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Querbezug zu verwandten Anmeldungen
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Nicht anwendbar
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Feststellung in Bezug auf öffentlich geförderte Forschung oder Entwicklung
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Nicht anwendbar
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erdbauausrüstung wie eine landwirtschaftliche Vorrichtung, welche durch einen Traktor gezogen wird, und insbesondere ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Systems, welches eine Anhängevorrichtung betreibt, die die landwirtschaftliche Vorrichtung mit dem Traktor koppelt.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Eine Vielzahl verschiedener landwirtschaftlicher Geräte ist verfügbar, welche durch einen Traktor zum Bearbeiten des Bodens auf einem Feld gezogen werden, auf dem Feldfrüchte gepflanzt werden oder gepflanzt worden sind. Das Gerät wird auf einer Drei-Punkt-Anhängevorrichtung mit rechten und linken Zuggestängen auf der Hinterseite des Traktors verbunden und die Anhängevorrichtung kann zum Anheben und Absenken des Geräts betrieben werden. Die Anhängevorrichtung ist hydraulisch durch ein System angetrieben, welches typischerweise entweder Positionssteuerung oder Zug- oder Laststeuerung oder beides bereitstellt.
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Die Positionssteuerung hält das Gerät auf einer konstanten Arbeitstiefe trotz der Unterschiede in den Bodenbedingungen. Wenn nur die Positionssteuerung eingesetzt wird, ist eine Fahrereingabevorrichtung eingestellt, um eine angestrebte vertikale Position der Drei-Punkt-Anhängevorrichtung in Bezug auf eine geometrische Ebene, die vom Traktor hergestellt ist, einzurichten. Die Fahrereingabevorrichtung sendet ein Befehlssignal an das hydraulische System, um die Ausführungsform entweder anzuheben oder abzusenken. Ein Positionsrückmeldesystem erfasst die tatsächliche Anhängevorrichtungsposition und hält das Anheben oder Absenken an, sobald die angestrebte Position erreicht ist. Diese Position wird durch das Steuersystem solange beibehalten, bis sie händisch durch den Fahrer verändert wird. Ein Problem beim Beibehalten einer feststehenden Position des Geräts besteht darin, dass harte Erde oder ein Hindernis eine so starke Kraft ausüben können, dass der Traktormotor abstirbt.
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Die Zugsteuerung hebt und senkt die Anhängevorrichtung während des Pflügens, so dass die Zugkraft, welche das Gerät auf die Anhängevorrichtung ausübt, trotz der Unregelmäßigkeiten des Bodens konstant bleibt. Folglich ermöglicht es die Zugsteuerung dem Arbeitsgerät, effizient ohne Absterben des Traktormotors auch bei Vorhandensein von Hindernissen wie Steinen zu arbeiten. Ein Traktor, welcher nur Zugsteuerung einsetzt, besitzt einen Kraftsensor, welcher mit dem hydraulischen System verbunden ist, das die Geräteanhängevorrichtung anhebt oder absenkt. Dieser Mechanismus hebt die Anhängevorrichtung an, wenn sich die Zugkraft abnimmt. Ein Fahrereingabegerät erstellt einen oder mehrere Parameter wie den Kraftschwellenwert, welcher auftreten muss, bevor die Einrichtung angehoben oder abgesenkt wird.
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In bestimmten Situationen ist jede dieser Steuertechniken allein nicht zur Gänze befriedigend. Folglich setzten einige frühere Steuersysteme sowohl Positions- als auch Zugsteuerung ein. In jenem Fall wird die Position der Anhängevorrichtung als Reaktion auf Veränderungen in der erfassten Zugkraft angehoben oder abgesenkt, aber es wird die Position innerhalb einer Bandbreite gehalten, welche durch den Fahrer als obere und untere definierte Schwellenpositionen eingestellt sind. Wenn sich die Zugkraft erhöht, beginnt die Anhängevorrichtung nach oben zu wandern, bis die obere Schwellenposition erreicht ist oder bis die Zugkraft abnimmt. Wenn die Kraft abnimmt, senkt sich die Anhängevorrichtung ab, bis die untere Schwellenposition erreicht ist oder bis die Zugkraft ansteigt.
