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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung zum Ansteuern
mindestens einer Zustandsgröße eines
landwirtschaftlichen oder industriellen Nutzfahrzeugs. Ein Bedienpedal
der Bedienvorrichtung ist von einem Fuß eines Bedieners betätigbar.
Mit dem Bedienpedal ist eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs einstellbar.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Ansteuern mindestens einer Zustandsgröße eines landwirtschaftlichen
oder industriellen Nutzfahrzeugs.
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Solche
Bedienvorrichtungen sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt.
Mit ihnen kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs
eingestellt werden. Als Nutzfahrzeug in diesem Zusammenhang kommen
insbesondere landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge, also z. B. Traktoren,
Erntemaschinen, Mähdrescher,
Feldhäcksler, selbstfahrende
Spritzen, aber auch industrielle Nutzfahrzeuge, also beispielsweise
Baufahrzeuge, Planierraupen, Planiermaschinen, Tieflöffelbagger,
Laderfahrzeuge, Kipper, Kräne,
Teleskoplader, in Frage.
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Weiterhin
ist die so genannte Kraftrückführung oder
auch Force-Feedback aus dem Bereich der Simulatortechnik bekannt
und dient dort in der Regel der realistischen Darstellung von Kräften auf Bedienelemente,
die im Betrieb einer realen Maschine auftreten und von dem Bediener
aufgebracht bzw. überwunden
werden müssen.
Hierbei ist eine Stelleinrichtung bzw. ein Aktuator vorgesehen,
mit welcher das mindestens eine Bedienelement mit einer Kraft beaufschlagbar
ist. Hiermit kann also das Bedienelement, das in einem solchen Fall
lediglich ein elektrisches Signal über seinen Bedienzustand erzeugt,
mit der Stelleinrichtung mit mindestens einer entsprechenden Kraft beaufschlagt
werden, so dass das Bedienelement eine für die Art des jeweiligen Bedienelements übliche Bedienungscharakteristik
aufweist.
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Bei
vielen Fahrzeugen sind üblicherweise die
Bedienelemente mechanisch mit dem durch sie gestellten Maschinenteil
verbunden, beispielsweise das Lenkrad über die Lenkwelle mit dem Lenkgestänge. Fällt eine
solche mechanische Verbindung auf Grund einer elektronischen Ansteuerung
der jeweiligen Komponente weg, so fehlt eine entsprechende Rückkopplung über die
Zustände
des Maschinenteils und der zu simulierenden Maschine/Fahrzeug an
den Bediener. In einem solchen Fall bedient man sich der aus der
Simulatortechnik bekannten Technologie, indem man nämlich das
Bedienelement bzw. das Bedienpedal mit Hilfe einer Stelleinrichtung,
welche von einer geeigneten Steuereinrichtung angesteuert wird, derart
mit Kräften
beaufschlagt, dass eine für
das Bedienelement übliche
Bedienungscharakteristik erzeugt werden kann. Hierdurch wird einem
Bediener eine möglichst
realistische Bedienung der jeweiligen durch das Bedienelement angesteuerten
Funktion simuliert.
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Eine
weitergehende Unterstützung
bei der Bedienung eines Nutzfahrzeugs wird allenfalls durch Warnanzeigeelemente
dem Bediener visuell oder ggf. akustisch zur Kenntnis gebracht.
Hierbei sind vor allem Warnleuchten vorgesehen, welche auf einen kritischen
Zustand des Nutzfahrzeugs hinweisen, beispielsweise den der überhöhten Temperatur
des Motoröls
oder der Kühlflüssigkeit über einen
vorgebbaren oberen Grenzwert.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bedienvorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch welche
die vorgenannten Probleme überwunden
werden. Insbesondere soll einem Bediener eines Nutzfahrzeugs eine
weitergehende Unterstützung bei
der Bedienung des Nutzfahrzeugs gegeben werden, mit welcher ein Bediener
auch auf einen kritischen oder nicht optimalen Betriebszustand des Nutzfahrzeugs
in verbesserter Weise aufmerksam gemacht wird.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Erfindungsgemäß weist
eine Bedienvorrichtung der eingangs genannten Art mindestens ein
Bedienpedal, insbesondere ein Gaspedal, eine Stelleinrichtung, mindestens
einen Sensor und eine Steuereinrichtung auf. Das Bedienpedal ist
von einem Fuß eines
Bedieners betätigbar.
Mit dem Bedienpedal ist eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs einstellbar. Mit
der Stelleinrichtung bzw. einem Aktuator ist das mindestens eine
Bedienpedal mit einer Kraft beaufschlagbar. Mit dem mindestens einen
Sensor ist eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs
repräsentierende
Größe detektierbar
und der Steuereinrichtung übermittelbar.
Mit der Steuereinrichtung ist eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands
des Nutzfahrzeugs ermittelbar. Mit der Steuereinrichtung ist in
Abhängigkeit
des aktuell vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs die
Stelleinrichtung derart ansteuerbar, dass das mindestens eine Bedienpedal
mit einer veränderten
vorgebbaren Kraft beaufschlagbar ist, um hierdurch dem Bediener
einen nicht optimalen Betriebszustand des Nutzfahrzeugs oder einen
nicht optimalen Betriebszustand mindestens einer Arbeitsfunktion
wahrnehmbar zu machen. Bei der veränderten Kraft könnte es
sich beispielsweise um eine konstante oder um eine veränderliche
Kraft handeln.
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Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt
worden, dass eine Bedienung des Nutzfahrzeugs insbesondere dann
vereinfacht und optimiert werden kann, falls dem Bediener nicht
lediglich durch visuelle Anzeigeinstrumente ein unsicherer oder
nicht optimaler Betriebszustand angezeigt wird. Üblicherweise weist das Nutzfahrzeug
einen Drehzahl-Meter zur Anzeige der Drehzahl des Verbrennungsmotors
auf. Falls der Verbrennungsmotor dauerhaft mit einer erhöhten Drehzahl
betrieben wird, die über
der für
den Dauerbetrieb maximal vorgesehenen Drehzahl liegt, erfolgt bei
einem herkömmlichen
Nutzfahrzeug darüber
hinaus keine weitere Anzeige, von einer erhöhten Lärmentwicklung des Verbrennungsmotors
abgesehen, welche bei einer relativ gut schallisolierten Kabine des
Nutzfahrzeugs auch akustisch nicht in allen Fällen wahrgenommen werden kann.
