DE19961532A1

DE19961532A1 - Ergonomische elektronische Handsteuerung für einen Motorgrader

Info

Publication number: DE19961532A1
Application number: DE19961532A
Authority: DE
Inventors: Craig B Kelley; Daniel E Shearer; Susan M Boast
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2000-07-27
Also published as: US6152239A; CA2293991A1

Abstract

Eine ergonomische Handsteuerung wird offenbart. Die Handsteuerung weist einen Steuerhebel auf, der entlang einer Vielzahl von Achsen bewegbar ist, wobei die Bewegung des Steuerhebels entlang von irgendeiner der Achsen ein elektronisches Eingangssignal an einen elektronischen Steuercomputer überträgt, um eine Vielzahl von Motorgraderfunktionen zu steuern. Ein zweites Ende des Steuerhebels weist eine Fingerablage und eine Reihe von Stufen auf, die voneinander durch eine aufrechte Kante getrennt sind. Auf jeder der Stufen ist ein Schalter montiert. Die Bewegung der Schalter entlang irgendeiner von einer Vielzahl von Achsen wird verwendet, um eine von einer Vielzahl von Motorgraderfunktionen durch den elektronischen Steuercomputer zu steuern. Die Konstruktion der Handsteuerung gestattet es einem Bediener, ordnungsgemäß eine Hand auf der Handsteuerung zu positionieren, ohne zu erfordern, daß der Bediener auf die Handsteuerung schaut.

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Motor grader bzw. Straßenhobel und insbesondere auf einen Mo torgrader, der eine ergonomische, elektronische Hand steuerung aufweist.

Technischer Hintergrund

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Motor grader bzw. Straßenhobel, der eine ergonomische elektro nische Handsteuerung aufweist, um eine Vielzahl von Funk tionen des Motorgraders von einer einzigen Handsteuerung aus zu steuern. Die elektronische Handsteuerung weist Merkmale auf, die es einem Bediener ermöglichen, schnell und genau eine Hand auf der Handsteuerung zu positionie ren, ohne zu erfordern, daß der Bediener auf die Hand steuerung schaut.

Motorgrader weisen typischerweise viele Handsteuerungen auf, um Funktionen auszuführen, wie beispielsweise die Positionierung eines Werkzeuges oder eines Schildes in einer von verschiedenen Orientierungen, die Gelenkanord nung des Rahmens des Graders bzw. Straßenhobels und die Einstellung von anderen Gradereinstellungen. Bei den mei sten Gradern sind diese Handsteuerungen voneinander beab standet. Heutige Motorgrader erfordern zahlreiche Hand steuerungen, da typischerweise jede Handsteuerung verwen det wird, um nur eine oder zwei Funktionen zu steuern. Oft muß der Bediener des Motorgraders den Grader steuern, während er die Handsteuerungen verwendet, um viele andere Funktionen auszuführen, wie beispielsweise die Einstel lung der Schildverkippung, die Einstellung des Schildwin kels relativ zum Rahmen und die Einstellung des Gelenkes des Graderrahmens. Die Ausführung aller dieser Funktionen unter Verwendung der vielen Handsteuerungen, während man das Fahrzeug mit dem Lenkrad lenkt, ist schwierig, inef fizient und ermüdend für den Bediener. Der Bediener muß oft eine oder beide Hände vom Lenkrad entfernen, um die anderen Steuerungen zu betätigen. Zusätzlichen muß der Bediener visuell überprüfen, um sicherzustellen, daß die ordnungsgemäße Handsteuerung ausgewählt worden ist. Um somit die Schwierigkeit zu verringern, die Effizienz zu steigern und die Ermüdung des Bedieners zu verringern, ist es wünschenswert, eine ergonomische Handsteuerung vorzusehen, die es einem Bediener gestattet, schnell und ordnungsgemäß eine Hand auf der Handsteuerung zu positio nieren, ohne eine visuelle Überprüfung der Handsteuerung zu erfordern. Es ist auch wünschenswert, eine derartige Handsteuerung vorzusehen, die es einem Bediener gestat tet, eine Vielzahl von Funktionen von der gleichen Hand steuerung aus zu steuern.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine wirkungsvolle und ergonomische Handsteuerung für einen Motorgrader vor. Die Handsteuerung gestattet es, daß der Bediener schnell eine Hand in der ordnungsgemäßen Orientierung positioniert, um eine Vielzahl von Funktionen von der einzelnen Handsteue rung zu steuern, ohne auf die Handsteuerung zu sehen.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel weist die Handsteue rung für einen Motorgrader ein elektrohydraulisches Steu ersystem auf, und zwar mit einem elektronischen Steuer computer, der mit einer Vielzahl von elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen verbunden ist, wobei jeder davon mit mindestens einem von einer Vielzahl von Hydraulikven tilen verbunden ist. Jedes der Hydraulikventile ist mit einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbunden, mit einem Hydraulikzylinder oder mit einem Hydraulikmotor. Die Handsteuerung weist weiter einen Joystick bzw. Steu erhebel auf, und zwar mit einem ersten Ende entgegenge setzt zum zweiten Ende und in einer Vielzahl von Achsen bewegbar. Das zweite Ende weist eine Vielzahl von Stufen auf, die jeweils durch eine aufrechte Kante voneinander getrennt sind. Jede der Stufen weist einen Schalter auf, der in mindestens einer der Vielzahl von Achsen bewegbar ist. Die Bewegung der Schalter in einer der Achsen über trägt eine Vielzahl von elektrischen Eingangssignalen an den elektrischen Steuercomputer. Der elektrische Steuer computer überträgt ein Steuersignal zu einer der Vielzahl von elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen, an sprechend auf jedes der elektrischen Eingangssignale.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Handsteuerung weiter eine Fingerablage auf, und zwar benachbart zu einer der Vielzahl von Stufen und von der Stufe durch eine aufrechte Kante getrennt.