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Die Fahrerzugeinstellung wird durch eine Anzahl von Faktoren beeinflusst, darunter der Typ des Geräts, die erforderliche Tiefe, die Erdzusammensetzung und der Erdfeuchtigkeitsgehalt. Es besteht oft keine Korrelation zwischen der Fahrereinstellung und der spezifischen Position und Zugkraft. Diese Faktoren machen die Fahrereinstellung zu einem Trial- and Error-Vorschlag.
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Andere Bedenken beziehen sich auf ungünstige Steuereffekte, welche aus seitlichen Kräften herrühren, die auf das Gerät wirken. Einige Geräte bewirken, dass Erde in Richtung einer Seite des Fahrzeugs gewälzt wird, was eine Last mit einem resultierenden Kraftvektor erzeugt, welcher in einem bedeutsamen Winkel weg von der Fahrzeugfahrtrichtung weist. Eine Anhängevorrichtung mit rechten und linken Zuggestängen erfährt diese Art der Belastung als positive Lastkraft auf einem Zuggestänge und als negative Lastkraft auf dem gegenüber liegenden Zuggestänge. Wenn diese Lastkräfte erfasst und bloß gemittelt werden, erkennt das Steuersystem eine Belastungsveränderung nicht und reagiert auf Veränderungen der Zuglast nicht oder reagiert mit einem deutlich verringertem Sensibilitätsniveau auf diese Belastungsbedingungen.
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Als eine Folge daraus besteht ein Bedarf für ein hydraulisches Steuersystem, welches eine erweiterte Verbindung aus Positions- und Zugsteuerung bereitstellt.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Ein Fahrzeug besitzt eine Anhängevorrichtung zum Ziehen eines Geräts, welches durch Bewegung der Anhängevorrichtung angehoben und abgesenkt werden kann. Die Anhängevorrichtung wird durch Betätigen eines Ventils bewegt, um den Fluidfluss zu und von einem hydraulischen Stellglied zu steuern, welches mechanisch an die Anhängevorrichtung gekoppelt ist.
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Ein Verfahren zum Steuern einer Anhängevorrichtung umfasst das Festlegen eines Zugsollwerts, welcher ein Ausmaß an Zugkraft spezifiziert, welches als erwünscht auf die Anhängevorrichtung ausgeübt angesehen ist. Während des Betriebs des Fahrzeugs wird eine erste Zugkraft als auf eine Seite der Anhängevorrichtung wirkend erfasst und eine zweite Zugkraft als auf eine andere Seite der Anhängevorrichtung wirkend erfasst. Eine Zugbelastung wird als eine Funktion einer größeren Zugkraft der ersten Zugkraft und der zweiten Zugkraft und eines Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Zugkraft abgeleitet. Die Zugbelastung und der Zugsollwert werden dann eingesetzt, um einen Zugkraftfehler zu erzeugen. Zum Beispiel basiert der Zugkraftfehler auf dem Unterschied zwischen Zugbelastung und Zugsollwert. Das Ventil wird als Reaktion auf den Zugkraftfehler betrieben, um ausgewählt die Anhängevorrichtung anzuheben und abzusenken und folglich das Gerät, welches an der Anhängevorrichtung angebracht ist.
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Ein anderer Aspekt des vorliegenden Verfahrens umfasst das Definieren eines Zugkraftsollwerts als Reaktion auf die tatsächlichen Betriebsbedingungen, welche durch das Fahrzeug angetroffen werden, während es ein Gerät durch spezifische Bodenbedingungen zieht. Zu jenem Zeitpunkt sind eine erste Mehrzahl von Werten der ersten Zugkraft und eine zweite Mehrzahl von Werten der zweiten Zugkraft erfasst. Zum Beispiel können die erste und die zweite Zugkraft an gegenüber liegenden lateralen Seiten der Anhängevorrichtung erfasst werden. Dann werden ein erster Durchschnitt der ersten Mehrzahl von Werten und einer zweiten Mehrzahl von Werten berechnet. Der Zugsollwert wird als eine Funktion eines größeren Werts von erstem Durchschnitt und von zweitem Durchschnitt und von einem Unterschied zwischen jenen Durchschnitten abgeleitet. In einer besonderen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens umfasst das Ableiten des Zugsollwerts das Addieren des größeren Werts von erstem Durchschnitt und zweiten Durchschnitt zu einem Term, welcher auf einem absoluten Wert des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Durchschnitt beruht.
