DE102015224154A1

DE102015224154A1 - Traktor mit Planierschild und Höhenlageregelung

Info

Publication number: DE102015224154A1
Application number: DE102015224154.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Wildner; Jochen Fassnacht; Gernot Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Traktor (10), der ein Fahrgestell (11) aufweist, an dem mehrere Räder (12) drehbar gelagert sind, wobei die Räder (12) eine gemeinsame Fahrebene (13) definieren, wobei der Traktor (10) ein Hubwerk (20) aufweist, welches zumindest einen ersten Arm (21) hat, welcher bezüglich einer ersten Drehachse (25) schwenkbar am Fahrgestell (11) gelagert ist, wobei ein erster Hydraulikzylinder (41) mit dem ersten Arm (21) und dem Fahrgestell (11) bewegungsgekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist an den zumindest einen ersten Arm (21) ein Planierschild (30) mit einer Planierkante (31) derart angebaut, dass durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders (41) die Lage der Planierkante (31) relativ zur Fahrebene (13) verstellbar ist, wobei eine Steuervorrichtung (50) vorgesehen ist, mit welcher der erste Hydraulikzylinder (41) verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Traktor, der ein Fahrgestell aufweist, an dem mehrere Räder drehbar gelagert sind, wobei die Räder eine gemeinsame Fahrebene definieren, wobei der Traktor ein Hubwerk aufweist, welches zumindest einen ersten Arm hat, welcher bezüglich einer ersten Drehachse schwenkbar am Fahrgestell gelagert ist, wobei ein erster Hydraulikzylinder mit dem ersten Arm und dem Fahrgestell bewegungsgekoppelt ist.
Aus der DE 10 2007 040 877 A1 ist ein Traktor mit einem Hubwerk bekannt, welches hydraulisch verstellbar ist. Der Traktor ist zur Verwendung in der Landwirtschaft vorgesehen.
Aus der US 2006/041361 A1 ist eine Raupe mit einem Planierschild bekannt. Der Planierschild ist mit einer Höhenlageregelung ausgestattet. Eine Raupe hat aufgrund ihrer Ketten eine sehr gute Traktion, welche der obige Traktor mit seinen Rädern bei Weitem nicht erreicht. Die Raupe ist beispielsweise zur Verwendung im Straßenbau vorgesehen und hat ein sehr hohes Gewicht. Ein landwirtschaftlicher Traktor muss erheblich leichter sein, damit Verdichtungen des Erdbodens vermieden werden. Auch hierdurch wird die Traktion des landwirtschaftlichen Traktors gegenüber einer Raupe beeinträchtigt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mit einem landwirtschaftlichen Traktor Planierarbeiten auf einem Feld durchgeführt werden können. Dabei kann die Einstellung des Planierschildes automatisch erfolgen. Hierbei wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Traktion eines Traktors oft nicht ausreicht, um den erforderlichen Bodenabtrag in einem Planierdurchgang zu erreichen.
Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass an den zumindest einen ersten Arm ein Planierschild mit einer Planierkante derart angebaut ist, dass durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders die Lage der Planierkante relativ zur Fahrebene verstellbar ist, wobei eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mit welcher der erste Hydraulikzylinder verstellbar ist. Damit kann die ohnehin am Traktor vorhandene Hubwerksverstellung ausgenutzt werden, um mit dem Planierschild eine ebene Oberfläche des zu planierenden Erdbodens zu erzeugen.
Die Räder des Traktors sind vorzugsweise mit Reifen versehen, welche höchst vorzugsweise aus Gummi bestehen. Die Planierkante ist vorzugsweise gerade ausgebildet, wobei sie höchst vorzugsweise parallel zur Fahrebene anordenbar ist. Das Hubwerk mit dem Planierschild ist vorzugsweise in Fahrtrichtung hinten am Traktor angeordnet. Es ist denkbar, dass am Traktor wenigstens ein weiteres Hubwerk angeordnet ist, das beispielsweise vorne am Traktor angeordnet ist. Das wenigstens eine weitere Hubwerk wird vorzugsweise nicht für Planierzwecke verwendet. Es kann bei Bedarf beispielsweise ein Mähwerk tragen. Der Traktor kann mit einem Motor, insbesondere einem Dieselmotor, versehen sein, welcher in Drehantriebsverbindung mit zumindest einem Rad, vorzugsweise mit allen Rändern, steht. Vorzugsweise sind zwei erste Arme vorgesehen, welche in Richtung der ersten Drehachse parallel beabstandet voneinander angeordnet sind.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass an dem Planierschild ein Laserempfänger mit einem konstanten Höhenunterschied zur Planierkante zumindest mittelbar befestigt ist, wobei der Laserempfänger dazu eingerichtet ist, ein Höhenlagesignal auszugeben, das von der Relativlage zwischen einem Laserstrahl und dem Laserempfänger abhängig ist, wobei der Laserempfänger an die Steuervorrichtung angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den ersten Hydraulikzylinder abhängig vom Höhenlagesignal zu verstellen. Hierdurch kann der Planierschild während der Fahrt des Traktors automatisiert verstellt werden, um einen ebene Bodenoberfläche zu erreichen. Der Lasterstrahl verläuft vorzugsweise horizontal, also senkrecht zur Richtung der Schwerkraft. Der Laserempfänger ist vorzugsweise mittels eines Masts am Planierschild befestigt. Das Hubwerk kann einen zweiten Hydraulikzylinder aufweisen, welcher von der Steuervorrichtung verstellbar ist, vorzugsweise gleichzeitig mit dem ersten Hydraulikzylinder. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Mast in jedem Fall parallel zur Richtung der Schwerkraft ausgerichtet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das Höhenlagesignal durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders auf einen vorgegebenen Höhenlagesollwert einzuregeln. Hierdurch ergibt sich nach dem Planieren eine besonders ebene Bodenoberfläche.