Dies kann zu einem Motorschaden führen und daher einen längeren Nutzungsausfall
des Nutzfahrzeugs und somit hohe Folgekosten zur Folge haben. In
erfindungsgemäßer Weise
ist daher vorgesehen, dass gegebenenfalls über eine akustische und/oder
optische Warneinrichtung hinaus dem Bediener in taktiler Weise einen
solchen Betriebszustand des Nutzfahrzeugs zur Kenntnis gebracht
wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Bediener
situationsbedingt in irgendeiner Weise unmittelbar reagieren muss,
um beispielsweise eine Überlastung
einer Komponente des Nutzfahrzeugs oder einen Unfall des Nutzfahrzeugs
noch verhindern zu können.
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Die
Steuereinrichtung kann anhand des Signals des Sensors berechnen,
in welche Richtung bzw. Stellung das Bedienpedal zu bewegen wäre, um den
gewünschten
Zweck zu erreichen. Im Allgemeinen ist der Trend der Effekte bekannt,
der bei der Verstellung einer Zustandsgröße hervorgerufen wird. Es wird
die Stellung und/oder Verstellrichtung des Bedienpedals bestimmt,
die einen optimalen Betriebszustand zur Folge hätte. Die Stelleinrichtung wird
entsprechend des Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der berechneten,
günstigen
Bewegungsrichtung und/oder Stellung und der aktuellen Bewegungsrichtung
und/oder Stellung des Bedienpedals angesteuert.
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Der
Steuereinrichtung wird vorzugsweise weiterhin eine Information über die – mittels
eines Bedienpedalpositionssensors erfasste, aktuelle – Stellung
des Bedienpedals zugeführt,
die bei der Berechnung der wünschenswerten
bzw. nicht wünschenswerten
Verstellrichtung bzw. Stellung des Bedienpedals berücksichtigt
werden kann. In einigen Anwendungsfällen ist aber die Berücksichtigung
der Stellung des Bedienpedals nicht erforderlich. Denkbar ist auch,
dass die Steuereinrichtung eine Information über die Stellung des Bedienpedals
und/oder dessen Bewegungsrichtung aus dem Signal des Sensors bzw.
dessen Änderung
ableitet.
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Die
Stelleinrichtung kann grundsätzlich
auf zwei verschiedene Arten betrieben werden. Einerseits kann sie
einen Verstellwiderstand bzw. eine Amplitude und/oder Frequenz der
mechanischen Anregung des Bedienpedals erzeugen, der bzw. die proportional
zur Differenz zwischen der derzeitigen Position des Bedienpedals
und einer berechneten, optimalen Position des Bedienpedals ist,
oder auf eine andere Weise auf das Bedienpedal einwirken, welche
stetig und vorzugsweise monoton wachsend von dieser Differenz abhängt. Ist
das Bedienpedal also besonders ungünstig eingestellt, ist es sehr
schwer, es in eine noch ungünstigere
Stellung zu verbringen, bzw. vibriert es recht stark und/oder schnell.
In die entgegengesetzte Richtung kann es jedoch leicht bewegt werden,
bzw. die Schwingungen lassen nach oder verschwinden. Andererseits
besteht die Möglichkeit,
dass die Stelleinrichtung erst dann wirksam ist, wenn die genannte
Differenz einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Dabei kann die
Stelleinrichtung einen stufenartig ansteigenden Verstellwiderstand
bewirken bzw. die Amplitude und/oder Frequenz der mechanischen Anregung
in Stufen ändern lassen.
Der Verstellwiderstand bzw. die Amplitude und/oder Frequenz der
mechanischen Anregung des Bedienpedals steigt in dieser Ausführungsform
somit in mindestens einer Stufe an. Ein Vorteil liegt in der leichteren technischen
Realisation, da die Stelleinrichtung im einfachsten Fall nur ein-
und ausschaltbar zu gestalten ist.
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Mit
der Steuereinrichtung könnte
in Abhängigkeit
des aktuell vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs die
Stelleinrichtung auch derart ansteuerbar sein, dass das mindestens
eine Bedienpedal mit einer veränderten
vorgebbaren Kraft beaufschlagbar ist, um hierdurch dem Bediener
einen unsicheren Betriebszustand des Nutzfahrzeugs oder einen unsicheren
Betriebszustand mindestens einer Arbeitsfunktion wahrnehmbar zu
machen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird durch
das Beaufschlagen des Bedienpedals mit der einer vorgebbaren veränderten
Kraft die Bedienungscharakteristik des Bedienpedals veränderbar
ausgestaltet. So könnte
beispielsweise das Bedienpedal mit einer Kraft derart beaufschlagt
werden, dass dieses insgesamt nur unter erhöhter Kraftaufwendung von dem Bediener
bedient werden kann. Mit anderen Worten wird im Rahmen dieser Ausgestaltung
die Kraft, mit welcher das Bedienpedal durch die Stelleinrichtung bei
einem normalen Betriebszustand des Nutzfahrzeugs beaufschlagt wird,
um einen konstanten Wert (Offset) erhöht, falls kein optimaler oder
sicherer Betriebszustand des Nutzfahrzeugs vorliegt.
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Das
Bedienpedal könnte
beispielsweise in Form eines Gaspedals ausgebildet sein, mit welchem
die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors des Nutzfahrzeugs bzw.
die Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs einstellbar ist. Es ist auch
denkbar, dass das Bedienpedal in Form eines Bremspedals oder eines
Kupplungspedals auszubilden. In diesem Fall wird mit dem Bremspedal
die Nutzfahrzeuggeschwindigkeit verringert. Mit dem Kupplungspedal wird
eine Kupplung eines Getriebes des Nutzfahrzeugs betätigt.
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Mit
dem mindestens einen Sensor wird eine Größe detektiert, welche eine
Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs
repräsentiert.
Eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs
könnte
beispielsweise die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Fahrtrichtung,
der aktuell eingestellte Lenkwinkel, die Abweichung von einer vorgegebenen
Fahrtrichtung, die räumliche
Position des Nutzfahrzeugs, die Gierbewegung oder das Giermoment,
die Bestimmung eines Hindernisses, die Drehzahl einer Motor- oder
Getriebewelle, die Drehzahl mindestens eines Rads, das von einer
Welle übertragene
Drehmoment, das von einem Antriebsaggregat abgegebene Drehmoment, die
Leistung oder die Auslastung eines Antriebsaggregats, der Energieverbrauch
oder der Kraftstoffverbrauch eines Verbrauchers, der Schlupf des
Nutzfahrzeugs über
dem Untergrund, eine Achslast, der Druck oder der Volumenstrom oder
die Volumenstromänderung
einer Hydraulikflüssigkeit,
der Ausfahrweg eines Zylinders, der Fahrzustand, die Triebkraft des
Nutzfahrzeugs und/oder die auf das Nutzfahrzeug wirkende Kraft eines
Anhängers
und/oder eines Arbeitsgeräts
sein. Eine auf das Nutzfahrzeug wirkende Kraft kann insbesondere
eine Zugkraft, eine Querkraft und/oder eine Stützkraft sein. Dementsprechend
könnte
mindestens ein Sensor vorgesehen sein, mit welchem eine Größe detektierbar
ist, welche die Ermittlung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung,
der Fahrtrichtung, des aktuell eingestellten Lenkwinkels, der Abweichung
von einer vorgegebenen Fahrtrichtung, der räumlichen Position des Nutzfahrzeugs
(relativ zu einem Bezugssystem) und/oder die Bestimmung eines Hindernisses
ermöglicht.
