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    • 专利摘要:
    EinVerfahren zur Steuerung eines Betriebs eines Mechanismus wird vorgesehen.Eine erste Ratenbegrenzung ist einer ersten Eingabevorrichtung zugeordnet,die betreibbar ist, ein erstes Signal zu erzeugen, um den Betriebdes Mechanismus zu steuern. Eine zweite Ratenbegrenzung ist einerzweiten Eingabevorrichtung zugeordnet, die betreibbar ist, ein zweitesSignal zu erzeugen, um den Betrieb des Mechanismus zu steuern. Mindestenseine der ersten und zweiten Eingabevorrichtungen wird betätigt, umeine erwünschteVeränderungim Betrieb des Mechanismus zu bewirken. Eine maximal zulässige Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus wird, basierend auf den ersten und zweitenSignalen und den ersten und zweiten Ratenbegrenzungen, festgelegt. EineVeränderungsrateim Betrieb des Mechanismus, um die erwünschte Veränderung im Betrieb des Mechanismus zuerreichen, wird, basierend auf einem Vergleich der maximal zulässigen Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus, mit einer zuletzt verwendeten Veränderungsrate imBetrieb des Mechanismus bestimmt.
    公开号:DE102004028938A1
    申请号:DE200410028938
    申请日:2004-06-15
    公开日:2005-03-03
    发明作者:Michael F. Metamora Coffman；Benjamin D. Metamora Drake；Timothy A. Edelstein Feucht；Timothy M. Dunlap Gutzwiller
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:B60W10-10
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung ist auf ein Steuersystem und insbesondereauf ein Ratenbegrenzungssteuersystem gerichtet.
    [0002] Vieleunterschiedliche Anwendungen könnenein Steuersystem verwenden, um den Betrieb eines steuerbaren Mechanismuszu regeln. Das Steuersystem kann den Mechanismus basierend auf einemoder mehreren Eingangssignalen steuern, die von einem Eingabemechanismusoder von Sensoren empfangen werden. Diese Eingangssignale können Informationenaufweisen, wie beispielsweise Anweisungen von einem Bediener, dieeinen erwünschten Betriebdes steuerbaren Mechanismus anzeigen. Das Steuersystem kann dieseEingangssignale verarbeiten und ein geeignetes Befehlssignal anden Mechanismus liefern. Das Befehlssignal kann beispielsweise eineSteigerung oder Verringerung der Betriebsdrehzahl des steuerbarenMechanismus zur Folge haben.
    [0003] Wieim US-Patent 5 559 612 von Baumgarten beschrieben, kann ein Steuersystemprogrammiert sein, um die Rate zu steuern, mit der ein speziellerBefehl auf den assoziierten Mechanismus angewandt wird.
    [0004] Das612-Patent beschreibt ein Steuersystem, welches die Bewegung einesLenkungsmechanismus ansprechend auf Anweisungen von einem Bedienersteuert. Das Steuersystem ordnet eine Ratenbegrenzung für den Betriebdes Lenkmechanismus zu. Die Ratenbegrenzung definiert eine akzeptableVeränderungsrateim Betrieb des Lenkungsmechanismus über eine gegebene Zeitperiode.Das Steuersystem vergleicht die Anweisungen von dem Bediener, undwenn der angeforderte Betrieb die Ratenbegrenzung überschreitet, begrenztes die betriebliche Veränderung,so daß sieinnerhalb der definierten Ratenbegrenzung ist.
    [0005] Beimanchen Anwendungen kann das Steuersystem jedoch verschiedene unterschiedlicheEingangsgrößen empfangen,die den Betrieb eines steuerbaren Mechanismus beeinflussen. Beispielsweise kannein Fahrzeug, wie beispielsweise eine Arbeitsmaschine, verschiedeneEingabemechanismen aufweisen, die es einem Bediener gestatten, dieBewegung des Fahrzeugs zu steuern. Eine Manipulation von irgendeinemdieser Eingabemechanismen, der beispielsweise ein Joystick bzw.Steuerhebel, ein Beschleunigungsknopf, ein Abbremsungsknopf oderein Bremspedal sein können,kann dahin wirken, daß der Betriebeiner Leistungsquelle und des Getriebes bei dem Fahrzeug verändert wird.
    [0006] Beidiesen Arten von Anwendungen kann es wünschenswert sein, eine unterschiedlicheRatenbegrenzung auf das übertrageneBefehlssignal abhängigvon der Eingabequelle der Anweisung anzuwenden. Beispielsweise kannes bei einer Arbeitsmaschine wünschenswertsein, zu gestatten, daß dieArbeitsmaschine mit einer Rate ansprechend auf eine Betätigung einesSteuerhebels beschleunigt, und sie mit einer zweiten Rate ansprechendauf die Betätigungeines Beschleunigungsknopfes beschleunigt. Dies kann erreicht werdendurch Anordnung einer anderen Ratenbegrenzung zu jeder Eingabequelle.
