NL2033762B1 - Voertuig - Google Patents

Abstract

Voertuig omvattende een chassis en een eerste wielstel roteerbaar ten opzichte van het chassis om een eerste verticale draaias en een tweede Wielstel roteerbaar ten opzichte van het chassis om een tweede verticale draaias, waarbij elk wielstel een starre arm omvat met aan beide uiteinden een aandrijfbaar wiel en omvattende een besturing voor het onafhankelijk regelen van het toerental van elk wiel, waarbij de besturing ingericht is om het eerste en het tweede wielstel in een stuurstand te plaatsen door het onder een gewenste stuurhoek plaatsen van het eerste respectievelijk tweede wielstel middels regeling van het toerental van de wielen van het respectievelijke wielstel en waarbij de besturing ingericht is om het eerste wielstel in de vaste stand te plaatsen en tegelijkertijd het tweede wielstel in de stuurstand, waarbij in de vaste stand de arm van het wielstel een vaste hoek met de lengteas maakt.

Description

Voertuig

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een voertuig omvattende een chassis en een eerste wielstel roteerbaar ten opzichte van het chassis om een eerste verticale draaias en een tweede wielstel roteerbaar ten opzichte van het chassis om een tweede verticale draaias, waarbij elk wielstel een starre arm omvat met aan beide uiteinden een aandrijffbaar wiel en omvattende een besturing voor het onafhankelijk regelen van het toerental van elk wiel, waarbij de besturing ingericht is om het eerste en het tweede wielstel in een stuurstand te plaatsen door het onder een gewenste stuurhoek plaatsen van het eerste respectievelijk tweede wielstel middels regeling van het toerental van de wielen van het respectievelijke wielstel.

Een voertuig met een dergelijk stuur- en aandrijfsysteem is bekend. Het heeft het voordeel dat sturing van het voertuig zonder actieve stuurinrichting plaatsvindt en daarmee robuust en goedkoop uitgevoerd kan worden. Door de snelheid van de wielen aan de beide uiteinden van de starre arm individueel en verschillend aan te sturen kan een draaiing van het wielstel om de verticale draaias bewerkstelligd worden en kan de starre arm in een bepaalde positie ten opzichte van het chassis geplaatst worden. Dit zorgt voor een stuurbeweging van het voertuig. Als beide wielen van een wielstel met hetzelfde toerental aangedreven worden staat de arm onder een vaste hoek en in normale omstandigheden onder 90 graden met de lengteas van het voertuig en wordt een voortbewegingskracht parallel aan de lengteas uitgeoefend. Doordat het voertuig zich voortbeweegt op vier aangedreven wielen, is er ten alle tijden een maximale tractie.

De sturing van het voertuig door middel van twee wielstellen zorgt voor een grote wendbaarheid. Door de combinatie van grote wendbaarheid en tractie op vier wielen is dit type voertuig zeer geschikt voor landbouwtoepassingen.

Probleem bij genoemde voertuigen is dat bij sommige omstandigheden de regeling van de toerentallen van de afzonderlijke wielen onvoldoende snel of onvoldoende krachtig is om de gewenste voortbewegingsrichting aan te houden. Bij grote snelheden zorgen bijv. oneffenheden in het rijoppervlak voor grote krachten die de arm van een wielstel doen draaien om de draaias. De regeling van de toerentallen van de afzonderlijke wielen dient op deze verstoring snel en met een groot koppel te reageren om het voertuig in de gewenste richting te laten voortbewegen.

Het is het doel van de uitvinding een eenvoudige en robuuste regeling voor genoemd type voertuig te leveren.

Dit wordt bereikt met een voertuig met de maatregelen van conclusie 1.

In een voordelige uitvoering van het voertuig omvat het voertuig een snelheidssensor voor het afgeven van een snelheidssignaal en is de besturing ingericht voor het plaatsen van het eerste wielstel in de vaste stand in afhankelijkheid van het snelheidssignaal. Als het snelheidssignaal een bepaalde waarde overschrijdt, wordt het eerste wielstel in de vaste stand gezet. Hierdoor hoeft het eerste wielstel niet meer continu geregeld te worden naar zijn gewenste positie via de normale regeling van de toerentallen van het linker en rechter wiel van het wielstel. Dit vereenvoudigt de sturing en geeft een stabieler gedrag van het voertuig bij hoge snelheden.

