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Die Erfindung betrifft eine Aufhängung für eine landwirtschaftliche Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer landwirtschaftlichen Maschine gemäß Anspruch 9.
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Eine derartige Aufhängung ist in DE°10°2015°113°721°A1 beschrieben. Landwirtschaftliche Maschinen, insbesondere landwirtschaftliche Verteilmaschinen, weisen ein Verteilergestänge auf, welches sich quer zur Fahrtrichtung erstreckt. Das Verteilergestänge dient dazu Düngemittel und/oder Pflanzenschutzmittel über eine Mehrzahl sich quer zur Fahrtrichtung erstreckender Gestängeabschnitte auszubringen und ist über zumindest ein Schwenkgelenk mit dem Rahmen der landwirtschaftlichen Maschine verbunden. Da sich das Verteilergestänge, und insbesondere die zugeordneten Gestängeabschnitte, quer zur Fahrtrichtung weit erstreckt, um eine möglichst große Arbeitsbreite zu erlangen, kann es beim Anfahren oder Abbremsen der Maschine und insbesondere bei Kurvenfahrten zur Einleitung unerwünschter Beschleunigungen in das Verteilergestänge kommen. Diese Beschleunigungen führen zu unkontrollierten Bewegungen des Verteilergestänges und können ein Aufschwingen desselbigen bewirken. Vorstehende Auswirkungen resultieren in einer minderqualitativen Verteilung der auszubringenden Mittel.
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Die obenstehende Druckschrift hat bereits zum Ziel, eine Aufhängung zu schaffen, welche eine verbesserte Dämpfung von Schwingungen des Verteilergestänges aufweist. Hierzu ist das Verteilergestänge über ein Schwenkgelenk, dessen Gelenkachse in Fahrtrichtung weist, schwenkbar und über ein zweites, von dem ersten Schwenkgelenk beabstandetes, Schwenkgelenk in einer Ebene orthogonal zur Fahrtrichtung drehbar mit dem Rahmen verbunden. Außerdem weist die Aufhängung einen weiteren Freiheitsgrad für Verteilergestängebewegungen auf. Hierzu umfasst die Aufhängung als elastische, passive Pendelplatten ausgeführte Schiebemittel mit einer Schiebeachse, durch die das Verteilergestänge linear in Fahrtrichtung gegenüber dem Rahmen bewegbar angeordnet ist. Somit sind der Aufhängung im Wesentlichen drei separate Ausgleichsmöglichkeiten zur Dämpfung von Schwingungen gegeben, die jeweils auf beabstandet zueinander angeordneten Komponenten basiert. Folglich baut die Aufhängung sehr ausladend und konstruktiv komplex. Dies ist zum einen nachteilig da so eine gesteigerte Anzahl von Komponenten notwendig ist, die entsprechend viel Bauraum einnehmen. Und zum anderen gewinnt ein Regelungssystem zur Dämpfung von Schwingungen mittels der Aufhängung so enorm an Komplexität, so dass es schwer zu handhaben ist.
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Das Regelungssystem umfasst mehrere Aktoren, welche auf die vorstehend beschriebenen Ausgleichsmöglichkeiten einwirkend angeordnet sind. Hierbei ist jeder Ausgleichsmöglichkeit zumindest ein Aktor zugeordnet durch den das Verteilergestänge bewegbar ist. Der ohnehin ausladende Aufbau der Aufhängung gewinnt so weiter an Komplexität, was, wie vorstehend beschrieben, verschiedene Nachteile hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung zur Dämpfung von Schwingungen des Verteilergestänges zu schaffen, die einen wesentlich vereinfachten Aufbau aufweist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer landwirtschaftlichen Maschine mit einer derartigen Aufhängung anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Aufhängung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens gibt der Gegenstand des Anspruchs 9 eine Lösung an.
