DE102020132836A1

DE102020132836A1 - Agricultural vehicle combination

Info

Publication number: DE102020132836A1
Application number: DE102020132836.2A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Koestermeyer; Volker Kegel; Felipe De Moraes Boos; Simon Pfaffmann
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Ein landwirtschaftliches Fahrzeuggespann (10) umfasst ein Zugfahrzeug (12) mit bodeneingreifenden Antriebselementen (14, 16) und ein Arbeitsgerät (20), das durch ein Schwenkgelenk (78) um die Hochachse schwenkbar mit dem Zugfahrzeug (12) verbunden ist, und das sich wahlweise auf einem ersten, im Bodeneingriff befindlichen Element oder einem zweiten, im Bodeneingriff befindlichen Element abstützt, wobei das erste und zweite Element bezüglich der Vorwärtsrichtung (V) in unterschiedlichen Abständen (d1, d2) vom Schwenkgelenk (78) angeordnet sind. Eine Fahrzeugsteuerung (24) ist konfiguriert, ein Lenksignal basierend auf einer Sollweginformation, einer Positionsinformation und abhängig von einem Signal, das davon abhängig ist, ob sich das Arbeitsgerät (20) auf den ersten oder zweiten Element abstützt, zu erzeugen, um das Arbeitsgerät (20) auf einer durch die Sollweginformation definierten Trajektorie zu führen.An agricultural vehicle combination (10) comprises a towing vehicle (12) with ground-engaging drive elements (14, 16) and an implement (20) which is connected to the towing vehicle (12) by a swivel joint (78) so that it can pivot about the vertical axis, and which is selectively supported on a first ground engaging member or a second ground engaging member, the first and second members being located at different distances (d1, d2) from the pivot joint (78) with respect to the forward direction (V). A vehicle controller (24) is configured to generate a steering signal based on target path information, position information and a signal that is dependent on whether the implement (20) is supported on the first or second element, in order to generate the implement ( 20) on a trajectory defined by the target path information.

Description

Die Erfindung betrifft ein landwirtschaftliches Fahrzeuggespann.The invention relates to an agricultural vehicle combination.

Technologischer HintergrundTechnological background

In der Landwirtschaft finden Fahrzeuggespanne, die aus einem Zugfahrzeug und einem gezogenen (d.h. um die Hochachse beweglich mit dem Zugfahrzeug verbundenen) Arbeitsgerät aufgebaut sind, für unterschiedliche Zwecke Verwendung, beispielsweise bei der Bodenbearbeitung, beim Spritzen, beim Säen oder beim Ernten. Der Weg des Zugfahrzeugs definiert auch den Weg des Arbeitsgeräts, der gegenüber dem vom Zugfahrzeug zurückgelegten Weg jedoch dann seitlich versetzt sein kann, wenn letzteres eine Kurve befährt. Es sind auch Fahrzeuggespanne bekannt, bei denen das Arbeitsgerät durch einen Aktor aktiv gelenkt wird, um dem Weg das Zugfahrzeugs möglichst genau zu folgen, z.B. beim Befahren von Fahrgassen mit einer gezogenen Spritze. Auch kann das Zugfahrzeug mi dem Arbeitsgerät ein Knicklenker-Fahrzeug bilden, indem ein Aktor den Winkel zwischen Zugfahrzeug und Arbeitsgerät um die Hochachse definiert (vgl. die nachveröffentlichte DE 10 2019 211 496 A1 ).In agriculture, vehicle combinations, which are made up of a towing vehicle and a towed implement (ie connected to the towing vehicle so that it can move about the vertical axis), are used for various purposes, for example in tillage, spraying, sowing or harvesting. The path of the towing vehicle also defines the path of the implement, which, however, can then be laterally offset in relation to the path covered by the towing vehicle when the latter is negotiating a curve. Vehicle combinations are also known in which the implement is actively steered by an actuator in order to follow the path of the towing vehicle as precisely as possible, for example when driving along tramlines with a towed sprayer. The towing vehicle can also form an articulated vehicle with the implement, in that an actuator defines the angle between the towing vehicle and the implement around the vertical axis (cf. the subsequently published DE 10 2019 211 496 A1 ).