Mit dem mindestens einen Sensor könnte auch eine Größe detektierbar
sein, welche die Ermittlung der Drehzahl einer Motor- oder Getriebewelle,
der Drehzahl mindestens eines Rads, des von einer Welle übertragenen
Drehmoments, des von einem Antriebsaggregat abgegebenen Drehmoments,
der Leistung oder der Auslastung eines Antriebsaggregats, des Energieverbrauchs
oder des Kraftstoffverbrauchs eines Verbrauchers, des Schlupfs des
Nutzfahrzeugs über dem
Untergrund, einer Achslast, des Drucks oder des Volumenstroms oder
einer Volumenstromänderung
einer Hydraulikflüssigkeit,
des Ausfahrwegs eines Zylinders, der auf das Nutzfahrzeug wirkenden Zugkraft
eines Anhängers
und/oder eines Arbeitsgeräts,
des Fahrzustands und/oder der Triebkraft des Nutzfahrzeugs ermöglicht. Üblicherweise
wird der Sensor derart ausgestaltet sein, dass dieser eine entsprechende
Größe detektiert
beziehungsweise erfasst. Sodann wird ein von der detektierten Größe abhängiges (elektrisches)
Signal erzeugt, welches der Steuereinrichtung übermittelt wird. Mit der Steuereinrichtung
kann dann in Abhängigkeit
des aktuell vorliegenden Betriebszustands des Fahrzeugs ein Signal bzw.
eine Signalfolge erzeugt werden und hiermit die mindestens eine
Stelleinrichtung entsprechend angesteuert werden.
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Im
Konkreten weist die Stelleinrichtung mindestens einen Aktuator auf.
Der Aktuator könnte elektrisch,
pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein.
Somit kann der Aktuator in Abhängigkeit
seiner Betätigung
das Bedienpedal mit einer veränderlichen bzw.
variablen Kraft beaufschlagen. Die Stelleinrichtung könnte des
Weiteren einen weiteren Aktuator aufweisen, welcher beispielsweise
in Form einer Feder ausgebildet ist und das Bedienpedal mit einer konstanten
Kraft bzw. mit einer konstanten Kraftkennlinie beaufschlagt.
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Ein
optimaler Betriebszustand des Nutzfahrzeugs liegt insbesondere dann
vor, wenn das Nutzfahrzeug einen minimierten Kraftstoffverbrauch
aufweist und/oder wenn die Fahrgeschwindigkeit oder der Wirkungsgrad
des Nutzfahrzeugs bzw. einzelne Komponenten davon optimal an den
aktuell vorliegenden Betriebsmodus des Nutzfahrzeugs angepasst ist
bzw. sind. Mit anderen Worten werden einzelne Komponenten bzw. das
gesamte Nutzfahrzeug derart eingestellt, dass deren Wirkungsgrad
für den aktuell
vorliegenden Betriebsmodus des Nutzfahrzeugs optimiert beziehungsweise
daran angepasst ist. Ein aktuell vorliegender Betriebsmodus könnte beispielsweise
das Pflügen
mit einem Traktor sein, wobei also an dem Traktor ein Pflug adaptiert
ist. In einem weiteren Schritt könnte
ein anderer vorliegender aktueller Betriebszustand das Einsähen von Pflanzensamen
betreffen, wenn an dem Traktor eine Sämaschine adaptiert ist. Ein
optimaler Betriebszustand wird auch für den Fall angestrebt, in welchem das
mit dem Nutzfahrzeug und gegebenenfalls mit einem an dem Nutzfahrzeug
adaptierten Arbeitsgerät bearbeitete
bzw. verarbeitete Gut einen optimalen Durchsatz oder Umsatz aufweist.
Ein Beispiel hierfür könnte ein
Traktor mit einer an dem Traktor adaptierten Rundballenpresse darstellen.
In einem optimalen Betriebszustand wird die Rundballenpresse derart betrieben,
dass das mit der Rundballenpresse aufgenommene Heu mit einer maximalen
Fördergeschwindigkeit
(maximaler Durchsatz) aufgenommen wird, ohne eine Verstopfung zu
verursachen.
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Ein
sicherer Betriebszustand des Nutzfahrzeugs liegt insbesondere dann
vor, wenn die Motorauslastung, die Neigung des Nutzfahrzeugs gegenüber der
Waagrechten, das Giermoment, die Ballastierung des Nutzfahrzeugs
mit einem gegebenenfalls daran adaptierten Arbeitsgerät, die im
Antriebsstrang vorherrschende Drehmomentbelastung bzw. die im Antriebsstrang
vorliegende Drehzahl rotierender Bauteile und/oder die Geschwindigkeit
des Nutzfahrzeugs (auch bei Kurvenfahrt) einen entsprechenden vorgebbaren
Grenzwert nicht überschreitet.
Weitere sicherheitsrelevante Parameter sind beispielsweise auch
die eingangs erwähnte
Motoröltemperatur,
die Temperatur der Kühlmittelflüssigkeit
des Verbrennungsmotors des Nutzfahrzeugs oder der Druck einer hydraulischen
Bremsanlage. Dementsprechend liegt ein sicherer Betriebszustand
des Nutzfahrzeugs dann vor, wenn die entsprechenden vorgebbaren
Grenzwerte nicht über-
bzw. unterschritten werden. Ein sicherer Betriebszustand des Nutzfahrzeugs
liegt auch dann vor, wenn sich kein Hindernis im Fahrbereich oder
Wirkungsbereich des Nutzfahrzeugs befindet. Mit anderen Worten liegt
ein unsicherer Betriebszustand dann vor, wenn die entsprechenden
vorgebbaren Grenzwerte über-
bzw. unterschritten werden und/oder wenn sich ein Hindernis im Fahrbereich
oder Wirkungsbereich des Nutzfahrzeugs befindet.
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Insbesondere
Zustandsgrößen, welche
an dem Nutzfahrzeug vom Bediener nicht unmittelbar bemerkt werden
können,
ist die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
für eine
optimale und/oder sichere Bedienung des Nutzfahrzeugs hilfreich.
