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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren und Systeme zum Lenken und insbesondere Verfahren und Systeme zum Lenken, die eine intelligente Lenkkraftrückführung aufweisen.
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Hintergrund
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Maschinen, wie beispielsweise PKWs, LKWs, Radlader, Tieflöffelbagger und Traktoren, umfassen Bewegungsregelungssysteme mit einer oder mehreren beweglichen Eingabevorrichtungen, die die Bewegung einer oder mehrerer beweglicher Komponenten, wie etwa der Bodenräder einer Maschine, regeln. Einige solche Bewegungsregelungssysteme umfassen eine Bedienerschnittstelle, der eine bewegliche Eingabevorrichtung zugeordnet ist, wie etwa einen Joystick, ein Lenkrad oder ein Pedal, den/das ein Maschinenführer verwenden kann, um Eingaben in das Bewegungsregelungssystem zu machen. In einigen Fällen liefert solch eine Maschinenführereingabevorrichtung Eingaben zum Regeln der Bewegung der beweglichen Komponenten über eine mechanische Verbindung. Solche mechanischen Verbindungen können eine Kraftrückführung von den beweglichen Komponenten zur Maschinenführereingabevorrichtung übertragen. Andere Bewegungsregelungssysteme verwenden andere Mittel als eine mechanische Verbindung, um Eingaben von der Maschinenführereingabevorrichtung zu den beweglichen Komponenten des Bewegungsregelungssystems zu übertragen, wie etwa elektrische Signale (elektronisches Lenksystem vom Typ Steer-by-Wire). Einige dieser Steer-by-Wire-Lenksysteme stellen eine Kraftrückführung zum Maschinenführer, der die Maschinenführereingabevorrichtung bedient, bereit, indem sie beispielsweise die Abweichung zwischen der Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung und der Stellung der beweglichen Komponenten berechnen und eine Kraftrückführung anwenden.
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In manchen Situationen kann die Rückführung bestimmter Kräfte von den beweglichen Komponenten zur Maschinenführereingabevorrichtung unerwünscht sein. Die beweglichen Komponenten, die mit der Maschinenführereingabevorrichtung verbunden sind, können beispielsweise Bodenräder einer Maschine sein. Wenn die Bodenräder auf ein signifikantes Hindernis oder Unebenheiten der Straße treffen, kann der Maschinenführer durch die Maschinenführereingabevorrichtung einen Rückstoß spüren. Dieser Rückstoß kann mit großer Kraft und unerwartet erfolgen und eine potentielle Gefahr für den Maschinenführer darstellen. Außerdem neigt der Maschinenführer dazu, in Reaktion auf solche unerwarteten Bewegungen der Maschinenführereingabevorrichtung die Maschinenführereingabevorrichtung überzukorrigieren, was eine suboptimale Lenkung zur Folge hat. Mechanische Lenksysteme weisen verschiedene Mittel zum Verhindern solcher Rückstöße auf. Elektrische Lenksysteme, die eine Kraftrückführung auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung und der Stellung der beweglichen Komponenten bereitstellen, sind nicht mit einer geeigneten Möglichkeit zur Verhinderung eines solchen Rückstoßes ausgestattet. Es könnte jedoch wünschenswert oder erforderlich sein, in solchen Systemen ein Übertragen solcher Rückstoßkräfte an die Maschinenführereingabevorrichtung zu verhindern.
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Ein beispielhaftes System, das benutzt werden kann, um in einem elektrischen Lenksystem die Übertragung von Rückstößen an die Maschinenführereingabevorrichtung zu reduzieren, ist im
US-Patent 7,516,812 an Hara et al., erteilt am 14. April 2009, ('812er Patent) offenbart. Das System des '812er Patents ist imstande, bei einem Lenkrad die Lenkreaktionskraft in Reaktion auf die Straßenbelagreaktionskräfte auf die Bodenräder zu erhöhen, wenn das Lenkrad gerade gedreht wird, und die Lenkreaktionskraft in Reaktion auf die Kraft infolge des Straßenbelags zu verringern, wenn das Lenkrad gerade zurückgedreht wird. Das System schwächt Änderungen der Lenkkraft, die Schläge infolge plötzlicher Erhöhungen der Straßenbelagreaktionskräfte begleiten, so ab, dass der Maschinenführer das Lenkrad problemlos in die Mittenstellung zurückdrehen kann.
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Obwohl das System des '812er Patents zweckmäßig sein kann, um ein problemloses Zurückdrehen des Lenkrades zu ermöglichen, in dem es während der Periode des Zurückdrehens des Lenkrades den Einfluss von durch den Boden hervorgerufenen Kräften auf die Lenkreaktionskraft verringert, beseitigt das System nicht unter allen Umständen den Rückstoß zur Maschinenführereingabevorrichtung, während es immer noch für eine Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung sorgt, wenn kein Rückstoß auftritt.
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Das offenbarte Lenksystem zielt darauf ab, eine oder mehrere der oben dargelegten Aufgaben und/oder weitere Aufgaben des Standes der Technik zu lösen.
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Kurzdarstellung
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Unter einem Aspekt zielt die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Bereitstellen einer Kraftrückführung an eine Maschinenführereingabevorrichtung ab. Das Verfahren kann ein Bestimmen einer Ist-Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung umfassen. Außerdem kann das Verfahren ein Bestimmen einer Soll-Lenkungsstellung einer Lenkung auf der Grundlage der Ist-Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung umfassen. Ferner kann das Verfahren ein Bestimmen einer Ist-Lenkungsstellung der Lenkung umfassen. Außerdem kann das Verfahren ein Vergleichen der Ist-Lenkungsstellung mit der Soll-Lenkungsstellung und mit einer vorhergehenden Soll-Lenkungsstellung umfassen. Das Verfahren kann auch ein Erzeugen eines Befehls umfassen, der auf der Grundlage des Vergleichs gezielt eine Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung aktiviert.
