DE102007036429A1

DE102007036429A1 - Steuerungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems zum Lenken eines an ein landwirtschafliches Nutzfahrzeug anagekoppelten Anbaugeräts

Info

Publication number: DE102007036429A1
Application number: DE102007036429A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hahn
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-05
Also published as: EP2022306A1; EP2022306B1; US20090032273A1; DE502008002047D1; ATE492150T1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zum Lenken eines an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug (12) angekoppelten Anbaugeräts (14). Das Steuerungssystem umfasst eine Steuereinrichtung (34), mindestens einen Sensor (32, 36-42), ein dem Nutzfahrzeug (12) zugeordnetes Hydrauliksystem (46), mindestens ein elektronisch ansteuerbares Hydraulikventil (48), mindestens einen dem Anbaugerät (14) zugeordneter hydraulischer Aktuator (50, 70, 78) und mindestens ein dem Anbaugerät (14) zugeordnetes lenkbares Rad (24, 28). Mit dem Sensor (32, 36-42) ist eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs (12) oder des Anbaugeräts (14) repräsentierende Größe detektierbar und der Steuereinrichtung (34) übermittelbar. Mit der Steuereinrichtung (34) ist eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) ermittelbar. Das Hydraulikventil (48) ist mit dem Hydrauliksystem (46) und dem mindestens einen Aktuator (50, 70, 78) hydraulisch wirkverbindbar. Das Hydraulikventil (48) ist in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) ansteuerbar, um mit dem Aktuator (50, 70, 78) die Lenkung des Rads (24, 28) zu sperren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems zum Lenken eines an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug angekoppelten Anbaugeräts.
Als landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge kommen insbesondere Traktoren in Frage, obwohl grundsätzlich die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf Traktoren und landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge beschränkt ist und die Anwendung der vorliegenden Erfindung für industrielle Nutzfahrzeuge ebenfalls denkbar wäre. Dennoch werden im Folgenden Ausführungen am Beispiel eines in Form eines Traktors ausgebildeten landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs gemacht, da ein Traktor vielseitig einsetzbar ist und in der Regel viele unterschiedliche Anbaugeräte mit jeweils unterschiedlichen Funktionen an einen Traktor adaptiert werden.
Traktoren umfassen ein Hydrauliksystem, welches in der Regel eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe, einen Hydrauliktank und eine Vielzahl von weiteren Hydraulikkomponenten aufweist. Lediglich beispielhaft seien Ventile, Drosseln und hydraulische Aktuatoren als Hydraulikkomponenten genannt. Üblicherweise weist ein Traktor hydraulische Zusatzventile auf, mit welchen Arbeitsfunktionen eines an den Traktor ankoppelbaren Anbaugeräts ansteuerbar sind. Insoweit werden Arbeitsfunktionen des Anbaugeräts von dem Hydrauliksystem des Traktors versorgt. Diese Zusatzventile werden in der Regel elektronisch angesteuert. Als Beispiele von Arbeitsfunktionen sei das Heben oder Senken von Geräteteilen genannt, wobei Geräteteile insbesondere Spurreißer, eine auf ein Bodenbearbeitungsgerät aufgesattelte Sämaschine, Felder eines Bodenbearbeitungsgeräts, Geräteklappungen oder Arbeitstiefeneinstellungen des Geräts sein können. Mit dem Hydrauliksystem des Traktors könnte auch mindestens ein Ölmotor des Anbaugeräts, beispielsweise das Gebläse einer pneumatischen Sämaschine, angetrieben werden.
Insbesondere das vom Bediener einzuleitende Heben und Senken des Anbaugeräts ist bei der Rückwärtsfahrt des Traktors oder beim Wenden manchmal unumgänglich, um Beschädigungen am Anbaugerät und/oder am Boden zu vermeiden. Werden schwere Geräte als Kombination angehängt, als Beispiel sei die Säkombination aus Kreiselegge und Sämaschine genannt, muss das aufgesattelte Gerät – die Sämaschine – in gewissen Fällen über ein hydraulisches Zusatzsteuergerät zusätzlich angehoben werden, um die Baulänge der Säkombination zu verkürzen. Hierdurch kann ein geringeres Ausschwenken bei der Kurvenfahrt erzielt werden und/oder der Schwerpunkt der Säkombination wird näher zum Traktor verlagert, was der Hubkraftanforderung und der Vorderachsentlastung des Traktors zu Gute kommt. Üblicherweise wird dieser Vorgang durch den Bediener manuell durchgeführt und dauert dementsprechend lange. In der Regel wird die Säkombination mit dem Hubwerk ohne die Betätigung eines hydraulischen Zusatzsteuergeräts ausgehoben, um diesen Effekt zu erreichen. Hierzu ist es jedoch erforderlich, ein entsprechend schwereres Frontgewicht an dem Traktor anzubauen.
