-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sichtfeldverbesserung
für den
Fahrer von selbstfahrenden Arbeitsmaschinen, insbesondere für Feldhäcksler und
Mähdrescher,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Selbstfahrende
Arbeitsmaschinen der vorgenannten Art werden vom Fahrersitz der
Fahrerkabine aus vom Fahrer gesteuert. Die Fahrerkabine ist dabei fester
Bestandteil des Fahrgestells der Arbeitsmaschine.
-
Insbesondere
bei großen
Arbeitsbreiten der Vorsatzgeräte
von Feldhäckslern
und Mähdreschern, es
kann sich beispielsweise um Maisgebisse oder Pflückvorsatzgeräte handeln,
und gerade in Verbindung beim Abernten von hohen Maispflanzen, kann der
Fahrer des Feldhäckslers
oder Mähdreschers
die Bestandskante nicht mehr sicher einsehen. Dieses gilt umso mehr,
wenn die Maispflanzen eine Pflanzenhöhe von Mehr als 3 Metern erreichen.
-
Der
Fahrer blickt während
der Arbeit auf dem Feld in seiner Arbeitsposition auf dem Fahrersitz
in der Fahrzeugkabine insbesondere bei hohen Maispflanzen unentwegt
in eine grüne
Wand des vor ihm befindlichen Pflanzenbestandes, wobei dem Fahrer dabei
eine hohe Konzentrationsfähigkeit
hinsichtlich der Ernteprozessbeobachtung und des weiteren Ablaufgeschehens
hinsichtlich Fahrzeuglenkung und ggf. Übergabe des Erntegutes an Begleitfahrzeuge abverlangt
wird und wobei dieses gleichzeitig in einer monotonen und zugleich
ergonomisch ermüdenden Umgebung
durch die eingeschränkten
Sichtverhältnisse
stattfindet.
-
Damit
einhergehend kann die Aufmerksamkeit des Fahrers für unerwartet
eintreffende Ereignisse, die ihm ein schnelles Reaktionsvermögen abverlangen,
durch eben diese Monotonie der sich gleichförmig bewegenden Pflanzenwand
mit eingeschränkter
Sicht in entscheidenden Augenblicken dadurch herabgesetzt sein,
welches nicht zuletzt das Restrisiko zur Herbeiführung von Schadensfällen oder
Unfällen
erhöht,
wie dieses beispielsweise durch Kollision mit Hindernissen, wie
Pfählen,
Grenzsteinen, Begleitfahrzeugen aber auch mit Lebewesen der Fall sein
kann. Dadurch bedingt nimmt das Unfallrisiko mit Menschen oder Tieren
in Berührungskontakt
zu geraten zu, weil der Fahrer die Bestandskante u. U. nur unzureichend
einsehen kann.
-
Aufgabenstellung
-
Hier
setzt die Aufgabe der Erfindung an, um einerseits das Problem der
Bestandskantenbeobachtung durch Sichtfeldeinschränkung und -behinderung bei
großen
Arbeitsbreiten und hohen Pflanzenbeständen im Allgemeinen, und im
besonderen auch bei hohen Pflanzenbeständen das Problem der Monotonie,
hervorgerufen durch die Blickfixierung des Fahrers auf die prozessbedingten
Bewegungsabläufe
der „grünen Wand" mit den eben stark
eingeschränkten
Sichtverhältnissen,
weitestgehend zu beheben.
-
Lösung der Aufgabe
-
Die
Erfindung löst
das Problem dadurch, dass die Fahrerkabine und damit der Beobachtungsstandort
des Fahrers eines Feldhäckslers
oder Mähdreschers
relativ und ortsveränderlich
zum Fahrgestell sowohl im Stillstand als auch während des laufenden Arbeitsprozesses
neu positioniert d. h. verändert
werden kann.
-
Gelöst wird
die Aufgabe der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche 1 und
3. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den Figurendarstellungen zu entnehmen.
-
Die
Erfindung sieht dabei vor, die Fahrerkabine an oder auf einem Stellorgan
als Hubwerk zu lagern, welches es ermöglicht, die Fahrerkabine gegenüber dem
Fahrgestell des Feldhäckslers
oder Mähdreschers
wahlweise anzuheben, abzusenken oder quer zur Fahrtrichtung zu verschieben.
