5 Elektronische sturing (VSE) 5.1 Werking Schema. Tractor

Transcriptie

1 5 Elektronische sturing (VSE) 5.1 Werking Schema 9 10 M 4 Tractor

2 1. Cilinders 2. ECU 3. Hoeksensor 4. Kingpensensor 5. Hydrauliek unit 6. Centreerleiding 7. Stuurleidingen 8. Oliepomp + reservoir 9. Display 10. Afstandsbediening Plaats onderdelen Hierboven vind je het principeschema van een sturing met 2 gestuurde assen. De trekker wordt aangeduid met Tractor. De 2 gestuurde assen zijn de 2 laatste assen. Per gestuurde as is er ook nog een kleinere as om te sturen. In het midden van deze stuuras worden de cilinders gemonteerd. Er staat nog één niet-gestuurde as op Van verdraaiing aan de kingpen tot hydrauliek units De hoek van de trekker wordt opgemeten met de hoeksensor aan de kingpen. De opgemeten hoek wordt gestuurd naar de ECU. De ECU verwerkt deze info tot de uitgangen. De uitgangen zijn verbonden met de hydrauliek units. Deze volgen de opdracht van de ECU en zorgen ervoor dat de assen verdraaid worden. De display wordt ook nog aangestuurd vanuit de ECU. De snelheid speelt ook een rol in de sturing want als de snelheid boven de 60 km/h is, mag de sturing niet meer sturen. Omdat bij een hoge snelheid de verdraaiing gering is aan de kingpen, heeft het geen zin meer om te sturen Van hydrauliek units tot de cilinders De stuurleidingen zijn aangeduid met nummer 7 en de centreerleiding met nummer 6. De 2 stuurleidingen gaan dus naar elk een kant van de stuurcilinder. Bij deze cilinder is er maar 1 leiding nodig dus deze wordt dus als enigste aangesloten op de centreercilinder. Om de assen te draaien met de aangegeven hoeken moet er olie door de leidingen gestuurd worden en gebeurt dit zoals hieronder bij nummer 1. We moeten ook een verschil hebben tussen de 2 gestuurde assen. De achterste as moet meer gestuurd worden dan de voorste. Hiervoor zorgt de ECU en zendt dit afzonderlijk door naar elke hydrauliek. De hydrauliek zet de ene kant van de cilinder op druk totdat deze de bekomen 63

3 hoek heeft bereikt. Zo wordt de achterste as constant bijgeregeld en probeert hij altijd mee te zijn met de commando s van de ECU of de kingpensensor. Als de snelheid van de vrachtwagen hoger is dan 60 km/h, zal de centreercilinder in werking treden en zal deze de assen recht houden zoals bij nummer Figuur 5-1 Werking cilinders Werking cilinders Hierboven vind je een schema met de werking van de cilinders. De grijze pijl duidt aan waar de olie wordt ingespoten. Wanneer de pijl er niet staat wil dit zeggen dat er geen druk meer is. De witte pijl duidt de beweging aan van de stang. Let wel dat deze enkel geldt voor de stang waar de pijl staat. Bij schema 1 zie je dat er olie langs één kant van de stuurcilinder wordt geperst. Daardoor schuift de cilinder uit naar links. Bij schema 2 willen we de stuurcilinder naar rechts laten sturen. Dit kan gebeuren door olie in de linkerkant te persen. Het gevolg zie je bij schema 3. Hier bevindt de stuurstang zich helemaal rechts. Als laatste willen we terug de stuurcilinder recht plaatsen. Dit doen we met de stuurcilinder, dus persen we olie in de ingang van de stuurcilinder. De 2 stangen worden naar de buitenste wanden geduwd en zorgen ervoor dat de stuurstang terug in het midden staat. Met deze laatste 64