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Während nachfolgenden Betriebs des Fahrzeugs wird die Zuglast in ähnlicher Weise durch Hinzufügen des größeren Werts von erster Zugkraft und zweiter Zugkraft zu einem Term abgeleitet, welcher auf einem absoluten Wert des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Zugkraft beruht.
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Ein anderer Aspekt des vorliegenden Verfahrens setzt die Zugkraft und den resultierenden Fehlerwert herab, wenn sich die Anhängevorrichtung einer Grenze ihrer möglichen Bewegung nähert. Zum Beispiel gibt es eine obere Position, über welche hinaus die Anhängevorrichtung körperlich nicht angehoben werden kann. Das Steuersystem definiert auch eine obere Schwellenposition, über welche die Anhängevorrichtung nicht angehoben werden soll, während sie ein bestimmtes Feld bearbeitet. Die Zugkräfte, welche auf die Anhängevorrichtung wirken, können das Steuersystem veranlassen, die Anhängevorrichtung über die obere Schwellenposition anzuheben, in welchem Fall die Zuglast proportional verringert wird. Insbesondere wird die Zuglast verringert, herabgesetzt auf Grundlage eines ersten Verhältnisses zwischen der tatsächlichen Position der Anhängevorrichtung und der oberen Grenzposition und als Reaktion auf ein zweites Verhältnis zwischen der Schwellenposition und der oberen Grenzposition. Zum Beispiel werden ein erster Unterschied zwischen der tatsächlichen Position der Anhängevorrichtung und der oberen Grenzposition und ein zweiter Unterschied zwischen der oberen Schwellenposition und der oberen Grenzposition berechnet. Die Zuglast wird mit einem Verhältniswert des ersten Unterschieds zum zweiten Unterschied multipliziert und das Produkt wird ein neuer Zuglastwert, welcher benutzt wird, um den Zugkraftfehler zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt einen Traktor dar, welcher ein landwirtschaftliches Gerät zieht;
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2 zeigt eine typische Dreipunkt-Anhängevorrichtung auf einem Traktor zum Anbringen eines Geräts;
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3 ist ein Diagramm des hydraulischen Systems zum Betreiben der Dreipunkt-Anhängevorrichtung;
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4 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang darstellt, durch den das Zugsteuersystem für ein bestimmtes Gerät und bestimmte Bodenbedingungen konfiguriert wird; und
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5 ist ein Flussdiagramm, welches den Zugsteuervorgang darstellt, der eingesetzt wird, während das landwirtschaftliche Gerät den Boden auf einem Ackerfeld bearbeitet.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Mit anfänglicher Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Gerät 10 wie ein Mehrscharenlandwirtschaftspflug mit einer Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 mit der Hinterseite eines Traktors 14 verbunden. Die Anhängevorrichtung 12 umfasst rechte und linke Zuggestänge 16 und 18, deren nahe Enden drehbar am Traktorchassis 17 durch Stifte 15 angebracht sind. Ein Paar von Hebearmen 20 und 22, welche mit den Zuggestängen 16 und 18 durch Hebegestänge 24 und 25 verbunden sind, steuern die Hebestellung der Zuggestänge. Zwei hydraulische Stellglieder 27 und 28, in diesem Fall einfach wirkende, hydraulische Hebezylinder, sind zwischen den Hebearmen 20 und 22 und dem Traktorchassis 17 eingebaut, um die Hebearme auf und ab in Bezug auf jenes Chassis zu heben.
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Die fernen Enden der Zuggestänge 16 und 18 sind jeweils an sich vertikal erstreckenden Schenkeln 29 und 30 eines Verbinders 26 angebracht, welcher einen Querträger 32 aufweist, der mit den oberen Enden der Schenkel verbunden ist. Ein hydraulischer Gestängezylinder 34 ist an einem Ende mit dem Querträger 32 und am anderen Ende mit dem Traktorchassis 17 durch einen Stift 35 verbunden. Ein Paar von unteren Hebehaken 36 und 38 ragt nach hinten von den unteren Enden der Schenkel 29 und 30 vor und ein oberer Hebehaken 40 ist in der Mitte eines Querträgers 32 positioniert. Die Hebearme 20 und 22 bewegen den Verbinder 26 in zwei Richtungen entlang einer Hauptachse ”A” der Kupplungsbewegung, welche in diesem Fall vertikal verläuft.