    [0007] Inmanchen Fällenkann der Bediener bewirken, daß mehreremiteinander in Konflikt stehende Betriebsanweisungen zu dem Steuersystem übertragenwerden. Beispielsweise kann der Bediener auf die Bremse treten undden Steuerhebel im wesentlichen gleichzeitig zu einer Vorwärts-Positionbewegen. Dies kann bewirken, daß zweimiteinander in Konflikt stehende Betriebsanweisungen zu dem Steuersystem übertragenwerden. Das Steuersystem kann nicht ordnungsgemäß die miteinander in Konfliktstehenden Befehle verarbeiten, was einen unerwarteten Betriebsvorgangzur Folge ha ben kann. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine beginnen, sichzu bewegen, wenn der Bediener wartet, daß die Arbeitsmaschine stationär bleibt.
    [0008] DasSteuersystem der vorliegenden Erfindung löst eines oder mehrere der obendargelegten Probleme.
    [0009] EinAspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Steuerungeines Betriebs eines Mechanismus gerichtet. Eine erste Ratenbegrenzungist einer ersten Eingabevorrichtung zugeordnet, die betreibbar ist,ein erstes Signal zu erzeugen, um den Betrieb des Mechanismus zusteuern. Eine zweite Ratenbegrenzung ist einer zweiten Eingabevorrichtungzugeordnet, die betreibbar ist, um ein zweites Signal zu erzeugen,um den Betrieb des Mechanismus zu steuern. Mindestens eine der erstenund zweiten Eingabevorrichtungen wird betätigt, um eine erwünschte Veränderungdes Betriebs des Mechanismus zu bewirken. Eine maximal zulässige Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus wird basierend auf den ersten und zweitenSignalen und basierend auf den ersten und zweiten Ratenbegrenzungen festgelegt.Eine Veränderungsratedes Betriebs des Mechanismus, um die erwünschte Veränderung im Betrieb des Mechanismuszu erreichen, wird basierend auf dem Vergleich der maximal zulässigen Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus mit einer letzten verwendeten Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus bestimmt.
    [0010] Einweiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Steuersystemfür einenMechanismus gerichtet. Eine erste Eingabevorrichtung ist betreibbar,um ein erstes Signal zur Steuerung des Betriebs des Mechanismuszu erzeugen. Eine zweite Eingabevorrichtung ist betreibbar, um einzweites Signal zur Steuerung des Betriebs des Mechanismus zu erzeugen.Eine Steuerung hat einen Speicher, der geeignet ist, um eine ersteRatenbegrenzung zu speichern, die mit der ersten Eingabevorrichtungassoziiert ist, weiter eine zweite Ratenbegrenzung, die mit derzweiten Eingabevorrichtung assoziiert ist, und eine letzte verwendeteRatenbegrenzung, die mit dem Betrieb des Mechanismus assoziiertist. Die Steuerung identifiziert eine Veränderungsrate im Betrieb desMechanismus basierend auf den ersten und zweiten Signalen und legteine maximal zulässige Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus basierend auf den ersten und zweitenSignalen und basierend auf den ersten und zweiten Ratenbegrenzungenfest. Die Steuerung bestimmt auch eine Veränderungsrate im Betrieb desMechanismus, um die erwünschteVeränderungim Betrieb des Mechanismus zu erreichen, und zwar basierend aufeinem Vergleich der maximal zulässigenVeränderungsrateim Betrieb des Mechanismus mit der zuletzt verwendeten Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus.
    [0011] 1 ist eine schematischeund diagrammartige Darstellung einer Arbeitsmaschine mit einem Steuersystemgemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung; und
    [0012] 2 ist ein Flußdiagramm,welches ein beispielhaftes Verfahren des Steuersystems gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
    [0013] Einbeispielhaftes Ausführungsbeispieleines ratenbegrenzenden Steuersystems 20 ist schematischund diagrammartig in 1 veranschaulicht. Für die Zweckeder vorliegenden Offenbarung ist das Steuersystem 20 inVerbindung mit einem kontinuierlich variablen Getriebe 12 ineiner Arbeitsmaschine 10 abgebildet und beschrieben. DasGetriebe 12 kann ein elektrisch angetriebenes kontinuierlichvariables Getriebe oder ein hydraulisch angetriebenes kontinuierlichvariables Getriebe sein.
    [0014] Einkontinuierlich variables Getriebe wird typischerweise von einerLeistungsquelle angetrieben und weist ein antreibendes Element undein angetriebenes Element auf. Die Leistungsquelle kann ein Verbrennungsmotorsein. Bei einem hydraulischen kontinuierlich variablen Getriebeist das antreibende Element eine Hydraulikpumpe und das angetriebene Elementist ein Hydraulikmotor. Bei einem elektrischen kontinuierlich variablenGetriebe ist das antreibende Element ein elektrischer Generatorund das angetriebene Element ist ein Elektromotor.
    [0015] DasGetriebe 12 kann zwischen der (nicht gezeigten) Leistungsquelleund einer Traktionsvorrichtung 16 angeordnet sein, dieirgendeine gewöhnlicherweiseverwendete Traktionsvorrichtung ist, wie beispielsweise mit Rädern, Raupenoder Bändern. DasGetriebe 12 kann betrieben werden, um die von der Leistungsquelleerzeugte Leistung in eine Drehung einer Antriebswelle 14 zu übertragen,die mit der Traktionsvorrichtung 16 verbunden ist, um dadurchdie Arbeitsmaschine 10 voranzutreiben. Die Übersetzungdes Getriebes und das von der Leistungsquelle erzeugte Drehmomentkönnenvariiert werden, um die Richtung und die Geschwindigkeit der Bewegungder Arbeitsmaschine 10 zu steuern.