Dies könnte vor
allem bei am Nutzfahrzeug angehängten
Anhängern
(z. B. eine Spritze mit einem ausgefahrenen Spritzgestänge) relevant
sein, welche beispielsweise aufgrund von Bodenunebenheiten Roll- und/oder Gierbewegungen
ausführen
und hierbei das Gespann bestehend aus Nutzfahrzeug und Anhänger in einen
gefährlichen
Gesamtzustand bringen kann. Das (die Fahrzeuggeschwindigkeit einstellende)
Bedienpedal könnte
in einem solchen Fall derart mit einer Kraft beaufschlagt werden,
dass der Bediener zu einer Auslenkung des Bedienpedals zu einer
geringeren Geschwindigkeit des Gespanns angeleitet wird.
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Die
Stelleinrichtung könnte
von der Steuereinrichtung derart angesteuert werden, dass die Stelleinrichtung
das Bedienpedal mit einer im Wesentlichen konstanten Kraft beaufschlagt.
Eine solche Vorgehensweise könnte
sich insbesondere auf den Zustand des Bedienpedals beziehen, in
welchem dieses sich in der Neutralstellung befindet und nicht von einem
Bediener betätigt
wird.
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Alternativ
oder zusätzlich
hierzu könnte
die Stelleinrichtung das Bedienpedal mit einem vorgebbaren Kraftverlauf
beaufschlagen. Der vorgebbare Kraftverlauf könnte in Abhängigkeit des Betätigungswegs
bzw. der Auslenkung des Bedienpedals oder der anzusteuernden Zustandsgröße eine
stetige analytische Funktion aufweisen. Die analytische Funktion
könnte
sich zeitlich verändern
und hierbei einem veränderten
Betriebszustand des Nutzfahrzeugs Rechnung tragen.
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Insbesondere
wenn das Nutzfahrzeug sich einem unsicheren Betriebszustand nähert oder
der Bediener eine Arbeitsfunktion oder eine Fahrzeugfunktion missbraucht,
könnte
vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung das in der neutralen
Position befindlichen oder in einer beliebigen Position befindlichen
Bedienpedal mit einer zeitlich veränderlichen Kraft beaufschlagt.
Dies ist insbesondere bei Betriebszuständen hilfreich, bei welchen
die jeweils vorliegende Zustandsgröße oder die jeweils vorliegende kritische
Größe nicht
unmittelbar von dem Bediener wahrgenommen werden kann. Dies könnte beispielsweise
das Drehmoment betreffen, welches bei einem Traktor über die
Zapfwelle auf ein an dem Traktor adaptiertes Arbeitsgerät übertragen
wird und welches einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Dementsprechend
könnte
das Bedienpedal von der Stelleinrichtung derart mit einer zeitlich
variierten Kraft beaufschlagt werden, dass das Bedienpedal eine
Art Rüttelbewegung
ausführt
und hierdurch den Bediener auf taktile Art und Weise auf einen kritischen
Betriebszustand aufmerksam macht.
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Ganz
allgemein und gemäß einer
ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
wird das Bedienpedal mit einer vorgebbaren, veränderten Kraft dann beaufschlagt,
falls ein von dem optimalen Betriebszustand abweichender Betriebszustand
vorliegt. Optimale Betriebszustände
sind insbesondere in den Fällen
des Anspruchs 14 aufgezählt,
wobei diese Aufzählung
nicht abschließend
ist und dementsprechend eine Vielzahl weitere optimale Betriebszustände vorliegen
können.
Ebenfalls ganz allgemein und auch gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
wird das Bedienpedal mit einer vorgebbaren, veränderten Kraft dann beaufschlagt,
falls ein von dem sicheren Betriebszustand abweichender Betriebszustand
vorliegt. Sichere Betriebszustände sind
insbesondere in den Fällen
des Anspruchs 15 aufgezählt,
wobei diese Aufzählung
nicht abschließend
ist und dementsprechend eine Vielzahl weitere sichere Betriebszustände vorliegen
können.
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Im
Folgenden wird auf relativ konkrete Situationen eingegangen, bei
welchen das Bedienpedal mit einer vorgebbaren, veränderten
Kraft beaufschlagt wird.
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Dies
ist unter anderem dann der Fall, wenn der aktuell vorliegende Betriebszustand
bzw. eine aktuell vorliegende Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs oder einer
Arbeitsfunktion des Nutzfahrzeugs einen vorgegebenen Grenzwert über- oder
unterschreitet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen über einem
maximalen Wert liegenden Druck einer Hydraulikflüssigkeit handeln, mit welcher
ein Hydraulikzylinder eines Laders ansteuerbar ist, wobei der Lader
an einem Traktor adaptiert sein könnte. Eine solche Situation
könnte
beispielsweise auf eine Überlastung beim
Anheben der Laderschaufel aufmerksam machen.
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Das
Bedienpedal könnte
mit einer vorgebbaren, veränderten
Kraft dann beaufschlagt werden, falls die Drehzahl einer Welle und/oder
die Drehzahl einer Welle eines Arbeitsgeräts von einer vorgegebenen Drehzahl
abweicht.
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Auch
könnte
das Bedienpedal mit einer vorgebbaren, veränderten Kraft dann beaufschlagt
werden, falls die Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs von einer vorgegebenen
Geschwindigkeit abweicht. Falls das Nutzfahrzeug eine Arbeitsfunktion
ausübt, welche
eine Fortbewegung des Fahrzeugs mit einer im Wesentlichen konstanten
Geschwindigkeit erfordert (z. B. Einsähen), könnte durch die Veränderung der
Kraft, mit welcher das Bedienpedal beaufschlagt wird, der Bediener
auf diesen Umstand hingewiesen werden. Eine andere Anwendung, bei
welcher die Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs einen vorgebbaren
Wert aufweisen soll, ist die eines neben einer Erntemaschine herfahrenden
Traktors mit einem Anhänger.
Hierbei kann während
des Erntevorgangs der Erntemaschine das Erntegut während der
Fahrt auf einen von dem Traktor gezogenen Anhänger verbracht werden. Bei
diesem Vorgang sollte die Relativposition zwischen Erntemaschine
und Traktor nebst Anhänger
im Wesentlichen unverändert
bleiben. Dementsprechend kann dem Bediener des Traktors und/oder
dem Bediener der Erntemaschine in taktiler Weise über das
jeweilige Bedienpedal signalisiert werden, dass die Geschwindigkeit
zu verringern oder zu vergrößern ist.
Entsprechende Sensoren zur Bestimmung der Relativposition zwischen
Erntemaschine und Traktor nebst Anhänger seien vorausgesetzt.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das Bedienpedal mit einer vorgebbaren, veränderlichen
Kraft beaufschlagbar ist, welche von der Beschaffenheit der Fahrbahn
bzw. des Untergrunds abhängt.