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Die unteren und oberen Hebehaken 36, 38 und 40 arbeiten mit passenden Teilen auf einer Anhängevorrichtungsstruktur des Geräts 10 zusammen. Insbesondere greifen die unteren Hebehaken 36 und 38 in die unteren Anhängevorrichtungsstifte ein, welche sich seitlich in Bezug auf den Rahmen des Geräts erstrecken. Das Gerät weist auch einen sich seitlich erstreckenden oberen Anhängevorrichtungsstift auf, welcher im oberen Hebehaken 40 aufgenommen wird, wenn das Gerät 10 an den Traktor 14 gekuppelt ist. Die drei Hebehaken 36, 38 und 40 bilden die drei Punkte der Anhängevorrichtung 12.
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Mit Bezugnahme auf 3 umfasst das Steuersystem 50 zum Betreiben der Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 einen hydraulischen Abschnitt 52 und einen elektronischen Abschnitt 68. Der hydraulische Abschnitt 52 umfasst einen Tank 54, welcher das Hydraulikfluid enthält, und eine Pumpe 56, welche, wenn sie durch den Motor des Traktors 14 angetrieben wird, unter Druck stehendes Hydraulikfluid aus dem Tank durch eine Versorgungsleitung 58 fördert. Eine Versorgungsleitung 58 ist mit einem elektrohydraulischen Drei-Stellungs-, Drei-Wegeventil 60 verbunden und die Tankrückführleitung 62 verbindet das Ventil mit dem Tank 54. Das Ventil 60 weist einen Arbeitsausgang 65 auf, welcher mit den vorderen Kolbenkammern der zwei Hebestellglieder 27 und 28 verbunden ist.
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Das Ventil 60 wird durch einen Solenoid 64 betrieben, welcher durch einen elektrischen Strom von einem Regler 66 im elektronischen Abschnitt 68 des Steuersystems 50 mit Energie beaufschlagt wird. Der Regler 66 ist eine Vorrichtung auf Mikrocomputerbasis, welches einen Speicher zum Speichern von Software und Daten für ein Anhängevorrichtungssteuerprogramm umfasst. Der Regler umfasst des Weiteren einen Treiberschaltkreis, welcher ein veränderbares elektrisches Stromniveau zum Betreiben des Solenoids 64 erzeugt, um das elektrohydraulische Ventil 60 proportional betreiben zu können. Zusätzlich weist der Regler 66 analoge und digitale Eingänge zum Empfangen von Signalen von mehreren Sensoren und Fahrereingabevorrichtungen auf dem Traktor 14 auf.
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Der Regler 66 empfängt ein Signal von einem Positionssensor 70, welcher die vertikale Position des Verbinders 26 der Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 anzeigt. Jeder von mehreren Typen von Erfassungsmechanismen kann eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der Positionssensor 70 eine lineare Vorrichtung sein, welche mit einem der hydraulischen Hebestellglieder 27 oder 28 verbunden ist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die Kolbenstange aus dem Zylinderkörper ausfährt und sich in den Zylinderkörper zurückzieht. Alternativ kann ein Positionssensor vom Rotationstyp mit einem der Hebearme 20 oder 22 verbunden sein, um ein Signal bereitzustellen, welches die Drehposition jenes Arms in Bezug auf den Traktorrahmen 17 anzeigt. Mit diesen beiden Erfassungstechniken zeigt das Signal vom Positionssensor 70 eine Position an, welche geometrisch mit der vertikalen Position des Anhängevorrichtungsverbinders 26 in Bezug auf den Traktorrahmen 17 steht. Der Regler 66 empfängt auch Signale von den rechten und linken Zugkraftsensoren 71 und 72. Diese Sensoren können herkömmliche Splintbolzentypsensoren sein, welche in den Stiften 15 eingelassen sind, die die linken und rechten Zugstangen 16 und 18 mit dem Traktorrahmen 17 verbinden. Das vorliegende Steuersystem 50 wird im Zusammenhang mit linken und rechten Sensoren beschrieben, welche den Vorteil aufweisen, dass sie die unterschiedlichen Kräfte, welche auf beiden lateralen Seiten der Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 ausgeübt werden, messen. Alternativ kann ein einzelner Splintbolzensensor im Stift 35 verwendet werden, welcher den Gestängehydraulikzylinder 34 mit dem Traktorrahmen 17 verbindet. Andere Typen von Sensoren können eingesetzt werden, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die Größenordnung der Zugkraft, die auf die Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 ausgeübt wird, anzuzeigen.