Da die Fahrerkabine gleichzeitig den Führerstand der gesamten Maschine
darstellt verlagert sich damit auch die Sitzhöhe des Fahrers über Grund
und ggf. quer zur Fahrtrichtung, so dass er nunmehr je nach Höhenlage über die
Pflanzen hinweg sehen kann und damit von oben herab auf das noch
vor ihm liegende unbearbeitete Feld und den Pflanzenbestand herabsehen
kann. Somit ist es ihm nunmehr wieder bei hohen Pflanzenbeständen möglich, über diese
hinweg zu sehen, um damit auch die Bestandskante wieder deutlich
erkennen zu können.
Damit einhergehend ist es ihm ebenfalls möglich von oben herab in den Pflanzenbestand
hineinsehen zu können
um damit rechtzeitig Menschen oder z. B. freilaufende Tiere erkennen
zu können,
welches ihm eine frühere
Reaktion zum Anhalten des Feldhäckslers
oder Mähdreschers
ermöglicht,
welches das daraus erwachsende Restrisiko eines Unfalls erheblich
mindert.
-
Somit
kann die Fahrerkabine nicht nur relativ in ihrer Höhe sondern
auch relativ zur Fahrspur und damit quer zur Fahrtrichtung verschoben
werden und für
den Straßentransport
des Fahrzeugs wieder in ihre Ausgangslage zurück versetzt werden.
-
Des
Weiteren kann die Fahrerkabine auch auf einem Stellorgan, ausgebildet
als schwenkbeweglicher Hubarm, der auch längenveränderbar z. B. teleskopierbar
und auf einer Drehscheibe oder einem Drehkranz gelagert sein kann,
gelagert sein, so dass die Fahrerkabine nicht nur in ihrer Höhe sondern auch
nach vorn und zur Seite, d. h. nach links und nach rechts verschwenkt
werden kann. Somit kann sich der Fahrer auch näher an die Bestandskante heranbewegen
und damit auch seine Position relativ zum Begleitfahrzeug, welches
das Erntgut aufnimmt, verändern.
-
Dabei
kann die Fahrerkabine zusätzlich
auch über
Parallelogrammlenker so geführt
und gesteuert sein, dass die Fahrerkabine stets in waagerechter Position
und dabei stets auch in Fahrtrichtung ausgerichtet gehalten wird.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die
Fahrerkabine über
einen Dreh- bzw. Schwenkantrieb verfügen, so dass die Fahrerkabine
nicht nur relativ zum Fahrgestell angehoben oder abgesenkt, längs und
quer verschoben werden kann, sondern auch in einer etwa horizontalen
Ebene relativ zum Fahrgestell verdreht werden kann.
-
Letzteres
beinhaltet insbesondere den Vorteil, dass bei Entlastung des Fahrers
bei automatischen Lenksystemen dieser auch eine Position mit Blickrichtung
schräg
oder seitlich zur Fahrtrichtung einnehmen kann, um dabei gleichermaßen die
Vorwärtsbewegung,
die Überladung
und die Bestandskante im Blickfeld haben zu können.
-
Dieses
liefert u. a. auch einen Beitrag um die zuvor genannte aufmerksamkeitsmindernde
Monotonie zu durchbrechen, welches zu nicht zu unterschätzenden
ergonomischen Vorteilen insbesondere zur Vermeidung von risikobehafteten
Betriebszuständen beitragen
kann.
-
Ausführungsbeispiel
-
Nähere Einzelheiten
der Erfindung sind den nachfolgenden Figurendarstellungen und deren
Beschreibungen zu entnehmen.