Somit gestattet die vorliegende Erfindung einem Bediener, schnell eine Hand auf einer elektronischen Handsteuerung zu orientieren, die verwendet wird, um Motorgraderfunk tionen zu steuern, ohne visuell die Handsteuerung zu überprüfen. Zusätzlich gestattet die vorliegende Erfin dung es dem Bediener, eine Vielzahl von Funktionen von einer einzigen Handsteuerung aus zu steuern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Motorgraders;

Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Motorgraders;

Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines elek trohydraulischen Steuersystems für den Motor grader; und

Fig. 4 ist eine Seitenperspektivansicht einer elektro nischen Handsteuerung, die gemäß der vorliegen den Erfindung konstruiert ist.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf die Figuren, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen An sichten anzeigen, ist ein Motorgrader bzw. Straßenhobel im allgemeinen mit 10 in den Fig. 1 und 2 bezeichnet. Der Motorgrader 10 wird primär als ein Endbearbeitungs werkzeug verwendet, um eine Erdoberfläche 11 zu einer letztendlichen Anordnung zu formen. Anstatt großer Mengen von Erde in Fahrrichtung zu bewegen, wie andere Maschi nen, wie beispielsweise ein Bulldozer, bewegt der Motor grader 10 relativ kleine Erdmengen von Seite zu Seite.

Der Motorgrader 10 weist einen vorderen Rahmen 12, einen hinteren Rahmen 14 und ein Schild 16 mit einem Oberteil 15 und einer Schneidkante 17 auf. Die vorderen und hinte ren Rahmen 12 und 14 werden durch Vorderräder 18 und Hin terräder 19 getragen. Eine Bedienerkabine 20, die die vielen Steuerungen enthält, und zwar einschließlich eines Lenkrades 80 und einer Vielzahl von elektronischen Hand steuerungen 90 (siehe Fig. 4), die notwendig sind, um den Motorgrader 10 zu betätigen, ist auf dem vorderen Rahmen 12 montiert. Ein Motor, der im allgemeinen bei 21 gezeigt ist, wird verwendet, um den Motorgrader 10 anzu treiben oder mit Leistung zu versorgen. Der Motor 21 ist am hinteren Rahmen 14 montiert. Ein (nicht gezeigtes) Standardgetriebe ermöglicht, daß der Motor 21 den Motor grader 10 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung antreibt, wie in der Technik bekannt. Das Getriebe weist eine Viel zahl von Vorwärts- und Rückwärtsgängen auf, die es dem Getriebe gestatten, in einer Vorwärtsposition, in einer Neutralposition und in einer Rückwärtsposition zu arbei ten. Solche Getriebe sind in der Technik bekannt. Somit gestattet das Getriebe dem Motorgrader 10, in einer Viel zahl von Vorwärts- oder Rückwärtsgängen zu arbeiten. Die Gänge genauso wie die Fahrrichtung können unter Verwen dung einer elektronischen Handsteuerung 90 ausgewählt werden, wie unten beschrieben.

Das Schild 16, auf das manchmal als Formplatte Bezug ge nommen wird, wird verwendet, um Erde zu bewegen. Das Schild 16 ist auf einer Verbindungsanordnung montiert, die im allgemeinen bei 22 gezeigt ist. Die Verbindungsan ordnung 22 gestattet es, daß das Schild 16 in eine Viel zahl von unterschiedlichen Positionen mit Bezug auf den Motorgrader 10 bewegt wird. Beginnend am Vorderteil des Motorgraders 10 und weiter nach hinten zum Schild 16 lau fend weist die Verbindungsanordnung 22 eine Zugstange 24 auf.