Im Falle einer selbsttätigen Lenkung des Zugfahrzeugs kann sich der vom Arbeitsgerät zurückgelegte, vom Weg des Zugfahrzeugs insbesondere in Kurven abweichende Weg nachteilig bemerkbar machen, da das Arbeitsgerät in derartigen Fällen einerseits auf den Bereichen des Feldes, die bearbeitet werden sollen, nicht die gewünschte Arbeit durchführt, aber andererseits andere Bereiche des Feldes in unerwünschter Weise bearbeitet oder überfährt. Ausgehend von Lenksystemen, die einen an Bord des Zugfahrzeugs angeordneten Empfänger für Signale eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS, GPS etc.) aufweisen und zum Ziel haben, das Arbeitsgerät entlang eines gewünschten Weges zu führen, sind Korrekturen am Lenksignal nötig, um nicht das Zugfahrzeug (mit dem Empfänger), sondern das Arbeitsgerät auf dem gewünschten Weg zu führen, wozu man die bekannte Kinematik des Systems aus Zugfahrzeug und Arbeitsgerät verwendet (vgl. WO 2008/005195 A2 und WO 2008/076313 A1 ).In the case of automatic steering of the towing vehicle, the path covered by the implement, which deviates from the path of the towing vehicle, particularly in curves, can have a disadvantageous effect, since in such cases the implement does not carry out the desired work on the areas of the field that are to be processed , but on the other hand undesirably works or drives over other areas of the field. Starting with steering systems that have a receiver for signals from a global navigation satellite system (GNSS, GPS, etc.) arranged on board the towing vehicle and have the aim of guiding the implement along a desired path, corrections to the steering signal are necessary in order not to damage the towing vehicle ( with the receiver), but to guide the implement on the desired path, for which the known kinematics of the system consisting of towing vehicle and implement are used (cf. WO 2008/005195 A2 and WO 2008/076313 A1 ).

Um das Arbeitsgerät durch geeignete Lenkung des Zugfahrzeugs auf dem gewünschten Weg zu führen, kann die Position des Empfängers in die Position eines Referenzpunkts am Arbeitsgerät umgerechnet und darauf basierend ein Vergleich mit einem gewünschten Weg durchgeführt werden, um das Lenksignal für das Zugfahrzeug zu erzeugen (s. EP 0 845 198 A1 und EP 0 970 595 A1 ).In order to guide the implement along the desired path by steering the towing vehicle appropriately, the position of the receiver can be converted into the position of a reference point on the implement and, based on this, a comparison with a desired path can be carried out in order to generate the steering signal for the towing vehicle (see Fig . EP 0 845 198 A1 and EP 0 970 595 A1 ).

Bei allen diesen Ansätzen muss jedoch bekannt sein, an welcher Stelle sich das Arbeitsgerät auf dem Boden abstützt, denn der Abstand zwischen dem (zwischen Zugfahrzeug und Arbeitsgerät angeordneten) Schwenkgelenk auf der einen Seite und dem sich auf dem Boden abstützenden Element des Arbeitsgeräts auf der anderen Seite bestimmt die Reaktion des Arbeitsgeräts auf eine Lenkaktion des Zugfahrzeugs mit. Im Stand der Technik wird dieser Abstand entweder als bekannt vorausgesetzt (d.h. gemessen und im Lenksystem abgespeichert) oder durch Abfahren eines bestimmten, gekrümmten Wegs unter Erfassung der Position des Arbeitsgeräts und des Zugfahrzeugs gemessen ( WO 2008/076313 A1 ).With all of these approaches, however, it is necessary to know where the implement rests on the ground, because the distance between the swivel joint (located between the towing vehicle and the implement) on the one hand and the element of the implement that supports itself on the ground on the other Side determines the reaction of the implement to a steering action of the towing vehicle. In the prior art, this distance is either assumed to be known (ie measured and stored in the steering system) or measured by driving along a specific, curved path while recording the position of the implement and the towing vehicle ( WO 2008/076313 A1 ).

Aufgabetask

Es gibt jedoch Arbeitsgeräte, die sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsart auf unterschiedlich weit vom Schwenkgelenk beabstandeten Elementen abstützen, wie beispielsweise in der nachveröffentlichten DE 10 2019 211 496 A1 offenbart wird. Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, für derartige Arbeitsgeräte eine selbsttätige Lenkung entlang eines definierten Weges zu ermöglichen, unabhängig davon, welches der Elemente jeweils im Bodeneingriff steht.However, there are implements which, depending on the respective operating mode, are supported on elements spaced at different distances from the swivel joint, such as in the subsequently published one DE 10 2019 211 496 A1 is revealed. The present invention has set itself the goal of enabling automatic steering along a defined path for such implements, regardless of which of the elements is in contact with the ground.

Lösungsolution

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruches 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.According to the invention, this problem is solved by the teaching of patent claim 1, with features being listed in the further patent claims which further develop the solution in an advantageous manner.