Es kann vorgesehen sein, dass das Hubwerk einen Kraftsensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, ein Kraftsignal auszugeben, das von der Kraft abhängig ist, welche die Räder auf den Untergrund übertragen, wobei der Kraftsensor an die Steuervorrichtung angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den ersten Hydraulikzylinder abhängig vom Kraftsignal zu verstellen. Hierdurch kann Antriebsschlupf an den Rädern des Traktors vermieden werden, der durch einen überhöhten Bodenabtrag beim Planieren entstehen kann. Der Kraftsensor kann in Form eines Kraftmessbolzens ausgebildet sein, der vorzugsweise Bestandteil eines Drehgelenks einer der Arme des Hubwerks ist. Soweit zwei erste Arme vorgesehen sind, werden vorzugsweise beide fahrwerksseitigen Drehgelenke mit einem Kraftmessbolzen versehen, wobei die beiden Einzelkraftsignale addiert werden, um das obige Kraftsignal zu erhalten. Ein entsprechender Kraftmessbolzen wird von der Bosch Rexroth AG unter der Bezeichnung "Kraftsensor KMB" angeboten.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Regelung des Höhenlagesignals zu unterbrechen, wenn das Kraftsignal einen vorgegebenen ersten Kraftgrenzwert überschreitet. Hierdurch wird auf kostengünstige Weise verhindert, dass die Regelung des Höhenlagesignals Antriebsschlupf an den Rädern verursacht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das Kraftsignal durch Verstellung der Planierkante auf einen zweiten Kraftgrenzwert nach oben zu begrenzen. Hierdurch wird die Traktion des Traktors bestmöglich ausgenutzt, um einen höchstmöglichen Bodenabtrag bei einem Planierdurchgang zu erreichen. Der erste und der zweite Kraftgrenzewert können gleich oder leicht unterschiedlich gewählt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Bodenabstandssensor vorgesehen ist, welcher in Fahrtrichtung vor dem Planierschild an dem Fahrgestell angeordnet ist, wobei der Bodenabstandssensor dazu eingerichtet ist, ein Bodenabstandssignal auszugeben, welches abhängig vom Abstand zwischen dem Bodenabstandssensor und dem Untergrund ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass vor dem Planierschild zu viel Boden angehäuft wird, wodurch sich das Planierergebnis verschlechtert. Weiter kann die vom Traktor aufzubringende Zugkraft klein gehalten werden. Der Bodenabstandssensor kann beispielsweise als Radarsensor oder als Ultraschallsensor ausgebildet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der Bodenabstandssensor an die Steuervorrichtung angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Regelung des Höhenlagesignals zu unterbrechen, wenn das Bodenabstandssignal einen vorgegebenen Abstandsgrenzwert unterschreitet. Hierdurch kann das Anhäufen von Boden vor dem Planierschild automatisiert verhindert werden. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die Planierkante durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders anzuheben, wenn der Abstandsgrenzwert unterschritten ist.