    [0016] DasSteuersystem 20 kann eine Schnittstelle 22 aufweisen,die geeignet ist, um eine Steuerung über den Betrieb der Arbeitsmaschine 10 vorzusehen,einschließlichdes Betriebs des Getriebes 12. Die Schnittstelle 22 kanneine Reihe von Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 aufweisen,die irgendeine Bauart einer Eingabevorrichtung sein können, diegemeinsam mit einer Arbeitsmaschine verwendet wird. Beispielsweisekönnendie Reihen von Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 einen Joystick,einen Steuerhebel, ein Bremspedal, ein Beschleunigungspedal, einenBeschleunigungsknopf und/oder einen Abbremsungsknopf aufweisen.
    [0017] JedeEingabevorrichtung 24, 26, 28 und 32 istgeeignet, ein Eingangssignal I1 bzw. I2 bzw. I3 bzw. I4 bzw. I5zu erzeugen und zu übertragen.Jedes Eingangssignal kann eine Betätigung der assoziierten Eingabevorrichtung zeigen.Beispielsweise kann ein Bediener die Eingabevorrichtung 24 betätigen, dieein Joystick bzw. Steuerhebel sein kann, und zwar durch Bewegungdes Joysticks in eine Vorwärts-Position,um die Arbeitsmaschine 10 anzuweisen, sich vorwärts zu bewegen.Der Joystick kann ein Eingangssignal 11 erzeugen, welchesanzeigt, daß derJoystick in die Vorwärts-Positionbewegt worden ist.
    [0018] Eswird in Betracht gezogen, daß dieEingangssignale I1, I2, I3, I4 und I5 durch Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 erzeugtwerden können,die keine physische Eingabe von einem Bediener aufnehmen. Beispielsweisekann das Steuersystem ein Eingangssignal ausgeben, um den Betrieb desGetriebes 12 zu steuern, wie beispielsweise einen Abbremsungsbefehl,der ansprechend auf ein Versagen einer Komponente der Arbeitsmaschine 12 ausgegebenwurde. Zusätzlichkönneneine oder mehrere Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 eineRegelungsvorrichtung oder ein Sensor sein, die bzw. der geeignetist, eine Anzeige des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine 10 zuliefern. Beispielsweise kann eine der Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 einSensor sein, der betriebsmäßig mit derLeistungsquelle oder einer Getriebelaststeuervorrichtung in Eingriffist.
    [0019] DasEingangssignal, welches mit jeder Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiertist, kann als ein Prozentsatz einer maximalen Drehzahl der Arbeitsmaschine 10 ausgedrückt werden.Beispielsweise kann ein Eingangssignal, welches mit der Bewegungeines Joysticks assoziiert ist, als ein Bereich von 0 % für eine Neutral-Positionbis zu 100 % füreine Voll-Vorwärts-Positionausgedrücktwerden. In ähnlicherWeise kann ein Eingangssignal, welches mit einem Bremspedal assoziiertist, von 0 % füreine heruntergedrücktePosition bis 100 % für einelosgelassene Position reichen.
    [0020] Essei bemerkt, daß eineoder mehrere der Eingabevorrichtungen geeignet sein könnten, die Fahrtrichtungder Arbeitsmaschine 10 zu steuern. In dieser Situationkann das assoziierte Eingangssignal als ein Prozentsatz der maximalenLaufrate der Arbeitsmaschine 10 ausgedrückt sein. Beispielsweise kannder Bereich von –100% bis +100 % reichen. Ein Wert von –100 % kann eine maximale Drehgeschwindigkeitin einer ersten Richtung anzeigen, ein Wert von 0 % kann keine Drehgeschwindigkeitanzeigen, und ein Wert von +100 % kann eine maximale Drehgeschwindigkeitin einer zweiten Richtung anzeigen.
    [0021] DasSteuersystem 20 kann auch eine Steuerung 40 aufweisen,die geeignet ist, jedes Eingangssignal I1, I2, I3, I4 und I5 aufzunehmen.Die Steuerung 40 kann einen Computer aufweisen, der alle Komponentenhat, die erforderlich sind, um eine Anwendung laufen zu lassen,wie beispielsweise einen Speicher 42, eine sekundäre Speichervorrichtung undeinen Prozessor. Ein Fachmann wird erkennen, daß dieser Computer gewisse zusätzlicheoder andere Komponenten enthalten kann. Weiterhin wird, obwohl Aspekteder vorliegenden Erfindung so beschrieben werden, daß sie imSpeicher gespeichert sind, der Fachmann erkennen, daß dieseAspekte auf anderen Arten von Computerprogrammprodukten oder voncomputerlesbaren Medien gespeichert sein könnten oder von diesen gelesenwerden könnten,wie beispielsweise von Computerchips und sekundären Speichervorrichtungen,die Festplatten, Disketten bzw. Floppy-Disks, CD-ROM oder andere Formeneines Arbeitsspeichers (RAM) oder eines Lesespeichers (ROM) miteinschließen.Mit dem Mikroprozessor und einem Teil der Steuerung 40 sindverschiedene andere (nicht gezeigte) Schaltungen assoziiert, wiebeispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltungund eine Elektromagnettreiberschaltung neben anderen.