Ein landwirtschaftliches Fahrzeuggespann umfasst ein in einer Vorwärtsrichtung über ein Feld bewegbares Zugfahrzeug mit bodeneingreifenden Antriebselementen, ein Arbeitsgerät, das durch ein Schwenkgelenk um die Hochachse schwenkbar mit dem Zugfahrzeug verbunden ist, und das sich wahlweise auf einem ersten, im Bodeneingriff befindlichen Element oder einem zweiten, im Bodeneingriff befindlichen Element abstützt, wobei das erste und zweite Element bezüglich der Vorwärtsrichtung in unterschiedlichen Abständen vom Schwenkgelenk angeordnet sind, und eine Fahrzeugsteuerung, die konfiguriert ist, ein Lenksignal basierend auf einer Sollweginformation und einer Positionsinformation zu erzeugen, um das Arbeitsgerät auf einer durch die Sollweginformation definierten Trajektorie zu führen. Die Fahrzeugsteuerung ist konfiguriert, das Lenksignal abhängig von einem Signal zu erzeugen, das davon abhängig ist, ob sich das Arbeitsgerät auf den ersten oder auf dem zweiten Element abstützt.An agricultural vehicle combination comprises a towing vehicle movable in a forward direction across a field and having ground-engaging drive members, an implement pivotally connected to the towing vehicle by a swivel joint about the vertical axis and being optionally mounted on a first, ground-engaging member or a second, ground engaging member, wherein the first and second members are spaced at different distances from the pivot joint with respect to the forward direction, and a vehicle controller configured to generate a steering signal based on target path information and position information to guide the work implement on a path defined by the To lead Sollweginformation defined trajectory. The vehicle controller is configured to generate the steering signal based on a signal that is dependent on whether the implement is leaning on the first or on the second element.

Mit anderen Worten liegt der Fahrzeugsteuerung ein Signal vor, das sie (in Echtzeit) darüber informiert, ob das erste oder zweite Element in Bodeneingriff ist. Anhand des zugehörigen Abstands zwischen dem Schwenkgelenk und dem jeweils im Bodeneingriff befindlichen Element, der in der Fahrzeugsteuerung abgespeichert sein kann, wird (ebenfalls in Echtzeit) das Lenksignal erzeugt.In other words, the vehicle controller has a signal that it (in real time) about it informs whether the first or second element is in ground engagement. The steering signal is generated (likewise in real time) on the basis of the associated distance between the swivel joint and the element in contact with the ground, which can be stored in the vehicle control system.

Das Zugfahrzeug kann mit dem Arbeitsgerät einen Knicklenker bilden und das Lenksignal einem Lenkzylinder zuführbar sein, welcher das Arbeitsgerät gegenüber dem Zugfahrzeug um das Schwenkgelenk dreht. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Arbeitsgerät um das Schwenkgelenk frei schwenkbar und das Lenksignal ist einem Lenkaktor zur Verstellung eines lenkbaren Rades und/oder einer auf unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Antriebselemente beruhenden Lenkung des Zugfahrzeugs zuführbar.The towing vehicle can form an articulated link with the implement and the steering signal can be fed to a steering cylinder, which rotates the implement relative to the towing vehicle about the swivel joint. In another embodiment, the implement can be pivoted freely about the swivel joint and the steering signal can be fed to a steering actuator for adjusting a steerable wheel and/or steering of the towing vehicle based on different speeds of the drive elements.

Das erste Element kann zumindest ein umfassen, das zum Transport des Arbeitsgeräts in Bodeneingriff bringbar ist. Das zweite Element kann ein Bodenbearbeitungswerkzeug sein, beispielsweise eine Walze.The first member may include at least one that is ground engageable for transport of the implement. The second element can be a tillage tool, for example a roller.

Die Elemente können durch Aktoren zwischen einer Bodeneingriffsposition und einer inaktiven Position bewegbar sein und das Signal durch einen beliebigen Sensor erzeugt werden, der konfiguriert ist, die Position des Aktors zu erfassen.The elements may be moveable between a ground engaging position and an inactive position by actuators and the signal generated by any sensor configured to sense the position of the actuator.

Die Fahrzeugsteuerung kann konfiguriert sein, einen Aktor zu kommandieren, die Walze während der Befahrung eines Vorgewendes in eine Bodeneingriffstellung zu verbringen, insbesondere im Fall, dass der im Vorgewende verfügbare Platz nicht zu einem Wendevorgang mit einem im Bodeneingriff befindlichen Rad hinreicht.The vehicle controller can be configured to command an actuator to bring the roller into a ground-engaging position while driving over a headland, particularly in the event that the space available in the headland is not sufficient for a turning operation with a wheel that is in ground engagement.

Die Fahrzeugsteuerung kann konfiguriert sein, abhängig von der einer durch den Aktor veränderbaren Arbeitstiefe des Bodenbearbeitungswerkzeugs von einem Bodeneingriffspunkt auszugehen, der bei größerer Arbeitstiefe beim Bodenbearbeitungswerkzeug und bei kleiner Arbeitstiefe bei der dem Bodenbearbeitungswerkzeug nachlaufenden Walze liegt.The vehicle control can be configured, depending on the working depth of the tillage tool that can be changed by the actuator, to assume a ground contact point that is at the tillage tool at a greater working depth and at the roller following the tillage tool at a smaller working depth.