De snelheid kan op velerlei op zich bekende manieren gemeten worden, zoals met GPS of met een toerentalsensor op de aandrijfas. Indien de aandrijving van de wielen elektrisch is, is het toerental en daarmee de snelheid eenvoudig af te leiden uit het profiel van de aandrijfstroom.

In een bijzondere uitvoering omvat het voertuig een slipsensor voor het afgeven van een slipwaarde en de besturing ingericht is voor het plaatsen van het wielstel in de vaste stand in afhankelijkheid van de slipwaarde. Slip wordt gekarakteriseerd door verschillende grip tussen linker en rechter wiel van een wielstel. Dit veroorzaakt neiging tot scheefstand van het wielstel en daarmee een ongewenste stuuruitslag. Omdat landbouwvoertuigen zich vaak over natte of ongelijke ondergrond voortbewegen, treedt vooral bij dit soort voertuigen slip op.

In een bijzondere uitvoering omvat de slipwaarde een maat voor het relatieve of absolute verschil in omtreksnelheid tussen het linker respectievelijk rechter wiel van hetzelfde wielstel. Deze omtreksnelheid kan eenvoudig gemeten worden met een toerentalsensor. De besturing ontvangt de gemeten toerentallen van het linker respectievelijk rechter wiel van een wielstel en bepaald hieruit de slipwaarde. Bij elektrisch aangedreven wielen kan de slipwaarde ook bepaald worden door het meten van verschil in koppel tussen het linker en rechter wiel.

In een verdere bijzondere uitvoering van een voertuig volgens de uitvinding is de besturing ingericht om het eerste wielstel uit de vaste stand in de stuurstand te plaatsen is als de gewenste stuurhoek een grenswaarde overschrijdt. Bij grote gewenste stuurhoek dienen beide wielstellen voor een draaiing te zorgen. Doordat beide wielstellen bijdragen aan de draaiing is een bocht met kleine draaicirkel mogelijk en toch met kleine scheefstand van de starre armen van de wielstellen.

Het is verder voordelig indien het eerste wielstel uitsluitend het achterste wielstel is, gezien in de normale rijrichting. Het achterste wielstel is daarop volgend waarbij het aangedreven voorste wielstel het voertuig in de gewenste richting trekt. Dit is vooral handig voor een landbouwvoertuig die vaak op ongelijke ondergrond moet rijden.

Het aangedreven voorste wielstel trekt dan als het ware het achterste volgende wielstel over de ongelijkheden van de ondergrond heen.

In weer een andere voordelige uitvoering van de uitvinding omvat het voertuig een mechanische rem of klem voor het vastzetten van de draaias van het eerste wielstel in de vaste stand. Dit is een robuuste constructie die niet afhankelijk is van de mate van aansturing van de wielen.

In een weer andere voordelige uitvoering van de uitvinding is de besturing ingericht voor het plaatsen van het eerste wielstel in de vaste stand door actieve aansturing van de toerentallen van beide wielen van het wielstel. Dit vereist geen extra mechanische maatregelen en geschiedt volledig op basis van software. De software stuurt het linker respectievelijk rechter wiel van een wielstel dan aan met verschillend toerental zodanig dat de arm weer in zijn uitgangspositie (setpoint) onder een vaste hoek met de lengteas komt te staan. Als extra voordeel maakt deze uitvoering een zekere speling mogelijk in de stand van de arm. Daarmee wordt er een soepele aanpassing aan onregelmatigheden in de bodem gevormd. Door de kracht van de terugkoppeling naar het setpoint te regelen kan de mate van speling geregeld worden.

In een voorkeursuitvoering zijn de wielen hydraulisch aandrijfbaar. De omstandigheden in de landbouw zijn vaak extreem met bijvoorbeeld veel vocht en stof.

Ook zijn vaak grote vermogens vereist. Een hydraulische aandrijving is robuust en ongevoelig voor vocht en stof en kan grote vermogens met een relatief kleine motor opwekken.

In een andere voorkeursuitvoering zijn de wielen elektrisch aandrijfbaar.

Met een elektrische aandrijving is een zeer precieze aansturing mogelijk.