Dies könnte
dazu genutzt werden, den „Bonanza-Effekt" zu verringern bzw.
zu vermeiden. Hierzu wird in Abhängigkeit
der aktuell vorliegenden Nutzfahrzeugbewegung, welche mit einem
entsprechenden Bewegungs- und/oder Beschleunigungssensor detektiert wird,
die Kraft derart auf das Bedienpedal ausgeübt, dass ein selbst-verstärkendes
Aufschwingen des Nutzfahrzeugs bzw. dessen Arbeitsfunktion bei einer durch
die Nutzfahrzeugbewegung hervorgerufene Bewegung des Bedienerfußes bei
der Bedienung des Bedienpedals weitgehend vermieden wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Bedienpedal in seiner Neutralposition durch
die Stelleinrichtung zumindest in einem bestimmten Betriebszustand
des Nutzfahrzeugs mit einer vorgebbaren hohen Kraft beaufschlagbar ist.
Das Bedienpedal ist aus seiner Neutralposition mit einer entsprechend
hohen Kraftaufwendung von dem Bediener einmalig auszulenken, um
das Nutzfahrzeug und/oder eine Arbeitsfunktion des Nutzfahrzeugs
von einem gesicherten Zustand in einen Betriebszustand zu überführen. Hiermit
kann ein so genanntes Kraftschloss der durch das Bedienpedal angesteuerten
Funktion erzielt werden. Der Bediener muss zum Ansteuern der Funktion
ein erstes Mal eine relativ hohe Kraft ausüben, um die Funktion überhaupt
zu aktivieren. Falls die Funktion dann aktiviert ist, bietet es sich
an, das Bedienpedal nicht mehr mit der vorgebbaren hohen Kraft zu
beaufschlagen und/oder dies erst dann wieder zu tun, falls das Bedienpedal
für längere Zeit
nicht betätigt
wurde. In gleicher Weise könnte
eine Anfahrquittierung des Nutzfahrzeugs oder eine Schaltquittierung
für einen Getriebeschaltvorgang
realisiert werden, das heißt die
vom Bediener tatsächlich
gewollte Ansteuerung wird durch das Überwinden der hohen Kraft quittiert.
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Weiterhin
könnte
vorgesehen sein, dass das Bedienpedal mit einer vorgebbaren Kraft
beaufschlagbar ist, um den Bediener wahrnehmbar zu machen, dass
eine mit dem Bedienpedal kommandierte Änderung einer Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs oder
einer Arbeitsfunktion mittlerweile eingestellt wurde. In vergleichbarer
Weise könnte
das Bedienpedal mit einer vorgebbaren Kraft beaufschlagbar sein,
um den Bediener wahrnehmbar zu machen, dass ein bestimmter Zustand
eines an das Nutzfahrzeug adaptierten Arbeitsgeräts vorliegt. Dies könnte beispielsweise
der Fall sein, falls ein Arbeitsgerät zugeschaltet wird und dieses
erst nach einer Zeitverzögerung
seine Betriebsdrehzahl erreicht. Falls diese vorliegt, könnte das
Bedienpedal mit einem Kraftimpuls beaufschlagt werden.
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Bevorzugt
ist die Höhe
der Kraft, mit welcher das Bedienpedal beaufschlagbar ist, von dem
Bediener individuell einstellbar. Hierdurch kann beispielsweise
jeder Bediener eine für
sich individuell angepasste Bedienungscharakteristik des Bedienpedals einstellen
und ggf. abspeichern. Dies ermöglicht
eine für
ihn individuell angepasste Einstellung der Bedienpedalcharakteristik
und kann somit Fehlbedienungen vermeiden und/oder eine individuelle
ergonomische Bedienung ermöglichen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist dem Bedienpedal eine vorgebbare Bedienungscharakteristik derart
aufprägbar,
dass ein Bediener eine – gegebenenfalls
von ihm einstellbare – angestrebte Einstellung,
eine Auslenkungsposition oder einen Auslenkungsbereich des Bedienpedals
wiederfinden kann. Bei einer solchen angestrebten Einstellung könnte es
sich um eine die Geschwindigkeit oder einen Geschwindigkeitsbereich
für eine
bestimmte Anwendung bzw. einem bestimmten Arbeitseinsatz des Nutzfahrzeugs
handeln. In vergleichbarer Weise könnte ein einstellbarer „Anschlag" des Bedienpedals
vorgesehen sein, welcher ggf. vom Bediener vorgebbar bzw. einstellbar
ist, welcher das Auffinden einer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze
ermöglicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist das Bedienpedal derart mit einer Kraft
beaufschlagbar, dass ein Bediener einen ungünstigen Einstellungsbereich
eines Betriebszustands einer Arbeitsfunktion oder Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs – z. B.
die Eigenfrequenz der Reifen bei bestimmten Drehzahlen – meidet.
Einen ungünstigen
Einstellungsbereich könnten
auch die motordrehzahlabhängige
Eigenfrequenz der Motoraufhängung
und/oder die Eigenfrequenz der Fahrzeugkarosserie aufweisen und
könnte
daher in vergleichbarer Weise durch entsprechende Kraftbeaufschlagung
des Bedienpedals dem Bediener signalisieren, diese Einstellung zu
meiden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein Bedienpedal mit einer vorgebbaren Kraft beaufschlagbar,
welche im Wesentlichen von dem Zustand eines anderen Bedienelements
des Nutzfahrzeugs abhängig
ist. Hierdurch kann z. B. eine gegenseitige Verriegelung von mehreren
Bedienelementen simuliert werden oder eine Fehlbedienung des Nutzfahrzeugs verhindert
werden.
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Es
könnte
vorgesehen sein, dass die von der Stelleinrichtung auf das Bedienpedal
ausgeübte
Kraft von dem Bediener übersteuerbar
und/oder abschaltbar ist. Eine Übersteuerung
der auf das Bedienpedal ausgeübten
Kraft durch den Bediener sollte im Allgemeinen möglich sein, denn der Bediener
soll nicht nur das Gefühl
haben, dass er die Kontrolle über
die Bedienung des Fahrzeugs hat. Vielmehr soll aus Sicherheitsgründen das
Fahrzeug von dem Bediener auch dann bedient werden können, falls
das Bedienpedal mit einer falschen Kraft beaufschlagt wird. Dies
könnte
dann der Fall sein, falls ein Sensor eine Größe fehlerhaft detektiert oder
die detektierte Größe fehlerhaft interpretiert
wird, wenn dies auch nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit auftritt.