Die Fahrzeugsteuerung kann konfiguriert sein, das Lenksignal basierend auf der in Form einer Karte abgespeicherten Sollweginformation und einer mittels eines Empfängers zum Empfang von Signalen eines globalen Navigationssatellitensystems bestimmten Positionsinformation hinsichtlich der Position eines Referenzpunkts am Zugfahrzeug und/oder Arbeitsgerät und einer durch den Abstand definierten Kinematik des Fahrzeuggespanns zu erzeugen. Für Einzelheiten hierzu sei auf den erwähnten Stand der Technik ( WO 2008/005195 A2 , WO 2008/076313 A1 , EP 0 845 198 A1 und EP 0 970 595 A1 , deren Offenbarungen durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen werden) verwiesen. Als Alternative zu einer Positionsbestimmung mittels eines Empfängers und Erzeugung eines Lenksignals anhand der Karte oder zu deren Ergänzung kann auch ein lokaler Sensor am Zugfahrzeug oder am Arbeitsgerät oder im Abstand davon (z.B. auf einer Drohne) dienen, der ein bestimmtes Merkmal auf dem Feld erkennt und mit einer Sollposition vergleicht. So kann anhand eines Bildes des Feldes ein bereits vom Arbeitsgerät bearbeiteter Bereich erkannt werden und das Arbeitsgerät sich unmittelbar daran anschließend über das Feld gelenkt werden.The vehicle controller can be configured to transmit the steering signal based on the target path information stored in the form of a map and position information determined by a receiver for receiving signals from a global navigation satellite system with regard to the position of a reference point on the towing vehicle and/or implement and a kinematics of the towing vehicle defined by the distance to generate a vehicle combination. For details on this, refer to the prior art mentioned ( WO 2008/005195 A2 , WO 2008/076313 A1 , EP 0 845 198 A1 and EP 0 970 595 A1 , the disclosures of which are incorporated herein by reference). As an alternative to determining a position using a receiver and generating a steering signal based on the map or to supplement it, a local sensor on the towing vehicle or on the implement or at a distance from it (e.g. on a drone) can also be used, which recognizes a specific feature in the field and compared with a target position. An area that has already been processed by the working device can be recognized on the basis of an image of the field and the working device can then be steered over the field immediately thereafter.

Figurenlistecharacter list

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein landwirtschaftliches Fahrzeuggespann,
2 eine seitliche Ansicht des Fahrzeuggespanns mit einem in einer Transportposition befindlichen Arbeitsgerät, und
3 eine seitliche Ansicht des Fahrzeuggespanns mit einem in einer Arbeitsposition befindlichen Arbeitsgerät.

In the drawings, an embodiment described in more detail below is shown. Show it:

1 a plan view of an agricultural vehicle combination,
2 a side view of the vehicle combination with an implement located in a transport position, and
3 a side view of the vehicle combination with an implement located in a working position.

Die 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen landwirtschaftlichen Fahrzeuggespanns 10. Das Fahrzeuggespann 10 umfasst ein selbstfahrendes Zugfahrzeug 12 mit bodeneingreifenden Antriebselementen 14, 16 und ein an dem Zugfahrzeug 12 mittels einer Kupplungseinrichtung 18 angebrachtes Arbeitsgerät 20 mit zur Feldbearbeitung vorgesehenen Arbeitswerkzeugen 22. Einzelheiten zu dem Fahrzeuggespann 10 lassen sich der DE 10 2019 211 496 A1 entnehmen, deren Offenbarung durch Verweis vollumfänglich mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.the 1 until 3 show an embodiment of an agricultural vehicle combination 10 according to the invention. The vehicle combination 10 comprises a self-propelled towing vehicle 12 with ground-engaging drive elements 14, 16 and a working device 20 attached to the towing vehicle 12 by means of a coupling device 18 with working tools 22 provided for field cultivation. Details of the vehicle combination 10 can be found the DE 10 2019 211 496 A1 refer, the disclosure of which is fully incorporated by reference into the present documents.

Bei den bodeneingreifenden Antriebselementen 14, 16 handelt es sich um Räder, die durch einen Motor des Zugfahrzeugs 12 antreibbar sind. Der Motor kann als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgeführt sein, welcher durch eine Batterie, eine Brennstoffzelle, einen durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Generator und/oder über eine Kabelstrecke elektrisch versorgt wird (s. DE 10 2019 202 826 A1 ). Das Zugfahrzeug 12 ist fahrerlos betreibbar, obwohl es auch einen Bedienerarbeitsplatz aufweisen könnte, und verfügt über eine autonome, elektronische Fahrzeugsteuerung 24 zur Kontrolle der Antriebselemente 14, 16. Anstelle als Raupenlaufwerke könnten die bodeneingreifenden Antriebselemente 14, 16 als zwei an gegenüber liegenden Seiten des Zugfahrzeugs angeordnete Raupenlaufwerke ausgebildet sein. Das Zugfahrzeug 12 könnte auch als Drei- oder Vierradfahrzeug mit einem oder zwei lenkbaren Rädern oder mit vier Raupenlaufwerken als Knicklenker ausgeführt werden.The ground-engaging drive elements 14, 16 are wheels that can be driven by an engine of the towing vehicle 12. The engine can be designed as an internal combustion engine or an electric motor, which is electrically supplied by a battery, a fuel cell, a generator driven by an internal combustion engine and/or via a cable route (see Fig. DE 10 2019 202 826 A1 ). The towing vehicle 12 can be operated without a driver, although it could also have an operator workstation, and has an autonomous, electronic vehicle control 24 for controlling the drive elements 14, 16. Instead of being caterpillar drives, the ground-engaging drive elements 14, 16 could lie as two opposite ones crawler tracks arranged on the lower sides of the towing vehicle. The towing vehicle 12 could also be designed as a three- or four-wheel vehicle with one or two steerable wheels or with four crawler tracks as articulated steering.