Es kann ein Navigationsempfänger vorgesehen sein, welcher dazu eingerichtet ist, mittels elektromagnetischer Wellen Zeitsignale von mehreren Satelliten zu empfangen, wobei die Satelliten jeweils in einer Erdumlaufbahn stationiert sind, wobei der Navigationsempfänger weiter dazu eingerichtet ist, eine Positionsinformation auszugeben, welche abhängig von den Zeitsignalen ist, wobei der Navigationsempfänger an die Steuervorrichtung angeschlossen ist. Hierdurch kann die Position des Traktors auf der zu planierenden Fläche beim Planieren berücksichtigt werden. Entsprechende Satellitennavigationssysteme sind unter den Namen GPS, Glonass oder Galileo bekannt. Die mit dem Navigationsempfänger ermittelte Höheninformation kann ebenso als Grundlage für das Höhenlagesignal verwendet werden. Es versteht sich, dass das so ermittelte Höhenlagesignal ungenauer ist, als das mit dem obigen Laserempfänger ermittelte Höhenlagesignal
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Positionsinformationen zu speichern, welche in den Zeitpunkten vorliegen, in denen die Regelung des Höhenlagesignals unterbrochen ist. Hierdurch kann beim nächsten Planierdurchgang berücksichtigt werden, an welchen Stellen beim vorherigen Planierdurchgang nicht ordnungsgemäß planiert wurde. Insbesondere ist es nicht erforderlich, bei weiteren Planierdurchgängen die gesamte zu planierende Fläche zu überfahren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung an einen Bildschirm angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, abhängig von den gespeicherten Positionsinformationen grafische Anzeigen auf dem Bildschirm darzustellen, anhand derer ein Fahrer den Traktor zu den Stellen des Untergrunds steuern kann, an denen die Regelung des Höhenlagesignals unterbrochen war. Hierdurch vereinfacht sich für den Fahrer das Anfahren der bisher nicht ordnungsgemäß planierten Flächen in einem weiteren Planierdurchgang.
Schutz wird außerdem für ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Traktors beansprucht, welches die Merkmale umfasst, nach denen die entsprechende Steuervorrichtung eingerichtet ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine grobschematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Traktors; und
2 ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung und der daran angeschlossenen Einrichtungen.
1 zeigt eine grobschematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Traktors 10. Der Traktor 10 hat ein im Wesentliches starres Fahrgestell 11, an dem typischerweise vier Räder 12 drehbar gelagert sind, so dass sie eine Fahrebene 13 definieren. Die Fahrebene 13 fällt mit dem Untergrund 14 zusammen, auf dem die Räder 12 abrollen, sofern der Untergrund 14 eben ist. Neben dem angesprochenen Drehfreiheitsgrad können die Räder 12 weitere Bewegungsfreiheitsgrade haben, die eine Anpassungen der Räder an die Bodenunebenheiten ermöglichen. Die Räder 12 werden vorzugsweise von einem Dieselmotor angetrieben, wobei höchst vorzugsweise ein Allradantrieb vorgesehen ist. Die Räder 12 sind vorzugsweise mit Reifen ausgestattet, die höchst vorzugsweise aus Gummi bestehen. Sofern der Traktor 10 zumindest eine starre Drehachse für die Räder 12 aufweist, verläuft diese parallel zur Fahrebene 13.
An dem Fahrgestell 11 ist ein Hubwerk 20 angebracht, welches sich vorzugsweise in Fahrtrichtung 15 hinten am Traktor 10 befindet. Das Hubwerk 20 hat zwei gesonderte erste Arme 21, welche oft als Unterlenker bezeichnet werden. Die ersten Arme 21 sind bezüglich einer ersten Drehachse 25 drehbar am Fahrgestell 11 gelagert, welche vorzugsweise parallel zur Fahrebene 13 angeordnet ist. Sie sind in Richtung der ersten Drehachse mit Abstand parallel zueinander angeordnet, so dass in 1 nur ein erster Arm 21 sichtbar ist. Die ersten Arme 21 haben an dem von der ersten Drehachse 25 abgewandten Ende zumindest einen ersten Aufhängungspunkt 27, an dem ein Anbaugerät befestigt werden kann.
Weiter hat das Hubwerk 20 einen zweiten Arm 22, welcher oft als Oberlenker bezeichnet wird. Der zweite Arm 22 ist oberhalb der ersten Arme 21 angeordnet, wobei er zumindest bezüglich einer zweiten Drehachse 26 drehbar am Fahrgestell 11 gelagert ist, wobei die zweite Drehachse 26 parallel zur ersten Drehachse 25 angeordnet ist. Die zweite Drehachse 26 wird vorzugsweise von einem Kugelgelenk gebildet, so dass toleranzbedingte Verspannungen bei einer Bewegung des Hubwerks 20 ausgeschlossen sind. An dem von der zweiten Drehachse 26 abgewandten Ende ist der zweite Arm 22 mit einem zweiten Aufhängungspunkt 28 versehen, an dem das bereits angesprochene Anbaugerät befestigt werden kann. Vorzugsweise ist ein einziger zweiter Aufhängungspunkt 28 vorgesehen, der in Richtung der ersten Drehachse 25 zwischen den beiden ersten Aufhängungspunkten 27 angeordnet ist. Der zweite Arm 22 wird vorliegend von einem zweiten Hydraulikzylinder 42 gebildet, so dass die Länge des zweiten Arms 22 hydraulisch verstellbar ist. Es ist aber auch denkbar, einen starren zweiten Arm 22 zu verwenden. In diesem Fall sind die ersten Arme und der zweite Arm 21; 22 vorzugsweise gleich lang und parallel zueinander ausgebildet.