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Eine menschbediente Schnittstelle 74 erzeugt auch Signale, welche an Eingaben des Reglers 66 angelegt werden. Die menschbediente Schnittstelle 74 ermöglicht es dem Fahrer des Traktors 14, Konfigurationseinstellungen für den Regler einzustellen und Befehle an den Regler zu senden, wodurch der Betrieb des Hydraulikabschnitts 52 definiert wird. Insbesondere werden, wie beschrieben wird, Eingabeschalter 75 und ein Anzeigeschirm 77 eingesetzt, um eine gewünschte Tiefgangsposition und einen Bereich an Positionen für das Gerät zu definieren, in welchem das Gerät frei bewegt werden kann, wenn sich die Zugkraft verändert. Eine Mischeingabevorrichtung 76 auf der menschbedienten Schnittstelle 74 passt die Zugkraftempfindlichkeit und Steuersystemzuwachswerte an, wie beschrieben wird. Zum Beispiel ist die Mischeingabevorrichtung 76 ein Knopf, welcher zwischen zwei Extrempositionen gedreht wird, die null Empfindlichkeit und maximale Empfindlichkeit anzeigen, und der entweder ein digitales oder analoges Signal erzeugt, welches die Position jenes Knopfes kennzeichnet.
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Wenn der Einsatz des Geräts auf einem Feld gewünscht wird, setzt der Fahrer das Steuersystem 50 in eine Betriebsart, in welcher eine Konfigurationsroutine 80, dargestellt in 4, durch den Regler 66 ausgeführt wird. In diesem Konfigurationsmodus stellt der Fahrer die menschbediente Schnittstelle 74 im Schritt 82 ein, um eine angestrebte Tiefgangsposition für das Gerät 10 in der Erde und folglich die angestrebte Position der Anhängevorrichtung 12 zu definieren. In Schritt 84 setzt der Fahrer ebenfalls die menschbediente Schnittstelle 74 ein, um eine obere Schwellenposition und eine untere Schwellenposition einzustellen, wodurch ein Bereich an Positionen definiert wird, in welchem die Anhängevorrichtung 12 auf und ab bewegt werden kann, wenn sich die Bodenbedingungen verändern. Die Mischeingabevorrichtung 76 wird ebenfalls in eine gewünschte Einstellung für die Empfindlichkeit des Zugsteuervorgangs in Schritt 85 gesetzt. Mit anderen Worten gesagt, legt die Mischeinstellung fest, wie schnell und in welchem Ausmaß das Steuersystem auf Veränderungen in den Zugkräften, welche auf die Anhängevorrichtung wirken, reagiert. Jene Mischeinstellung wird durch ein elektrisches Signal angezeigt, welches einen numerischen Wert (MIX) bezeichnet. Das Anordnen des Knopfes der Mischeingabevorrichtung 76 an einer extremen Position erzeugt einen minimalen MIX-Wert, wohingegen die andere Extremposition einen maximalen MIX-Wert erzeugt. Zwischenpositionen des Knopfes erzeugen proportionale Werte zwischen den minimalen und den maximalen MIX-Werten.
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In Schritt 86 beginnt der Fahrer dann, den Traktor 14 nach vorne zu bewegen, was das Gerät 10 veranlasst, sich in die Erde einzugraben, bis es die angestrebte Tiefgangsposition in Schritt 88 erreicht, welche durch das Signal, welches vom Positionssensor 70 durch den Regler 66 ausgelesen wird, bestimmt ist.
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Bei Erreichen der angestrebten Tiefgangsposition setzt der Regler 66 in Schritt 90 einen Konfigurationstimer auf eine vordefinierte Zeitspanne wie zum Beispiel auf zwei Sekunden. Während dieser Zeitspanne wird die Position der Anhängevorrichtung 12 fest eingestellt gehalten und der Regler liest periodisch die Signale von den rechten und linken Zugkraftsensoren 71 und 72 in Schritt 92. In Schritt 94 werden die neu eingelesenen Datenwerte mit anderen Proben, welche durch die Konfigurationsroutine aufgenommen wurden, gemittelt, wobei getrennte Durchschnitte für die rechten und linken Zugkräfte berechnet werden. Dann erfolgt eine Bewertung in Schritt 96, ob die Konfigurationstimerzeitspanne abgelaufen ist. Wenn nicht, kehrt die Konfigurationsroutine 80 dazu zurück, die Zugkraftsensoren wiederum abzulesen und ein weiteres Paar Daten für den Einsatz beim Berechnen der linken und rechten Zugkraftdurchschnitte zu erhalten. Dieser Vorgang bestimmt, wie viel Last auf der Anhängevorrichtung durch die Bodenbedingungen in dem besonderen Feld ausgeübt wird.