Die Zugstange 24 ist am vorderen Rahmen 12 mit einer Ku gelverbindung montiert. Die Position der Zugstange 24 wird durch drei Hydraulikzylinder gesteuert, auf die im allgemeinen als rechter Hubzylinder 28, als linker Hubzy linder 30 und als Mittelverschiebungszylinder 32 Bezug genommen wird. Eine im allgemeinen bei 34 gezeigte Kupp lung verbindet die drei Zylinder 28, 30 und 32 mit dem vorderen Rahmen 12. Die Kupplung 34 kann während der Schildumpositionierung bewegt werden, ist jedoch während der Erdbewegungsvorgänge fest stationiert. Die Höhe des Schildes 16 mit Bezug auf die Erdoberfläche 11 unter dem Motorgrader 10, auf die im allgemeinen als die Schildhöhe Bezug genommen wird, wird primär mit dem rechten Hubzy linder 28 und dem linken Hubzylinder 30 gesteuert. Jeder Hubzylinder 28 und 30 wirkt dahingehend, daß er das asso ziierte Ende des Schildes 16 anhebt und absenkt. Somit hebt und senkt der rechte Hubzylinder 28 das rechte Ende des Schildes 16. Der Mittelverschiebungszylinder 32 be wegt die Zugstange 24 von Seite zu Seite relativ zum vor deren Rahmen 12.

Die Zugstange 24 weist eine große flache Platte auf, auf die im allgemeinen als Joch-Platte 36 Bezug genommen wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Unter der Jochplatte 36 ist ein großes Zahnrad, welches allgemein als Kreis 38 be zeichnet wird. Der Kreis 38 wird durch einen Hydraulikmo tor gedreht, der im allgemeinen als Kreisantrieb 40 be zeichnet wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Drehung des Kreises 38 durch den Kreisantrieb 40 schwenkt das Schild 16 um eine Achse A, die an der Zugstange 24 festgelegt ist. Das Schild 16 ist an einem (nicht gezeigten) Schar nier am Kreis 38 mit einem (nicht gezeigten) Bügel mon tiert. Ein hydraulischer Schild-Kippzylinder 46 wird ver wendet, um den Bügel nach vorne oder nach hinten zu kip pen, und somit das Oberteil 15 des Schildes 16 nach vorne und hinten relativ zur Schneidkante 17 zu kippen. Das Schild 16 ist an einer Gleitverbindung in den Bügel mon tiert, was gestattet, daß das Schild 16 von Seite zu Sei te mit Bezug auf den Bügel verschoben oder umgeschaltet wird. Ein hydraulischer Seitenverschiebungszylinder 50, wie in Fig. 2 gezeigt, wird verwendet, um die Verschie bung von Seite zu Seite des Schildes 16 zu steuern.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist ein rechter Gelenkzylinder, der im allgemeinen bei 52 gezeigt ist, an der rechten Seite des hinteren Rahmens 14 montiert, und ein linker Gelenk zylinder, der im allgemeinen bei 54 gezeigt ist, ist an der linken Seite des hinteren Rahmens 14 montiert. Die rechten und linken Gelenkzylinder 52 und 54 sind hydrau lisch und werden verwendet, um den vorderen Rahmen 12 um eine in Fig. 1 gezeigte Achse B zu drehen. Die Achse B wird im allgemeinen als die Gelenkachse bezeichnet. In Fig. 2 wird der Motorgrader 10 in einem neutralen Ge lenkwinkel oder einem Gelenkwinkel von 0 positioniert.

Die hinteren Räder 19 werden durch ein (nicht gezeigtes) Differential angetrieben, wie in der Technik wohlbekannt.

Benachbart zu den Vorderrädern 18 ist ein hydraulischer rechter Lenkzylinder 82 und ein hydraulischer linker Lenkzylinder 84. Der rechte Lenkzylinder 82 und der linke Lenkzylinder 84 werden verwendet, um die Drehung der Vor derräder 18 zu steuern, und somit den Motorgrader 10 zu lenken. Bei einem herkömmlichen Motorgrader 10 wird die Drehung des Lenkrades 80 verwendet, um den rechten Lenk zylinder 82 und den linken Lenkzylinder 84 zu betätigen. Bei der vorliegenden Erfindung können elektronische Hand steuerungen 90, die durch ein elektrohydraulisches Steu ersystem 60 wirken, auch die Lenkung steuern, wie genauer unten beschrieben wird.