    [0022] DieSteuerung 40 kann programmiert sein, um einige oder allebetrieblichen Aspekte der Arbeitsmaschine 10 zu steuern.Beispielsweise kann die Steuerung 40 programmiert sein,ein Befehlssignal 34 zu bestimmen und zu übertragen,um dadurch den Betrieb des Getriebes 12 basierend auf denEingangssignalen zu regeln, die von der Schnittstelle 22 empfangenwerden. Zusätzlichkann die Steuerung 40 den Betrieb der Leistungsquelle steuern,indem sie verschiedene Systeme steuert, wie beispielsweise ein Brennstoffliefersystem,die mit der Leistungsquelle assoziiert sind. Die Steuervor richtung 40 kann weiterprogrammiert sein, die Bewegung einer Arbeitswerkzeugverbindungzu steuern, um dadurch ein mit dem Boden in Eingriff stehendes Werkzeug ansprechendauf Anweisungen vom Bediener zu bewegen.
    [0023] DerSpeicher 42 der Steuerung 40 kann geeignet sein,eine Reihe von Ratenbegrenzungen zu speichern. Eine Ratenbegrenzungkann mit einer speziellen Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiertsein. Jede Ratenbegrenzung kann eine zulässige Veränderungsrate im Betrieb desGetriebes 12 basierend auf einem Eingangssignal von einerassoziierten Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 definieren.Es wird in Betracht gezogen, daß mindestenseine Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 eineRatenbegrenzung haben wird, die von den Ratenbegrenzungen abweicht,die mit den anderen Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiert sind.Es wird weiter in Betracht gezogen, daß zwei oder mehr Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 eineeinzigartige Ratenbegrenzung haben können.
    [0024] DieSteuerung 40 kann die Eingangssignale I1, I2, I3, I4 undI5 verarbeiten, um einen erwünschtenBetrieb der Arbeitsmaschine 10 zu bestimmen. Die Steuerung 40 kanndie Eingangssignale, ausgedrücktals Prozentsätzeder maximalen Geschwindigkeit, miteinander multiplizieren, um denerwünschten Betriebsvorgangder Arbeitsmaschine 10 zu bestimmen. Der Bediener kannbeispielsweise einen Joystick in eine Voll-Vorwärts-Position bewegen und das Bremspedalherunterdrücken.Das Eingangssignal, welches mit dem Steuerhebel assoziiert ist,würde 100% oder die maximale Geschwindigkeit anzeigen, und das Eingangssignal,welches mit dem Bremspedal assoziiert ist, würde 0 % oder keine Bewegung anzeigen.Eine Multiplikation dieser Eingangssignale würde einen erwünschtenBetrieb von 0 % oder keine Bewegung der Arbeitsmaschine 10 ergeben.Wenn der Bediener das Bremspedal losläßt, würde sich das assoziierte Eingangssignalzu 100 % verändern.
    [0025] Entsprechendwürde dererwünschteBetrieb sich auch zu 100 % verändern,oder auf die maximale Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10.
    [0026] DieSteuerung 40 kann die Ratenbegrenzung verwenden, die mitjeder Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiertist, um die Rate zu bestimmen, mit der der Betrieb des Getriebes 12 zu verändern ist,um den erwünschtenBetrieb zu erreichen. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Eingabevorrichtung 24 einJoystick bzw. Steuerhebel ist, und daß das Eingangssignal I1 zeigt,daß derBediener den Joystick in die Voll-Vorwärts-Position bewegt hat, um anzuzeigen,daß derBediener möchte, daß sich dieArbeitsmaschine 10 mit einer maximalen Geschwindigkeitvorwärtsbewegt. Die Steuerung 40 kann auf den Speicher 42 zugreifen,um die Ratenbegrenzung zu bestimmen, die mit der Eingabevorrichtung 24 assoziiertist, um die maximal zulässigeBeschleunigung der Arbeitsmaschine 10 zu bestimmen. DieSteuerung 40 kann dann das Befehlssignal 34 erzeugenund übertragen,um den Betrieb des Getriebes 12 einzustellen, um die Arbeitsmaschine 10 mit derzulässigenRate zu beschleunigen, um dadurch die erwünschte Geschwindigkeit zu erreichen.
    [0027] DerWert der Ratenbegrenzung, die mit jeder Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiert ist,kann ausgewähltwerden, um den unterschiedlichen Funktionen Rechnung zu tragen,die mit jeder Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiert ist.Beispielsweise kann die Ratenbegrenzung, die mit einem Joystickassoziiert ist, größer alsdie Ratenbegrenzung sein, die mit einem Beschleunigungsknopf assoziiertist. In diesem Beispiel wird die Steuerung 40 die Arbeitsmaschinemit einer schnelleren Rate ansprechend auf die Betätigung desJoysticks beschleunigen als ansprechend die Betätigung des Beschleunigungsknopfes.
