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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbstfahrende Erntemaschine mit einem Fahrgestell, an dem vordere Räder oder Raupenlaufwerke und eine pendelnd aufgehängte Hinterachse mit lenkbaren, rückwärtigen Rädern angebracht sind, wobei ein Lenkaktor zur Verstellung des Lenkwinkels der rückwärtigen Räder mit einer elektronischen Lenksteuerung verbunden ist, die eingerichtet ist, den Lenkaktor basierend auf manuell oder automatisch vorgegebenen Sollwerten für den Lenkwinkel anzusteuern.
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Stand der Technik
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Landwirtschaftliche Erntemaschinen, wie Mähdrescher, Feldhäcksler oder Baumwollpflücker umfassen üblicherweise ein Fahrgestell, das sich durch vordere, angetriebene Räder (oder Raupenlaufwerke) und rückwärtige, lenkbare Räder auf dem Boden abstützt. Dabei ist die Hinterachse mit den daran angebrachten rückwärtigen Rädern zur Anpassung an die Bodenkontur pendelnd am Fahrgestell aufgehängt. Der mögliche Lenkwinkelbereich und somit der Wendekreis der Erntemaschine wird derart dimensioniert, dass die rückwärtigen Räder nicht mit dem Fahrgestell kollidieren können. Falls sich die Hinterachse um die Pendelachse bewegt, kommt das jeweils obere Rad näher an das Fahrgestell als bei einer horizontal ausgerichteten Pendelachse. Aus diesem Grunde wird der Lenkwinkelbereich bisher so eingeschränkt, dass auch bei maximal ausgependelter und maximal eingeschlagener Hinterachse keine Kollision der Räder mit dem Fahrgestell möglich ist, obwohl derartige Situationen nur selten auftreten. Dadurch wird der Lenkwinkelbereich und somit der Wendekreis auch in Fällen mit horizontaler oder näherungsweise horizontaler Hinterachse unnötig begrenzt.
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Aufgabe
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile zu vermeiden.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine selbstfahrende Erntemaschine umfasst ein Fahrgestell, an dem vordere Räder oder Raupenlaufwerke und eine mittig um eine horizontale, sich in Fahrtrichtung erstreckende Pendelachse pendelnd aufgehängte Hinterachse mit lenkbaren, rückwärtigen Rädern angebracht sind. In der Regel sind die vorderen Räder bzw. Raupenlaufwerke angetrieben und entweder starr oder durch Hydraulikzylinder verstellbar am Fahrgestell befestigt, um das Fahrgestell auch beim Befahren von Seitenhängen horizontal zu orientieren. Ein Lenkaktor zur Verstellung des Lenkwinkels der rückwärtigen Räder ist mit einer elektronischen Lenksteuerung verbunden, die den Aktor im Betrieb basierend auf manuell oder automatisch vorgegebenen Sollwerten für den Lenkwinkel ansteuert. Die Lenksteuerung ist mit einem Sensor zur Erfassung des Pendelwinkels der Hinterachse verbunden und derart ausgelegt, dass sie den ansteuerbaren Lenkwinkelbereich in Abhängigkeit vom jeweiligen Pendelwinkel einschränkt, um einerseits eine Kollision zwischen den rückwärtigen Rädern und dem Fahrgestell zu vermeiden und andererseits den größtmöglichen Lenkwinkelbereich, der dem jeweiligen Pendelwinkel zuzuordnen ist, zu ermöglichen. Bei einer horizontalen Hinterachse ist der Lenkwinkelbereich demnach größer als bei einer weit ausgependelten Hinterachse.
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Auf diese Weise wird der Lenkwinkelbereich in den meisten Betriebssituationen durch die Anpassung an den aktuellen Pendelwinkel der Hinterachse vergrößert, ohne Gefahr einer Kollision der Hinterräder mit dem Fahrgestell.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und angesichts der Zeichnungen offensichtlich.
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Ausführungsbeispiel
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1 ist eine Seitenansicht einer Erntemaschine.
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2 ist eine rückwärtige Ansicht der Hinterachse der Erntemaschine aus 1.
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3 eine schematische Draufsicht auf die Hinterachse und ihre Lenksteuerung.
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4 ein Flussdiagramm, nach dem die Lenksteuerung arbeitet.
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Die 1 zeigt eine selbstfahrende Erntemaschine 10 in Form eines Mähdreschers mit einem Fahrgestell 12, das sich über angetriebene vordere Räder 14 und lenkbare rückwärtige Räder 16 auf dem Boden abstützt und von diesen fortbewegt wird. Die Räder 14 werden mittels nicht gezeigter Antriebsmittel in Drehung versetzt, um den Mähdrescher 10 z. B. über ein abzuerntendes Feld zu bewegen. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie vorn und hinten, auf die Fahrtrichtung V der Erntemaschine 10 im Erntebetrieb.