Die ersten Arme 21 sind mit einem ersten Hydraulikzylinder 41 bewegungsgekoppelt, so dass die ersten Arme 21 durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders 41 bewegt werden können. Da die ersten Arme 21 vorzugsweise möglichst nahe am Untergrund 14 angeordnet sind, ist der erste Hydraulikzylinder 41 oberhalb der ersten Arme 21 angeordnet. Weiter ist der erste Hydraulikzylinder 41 so eingebaut, dass die größere Kolbenseite das Gewicht des genannten Anbaugeräts trägt. Hierfür sind ein dritter und eine vierter Arm 23; 24 vorgesehen, die drehbeweglich miteinander gekoppelt sind. Der dritte Arm 23 ist darüber hinaus drehbeweglich mit dem Fahrgestell 11 gekoppelt, wobei er näherungsweise parallel zu Fahrebene 13 verläuft. Der vierte Arm 24 ist darüber hinaus drehbeweglich mit beiden ersten Armen 21 gekoppelt, wobei er näherungsweise senkrecht zur Fahrebene 13 verläuft. Der vierte Arm 24 ist vorzugsweise gabelartig ausgebildet, so dass er drei Anlenkungspunkte für den dritten Arm 23 und die beiden ersten Arme 21 aufweist. Der erste Hydraulikzylinder 41 ist zwischen dem Fahrgestell 11 und dem dritten Arm 23 eingebaut, wobei die entsprechende Ankopplung vorzugsweise mittels Kugelgelenken geschieht.
Das Hubwerk 20 ist mit einem Drehwinkelsensor 82 ausgestattet, mit dem die Stellung des ersten Arms 21 gemessen werden kann. Der Drehwinkelsensor 82 ist vorzugsweise geschützt an einem Drehgelenk des dritten Arms 23 angeordnet, welches dem Fahrgestell 11 zugeordnet ist. Weiter ist ein Kraftsensor 80 vorgesehen, mit dem die Kraft gemessen werden kann, welche durch das Anbaugerät im Hubwerk 20 verursacht wird. Dabei ist in erster Linie die Kraftkomponente von Interesse, welche in Umfangsrichtung der Räder 12 auf den Untergrund 14 übertragen wird. Der Kraftsensor 80 ist beispielsweise in Form eines Kraftmessbolzens ausgebildet, welcher Bestandteil eines Drehgelenks der ersten Arme oder des zweiten Arms 21; 22 ist. Aus der so gemessenen Kraft kann mittels bekannter mechanischer Gesetzmäßigkeiten die Kraft ermittelt werden, welche von den Rädern 12 in Umfangsrichtung auf den Untergrund 14 übertragen wird. In diese Berechnung fließt die Stellung des Hubwerks 20 ein, welche mit dem obigen Drehwinkelsensor 82 ermittelt wird.
Das Anbaugerät wird von einem Planierschild 30 gebildet, welches an einem starren Traggestell 32 befestigt ist. Das Traggestell 32 ist wiederum an dem ersten und dem zweiten Aufhängungspunkt 27; 28 jeweils drehbeweglich befestigt. Der Planierschild 30 hat am unteren freien Ende eine Planierkante 31, welche vorzugsweise geradlinig verläuft, wobei sie höchst vorzugsweise parallel zur Fahrebene 13 anordenbar ist. Der Planierschild 30 kann mit einem Verstellmechanismus ausgerüstet sein, so dass die Neigung der Planierkante 31 gegenüber der Fahrebene 13 verstellbar ist. Die Höhe der Planierkante 31 gegenüber der Fahrebene 13 ist mittels des ersten Hydraulikzylinders 41 hydraulisch verstellbar.
In Fahrtrichtung 15 vor dem Planierschild 30 ist ein Bodenabstandssensor 84 an der Unterseite des Fahrgestells 11 befestigt. Der Bodenabstandssensor 84 ist beispielsweise als Radar- oder als Ultraschallsensor ausgebildet. Mit dem Bodenabstandssensor 84 kann die Höhe des Erdhaufens gemessen werden, welcher sich beim Planieren vor dem Planierschild 30 auftürmt.
An dem Traggestell 32 ist ein an sich bekannter Laserempfänger 62 befestigt. Der Laserempfänger 62 ist über einen Mast 63 mit dem Traggestell 32 fest verbunden. Der Mast 63 ist vorzugsweise so hoch ausgebildet, dass der Laserempfänger 62 oberhalb des verbleibenden Traktors 10 angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass ein Laserstrahl 64, der auf Höhe des Laserempfängers 62 waagerecht verläuft, nicht vom verbleibenden Traktor 10 abgeschattet wird, gleich von welcher Richtung er auf den Laserempfänger 62 trifft. Je nach Auslegung der ersten Arme 21 und des zweiten Arms 22 wird bei einer Verstellung des ersten Hydraulikzylinders 41 gleichzeitig der zweite Hydraulikzylinder 42 verstellt, damit der Mast 63 in jeder Stellung des Hubwerks 20 parallel zur Richtung der Schwerkraft 16 verläuft. Hierbei kann die Neigung des Traktors 10 gegenüber der Richtung der Schwerkraft 16 berücksichtigt werden, die beispielsweise mit einem Neigungssensor ermittelt wird, der beispielsweise nach MEMS-Prinzip ausgeführt sein kann. Die Höhe des Laserempfängers 62 ist vorzugsweise so groß gewählt, dass diese die Unebenheiten der zu bearbeitenden Bodenfläche übersteigt.