In een andere bijzondere uitvoering is het voertuig een landbouwvoertuig omvattende een werkunit voor het uitvoeren van een landbouwkundige bewerking. Een landbouwvoertuig heeft typisch twee werkstanden: een transportstand op relatief hoge snelheid waarbij de werkunit niet actief is en een werkstand met actieve werkunit voor het uitvoeren van een landbouwkundige bewerking met relatieve lage voortbewegingssnelheid.

In een weer een andere bijzondere uitvoering is de besturing automatisch.

Indien het voertuig een door een persoon bediend en bestuurd voertuig is kan de besturing handmatig geactiveerd worden. Het is echter voordelig indien de besturing automatisch is om zo onveilige situaties bij bijvoorbeeld te hoge snelheden of te scherp ingestuurde bochten te voorkomen. Automatische besturing is evident indien het gehele voertuig autonoom is, zoals bij een robot.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren.

Figuur 1 toont een schematische weergave in bovenaanzicht van een voertuig volgens de uitvinding in de vorm van een landbouwvoertuig;

Figuur 2 toont een schematische weergave in zijaanzicht van een voertuig volgens de uitvinding in het geval van een oneffenheid op de bodem;

Figuur 3A toont een schematische weergave in bovenaanzicht van een voertuig volgens de uitvinding met een wielstel in stuurstand en een wielstel in de vaste stand;

Figuur 3B toont een schematische weergave in bovenaanzicht van een voertuig volgens de uitvinding met beide wielstellen in de stuurstand.

Figuur 1 toont een landbouwvoertuig 1 in de vorm van een maai- laadcombinatie omvattende een werkunit 8 voor het uitvoeren van een landbouwkundige bewerking. De aan de voorzijde aangebrachte werkunit 8 omvat een maaibalk om gras te maaien welk vervolgens in een niet afgebeelde container op het voertuig 1 wordt geladen. De besturing 6 van het voertuig 1 is automatisch en het voertuig 1 maait, laadt en transporteert het gemaaide gras verder geheel autonoom. Elk wiel 5 van beide wielstellen 3A, 3B is door een eigen aandrijfmotor onafhankelijk elektrisch aandrijfbaar.

Het voertuig 1 omvat een chassis 2 en een eerste wielstel 3A roteerbaar ten opzichte van het chassis 2 om een eerste verticale draaias 4A en een tweede wielstel 3B roteerbaar ten opzichte van het chassis 2 om een tweede verticale draaias 4B, waarbij elk wielstel 3A, 3B een starre arm omvat met aan beide uiteinden een aandrijfbaar wiel 5 en omvattende een besturing 6 voor het onafhankelijk regelen van het toerental van elk wiel 5, waarbij de besturing 6 ingericht is om het eerste en het tweede wielstel 3A, 3B in een stuurstand te plaatsen door het onder een gewenste stuurhoek a plaatsen van het eerste respectievelijk tweede wielstel 3A, 3B middels regeling van het toerental van de wielen 5 van het respectievelijke wielstel 3A, 3B en waarbij de besturing 6 ingericht is om het eerste wielstel 3A in de vaste stand te plaatsen en tegelijkertijd het tweede wielstel 3B in de stuurstand, waarbij in de vaste stand de arm van het wielstel 3A, 3B een vaste hoek van bij voorkeur 90 graden maakt met de lengteas L. In de meeste gevallen, zoals ook afgebeeld in Figuur 1, zal deze hoek een hoek van 90 graden zijn waarbij het voertuig in de normale positie in rechte lijn evenwijdig aan de lengteas voortbeweegt.

In sommige gevallen is het echter voordelig om het voertuig 1 in een zogenaamde hondengang (niet afgebeeld) te plaatsen, waarbij de armen van beide wielstellen 3A, 3B een zelfde hoek anders dan 90 graden maken met de lengteas L.

Hierbij lopen de wielen 5 van het voorste wielstel 3B en de wielen van het achterste wielstel 3A niet in elkaars spoor. Deze hondengang is met name voordelig als het landbouwvoertuig zich over modderige ondergrond beweegt. De stuurhoek a van elk 5 wielstel 3A, 3B ten opzichte van de lengteas L wordt gemeten met een overeenkomstige hoeksensor 11.