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Unter einem weiteren Aspekt zielt die vorliegende Offenbarung auf ein Kraftrückführungsregelungssystem zum Bereitstellen einer Kraftrückführung an eine Maschinenführereingabevorrichtung ab. Das Regelungssystem kann einen oder mehrere Speicher umfassen, die Anweisungen speichern, und einen oder mehrere Prozessoren, die dafür konfiguriert sind, die Anweisungen auszuführen, um Vorgänge auszuführen. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Prozessoren eine Ist-Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung bestimmen. Außerdem können der eine oder die mehreren Prozessoren eine Soll-Lenkungsstellung einer Lenkung auf der Grundlage der Ist-Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung bestimmen. Ferner können der eine oder die mehreren Prozessoren auch eine Ist-Lenkungsstellung der Lenkung bestimmen. Ferner können der eine oder die mehreren Prozessoren die Ist-Lenkungsstellung mit der Soll-Lenkungsstellung und mit einer vorhergehenden Soll-Lenkungsstellung vergleichen. Außerdem können der eine oder die mehreren Prozessoren einen Befehl erzeugen, der auf der Grundlage des Vergleichs gezielt die Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung aktiviert.
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Unter noch einem weiteren Aspekt zielt die vorliegende Offenbarung auf ein Lenksystem ab. Das Lenksystem kann eine Maschinenführereingabevorrichtung umfassen, die dafür konfiguriert ist, eine oder mehrere Traktionsvorrichtungen einer Maschine zu steuern. Das Lenkystem kann eine der Maschinenführereingabevorrichtung zugeordnete Lenkung umfassen, die dafür ausgelegt ist, die eine oder mehreren Traktionsvorrichtungen entsprechend der Maschinenführereingabevorrichtung zu bewegen. Außerdem kann das Lenksystem einen oder mehrere Stellungssensoren umfassen, die der Maschinenführereingabevorrichtung zugeordnet sind. Ferner kann das Lenksystem einen Controller umfassen. Der Controller kann dafür konfiguriert sein, eine Ist-Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung unter Verwendung des einen oder der mehreren Stellungssensoren, die der Maschinenführereingabevorrichtung zugeordnet sind, zu bestimmen und auf der Grundlage der Ist-Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung eine Soll-Lenkungsstellung einer Lenkung zu bestimmen. Ferner kann der Controller dafür konfiguriert sein, eine Ist-Lenkungsstellung der Lenkung zu bestimmen und die Ist-Lenkungsstellung mit der Soll-Lenkungsstellung und einer vorhergehenden Soll-Lenkungsstellung zu vergleichen. Außerdem kann der Controller dafür konfiguriert sein, einen Befehl zu erzeugen, der auf der Grundlage des Vergleichs gezielt die Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung aktiviert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist eine schematische Darstellung einer Maschine, die ein beispielhaft offenbartes Lenksystem aufweist;
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2 ist eine schematische Darstellung des beispielhaft offenbarten Lenksystems der Maschine von 1; und
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3 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaft offenbartes Verfahren zum Betreiben des Lenksystems von 2 darstellt.
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Ausführliche Beschreibung
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1 veranschaulicht eine beispielhafte Maschine 10. Die Maschine 10 kann eine fahrbare Maschine sein, die an einem Arbeitsort irgendeine Art von Arbeitsvorgang ausführt, der sich einer Branche wie Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft oder irgendeiner anderen Branche zuordnen lässt. Beispielsweise kann die Maschine 10 eine Erdbaumaschine wie etwa ein Radlader, ein Muldenkipper, ein Tieflöffelbagger, ein Stapler oder irgendeine andere Arbeitsmaschine sein. Die Maschine 10 kann eine Antriebsquelle 12, mindestens eine Traktionsvorrichtung 14, einen Führerstand 16 und ein Lenksystem 17 aufweisen.
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Die Antriebsquelle 12 kann eine Kraftmaschine sein, beispielsweise ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, eine mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Kraftmaschine wie etwa ein Erdgasmotor oder irgendein anderer allgemein bekannter Typ einer Kraftmaschine. Alternativ kann die Antriebsquelle 12 eine Kraftquelle verkörpern, die nicht auf einer Verbrennung beruht, wie etwa eine Brennstoffzelle, eine Energiespeichervorrichtung, ein Elektromotor oder ein anderer ähnlicher Mechanismus. Die Antriebsquelle 12 kann mit der Antriebs-/Traktionsvorrichtung 14 verbunden sein, wodurch die Maschine 10 vorwärtsgetrieben wird.
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Die Traktionsvorrichtung 14 kann Räder umfassen, die sich auf beiden Seiten der Maschine 10 befinden (es ist nur eine Seite gezeigt). Alternativ kann die Traktionsvorrichtung 14 Ketten, Riemen oder andere bekannte Traktionsvorrichtungen umfassen. Jedes der Räder an der Maschine 10 kann unter Verwendung einer Maschinenführereingabevorrichtung, nachstehend erörtert, angetrieben und/oder gelenkt werden.
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Der Führerstand 16 kann Vorrichtungen aufweisen, die von einem Maschinenführer Eingaben empfangen, die ein gewünschtes Lenkmanöver angeben. Im Besonderen kann der Führerstand 16 eine oder mehrere Maschinenführereingabevorrichtungen 20 aufweisen, wie etwa ein Lenkrad, Ein- oder Multi-Achsen-Joysticks oder andere bekannte Lenkvorrichtungen. Die Maschinenführereingabevorrichtung 20 kann eine Steuereinheit vom Proportionaltyp sein, die dafür konfiguriert ist, die Maschine 10 zu orientieren, indem sie Lenkstellungs- und/oder Lenkgeschwindigkeitssignale erzeugt, die ein gewünschtes Maschinenlenkmanöver angeben. Die Maschinenführereingabevorrichtung 20 kann in Kommunikation mit einem Lenksystem 17 sein, Teil eines Lenksystems 17 sein und/oder anderweitig mit einem Lenksystem 17 verbunden sein.
