joka kytkee mainitut runkorakenteet toi-£ siinsa ja sallii niiden keskinäisen asennon muuttumisen, LO £ jolloin ne kiertyvät ainakin akselisuoran (X1) ympäri, joka on ° 35 olennaisesti yhdensuuntainen ajoneuvon pituussuunnan kanssa; ja joka järjestelmä käsittää ainakin: nivelrakenteen ainakin yhden toimilaitteen (9, 10), joka on konfiguroitu ylläpitämään mainittua keskinäistä kiertoasen-toa ja tukivoimaa, joka vastustaa mainitun keskinäisen kiertoasennon muuttumista, 5 tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi: anturielimet (14) nosturin kiertoasennon pystysuuntaisen kiertoakselin ympäri (A1) määrittämiseksi; ohjausventtiilielimet (11, 12, 34), joiden avulla tukivoiman ylläpitämisessä tarvittavaa paineväliainetta on johdettavissa 10 mainittuun toimilaitteeseen (9, 10); ja ohjausyksikön (24), joka on konfiguroitu ohjaamaan mainittuja ohjausventtiilielimiä riippuvaisena siitä, kuinka suuri kyseinen nosturin kiertoasento (A1) on.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi: nosturin ainakin yhden toimilaitteen (13), josta tukivoiman ylläpitämisessä tarvittava paineväliaine on vastaanotettavissa. 20

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu ohjausyksikkö on konfiguroitu kasvattamaan tukivoimaa sitä suuremmaksi, mitä enemmän nosturin kiertoasento (A1) poikkeaa mainitusta pituussuunnasta. 25

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7 - 9 mukainen järjestelmä, tunnettu ^ siitä, että mainittu ajoneuvo on metsäkone, erityisesti ohjaamolla ja ™ voimanlähteellä varustettu harvesteri tai ohjaamolla, voimanlähteellä ja 9 kuormatilalla varustettu kuormatraktori. ® 30

£ 11. Ajoneuvo, käsittäen ainakin: CL - ensimmäisen runkorakenteen 81), jonka päälle on kytketty S kääntyvä nosturi (3); in - toisen runkorakenteen (5); 35. nivelrakenteen (6), joka kytkee mainitut runkorakenteet toi siinsa ja sallii niiden keskinäisen asennon muuttumisen, jolloin ne kiertyvät ainakin akselisuoran (X1) ympäri, joka on olennaisesti yhdensuuntainen ajoneuvon pituussuunnan kanssa; nivel rakenteen ainakin yhden toimilaitteen (9, 10), joka on konfiguroitu ylläpitämään mainittua keskinäistä kiertoasen-5 toa ja tukivoimaa, joka vastustaa mainitun keskinäisen kiertoasennon muuttumista, tunnettu siitä, että ajoneuvo käsittää lisäksi: anturielimet (14) nosturin kiertoasennon pystysuuntaisen kiertoakselin ympäri (A1) määrittämiseksi; 10. ohjausventtiilielimet (11, 12, 34), joiden avulla tukivoiman yl läpitämisessä tarvittavaa paineväliainetta on johdettavissa mainittuun toimilaitteeseen (9, 10); ja ohjausyksikön (24), joka on konfiguroitu ohjaamaan mainittuja ohjausventtiilielimiä riippuvaisena siitä, kuinka suuri ky-15 seinen nosturin kiertoasento (A1) on.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen ajoneuvo, tunnettu siitä, että ajoneuvo käsittää lisäksi: nosturin ainakin yhden toimilaitteen (13), josta tukivoiman 20 ylläpitämisessä tarvittava paineväliaine on vastaanotetta vissa. δ CM O 00 X cc CL CD LO 00 LO O o CM