Ein hydraulischer Radanstellzylinder 86 stellt einen Rad anstellwinkel der Vorderräder 18 ein. Der Radanstellzy linder 86 stellt die Radanstellung der rechten und linken Vorderräder 18 synchron ein. Der Radanstellwinkel bezieht sich auf den Winkel zwischen dem Vorderrad 18 und einer Linie, die sich senkrecht nach oben von einer flachen Oberfläche der Erde 11 erstreckt. Der Radanstellwinkel wird vom Bediener verwendet, um den Motorgrader 10 bei Lenkvorgängen zu stabilisieren, um schärfere Lenkvorgänge des Motorgraders 10 zu ermöglichen, und um dabei zu hel fen, gegen die Seitenkräfte zu wirken, die von dem Schild 16 erzeugt werden, welches über die Oberfläche der Erde 11 kratzt. Im allgemeinen werden die Vorderräder 18 in der Richtung angestellt, in der das Schild 16 die bewegte Erde schiebt. Eine in der Technik bekannte Vier-Stangen- Verbindung gestattet es, daß die Radanstellung von beiden Vorderrädern 18 durch einen einzigen Radanstellzylinder 86 gesteuert wird.

Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines elek tro-hydraulischen Steuersystems 60 für den Motorgrader 10. Das Steuersystem 60 ist ausgelegt, um die verschiede nen Hydrauliksteuerungen des Motorgraders 10 zu betäti gen, wie oben beschrieben. Das System 60 weist eine Viel zahl von elektronischen Handsteuerungen 90 auf (siehe Fig. 4) die vom Block 62 dargestellt werden, die die Betä tigungsvorgänge der Hände des Bedieners an den Handsteue rungen 90 in eine Vielzahl von elektrischen Eingangs signalen umwandeln. Diese Eingangssignale tragen Betrieb sinformationen zu einem elektronischen Steuercomputer, der vom Block 64 dargestellt wird.

Der Steuercomputer 64 empfängt die elektrischen Eingangs signale, die von den Handsteuerungen 62 erzeugt werden, verarbeitet die Betriebsinformationen, die von den Ein gangssignalen befördert werden, und überträgt Steuersi gnale an eine Vielzahl von Antriebselektromagneten, von denen jeder in einer elektrohydraulischen Betätigungsvor richtung gelegen ist, die vom Block 66 dargestellt wird.

Der hydraulische Teil des Steuersystems 60 erfordert so wohl hohen hydraulischen Druck als auch niedrigen Vor steuerdruck. Hoher Hydraulikdruck wird von einer Hydrau likpumpe geliefert, die vom Block 68 dargestellt wird. Die Hydraulikpumpe 68 nimmt eine Drehbewegung auf, und zwar typischerweise vom Motor 21 des Motorgraders 10, und erzeugt hohen Hydraulikdruck. Niedriger Pilot- bzw. Vor steuerdruck wird von einem Hydraulikdruckreduzierungsven til geliefert, welches vom Block 70 dargestellt wird. Das Hydraulikdruckreduzierungsventil 70 nimmt hohen Hydrau likdruck von der Hydraulikpumpe 68 auf und liefert nied rigen Pilot- bzw. Vorsteuerdruck zu den elektrohydrauli schen Betätigungsvorrichtungen 66.

Jede elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung 66 weist einen elektrischen Antriebselektromagneten und ein Hy draulikventil auf. Der Elektromagnet empfängt Steuersi gnale von dem elektronischen Steuercomputer 64 und er zeugt eine gesteuerte mechanische Bewegung eines Kern schaftes der Betätigungsvorrichtung 66. Das Hydraulikven til nimmt sowohl die gesteuerte mechanische Bewegung des Kernschaftes der Betätigungsvorrichtung 66 als auch den niedrigen Vorsteuerdruck von dem Hydraulikdruckreduzie rungsventil 70 auf und erzeugt gesteuerten Vorsteuerhy draulikdruck für Hydraulikventile, die vom Block 72 dar gestellt werden.

Die Hyraulikventile 72 empfangen sowohl gesteuerten Vor steuerhydraulikdruck von den elektrohydraulischen Betäti gungsvorrichtungen 66 als auch hohen Hydraulikdruck von der Hydraulikpumpe 68, und erzeugen gesteuerten hohen Hy draulikdruck für hydraulische Betätigungsvorrichtungen, Zylinder und Motoren, die vom Block 74 dargestellt wer den.