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In weiterer Folge läuft der Konfigurationstimer ab, wobei an diesem Punkt die Konfigurationsroutine 80 auf Schritt 98 fortschreitet, um einen Zugsollwert zu erzeugen. Es sollte geschätzt werden, dass bei bestimmten Arten von Geräten, insbesondere bei Pflügen, ein großer Unterschied zwischen den Zugkräften bestehen kann, welche an gegenüber liegenden Seiten der Anhängevorrichtung 12 ausgeübt werden. Dieser Unterschied erhöht sich, wenn die Zugbelastung auf das Gerät 10 größer wird. Daher wird der Zugsollwert durch Einbeziehen des seitlichen Unterschieds erzeugt. Der Zugsollwert wird entsprechend der Gleichung (1) berechnet: Zugsollwert = Maximum (Durchschnitt rechte Zugkraft, Durchschnitt linke Zugkraft) + Zuwachs·abs(Durchschnitt rechte Zugkraft-Durchschnitt linke Zugkraft) (1) wobei der ”Maximum”-Term den größeren des rechten und des linken Zugkraftdurchschnitts auswählt, Zuwachs ein vordefinierter Faktor ist, welcher die Empfindlichkeit für den Kraftunterschied genauer bezeichnet, und der ”abs”-Term den absoluten Wert des Unterschieds zwischen den rechten und linken Zugkraftdurchschnitten auswählt. Sobald der Zugsollwert abgeleitet worden ist, endet die Konfigurationsroutine 80.
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Diese automatische Bestimmung des Zugsollwerts auf Grundlage der tatsächlichen Zugkräfte, welche vorliegen, während das Gerät den Boden bearbeitet, eliminiert die Notwendigkeit für den Fahrer, manuelle Anpassungen der Position und der Mischeinstellungen während des Traktorbetriebs durchzuführen. Dies ermöglicht einen durchgehenden Pflügebetrieb, während das Gerät ein gesamtes Feld bearbeitet.
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Wenn der Fahrer fortfahrt, den Traktor mit dem Gerät, welches den Boden bearbeitet, zu betreiben, führt der Regler 66 eine Anhängevorrichtungssteuerroutine 100 aus, welche durch das Flussdiagramm in 5 dargestellt wird. Die Ausführung führt fortgesetzte Durchläufe durch diese Routine durch, wobei periodisch die Zugkräfte von den Sensoren 71 und 72 und die Position des Geräts vom Positionssensor 70 ausgelesen werden. Die Sensordaten werden verwendet, um das Steuerventil 60 auf eine Weise zu betreiben, wobei eine konstante Zugkraft auf das Gerät 10 ausgeübt wird.
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Der Regler 66 liest die Signale vom Positionssensor 70 und den Kraftsensoren 71 und 72 ein und leitet Werte für die tatsächliche Anhängevorrichtungsposition und die rechten und linken Zugkräfte in Schritt 102 ab. Als Nächstes in Schritt 104 werden die Zugkraftwerte in Gleichung (2) verwendet, um die augenblickliche, tatsächliche gesammelte Zugkraft (als die Zugbelastung bezeichnet) zu berechnen, welche auf das Gerät ausgeübt wird. Zugbelastung = Maximum (rechte Zugkraft, linke Zugkraft) + Zuwachs 1·abs(rechte Zugkraft – linke Zugkraft) (2) wobei der Zuwachs 1 ein vordefinierter Faktor ist, welcher die Empfindlichkeit des Kraftunterschieds genauer bezeichnet.