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Die Erfindung schließt gezogene, selbstfahrende und getragene Maschinen ein. Folglich erstreckt sich die Erfindung auf Fahrzeugkombinationen, umfassend ein Zugfahrzeug und eine Maschine, auf selbstfahrende Maschinen sowie auf Maschinen, die direkt von einem Trägerfahrzeug bzw. einem Ackerschlepper getragen sind, bei denen jeweils eine erfindungsgemäße Aufhängung vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt die Konzeption zugrunde, redundant vorhandene, dessen Gelenkachse in die zumindest annährend selbe Richtung weisende Schwenkgelenke und Schiebemittel in geschickter Weise zusammenzufassen, so dass nahezu ohne Einschränkung der Funktionen ein wesentlich vereinfachter Aufbau erreicht wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten zwei beabstandeten Schwenkgelenke sind in besonders zweckmäßiger Weise zu einem Schwenkgelenk zusammengeführt und die Schiebeachse, durch die das Verteilergestänge linear in Fahrtrichtung bewegbar angeordnet ist, fällt zusammen mit der Gelenkachse des Schwenkgelenks.
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Infolge dieser Maßnahme weist die erfindungsgemäße Aufhängung nur ein einziges Schwenkgelenk und somit einen wesentlich vereinfachten Aufbau auf, während die Ausgleichsmöglichkeiten zur Dämpfung von Schwingungen des Verteilergestänges in zumindest annährend vollem Umfang erhalten bleiben und/oder verbessert sind. Mit Blick auf die Anbindung von den Ausgleichsmöglichkeiten gegebenenfalls zugeordneten Aktoren erweist sich die Maßnahme als besonders vorteilhaft, da zum einen benötigter Bauraum frei ist und zum anderen sich die Anbindungen besser aufeinander abstimmen lassen. Der vornehmlich kompakte Aufbau der Aufhängung hat zudem den Vorteil, dass Wechselwirkungen innerhalb der Aufhängung wesentlich einfacher kompensiert werden können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schwenkgelenk durch einen ersten Stellantrieb gebildet ist. Der erste Stellantrieb ist vorzugsweise als Pneumatikzylinder und/oder Elektrozylinder, besonders vorzugsweise als über Druckregelventile angesteuerter Hydraulikzylinder, ausgeführt. In besonders zweckmäßiger Weise ist so ein funktionsintegriertes Schwenkgelenk gebildet. Das heißt dem Schwenkgelenk ist zumindest ein Aktor weniger zuzuordnen, da die Funktion, das Verteilergestänge in und/oder entgegen zumindest einer Richtung zu bewegen in dem Schwenkgelenk aufgegangen ist. Die Ausführungsform des ersten Stellantriebes als Hydraulikzylinder erbringt zudem den Vorzug, dass Beeinflussungen des Schwenkgelenkes in der zumindest einen Richtung vornehmlich einfach über die Ansteuerung mittels des Druckregelventils ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Das Druckregelventil hält das Druckniveau im Hydraulikzylinder nahezu unabhängig vom Zylinderhub konstant, so dass sich die Zylinderlänge entsprechend selbstständig anpasst, wenn Wechselwirkungen an dem Schwenkgelenk auftreten.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Verteilergestänge durch den ersten Stellantrieb linear in Fahrtrichtung bewegbar. Infolge dieser Maßnahme ist der erste Stellantrieb dazu eingerichtet, negative Auswirkungen resultierend aus in und/oder entgegen der Fahrtrichtung in das Verteilergestänge eingeleiteter Beschleunigungen zu verringern. Vorzugsweise ist der erste Stellantrieb aktiv ansteuerbar, so dass eine Regelung zur aktiven Dämpfung des Verteilergestänges in vereinfachter Weise realisierbar ist, indem das Verteilergestänge in geeigneter Weise bewegt und die einwirkende Beschleunigung dadurch verringert wird.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schwenkgelenk, insbesondere der erste Stellantrieb, in einem Schwenkelement um eine vertikale Achse schwenkbar mit dem Rahmen verbunden ist. Bedingt durch diese Anordnung umfasst die Aufhängung die Möglichkeit Gierschwingungen, insbesondere auftretend bei Kurvenfahrt, zu dämpfen. Der Aufbau der Aufhängung ist so weiter besonders vereinfacht. Gleicherweise ist die Belastung des Verteilergestänges bei Kurvenfahrt in effektiver Form reduziert.