    [0028] DerWert von jeder Ratenbegrenzung kann bezüglich eines Prozentsatzes einerMaximalbetriebsgeschwindigkeit ausgedrückt werden. Der Prozentsatzkann eine zulässigeVeränderungder Betriebsgeschwindigkeit in einer gegebenen Zeitperiode ansprechendauf die Betätigungder assoziierten Einga bevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 anzeigen. Beispielsweisekann die Ratenbegrenzung, die mit einem Joystick assoziiert ist,als 20 % ausgedrückt werden.Dies zeigt, daß diemaximale Veränderungsrateder Geschwindigkeit des Getriebes 12 ansprechend auf einEingangssignal von dem Joystick 20 % der maximalen Getriebegeschwindigkeitbzw. Getriebedrehzahl währendeiner vorbestimmten Zeitperiode ist. Es wird in Betracht gezogen,daß jedeRatenbegrenzung in andere Weise ausgedrückt werden kann. Beispielsweisekann jede Ratenbegrenzung bezüglicheiner Geschwindigkeit ausgedrücktwerden, beispielsweise in Umdrehungen pro Minute, in Meilen proStunde oder in Kilometern pro Stunde.
    [0029] DerSpeicher 42 kann weiter geeignet sein, zwei oder mehr Ratenbegrenzungenfür jedeEingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 zuspeichern. Die Steuerung 40 kann eine Ratenbegrenzung verwenden,um die Beschleunigungsrate der Arbeitsmaschine 10 ansprechendauf ein Eingangssignal von der assoziierten Eingabevorrichtung zuregeln. Die Steuervorrichtung 40 kann die zweite Ratenbegrenzung verwenden,um die Abbremsungsrate der Arbeitsmaschine 10 ansprechendauf ein Signal von der assoziierten Eingabevorrichtung zu regeln.Die Ratenbegrenzungswerte fürdie Beschleunigung und die Abbremsung für jede Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 können ausgewählt werden,um die Anforderungen der speziellen Anwendung zu erfüllen.
    [0030] Untermanchen Umständenkann ein Bediener mehr als eine Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 betätigen, umden Betrieb des Getriebes 12 innerhalb einer kurzen Zeitperiodezu steuern. Beispielsweise kann der Bediener ein Bremspedal herunterdrücken undeinen Joystick in eine Vorwärts-Position im wesentlichenzum gleichen Zeitpunkt bewegen. Das Bremspedal und der Joystickwerden jeweils ein Eingangssignal für die Steuerung 40 erzeugen,um den Betrieb des Getriebes 12 zu verändern. Da eine unterschiedlicheRatenbegrenzung mit jedem Eingangssignal assoziiert sein kann, kanndie Steuervorrichtung 40 so programmiert werden, daß sie dieentsprechende Ratenbegrenzung bestimmt, die bei der Steuerung desGe triebes 12 ansprechend auf die Eingangssignale zu verwendenist. Ein beispielhaftes Verfahren 100 zur Bestimmung dergeeigneten Begrenzung einer Rate der betrieblichen Veränderungim Getriebe 12 ist in dem Flußdiagramm der 3 veranschaulichtund wird genauer unten beschrieben.
    [0031] DieSteuerung 40 kann mit einem Satz von logischen Anweisungenprogrammiert sein, um die Schritte des Flußdiagramms 100 der 2 auszuführen. Die Steuerung 40 kanndas beschriebene Verfahren auf periodischer Basis in einem eingestelltenZeitintervall ausführen.Alternativ kann die Steuerung 40 das beschriebene Verfahrenausführen, wenneine Veränderungin einem oder mehreren der Eingangssignale I1, I2, I3, I4 und I5detektiert wird.
    [0032] DieSteuerung 40 nimmt selektiv die Eingangssignale I1, I2,I3, I4 und I5 von der Schnittstelle 22 auf. (Schritt 102).Jedes der Eingangssignale I1, I2, I3, I4 und I5 kann einen erwünschtenBetrieb des Getriebes 12 oder eine erwünschte Veränderung im Betrieb des Getriebes 12 anzeigen.Beispielsweise könnendie Eingangssignale I1, I2, I3, I4 und I5 eine erwünschte Drehzahloder eine erwünschteVeränderungder Drehzahl des Getriebes 12 und/oder der Arbeitsmaschine 10 anzeigen.Jedes Eingangssignal kann einen erwünschten Prozentsatz der maximalen Drehzahlbzw. Geschwindigkeit des Getriebes 12 und/oder der Arbeitsmaschine 10 anzeigen.Wenn beispielsweise ein Bediener einen Joystick in die Voll-Vorwärts-Positionbewegt, kann das entsprechende Eingangssignal 100 % sein, was anzeigt,daß derBediener eine maximale Getriebedrehzahl wünscht. Wenn der Joystick aufeine halbe Position bewegt wird, kann das entsprechende Eingangssignal50 % sein, was anzeigt, daß derBediener die Hälfteder maximalen Drehzahl des Getriebes 12 wünscht. Wenndie entsprechende Eingabevorrichtung eine Bremse ist und der Bedienervollständigdie Bremse heruntergedrückthat, kann das entsprechende Eingangssignal 0 % sein, was anzeigt,daß der Bedienermöchte,daß dasGetriebe 12 und die Arbeitsmaschine 10 anhalten.