-
- 1
- Trägerfahrzeug
(Feldhäcksler
oder Mähdrescher)
- 2
- Vorsatzgerät (Maisgebiss
oder Pflückvorsatz)
- 3
- Fahrerkabine
- 4
- Vorderachse
- 5
- vertikale
Längsmittelebene
- 6
- Drehkranz
- 7
- Hochachse
- 8
- Fahrgestell
- 9
- Stellorgan
- 10
- Drehkranz
- 11
- Hochachse
- 12
- Huborgan
- 13
- Hub-
und Schwenkvorrichtung
- 14
- Hubstrebe
- 15
- Parallelogrammlenker
- 16
- Hubstrebe
- 17
- Parallelogrammlenker
- 18
- Arbeitsbreite
- 19
- Gelenkpunkte
- 20
- Gelenkpunkte
- 21
- Gelenkpunkte
- 22
- Arbeitsbreite
- B
- Hauptblickrichtung
- F
- Fahrtrichtung
- H
- Höhe über Grund
- ΔH
- Höhendifferenzverschiebung
- ΔX
- Längsverschiebung
- ΔY
- Querverschiebung
- α
- Drehwinkel
(Schwenkwinkel)
- β
- Drehwinkel
(Schwenkwinkel)
- +X, –X
- Raumkoordinate
- +Y, –Y
- Raumkoordinate
-
Es
zeigen:
-
1 zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit abgesenkter Fahrerkabine in einer Seitenansicht
-
2 zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener Fahrerkabine in einer Seitenansicht
-
2a zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener Fahrerkabine auf einem Stellorgan in einer Seitenansicht
-
3 zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit abgesenkter Fahrerkabine in einer Draufsicht
-
4 zeigt einen Feldhäcksler mit einem Vorsatzgerät mit angehobener
und verdrehter Fahrerkabine in einer Draufsicht
-
5 zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener und verschobener Fahrerkabine in einer Draufsicht
-
5a zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener und verschobener Fahrerkabine in einer Draufsicht
analog 5 in einer anderen Stellung der Fahrerkabine mit
Hauptblickrichtung zur Seite und entgegen der Fahrtrichtung
-
5b zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener und verschobener Fahrerkabine in einer Draufsicht
analog 5 in einer anderen Stellung der Fahrerkabine mit
Querversatz zur vertikalen Längsmittelebene
und mit Hauptblickrichtung in Fahrtrichtung
-
1 zeigt
einen Feldhäcksler 1 mit
einem Vorsatzgerät 2 mit
abgesenkter Fahrerkabine 3 und 2 mit angehobener
Fahrerkabine 3 in einer Seitenansicht nach der Erfindung
in prinzipieller Darstellung.
-
3 zeigt
den Feldhäcksler 1 gemäß 1 mit
dem Vorsatzgerät
mit abgesenkter Fahrerkabine, d. h. in der Normalstellung in einer
Draufsicht. Das Vorsatzgerät 2 symbolisiert
ein Maisgebiss 2 mit großer Arbeitsbreite 22,
beispielsweise mit einer Arbeitsbreite von 9 Metern. Die Normalstellung
der Fahrerkabine ist gekennzeichnet durch die abgesenkte Fahrerkabine 3 in
der Normalhöhe
H über
Grund. In dieser Position verschwindet der Hub der Fahrerkabine
als Differenzbetrag ΔH
zu Null.
-
2 zeigt
den Feldhäcksler 1 mit
dem Vorsatzgerät 2 mit
der um den Differenzbetrag ΔH
angehobenen Fahrerkabine 3 in einer Seitenansicht. Dieses
erlaubt dem Fahrer eine höhere
Sitzposition über Grund
um den Differenzbetrag ΔH
gegenüber
der Normalstellung in der Höhe
H, so dass er den noch stehenden Pflanzenbestand von oben herab
sehend besser im Sichtfeld hat und diesen damit besser überblicken
kann. Gleichzeitig wurde die Fahrerkabine 3 um den Betrag ΔX in Fahrtrichtung
F vorbewegt, welches zusätzlichen
Raum schaffen kann, um die Fahrerkabine 3 um die Dreh-
bzw. Hochachse 7 eines Drehkranzes 6 drehen zu
können.
Dieses ermöglicht
es dem Fahrer seine Hauptblickrichtung B zu verändern, z. B. in Richtung der Überladung
auf ein Begleitfahrzeug.
-
2a zeigt
einen Feldhäcksler 1 mit
einem Vorsatzgerät 2 mit
angehobener Fahrerkabine 3 auf einem Ausführungsbeispiel
eines Stellorgans 9, welches als Hubarm 12 ausgebildet
ist, in einer Seitenansicht analog zu 2. Das Stellorgan 9 besteht
im Wesentlichen aus einer Hub- und Schwenkvorrichtung 13,
bestehend aus Hubstreben 14, 16, die als Parallelogrammlenker 15 bzw. 17 zusammengefasst sind.
Die paarweise zu Parallelogrammlenkern 15, 17 zusammengefassten
Hubstreben 14 und 16 sind in den Gelenkpunkten 19, 20, 21 untereinander
und miteinander drehbeweglich verbunden und sie stützen die
Fahrerkabine auf dem Fahrgestell 8 ab. Sie sind aber gleichzeitig
mittels geeigneter Antriebs- bzw. Sperrelemente wahlweise untereinander
in bekannter Weise beweglich antreibbar oder alternativ in ihrer
jeweiligen Position feststellbar. Die Hubstreben 14 der
Parallelogrammlenker 15 sind in dem Ausführungsbeispiel
längenveränderbar
bzw. teleskopierbar, so dass diese im Wesentlichen die Höhenlage der
Fahrerkabine oberhalb des Fahrgestells 8 bzw. über Grund
bestimmen können.