Bei dem Arbeitsgerät 20 handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform um eine Egge mit als Eggenscheiben 38 bzw. Nachläuferwalzen 40 ausgebildeten Arbeitswerkzeugen 22, die im Arbeitsbetrieb (3) auf einer zu bearbeitenden Feldoberfläche 42 aufliegen bzw. in diese eingreifen. Im Heckbereich des Arbeitsgeräts 20 befindet sich eine Klappachse 44 mit linken und rechten Rädern 46, 48. Ein Hydraulikzylinder 50 zum Verschwenken der Klappachse 44 erlaubt es, diese von einer für den Transportbetrieb vorgesehenen unteren Stellung gemäß 2, in der die Räder 46, 48 der Klappachse 44 das Arbeitsgerät 20 gegenüber dem Erdboden abstützen, in eine für einen Feldbetrieb vorgesehene obere Stellung gemäß 3 zu verschwenken, in der zugleich die zugehörigen Arbeitswerkzeuge 22 in Bodenkontakt gebracht werden. Zum Ausheben des Arbeitsgeräts 20 bzw. vor Aufnahme des Transportbetriebs wird die Klappachse 44 in der umgekehrten Richtung zurückgeschwenkt. Wie sich der 2 und 3 entnehmen lässt, umfasst erstreckt sich der Aktor 50 zwischen einer tragenden Struktur 52 des Arbeitsgeräts 20 und einer Anlenkstelle 54 an der Klappachse 44.In the illustrated embodiment, the working device 20 is a harrow with working tools 22 designed as harrow discs 38 or trailing rollers 40, which during working operation ( 3 ) rest on or engage in a field surface 42 to be processed. In the rear area of the implement 20 there is a folding axle 44 with left and right wheels 46, 48. A hydraulic cylinder 50 for pivoting the folding axle 44 allows it to be moved from a lower position provided for transport operation in accordance with 2 , In which the wheels 46, 48 of the folding axle 44 support the implement 20 relative to the ground, according to an intended for field operation upper position 3 to pivot, in which the associated work tools 22 are brought into contact with the ground at the same time. To lift the implement 20 or before starting the transport operation, the folding axis 44 is pivoted back in the opposite direction. How the 2 and 3 can be inferred, the actuator 50 extends between a supporting structure 52 of the implement 20 and an articulation point 54 on the folding axis 44.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Arbeitswerkzeuge 22 entlang linker und rechter Ausleger 58, 60 verteilt angeordnet und lassen sich mittels zugehöriger Hydraulikzylinder 62, 64 in eine für den Transportbetrieb vorgesehene aufrechte Position verbringen, Ferner weist das Arbeitsgerät 20 eine Vorrichtung 66 zur Höhenverstellung der tragenden Struktur 52 und somit der unverstellbar daran befestigten Arbeitswerkzeuge 22 auf. Die Vorrichtung 66 zur Höhenverstellung der tragenden Struktur 52 ist durch ein mittels eines weiteren Hydraulikzylinders 68 betätigbares Parallelogrammgestänge 70 gebildet, das eine Parallelverstellung der tragenden Struktur 52 und somit der Arbeitswerkzeuge 22 senkrecht zur zu bearbeitenden Feldoberfläche 42 erlaubt. Zudem verstellt ein Hydraulikzylinder 72 die Position einer Schwinge 74, welche die Nachläuferwalzen 40 trägt, gegenüber der tragenden Struktur 52.In the exemplary embodiment shown, the working tools 22 are distributed along the left and right arms 58, 60 and can be brought into an upright position intended for transport operation by means of associated hydraulic cylinders 62, 64. The working device 20 also has a device 66 for adjusting the height of the supporting structure 52 and thus the work tools 22 fixed thereto in an immovable manner. Device 66 for adjusting the height of supporting structure 52 is formed by a parallelogram linkage 70 that can be actuated by means of another hydraulic cylinder 68, which allows parallel adjustment of supporting structure 52 and thus working tools 22 perpendicular to field surface 42 to be worked. In addition, a hydraulic cylinder 72 adjusts the position of a rocker 74, which carries the rear rollers 40, relative to the supporting structure 52.