    [0033] DieSteuerung 40 kann den erwünschten Betrieb basierend aufden Eingangssignalen I1, I2, I3, I4 und I5 bestimmen. (Schritt 104).Beispielsweise kann der erwünschteBetrieb bestimmt werden durch Multiplikation der EingangssignaleI1, I2, I3, I4 und I5 miteinander, wobei diese in Prozentsätzen ausgedrückt sind.Wenn der Joystick auf voll-vorwärtssteht, und das Bremspedal heruntergedrückt wird, kann I1 100 % sein,und I2 kann 0 % sein. Eine Multiplikation dieser erwünschtenBetriebsprozentsätzeergibt einen erwünschtenBetrieb von 0 % oder einen vollständigen Stop der Arbeitsmaschine 10.Wenn der Joystick auf vollständig-vorwärts (100%) ist, und die Bremse losgelassen wird (100 %) wäre der erwünschte Betrieb100 % oder die maximale Geschwindigkeit.
    [0034] JedeEingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 kannauf einer eingestellten Zeitperiode überwacht werden. Die Steuerung 40 kanndie gegenwärtigeBetriebsanforderung von jeder Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 mitder vorherigen Betriebsanforderung von der Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 vergleichen.In dieser Weise kann die Steuerung 40 eine erwünschte Veränderungim Betrieb des Getriebes 12 basierend auf den Eingangssignalenfestlegen, die von den Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 aufgenommenwurden.
    [0035] DieSteuerung 40 kann die Ratenbegrenzung bestimmen, die mitjedem Eingangssignal I1, I2, I3, I4 und I5 assoziiert ist. (Schritt 106).Die Ratenbegrenzung fürjede Eingabevorrichtung kann den zulässige Veränderungsrate der Geschwindigkeitbzw. Drehzahl des Getriebes 12 oder des Arbeitsfahrzeuges 10 für eine gegebeneZeitperiode ansprechend auf eine Betätigung der assoziierten Eingabevorrichtunganzeigen. Beispielsweise kann die Ratenbegrenzung, die mit einemJoystick assoziiert ist, 20 % sein, was anzeigt, daß die Geschwindigkeitdes Getriebes 12 oder der Arbeitsmaschine 10 sich um20 % der maximalen Geschwindigkeit in einer gegebenen Zeitperiodeverändert.
    [0036] Wieoben bemerkt kann der Speicher 42 eine Beschleunigungsratenbegrenzungund eine Abbremsungsratenbegrenzung für jede Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 speichern.Die Steuerung 40 kann bestimmen, ob die angeforderte betriebliche Veränderungeine Beschleunigung oder eine Abbremsung der Arbeitsmaschine 10 ist.Beispielsweise kann die Steuerung 40 die gegenwärtige Drehzahl mitder erwünschtenBetriebsdrehzahl bzw. Betriebsgeschwindigkeit vergleichen. Wenndie gegenwärtige Geschwindigkeit50 % der maximalen Geschwindigkeit ist, und wenn die erwünschte Geschwindigkeit0 % ist, ist eine Abbremsung erwünscht.Wenn die gegenwärtigeGeschwindigkeit 50 % der maximalen Geschwindigkeit ist und die erwünschte Geschwindigkeit100 % ist, ist eine Beschleunigung erwünscht. Die Steuerung 40 kannauf den Speicher 42 zugreifen, um die entsprechende Ratenbegrenzungfür die spezielleEingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 basierendauf dem speziellen Eingangssignal I1, I2, I3, I4 und I5 und dererwünschtenbetrieblichen Veränderungzu bestimmen.
    [0037] DieSteuerung 40 kann eine größte zulässige Veränderung der Geschwindigkeitbzw. Drehzahl des Getriebes füreine gegebene Zeitperiode basierend auf den Eingangssignalen vonjeder der Eingabevorrichtungen 24, 26, 28, 30 und 32 festlegen.(Schritt 108). Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 40 einEingangssignal von einem Joystick aufnehmen, um die Arbeitsmaschine 10 voneiner angehaltenen Position zu einer maximalen Geschwindigkeit von10 km/h zu beschleunigen. Wenn die Ratenbegrenzung, die mit demJoystick assoziiert ist, 20 % ist, wird die zulässige Veränderung der Geschwindigkeit,die mit dem Joystick assoziiert ist, 20 % von 10 km/h oder 2 km/hsein. Die Steuerung 40 kann eine ähnliche Analyse mit jedem Eingangssignalvon jeder Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 ausführen. Indieser Weise kann die Steuerung 40 die maximal zulässige Veränderungder Geschwindigkeit des Getriebes 12 für eine gegebene Zeitperiodebestimmen.
    [0038] DieSteuerung 40 kann die maximal zulässige Veränderung der Geschwindigkeitdes Getriebes 12 mit einer letzten verwendeten Ratenbegrenzung vergleichen.(Schritt 110). Wenn beispielsweise die Arbeitsmaschine 10 ineiner stationärenPosition bei der vorherigen Zeitperiode wäre, wäre die letzte verwendete Ratenbegrenzung 0.Wenn alternativ in der vorherigen Zeitperiode die Arbeitsmaschine 10 mit einerRate von 30 % der maximalen Geschwindigkeit oder mit 3 km/h beschleunigthat, wäredie letzte verwendete Ratenbegrenzung 3 km/h.