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Außerdem kann das Lenksystem 17 eine Lenkung 18 umfassen, die einen oder mehrere Hydraulikzylinder 22 aufweist, die sich auf beiden Seiten der Maschine 10 befinden und mit einer zentral gelegenen Knickachse 24 zusammenwirken. Um auf die Lenkung einzuwirken, kann der Hydraulikzylinder 22, der sich auf einer Seite der Maschine 10 befindet, ausfahren, während der Hydraulikzylinder 22, der sich auf der gegenüberliegenden Seite der Maschine 10 befindet, gleichzeitig einfährt, wodurch bewirkt wird, dass ein vorderes Ende der Maschine 10 bezüglich eines hinteren Endes der Maschine 10 um die zentral gelegene Knickachse 24 schwenkt. Alternativ kann die Lenkung 18 eine größere oder kleinere Anzahl Hydraulikzylinder 22 umfassen und/oder es kann eine andere Konfiguration von Hydraulikzylindern 22 verwirklicht sein. In einigen Ausführungsformen können die Hydraulikzylinder 22 so verwirklicht sein, dass sie eine direkte Verbindung zu einer oder mehreren lenkbaren Traktionsvorrichtungen 14 der Maschine 10 haben. In anderen Ausführungsformen kann der Hydraulikzylinder 22 mit einem Lenkgestänge 47 (nicht in 1 gezeigt, aber in 2 gezeigt) verbunden sein, das die Bewegung des Hydraulikzylinders auf die Vorderräder der überträgt, sodass die Vordere der bezüglich eines Maschinenkörpers 10 eingeschlagen werden. Das Lenkgestänge 47 kann eine Kombination von Stangen und Hebeln umfassen, die dafür ausgelegt ist, die Bewegung des Hydraulikzylinders 22 in das Einschlagen der Traktionsvorrichtung 14 zu übersetzen.
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Das Ausfahren und Einfahren der Hydraulikzylinder 22 kann durch Schaffen eines Kräfteungleichgewichts an einer Kolbenbaugruppe, die in einem Rohr jedes Hydraulikzylinders 22 angeordnet ist, erzielt werden. Im Besonderen kann jeder der Hydraulikzylinder 22 eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweisen, die durch die Kolbenbaueinheit voneinander getrennt sind. Die Kolbenbaueinheit kann zwei einander gegenüberliegende Hydraulikflächen aufweisen, eine ist jeder der Kammern, der ersten Kammer und der zweiten Kammer, zugehörig. Der ersten und zweiten Kammer kann eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit gezielt zugeführt und entzogen werden, um an den beiden Flächen ein Kräfteungleichgewicht zu erzeugen, das eine Verschiebung des Kolbens in axialer Richtung in dem Rohr bewirkt.
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Wie in 2 veranschaulicht, kann das Lenksystem 17 auch einen Hydraulikkreis 26 umfassen, der dafür ausgelegt ist, Hydraulikflüssigkeit den Hydraulikzylindern 22 gezielt zuzuführen und davon abzuführen, wodurch die Maschine 10 gelenkt wird. Der Hydraulikkreis 26 kann eine Quelle 28 von unter Druck stehender Flüssigkeit, einen Tank 30, ein Lenksteuerventil 32 und ein Steuerungssubsystem 34 umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Hydraulikkreis 26 weitere oder andere Komponenten umfassen, als jene die in 2 veranschaulicht und oben aufgeführt sind, wie beispielsweise Sammler, Absperrventile, Druckbegrenzungs- oder Vorspannventile, Druckausgleichselemente, Drosselblenden und andere allgemein bekannte Hydraulikkomponenten.
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Die Quelle 28 kann einen Strom von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit erzeugen und eine Verstellpumpe, eine Konstantpumpe, eine variable Strömungspumpe und/oder irgendeine andere allgemein bekannte Quelle von unter Druck stehender Flüssigkeit umfassen. Die Quelle 28 kann antriebsfähig mit einem Motor 36 verbunden sein, wie etwa einem Elektromotor oder einer Verbrennungskraftmaschine. Obwohl 2 die Quelle 28 als speziell zum Liefern von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit an ausschließlich den Hydraulikkreis 26 vorgesehen darstellt ist, kann die Quelle 28 alternativ weitere Hydraulikkreise der Maschine mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit versorgen.
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Der Tank 30 kann ein Reservoir verkörpern, das dafür ausgelegt ist, eine Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit aufrechtzuerhalten. Die Hydraulikflüssigkeit kann beispielsweise ein Motorschmieröl, ein Getriebeschmieröl, ein separates Hydrauliköl oder irgendeine andere allgemein bekannte Hydraulikflüssigkeit sein. Die Quelle 28 kann Hydraulikflüssigkeit vom Tank 30 abziehen und zum Tank 30 zurückströmen lassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Quelle 28 mit mehreren separaten Hydraulikflüssigkeitstanks verbunden sein.
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Zum Steuern einer Betätigung der Hydraulikzylinder 22 kann das Lenksteuerventil 32 mit der Quelle 28 über eine Versorgungsleitung 38 und mit dem Tank 30 über eine Abflussleitung 40 verbunden sein. Das Lenksteuerventil 32 kann mindestens ein Ventilelement aufweisen, das dazu dient, unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit einer Kammer, der ersten oder der zweiten Kammer, im Hydraulikzylinder 22 zuzumessen und gleichzeitig zu ermöglichen, dass Hydraulikflüssigkeit von der anderen dieser Kammern zum Tank 30 abgeleitet wird. In einem Beispiel kann das Ventilelement des Lenksteuerventils 32 ein Magnetventil sein, das auf der Grundlage eines vom Controller 48 gesteuerten elektrischen Signals ein Ventil mechanisch öffnet und schließt. In einem weiteren Beispiel kann das Lenksteuerventil 32 ein hydraulisch vorgesteuertes Ventil sein. In einem weiteren Beispiel kann sich das Lenksteuerventil 32 zwischen einer ersten Stellung, in der es der Hydraulikflüssigkeit möglich ist, in eine der Kammern, die erste oder die zweite Kammer, zu strömen, während sie gleichzeitig aus der anderen dieser Kammern zum Tank 30 abgeleitet werden kann, einer zweiten Stellung, in der die Strömungsrichtungen umgekehrt sind, und einer dritten, neutralen Stellung, in der ein Strömen von Hydraulikflüssigkeit von beiden Kammern, der ersten und der zweiten, blockiert ist, bewegen. Durch die Bewegung des Ventilelements zwischen der ersten, zweiten und dritten Stellung kann ein Volumenstrom der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit in die/aus der zugeordnete(n) erste(n) und zweite(n) Kammer und eine entsprechende Lenkgeschwindigkeit (d. h. zeitliche Ableitung eines Lenkwinkels) der Lenkung 18 bestimmt werden.