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Außerdem ist eine erfindungsgemäße Aufhängung bevorzugt, bei welcher das Verteilergestänge um das Schwenkgelenk, insbesondere den ersten Stellantrieb, drehbar angeordnet ist und/oder das Schwenkgelenk, insbesondere der erste Stellantrieb, drehbar um die Gelenkachse am Rahmen angeordnet ist. Zweckmäßiger Art ist so die Neigung des Verteilergestänges gegenüber dem Rahmen über die Anordnung veränderbar. Das erfindungsgemäße Schwenkgelenk ist somit mit einer dritten Ausgleichsmöglichkeit zur Dämpfung von Schwingungen des Verteilergestänges eingerichtet. Eine Pendelbewegung bzw. Drehen des Verteilergestänges um die Gelenkachse ist möglich, so dass keine unkontrollierten Bewegungen, bspw. aus Verformungen, auftreten. Schwingungen um die Gelenkachse werden folglich gedämpft. Hierzu kann entweder bei einer Ausführungsform, in der der erste Stellantrieb durch einen Hydraulikzylinder gebildet wird, das Verteilergestänge am Zylinderrohr des Hydraulikzylinders befestigt sein, so dass diese beiden Komponenten gemeinsam um die Kolbenstange drehen. Oder der komplette Hydraulikzylinder ist so gelagert, dass er sich in seiner Lagerung am Rahmen verdrehen kann.
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Eine erfindungsgemäße Aufhängung, bei welcher das Verteilergestänge durch einen zweiten Stellantrieb drehbar um das Schwenkgelenk, insbesondere den ersten Stellantrieb, ist, ist besonders bevorzugt. Der zweite Stellantrieb kann als Pneumatikzylinder und/oder Elektrozylinder, vorzugsweise als über Druckregelventile angesteuerter Hydraulikzylinder, ausgeführt sein. Vorzugsweise ist der zweite Stellantrieb aktiv ansteuerbar, so dass eine Regelung zur aktiven Dämpfung von Schwingungen des Verteilergestänges um die Gelenkachse in vereinfachter Weise realisierbar ist. Weiter ist die Neigung des Verteilergestänges mit Hilfe von einem durch den zweiten Stellantrieb aufbringbarem Drehmoment um die Gelenkachse einstellbar. Diese Einstellung kann beispielsweise auch bei Fahrten am Hang bzw. Schieflage der landwirtschaftlichen Maschine allgemein verwendet werden.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Stellantrieb zwischen dem Rahmen und dem Verteilergestänge angeordnet. Vorzugsweise ist der zweite Stellantrieb mit seiner Längsachse zumindest annährend orthogonal zur Fahrtrichtung angeordnet. In einfacher Weise ist die notwendige Längenänderung des zweiten Stellantriebes bei Stellbewegungen des ersten Stellantriebes in bzw. entgegen der Fahrtrichtung minimiert.
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Der Abstand zwischen einer Anbindung des zweiten Stellantriebes am Rahmen und einer zweiten Anbindung am Verteilergestänge ist so groß wie die Quererstreckung des Verteilergestänges, vorzugsweise 0,75-mal so groß wie die Quererstreckung des Verteilergestänges, besonders vorzugsweise halb so groß wie die Quererstreckung des Verteilergestänges. Dies hat zum einen den Vorteil, dass eine Längenänderung des zweiten Stellantriebs minimal ist bei Verteilergestängebewegungen in oder entgegen der Fahrtrichtung und zudem nahezu nicht die Neigung des Verteilergestänges beeinflusst. Und zum anderen sind die Wechselwirkungen innerhalb der Aufhängung so in zweckmäßiger Weise verringert.
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Weiter ist der zweite Stellantrieb vorzugsweise zumindest annährend vertikal unter oder über dem Schwenkelement angeordnet, so dass seine Wirkrichtung in einer Ebene mit der durch das Schwenkelement laufenden vertikalen Achse verläuft. In einfacher Weise ist die notwendige Längenänderung des zweiten Stellantriebes bei Stellbewegungen des ersten Stellantriebes in bzw. entgegen der Fahrtrichtung so weiter minimiert.