Der Laserstrahl 64 wird von einem Lasersender 60 ausgestrahlt, der vorzugsweise am Seitenrad der vom Traktor 10 zu bearbeitenden Bodenfläche aufgestellt ist. Der Lasersender 60 ist vorzugsweise als Rotationslaser ausgebildet. Er hat also ein rotierendes Umlenkprisma, welches einen geradlinigen Laserstrahl derart umlenkt, dass er eine Bezugsebene überstreicht. Die Laserquelle mit dem rotierenden Prisma ist beispielsweise derart frei schwingend aufgehängt, dass die genannte Bezugsebene senkrecht zur Richtung der Schwerkraft 16 angeordnet ist. Die waagerechte Ausrichtung kann aber auch aktiv mittels Neigungssensoren und Neigungsaktuatoren geschehen. Sofern eine geneigte Bodenfläche bearbeitet werden soll, kann auch daran gedacht sein, die Bezugsebene des Laserstrahls 64 geneigt zur Richtung der Schwerkraft 16 auszurichten.
Der Lasersender 60 ist auf einem Stativ 61 angeordnet, welches vorzugsweise höhenverstellbar ausgebildet ist. Die Höhe des Lasersenders 60 über dem Untergrund 14 wird vorzugsweise so hoch eingestellt, dass der Laserstrahl 64 den Laserempfänger 61 erreichen kann, gleich an welcher Stelle der zu bearbeitenden Bodenfläche sich der Traktor 10 befindet.
Weiter ist der Traktor 10 mit einem Navigationsempfänger 70 ausgestattet, der vereinfacht als Antennensymbol dargestellt ist. Der Navigationsempfänger 70 kann beispielsweise entsprechend den Satellitennavigationssystemen GPS, Glonass oder Galileo ausgebildet sein. Demensprechend empfängt er mittels einer Antenne elektromagnetische Wellen, die von mehreren Satelliten 71 ausgestrahlt werden, die jeweils in einer Erdumlaufbahn stationiert sind. Die genannten Satelliten 71 tragen hochgenaue Uhren, wobei die entsprechende Uhrzeit auf die genannten elektromagnetischen Wellen als Zeitsignal 72 aufmoduliert ist. Aus den Zeitsignalen 72 mehrerer Satelliten 71 und der bekannten Position der Satelliten 71 im Erdorbit wird die Position des Navigationsempfängers 70 auf der Erdoberfläche in bekannter Weise berechnet.
In den Traktor 10 ist eine Steuervorrichtung 50 eingebaut, deren Funktionsweise mit Bezug auf 2 erläutert wird. Die Steuervorrichtung 50 umfasst vorzugsweise einen Digitalrechner, der höchst vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet ist. Die Programmierung des Mikroprozessors ist vorzugsweise gegen Veränderung durch den Benutzer des Traktors 10 geschützt.
2 zeigt ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung 50 und der daran angeschlossenen Einrichtungen. An die Steuervorrichtung 50 sind der Drehwinkelsensor 82, der Kraftsensor 80, der Laserempfänger 62, der Navigationsempfänger 70, der Bodenabstandssensor 84 und ein Bildschirm 55 angeschlossen. Weiter können Knöpfe, Joysticks und weitere Bedienelemente angeschlossenen sein, welche der Interaktion mit dem Benutzer des Traktors dienen.
Weiter ist an die Steuervorrichtung 50 ein hydraulisches Wegeventil 44 angeschlossen, mit dem die Bewegung des ersten Hydraulikzylinders 41 gesteuert wird. Das Wegeventil 44 und der erste Hydraulikzylinder 41 sind Bestandteil eines offenen Hydraulikkreises, an den vorzugsweise noch weitere Aktuatoren 47, insbesondere der zweite Hydraulikzylinder (Nr. 42 in 1), angeschlossen sind. Der offene Hydraulikkreis umfasst einen Tank 43 mit einem Vorrat an Druckflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl. Die Druckflüssigkeit wird von einer Pumpe 40 angesaugt und unter Druck zu den Aktuatoren 47 gefördert, die parallel an die Pumpe 40 angeschlossen sind. Die von den Aktuatoren 47 zurückströmende Druckflüssigkeit fließt in den Tank 43 zurück.