Die hydraulischen Betätigungsvorrichtungen, Zylinder und Motoren 74 nehmen gesteuerten hohen Hydraulikdruck von den Hydraulikventilen 72 auf, und erzeugen eine mechani sche Kraft zur Bewegung des vorderen Rahmens 12 des Gra ders 10 und von verschiedenen mechanischen Verbindungen, die vom Block 76 dargestellt werden. Wie oben beschrie ben, richtet die Bewegung des vorderen Rahmens 12 des Graders 10 mit Bezug auf den hinteren Rahmen 14 des Gra ders 10 den Gelenkwinkel ein. Die Bewegung der mechani schen Verbindungen 76 richtet die Position des Schildes 16 oder von anderen Werkzeugen ein.

Jede hydraulische Betätigungsvorrichtung, jeder Zylinder und jeder Motor 74, wie beispielsweise die Hubzylinder 28 und 30 und der Kreisantriebsmotor 40 weisen einen elek tronischen Positionssensor auf, der vom Block 78 darge stellt wird. Die elektronischen Positionssensoren 78 übertragen Informationen bezüglich der Position ihrer je weiligen hydraulischen Betätigungsvorrichtung, ihres Zy linders oder Motors 76 zum elektronischen Steuercomputer 64. In dieser Weise kann der Steuercomputer 64 beispiels weise den Gelenkwinkel des Graders 10 bestimmen und das Schild 16 positionieren. Mit einer solchen Information kann der Steuercomputer 64 zusätzliche Vorgänge ausfüh ren.

In Fig. 4 ist eine elektronische Handsteuerung im allge meinen bei 90 gezeigt. Die Handsteuerung 90 weist einen Joystick bzw. Steuerhebel 92 auf. Der Steuerhebel 92 weist ein erstes Ende 94 auf, welches an einer Basis 96 montiert ist. Der Steuerhebel 92 ist entlang einer ersten Achse 98 und einer zweiten Achse 100 bewegbar, die im allgemeinen senkrecht zur ersten Achse 98 ist. Der Steu erhebel 92 ist um eine dritte Achse 102 drehbar, die senkrecht sowohl zur ersten Achse 98 als auch zur zweiten Achse 100 ist. In dieser Beschreibung und in den beige fügten Ansprüchen bedeutet der Ausdruck bewegbar in einer Achse sowohl eine lineare Bewegung des Steuerhebels 92 entweder in der ersten Achse 98 oder in der zweiten Achse 100 als auch eine Drehung des Steuerhebels 92 um die dritte Achse 102. Der Steuerhebel 92 ist auch entlang von Achsen zwischen der ersten Achse 98 und der zweiten Achse 100 bewegbar.

Der Steuerhebel 92 weist ein zweites Ende 104 entgegenge setzt zum ersten Ende 94 auf. Das zweite Ende 104 weist eine Reihe von Stufen 106 auf, von denen jede von den an deren durch eine aufrechte Kante 107 getrennt wird. Vor zugsweise bilden die Stufen 106 und die aufrechten Kanten 107 eine Miniaturtreppenstruktur, wie in Fig. 4 gezeigt. Ein Schalter 108 ist auf jeder Stufe 106 montiert. Jede Stufe 106 weist vorzugsweise ein texturiertes Kissen 109 auf. Das zweite Ende 104 weist auch eine Fingerablage 110 auf, die von einer der Stufen 106 durch eine aufrechte Kante 107 getrennt ist. Wie dem Fachmann klar sein wird, kann die Fingerablage 110 auch einen Schalter 108 aufwei sen. Die Stufen 106 und die aufrechten Kanten 107 bilden angenehme Anordnungsflächen für die Finger des Bedieners, was eine schnelle Anordnung bzw. Positionierung ohne Sichtkontakt gestattet. Sie sehen auch eine ergonomisch bequeme Lage für die Finger des Bedieners vor.

Die Schalter 108 können Momenten- oder Kippschalter oder Schwenkschalter aufweisen, und zwar abhängig von ihrer Funktion. Die Schalter 108 sind entlang der ersten Achse 98, entlang der zweiten Achse 100 oder sowohl entlang der ersten Achse 98 als auch entlang der zweiten Achse 100 bewegbar, und zwar abhängig von ihrer Konstruktion. Die Bewegung der Schalter 108 entweder in der ersten Achse 98 oder in der zweiten Achse 100 überträgt eine Vielzahl von elektronischen Eingangssignalen zum elektronischen Steu ercomputer 64. Der elektronische Steuercomputer 64 über trägt ein Ausgangssignal ansprechend auf jedes Eingangs signal zu einer der elektrohydraulischen Betätigungsvor richtungen 66, um eine Betätigung eines hydraulischen Ventils 72 zur Steuerung der mechanischen Verbindungen 76 zu bewirken.