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Das Steuerungssubsystem 34 kann Komponenten in Kommunikation mit dem Lenksystem 17, dem Führerstand 16 und/oder der Traktionsvorrichtung 14 der Maschine 10 umfassen. Insbesondere kann das Steuerungssubsystem 34 einen oder mehrere Lenkeingabesensoren 42, die der Maschinenführereingabevorrichtung 20a und/oder 20b zugeordnet sind, einen der Traktionsvorrichtung 14 zugeordneten Fahrgeschwindigkeitssensor 43, dem Hydraulikzylinder 22 zugeordnete Zylindersensoren 44 und/oder der Lenkung 18 zugeordnete Knickwinkelsensoren 46 sowie einen Controller 48 in Kommunikation mit einem oder mehreren dieser Sensoren umfassen.
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Ein oder mehrere Lenkeingabesensoren 42 können den Betrieb der zugeordneten Maschinenführereingabevorrichtung 20a, b überwachen und ein Signal erzeugen, das einen Eingabevorgangsparameter angibt. Im Allgemeinen kann der Eingabevorgangsparameter ein Parameter sein, der mit der Wirkungsweise der Lenkeingabevorrichtung 20 in Zusammenhang steht, wie etwa Stellung, Verstellung, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung, Moment, Druck und/oder ein anderer bekannter Parameter der Lenkeingabevorrichtung 20. Beispielsweise kann der Lenkeingabesensor 42 einen Stellungssensor verkörpern, der dafür konfiguriert ist, einen Verstellwinkel der Maschinenführereingabevorrichtung 20a, b zu überwachen und ein entsprechendes Wegsignal zu erzeugen. Der überwachte Verstellwinkel kann nach der Zeit differenziert werden, um eine Winkelgeschwindigkeit zu berechnen. Alternativ könnte der Lenkeingabesensor 42 einen Geschwindigkeitssensor verkörpern, der dafür konfiguriert ist, die Winkelgeschwindigkeit zu überwachen und ein entsprechendes Signal zu erzeugen. Dabei kann die Winkelgeschwindigkeit integriert werden, um eine inkrementale Position der Maschinenführereingabevorrichtung 20a, b zu bestimmen, die dann verwendet werden kann, um den Verstellwinkel zu berechnen. Bei einer Maschinenführereingabevorrichtung 20a, die ein Lenkrad sein kann, kann der Verstellwinkel das Winkelmaß der Lenkradverstellung um eine mittige Drehachse sein. Bei einer Maschinenführereingabevorrichtung 20b, die ein Joystick sein kann, kann der Verstellwinkel der Kippwinkel des Joysticks relativ zu einer neutralen lotrechten Achse sein, die durch die Basis des Joysticks verläuft.
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Der Fahrgeschwindigkeitssensor 43 kann beispielsweise ein Sensor vom Typ induktiver Messfühler sein. Der Fahrgeschwindigkeitssensor 43 kann der Traktionsvorrichtung 14 und/oder einer anderen Antriebsstrangkomponente der Maschine 10 zugeordnet sein und kann eine Drehzahl davon erfassen und ein entsprechendes Geschwindigkeitssignal erzeugen. Alternativ kann der Fahrgeschwindigkeitssensor 43 einen Lasersensor, einen Radarsensor oder einen anderen Typ von geschwindigkeitserfassenden Vorrichtungen verkörpern, der einer sich drehenden Komponente zugeordnet sein kann, aber nicht muss.
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Der Zylindersensor 44 kann dem Hydraulikzylinder 22 zugeordnet sein, um ein Signal zu erzeugen, das einen Lenkvorgangsparameter des Hydraulikzylinders 22 angibt, während der Hydraulikzylinder 22 bei Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit aus- oder einfährt. Im Allgemeinen kann ein Lenkvorgangsparameter irgendein Parameter sein, der mit der Wirkungsweise der Lenkung 18 in Zusammenhang steht, wie etwa Stellung, Verstellung, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung, Moment, Druck und/oder ein anderer bekannter Parameter von Komponenten der Lenkung 18, wie etwa Hydraulikzylinder 22, zentral gelegene Knickachse 24 und/oder Lenkgestänge 47. Beispielsweise kann der Zylindersensor 44 ein Signal erzeugen, das den Ort beim Ausfahren/Einfahren, die Geschwindigkeit beim Ausfahren/Einfahren, die Beschleunigung beim Ausfahren/Einfahren und/oder einen Druck des Hydraulikzylinders 22 angibt. Der Lenkung 18 kann ein Knickwinkelsensor 46 zugeordnet sein, um ein Signal zu erzeugen, das einen Lenkvorgangsparameter angibt, der u. a. Verstellung, Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung des Winkels zwischen dem vorderen Ende der Maschine 10 und dem hinteren Ende der Maschine 10 sein kann, falls die Lenkung 18 eine zentral gelegene Knickachse 24 umfasst. In einem solchen Beispiel kann der Knickwinkelsensor 46 in der Nähe der zentral gelegenen Knickachse 24 sein, um die das vordere Ende und das hintere Ende schwenken. Alternativ, wenn ein Hydraulikzylinder 22 so angeschlossen ist, dass nur die Vorderräder lenkbar sind, kann ein Knickwinkelsensor 46 in der Nähe eines der oder beider Drehgelenke angeordnet sein, um welche Traktionsvorrichtungen 14 gelenkt werden. In einem solchen Beispiel kann der Knickwinkelsensor 46 Verstellung, Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung des Winkels zwischen der Traktionsvorrichtung 14 und der Fahrtrichtung der Maschine 10 oder zwischen der Traktionsvorrichtung 14 und einer Mittelachse der Maschine 10 bestimmen. In anderen Ausführungsformen kann der Knickwinkelsensor 46 einen Lenkvorgangsparameter wie etwa Verstellung, Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung eines Knickwinkels des Lenkgestänges 47 bestimmen.