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Dieser Zugbelastungswert wird verwendet, um die Position des Geräts 10 zu steuern, außer die Zugbelastung ist so groß, dass ihr Einsatz dazu führen würde, dass das Steuersystem das Gerät über die obere Schwellenposition, welche durch die Konfigurationsroutine 80 festgelegt wurde, heben würde. Unterhalb der oberen Schwellenposition wird, wenn der Zugbelastungswert größer als der Zugsollwert ist, das Gerät angehoben, um sich weniger in den Boden einzugraben, was einen Versuch darstellt, die Zugkräfte, welche auf die Anhängevorrichtung 12 ausgeübt werden, zu verringern. Wenn nur diese einfache Steuertechnik angewendet wird, ist es jedoch bei sehr dichten Bodenbedingungen oder einfach auf Grund der Anhängevorrichtungsgeometrie möglich, dass die Zugkraft veranlassen könnte, das Gerät aus der Erde herauszuheben. Um dies zu verhindern, mindert die Anhängevorrichtungssteuerroutine 100 den Zugkraftwert wie oben berechnet ab, wenn die tatsächliche Position des Geräts den oberen Schwellenposition erreicht. In anderen Worten gesagt, wird, wenn das Gerät einen bedeutenden Abstand über die angestrebte Tiefgangsposition angehoben ist, die Reaktionsschnelligkeit auf die Ableitung der Zugbelastung vom Zugsollwert verringert.
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Ob der Zugbelastungswert abgemindert werden muss, wird in Schritt 106 bestimmt, wo die tatsächliche Position der Anhängevorrichtung 12, wie durch das Signal vom Positionssensor 70 angezeigt, mit der Schwellenposition, welche durch den Fahrer eingestellt ist, verglichen wird. Wenn die tatsächliche Position unterhalb jener Schwellenposition ist, wird der Zugbelastungswert unverändert durch Setzen einer Variablen, welche als ”Anhängevorrichtungszugbelastung” bezeichnet wird, gleich dem Zugbelastungswert in Schritt 107 verwendet, bevor zum Schritt 110 vorangeschritten wird. Wenn jedoch die tatsächliche Anhängevorrichtungsposition über der Schwellenposition liegt, zweigt die Programmausführung zu Schritt 108 ab, wo der Zugbelastungswert abgewertet wird. Das Ausmaß der Abwertung oder der Verringerung im Zugbelastungswert, welcher im Steuervorgang eingesetzt wird, wird auf der Grundlage bestimmt, wie viel die tatsächliche Position über der oberen Schwellenposition liegt. Der Zugbelastungswert wird im Verhältnis zu jenem Ausmaß, wie es in Gleichung (3) gegeben wird, abgewertet: Anhängevorrichtungszugbelastung = ((Obere Grenzposition – tatsächliche Position)/(Obere Grenzposition – Obere Schwellenposition))·Zugbelastung (3) wobei die obere Grenzposition die höchste Position ist, auf die das Gerät körperlich in Bezug auf den Traktor angehoben werden kann, wie durch die mechanische Gestaltung der Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 festgelegt. Nichtsdestoweniger kann eine andere Position als die obere Grenzposition definiert werden.
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Dann wird in Schritt 110 der Anhängevorrichtungszugbelastungswert, wie sowohl in Schritt 107 als auch 108 bestimmt, eingesetzt, um einen Zugkraftfehler entsprechend der Gleichung (4) zu berechnen: Zugkraftfehler = (Anhängevorrichtungszugbelastung – Zugsollwert)·Zuwachs2 (4) wobei Zuwachs2 ein Faktor ist, welcher die Empfindlichkeit des Kraftfehlers genauer beschreibt und durch die Position der Mischeingabevorrichtung 76 definiert ist. Der Zugkraftfehler stellt indirekt eine Anzeige des Grads bereit, um den die Position des Geräts 10 aus der vorliegenden Position verändert werden muss, so dass die Zugkraft, welche auf die Anhängevorrichtung 12 ausgeübt wird, gleich dem Zugkraftsollwert ist. Das arithmetische Zeichen des Zugkraftfehlers bezeichnet die Richtung, in welche die Anhängevorrichtung bewegt werden muss.