Die Pumpe 40 kann ein konstantes oder ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweisen. Vorzugsweise hat die Pumpe 40 einen (nicht dargestellten) Förderdruckregler, mit dem der Förderdruck der Pumpe 40 auf einen Sollwert einregelbar ist, der um eine vorgegebene Druckdifferenz oberhalb des höchsten Lastdrucks an den verschiedenen Aktuatoren 47 angeschlossen ist. Jedem Aktuator 47 ist ein Wegeventil 44 zugeordnet, welches vorzugsweise stetig verstellbar ist. Die Wegeventile 44 haben vorzugsweise jeweils eine Sperrstellung 48, in welcher sich der jeweils zugeordnete Aktuator 47 nicht bewegt, wobei er hydraulisch fest eingespannt ist. Die Federn 45 bewegen das Wegeventil 44 vorzugsweise in die Sperrstellung 48, sofern keiner der Betätigungsmagnete 46 betätigt ist. Vorliegend hat das Wegeventil 44 zwei weitere Stellungen, welche mit den Betätigungsmagneten 46 einstellbar sind, wobei die genannten Stellungen unterschiedlichen Bewegungsrichtungen des Aktuators 47 zugeordnet sind. Daneben können weitere Stellungen, beispielsweise eine Freigangstellung, in der das Hubwerk frei beweglich ist, vorhanden sein. Die Betätigungsmagnete 46 können das Wegeventil 44 direkt betätigen. Vorzugsweise sind sie jedoch Bestandteil eines hydraulischen Vorsteuerventils, welches das Wegeventil 44 wiederum hydraulisch betätigt. Die Betätigungsmagnete 46 sind jeweils elektrisch an die Steuervorrichtung 50 angeschlossen.
Die Steuervorrichtung 50 umfasst einen Zugkraftregler 52, mit dem erreicht wird, dass die Räder des Traktors bei einer Bearbeitung des Untergrunds im Wesentlichen nicht durchdrehen. Der Zugkraftkregler 52 hat als Eingangsgrößen eine Sollstellung 57 des Hubwerks, das Drehwinkelsignal 83 des Drehwinkelsensors 82 und das Kraftsignal 81 des Kraftsensors 80. Der Zugraftregler 52 rechnet das Drehwinkelsignal 83 auf eine Iststellung des Hubwerks um und vergleicht diese mit der Sollstellung 57. Abhängig vom Vergleichsergebnis steuert er die Betätigungsmagnete 46 so an, dass das Hubwerk 20 im Sinne einer Annäherung der Iststellung an die Sollstellung 57 verstellt wird. Gleichzeitig vergleicht der Zugkraftregler 52 das Kraftsignal 81 des Kraftsensors 80 mit einem vorgegebenen ersten Kraftgrenzwert. Wenn das Kraftsignal 81 den ersten Kraftgrenzwert übersteigt, wird die vorstehende Lageregelung außer Kraft gesetzt, wobei stattdessen eine Kraftregelung vorgenommen wird. Dabei vergleicht der Zugkraftregler 52 das Kraftsignal 81 mit einem vorgegebenen zweiten Kraftgrenzwert. Abhängig vom Vergleichsergebnis steuert er die Betätigungsmagnete 46 so an, dass das Hubwerk im Sinne einer Annäherung des Kraftsignals 81 an den zweiten Kraftgrenzwert verstellt wird. Das Kraftsignal 81 steigt dabei an, wenn der Planierschild nach unten bewegt wird, wobei es abfällt, wenn der Planierschild nach oben bewegt wird. Sobald im Rahmen dieser Kraftregelung eine tiefere Lage des Hubwerks eingestellt wird als es dem Lagesollwert 57 entspricht, wird wieder die obige Lageregelung durchgeführt. Der erste und der zweite Kraftgrenzewert können gleich oder leicht unterschiedlich gewählt werden. Der Zugkraftregler 52 gibt eine Zustandsinformation 58 an die Positionsverarbeitungseinrichtung 54 aus, welche angibt, ob die Lageregelung in Kraft oder außer Kraft gesetzt ist.
Die Sollstellung 57 wird von einem Höhenlageregler 51 bereitgestellt. Der Höhenlageregler 51 vergleicht 59 einen Höhenlagesollwert 56 mit dem Höhenlagesignal 65 des Laserempfängers 62. 2 zeigt dabei die einfachste Form eines entsprechenden Soll-Ist-Vergleichs 59, die in Form einer Differenzbildung ausgebildet ist, wobei andere Vergleichsarten denkbar sind. Abhängig vom Vergleichsergebnis ändert der Höhenlageregler 51 die Sollstellung 57 des Hubwerks 20 im Sinne einer Annäherung des Höhenlagesignals 65 an den Höhenlagesollwert 56.