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Der Controller 48 kann einen einzigen Mikroprozessor oder mehrere Mikroprozessoren umfassen, die den Betrieb des Hydraulikkreises 26 steuern können. Zahlreiche im Handel erhältliche Mikroprozessoren können so konfiguriert werden, dass sie die Funktionen des Controllers 48 erfüllen, und der Controller 48 könnte ohne Weiteres einen universellen Maschinen-Mikroprozessor verkörpern, der imstande ist, zahlreiche Maschinenfunktionen zu steuern. Der Controller 48 kann einen Speicher, eine externe Speichervorrichtung, einen Prozessor und weitere Komponenten zum Ausführen einer Anwendung umfassen. Der Speicher kann eine oder mehrere Speichervorrichtungen umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie Informationen speichern, die vom Controller 48 verwendet werden, um bestimmte Funktionen zu erfüllen, die mit den offenbarten Ausführungsformen in Zusammenhang stehen. Die externe Speichervorrichtung kann eine flüchtige, nichtflüchtige, Magnet-, Halbleiter-, Band-, optische-, wechselbare, nicht wechselbare und/oder andersartige Speichervorrichtung und/oder ein computerlesbares Medium umfassen. Der externe Speicher kann Programme und/oder andere Informationen speichern, wie etwa Informationen, die mit der Verarbeitung der von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Daten in Zusammenhang stehen, wie nachstehend ausführlicher erörtert. Dem Controller 48 können verschiedene andere Schaltungen beigeordnet sein, wie etwa Stromversorgungsschaltungen, Signalvorverarbeitungsschaltungen, Zylinderspulen-Ansteuerschaltungen und weitere Schaltungsarten.
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Der Controller 48 kann mit den verschiedenen Komponenten des Steuerungssubsystems 34 und des Lenksystems 17 kommunizieren. Insbesondere kann der Controller 48 über Kommunikationsleitungen 50, 51, 52, 54, 56 bzw. 58 mit dem Lenkeingabesensor 42, dem Fahrgeschwindigkeitssensor 43, dem Zylindersensor 44, dem Knickwinkelsensor 46, dem Lenksteuerventil 32 und/oder dem Elektromotor 36 in Kommunikation sein. Der Controller 48 kann sowohl das Lenkungswinkeländerungssignal, das Zylinderwegsignal und/oder das Knickwinkeländerungssignal empfangen als auch den Betrieb des Lenksteuerventils 32 und/oder des Elektromotors 36 in Reaktion auf empfangene Signale regeln.
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Beispielsweise kann der Controller 48 in Reaktion auf eine Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 und/oder eine Lenkradstellung, die mittels eines Lenkeingabesensors 42 überwacht wird, eine in seinem Speicher gespeicherte Verweisliste referenzieren, um einen entsprechenden Knickwinkel der zentral gelegenen Knickachse 24 und/oder des Lenkgestänges 47 zu bestimmen. Um diesen entsprechenden Knickwinkel zu erzielen, kann der Controller 48 Signale an das Lenksteuerventil 32 und/oder den Elektromotor 36 senden, um die Strömungsmenge und/oder Strömungsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit zu steuern, die dem Hydraulikzylinder 22 zugeführt und entzogen wird. Die Verweisliste kann eine Datensammlung in Form von Tabellen, Graphen und/oder Gleichungen umfassen. Die Verweisliste kann verschiedene Arten von Beziehungen zwischen einem oder mehreren Eingabevorgangsparametern der Maschinenführereingabevorrichtung 20 und einem oder mehreren Lenkvorgangsparametern der Lenkung 18 definieren. Beispielsweise kann der Controller 48 die Geschwindigkeit und/oder Stellung der Lenkung 18 anhand der Geschwindigkeit und/oder des Verstellwinkels der Maschinenführereingabevorrichtung 20, wie von Lenkeingabesensoren 42 gemessen, steuern. Insbesondere kann es für eine Maschinenführereingabevorrichtung möglich sein, in einer Stellungseingabe-Geschwindigkeitssteuerungs-Beziehung (PIVC: Position Input Velocity Control (engl.)) betrieben zu werden, wobei die Geschwindigkeit des Lenken oder der mit der Lenkung 18 verknüpfte Verstärkungsfaktor mit einem Verstellen der Maschinenführereingabevorrichtung 20, wie vom Lenkeingabesensor 42 gemessen, in Beziehung stehen kann. In manchen Situationen kann – zusätzlich zur Verstellung der Maschinenführereingabevorrichtung 20 – die Geschwindigkeit des Lenkens auch mit der Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10, wie vom Fahrgeschwindigkeitssensor 43 gemessen, in Beziehung stehen. Eine weitere Möglichkeit kann sein, dass die Maschinenführereingabevorrichtung 20 in einer Geschwindigkeitseingabe-Geschwindigkeitssteuerungs-Beziehung (VIVC: Velocity Input Velocity Control (engl.)) betrieben wird, wobei eine der Lenkung 18 zugeordnete Lenkgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit der Maschinenführereingabevorrichtung 20 in Beziehung stehen kann und ein Verstärkungsfaktor mit der Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 verknüpft sein kann. Noch eine weitere Möglichkeit kann darin bestehen, die Maschinenführereingabevorrichtung 20 in einer Stellungseingabe-Stellungssteuerungs-Beziehung (PIPC: Position Input Position Control (engl.)) zu betreiben, wobei eine Verstellung der Lenkung 18 sowohl mit/zu der Verstellung der Maschinenführereingabevorrichtung 20, als auch mit/zu der Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 in Beziehung stehen/proportional sein kann.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Controller 48 auch eine Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 bereitstellen. Die Kraftrückführung kann eine lineare Kraft und/oder ein lineares Moment sein, das von einer steuerbaren Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 auf die Maschinenführereingabevorrichtung 20 ausgeübt wird. Die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 kann sich beispielsweise in einem Gehäuse in der Nähe der Maschinenführereingabevorrichtung 20 befinden. Die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 kann beispielsweise einen Stellmotor umfassen, wie etwa einen Elektromotor, der in einer Antriebsbeziehung mit der Maschinenführereingabevorrichtung 20 verbunden ist.
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Der Controller 48 kann die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 anhand einer Abweichung bei einem Betriebsparameter der Lenkung 18 steuern. Beispielsweise kann der Controller 48 die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 anhand einer Abweichung zwischen einer Soll-Stellung der Lenkung 18 und einer Ist-Stellung der Lenkung 18 steuern. Außerdem kann der Controller 48 die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 anhand eines Eingabevorgangsparameters der Lenkeingabevorrichtung 20 steuern. In einer Ausführungsform, in der das Lenksystem 17 unter Verwendung einer PIPC-Beziehung betrieben wird, kann eine gegebene Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung 20, die auf der Grundlage des Lenkeingabesensors 42 bestimmt wird, einer Soll-Stellung der Lenkung 18, wie auf der Grundlage des Lenkeingabesensors 42 bestimmt, entsprechen. Eine Ist-Stellung der Lenkung 18 muss jedoch nicht mit der Soll-Stellung der Lenkung 18 übereinstimmen, beispielsweise wegen der Wirkung, die Unebenheiten in der Straße, auf der die Maschine 10 fährt, auf die Stellung der Lenkung 18 haben können. Anhand der Abweichung zwischen der Ist-Stellung der Lenkung 18 und der Soll-Stellung der Lenkung 18 kann der Controller 48 die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 so steuern, dass sie eine Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung 20 bereitstellt.