Die Hydraulikzylinder 50, 62, 64, 68 und 72 werden von einer Bordhydraulik des Zugfahrzeugs 12 versorgt und mittels einer Ventileinrichtung 76 kontrolliert, die von der elektronischen Fahrzeugsteuerung 24 angesteuert wird. Dabei werden im Arbeitsbetrieb die Hydraulikzylinder 68 und 72 derart angesteuert, dass die tragende Struktur 52 nivelliert ist und somit die Arbeitswerkzeuge 22 mit einer gewünschten Arbeitstiefe in den Boden eindringen, während die Nachläuferwalzen 40 mit einer definierbaren oder vorgegebenen Andruckkraft über dem Boden laufen. Die Ventileinrichtung 76 oder zumindest jene ihrer Ventile, die mit jenen Hydraulikzylindern 50, 68 und 72 zusammenwirken, welche sich am Arbeitsgerät 20 befinden, könnten auch am Arbeitsgerät 20 angeordnet sein. Anstelle der Hydraulikzylinder 50, 62, 64, 68, 72 können auch elektrisch betätigte Aktoren treten.The hydraulic cylinders 50 , 62 , 64 , 68 and 72 are supplied by an on-board hydraulic system of the towing vehicle 12 and controlled by a valve device 76 which is activated by the electronic vehicle control 24 . During working operation, the hydraulic cylinders 68 and 72 are controlled in such a way that the supporting structure 52 is leveled and the working tools 22 thus penetrate the ground to a desired working depth, while the rear rollers 40 run over the ground with a definable or predetermined contact force. The valve device 76 or at least those of its valves which interact with those hydraulic cylinders 50, 68 and 72 which are located on the working device 20 could also be arranged on the working device 20. Instead of the hydraulic cylinders 50, 62, 64, 68, 72, electrically operated actuators can also occur.

Die zwischen Zugfahrzeug 12 und Arbeitsgerät 20 vorgesehene Kupplungseinrichtung 18 weist einen Drehkranz 76 zur Bereitstellung eines Drehfreiheitsgrads zwischen dem Zugfahrzeug 12 und dem Arbeitsgerät 20 entlang einer Längsachse des Arbeitsgeräts 20 und ein Schwenkgelenk 78 zur Bereitstellung eines Schwenkfreiheitsgrads zwischen dem Zugfahrzeug 12 und dem Arbeitsgerät 20 entlang der Hochachse auf.The coupling device 18 provided between the towing vehicle 12 and the implement 20 has a slewing ring 76 to provide a degree of rotational freedom between the towing vehicle 12 and the implement 20 along a longitudinal axis of the implement 20 and a swivel joint 78 to provide a degree of pivoting freedom between the towing vehicle 12 and the implement 20 along the vertical axis up.

Für den Fall, dass das Arbeitsgerät 20 mit angetriebenen Arbeitswerkzeugen 22 ausgerüstet ist, lassen sich diese über eine durch den Drehkranz 76 der Kupplungseinrichtung 18 hindurchgeführte oder davon beabstandete Zapfwelle mit einem Nebenabtrieb des Zugfahrzeugs 12 in Verbindung bringen. Bei dem Arbeitsgerät 20 kann es sich dann zum Beispiel um einen Kreiselschwader, ein Bodenbearbeitungsgerät mit angetriebenen Werkzeugen wie eine Kreiselegge, eine Reihensäeinheit oder dergleichen handeln.In the event that the working device 20 is equipped with driven working tools 22, these can be brought into connection with a power take-off of the towing vehicle 12 via a power take-off shaft which is passed through the slewing ring 76 of the coupling device 18 or is at a distance therefrom. The implement 20 can then be, for example, a rotary rake, a soil cultivation implement with driven tools such as a rotary harrow, a row sowing unit or the like.

Das Schwenkgelenk 78 ist zur Beeinflussung der Fahrtrichtung des Fahrzeuggespanns 10 mittels eines Lenkaktors bezüglich seines Schwenkeinschlags verstellbar. Der Lenkaktor ist durch linke und rechte Lenkzylinder 82, 84 gebildet, die zur Verstellung des Schwenkeinschlags zwischen einer Tragstruktur des Zugfahrzeugs 12 und einer mit dem Drehkranz 76 verbundenen Basisplatte verlaufen. Die Ansteuerung der beiden Lenkzylinder 82, 84 erfolgt hydraulisch über die Ventileinrichtung 76. Beim Befahren von Kurven könnten, zusätzlich zu einer Ansteuerung der Lenkzylinder 82, 84, auch die bodeneingreifenden Antriebselemente 14, 16 mit untereinander verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden.The swivel joint 78 can be adjusted with respect to its swivel angle by means of a steering actuator in order to influence the direction of travel of the vehicle combination 10 . The steering actuator is formed by left and right steering cylinders 82, 84, which run between a support structure of the towing vehicle 12 and a base plate connected to the slewing ring 76 in order to adjust the pivot angle. The two steering cylinders 82, 84 are actuated hydraulically via the valve device 76. When negotiating curves, in addition to activating the steering cylinders 82, 84, the ground-engaging drive elements 14, 16 could also be driven at different speeds.