Insoweit stellt die Möglichkeit
des Übersteuerns
einer auf das Bedienpedal ausgeübten
Kraft eine vergleichbare Möglichkeit
dar, die ein Fahrzeugbediener mit einem Navigationsgerät hat. Auch
dort kann der Bediener entscheiden, ob er die von dem Navigationsgerät vorgeschlagene
Route oder eine andere Route wählt.
Obwohl grundsätzlich
möglich
jedoch nicht bevorzugt, ist mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
nicht beabsichtigt, eine so genannte Autopilot- bzw. Auto-Track-Funktion zu realisieren,
bei welchem eine Steuereinrichtung des Nutzfahrzeugs die Steuerung des
Nutzfahrzeugs vollständig übernimmt
und der Bediener diese jedoch übersteuern
kann.
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Wie
bereits angedeutet, könnte
zusätzlich zum
Beaufschlagen des Bedienpedals mit einer vorgebbaren Kraft ein visuelles
und/oder akustisches Signal erzeugt werden. Dies bietet sich insbesondere dann
an, falls ein sicherer Betriebszustand des Nutzfahrzeugs und/oder
einer Arbeitsfunktion verlassen wird. In diesem Fall könnte beispielsweise
eine Lichtquelle aktiviert werden, eventuell mit zunehmender Lichtstärke bei
zunehmendem Gefährlichkeitsgrad. Zusätzlich oder
alternativ könnte über einen
Lautsprecher ein akustisches Signal in Form eines Warntons (ggf.
mit zunehmender Lautstärke)
erzeugt und dem Bediener zur Kenntnis gebracht werden. Somit könnte vorgesehen
sein, dass ein Bediener taktil und visuell an dem Bedienpedal sowie
akustisch in der Kabine von einem Sicherheitsrisiko gewarnt werden kann,
vorzugsweise betreffend einer Funktion, welche mit dem Bedienpedal
angesteuert wird.
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Das
Nutzfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung aufweist,
könnte
eine selbstfahrende Arbeitsmaschine bzw. eine Zugmaschine des Bereichs
Landwirtschaft, Bau oder Forst sein. Insbesondere könnte das
Nutzfahrzeug in Form eines Traktors, einer Erntemaschine, eines
Mähdreschers,
eines Feldhäckslers,
einer Baumaschine und/oder einer Forstmaschine ausgebildet sein. Dementsprechend
könnte
die von dem Bedienpedal der Bedienvorrichtung angesteuerte Funktion
eine für
das jeweilige Nutzfahrzeug charakteristische Nutzfahrzeug- oder
Arbeitsfunktion sein.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird hinsichtlich eines landwirtschaftlichen
oder industriellen Nutzfahrzeugs, insbesondere Traktor, durch die Merkmale
des Patentanspruchs Anspruchs 28 gelöst. Demgemäß weist ein solches Nutzfahrzeug
eine Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 auf. Der auf dem
vorliegenden Gebiet tätige
Fachmann wird in Kenntnis einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 27 sowie der hierzu gemachten Ausführungen dieser Technologie
auf ein landwirtschaftliches oder industrielles Nutzfahrzeug anwenden
können
und hierbei die besondere Eigenschaften des jeweiligen Nutzfahrzeugs
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 27 berücksichtigen
können.
Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorangegangenen
Teil der Beschreibung verwiesen.
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In
verfahrensmäßiger Hinsicht
wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs
29 gelöst.
Demgemäß dient
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Ansteuern mindestens einer Zustandsgröße eines landwirtschaftlichen oder
industriellen Nutzfahrzeugs. Die mindestens eine Zustandsgröße wird
mit einer Bedienvorrichtung eingestellt. Die Bedienvorrichtung umfasst
mindestens ein Bedienpedal, insbesondere einen Joystick, eine Stelleinrichtung,
mindestens einen Sensor und eine Steuereinrichtung. Das Bedienpedal
wird von einer Hand eines Bedieners betätigt. Mit dem Bedienpedal wird
eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs eingestellt.
Mit der Stelleinrichtung wird das mindestens eine Bedienpedal mit
einer Kraft beaufschlagt. Mit dem mindestens einen Sensor wird eine
eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs
repräsentierende Größe detektiert
und der Steuereinrichtung übermittelt.
Mit der Steuereinrichtung wird eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands
des Nutzfahrzeugs ermittelt. Mit der Steuereinrichtung wird in Abhängigkeit
des aktuell vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs die
Stelleinrichtung derart angesteuert, dass das mindestens eine Bedienpedal mit
einer vorgebbaren, veränderbaren
Kraft beaufschlagt wird, um hierdurch dem Bediener einen nicht optimalen
Betriebszustand des Nutzfahrzeugs oder einen nicht optimalen Betriebszustand
mindestens einer Arbeitsfunktion wahrnehmbar zu machen.
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Dementsprechend
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Ansteuern mindestens einer Zustandsgröße eines Nutzfahrzeugs eine
verbesserte Bedienung des Nutzfahrzeugs realisiert, wodurch beispielsweise
die Einlernphase eines neuen Bedieners in die Bedienung des Nutzfahrzeugs verkürzt werden
kann und/oder die Bedienung des Nutzfahrzeugs erheblich vereinfacht
oder intuitiver gestaltet werden kann. Bevorzugt wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
mindestens eine Zustandsgröße mit einer
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 eingestellt. Daher
wird ein auf dem vorliegenden Gebiet tätiger Fachmann in Kenntnis
der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 27 sowie der hierzu gemachten Ausführungen diese Technologie auf
ein Verfahren zum Ansteuern eines bestimmten landwirtschaftlichen
oder industriellen Nutzfahrzeugs anwenden können und hierbei die besonderen
Eigenschaften des jeweiligen Nutzfahrzeugs beim Ausbilden des Ansteuerverfahrens
berücksichtigen
können.
Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorangegangenen
Teil der Beschreibung verwiesen.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch
1 nachgeordneten Patentansprüche
und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit
der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In
der Zeichnung zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung,
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3a ein
Gespann, bestehend aus einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug und
einem Anhänger,
welches neben einer Erntemaschine herfährt,
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3b ein
Diagramm der auf das Bedienpedal ausgeübten Kraft in Abhängigkeit
der Relativposition zwischen Gespann und Erntemaschine,
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4a ein
auf ein Hindernis zufahrendes landwirtschaftliches Nutzfahrzeug,
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4b ein
Diagramm der auf das Bedienpedal ausgeübten Kraft in Abhängigkeit
des Abstands zum Hindernis,
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5 ein
Diagramm in welchem die vertikale Beschleunigung des Fahrzeugs in
Abhängigkeit
der Fahrzeuggeschwindigkeit und die von der Stelleinrichtung auf
das Gaspedal ausgeübte
Kraft in Abhängigkeit
des Pedalwegs aufgetragen ist.