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In einigen Ausführungsformen kann der Grad der Kraftrückführung proportional zur Abweichung zwischen dem Ist-Lenkvorgangsparameter der Lenkung 18 und dem Soll-Lenkvorgangsparameter der Lenkung 18 sein. Beispielsweise kann der Grad der Kraftrückführung proportional zur Abweichung zwischen der Ist-Stellung der Lenkung 18 und der Soll-Stellung der Lenkung 18 sein. Diese Kraft kann eine Widerstandskraft simulieren, die bei herkömmlichen mechanischen Lenksystemen von der Lenkung zur Maschinenführereingabevorrichtung übertragen wird. Eine Kraftrückführung kann demnach dem Maschinenführer, der die Maschinenführereingabevorrichtung 20 verwendet, eine haptische Rückmeldung hinsichtlich des Straßenzustandes der Straße, auf welcher die Maschine 10 betrieben wird, geben, obwohl es keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkung 18 und der Maschinenführereingabevorrichtung 20 gibt.
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Außerdem kann der Controller 48 gezielt die von der Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 bereitgestellte Kraftrückführung aktivieren, sodass die Kraftrückführung nicht immer auf die Maschinenführereingabevorrichtung 20 angewendet wird. Wenn sich zum Beispiel ein Lenkvorgangsparameter der Lenkung 18 ändert, der Maschinenführer der Maschine 10 jedoch keine gewünschte Änderung über eine Änderung eines Eingabevorgangsparameters der Maschinenführereingabevorrichtung 20 angegeben hat, kann der Controller 48 die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 so steuern, dass sie keine entsprechende Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 überträgt. In einem weiteren Beispiel kann der Controller 48, wenn sich eine Stellung der Lenkung 18 ändert, jedoch durch die Bedienung die Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht verändert wurde, die Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 so steuern, dass sie keine entsprechende Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung 20 überträgt. Auf diese Weise verhindert der Controller 48 beispielsweise die Übertragung von Rückstoßkräften von der Lenkung 18 an den Maschinenführer über die Maschinenführereingabevorrichtung 20, wenn die Maschine 10 plötzlich mit einem Erschwernis, einem Hindernis, einer Vorwölbung und/oder einer Vertiefung in der Straße in Kontakt kommt.
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3 stellt einen Ablaufplan dar, der ein beispielhaftes Verfahren zeigt, das verwendet wird, um gezielt die Kraftrückführung zu einer Maschinenführereingabevorrichtung 20 zu aktivieren. 3 wird im folgenden Abschnitt erörtert, um das offenbarte Regelungssystem und seine Funktionsweise besser zu veranschaulichen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das offenbarte Lenksystem 17 kann auf jede Maschine anwendbar sein, wie etwa die Maschine 10, bei der eine gezielte Aktivierung einer Lenkkraftrückführung gewünscht ist. Diesen Bedarf kann das offenbarte Lenksystem 17 durch die Verwendung von hier beschriebenen Verfahren erfüllen. Die Verfahren können vom Controller 48 ausgeführt werden. Der Betrieb des Lenksystems 17 wird nun mit Bezug auf 3 erläutert.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der offenbarten Verfahren, wobei der Eingabevorgangsparameter die Stellung der Lenkeingabevorrichtung 20 sein kann und der Lenkvorgangsparameter die Stellung einer Komponente der Lenkung 18 sein kann. Allerdings ist dieses Ausführungsbeispiel nicht einschränkend zu verstehen. Beispielsweise kann der Eingabevorgangsparameter eine Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder irgendein anderer bekannter Betriebsparameter der Lenkeingabevorrichtung 20 sein, und der Lenkvorgangsparameter kann eine Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder irgendein anderer bekannter Betriebsparameter der Lenkung 18 sein.
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Das beispielhafte Verfahren zum Lenken der Maschine 10, in 3 gezeigt, kann damit beginnen, dass der Controller 48 im Schritt 310 einen Ist-Eingabevorgangsparameter, wie etwa eine Ist-Stellung (X) der Maschinenführereingabevorrichtung 20 bestimmt. Der Lenkeingabesensor 42 kann die Ist-Stellung (X) der Maschinenführereingabevorrichtung 20 erfassen, die der Controller 48 dann vom Lenkeingabesensor 42 empfangen kann. In anderen Ausführungsformen kann der Lenkeingabesensor 42 eine relative Änderung aus einer Neutralstellung oder einer vorhergehenden Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung 20 erfassen, die der Controller 48 dann verwenden kann, um die Ist-Stellung (X) der Maschinenführereingabevorrichtung 20 zu bestimmen.
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Im Schritt 320 kann der Controller 48 einen Soll-Lenkvorgangsparameter der Lenkung 18 bestimmen, wie etwa eine Soll-Lenkungsstellung (Y1). In einigen Ausführungsformen kann die Lenkungsstellung ein Verstellwinkel des Lenkgestänges 47 sein. In weiteren Ausführungsformen, wie etwa jener einer Knicklenkung, bei der die Maschine 10 um eine zentral gelegene Knickachse 24 lenkt, kann die Lenkungsstellung ein Knickwinkel um die zentral gelegene Knickachse 24 sein. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Lenkungsstellung ein Ausmaß eines Ausfahrens und/oder Einfahrens des Hydraulikzylinders 22 sein, der einer Soll-Gestängestellung und/oder einem Knickwinkel entspricht. Im Allgemeinen, in einigen Ausführungsformen, kann der Controller 48 den Soll-Lenkvorgangsparameter der Lenkung 18 auf der Grundlage des Ist-Eingabevorgangsparameters der Lenkeingabevorrichtung 20 bestimmen. Beispielsweise kann der Controller 48 die Soll-Lenkungsstellung (Y1) auf der Grundlage der Ist-Stellung (X) der Maschinenführereingabevorrichtung 20 bestimmen. Wie oben erörtert, kann der Controller 48 eine im Speicher des Controllers 48 gespeicherte Verweisliste referenzieren, die eine Beziehung zwischen einem Eingangsvorgangsparameter der Maschinenführereingabevorrichtung 20 und einem Lenkvorgangsparameter der Lenkung 18 festlegen kann. In einem Beispiel kann der Controller 48 die Soll-Lenkungsstellung (Y1) auf der Grundlage der Ist-Stellung (X) und der Geschwindigkeit der Maschine 10 durch Referenzieren der im Speicher des Controllers 48 gespeicherten Verweisliste bestimmen.