Beispielsweise weist einer der Schalter 108 einen Momen tenkippschalter auf, der entlang der ersten Achse 98 be wegbar ist. Die Bewegung des Schalters 108 in einer er sten Richtung auf der ersten Achse 98 überträgt ein elek tronisches Eingangssignal an den elektronischen Steuer computer 64. Der elektronische Steuercomputer 64 über trägt ein erstes Steuersignal zu einer der elektrohydrau lischen Betätigungsvorrichtungen 66, um zu bewirken, daß das Getriebe in einen höheren Gang nach oben schaltet. Die Bewegung des Schalters 108 in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung auf der ersten Achse 98 bewirkt, daß das Getriebe nach unten in einen niedri geren Gang schaltet.

Beispielsweise steuert einer der Schalter 108 den Radan stellzylinder 86 durch das elektrohydraulische Steuersy stem 60. Die Bewegung des Schalters 108 in einer ersten Richtung entlang der zweiten Achse 100 vergrößert den Radanstellwinkel der Vorderräder 18 solange der Schalter 108 in der ersten Richtung bewegt wird. Die Bewegung des Schalters 108 in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung in der zweiten Achse 100 verringert den Radanstellwinkel solange der Schalter 108 in der zweiten Richtung bewegt wird.

Beispielsweise weist einer der Schalter 108 einen Drei- Positionen-Schalter auf, der die Fahrtrichtung des Motor graders 10 durch das elektrohydraulische Steuersystem 60 steuert. Die Bewegung des Schalters 108 in eine erste Po sition sendet ein elektrisches Eingangssignal an den elektronischen Steuercomputer 64, der ein erstes Steuer signal zu einer elektrohydraulischen Betätigungsvorrich tung 66 sendet, um das Getriebe in eine Vorwärtsrichtung oder -position zu schalten. Die Bewegung des Schalters 108 in eine zweite Position sendet ein zweites Steuersi gnal und schaltet das Getriebe in die Neutralposition. Die Bewegung des Schalters 108 in eine dritte Position sendet ein drittes Steuersignal und schaltet das Getriebe in eine Rückwärtsposition.

Wie oben beschrieben ist der Steuerhebel 92 entlang der ersten Achse 98, entlang der zweiten Achse 100 oder ent lang der dritten Achse 102 bewegbar. Die Bewegung des Steuerhebels 92 entlang von irgendeiner der Achsen über trägt elektrische Eingangssignale an den elektronischen Steuercomputer 64. Der elektronische Steuercomputer 64 überträgt dann ein Steuersignal zu mindestens einer der elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen 66 anspre chend auf jedes Eingangssignal. Wie oben beschrieben be tätigt die Betätigung von einer der elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen 66 entweder einen Hydraulikzy linder, einen Hydraulikmotor oder eine hydraulische Betä tigungsvorrichtung 74.