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In
den Figuren sind gleiche oder ähnliche Bauteile
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung 10.
Die in 1 gezeigte Bedienvorrichtung 10 weist
einen Bedienpedal 12, eine Steuereinrichtung 14 und
einen Sensor 16 auf. Das Bedienpedal 12 ist in
Form eines Gaspedals ausgebildet und ist um die Achse 18 in Richtung
des Doppelpfeils 20 verschwenkbar. Die in 1 gezeigte
Bedienvorrichtung 10 steuert die Geschwindigkeit des in 2 gezeigten
und in Form eines Traktors ausgebildeten landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs
an. Die Bedienvorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine
Stelleinrichtung 22, welche einen Aktuator 24 aufweist.
Bei dem Aktuator 24 handelt es sich um ein elektrisch angesteuertes
Bauteil, welches nach dem Tauchspulenprinzip arbeitet. Mit dem Aktuator 24 kann
die Kolbenstange 26 nach oben und oder nach unten bewegt
werden bzw. in beide Richtungen mit Kraft beaufschlagt werden, wodurch das
Bedienpedal 12 entlang der Richtung des Doppelpfeils 20 verschwenkbar
ist. Die Kolbenstange 26 ist gelenkig mit dem Bedienpedal 12 verbunden.
Der Aktuator 24 beaufschlagt über die Kolbenstange 26 das
Bedienpedal 12 mit einer Druck- oder Zugkraft. An dem Aktuator 24 ist
ein nicht eingezeichneter Sensor vorgesehen, mit welchem die aktuelle
Stellung des Bedienpedals 12 ermittelbar ist, welche der Steuereinrichtung 14 zugeleitet
werden kann. Der Sensor 16 detektiert die Geschwindigkeit
des Nutzfahrzeugs, welche der Steuereinrichtung 14 übermittelt
wird.
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Erfindungsgemäß wird mit
der Steuereinrichtung 14 in Abhängigkeit des aktuell vorliegenden
Zustands des Nutzfahrzeugs die Stelleinrichtung 22 und somit
der Aktuator 24 derart angesteuert, dass das Bedienpedal 12 mit
einer veränderten
vorgebbaren Kraft beaufschlagbar ist. Hierdurch kann einem in 1 nicht
gezeigten Bediener ein nicht optimaler oder unsicherer Betriebszustand
des Nutzfahrzeugs bzw. des Traktors wahrnehmbar gemacht werden. Dementsprechend
kann durch das Beaufschlagen des Bedienhebels 12 mit einer
vorgebbaren veränderten
Kraft durch die Stelleinrichtung 22 die Bedienungscharakteristik
des Bedienpedals 12 verändert werden.
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2 zeigt
ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, nämlich einen Traktor 28,
welcher die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung 10 aus 1 aufweist.
An dem Traktor 28 ist der Frontlader 30 adaptiert,
welcher einen Ausleger 32 und eine Laderschaufel 34 aufweist.
Der Ausleger 32 des Frontladers 30 kann mit dem
doppelwirkenden Hydraulikzylinder 36 angehoben bzw. abgesenkt
werden.
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An
dem Traktor 28 bzw. dem Frontlader 30 sind mehrere
Sensoren angeordnet, wobei nicht alle Sensoren zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung erforderlich sind. So kann mit dem Sensor 38 der Ausfahrweg
der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 36 bestimmt werden.
Mit dem Sensor 40 kann die Veränderung des Volumenstroms der
Hydraulikflüssigkeit
gemessen werden, welche dem Hydraulikzylinder 36 zugeführt wird
bzw. welche vom Hydraulikzylinder 36 abfließt. Mit
dem Sensor 42 kann der im Kolbenraum des Hydraulikzylinders 36 vorliegende Druck
der Hydraulikflüssigkeit
gemessen werden. Der Sensor 16 detektiert die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem
Untergrund 60. Sensor 46 detektiert die Drehzahl
des linken Vorderrads 48. Für die anderen drei Räder sind
ebenfalls Sensoren vorgesehen, welche jedoch in 2 nicht
gezeigt sind. Der Sensor 50 detektiert den eingestellten
Lenkwinkel des Vorderrads 48. Der Sensor 52 detektiert
ein die Beschleunigung des Traktors 28. Der Sensor 54 detektiert
die Kraft, welche ein an den Traktor 28 adaptiertes, in 2 nicht
gezeigtes Arbeitsgerät
auf den Traktor 28 einleitet. Mit dem Sensor 56 kann
das auf den hinteren Fahrantrieb übertragene Drehmoment detektiert
werden. Weiterhin ist ein GPS-Empfänger 58 vorgesehen,
mit welchem GPS-Positionssignale empfangen werden können, aus
welchen die Steuereinheit 14 die aktuelle Position des
Traktors 28 ermitteln kann. Sämtliche Sensoren sind mittels
elektrischen Leitungsverbindungen mit der Steuereinheit 14 verbunden.
Auch ist die Stelleinrichtung 22 mit dem in 2 nicht
gezeigten Aktuator mit der Steuereinrichtung 14 verbunden.
Obwohl in 2 nicht gezeigt, können noch
weitere Sensoren (wie sie beispielsweise in den Ansprüchen 5 und
6 aufgeführt sind)
vorgesehen sein, mit welchen weitere Größen detektierbar sind und aus
welchen sich eine entsprechende Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs oder einer
Arbeitsfunktion bzw. aus welchen sich eine Zustandsgröße eines
an das Nutzfahrzeug adaptierten Arbeitsgeräts ableiten bzw. bestimmen
lassen.
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Mit
den in den 3a und 4a angedeuteten
Darstellungen und den dazugehörigen
Diagrammen der 3b und 4b der
auf das Bedienpedal 12 jeweils ausgeübten Kraft in Abhängigkeit der
jeweils einzustellenden Größe werden
lediglich einige der Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
dargestellt, wobei eine Vielzahl weiterer Ausführungsbeispiele denkbar sind, bei
welchen eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung
zum Ansteuern mindestens einer Zustandsgröße eines landwirtschaftlichen
oder industriellen Nutzfahrzeugs zum Einsatz kommen könnte. Solche
Ausführungsbeispiele
sind insbesondere in den Ansprüchen
8 bis 26 aufgezählt.
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3a zeigt
ein Gespann bestehend aus einem Traktor 28 und einem Anhänger 62.
Neben dem Traktor 28 fährt
eine Erntemaschine 64 in die gleiche Richtung (jeweils
durch einen Pfeil 66 angedeutet). Die Erntemaschine 64 weist
eine Überladevorrichtung 68 auf,
mit welcher Erntegut in den Anhänger 62 verbracht
wird. Bei diesem Überladevorgang
ist es erforderlich, dass die Relativposition zwischen dem Anhänger 62 und
der Erntemaschine 64 im Wesentlichen unverändert bleibt.