4 beweging kunnen we dus altijd de cilinder centreren. Let wel op dat de 2 stangen van de cilinders niet met elkaar verbonden zijn, anders treedt er een conflict op tijdens het sturen (de oplegger zou niet meer kunnen sturen) Stroom en olievoorziening Op de vrachtwagen is er nog een oliepomp en een elektromotor aangebracht. Deze twee zorgen voor de toevoeging van olie bij de hydrauliek units. De toevoer van de olie loopt via de zwarte leidingen en de retour via de grijze leidingen. De motor wordt via een accu gevoed. Hij is dus een gelijkstroommotor die werkt op een spanning van 24 V. Eveneens moet de ECU en de display gevoed worden. Deze worden allemaal op de accu aangesloten. 5.2 Onderdelen Cilinders Bij iedere gestuurde as hebben we 2 cilinders onder elkaar. De ene dient om de wielen recht te zetten en de andere zorgt voor het stuurgedeelte. Er bestaat ook een uitvoering waar beide cilinders in elkaar zitten. De keuze van cilinder hangt dus af van de plaats die mag ingenomen worden. Figuur 5-2 toont een dubbele cilinder waarbij het bovenste gedeelte het gedeelte is om te centreren en het onderste om te sturen. De bovenste heeft maar één ingang die juist in het midden zit. Op figuur 5-3 is een cilinder afgebeeld waar beide in elkander geïntegreerd zijn, hier zie je maar één cilinder. Figuur 5-4 zie het principeschema van de 2 cilinders. Cijfer 1 toont de centreercilinder en nr2 is de stuurcilinder. C1 en C2 zijn de ingangen van de stuurcilinder en Y is de ingang van de centreercilinder. De stuurcilinder is een dubbelwerkende cilinder met een doorlopende zuigerstang (aan beide kanten komt de stang uit het omhulsel). De centreercilinder is een enkelwerkende cilinder met 2 aparte zuigerstangen. Als er olie wordt ingespoten, zal de olie de cilinder zo groot mogelijk laten uitschuiven. Hier is de ingang in het midden van de cilinder. De 2 stangen worden op het uiteinde verbonden met elkaar en ook nog verbonden met de gestuurde as. De werking werd vroeger reeds besproken. 65

5 Figuur 5-2 Cilinders met extern centering circuit Figuur 5-3 Cilinders met intern centering circuit Figuur 5-4 Principeschema centering circuit 66

6 5.2.2 Hoeksensor Algemeen Deze sensor bevindt zich bij de gestuurde assen en meet de hoekverdraaiing op tussen de as en het wiel. Hij geeft een signaal door naar de ecu, die dit verwerkt. Deze sensor wordt in de as gemaakt om zo tegen extreme condities te kunnen en vuil te vermijden. De hoeksensor is een contactloze hoeksensor. Het grote voordeel hiervan is dat er geen slepend contact is waardoor geen slijtage mogelijk en hij heel betrouwbaar is. In de sensor zit er nog een tweede die zorgt voor de kwaliteit van de metingen van de hoofdsensor. Hij verbetert ook het signaal dat wordt doorgezonden naar de ECU Werking Figuur 5-5 Het hall-effect Op figuur 5-5 zie je een stroomvoerende strip of plaatje. Wanneer dit plaatje zich in een magnetisch veld bevindt ontstaat er over de breedte van de strip een potentiaalverschil. Dit effect noemen we het hall-effect. De positieve lading q die zich verplaatst via de kracht v wordt naar boven aangetrokken door het magnetisch veld B. Hierdoor ontstaat een opwaartse kracht F B. Bij de negatieve ladingen heb je het omgekeerde effect en zal de lading naar beneden aangetrokken worden = F E. Deze ladingen werken een elektrisch veld op namelijk E H. Het evenwicht wordt hersteld wanneer beide krachten in amplitude even groot zijn. Als dit een metalen plaatje is, zal de spanningsorde µv zijn. Bij halfgeleiders is de orde mv. Als we het magnetisch veld B omkeren, hebben we een negatieve spanning of zal de spanningspijl E H omdraaien. 67