Die Ansteuerung der hydraulischen Zusatzventile wird auch in eine Ablaufsteuerung bei einem Vorgewende-Management-System einbezogen. Sie ist dort jedoch Bestandteil eines einlernbaren Ablaufs und kann in der Regel nicht einzeln angesprochen werden. Darüber hinaus ist eine solche Ansteuerung der hydraulischen Zusatzventile zeit- oder weggekoppelt.
Eine spezielle Anwendung der oben genannten Prinzipien trifft auf ein Gespann bestehend aus einem Traktor und einem Anbaugerät mit einer Nachlauflenkung bzw. einer Nachlaufachse zu. Solche insbesondere aufgesattelte Anbaugeräte bzw. Anhänger (auch Tandem- oder Tridemachsanhänger genannt) weisen mindestens eine Lenkachse auf. Mit der Lenkachse kann eine verbesserte Wendigkeit und ein reduzierter Reifenabrieb erzielt werden. Die Lenkachse eines solchen Anbaugeräts ist mit einem auf hydraulischer Basis arbeitenden Lenkzylinder gekoppelt und kann durch Betätigen eines entsprechend angeordneten Sperrventils angesteuert werden. Entweder wird das Sperrventil auf Durchfluss geschaltet, so dass der Lenkzylinder eine "Schwimmstellung" einnimmt, bei welchem die Lenkachse einlenken kann. Falls das Sperrventil in eine gesperrte Stellung verbracht wird, wird die Lenkachse auf Geradeausstellung gebracht und in diesem Zustand gehalten. Solche Nachlauflenkungen weisen insbesondere bei schneller Fahrt und am Seitenhang mangelnde Geradeauslaufeigenschaften auf, wenn die Lenkung der Räder nicht gesperrt ist. Auch bei der Rückwärtsfahrt lenken die Nachlauflenkungen üblicherweise in die falsche Richtung ein. Daher ist in solchen Fahrsituationen das Sperrventil manuell von dem Bediener des Traktors anzusteuern und entsprechend zu blockieren.
Alternativ zur manuellen Ansteuerung mittels Sperrventil sind mechanisch-hydraulische Zwangslenkungen bekannt. Hierbei wird neben einer Ankopplung des Anbaugeräts mittels einer Deichsel ein zusätzliches Gestänge des Anbaugeräts am Traktor angelenkt und adaptiert. Über dieses zusätzliche Gestänge kann ein zusätzlicher Geberzylinder angesteuert werden. Hierzu muss jedoch das zusätzliche Gestänge individuell auf die jeweilige Nutzfahrzeug-Anbaugeräte-Kombination adaptiert bzw. justiert werden, da nämlich das Anbaugerät an unterschiedliche Nutzfahrzeuge adaptiert werden kann. Weiterhin gestaltet sich die Ankopplung des Anbaugeräts mit dem Gestänge an einem Traktor als umständlich. Solche Zwangslenkungen schränken den maximal erzielbaren Deichselwinkel ein, so dass das Gespann insgesamt einen größeren Wenderadius aufweist. Auch ist die hydraulische Verschaltung bei Zwangslenkungen komplexer und somit teurer.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine in konstruktiver Hinsicht unkomplizierte und vorzugsweise kostengünstigere Möglichkeit gefunden werden, ein an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug angekoppeltes Anbaugerät in unterschiedlichen Fahrsituationen zu Lenken.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß ist ein Steuerungssystem zum Lenken eines an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug angekoppelten Anbaugeräts der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem eine Steuereinrichtung, mindestens einen Sensor, ein dem Nutzfahrzeug zugeordnetes Hydrauliksystem, mindestens ein elektronisch ansteuerbares Hydraulikventil, mindestens einen dem Anbaugerät zugeordneter hydraulischer Aktuator und mindestens ein dem Anbaugerät zugeordnetes lenkbares Rad aufweist. Mit dem Sensor ist eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs oder des Anbaugeräts repräsentierende Größe detektierbar und der Steuereinrichtung übermittelbar. Mit der Steuereinrichtung ist eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts ermittelbar. Das Hydraulikventil ist mit dem Hydrauliksystem und dem mindestens einen Aktuator hydraulisch wirkverbindbar. Das Hydraulikventil ist in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts ansteuerbar, um mit dem Aktuator die Lenkung des Rads zu sperren.