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An den vorderen Endbereich der Erntemaschine 10 ist eine Erntegutbergungsvorrichtung 18 in Form eines Schneidwerks abnehmbar angeschlossen, um beim Erntebetrieb Erntegut in Form von Getreide oder andere, dreschbare Halmfrüchten von dem Feld zu ernten und es nach oben und hinten durch einen Schrägförderer 20 einem Mehrtrommeldreschwerk zuzuführen, das – in Fahrtrichtung V hintereinander angeordnet – eine Dreschtrommel 22, eine Abstreiftrommel 24, eine oberschlächtig arbeitende Fördertrommel 26, einen Tangentialseparator 28 sowie eine Wendetrommel 30 umfasst. Stromab der Wendetrommel 30 befindet sich ein Strohschüttler 32. Die Dreschtrommel 22 ist in ihrem unteren und rückwärtigen Bereich von einem Dreschkorb 34 umgeben. Unterhalb der Fördertrommel 26 ist eine mit Öffnungen versehene oder geschlossene Abdeckung 44 angeordnet, während sich oberhalb der Fördertrommel 26 eine fest stehende Abdeckung und unterhalb des Tangentialseparators 28 ein Separierkorb 36 mit verstellbaren Fingerelementen befindet. Unterhalb der Wendetrommel 30 ist ein Fingerrechen 38 angeordnet.
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Das durch den Dreschkorb 34, den Separierkorb und die Strohschüttler 32 hindurchtretende, Körner und Verunreinigungen enthaltende Gemisch gelangt über Förderböden 40, 42 in eine Reinigungseinrichtung 46. Durch die Reinigungseinrichtung 46 gereinigtes Getreide wird mittels einer Körnerschnecke 48 einem nicht gezeigten Elevator zugeführt, der es in einen Korntank 50 befördert. Eine Überkehrschnecke 52 gibt unausgedroschene Ährenteile durch einen weiteren nicht gezeigten Elevator zurück in den Dreschprozess. Die Spreu kann an der Rückseite der Siebeinrichtung durch einen rotierenden Spreuverteiler ausgeworfen werden, oder sie wird durch einen stromab des Strohschüttlers 32 angeordneten Strohhäcksler (nicht eingezeichnet) ausgetragen. Das gereinigte Getreide aus dem Korntank 50 kann durch ein Entladesystem mit Querschnecken 54 und einem Entladeförderer 56 entladen werden. Die genannten Systeme werden mittels eines Verbrennungsmotors 58 angetrieben und von einem Bediener aus einer Fahrerkabine 60 heraus kontrolliert und gesteuert.
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Die hinteren Räder
16 sind, wie in der
2 dargestellt ist, durch eine pendelnd gelagerte Hinterachse
62 am Fahrgestell
12 angebracht. Die Hinterachse
62 ist durch eine Pendellagerung
66 um eine sich in Vorwärtsrichtung V erstreckende Pendelachse
64 an einer mit dem Fahrgestell
12 verbundenen Halterung
68 frei drehbar gelagert. Ein Sensor
70 erfasst den Drehwinkel der Hinterachse
62 um die Pendelachse
64. Mechanische Anschläge
72,
74 am Fahrgestell
12 und an der Hinterachse
62 begrenzen den Drehwinkel der Hinterachse
62 um die Pendelachse
64. Beim Befahren unebenen Geländes bewegt sich die Hinterachse
62 um die Pendelachse
64 und es ist erkennbar, dass das jeweils obere Rad
16 bei größeren Pendelwinkeln näher an das Fahrgestell
12 kommt, was den möglichen Lenkwinkel begrenzt. Auch wenn die vorderen Räder
14 gegenüber dem Fahrgestell
12 durch Hydraulikzylinder höhenverstellbar sind (so genannte Hangmähdrescher, vgl.
EP 0 604 500 B1 ), um das Fahrgestell
12 beim Abernten von Seitenhängen horizontal zu orientieren, bewegt sich die Hinterachse
62 um die Pendelachse
64 und der Lenkwinkelbereich der rückwärtigen Räder
16 wird durch eine mögliche Kollision des hangoberen Rads
16 mit dem Fahrgestell
12 begrenzt.
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Um die jeweilige Stellung der Hinterachse 62 um die Pendelachse 64 bei der Lenkung der rückwärtigen Räder 16 zu berücksichtigen, verwendet eine in der 3 dargestellte Lenksteuereinrichtung 76 die Signale des Sensors 70. Die Lenksteuereinrichtung 76 ist über eine Ventilanordnung 78 mit einem Lenkaktor 80 in Form eines Hydraulikzylinders verbunden, der über eine übliche Verstellstange 82 den Lenkwinkel der rückwärtigen Räder 16 definiert, indem er sie um etwa vertikal verlaufende Schwenkachsen 84 an den äußeren Enden der Hinterachse 62 verschwenkt. Die Lenksteuereinrichtung 76 ist außerdem mit einem Speicher 86 und einer Eingabeeinrichtung 88 verbunden, mit dem ein gewünschter Lenkwinkel vorgegeben werden kann, sei es manuell durch einen Bediener über ein Lenkhandrad oder einen Joystick oder durch eine selbsttätige Steuerung, die auf einem Wegplan und einer satellitensignalempfangenden Positionserfassungseinrichtung oder einer optischen oder mechanischen Einrichtung zur Erfassung einer Erntegutkante basieren kann.