-
Am
freien Ende der Parallelogrammlenker 17 ist die Fahrerkabine 3 angelenkt,
die sich wiederum auf einem Drehkranz 6 abstützt, der
ebenfalls am freien Ende der Parallelogrammlenker 17 abstützt. Dabei
kann die Fahrerkabine 3 auch um die Hochachse 7 des
Drehkranzes 6 beispielsweise beidseitig zur Längsmittelebene
um je einen Winkel β bis
zu ±120° verschwenkt
werden, so dass es dem Fahrer möglich
ist, seine Hauptblickrichtung B nicht nur zur Seite sondern auch
teilweise nach hinten zu lenken. Dieses kann insbesondere für den Überladevorgang von
Vorteil sein.
-
Das
gesamte Stellorgan 9 ist auf einem Drehkranz 10 gelagert,
so dass dieses einschließlich Fahrerkabine 3 beidseitig
der Längsmittelebene
beispielsweise bis zu ±90° verschwenkt
werden kann. Unter Einbeziehung der Längsverschiebung ΔX einschließlich der
Verschwenkung des Stellorgans 9 bzw. des gesamten Hubarms 12 mit
dem Dreh- bzw. Schwenkwinkel α um
die Hochachse 11 und einer Rückverschwenkung der Fahrerkabine 3 um
einen angepassten Dreh- bzw. Schwenkwinkel β kann somit eine Querverlagerung
der Fahrerkabine 3 im Sinne Querverschiebung ΔY um einen
Betrag ΔY
herbeigeführt
werden, bei dem die Ausrichtung der Fahrerkabine, d. h. die Hauptblickrichtung
B des Fahrers frei wählbar
ist, wobei diese aber auch in Richtung der Fahrtrichtung F ausgerichtet
sein kann. Somit ist es dem Fahrer möglich, seinen Standort relativ zum
Fahrgestell 8 durch ΔX
und ΔY-Verschiebungen bei
gleichzeitiger Veränderung
oder Anpassung seiner Ausrichtung der Hauptblickrichtung B zu variieren bzw.
zu verändern.
-
4 zeigt den Feldhäcksler 1 mit dem Vorsatzgerät 2 mit
angehobener und um die Drehachse 7 des Drehkranzes 6 mit
dem Drehwinkel β verdrehter Fahrerkabine 3 in
einer Draufsicht. Dadurch kann sich der Fahrer besser der Bestandskante
zuwenden.
-
5 zeigt
den Feldhäcksler 1 mit
einem Vorsatzgerät 2 mit
angehobener und zweidimensional verschobener Fahrerkabine in einer
Draufsicht. Zur besseren Orientierung ist durch die Hochachse 11 des
Drehkranzes 7 ein orthogonales Koordinatensystem mit den
Hauptkoordinaten X(+X, –X)
und Y(+Y, –Y)
dargestellt, auf die sich auch die Dreh- bzw. Schwenkwinkel α, β beziehen.
Das Huborgan 12 ist symbolisch als Verbindungslinie zwischen
den Hochachsen 11 und 6 der Drehkränze 10 und 6 angedeutet.
Dabei ist die Fahrerkabine zum einen um den Betrag ΔX und zum
anderen um den Betrag ΔY
quer zur Fahrtrichtung F verschoben.
-
5a zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener und verschobener Fahrerkabine in einer Draufsicht
analog 5, jedoch in einer anderen Stellung der Fahrerkabine
mit Hauptblickrichtung B zur Seite gewand und teilweise entgegen
der Fahrtrichtung F und sie zeigt insbesondere die Veränderung
der Drehwinkel α und β relativ zur 5.
-
5b zeigt
einen Feldhäcksler
mit einem Vorsatzgerät
mit angehobener und verschobener Fahrerkabine in einer Draufsicht
analog 5, jedoch in einer anderen Stellung der Fahrerkabine
und mit Querversatz ΔY
zur vertikalen Längsmittelebene 5 und
mit Hauptblickrichtung B in Fahrtrichtung F.
-
Alternativ
zu dem dargelegten Ausführungsbeispiel
sind auch andere Huborgane möglich.