Beispielsweise sendet die Bewegung des Steuerhebels 92 in einer ersten Richtung auf der ersten Achse 98 ein elek tronisches Eingangssignal an den elektronischen Steuer computer 64, um entweder den linken Hubzylinder 30 oder den rechten Hubzylinder 28 zu betätigen. Somit senkt die Bewegung des Steuerhebels in einer ersten Richtung auf der Achse 98 die linke oder rechte Seite des Schildes 16, und die Bewegung des Steuerhebels 92 in einer zweiten Richtung auf der ersten Achse 98 hebt die linke oder rechte Seite des Schildes 16. Beispielsweise kann die Be wegung des Steuerhebels 92 entlang der Achse 100 verwen det werden, um die Betätigung des rechten Lenkzylinders 92 und des linken Lenkzylinders 94 zu steuern. Somit dreht die Bewegung des Steuerhebels 92 in einer ersten Richtung entlang der zweiten Achse 100 die Vorderräder 18 in einer ersten Richtung, während die Bewegung des Steu erhebels 92 in einer zweiten Richtung auf der Achse 100 die Vorderräder 18 in einer zweiten Richtung entgegenge setzt zur ersten Richtung dreht. Somit kann die Bewegung des Steuerhebels 92 auf der Achse 100 verwendet werden, um die Lenkung des Motorgraders 10 zu steuern. Beispiels weise kann die Drehung des Steuerhebels 92 um die dritte Achse 102 verwendet werden, um den Kreisantrieb 40 zu be tätigen und dadurch den Gelenkwinkel des Schildes 16 zu steuern.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine ergonomische elektronische Handsteuerung 90, die verwen det werden kann, um eine Vielzahl von Funktionen eines Motorgraders bzw. Straßenhobels 10 durch ein elektrohy draulisches Steuersystem 60 zu steuern. Die elektronische Handsteuerung 90 weist einen Steuerhebel 92 mit einem er sten Ende 94 und einem zweiten Ende 104 auf. Der Steuer hebel 92 ist entlang einer Vielzahl von Achsen bewegbar, und die Bewegung des Steuerhebels 92 in irgendeiner der Achsen erzeugt elektrische Eingangssignale, die durch das elektrohydraulische Steuersystem 60 verwendet werden, um eine Vielzahl von Funktionen des Motorgraders 10 zu steu ern. Das zweite Ende 104 des Steuerhebels 92 weist eine Reihe von Stufen 106 auf, wobei jede davon voneinander durch eine aufrechte Kante 107 getrennt wird. Ein Schal ter 108 ist auf jeder der Stufen 106 montiert. Das zweite Ende 104 weist vorzugsweise auch eine Fingerauflage 110 auf. Die Bewegung der Schalter 108 entlang einer von ei ner Vielzahl von Achsen erzeugt elektrische Eingangs signale, die durch das elektrohydraulische Steuersystem verwendet werden, um irgendeine der Vielzahl von Funktio nen des Motorgraders 10 zu steuern. Somit sieht die vor liegende Erfindung eine ergonomische elektronische Hand steuerung 90 vor, die es einem Bediener gestattet, ord nungsgemäß eine Hand auf der Handsteuerung 90 zu positio nieren, ohne zu erfordern, daß der Bediener auf die Hand steuerung 90 schaut. Die vorliegende Erfindung ist gemäß der entsprechenden rechtlichen Grundlagen beschrieben worden, somit ist die vorangegangene Beschreibung bei spielhaft und nicht einschränkend. Variationen und Modi fikationen an dem offenbarten Ausführungsbeispiel werden dem Fachmann offensichtlich werden und fallen in den Um fang der Erfindung. Entsprechend kann der Umfang des die ser Erfindung gewährten rechtlichen Schutzes nur durch das Studium der folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

1. Handsteuerung für einen Motorgrader bzw. Straßenho bel, die folgendes aufweist:
ein elektrohydraulisches Steuersystem mit einem elektronischen Steuercomputer, der mit einer Viel zahl von elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtun gen verbunden ist, wobei jeder der Vielzahl von elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen mit mindestens einem von einer Vielzahl von Hydraulik ventilen verbunden ist, und wobei jedes der Vielzahl von Hydraulikventilen mit einer hydraulischen Betä tigungsvorrichtung, einem Hydraulikzylinder oder ei nem Hydraulikmotor verbunden ist;
einen Joystick bzw. Steuerhebel mit einem ersten En de und einem entgegengesetzten zweiten Ende, der in einer Vielzahl von Achsen bewegbar ist;
wobei das zweite Ende eine Vielzahl von Stufen auf weist, die jeweils voneinander durch eine aufrechte Kante getrennt sind; und
wobei jede der Stufen einen Schalter aufweist, der auf mindestens einer der Vielzahl von Achsen beweg bar ist, wobei die Bewegung von jedem der Schalter auf den Achsen eine Vielzahl von elektrischen Ein gangssignalen zu dem elektronischen Steuercomputer überträgt, wobei der elektronische Steuercomputer ein Steuersignal zu einer der Vielzahl von elek trohydraulischen Betätigungsvorrichtungen anspre chend auf jedes der elektrischen Eingangssignale überträgt.

2. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 1, wobei das zweite Ende weiter eine Fingerauflage auf weist, wobei die Fingerauflage benachbart zu einer der Vielzahl von Stufen liegt, und von der Stufe durch eine aufrechte Kante getrennt wird.

3. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 1, die weiter ein Getriebe mit einer Vielzahl von Zahn rädern aufweist, wobei das Getriebe mit einer der elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen ver bunden ist, und wobei die Bewegung von einem der Schalter in einer ersten Richtung auf einer der er wähnten Achsen ein erstes Signal an die elektrohy draulische Betätigungsvorrichtung überträgt, die mit dem Getriebe verbunden ist;
wobei das Getriebe um mindestens einen Gang anspre chend auf das erste Steuersignal nach oben schaltet; und
wobei die Bewegung des Schalters in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung auf der erwähnten Achse ein zweites Steuersignal an die elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung über trägt, die mit dem Getriebe verbunden ist, wobei das Getriebe um mindestens einen Gang nach unten anspre chend auf das Steuersignal schaltet.

4. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 1, die weiter einen Radanstellzylinder aufweist, der mit einem Paar von Vorderrädern verbunden ist, wobei der Radanstellzylinder mit einer der elektrohydrau lischen Betätigungsvorrichtungen verbunden ist, und wobei die Bewegung von einem der Schalter in einer ersten Richtung auf einer der Achsen ein erstes Steuersignal zu der elektrohydraulischen Betäti gungsvorrichtung überträgt, die mit dem Radan stellzylinder verbunden ist, wobei der Radanstellzy linder einen Anstellwinkel der Vorderräder anspre chend auf das erste Steuersignal vergrößert; und wobei die Bewegung des Schalters in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung auf der erwähnten Achse ein zweites Steuersignal an die elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung über trägt, die mit dem Radanstellzylinder verbunden ist, wobei der Radanstellzylinder den Anstellwinkel der Vorderräder ansprechend auf das zweite Steuersignal verringert.

5. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 1, die weiter ein Getriebe mit einer Neutralposition, mit einer Vorwärtsposition, und einer Rückwärtsposi tion aufweist, wobei das Getriebe mit einer der elektrohydraulischen Betätigungsvorrichtungen ver bunden ist, und wobei einer der Schalter zwischen drei Positionen bewegbar ist;
wobei die Bewegung des erwähnten Schalters in eine erste Position ein erstes Steuersignal an die elek trohydraulische Betätigungsvorrichtung überträgt, die mit dem Getriebe verbunden ist, wobei das Ge triebe in die Vorwärtsposition ansprechend auf das erste Steuersignal schaltet;
wobei die Bewegung des Schalters in eine zweite Po sition ein zweites Steuersignal an die elektrohy draulische Betätigungsvorrichtung überträgt, die mit dem Getriebe verbunden ist, wobei das Getriebe in die Neutralposition ansprechend auf das zweite Steu ersignal schaltet; und
wobei die Bewegung des Schalters in eine dritte Po sition ein drittes Steuersignal an die elektrohy draulische Betätigungsvorrichtung überträgt, die mit dem Getriebe verbunden ist, wobei das Getriebe in die Rückwärtsposition ansprechend auf das dritte Steuersignal schaltet.

6. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 1, wobei die Bewegung des Steuerhebels in der Vielzahl von Achsen eine Vielzahl von elektrischen Eingangs signalen an den elektronischen Steuercomputer sen det, wobei der elektronische Steuercomputer ein Steuersignal an eine der Vielzahl von elektrohydrau lischen Betätigungsvorrichtungen ansprechend auf je des der elektrischen Eingangssignale sendet.

7. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 6, die weiter einen rechten Lenkzylinder und einen lin ken Lenkzylinder aufweist, wobei die rechten und linken Lenkzylinder jeweils mit einem Vorderrad und mit mindestens einer elektrohydraulischen Betäti gungsvorrichtung verbunden sind, wobei die Bewegung des Steuerhebels in einer ersten Richtung auf einer der Achsen ein erstes Steuersignal an die elektrohy draulischen Betätigungsvorrichtungen überträgt, die mit den rechten und linken Lenkzylindern verbunden sind, wobei die rechten und linken Lenkzylinder die Vorderräder in einer ersten Richtung ansprechend auf das erste Steuersignal drehen; und
wobei die Bewegung des Steuerhebels in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung auf der Achse ein zweites Steuersignal an die elektrohydrau lischen Betätigungsvorrichtungen überträgt, die mit den rechten und linken Lenkzylindern verbunden sind, wobei die rechten und linken Lenkzylinder die Vor derräder in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung ansprechend auf das zweite Steu ersignal drehen.

8. Handsteuerung für einen Motorgrader nach Anspruch 6, die weiter einen rechten Hubzylinder und einen lin ken Hubzylinder aufweist, wobei der rechte oder der linke Hubzylinder mit einem Schild und mit minde stens einer elektrohydraulischen Betätigungsvorrich tung verbunden ist, wobei die Bewegung des Steuerhe bels in einer ersten Richtung auf einer der Achsen ein erstes Steuersignal an die elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung überträgt, die mit dem rech ten oder dem linken Hubzylinder verbunden sind, wo bei der rechte oder linke Hubzylinder das Schild an sprechend auf das erste Steuersignal anhebt; und
wobei die Bewegung des Steuerhebels in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung auf der erwähnten Achse ein zweites Steuersignal an die elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung über trägt, die mit dem rechten oder linken Hubzylinder verbunden ist, wobei der rechte oder linke Hubzylin der das Schild ansprechend auf das zweite Steuersi gnal absenkt.