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass insbesondere in Form von Traktoren ausgebildete Nutzfahrzeuge ein eigenes Hydrauliksystem aufweisen, welches auch für Arbeitsfunktionen von an dem Traktor adaptierten Anbaugeräten genutzt wird. Daher ist zumindest diesbezüglich eine Infrastruktur vorhanden, die auch für eine Lenkung mindestens eines dem Anbaugerät zugeordneten lenkbaren Rads genutzt werden kann. Es ist also eine Steuereinrichtung, mit welcher ein entsprechendes Hydraulikventil angesteuert werden kann, entsprechend zu konfigurieren bzw. zu programmieren, damit in Abhängigkeit eines konkret vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts der Aktuator derart angesteuert werden kann, dass die Lenkung des mindestens einen Rads des Anbaugeräts gesperrt werden kann. Falls ein Anbaugerät verwendet wird, welches vergleichbar zu dem oben genannten Anbaugerät mit dem Lenkzylinder und dem Sperrventil ausgebildet ist, könnte mit relativ geringem Aufwand ein am Traktor sowieso vorhandenes Hydraulikventil (z. B. ein ESCV = Electronic Select Control Valve) und eine damit in Verbindung stehende Schnellkupplung mit einem Lenkzylinder des Anbaugeräts verbunden werden. Falls nun die Steuereinrichtung entsprechend programmiert ist, kann in Abhängigkeit der von dem mindestens einen Sensor ermittelten Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts auf den aktuellen Betriebszustand des Nutzfahrzeugs bzw. des Anbaugeräts geschlossen werden und in Abhängigkeit davon das Hydraulikventil zum Sperren der Lenkung des Rads angesteuert werden.
Als Lenkung im Sinn der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zu verstehen, dass die Orientierung eines Rads relativ zu dem Anbaugerät veränderbar ist. So kann grundsätzlich das Rad gesperrt sein oder völlig frei in der Orientierung sich einstellen, wie z. B. ein Nachlaufrad, insbesondere auf Grund äußerer Rahmenbedingungen wie beispielsweise eines unebenen Untergrunds.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lenkung des mindestens einen Rads ausschließlich von dem Aktuator bewirkbar. Somit kann ausschließlich mit dem mindestens einen Aktuator das mindestens eine Rad bezüglich der Lenkung gesperrt bzw. freigegeben werden. Eine Zwangslenkung mit einem Gestänge ist also nicht vorgesehen.
Bevorzugt ist das mindestens eine lenkbare Rad ein Teil einer Nachlauflenkachse oder einer Achsschenkellenkung oder einer Drehschemellenkung. Weiterhin ist es auch denkbar, dass das lenkbare Rad in Form eines Nachlaufrads oder eines Stützrads ausgebildet ist.
Mit dem mindestens einen Sensor ist vorzugsweise eine Größe detektierbar, welche die Ermittlung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, der Fahrtrichtung, des aktuell eingestellten Lenkwinkels des Nutzfahrzeugs, der Abweichung von einer vorgegebenen Fahrtrichtung, der räumlichen Position des Nutzfahrzeugs, der Gierbewegung oder des Giermoments des Nutzfahrzeugs, der Gierbewegung oder des Giermoments des Anbaugeräts, der Hangneigung des Nutzfahrzeugs und/oder der Hangneigung des Anbaugeräts ermöglicht. Weiterhin könnte mit dem mindestens einen Sensor 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 Schlupfs des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts über dem Untergrund, der Beschaffenheit des Untergrunds, einer Achslast, des Drucks oder des Volumenstroms oder der Volumenstromänderung einer Hydraulikflüssigkeit, des Ausfahrwegs eines Zylinders, insbesondere eines Lenkzylinders, der auf das Nutzfahrzeug wirkenden Kraft des Anbaugeräts, insbesondere einer Zugkraft, einer Querkraft und/oder einer Stützkraft, des Fahrzustands und/oder der Triebkraft des Nutzfahrzeugs ermöglicht. Je nachdem, welche Größe mit einem Sensor tatsächlich zu detektieren ist, ist dieser Sensor entweder an dem Nutzfahrzeug oder an dem Anbaugerät angeordnet und speziell zum Detektieren dieser Größe ausgebildet.
Im Konkreten könnte der Aktuator einen einfachwirkenden oder einen zweifachwirkenden Hydraulikzylinder aufweisen. Der Aktuator könnte als Lenkzylinder für eine Nachlaufachse ausgebildet sein. Eine entsprechende Ausbildung einer Lenkachse bzw. einer lenkbaren Einzelradaufhängung des Rads des Anbaugeräts ist hierzu eine Voraussetzung.
Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Lenkung des mindestens einen Rads dann sperrbar ist, wenn das Nutzfahrzeug rückwärts fährt. Hierdurch ist jedenfalls vermieden, dass das lenkbare Rad bei der Rückwärtsfahrt in die "falsche" Richtung auslenkt. Da die Sperrung des Rads in Abhängigkeit des Betriebszustands – das Einlegen des Rückwärtsgangs bzw. das Rückwärtsfahren – des Nutzfahrzeugs bzw. des Anbaugeräts quasi automatisch erfolgt, kann dies auch nicht von einem Bediener des Nutzfahrzeugs vergessen werden und es kann sich somit aus Unachtsamkeit des Bedieners keine kritische Situation ergeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lenkung des mindestens einen Rads dann sperrbar, wenn das Nutzfahrzeug einen vorgebbaren Geschwindigkeitswert überschreitet. Ein solcher Geschwindigkeitswert könnte beispielsweise 15 oder 20 km/h sein, da bei einer solchen Geschwindigkeit davon ausgegangen werden kann, dass das Gespann sich auf der Straße befindet und sich in dem Betriebszustand des Transports befindet. Hierbei fährt das Gespann mit einer erhöhten Geschwindigkeit und eine freie und Auslenkbewegung des mindestens einen Rads des Anbaugeräts wird hierdurch vermieden.
Weiterhin könnte vorgesehen sein, dass die Lenkung des mindestens einen Rads dann sperrbar ist, wenn auf das Nutzfahrzeug und/oder auf das Anbaugerät eine Querbeschleunigung und/oder eine Querkraft wirkt, welche einen vorgebbaren Wert überschreitet. Dies könnte beispielsweise bei einer großen Windgeschwindigkeit in Querrichtung zu einem hoch bauenden Anbaugerät auftreten, was ebenfalls ein Ausschlagen der Räder des Anbaugeräts zur Folge haben kann, falls diese nicht in erfindungsgemäßer Weise automatisch gesperrt werden.
Ganz besonders bevorzugt ist die Lenkung des mindestens einen Rads dann sperrbar, wenn das Nutzfahrzeug und/oder das Anbaugerät eine Querneigung aufweist, welche einen vorgebbaren Wert überschreitet. Dies ist insbesondere bei einer Fahrt am Seitenhang hilfreich, wo also auf Grund der auf das Anbaugerät wirkenden Hangabtriebskraft – bei nicht gesperrter Lenkung des Rads des Anbaugeräts – die Gefahr besteht, dass das Anbaugerät seitlich talwärts ausbricht und dass der Fahrer des Nutzfahrzeugs die Kontrolle über das Gespann verliert.
Nun könnte das Anbaugerät mittels eines Zugpendels, eines Zugmauls, einer Piton- oder Kugelkupplung (siehe beispielsweise DE 103 04 978 A1 ), eines Dreipunkt-Geräteanbaus (wie beispielsweise in ISO 730 oder DIN 9674 definiert), einer so genannten Pickup-Hitch (wie z. B. in EP 0 695 655 B1 und/oder in EP 1 216 856 B1 offenbart) oder eines Hexapoden (siehe z. B. EP 1 199 194 B1 ) an das Nutzfahrzeug gekoppelt werden. Letztendlich kann das Anbaugerät mit allen gängigen Kopplungsarten an das Nutzfahrzeug angekoppelt werden, wobei die oben genannten Kopplungsarten die gängigsten auf dem landwirtschaftlichen Sektor sind.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Rad von dem Aktuator aktiv lenkbar. Der einzustellende Lenkwinkel des Rads ist in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts von der Steuereinrichtung errechenbar ist. Hierbei kann beispielsweise der am Nutzfahrzeug aktuell eingestellte Lenkwinkel eine wesentliche Bezugsgröße zur Errechnung des einzustellenden Lenkwinkels des Rads des Anbaugeräts sein. Der Aktuator wird sodann von dem Hydraulikventil entsprechend angesteuert, wodurch der Lenkwinkel am Rad entsprechend eingestellt wird.
Das Hydraulikventil könnte am Nutzfahrzeug oder am Anbaugerät angeordnet sein. Falls das Nutzfahrzeug in Form eines Traktors ausgebildet ist, ist das Hydraulikventil zweckmäßigerweise im Heckbereich des Traktors angeordnet bzw. es kann ein dort angeordnetes Hydraulikventil (ESCV), welches zur Versorgung von Hydraulikfunktionen von an dem Traktor adaptierbaren Anbaugeräten genutzt wird, verwendet werden. Voraussetzung hierfür ist, dass ein solches Hydraulikventil sich elektronisch von der Steuereinrichtung ansteuern lässt. Alternativ hierzu könnte das Hydraulikventil am Anbaugerät angeordnet sein und über eine entsprechende elektrische Leitungsverbindung – z. B. mit einer Steckdose am Nutzfahrzeug – mit der Steuereinrichtung verbunden werden. In jedem Fall ist das Hydraulikventil mit dem Hydrauliksystem des Nutzfahrzeugs und dem mindestens einen Aktuator hydraulisch zu verbinden, was beispielsweise mit einer Hydraulik-Schnellkupplung erzielt werden kann.
Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Ansteuerung des Hydraulikventils automatisiert. Dementsprechend ermittelt der Sensor ständig oder zumindest einmal in einem vorgebbaren Zeitintervall eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs oder des Anbaugeräts repräsentierende Größe und übermittelt diese der Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung errechnet hieraus stets eine Zustandsgröße bzw. den aktuellen Betriebszustand des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts. In Abhängigkeit hieraus erfolgt die Ansteuerung des Aktuators automatisch, so dass ein Bediener des Nutzfahrzeugs nicht aktiv die Lenkung und des Anbaugeräts einstellen bzw. beeinflussen muss. Es könnte jedoch vorgesehen sein, dass die Ansteuerung des Hydraulikventils abschaltbar ist, beispielsweise dann, wenn ein Bediener des Nutzfahrzeugs die Lenkung des mindestens einen Rads des Anbaugeräts selbst manuell beeinflussen möchte.
Wie bereits angedeutet, könnte das Anbaugerät in Form eines mehrachsigen aufgesattelten Anhängers ausgebildet sein, wobei ein Teil der Gewichtskraft des Anbaugeräts über sein Ankoppelelement auf das Arbeitsgerät als Stützlast wirkt. Im abgekoppelten Zustand des Anbaugeräts wird das Ankoppelelement mittels eines Stützfußes gegen ein Herunterfallen auf den Boden abgestützt.
Der Anhänger könnte eine nicht lenkbare Achse und eine lenkbare Achse oder zwei lenkbare Achsen oder eine Kombination zwischen nicht lenkbaren und lenkbaren Achsen aufweisen. In der Regel wird ein solcher Anhänger mittels einer Deichsel-Zugmaul-Verbindung an das Nutzfahrzeug gekoppelt, wobei die mindestens eine Achse des Anhängers eine Lenkachse darstellen kann, welche im Fall der Lenkachse zwangsgelenkt sein kann.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 16 gelöst. Demgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems definiert, wobei das Steuerungssystem zum Lenken eines an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug angekoppelten Anbaugeräts dient. Das Steuerungssystem umfasst eine Steuereinrichtung, mindestens einen Sensor, ein dem Nutzfahrzeug zugeordnetes Hydrauliksystem, mindestens ein elektronisch ansteuerbares Hydraulikventil, mindestens einen dem Anbaugerät zugeordneten hydraulischen Aktuator und mindestens ein dem Anbaugerät zugeordnetes lenkbares Rad. Mit dem Sensor wird eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs oder des Anbaugeräts repräsentierende Größe detektiert und der Steuereinrichtung übermittelt. Mit der Steuereinrichtung wird eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts ermittelt. Das Hydraulikventil ist mit dem Hydrauliksystem und dem mindestens einen Aktuator hydraulisch wirkverbindbar. Das Hydraulikventil wird in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs und/oder des Anbaugeräts angesteuert, um mit dem Aktuator die Lenkung des Rads zu sperren.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zum Betreiben eines Steuerungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei einem auf dem vorliegenden Gebiet tätigen Fachmann sich in Kenntnis der das Steuerungssystem betreffenden Ansprüche 1 bis 15 die entsprechenden Verfahrensschritte erschließen. Dementsprechend wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung verwiesen.
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
1 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs und eines daran adaptierten Anbaugeräts und
2 in einer schematischen Darstellung eine Aufsicht eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs mit einem Anbaugerät.
In den Fig. sind gleiche oder ähnliche Bauteile bzw. Baugruppen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist ein Gespann 10 bestehend aus einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug 12 und einem Anbaugerät 14 gezeigt. Das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug 12 ist in Form eines Traktors ausgebildet. Im Folgenden wird das Bezugszeichen 12 zur Kennzeichnung des Traktors verwendet. Das Anbaugerät 14 ist in Form eines gezogenen Anhängers ausgebildet. Im Folgenden wird das Bezugszeichen 14 zur Kennzeichnung des Anhängers verwendet. Der Traktor 12 weist zwei Vorderräder 16 und zwei Hinterräder 18 auf. Die Vorderräder 16 sind mit einer Einzelradaufhängung (nicht gezeigt) lenkbar aufgehängt. Der Anhänger 14 ist mit seiner Deichsel 20 an dem Zugpendel 22 des Traktors 12 angehängt. Der Anhänger 14 weist Vorderräder 24 auf, welche an einer nicht lenkbaren Vorderachse 26 drehbar gelagert sind. Die Hinterräder 28 des Anhängers 14 sind an der Nachlauflenkachse 30 drehbar und lenkbar gelagert. Die Hinterräder 28 sind mit einer Einzelradaufhängung (nicht gezeigt) an dem Fahrgestell des Anhängers 14 aufgehängt.