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Die Lenksteuereinrichtung 76 arbeitet nach dem Flussdiagramm gemäß der 4. Nachdem im Schritt 100 der Sollwert des Lenkwinkels von der Eingabeeinrichtung 88 und im Schritt 102 der Pendelwinkel vom Sensor 70 erfasst wurden, folgt der Schritt 104, in dem abgefragt wird, ob ein Rad 16 (bzw. dessen Reifen) derart dicht an das Fahrgestell 12 kommen würde, falls der Sollwert des Lenkwinkels eingestellt wäre, dass ein vorgegebener Abstand d, der beispielsweise einige cm betragen kann, unterschritten wird. Dabei kann die Lenksteuereinrichtung 76 auf Tabellen aus dem Speicher 86 zurückgreifen, in denen die Abstände d (oder einfach eine binäre Information, ob der Schwellenwert unterschritten wird) für unterschiedliche Lenkwinkel und Pendelwinkel eingetragen sind. Es wäre auch denkbar, dass die Lenksteuereinrichtung den Abstand d anhand der Lenkwinkel und Pendelwinkel durch mathematische Formeln berechnet. Ist der Abstand d nicht unterschritten, folgt der Schritt 106, in dem die Lenksteuereinrichtung den Lenkaktor 80 über die Ventilanordnung 78 auf den gewünschten Lenkwinkel einstellt, wobei auf Rückkopplungswerte von einem weiteren Sensor 90 zur Erfassung des aktuellen Lenkwinkels zurückgegriffen werden kann. Auf den Schritt 106 folgt wieder der Schritt 100. Falls im Schritt 104 jedoch festgestellt wird, dass der vorgegebene Abstand d unterschritten würde, wenn der gewünschte Lenkwinkel eingestellt würde, folgt der Schritt 108, in dem die Lenksteuereinrichtung den Lenkaktor 80 über die Ventilanordnung 78 auf einen kleineren (aber größtmöglichen) Lenkwinkel als den gewünschten Lenkwinkel einstellt, bei dem der Abstand d nicht unterschritten wird. Dieser Lenkwinkel kann analog zur Vorgehensweise des Schritts 104 bestimmt werden. Beim Einstellen dieses Lenkwinkels kann die Lenksteuerung 76 ebenfalls auf die Rückkopplungswerte des Sensors 90 zur Erfassung des aktuellen Lenkwinkels zurückgreifen. Auf den Schritt 108 folgt wiederum der Schritt 100. Der Algorithmus der 4 wird demnach fortlaufend abgearbeitet. Falls die rückwärtigen Räder 16 demnach relativ weit eingeschlagen sind und sich beim Befahren unebenen Geländes der Pendelwinkel um die Pendelachse 64 vergrößert, sodass eines der Räder 16 den Abstand d zum Fahrgestell 12 unterschreitet, wird demnach selbsttätig der Lenkwinkel reduziert.
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Anstelle des dargestellten „steer-by-wire“-Systems kann auch ein übliches, hydraulisches Lenksystem treten, bei dem eine manuelle Lenkbewegung hydraulisch auf ein Lenkventil übertragen wird, das im Automatikmodus elektromagnetisch durch die Lenksteuerung
76 betätigt wird (vgl.
US 5 234 070 A ). Bei einer derartigen Ausführungsform dient im Schritt
100 anstelle des Sollwerts für den Lenkwinkel der aktuelle Lenkwinkel (mit dem Sensor
90 erfasst) und die Lenksteuerung
76 übersteuert im Schritt
108 den manuell eingegebenen Lenkwinkel, wenn der vorgegebene Abstand d unterschritten ist.
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Im Ergebnis erreicht man durch die Berücksichtigung des Pendelwinkels bei der Bestimmung des Lenkwinkels einen maximalen Lenkwinkelbereich bei horizontaler Hinterachse 62 und dennoch wird eine Kollision zwischen den rückwärtigen Rädern 16 und dem Fahrgestell 12 bei ausgependelter Hinterachse 62 vermieden.
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Es sei noch angemerkt, dass die Hinterachse 62 gegenüber dem Fahrgestell 12 höhenverstellbar sein könnte, um das Fahrgestell 12 der Erntemaschine 10 auch beim Bergauf- oder Bergabfahren horizontal zu orientieren. Bei derartigen Ausführungsformen kann die Lenksteuerung 64 bei der Bestimmung des Lenkwinkels auch die Höhe der Hinterachse 62 gegenüber dem Fahrgestell 12 berücksichtigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0604500 B1 [0015]
- US 5234070 A [0018]