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Alternativ kann der zweite Stellantrieb so zwischen Rahmen und Verteilergestänge angeordnet sein, dass seine Wirkrichtung zumindest annährend vertikal verläuft. Dies hat den Vorteil, dass nahezu keine Wechselwirkungen in einer Aufhängung dieser Ausführungsform auftreten.
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Außerdem ist es denkbar, dass dem Verteilergestänge zugeordnete, sich quer zur Fahrtrichtung erstreckende Gestängeabschnitte über jeweils zumindest einen weiteren Stellantrieb mit dem Verteilergestänge verbunden sind. Bei Anordnung des zumindest einen Stellantriebes mit Wirkrichtung quer zur Fahrtrichtung, können Wankbewegungen der landwirtschaftlichen Maschine über diese(n) Stellantrieb(e) gedämpft werden, indem die Gestängeabschnitte gegenüber dem Rahmen verschoben und so von außen betrachtet stabil gehalten werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Sensor zur Erfassung der Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigungskraft der Maschine und/oder des Verteilergestänges und/oder eines Zugfahrzeuges der Maschine und/oder der Lage des ersten und/oder zweiten Stellantriebes zu einer Referenzebene vorgesehen ist. Die Referenzebene kann das Bodenprofil, auf dem die landwirtschaftliche Maschine sich bewegt, oder ein künstlicher Horizont, d.h. eine errechnete Ebene, sein. Hierdurch kann zur Regelung sämtlicher Stellantriebe die aktuelle Lage berücksichtigt werden, um zu verhindern, dass Stellsignale bzw. daraus folgende Stellbewegungen bestimmt werden, welche den maximalen Stellweg der Stellantriebe überschreiten. Weiter kann die gemessene Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigungskraft dazu dienen, die Regelung vorausschauend zu betreiben, das heißt, um Schwingungen zu dämpfen bevor diese sich zu kritischen Amplituden aufschwingen. In einfacher Weise wird so das Risiko verringert, dass Belastungsgrenzen des Verteilergestänges hervorgerufen durch Schwingungen überschritten werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer landwirtschaftlichen Maschine mit einer Aufhängung nach zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen fußt darauf, dass in Abhängigkeit von den erfassten Sensordaten und/oder berechneten Daten zumindest ein Stellsignal bestimmt und an den ersten und/oder zweiten Stellantrieb übermittelt wird. Diese Regelung ist so ausgelegt, dass das zumindest eine Stellsignal zumindest eine Stellbewegung des ersten und/oder zweiten Stellantriebes erzeugt, so dass diese Stellbewegung Schwingungen des Verteilergestänges, insbesondere Schwingungen in oder entgegen der Fahrtrichtung und/oder um die Gelenkachse, entgegenwirkt.
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Infolge dieser Maßnahmen wird ein Aufschwingen der Maschine verhindert, indem auftretende oder prognostizierte Schwingungen zumindest weitestgehend ausgeglichen werden. Die berechneten Daten bzw. prognostizierten Schwingungen können aus den erfassten Sensordaten und dem aktuellen Fahrzustand ermittelt werden, so dass die Regelung zur proaktiven Bestimmung von Stellsignalen eingerichtet ist.
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In einer bevorzugten Variante des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden Wechselwirkungen des ersten und zweiten Stellantriebes zumindest annährend vollständig regelungstechnisch kompensiert. Wie vorstehend bereits beschrieben, treten innerhalb der Aufhängung nahezu nicht vermeidbare Wechselwirkungen aus dem kinematischen Zusammenwirken jeweils eines Stellantriebes mit dem Verteilergestänge auf. Das heißt, eine Stellbewegung eines Stellantriebes bewirkt Änderungen, bspw. eine Längenänderung, am jeweils anderen Stellantrieb. In zweckmäßiger Weise werden diese bekannten Wechselwirkungen von der Regelung kompensiert, so dass nahezu keine negative Beeinflussung des Schwenkgelenkes auftritt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der Beispielsbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Die Zeichnungen zeigen
- 1 eine hinter einem Schlepper angehangene Verteilmaschine in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine erfindungsgemäße Aufhängung in perspektivischer Ansicht,
- 3 die Aufhängung gemäß 2 in Draufsicht,
- 4 die Aufhängung gemäß 2 in Seitenansicht,
- 5 eine alternative Ausführungsform der Aufhängung in perspektivischer Ansicht,
- 6a Prinzipskizze der Aufhängung gemäß 2 in Seitenansicht,
- 6b Prinzipskizze der Aufhängung gemäß 2 in Rückansicht, und
- 6c Prinzipskizze der Aufhängung gemäß 2 in Draufsicht.