    [0039] Wenndie maximal zulässigeVeränderung derGeschwindigkeit des Getriebes 12 für eine Zeitperiode, wie vomSchritt 108 bestimmt, geringer ist als die letzte verwendeteRatenbegrenzung, wird die Steuerung 40 weiter die letzteverwendete Ratenbegrenzung anwenden, um die Veränderungsrate im Betrieb desGetriebes 12 zu regeln. (Schritt 112). Unter Verwendungdes obigen Beispiels wird, wenn die maximal zulässige Veränderung 2 km/h istund die letzte verwendete Ratenbegrenzung 3 km/h ist, die Steuerung 40 weiterdie Arbeitsmaschine 10 mit 3 km/h für jede Zeitperiode beschleunigen.
    [0040] Wenndie maximal zulässigeVeränderung derGeschwindigkeit des Getriebes 12 für eine Zeitperiode, wie vomSchritt 108 bestimmt, größer ist als die letzte verwendeteRatenbegrenzung wird die Steuerung 40 die neue Ratenbegrenzunganwenden, um die Veränderungsrateim Betrieb des Getriebes 12 zu regeln. (Schritt 114).Wenn die maximal zulässigeVeränderung 2 km/hist, und die letzte verwendete Ratenbegrenzung 0 km/h ist,wird die Steuerung 40 beginnen, die Arbeitsmaschine 10 mit2 km/h zu beschleunigen.
    [0041] DieSteuerung 40 kann weiter die ausgewählte Ratenbegrenzung anwenden,bis die Betriebsanweisung, die mit der betätigten Eingabevorrichtung 24, 26, 28, 30 und 32 assoziiertist, erfülltist, oder bis der Bediener eine Eingabevorrichtung betätigt, dieeine größere Ratenbegrenzunghat. Beispielsweise kann der Bediener einen Joystick mit einer Ratenbegrenzungvon 2 km/h zu einer Voll-Vorwärts-Positionbewegen, um dadurch zu bewirken, daß die Arbeitsmaschine 10 aufeine maximale Geschwindigkeit von 10 km/h beschleunigt. Die Steuervorrichtung 40 wirdden Betrieb des Getriebes 12 regeln, um die Arbeitsmaschine 10 mit2 km/h pro Zeitperiode zu beschleunigen, bis die maximale Geschwindigkeitvon 10 km/h erreicht wurde. Jedoch kann der Bediener eine zweiteEingabevorrichtung 26 betätigen, wie beispielsweise einenBeschleunigungsknopf, der eine größere assoziierte Ratenbegrenzungwährendder Beschleunigung der Arbeitsmaschine 10 ansprechend aufdie Bewegung des Joysticks hat. Die Steuervorrichtung 40 wirddie neue Anweisung erkennen und die Ratenbegrenzungen der betätigten Eingabevorrichtungenvergleichen. Die Steuervorrichtung 40 wird die größere Ratenbegrenzungdes Beschleunigungsknopfes begrenzen und die neue Ratenbegrenzungauf die Beschleunigung der Arbeitsmaschine 10 anwenden.Entsprechend wird die Steuerung 40 die Beschleunigung der Arbeitsmaschineauf 3 km/h pro Zeitperiode steigern, bis die maximale Geschwindigkeitvon 10 km/h erreicht ist.
    [0042] DieSteuervorrichtung 40 kann die gleichen Prinzipien wie obenbeschrieben fürdie Ratenbegrenzung einer Abbremsung der Arbeitsmaschine 10 anwenden.Wenn beispielsweise die Arbeitsmaschine 10 mit einer maximalenGeschwindigkeit von 10 km/h fährt,kann der Bediener den Joystick mit einer Abbremsungsratenbegrenzungvon 3 km/h zu einer Neutral-Position bewegen, um dadurch zu bewirken, daß die Arbeitsmaschine 10 aufeine Halteposition abbremst. Die Steuervorrichtung 40 wirdden Betrieb des Getriebes 12 regeln, um die Arbeitsmaschine 10 mit3 km/h pro Zeitperiode abzubremsen, bis die Arbeitsmaschine 10 dieHalteposition erreicht. Jedoch kann der Bediener darauffolgend einedritte Eingabevorrichtung 28 betätigen, wie beispielsweise eine Bremse,die eine Abbremsungsratenbegrenzung von 5 km/h hat. Die Steuerung 40 wirddie neue Anweisung erkennen und die Ratenbegrenzungen der betätigten Eingabevorrichtungenvergleichen. Die Steuervorrichtung 40 wird die größere Abbremsungsratenbegrenzungder Bremse erkennen und die neue Ratenbegrenzung auf die Abbremsungder Arbeitsmaschine anwenden. Entsprechend wird die Steuervorrichtung 40 die Arbeitsmaschinemit 5 km/h pro Zeitperiode abbremsen, bis die Arbeitsmaschine 10 dieHalteposition erreicht.
    [0043] Während dasSteuersystem der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einemkontinuierlich variablen Getriebe für eine Arbeitsmaschine beschriebenworden ist, wird in Betracht gezogen, daß das beschriebene Steuersystembei einer anderen Anwendung vorgesehen werden kann. Beispielsweisekann das beschriebene Steuersystem bei einer anderen Bauart einesFahrzeugs verwendet werden, wie beispielsweise einem Automobil.Zusätzlichwird in Betracht gezogen, daß dashier beschriebene Steuersystem bei irgendeiner Art von Anwendung verwendetwerden könnte,bei der ein Steuersystem den Betrieb eines steuerbaren Mechanismusbasierend auf mehreren Eingangssignalen regelt.