In einer besonders einfachen Ausführung kann die Fahrerkabine
gewissermaßen
auf einem Scherenhubtisch als Antriebs- und Stellorgan gelagert
und querverrückbar
sein. Das Prinzip des Scherhubtisches ist dem Fachmann bekannt und
es bedarf an dieser Stelle daher keiner näheren Erläuterung. Die Scheren eines
Scherenhubtisches können
beispielsweise mittels eines Hydraulikzylinders oder auch von einem
Spindelantrieb betätigt
werden. Antriebe dieser Art können
elektrisch oder aber auch von Druckfluiden beaufschlagt werden,
wobei die Fahrerkabine in Ihrer angehobenen Position dann besonders
einfach durch Rückschlagventile
arretiert werden kann.
-
Alternativ
können
die Scheren aber auch von schwenkbeweglichen Schwingen bzw. Hubstreben, die
von einem Hydraulikzylinder abgestützt und betätigt werden, ersetzt werden.
Werden die Schwingen dann auch noch als längenveränderbare Ausleger ausgebildet,
so lässt
sich damit gleichzeitig auch eine ΔX- bzw. ΔY-Verschiebung erzeugen.
-
Auch
ist es möglich,
die gesamte Fahrerkabine 3 auf einem einzigen schwenkbeweglichen
Ausleger als drehbare Säule
mit einem Auslegerarm zu lagern und diesen mit einem einzigen Hydraulikzylinder
zu betätigen
und auf diesem abzustützen,
so dass damit Höhenbewegungen
durchgeführt
werden können.
Dabei kann die drehbare Säule
nach dem Prinzip des Säulenschwenkkrans
in einer einfachen und vorteilhaften Ausgestaltung dieses Auslegers
an seinem gebundenen Ende am Fahrgestell fußseitig auf einem Drehkranz
gelagert sein und an seinem freien Ende kann die Fahrerkabine ebenfalls
auf einem Drehteller in einem Drehkranz gelagert sein, so dass den
Höhenbewegungen
zusätzlich
Schwenkbewegungen relativ zum Fahrgestell zugeordnet werden können und
wobei die Fahrerkabine zusätzlich Drehbewegungen
nunmehr relativ zum Schwenkarm und relativ zur drehbaren Säule und
damit gleichzeitig auch relativ zum Fahrgestell ausführen kann.
Ist der Ausleger dabei gleichzeitig als längenveränderbarer Ausleger, z. B. als
Teleskopausleger ausgebildet, so kann den vorgenannten Bewegungen
zusätzlich
eine weitere ΔX
und ΔY-Verschiebung überlagert werden,
welche der Fahrer vom Sitz seiner Fahrerkabine aus steuern kann.
-
Auch
in der dargestellten Position der Fahrerkabine gemäß 5 lässt sich
damit die Fahrerkabine 3 ebenfalls um die Hochachse 7 eines Drehkranzes 6 um
einen Schwenkwinkel β verdrehen,
so dass der Fahrer aus dem Inneren der Fahrerkabine heraus sich
in die verschiedenen Positionen der Fahrerkabine 3 hineinbewegen
kann.
-
Es
liegt im Können
und Wissen des Fachmanns, derartige Stellorgane 9 bzw.
Hub- und Schwenkeinrichtungen 13 mit den entsprechenden Antriebsmitteln
auszugestalten, so dass an dieser Stelle auf die Beschreibung der
weiteren Ausgestaltung derartiger Stellorgane verzichtet werden
kann. Als Antriebsmittel eignen hierbei vorzugsweise für die Hubbewegungen
Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, und für die Schenkbewegungen Hydraulik-Pneumatik-
oder Elektromotore vorzugsweise als Stirnrad- oder Scheckengetriebemotore.
-
Damit
kann der Fahrer als mitfahrender Beobachter in seiner Fahrerkabine 3 den
gesamten Ernteprozesses mit den Vorteilen der Erfindung besser beobachten
und kontrollieren und dabei seinen Standort und seine Ausrichtung
relativ zum Fahrgestell 8 und damit zur Fahrtrichtung F,
sowohl was die Höhenlage ΔH über Grund,
als auch was die ΔX
bzw. ΔY-Verschiebung
längs und/oder
quer zur Fahrtrichtung und auch was sein Hauptblickrichtung relativ zum
Fahrgestell durch Drehung der Fahrerkabine um den Drehwinkel β, den momentanen
Erfordernissen entsprechend anpassen und korrigieren, welches eine
erhebliche Sichtfeldverbesserung an die jeweilige Situation beinhaltet.
In besonders vorteilhafterweise kann die Steuerung der Veränderungen
der tage (ΔH, ΔX, ΔY) und/oder
der Ausrichtung (β)
vom Fahrer von einem Steuerelement insbesondere von einem Joystick
aus der Fahrerkabine (3) heraus durchgeführt werden
kann.