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Eine als Verteilmaschine M ausgeführte landwirtschaftliche Maschine ist in 1 gezeigt. Die Verteilmaschine M ist hinter einem Schlepper Z angehangen und weist eine Aufhängung 1 auf. Die Aufhängung 1 ist zentral hinter der Verteilmaschine M angeordnet und über Gelenke verbundene Gestängeabschnitte Y erstrecken sich von dort quer zur Fahrtrichtung F.
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Die Verteilmaschine M ist mit der in 2 gezeigten Aufhängung 1 versehen. Die Aufhängung 1 umfasst einen Rahmen 2 und ein Verteilergestänge 3. Der Rahmen 2 kann als Hubrahmen höhenverstellbar sein oder alternativ ortsfest an der Maschine angeordnet sein. Dem Verteilergestänge 3 sind die weiteren, sich ebenfalls quer zur Fahrtrichtung F erstreckenden Gestängeabschnitte Y zugeordnet, um Material, wie bspw. Dünge- oder Pflanzenschutzmittel, auf möglichst großer Arbeitsbreite auszubringen. Solche Maschinen sind als Feldspritze, insbesondere in Kombination mit einem Zugfahrzeug, als Selbstfahrer oder als Anbauelement an einem Schlepper Z ausgeführt.
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Das Verteilergestänge 3 ist durch ein als Gleichlaufzylinder 6 ausgeführtes, als ersten Stellantrieb dienendes Schwenkgelenk 4 schwenkbar und in einer Ebene orthogonal zur Fahrtrichtung drehbar mit dem Rahmen 2 verbunden. Das Schwenkgelenk 4 umfasst hierzu eine zumindest annährend in Fahrtrichtung F weisende, durch die Kolbenstange 6a des Gleichlaufzylinders 6 verlaufende Gelenkachse G. Der Gleichlaufzylinder 6 ist an seinem hinteren Ende 6h in einem als Kugelgelenk 7 ausgeführten Schwenkelement gelagert. An seinem vorderen Ende 6v wird der Gleichlaufzylinder 6 durch ein Gleitlager 8 geführt. Das Gleitlager 8 erstreckt sich quer zur Fahrtrichtung F und umfasst zwei als Gummiblöcke ausgeführte Dämpfungselemente. Die Gummiblöcke sind durch den Rahmen 2 verdeckt und wie das vordere Ende 6v der Kolbenstange 6a des Gleichlaufzylinders 6, auf dem Gleitlager 8 beidseitig der Kolbenstange 6a angeordnet. In der Grundausrichtung liegen die Gummiblöcke an der Kolbenstange 6a an, so dass die Gelenkachse G zumindest annährend in Fahrtrichtung F zeigt. Die Gummiblöcke sind derart elastisch, dass Schwenkbewegungen des Gleichlaufzylinders 6 um eine zumindest annährend vertikale Achse V, die durch das Kugelgelenk 7 verläuft, möglich sind. Weiter ist eine drehbare Anbindung des vorderen Endes 6v der Kolbenstange 6a am Gleitlager 8 denkbar, so dass der Gleichlaufzylinder 6 insgesamt drehbar gelagert wäre.