    [0044] Eswird dem Fachmann offensichtlich sein, daß verschiedene Modifikationenund Variationen an dem beschriebenen Steuersystem vorgenommen werdenkönnen,ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. AndereAusführungsbeispieledes offenbarten Steuersystems werden dem Fachmann aus der Betrachtungder Beschreibung und der praktischen Ausführung des hier offenbarten Steuersystemsoffensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, daß die Beschreibung und dieBeispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfangdurch die folgenden Ansprücheund ihre äquivalentenAusführungengezeigt wird.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines Mechanismus(12), welches folgendes aufweist: Zuordnung einerersten Ratenbegrenzung zu einer ersten Eingabevorrichtung (24),die betreibbar ist, ein erstes Signal (I1) zu erzeugen, um den Betriebdes Mechanismus (12) zu steuern; Zuordnung einer zweitenRatenbegrenzung zu einer zweiten Eingabevorrichtung (26),die betreibbar ist, ein zweites Signal (I2) zu erzeugen, um denBetrieb des Mechanismus (12) zu steuern; Betätigung vonmindestens einer der ersten und zweiten Eingabevorrichtungen (24, 26)um eine erwünschteVeränderungdes Betriebs des Arbeitsmechanismus (12) zu bewirken; Erkennungeiner maximal zulässigenVeränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (12) basierend auf den erstenund zweiten Signalen und den ersten und zweiten Ratenbegrenzungen;und Bestimmung einer Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (12), um die erwünschte Veränderung imBetrieb des Mechanismus (12) basierend auf einem Vergleichder maximal zulässigenVeränderungsrateim Betrieb des Mechanismus mit einer zuletzt verwendeten Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus zu erreichen.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgewählte Ratenbegrenzungder ersten und zweiten Ratenbegrenzungen der betätigten Eingabevorrichtung (24, 26)entspricht.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter vorsieht,eine maximal zulässigeVeränderungsrate imBetrieb des Mechanismus (12) basierend auf den ersten undzweiten Signalen (I1, I2) und den ersten und zweiten Ratenbegrenzungenzu erkennen.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, welches weiter folgendesaufweist: Vergleich der maximal zulässigen Veränderungsrate mit einer zuletztverwendeten Veränderungsrate;und Begrenzung der Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (I2) mit der maximal zulässigen Veränderungsrate,wenn die maximal zulässigeVeränderungsrategrößer alsdie zuletzt verwendete Veränderungsrateist.
    [5] Steuersystem füreinen Mechanismus, welches folgendes aufweist: erste Eingabemittel(24) zur Erzeugung eines ersten Eingangssignals (I1) zurSteuerung des Betriebs des Mechanismus (12); zweiteEingabemittel (26) zur Erzeugung eines zweiten Eingangssignals(I2) zur Steuerung des Betriebs des Mechanismus (12); und Steuermittel(40) mit Speichermitteln (42) zum Speichern einerersten Ratenbegrenzung, die mit der ersten Eingabevorrichtung (24)assoziiert ist, weiter einer zweiten Ratenbegrenzung, die mit derzweiten Eingabevorrichtung (26) assoziiert ist, und einerzuletzt verwendeten Ratenbegrenzung, die mit dem Betrieb des Mechanismus(12) assoziiert ist, wobei die Steuermittel (40)betreibbar sind, eine erwünschte Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (12) basierend auf den erstenund zweiten Signalen zu erkennen, um eine maximal zulässige Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (12) basierend auf den erstenund zweiten Signalen und den ersten und zweiten Ratenbegrenzungenfestzulegen und eine Veränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (12) zu bestimmen, um die erwünschte Veränderungim Betrieb des Mechanismus (12) basierend auf einem Vergleichder maximal zulässigenVeränderungsrate imBetrieb des Mechanismus (12) mit der zuletzt verwendetenVeränderungsrateim Betrieb des Mechanismus (12) zu er halten.
    [6] System nach Anspruch 5, wobei die Speichermittel(42) geeignet sind, eine dritte Ratenbegrenzung zu speichern,die mit den ersten Einga bemitteln (22) assoziiert ist undeine vierte Ratenbegrenzung, die mit den zweiten Eingabemitteln(24) assoziiert ist.
    [7] System nach Anspruch 7, wobei die Steuermittel (40)die ersten und zweiten Signale (I1, I2) in periodischen Intervallenbasierend auf einer vorbestimmten Zeitperiode überwachen.
    [8] System nach Anspruch 7, wobei sowohl die erste Ratenbegrenzungals auch die zweite Ratenbegrenzung als ein Prozentsatz der maximalenBetriebsgeschwindigkeit bzw. Betriebsdrehzahl des Mechanismus (12)ausgedrücktwerden.
    [9] Arbeitsmaschine (10) mit einem Steuersystem (20)nach einem der Ansprüche5 bis 8.
    [10] Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, wobei der Mechanismus(12) ein kontinuierlich variables Getriebe ist, und wobeisowohl die erste Ratenbegrenzung als auch die zweite Ratenbegrenzungals ein Prozentsatz einer maximalen Betriebsgeschwindigkeit bzw.Betriebsdrehzahl eines kontinuierlich variablen Getriebes (12)ausgedrücktwerden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US6975930B2|2005-12-13|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-06-22| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110404 |
    2014-04-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140101 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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