Die Kupplungseinrichtung 18 befindet sich im vorliegenden Fall im Heckbereich des Zugfahrzeugs 12, sodass die Antriebselemente 14, 16 die Funktion einer angetriebenen Vorderachse und die Räder 46, 48 der Klappachse 44 zumindest während des Transportbetriebs die Funktion einer mit dem Boden in Kontakt stehenden Hinterachse des Fahrzeuggespanns 10 übernehmen. Im Feldbetrieb wird die Klappachse 44 in eine bodenferne Position verbracht, sodass sich das Arbeitsgerät 20 über seine Arbeitswerkzeuge 22 und/oder die Nachläuferwalzen 40 auf der zu bearbeitenden Feldoberfläche 42 abstützt.In the present case, the coupling device 18 is located in the rear area of the towing vehicle 12, so that the drive elements 14, 16 have the function of a driven front axle and the wheels 46, 48 of the folding axle 44 have the function of a rear axle of the vehicle combination which is in contact with the ground, at least during transport operation 10 take over. In field operation, the folding axle 44 is moved to a position far from the ground, so that the working device 20 can be moved via its working tools 22 and/or the rear rollers 40 is supported on the field surface 42 to be processed.

Es sind neben der beschriebenen Ausführungsform mit den Lenkzylindern 82, 84, bei welcher das Zugfahrzeug 12 und das Arbeitsgerät 20 einen Knicklenker bilden, auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Lenkzylinder 82, 84 entfallen und das Arbeitsgerät 20 frei um das Schwenkgelenk 78 (d.h. um die Hochachse) drehen kann. Die Lenkung erfolgt dann allein durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der - dann als Raupenlaufwerke ausgeführten - Antriebselemente 14, 16, wie bei Raupenfahrzeugen üblich oder im Fall lenkbarer Räder des Zugfahrzeugs 12 durch dessen gelenkte Räder, während das Arbeitsgerät 20 dem Zugfahrzeug 12 wie ein deichselgelenker Anhänger nachläuft.In addition to the described embodiment with the steering cylinders 82, 84, in which the towing vehicle 12 and the implement 20 form an articulated link, embodiments are also conceivable in which the steering cylinders 82, 84 are omitted and the implement 20 can rotate freely about the swivel joint 78 (i.e. around the vertical axis) can rotate. The steering is then carried out solely by the different speeds of the drive elements 14, 16 - then designed as caterpillar drives - as is usual with caterpillar vehicles or, in the case of steerable wheels of the towing vehicle 12, by its steered wheels, while the working device 20 follows the towing vehicle 12 like a drawbar-jointed trailer .

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich, dass sich das Arbeitsgerät 20 bei der Transportfahrt auf den Rädern 46, 48 abstützt, während es sich bei der Arbeit auf den Arbeitswerkzeugen 22 und/oder den Nachläuferwalzen 40 abstützt. Der genaue Abstützpunkt bei der Arbeit (Arbeitswerkzeuge 22 oder Nachläuferwalzen 40) hängt von der Arbeitstiefe der Arbeitswerkzeuge 22 ab. Sind letztere in relativ tiefem Eingriff mit dem Boden, stellen sie den Punkt der Abstützung des Arbeitsgeräts 20 dar, und wenn die Arbeitswerkzeuge 22 eher wenig im Bodeneingriff sind, wird der Punkt der Abstützung des Arbeitsgeräts 20 durch die Nachläuferwalzen 40 definiert. Auch Zwischenwerte sind möglich, wenn die Arbeitswerkzeuge 22 in mittlerem Eingriff (zwischen tiefem Eingriff und weniger tiefem Eingriff) mit dem Boden sind. Die Fahrzeugsteuerung 24 erkennt die Arbeitstiefe der Arbeitswerkzeuge 22 anhand der Signale der Sensoren 86, 90 und berechnet darauf basierend die Lage des Abstützpunkts und den genauen Wert des Abstands d2 zwischen dem Schwenkgelenk 78 und dem Abstützpunkt (s. 3), da der Abstützpunkt des Arbeitsgeräts 20 bei den Arbeitswerkzeugen 22 oder den Nachläuferwalzen 40 oder dazwischen liegen kann, je nach Arbeitstiefe der Arbeitswerkzeuge 22.It follows from the above description that the working device 20 is supported on the wheels 46, 48 during the transport journey, while it is supported on the working tools 22 and/or the rear rollers 40 during work. The exact support point at work (working tools 22 or trailing rollers 40) depends on the working depth of the working tools 22. When the latter are in relatively deep engagement with the ground, they represent the point of support for the implement 20, and when the work tools 22 are rather slightly in the ground engagement, the point of support for the implement 20 is defined by the trailing rollers 40. Intermediate values are also possible if the working tools 22 are in medium engagement (between deep engagement and less deep engagement) with the ground. The vehicle controller 24 recognizes the working depth of the working tools 22 based on the signals from the sensors 86, 90 and, based on this, calculates the position of the support point and the exact value of the distance d2 between the swivel joint 78 and the support point (see Fig. 3 ), since the support point of the working device 20 can be at the working tools 22 or the rear rollers 40 or in between, depending on the working depth of the working tools 22.