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Außerdem umfasst die Aufhängung 1 als Befestigungsbleche ausgeführte Schiebemittel 5, welche das Verteilergestänge 3 mit dem Gleichlaufzylinder 6 fest verbinden, so dass das Verteilergestänge 3 an dem Gleichlaufzylinder 6 aufgehängt ist. Die Schiebemittel 5 weisen eine Schiebeachse S auf, auf der das Verteilergestänge 3 linear in Fahrrichtung F bewegbar angeordnet ist. Wie in 2 zu sehen ist, sind die Schiebemittel 5 und das Schwenkgelenk 4 so zueinander angeordnet, dass die Schiebeachse S mit der Gelenkachse G zusammenfällt. Des Weiteren kann sich der Gleichlaufzylinder 6 in seinen Lagerungen 7, 8 drehen und/oder das über die Schiebemittel 5 mit der Zylinderkammer des Gleichlaufzylinders 6 verbundene Verteilergestänge 3 kann sich um die Kolbenstange 6a des Gleichlaufzylinders 6 drehen.
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Infolge dieser Maßnahmen ist die Aufhängung 1 mittels des als Gleichlaufzylinder 6 ausgeführten und als ersten Stellantrieb dienenden Schwenkgelenks 4 dazu eingerichtet, folgende Bewegungen des Verteilergestänges 3 zu erlauben:
- - Schieben in und entgegen der Fahrtrichtung F entlang der Gelenkachse G
- - Drehen in einer Ebene orthogonal zur Fahrtrichtung F um die Gelenkachse G
- - Schwenken um die vertikale Achse V.
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Das Schieben des Verteilergestänges 3 in oder entgegen der Fahrtrichtung F ist hierbei aktiv über den Gleichlaufzylinder 6 steuerbar, so dass Schwingungen aktiv gedämpft werden können. Vorzugweise ist hierzu ein Druckregelventil eingesetzt, so dass das Druckniveau im Gleichlaufzylinder 6 unabhängig vom Zylinderhub ist. Durch Stellbewegungen des Gleichlaufzylinders 6 lässt sich das Verteilergestänge 3 in bzw. entgegen der Fahrtrichtung F beschleunigen.
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Die Schwenkbewegung des Verteilergestänges 3 um die vertikale Achse V wird passiv durch die Gummiblöcke des Gleitlagers 8 gedämpft. Ebenso denkbar ist, dass hierzu weitere Stellantriebe, welche beidseitig zwischen dem vorderen Ende 6v der Kolbenstange 6a und dem Rahmen 2, anstelle der Gummiblöcke, anzuordnen wären, eingesetzt werden, so dass auch diese Bewegungen aktiv gedämpft werden können.
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Für die aktive Drehung des Verteilergestänges 3 um die Gelenkachse G zur Neigungssteuerung bzw. Neigungsregelung ist der Aufhängung 1 ein zweiter als Hydraulikzylinder 9 ausgeführter Stellantrieb zugeordnet. Der Hydraulikzylinder 9 ist zwischen einem Kragarm des Rahmens 2 und dem Verteilergestänge 3 angeordnet, so dass ein Drehmoment um die Gelenkachse G erzeugbar ist. Vorzugsweise ist auch der Hydraulikzylinder 9 über ein Druckregelventil steuerbar, so dass Bewegungen in dieser Richtung in optimierter Weise aktiv gedämpft werden können.
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Wie in der Draufsicht auf die Aufhängung 1 in 3 zu sehen ist, ist der Hydraulikzylinder 9 zumindest annährend orthogonal zur Fahrtrichtung F und zumindest annährend genau unter dem Kugelgelenk 7 angeordnet. Außerdem erstreckt sich der Hydraulikzylinder 9 zwischen Rahmen 2 und Verteilergestänge 3 etwa über dreiviertel der Quererstreckung des Verteilergestänges 3. Infolge dieser Maßnahmen ist die Wechselwirkung zwischen dem Gleichlaufzylinder 6 und dem Hydraulikzylinder 9 in einfacher Weise minimiert.