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Im Schritt 330 kann der Controller 48 einen Ist-Lenkvorgangsparameter, wie etwa eine Ist-Lenkungsstellung (Z) bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann der Controller 48 die Ist-Lenkungsstellung (Z) unter Verwendung eines Zylindersensors 44 zum Bestimmen des Ausmaßes eines Ausfahrens und/oder Einfahrens von Hydraulikzylindern 22 bestimmen. In anderen Ausführungsformen kann der Controller 48 die Ist-Lenkungsstellung (Z) unter Verwendung eines Knickwinkelsensors 46 zum Bestimmen eines Knickwinkels der Maschine 10 um eine zentral gelegene Knickachse 24, eines Verstellwinkels zwischen einer Traktionsvorrichtung 14 und der Fahrtrichtung der Maschine 10, eines Verstellwinkels zwischen einer Traktionsvorrichtung 14 und einer Mittelachse der Maschine 10 und/oder eines Winkels des Lenkgestänges 47 bestimmen. In allgemeineren Ausführungsformen kann der Controller 48 einen Ist-Lenkvorgangsparameter unter Verwendung beispielsweise eines Zylindersensors 44 zum Bestimmen eines Ausfahrens und/oder Einfahrens, der Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder des Drucks der Hydraulikzylinder 22; des Knickwinkels, der Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung der Maschine 10 um eine zentral gelegene Knickachse 24; des Verstellwinkels, der Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung zwischen einer Traktionsvorrichtung 14 und der Fahrtrichtung der Maschine 10; des Verstellwinkels, der Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung zwischen einer Traktionsvorrichtung 14 und einer Mittelachse der Maschine 10; und/oder des Winkels, der Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung des Lenkgestänges 47 bestimmen.
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Ferner kann der Controller 48 den Ist-Lenkvorgangsparameter mit dem Soll-Lenkvorgangsparameter und mit einem vorhergehenden Soll-Lenkvorgangsparameter vergleichen. Beispielsweise kann der Controller 48 im Schritt 340 die Ist-Lenkungsstellung (Z) mit der Soll-Lenkungsstellung (Y1) und mit einer vorhergehenden Soll-Lenkungsstellung (Y0) vergleichen. Die vorhergehende Soll-Lenkungsstellung (Y0) kann beispielsweise von einem vorhergehenden Durchlauf der Schritte des offenbarten Verfahrens kommen. Auf der Grundlage dieses Vergleichs kann der Controller 48 gezielt die Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 aktivieren.
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Beispielsweise, im Schritt 350, kann der Controller 48 bestimmen, ob die Soll-Lenkungsstellung (Y1) von der vorhergehenden Soll-Lenkungsstellung (Y0) verschieden ist. Allgemeiner ausgedrückt, der Controller 48 kann bestimmen, ob der Soll-Lenkvorgangsparameter vom vorhergehenden Soll-Lenkvorgangsparameter verschieden ist. Wenn der Controller 48 bestimmt, dass die Soll-Lenkungsstellung (Y1) und die vorhergehende Soll-Lenkungsstellung (Y0) gleich sind (Schritt 350, NEIN), kann der Controller 48 im Schritt 360 einen Befehl erzeugen, um die Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht zu aktivieren. Beispielsweise können die Soll-Lenkungsstellung (Y1) und die vorhergehende Soll-Lenkungsstellung (Y0), die gleich sind, anzeigen, dass der Maschinenführer die Stellung der Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht verändert hat. Deshalb kann, selbst wenn die Soll-Lenkungsstellung (Y1) von der Ist-Lenkungsstellung (Z) verschieden ist, eine Kraftrückführung unerwünscht und/oder unnötig sein. Beispielsweise kann die Ist-Lenkungsstellung (Z) aufgrund von durch den Boden hervorgerufenen Kräften von der Soll-Lenkungsstellung (Y1) verschieden sein; diese Kräfte bewirken eine Änderung der Stellung der Lenkung 18, ohne dass der Maschinenführer eine Eingabe gemacht hat. Indem im Schritt 360 ein Befehl erzeugt wird, um die Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht zu aktivieren, kann der Controller 48 die Übertragung solcher durch den Boden hervorgerufener Kräfte (Rückstoß) an den Maschinenführer verhindern. In einer Situation, in der die Soll-Lenkungsstellung (Y1) und die vorhergehende Soll-Lenkungsstellung (Y0) gleich sind und die Soll-Lenkungsstellung (Y1) gleich der tatsächlichen Lenkungsstellung (Z) ist, kann das Lenksystem 17 abweichungsfrei funktionieren (da die Ist-Lenkungsstellung (Z) der Soll-Lenkungsstellung (Y1)) folgt, und somit kann auch eine Kraftrückführung unerwünscht und/oder unnötig sein. Allgemeiner ausgedrückt, wenn der Controller 48 bestimmt, dass der Soll-Lenkvorgangsparameter und die vorhergehende Lenkungsstellung gleich sind, kann der Controller 48 einen Befehl erzeugen, um die Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht zu aktivieren.