Mit dem Bezugszeichen 70 ist gestrichelt eine Bezugslinie
eingezeichnet, bezüglich
welcher sowohl der Anhänger 62 als
auch die Erntemaschine 64 in Fahrtrichtung 66 eine
ideale bzw. vorgebbare Relativposition aufweisen. Somit ist die
Geschwindigkeit des Traktors 28 an die Geschwindigkeit
der Erntemaschine 64 anzupassen. Dieser Vorgang wird durch
die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
unterstützt.
Die Bedienvorrichtung ist in dem Traktor 28 implementiert.
Demgemäß wird das
Gaspedal des Traktors 28 mit einer Kraft beaufschlagt,
deren Kennlinie in dem Diagramm aus 3b gezeigt
ist. In diesem Diagramm ist die von der Stelleinrichtung auf das
Gaspedal ausgeübte Kraft
in Abhängigkeit
des Abstands von der Position der Überladevorrichtung 68 relativ
zu der Bezugslinie 70 aufgetragen. In 3a ist
ein vorderer und ein hinterer Abstand D1, D2 mit gestrichelt eingezeichneten
Linien angedeutet, wobei die Überladevorrichtung 68 nicht
jenseits dieser gestrichelt eingezeichneten Linien positioniert
werden soll. Die Abstände D1
und D2 sind auch in dem Diagramm gemäß 3b eingezeichnet.
Sobald der Abstand kleiner als D1 oder größer als D2 wird, wird auf das
Gaspedal eine höhere
Kraft ausgeübt,
als dies in dem Abstandsbereich zwischen den Abständen D1
und D2 der Fall ist. Innerhalb des Abstandsbereiches steigt die
auf das Gaspedal ausgeübte
Kraft leicht bzw. streng monoton an. Dementsprechend existiert ein Pedalstellungsbereich
zwischen D1 und D2, in welchem der Bediener eine relativ geringe
Kraft zum Bedienen des Gaspedals aufwenden muss und daher beim Einhalten
der Geschwindigkeit der Erntemaschine 64 unterstützt wird.
Will er schneller oder langsamer fahren, muss er eine höhere Kraft
auf das Gaspedal ausüben.
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Grundsätzlich könnte eine
Bedienvorrichtung auch in der Erntemaschine 64 vorgesehen
sein, wobei diese dann derart betrieben werden könnte, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit
der Erntemaschine 64 auf einen optimalen Ernteeinsatz abstimmt
ist.
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4a zeigt
einen Traktor 28, an welchem eine Ballenpresse 76 adaptiert
ist. Das Gespann bestehend aus Traktor 28 und Ballenpresse 76 bewegt sich
entlang der Fahrtrichtung 66. Ausgehend von der in 4a gezeigten
Position des Gespanns befindet sich in dem Abstand D1 ein Hindernis 78,
welches in Form eines Baumes oder eines (im Feld in der Regel nicht
sehbaren) Gullydeckels ausgebildet sein könnte. Informationen über Hindernisse
oder sonstige Begebenheiten des Feldes des Bedieners könnten beispielsweise
in einem auf einem Rechner des Traktors implementierten Programm,
welches mit einem Navigationssystem gekoppelt ist, in einer Landkarte
des Feldes eingegeben werden. 4b zeigt
in einem Diagramm die auf das Gaspedal von der Stelleinrichtung
ausgeübte
Kraft in Abhängigkeit von
dem Abstand bezüglich
der Bezugslinie 80, welche die in 4a gezeigte
Position des Gespanns kennzeichnet. Dementsprechend wird das Gaspedal von
der Stelleinrichtung mit abnehmender Distanz mit einer zunehmenden
Kraft beaufschlagt, so dass der Bediener eine größere Kraft aufbringen müsste, um
die Geschwindigkeit des Traktors 28 zu vergrößern oder
beizubehalten. Hierdurch wird ihn letztendlich signalisiert, dass
er sich auf das Hindernis 78 zu bewegt. Dementsprechend
kann er das Hindernis 78 seitlich umfahren, wobei in dem
Bereich zwischen D1 und D2 eine konstante Kraft auf das Gaspedal
ausgeübt
wird. Sobald der Traktor 28 mit der Ballenpresse 76 an
dem Hindernis 78 vorbeigefahren ist, wird die von der Stelleinrichtung
auf das Gaspedal ausgeübte
Kraft verringert.
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In 5 zeigt
ein Diagramm, in welchem einerseits die Amplitude der vertikalen
Beschleunigung (durchgezogen eingezeichnete Linie) des Fahrzeugs in
Abhängigkeit
der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen ist. Die Fahrzeuggeschwindigkeit
kann einen Wert zwischen 0 und 100 Prozent des maximalen Geschwindigkeitswerts
des Fahrzeugs annehmen. Andererseits ist (gestrichelt eingezeichnete
Linie) die von der Stelleinrichtung auf das Gaspedal ausgeübte Kraft
in Abhängigkeit
des Pedalwegs ebenfalls prozentual eingezeichnet. Bei dem Wert 0
befindet sich das Gaspedal in der nicht betätigten Stellung. Bei dem Wert
100 befindet sich das Gaspedal in der voll ausgelenkten Stellung,
bei welcher die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit kommandiert wird.
Bei dem Geschwindigkeitswert V1 tritt auf Grund des Eigenfrequenzverhaltens
des Fahrzeugchassis eine maximale Vertikalbeschleunigung auf, welche
in Form von Vibrationen auf den Bediener wirkt. Dementsprechend
ist es zweckmäßig, diesen
Geschwindigkeitswert bzw. -bereich des Traktors 28 zu vermeiden.
Hierzu wird das Gaspedal von der Stelleinrichtung bei der Pedalauslenkung
bzw. dem Pedalweg S1, bei welchem das Fahrzeug die Geschwindigkeit V1
aufweist, mit einer höheren
Kraft beaufschlagt. Dementsprechend wird der Fahrer in aller Regel
diese Pedalauslenkung vermeiden und daher eine Geschwindigkeit größer oder
kleiner als die V1 wählen. Hierdurch
kann in vorteilhafter Weise auch der so genannte Bonanza-Effekt
vermieden werden, bei welchem nämlich
auf Grund der Vibrationen des Traktors eine Bewegung des Bedienerfußes hervorgerufen werden
kann und die Fahrzeuggeschwindigkeit stark variiert und daher das
Fahrzeug sich aufschwingt.
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Abschließend sei
ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten
Ausführungsbeispiele
lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese
jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele
einschränken.