Bei der vorstehenden Höhenlageregelung kann überdies das Bodenabstandssignal 85 des Bodenabstandssensors 85 berücksichtigt werden. Dabei wird die vorstehende Höhenlageregelung unterbrochen, wobei das Hubwerk 20 bzw. die Planierkante 31 ggf. etwas angehoben wird, um einen Erdhaufen vor dem Planierschild zu verkleinern. Die Unterbrechung der Höhenlageregelung wird als Bestandteil der Zustandsinformation 58 an die Positionsverarbeitungseinrichtung 54 weitergemeldet.
Die Positionsverarbeitungseinrichtung 54 speichert die Positionsinformation 73 des Navigationsempfängers 70 immer dann ab, wenn die Zustandsinformation 58 angibt, dass die ordnungsgemäße Lagerregelung der Höhenlage der Planierkante außer Kraft gesetzt ist. Im Rahmen eines weiteren Planierarbeitsgangs werden dem Benutzer des Traktors 10 auf dem Bildschirm 55 Richtungsinformationen angezeigt, anhand derer er den Traktor 10 zu den Stellen des Untergrunds steuern kann, an denen die Regelung des Höhenlagesignals unterbrochen war.
Der Zugkraftregler 52, der Höhenlageregler 51 und die Positionsverarbeitungseinrichtung 54 können jeweils von selbständigen Programmteilen gebildet werden, die vom Digitalrechner der Steuervorrichtung 50 praktisch gleichzeitig abgearbeitet werden.
Beim Planieren eines Feldes wird der Lasersender 60 vorzugsweise am Feldrand aufgebaut. Anschließend wird die Höhenlage des Untergrunds bestimmt. Dabei kann eine Messlatte zum Einsatz kommen, welche mit einem vergleichbaren Laserempfänger 62 ausgestattet ist wie der Traktor 10, wobei es auch denkbar ist, den Laserempfänger 62 des Traktors 10 an die Messlatte anzubringen. Die ermittelten Höhenlagen des Untergrunds werden aufgezeichnet, beispielsweise auf Papier. Im Falle eines im Wesentlichen waagerechten Untergrunds kann durch einfache Mittelwertbildung die anzustrebende Zielhöhe des Untergrunds ermittelt werden. Dies wird anschließend in Form des Höhenlagesollwerts 56 in die Steuervorrichtung 50 eingegeben.
Der Nivelliervorgang wird vorzugsweise in der Mitte des Feldes begonnen, wobei die Lage der Planierkante mittels der Steuervorrichtung 50 auf die erforderliche Anfangslage eingestellt wird. Anschließend wird der Traktor 10 spiralförmig um die Feldmitte gesteuert, wobei die obigen Regelungen in der Steuervorrichtung 50 in Kraft gesetzt werden. Im Ergebnis findet ein Bodenabtrag an Stellen mit höherem Bodenniveau statt, wobei der abgetragene Boden an die Stellen mit niedrigerem Ausgangsniveau verteilt wird.
Sofern ein zweiter oder gar ein dritter Planierdurchgang erforderlich ist, braucht nicht mehr das gesamte Feld abgefahren zu werden. Es reicht vielmehr aus, nur die Stellen anzufahren, die vorher nicht ordnungsgemäß planiert wurden. Dies kann anhand der Anzeigen auf dem Bildschirm 55 zuverlässig durchgeführt werden. Hierbei kann überschüssiger Boden anfallen, der an anderen Stellen des zu planierenden Feldes verteilt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Traktor
11: Fahrgestell
12: Rad
13: Fahrebene
14: Untergrund
15: Fahrtrichtung
16: Richtung der Schwerkraft
20: Hubwerk
21: erster Arm
22: zweiter Arm
23: dritter Arm
24: vierter Arm
25: erste Drehachse
26: zweite Drehachse
27: erster Aufhängungspunkt
28: zweiter Aufhängungspunkt
30: Planierschild
31: Planierkante
32: Traggestell
40: Pumpe
41: erster Hydraulikzylinder
42: zweiter Hydraulikzylinder
43: Tank
44: Wegeventil
45: Feder
46: Betätigungsmagnet
47: Akutator
48: Sperrstellung
50: Steuervorrichtung
51: Höhenlageregler
52: Zugkraftregler
53: Bodenabstandsteuerung
54: Positionsverarbeitungseinrichtung
55: Bildschirm
56: Höhenlagesollwert
57: Sollstellung
58: Zustandsinformation
59: Soll-Ist-Vergleich am Höhenlageregler
60: Lasersender
61: Stativ
62: Laserempfänger
63: Mast
64: Laserstrahl
65: Höhenlagesignal
70: Navigationsempfänger
71: Satellit
72: Zeitsignal
73: Positionsinformation
80: Kraftsensor
81: Kraftsignal
82: Drehwinkelsensor
83: Drehwinkelsignal
84: Bodenabstandssensor
85: Bodenabstandssignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007040877 A1 [0002]
US 2006/041361 A1 [0003]

Claims

Traktor (10), insbesondere zur Verwendung in der Landwirtschaft, wobei der Traktor (10) ein Fahrgestell (11) aufweist, an dem mehrere Räder (12) drehbar gelagert sind, wobei die Räder (12) eine gemeinsame Fahrebene (13) definieren, wobei der Traktor (10) ein Hubwerk (20) aufweist, welches zumindest einen ersten Arm (21) hat, welcher bezüglich einer ersten Drehachse (25) schwenkbar am Fahrgestell (11) gelagert ist, wobei ein erster Hydraulikzylinder (41) mit dem ersten Arm (21) und dem Fahrgestell (11) bewegungsgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den zumindest einen ersten Arm (21) ein Planierschild (30) mit einer Planierkante (31) derart angebaut ist, dass durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders (41) die Lage der Planierkante (31) relativ zur Fahrebene (13) verstellbar ist, wobei eine Steuervorrichtung (50) vorgesehen ist, mit welcher der erste Hydraulikzylinder (41) verstellbar ist.