Der Traktor 12 weist mehrere Sensoren auf. So kann beispielsweise mit dem Lenkwinkelsensor 32 der Lenkeinschlag eines Vorderrads 16 detektiert werden. Die von dem Lenkwinkelsensor 32 ermittelte Größe, welche von dem aktuell eingestellten Lenkwinkel des Vorderrads 16 abhängt, wird der Steuereinrichtung 34 über die gestrichelt eingezeichneten elektrischen Leitungsverbindungen übermittelt. Mit dem Neigungswinkelsensor 36 kann die Quer- und Längsneigung des Traktors 12 gegenüber der Horizontalen detektiert werden. Der Beschleunigungssensor 38 detektiert die Beschleunigung des Traktors 12. Mit dem Geschwindigkeitssensor 37 kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Traktors 12 relativ zum Untergrund detektiert werden. An dem Anhänger 14 ist ein Beschleunigungssensor 40 und ein Neigungswinkelsensor 42 vorgesehen, mit welchem jeweils die Beschleunigung bzw. die Quer- und Längsneigung gegenüber der Horizontalen des Anhängers 14 detektierbar sind. Die von den Sensoren 36, 38, 40, 42 ermittelten Größen werden ebenfalls über die gestrichelt eingezeichneten Leitungsverbindungen der Steuereinheit 34 übermittelt. In 1 sind lediglich beispielhaft die Sensoren 32, 36, 38, 40, 42 gezeigt, wobei andere und/oder weitere Sensoren zur Detektion anderer Größen vorgesehen sein können. Mit dem Fahrtrichtungswählhebel 44 kann zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Traktors 12 umgeschaltet werden. Der jeweilige Zustand des Fahrtrichtungswählhebels 44 wird ebenfalls der Steuereinrichtung 34 mitgeteilt.
Der Traktor 12 weist ein lediglich schematisch angedeutetes Hydrauliksystem 46 auf, mit welchem unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit hydraulischen Verbrauchern des Traktors 12 und des Anhängers 14 zur Verfügung gestellt werden kann. Das Hydrauliksystem 46 ist mit dem Hydraulikventil 48 hydraulisch verbunden. Das Hydraulikventil 48 kann elektronisch über die gestrichelt eingezeichnete Leitung von der Steuereinrichtung 34 in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Traktors 12 und/oder des Anhängers 14 angesteuert werden. An dem Anhänger 14 ist der schematisch eingezeichnete Aktuator 50 vorgesehen, wobei der Aktuator 50 einen Hydraulikzylinder aufweist. Der Aktuator 50 ist über die Hydraulikleitungen 52 mit dem Hydraulikventil 48 und somit mit dem Hydrauliksystem 46 des Traktors 12 über die Hydraulikschnellkupplungen 54 hydraulisch verbunden. Das Hydraulikventil 48 weist drei Ventilstellungen auf. In der in 1 gezeigten aktiven Ventilstellung des Hydraulikventils 48 befindet sich der Aktuator 50 in Schwimmstellung. Dementsprechend ist die Lenkung der Hinterräder 28 nicht gesperrt. Wird die linke Ventilstellung des Hydraulikventils 48 in die aktive Position verbracht, so wird der Aktuator 50 in eine Richtung ausgelenkt, wodurch die Lenkung der Hinterräder 28 gesperrt werden kann. Die rechte Ventilstellung des Hydraulikventils 48 wird für diese Anwendung nicht verwendet.
Erfindungsgemäß umfasst das Steuerungssystem zum Lenken eines an den Traktor 12 angekoppelten Anhängers 14 also eine Steuereinrichtung 34, mindestens einen Sensor (z. B. 32), ein dem Traktor 12 zugeordnetes Hydrauliksystem 46, ein elektronisch ansteuerbares Hydraulikventil 48, einen dem Anhänger 14 zugeordneter hydraulischer Aktuator 50 und ein dem Anhänger zugeordnetes lenkbares Rad 28. Mit dem Sensor (z. B. 32) ist eine eine Zustandsgröße des Traktors repräsentierende Größe (nämlich der Lenkwinkel des Vorderrads 16) detektierbar und der Steuereinrichtung 34 übermittelbar. Mit der Steuereinrichtung 34 ist eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands des Traktors 12 ermittelbar. Das Hydraulikventil 48 ist mit dem Hydrauliksystem 46 und dem Aktuator 50 hydraulisch wirkverbindbar. Das Hydraulikventil 48 ist in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Traktors 12 und/oder des Anbaugeräts 14 ansteuerbar, um mit dem Aktuator 50 die Lenkung des Rads 28 zu sperren.