Sturing van het voertuig 1 vindt plaats doordat de besturing 6 de toerentallen van het linker respectievelijk rechter wielstel van een wielstel regelt. In Figuur 3A wordt schematische een sturing naar rechts aangegeven. Hierbij zal in rijrichting R gezien het rechter wiel 5 van het voorste wielstel 3B op een lager toerental dan het linker wiel van ditzelfde wielstel 3B worden aangestuurd door de besturing 6. Dergelijke toerental geregelde aansturing gebeurt op een op zich bekende wijze middels een frequentie geregelde wisselstroom. Door de verschillende toerentallen zal de arm van het wielstel 3a, 3B een hoek maken met lengteas L. De besturing 6 krijgt terugkoppeling van de stuurhoek a via een signaal van de hoeksensor 11.

De besturing 6 is ingericht voor het plaatsen van het eerste wielstel 3A in de vaste stand door actieve aansturing van de toerentallen van beide wielen 3A, 3B van het wielstel. Figuur 3A toont het voertuig waarbij het eerste wielstel 3A uitsluitend het achterste wielstel is gezien in de normale rijrichting R. Alleen het tweede wielstel (in rijrichting R gezien het voorste wielstel) 3B zorgt voor de sturing om stuurhoek a.

Als alternatief om de arm van het eerste wielstel 3A in de vaste stand vast te zetten omvat het voertuig 1 een mechanische rem of klem 9 (Figuur 3A). Indien gewenst is om de arm vast te zetten wordt deze klem 9 geactiveerd door de besturing 6.

Afgebeeld is een klem 9 die aangrijpt op de arm, maar het is ook mogelijk om de rem of klemte laten aangrijpen op de draaias 4A.

Een kleinere draaicirkel van het voertuig 1 kan verkregen worden door het achterste (eerste) wielstel 3A ook om dezelfde stuurhoek a te laten draaien (figuur 3B) door gerichte aansturing van de toerentallen van de wielen 5 van het eerste wielstel 3A.

Voor hoge maneuvreerbaarheid heeft het de voorkeur om sturing door beide wielstellen 3A, 3B te laten plaatsvinden.

Figuur 2 toont schematisch wat er gebeurt als een wiel 5 van een in de rijrichting R bewegend voertuig een obstakel 12 tegenkomt. Het wiel 5 ondervindt plotseling een kracht F tegen de rijrichting R in die het achterste (eerste) wielstel 3A doet draaien om de draaias 4A. Deze kracht F is groter naarmate de snelheid van het voertuig 1 groter is.

Het voertuig 1 omvat een snelheidssensor voor het afgegeven van een snelheidswaarde van het voertuig 1 waarbij de besturing 6 ingericht is voor het plaatsen van het eerste wielstel 3A in de vaste stand in afhankelijkheid van de snelheidswaarde.

De snelheidssensor is uitgevoerd in de besturing 6 die de positie van het voertuig 1 verkregen door GPS-sensor 13 in de tijd, omzet in een snelheidswaarde. Als de snelheidswaarde hoger is dan een grenswaarde worden de verstorende krachten te hoog en wordt het setpoint van de draaihoek a van het eerste wielstel 3A op nul gezet. Er zal dan geen bijdrage aan de sturing van het voertuig 1 meer plaatsvinden door het eerste wielstel 3A. Het wielstel 3A is dan als het ware softwarematig vastgezet.

Uit vergelijking tussen Figuur 3A en 3B blijkt dat met één wielstel 3A in de vaste stand (Figuur 3A) een minder krappe bocht (bocht met grotere draaicirkel) mogelijk is bij dezelfde stuurhoek a van het wielstel 3A, 3B als bij de situatie waarbij het eerste en het tweede wielstel 3A, 3B in de stuurstand staat. Daarom is de besturing 6 ingericht om het eerste wielstel 3A uit de vaste stand in de stuurstand te plaatsen als de gewenste stuurhoek (a) een grenswaarde overschrijdt.