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Folglich wird in Schritt 112 der Zugkraftfehler untersucht, um zu bestimmen, ob er positiv ist, was anzeigt, dass das Gerät angehoben werden muss, um die Zugkräfte zu verringern. Wenn dies der Fall ist, zweigt die Anhängevorrichtungssteuerroutine 100 zu Schritt 114 ab, wo eine Untersuchung durchgeführt wird, ob die Anhängevorrichtung 12 bereits auf ihre obere Grenzposition angehoben worden ist. In jenem Fall schließt die Steuerroutine das elektromagnetische Ventil 60 in Schritt 115, um weitere Beaufschlagung mit unter Druck stehendem Fluid der hydraulischen Stellglieder 27 und 28 zu beenden, welche auftreten kann, bevor sie zu Schritt 102 zurückkehrt. Im anderen Fall zweigt, wenn die Anhängevorrichtung 12 noch körperlich angehoben werden kann, die Anhängevorrichtungssteuerroutine 100 von Schritt 114 zu Schritt 116 ab, wo der Regler 66 ein Signal sendet, das elektrohydraulische Ventil 60 zu öffnen, für den Fall, dass es gerade geschlossen ist. Dieses Öffnen des Ventils legt unter Druck stehendes Fluid von der Versorgungsleitung 58 an den Arbeitseingang 65 und folglich in die vordere Kolbenkammer der hydraulischen Hebestellglieder 27 und 28 an. Dies lässt die Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 das Gerät 10 anheben. Die Anhängevorrichtungssteuerroutine 100 kehrt dann zu Schnitt 102 zurück, um einen weiteren Ausführungsdurchlauf zu beginnen.
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Alternativ zweigt, wenn ein nicht positiver Wert beim Zugkraftfehler in Schritt 112 vorliegt, die Ausführung der Anhängevorrichtungssteuerroutine zu Schritt 118 ab, wo der Zugkraftfehler untersucht wird, um zu bestimmen, ob er negativ ist, was anzeigt, dass das Gerät 10 abgesenkt werden muss. Wenn das der Fall ist, zweigt die Anhängevorrichtungssteuerroutine zu Schritt 120 ab, wo eine Festlegung erfolgt, ob die Anhängevorrichtungsposition an ihrer unteren Grenze ist, d. h. die unterste körperliche Position auf der mechanischen Einschränkungen der Dreipunkt-Anhängevorrichtung erreicht ist. Wenn die Anhängevorrichtung 12 an ihrer unteren Grenze angelangt ist, zweigt der Steuervorgang zu Schritt 115 ab, bei dem das elektrohydraulische Ventil geschlossen wird, bevor der Vorgang direkt zu Schritt 102 zurückkehrt. Anderenfalls, wenn die Analyse bei Schritt 120 ergibt, dass die Anhängevorrichtung 12 noch körperlich abgesenkt werden kann, zweigt die Anhängevorrichtungssteuerroutine 100 zu Schritt 122 ab. Nun öffnet der Regler 66 das Ventil 60 auf eine Position, in welcher der Arbeitseingang 65 mit der Tankrückführleitung 62 verbunden ist, wodurch Fluid von den hydraulischen Hebestellgliedern 27 und 28 freigegeben wird. Diese Freigabe von Fluid lässt die Dreipunkt-Anhängevorrichtung 12 das Gerät 10 auf Grund der Schwerkraft absenken. Die Anhangevorrichtungssteuerroutine kehrt dann zu Schritt 102 zurück, um einen weiteren Ausführungsdurchlauf zu wiederholen.
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Es ist möglich, dass in Schritt 118 der Zugkraftfehler als nicht negativ erkannt wird, was auftritt, wenn der Wert null ist. In diesem Fall liegt die Anhängevorrichtungszugkraft auf dem Zugsollwert und es ist keine Positionsanpassung des Geräts erforderlich. Nun schreitet die Ausführung der Anhängevorrichtungsteuerroutine 100 zu Schritt 124 fort, wo der Regler 66 sicherstellt, dass das elektrohydraulische Ventil 60 geschlossen ist, bevor die Routine zu Schritt 102 zurückkehrt, um einen weiteren Durchlauf durch die Routine zu beginnen.
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Die vorangehende Beschreibung war in erster Linie auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ausgerichtet. Obwohl die Aufmerksamkeit auf verschiedene Alternativen innerhalb des Umfangs der Erfindung gerichtet war, ist vorauszusehen, dass eine Fachperson auf diesem Gebiet der Technik zusätzliche Alternativen erkennt, welche nun aus der Offenbarung der Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich hervorgehen. Dementsprechend muss der Umfang der Erfindung aus den folgenden Ansprüchen bestimmt werden und darf nicht durch die obige Offenbarung eingeschränkt werden.