Traktor nach Anspruch 1, wobei an dem Planierschild (30) ein Laserempfänger (62) mit einem konstanten Höhenunterschied zur Planierkante (31) zumindest mittelbar befestigt ist, wobei der Laserempfänger (62) dazu eingerichtet ist, ein Höhenlagesignal (65) auszugeben, das von der Relativlage zwischen einem Laserstrahl (64) und dem Laserempfänger (62) abhängig ist, wobei der Laserempfänger (62) an die Steuervorrichtung (50) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist (51), den ersten Hydraulikzylinder (41) abhängig vom Höhenlagesignal (65) zu verstellen.
Traktor nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, das Höhenlagesignal (65) durch Verstellung des ersten Hydraulikzylinders (41) auf einen vorgegebenen Höhenlagesollwert (56) einzuregeln.
Traktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hubwerk (20) einen Kraftsensor (80) umfasst, der dazu eingerichtet ist, ein Kraftsignal (81) auszugeben, das von der Kraft abhängig ist, welche die Räder (12) auf den Untergrund (14) übertragen, wobei der Kraftsensor (80) an die Steuervorrichtung (50) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, den ersten Hydraulikzylinder (41) abhängig vom Kraftsignal (81) zu verstellen.
Traktor nach Anspruch 4, rückbezogen auf Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, die Reglung des Höhenlagesignals (65) zu unterbrechen, wenn das Kraftsignal (81) einen vorgegebenen ersten Kraftgrenzwert überschreitet.
Traktor nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, das Kraftsignal (81) durch Verstellung der Planierkante (31) auf einen zweiten Kraftgrenzwert nach oben zu begrenzen.
Traktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Bodenabstandssensor (84) vorgesehen ist, welcher in Fahrtrichtung (15) vor dem Planierschild (30) an dem Fahrgestell (11) angeordnet ist, wobei der Bodenabstandssensor (84) dazu eingerichtet ist, ein Bodenabstandssignal (85) auszugeben, welches abhängig vom Abstand zwischen dem Bodenabstandssensor (84) und dem Untergrund (14) ist.
Traktor nach Anspruch 7, wobei der Bodenabstandssensor (84) an die Steuervorrichtung (50) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, die Regelung des Höhenlagesignals (65) zu unterbrechen, wenn das Bodenabstandssignal (85) einen vorgegebenen Abstandsgrenzwert unterschreitet.
Traktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Navigationsempfänger (70) vorgesehen ist, welcher dazu eingerichtet ist, mittels elektromagnetischer Wellen Zeitsignale (72) von mehreren Satelliten (71) zu empfangen, wobei die Satelliten (71) jeweils in einer Erdumlaufbahn stationiert sind, wobei der Navigationsempfänger (70) weiter dazu eingerichtet ist, eine Positionsinformation (73) auszugeben, welche abhängig von den Zeitsignalen (72) ist, wobei der Navigationsempfänger (70) an die Steuervorrichtung (50) angeschlossen ist.
Traktor nach Anspruch 9, rückbezogen auf einen der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Positionsinformationen (73) zu speichern, welche in den Zeitpunkten vorliegen, in denen die Regelung des Höhenlagesignals (65) unterbrochen ist.
Traktor nach Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (50) an einen Bildschirm (55) angeschlossen ist, wobei die Steuervorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, abhängig von den gespeicherten Positionsinformationen grafische Anzeigen auf dem Bildschirm (55) darzustellen, anhand derer ein Fahrer den Traktor (10) zu den Stellen des Untergrunds (14) steuern kann, an denen die Regelung des Höhenlagesignals (65) unterbrochen war.
Verfahren zum Betrieb eines Traktors nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei das Verfahren die Merkmale des betreffenden Anspruchs umfasst, nach denen die entsprechende Steuervorrichtung eingerichtet ist.