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In 4 ist die Aufhängung 1 mit den zum Verständnis der Funktionsweise wichtigen Bauteilen und Achsen in Seitenansicht gezeigt. Wie zu sehen ist, stehen die Gelenkachse G und die vertikale Achse V zumindest annährend orthogonal zueinander und schneiden sich im Kugelgelenk 7. Da das Kugelgelenk 7 sowohl Schwenkbewegungen des Gleichlaufzylinders 6 um die vertikale Achse V (Gierbewegungen), als auch Drehbewegungen um die Gelenkachse G (Rollen) ermöglicht und der Gleichlaufzylinder 6 in Fahrtrichtung F steuerbar ist, sind die obenstehenden Bewegungen dem Verteilergestänge 3 erlaubt und zumindest teilweise aktiv gedämpft.
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Eine alternative Ausführungsform der Aufhängung 1 ist in 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder 9 zumindest annährend vertikal angeordnet, also zumindest annährend parallel zur vertikalen Achse V und orthogonal zur Gelenkachse G. Dies hat den Vorteil, dass im nicht ausgelenkten Zustand der Aufhängung 1 bzw. bei Stellbewegungen des Hydraulikzylinders 9 zur Neigungsverstellung nahezu keine Wechselwirkungen mit dem Gleichlaufzylinder 6 auftreten.
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Nachfolgend wird die dem Verfahren zum Betreiben der als Verteilmaschine M ausgeführten landwirtschaftlichen Maschine mit der Aufhängung 1 zugrunde liegende Regelung anhand der Prinzipskizzen 6a, 6b, 6c näher erläutert. Den angedeuteten Komponenten sind hierbei die gleichen Bezugsziffern zugeordnet wie zuvor bei der Beschreibung der 1 bis 5 und den Skizzen liegt die Ausführungsform der Aufhängung 1 gemäß 2 zugrunde. Die Regelung hat zum Ziel, die dem Verteilergestänge 3 erlaubten Freiheitsgrade zur Vermeidung ungewollter Bewegungen durch bspw. Verformung infolge eingeleiteter Beschleunigungen möglichst optimal zu dämpfen. So soll ein Aufschwingen des Verteilergestänges 3, insbesondere Schwingungen um die genannten Achsen G, V und/oder entlang Schiebeachse S, möglichst vermieden werden. Zur Ermittlung für die Regelung benötigter Sensordaten umfasst die Aufhängung 1 zumindest einen Sensor 11 zur Erfassung der Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigungskraft der Maschine und/oder des Verteilergestänges 3 und/oder eines Zugfahrzeuges der Maschine und/oder der Lage des Gleichlaufzylinders 6 und/oder Hydraulikzylinders 9 zu einer Referenzebene. Die Regelung agiert in der Folge auf Basis der erfassten Sensordaten und/oder regelt proaktiv auf Grundlage berechneter bzw. prognostizierter Daten.
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Zur Tilgung von Schwingungen in Fahrtrichtung F werden auf das Verteilergestänge 3 und die dem Verteilergestänge 3 zugeordneten Gestängeabschnitte Y einwirkende Beschleunigungen und/oder Kräfte bestimmt. Um ein Stellsignal für den Gleichlaufzylinder 6 zu generieren, führt die Regelung einen Vergleich zwischen dem bestimmten Wert und einem Sollwert durch. Das Stellsignal wird an den Gleichlaufzylinder 6 übermittelt, so dass dieser, falls notwendig, eine Stellbewegung ausführt und somit das Verteilergestänge 3 in bzw. entgegen der Fahrtrichtung F bewegt. Die entlang der Schiebeachse S einwirkenden Beschleunigungen und/oder Kräfte, welche bspw. bei Anfahrt oder Abbremsen der Maschine auftreten, sind so aktiv gedämpft. Angedeutet ist dieser Teil der Regelung durch die um die Pfeile S.1 ergänzte, prinzipielle Seitenansicht in 6a.