Het voertuig 1 omvat een slipsensor voor het afgeven van een slipwaarde waarbij de besturing 6 is ingericht voor het plaatsen van het wielstel 3A, 3B in de vaste stand in afhankelijkheid van de slipwaarde. De slipwaarde is hierbij gedefinieerd als maat is voor het relatieve of absolute verschil in omtreksnelheid tussen het linker respectievelijk rechter wiel 5 van hetzelfde wielstel 3A, 3B. Hiertoe heeft elke aandrijfas van elk wiel 5 een toerentalsensor om het werkelijke toerental van een wiel 5 te bepalen. Indien het voertuig 1 in rechte lijn voortbeweegt is de verhouding tussen het gemeten toerental van het linker en rechter wiel van een wielstel 3A, 3B afwijkt van 1 een maat voor de slip. Slip zorgt voor snel wisselende krachten op de arm van het wielstel 3A, 3B en daarmee wisselende oriëntatie van het wielstel 3A, 3B ten opzichte van het chassis 2. Als de slipwaarde groter is dan 1.2 of kleiner dan 0.8 wordt het eerste wielstel 3A in de vaste stand geplaatst zodat de oriëntatie constant blijft. Vervolgens regelt de besturing 6 de toerentallen van de beide wielmotoren zodanig dat beide wielen 5 van het wielstel 3A met hetzelfde koppel worden aangedreven om dezelfde tractie te generen.

De uitvinding is niet beperkt tot de beschreven uitvoering van een landbouwmachine in de vorm van een maai-laadcombinatie, maar kan elk type voertuig 1 zoals een personenvoertuig omvatten.

Claims (12)

CONCLUSIES

1. Voertuig (1) omvattende een chassis (2) en een eerste wielstel (3A) roteerbaar ten opzichte van een chassis (2) om een eerste verticale draaias (4A) en een tweede wielstel (3B) roteerbaar ten opzichte van het chassis (2) om een tweede verticale draaias (4B), waarbij elk wielstel (3A, 3B) een starre arm omvat met aan beide uiteinden een aandrijfbaar wiel (5) en omvattende een besturing (8) voor het onafhankelijk regelen van het toerental van elk wiel (5), waarbij de besturing (6) ingericht is om het eerste en het tweede wielstel (3A, 3B) in een stuurstand te plaatsen door het onder een gewenste stuurhoek (a) plaatsen van het eerste respectievelijk tweede wielstel (3A, 3B) middels regeling van het toerental van de wielen (5) van het respectievelijke wielstel (3A, 3B) en waarbij de besturing (6) ingericht is om het eerste wielstel (3A) in de vaste stand te plaatsen en tegelijkertijd het tweede wielstel (3B) in de stuurstand, waarbij in de vaste stand de arm van het wielstel (3A, 3B) onder een vaste hoek van bij voorkeur 90 graden met de lengteas (L) van het voertuig (1) staat.

2. Voertuig (1) volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het voertuig (1) een snelheidssensor (7) omvat voor het afgegeven van een snelheidswaarde van het voertuig (1) en de besturing (8) ingericht is voor het plaatsen van het eerste wielstel (3A) in de vaste stand in afhankelijkheid van de snelheidswaarde.

3. Voertuig (1) volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het voertuig (1) een slipsensor omvat voor het afgeven van een slipwaarde en de besturing (6) ingericht is voor het plaatsen van het wielstel (3A, 3B) in de vaste stand in afhankelijkheid van de slipwaarde.

4. Voertuig (1) volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de slipwaarde een maat is voor het relatieve of absolute verschil in omtreksnelheid tussen het linker respectievelijk rechter wiel (5) van hetzelfde wielstel (3A, 3B).

5. Voertuig (1) volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de besturing ingericht is om het eerste wielstel uit de vaste stand in de stuurstand te plaatsen als de gewenste stuurhoek een grenswaarde overschrijdt.

6. Voertuig (1) volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het eerste wielstel (3A) uitsluitend het achterste wielstel is gezien in de normale rijrichting

(R).

7. Voertuig (1) volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het voertuig (1) een mechanische rem of klem (9) omvat voor het vastzetten van de arm (10A) van het eerste wielstel (3A) in de vaste stand.

8. Voertuig (1) volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de besturing (6) ingericht is voor het plaatsen van het eerste wielstel (3A) in de vaste stand door actieve aansturing van de toerentallen van beide wielen (5) van het wielstel (3A, 3B).

9. Voertuig (1) volgens ێn der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de wielen (5) hydraulisch aandrijfbaar zijn.

10. Voertuig (1) volgens één der conclusies 1 tot en met 8 met het kenmerk dat de wielen (5) elektrisch aandrijfbaar zijn.

11. Voertuig (1) volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het voertuig (1) een landbouwvoertuig is omvattende een werkunit (8) voor het uitvoeren van een landbouwkundige bewerking.

12. Voertuig (1) volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de besturing (6) automatisch is.