2 zeigt in einer Aufsicht ebenfalls ein Gespann 10 bestehend aus einem in Form eines Traktors 12 ausgebildeten landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs und eines in Form eines Anhängers 14 ausgebildeten Anbaugeräts. Der Traktor 12 weist zwei Hinterräder 18 und zwei mit einer Einzelradaufhängung lenkbar aufgehängte Vorderräder 16 auf. Die Achsschenkel 56 tragen mit einer weiteren Endantriebseinheit (nicht gezeigt) die Vorderräder 16 drehbar. Die Achsschenkel 56 sind um eine im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Achse 58 drehbar gelagert, so dass mit den Lenkzylindern 60 der entsprechende Lenkwinkel A des Traktors 12 eingestellt werden kann.
Der Anhänger 14 aus 2 weist zwei Lenkachsen 62, 64 auf. Die Vorderräder 24 und die Hinterräder 28 des Anhängers 14 sind jeweils mit einer Einzelradaufhängung lenkbar aufgehängt. Die Achsschenkel 66 der Vorderräder 24 sind die jeweils um die im Wesentlichen vertikal orientierte Drehachse 68 drehbar gelagert. Der Aktuator 70 stellt über das Lenkgestänge 72 den Lenkwinkeleinschlag der Vorderräder 24 des Anhängers 14 ein. Die Achsschenkel 74 der Hinterräder 28 sind die jeweils um die im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Drehachse 76 drehbar gelagert. Der Aktuator 78 stellt über das Lenkgestänge 80 den Lenkwinkeleinschlag der Hinterräder 28 des Anhängers 14 ein. Die Aktuatoren 60, 70 und 78 sind mittels den gestrichelt eingezeichneten Hydraulikleitungen mit dem Hydrauliksystem 46 des Traktors 12 verbunden. Die Aktuatoren 60, 70 und 78 sind jeweils einzeln ansteuerbar, wobei ein beliebiger Lenkwinkel des jeweiligen Rads 16, 24 und 28 eingestellt werden kann. Dementsprechend sind für jeden Aktuator 60, 70, 78 eigene Verbindungsleitungen und jeweils ein eigenes Hydraulikventil vorgesehen. Mit den Aktuatoren 70, 78 kann insbesondere die Lenkung der Vorderräder 24 bzw. Hinterräder 28 des Anhängers 14 gesperrt werden, beispielsweise für eine Transportfahrt mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h auf einer Straße oder bei einer geradeaus Rückwärtsfahrt.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10304978 A1 [0021]
- EP 0695655 B1 [0021]
- EP 1216856 B1 [0021]
- EP 1199194 B1 [0021]

Claims

Steuerungssystem zum Lenken eines an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug (12) angekoppelten Anbaugeräts (14), mit einer Steuereinrichtung (34), mindestens einem Sensor (32, 36–42), einem dem Nutzfahrzeug (12) zugeordneten Hydrauliksystem (46), mindestens einem elektronisch ansteuerbaren Hydraulikventil (48), mindestens einem dem Anbaugerät (14) zugeordneten hydraulischen Aktuator (50; 70, 78) und mindestens einem dem Anbaugerät (14) zugeordneten lenkbaren Rad (24, 28), wobei mit dem Sensor (32, 36–42) eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs (12) oder des Anbaugeräts (14) repräsentierende Größe detektierbar und der Steuereinrichtung (34) übermittelbar ist, wobei mit der Steuereinrichtung (34) eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) ermittelbar ist, wobei das Hydraulikventil (48) mit dem Hydrauliksystem (46) und dem mindestens einen Aktuator (50; 70, 78) hydraulisch wirkverbindbar ist und wobei das Hydraulikventil (48) in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) ansteuerbar ist, um mit dem Aktuator (50; 70, 78) die Lenkung des Rads (24, 28) zu sperren.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Lenkung des mindestens einen Rads (24, 28) ausschließlich von dem Aktuator bewirkbar ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine lenkbare Rad (24, 28) ein Teil einer Nachlauflenkachse (30; 62, 64) oder einer Achsschenkellenkung oder einer Drehschemellenkung ist oder wobei das lenkbare Rad in Form eines Stützrads ausgebildet ist.