7 Figuur 5-6 werking hoeksensor Bij de contactloze hoeksensor zijn er 2 hall-elementen: de Bx en By, respectievelijk de x en y-as. De plaatjes of strips worden dus loodrecht op elkaar geplaatst. Als er een permanente magneet boven de sensor beweegt met een bepaalde hoek Φ zullen de beide hall-elementen de beweging opnemen en een uitgangsspanning geven. De uitgangsspanning (figuur 5-7) van Vx wordt dan naar de ECU doorgestuurd. Als de hoek 0 is, zal de sensor een waarde van 2,5 V doorgeven. Het bereik gaat hier van -90 tot 90. Verder kan niet want dan creëren we 2 dezelfde spanningen. De ECU kan 2 opvattingen maken en zo de assen verkeerd verdraaien. Bij de hoeksensor aan de assen is er maar een maximumbereik gevraagd van 30, bij de kingpensensor is dit 70. Deze sensor voldoet dus voor beide sensoren die zich in het systeem bevinden. Figuur 5-7 uitgangspanning hoeksensor 68

8 5.2.3 Oliepomp + elektromotor De oliepomp is een tandwielpomp met uitwendige vertanding. Dit werd reeds bij de hydraulische sturing besproken. De pomp is hier wel 5,5 kw en de maximale startstroom is 300 A. Als er 2 of meer assen gestuurd moeten worden, moet het debiet van de pomp hoger zijn. Meer is er niet gegeven over de oliepomp. De elektromotor drijft de oliepomp aan en is al eerder besproken in het hoofdstuk hydraulische sturing Hydrauliek unit De hydrauliek unit is een geheel van ventielen die de stroom van de olie regelt. Hij krijgt de signalen van de ECU en daardoor schakelt hij de ventielen. Als laatste worden de cilinders gestuurd. Deze unit heeft een gemeenschappelijke ingang namelijk de drukleiding die van de oliepomp komt. Er is ook één leiding die terugkeert naar het reservoir. We hebben 3 uitgangen: 2 stuurleidingen en 1 centreerleiding. Welke ventielen er in de hydrauliek unit zitten hebben we niet gekregen, alsook de werking ervan. Figuur 5-8 tekening hydrauliek unit 69

9 5.2.5 ECU Figuur 5-9 3D Tekening ECU De ECU is een processor en is de schakel tussen bestaande systemen en componenten van het systeem. Hier zijn de input de gegevens van de hoeksensors die de hydrauliek unit, elektromotor en display aansturen. Hij meet, berekent en regelt. De ECU bevat 2 microprocessors die uitgerust zijn met AMP Multi port connector met 69 pinnen en 4 slots. De 2 processors controleren elkaar zodat er geen fouten kunnen insluipen. Deze unit stuurt de elektromotor aan als de druk te laag is in het circuit. De hydrauliek unit stuurt hij aan om de hoeveelheid olie naar de cilinders te voorzien. Een belangrijke functie is de veiligheid. Daardoor is de processor voorzien van een extra processor die de functionele processor controleert op zijn taken. De ECU wordt gevoed met 24 V die rechtstreeks van de accu komt. Er is ook nog software nog om alles te kunnen uitvoeren. Meestal wordt deze geschreven door de fabrikant. Figuur 5-10 Close-up van de ECU 70

10 5.2.6 Display Figuur 5-11 Afbeelding display Op de display kan je 3 modes instellen, je kan de sturing op af, manueel of automatisch zetten. De display toont alles wat de ECU verwerkt heeft. Hij toont de opgemeten hoek bij de kingpen en bij de achterwielen. Deze worden aangeduid met front en rear angle. Set angle is de berekende hoek van de ECU, de wielen moeten onder deze hoek gaan staan. De snelheid van de vrachtwagen wordt ook nog weergegeven, ook de druk in de pomp en bij de accumulatoren. De voeding is hier 23 V van de accu. De display wordt meestal gemonteerd bij de bestuurder van de trekker zodat alles gecontroleerd kan worden. De display kan ook gebruikt worden om de wielen recht te zetten en om parameters te wijzigen. 71