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Wenn der Controller 48 bestimmt, dass die Soll-Lenkungsstellung (Y1) und die vorhergehende Soll-Lenkungsstellung (Y0) verschieden sind (Schritt 350, JA), kann der Controller 48 im Schritt 370 bestimmen, ob die Soll-Lenkungsstellung (Y1) von der Ist-Lenkungsstellung (Z) verschieden ist. Wenn der Controller 48 bestimmt, dass die Ist-Lenkungsstellung (Z) von der Soll-Lenkungsstellung (Y1) verschieden ist (Schritt 370, JA), kann der Controller 48 im Schritt 380 einen Befehl erzeugen, um die Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung 20 via Steuerung der Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 zu aktivieren. Der Grad der Kraftrückführung, den der Controller 48 der Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 für eine Anwendung auf die Maschinenführereingabevorrichtung 20 anweist, kann auf verschiedenen Verfahren, Verweislisten und/oder Relationen basieren. Beispielsweise kann der Controller 48 einen Grad der Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung 20 bereitstellen, der proportional zur Fehlerabweichung zwischen der Soll-Lenkungsstellung (Y1) und der Ist-Lenkungsstellung (Z) ist. Auf diese Weise kann der Controller 48 eine Kraftrückführung an eine Maschinenführereingabevorrichtung 20 bereitstellen, wenn die Soll-Lenkungsstellung (Y1) von der vorhergehenden Soll-Lenkungsstellung (Y0) verschieden ist, da diese Abweichung auf den Maschinenführer zurückzuführen sein kann, der die Ist-Stellung (X) der Maschinenführereingabevorrichtung 20 verändert hat. Außerdem sorgt die Kraftrückführung für eine haptische Rückmeldung an den Maschinenführer, die der Änderung bei der Lenkung entspricht, die der Maschinenführer via Maschinenführereingabevorrichtung 20 eingegeben hat. Dem Maschinenführer kann damit ins Bewusstsein gebracht werden, dass die Ist-Lenkungsstellung (Z) nicht die Soll-Lenkungsstellung (Y1) widerspiegelt. In allgemeineren Ausführungsformen kann der Controller 48, wenn er bestimmt, dass der Soll-Lenkvorgangsparameter und der vorhergehende Soll-Lenkvorgangsparameter verschieden sind, dann bestimmen, ob der Soll-Lenkvorgangsparameter vom Ist-Lenkvorgangsparameter verschieden ist. Wenn der Controller 48 bestimmt, dass der Ist-Lenkvorgangsparameter vom Soll-Lenkvorgangsparameter verschieden ist, kann der Controller 48 einen Befehl erzeugen, um die Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung 20 via Steuerung der Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 zu aktivieren. Der Grad der Kraftrückführung, den der Controller 48 der Lenkkraft-Rückführungsvorrichtung 60 für eine Anwendung auf die Maschinenführereingabevorrichtung 20 anweist, kann auf verschiedenen Verfahren, Verweislisten und/oder Relationen basieren.
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Wenn der Controller 48 bestimmt, dass die Ist-Lenkungsstellung (Z) der Soll-Lenkungsstellung (Y1) gleich ist (Schritt 370, NEIN), kann der Controller 48 im Schritt 360 einen Befehl erzeugen, um die Kraftrückführung an die Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht zu aktivieren. Der Controller 48 darf die Kraftrückführung nicht aktivieren, da die Soll-Lenkungsstellung (Y1), die der Ist-Lenkungsstellung (Z) gleich ist, wahrscheinlich angibt, dass das Lenksystem 17 abweichungsfrei funktioniert. Das heißt, die Ist-Lenkungsstellung (Z) folgt der Soll-Lenkungsstellung (Y1), und folglich kann eine Kraftrückführung unerwünscht und/oder unnötig sein. In allgemeineren Ausführungsformen kann der Controller 48, wenn er bestimmt, dass der Ist-Lenkvorgangsparameter dem Soll-Lenkvorgangsparameter gleich ist, einen Befehl erzeugen, um die Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 nicht zu aktivieren.
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Der Controller 48 kann die Schritte 310 bis 380 iterativ in vorgegebenen Intervallen ausführen, beispielsweise in der Größenordnung von zehn oder einhundert Mal pro Sekunde. In weiteren Ausführungsformen kann der Controller 48 die Schritte 310 bis 380 mehr oder weniger häufig als zehn oder einhundert Mal pro Sekunde ausführen. Der Controller 48 kann die Ausführung der Schritte 310 bis 380 stoppen, wenn eine gezielte Aktivierung einer Kraftrückführung nicht länger benötigt und/oder gewünscht wird. Beispielsweise kann der Controller 48 die Ausführung der Schritte 310 bis 380 stoppen, wenn die Maschine 10 abgeschaltet wird und/oder wenn der Maschinenführer der Maschine 10 von Hand ein Signal eingibt, das dem Controller 48 befiehlt, die gezielte Aktivierung der Kraftrückführung zur Maschinenführereingabevorrichtung 20 zu stoppen.
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Das offenbarte Lenksystem 17 kann eine gezielte Aktivierung einer Kraftrückführung zu einer Maschinenführereingabevorrichtung 20, die einer Bewegung der Lenkung 18 entspricht, ermöglichen. Das Lenksystem 17 kann einen Betrieb einer Kraftrückführung in Situationen ermöglichen, in denen der Maschinenführer eine haptische Rückmeldung zu den Bodenverhältnissen, bei denen die Maschine 10 fährt, benötigt oder wünscht. Außerdem kann das Lenksystem 17 ermöglichen, dass in Situationen, in denen ein Rückstoß von durch den Boden hervorgerufenen Kräften auf die Lenkung 18 auftreten könnte, die Kraftrückführung nicht in Betrieb ist, wodurch plötzliche, unerwartete Bewegungen der Maschinenführereingabevorrichtung 20 verhindert werden.
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Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Lenksystem vorgenommen werden können. Weitere Ausführungsformen werden dem Fachmann bei der Betrachtung der Beschreibung und der Umsetzung des offenbarten Lenksystems offensichtlich werden. Beispielsweise sind die offenbarten Verfahren zur gezielten Aktivierung einer Kraftrückführung an eine Maschinenführereeingabevorrichtung nicht auf Lenksysteme beschränkt. Die offenbarten Verfahren können auf andere Systeme angewendet werden, die elektrohydraulische Steuerungssysteme nutzen. Beispielsweise können die offenbarten Verfahren zusammen mit Maschinen verwendet werden, die hydraulisch betriebene Anbaugeräte verwenden, wie etwa Baggerlader, Frontlader und/oder Maschinen mit einem hydraulischen Bohrgerät. Diesen Maschinen zugeordnete Maschinenführereingabevorrichtungen können den Betrieb solcher hydraulischer Anbaugeräte mit oder ohne Kraftrückführung auf der Grundlage der vom Arbeitsort hervorgerufenen Kräfte auf die hydraulischen Anbaugeräte steuern. Die offenbarten Verfahren können verwendet werden, um die Kraftrückführung für solche Maschinen gezielt zu aktivieren. Die Beschreibung und die Beispiele sollen lediglich als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Schutzbereich von den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten angegeben wird.