Steuerungssystem einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit dem Sensor (32, 36–42) eine Größe detektierbar ist, welche die Ermittlung – der Geschwindigkeit, – der Beschleunigung, der Fahrtrichtung, des aktuell eingestellten Lenkwinkels (A) des Nutzfahrzeugs (12), – der Abweichung von einer vorgegebenen Fahrtrichtung, – der räumlichen Position des Nutzfahrzeugs (12), – der Gierbewegung oder des Giermoments des Nutzfahrzeugs (12), – der Gierbewegung oder des Giermoments des Anbaugeräts (14), – der Hangneigung des Nutzfahrzeugs (12) und/oder – der Hangneigung des Anbaugeräts (14) ermöglicht.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mit dem Sensor (32, 36–42) eine Größe detektierbar ist, welche die Ermittlung – der Drehzahl einer Motor- oder Getriebewelle, – der Drehzahl mindestens eines Rads (16, 18, 24, 28), des von einer Welle übertragenen Drehmoments, – des von einem Antriebsaggregat abgegebenen Drehmoments, – der Leistung oder der Auslastung eines Antriebsaggregats, – des Schlupfs des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) über dem Untergrund, – der Beschaffenheit des Untergrunds, – einer Achslast, – des Drucks oder des Volumenstroms oder der Volumenstromänderung einer Hydraulikflüssigkeit, – des Ausfahrwegs eines Zylinders, insbesondere des Lenkzylinders (50, 60, 70, 78), – der auf das Nutzfahrzeug (12) wirkenden Kraft des Anbaugeräts (14), insbesondere einer Zugkraft, einer Querkraft und/oder einer Stützkraft, – des Fahrzustands und/oder – der Triebkraft des Nutzfahrzeugs (12) ermöglicht.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aktuator (50, 70, 78) einen einfachwirkenden oder einen zweifachwirkenden Hydraulikzylinder aufweist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lenkung des mindestens einen Rads (24, 28) dann sperrbar ist, wenn das Nutzfahrzeug (12) rückwärts fährt.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lenkung des mindestens einen Rads (24, 28) dann sperrbar ist, wenn das Nutzfahrzeug (12) einen vorgebbaren Geschwindigkeitswert überschreitet.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lenkung des mindestens einen Rads (24, 28) dann sperrbar ist, wenn auf das Nutzfahrzeug (12) und/oder auf das Anbaugerät (14) eine Querbeschleunigung und/oder eine Querkraft wirkt, welche einen vorgebbaren Wert überschreitet.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lenkung des mindestens einen Rads (24, 28) dann sperrbar ist, wenn das Nutzfahrzeug (12) und/oder das Anbaugerät (14) eine Querneigung aufweist, welche einen vorgebbaren Wert überschreitet.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Anbaugerät (14) mittels eines Zugmauls, eines Zugpendels (22), einer Kugelkupplung, einer Pitonkupplung, eines Dreipunkt-Geräteanbaus oder eines Hexapoden an das Nutzfahrzeug koppelbar ist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Rad (24, 28) von dem Aktuator (50, 70, 78) aktiv lenkbar ist, wobei der einzustellende Lenkwinkel des Rads (24, 28) in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) errechenbar ist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Hydraulikventil (48) am Nutzfahrzeug (12) oder am Anbaugerät (14) angeordnet ist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Ansteuerung des Hydraulikventils (48) automatisiert erfolgt und/oder wobei die Ansteuerung des Hydraulikventils (48) abschaltbar ist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Anbaugerät (14) in Form eines mehrachsigen aufgesattelten Anhängers ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems, insbesondere eines Steuerungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Steuerungssystem zum Lenken eines an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug (12) angekoppelten Anbaugeräts (14) dient, wobei das Steuerungssystem eine Steuereinrichtung (34), mindestens einen Sensor (32, 36–42), ein dem Nutzfahrzeug (12) zugeordnetes Hydrauliksystem (46), mindestens ein elektronisch ansteuerbares Hydraulikventil (48), mindestens einen dem Anbaugerät (14) zugeordneten hydraulischen Aktuator (50, 70, 78) und mindestens ein dem Anbaugerät (14) zugeordnetes lenkbares Rad (24, 28) aufweist, wobei mit dem Sensor (32, 36–42) eine eine Zustandsgröße des Nutzfahrzeugs (12) oder des Anbaugeräts (14) repräsentierende Größe detektiert und der Steuereinrichtung (34) übermittelt wird, wobei mit der Steuereinrichtung (34) eine Zustandsgröße des aktuellen Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) ermittelt wird, wobei das Hydraulikventil (48) mit dem Hydrauliksystem (46) und dem mindestens einen Aktuator (50, 70, 78) hydraulisch wirkverbindbar ist und wobei das Hydraulikventil (48) in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebszustands des Nutzfahrzeugs (12) und/oder des Anbaugeräts (14) angesteuert wird, um mit dem Aktuator (50, 70, 78) die Lenkung des Rads (24, 28) zu sperren.