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In 6b ist eine Prinzipskizze der Aufhängung 1 in Rückansicht zu sehen. Zur Neigungsregelung des Verteilergestänges 3 um die Gelenkachse G wird analog zu dem vorstehenden Vorgehen ein Stellsignal für den Hydraulikzylinder 9 generiert. Das Stellsignal wird an den Hydraulikzylinder 9 übermittelt, so dass dieser, falls notwendig, eine Stellbewegung ausführt und somit das Verteilergestänge 3 um die Gelenkachse G gegenüber dem Rahmen 2 dreht. Die quer zur Fahrtrichtung F einwirkenden Beschleunigungen und/oder Kräfte, welche bspw. bei Fahrten am Hang oder Wankbewegungen der Verteilmaschine M auftreten, sind so aktiv gedämpft. Angedeutet ist dieser Teil der Regelung durch die Pfeile G.1 in 6b.
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Die Aufhängung 1 in Draufsicht ist prinzipiell in 6c zu sehen. Zur Dämpfung von Gierschwingungen um die vertikale Achse V ist das Gleitlager 8 mit Dämpfungselementen versehen. Diese können entweder als passive oder aktive Elemente gestaltet sein und sind so ausgeführt, dass der Gleichlaufzylinder 6 bzw. die Gelenkachse G über die Lagerung im Kugelgelenk 7 und im Gleitlager 8 um die Achse V schwenken kann. Der Freiheitsgrad für die Bewegung um die vertikale Achse V ist durch zwei Begrenzungsanschläge 10 angedeutet. Entweder sind passive Gummiblöcke bis zu einem Grad verformbar oder Stellantriebe bis in eine Stellung verfahrbar, um diesen Freiheitsgrad zu erlauben. Die um die vertikale Achse V einwirkenden Beschleunigungen und/oder Kräfte, welche bspw. bei Kurvenfahrt auftreten, werden entweder passiv über die Gummiblöcke gedämpft. Oder analog zu den vorstehend beschriebenen Vorgehen wird zumindest ein Stellsignal für die aktiven Dämpfungselemente, wie bspw. weitere Stellantriebe, generiert und übermittelt. Das Verteilergestänge 3 in um die vertikale Achse V verschwenkter Lage ist durch die gestrichelten Konturen in 6c angedeutet.
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Generell können die bestimmten Werte zur aktiven und/oder proaktiven Regelung gemessene Werte und/oder berechnete bzw. prognostizierte Werte sein. Berechnete bzw. prognostizierte Werte lassen sich bspw. mit Hilfe von an dem der Verteilmaschine M voreilenden Schlepper Z angebrachten Sensoren und/oder Messsystemen bestimmen. Das zusätzliche Ziel einer proaktiven Regelung ist es, das Verteilergestänge 3 bereits vor/bei Auftreten der Beschleunigungen vorzubeschleunigen, so dass die Gesamteinwirkung verringert wird.
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Wie aus den Prinzipskizzen 6a, 6b, 6c und den vorstehenden Erläuterungen zu entnehmen ist, kann es innerhalb der Aufhängung 1 zu Wechselwirkungen kommen, wenn das Verteilergestänge 3 ausgelenkt wird. In einer Weiterentwicklung ist daher vorgesehen, dass Wechselwirkungen des Gleichlaufzylinders 6 und des Hydraulikzylinders 9 regelungstechnisch kompensiert werden. Das heißt, die Regelung bestimmt bei Generierung eines Stellsignals für den Gleichlaufzylinder 6 ein Korrektursignal zur Kompensation der Längenänderung beim Hydraulikzylinder 9 und umgekehrt.
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Bezugszeichenliste
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- M
- Verteilmaschine
- Z
- Schlepper
- Y
- Gestängeabschnitte
- 1
- Aufhängung
- 2
- Rahmen
- 3
- Verteilergestänge
- F
- Fahrtrichtung
- 4
- Schwenkgelenk
- G
- Gelenkachse
- 5
- Schiebemittel
- S
- Schiebeachse
- 6
- Gleichlaufzylinder
- 6a
- Kolbenstange
- 6h
- hinteres Ende
- 6v
- vorderes Ende
- 7
- Kugelgelenk
- 8
- Gleitlager
- V
- vertikale Achse
- 9
- Hydraulikzylinder
- 10
- Begrenzungsanschläge
- 11
- Sensor
- S.1
- Pfeile (Dämpfung Schiebeachse)
- G.1
- Pfeile (Dämpfung Gelenkachse)