Für eine automatische Lenkung des Fahrzeuggespanns 10, die einen Empfänger 80 zum Empfang von Signalen eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS, wie GPS, Glonass oder Galileo) zur Bestimmung der Position eines Referenzpunkts am Zugfahrzeug 12 und eine in der Fahrzeugsteuerung 24 abgespeicherte Karte, in welcher ein abzufahrender Weg abgelegt ist, die auch während der Arbeit beispielsweise durch Umfahrung des Felds und Wegplanung mit einer geeigneten Software oder durch Anfahren zweier Punkte, die durch eine gerade oder gekrümmte Linie verbunden werden, die um die Arbeitsbreite des Arbeitsgeräts 20 parallel versetzt mehrfach abgefahren wird, erzeugt werden kann, ist dieser Unterschied zu berücksichtigen, denn letztlich soll nicht das Zugfahrzeug 12, sondern das Arbeitsgerät 20 einen vorbestimmten Weg zurücklegen, um an eine bestimmte (Anfangs-) Position auf dem Feld zu gelangen, insbesondere auf den Rädern 46, 48 abgestützt, und auf dem Feld einen bestimmten Bearbeitungsweg zurückzulegen, abgestützt auf den Arbeitswerkzeugen 22 und/oder den Nachläuferwalzen 40.For automatic steering of the vehicle combination 10, which has a receiver 80 for receiving signals from a global navigation satellite system (GNSS, such as GPS, Glonass or Galileo) for determining the position of a reference point on the towing vehicle 12 and a map stored in the vehicle controller 24, in which a path to be traveled is stored, which can also be traveled several times during work, for example by driving around the field and planning the path with suitable software or by approaching two points that are connected by a straight or curved line, which is offset parallel by the working width of the working device 20, can be generated, this difference must be taken into account, because ultimately it is not the towing vehicle 12, but rather the implement 20 that is intended to cover a predetermined path in order to reach a specific (starting) position on the field, supported in particular on the wheels 46, 48 , and on the field a specific machining path to back, supported on the working tools 22 and/or the rear rollers 40.

Abhängig davon, ob die Räder 46, 48 oder die Arbeitswerkzeuge 22 und/oder die Nachläuferwalzen 40 im Bodeneingriff sind, ergeben sich unterschiedliche Trajektorien des Fahrzeuggespanns 10, denn im ersten Fall ist der Abstand d1 (2) zwischen dem Schwenkgelenk 78 und den im Bodeneingriff befindlichen Elementen des Arbeitsgeräts 20 größer als der Abstand d2 (3) als im zweiten Fall. Somit wird das Arbeitsgerät 20 im ersten Fall langsamer und mit anderem abgefahrenen Weg auf eine Lenkung des Zugfahrzeugs 12 und/oder der Lenkzylinder 82, 84 reagieren als im zweiten Fall. Die elektronische Fahrzeugsteuerung 24 ist aus diesem Grunde mit Sensoren 86, 88, 90 zur Erfassung der Position der Hydraulikzylinder 50, 68 und 70 verbunden. Die Sensoren 86, 88, 90 können in an sich bekannter Weise als Seilzugsensor, Drehgeber oder Hall-Sensor aufgebaut sein und in die Gehäuse der Zylinder 50, 68, 72 integriert sein oder mit einem beliebigen, vom Zylinder 50, 68, 72 bewegten Element zusammenwirken.Depending on whether the wheels 46, 48 or the working tools 22 and/or the trailing rollers 40 are in contact with the ground, there are different trajectories of the vehicle combination 10 because in the first case the distance d1 ( 2 ) between the pivot joint 78 and the ground-engaging elements of the implement 20 is greater than the distance d2 ( 3 ) than in the second case. Thus, in the first case, the implement 20 will react more slowly and with a different path to a steering of the towing vehicle 12 and/or the steering cylinders 82, 84 than in the second case. For this reason, the electronic vehicle control 24 is connected to sensors 86, 88, 90 for detecting the position of the hydraulic cylinders 50, 68 and 70. The sensors 86, 88, 90 can be constructed in a manner known per se as a cable pull sensor, rotary encoder or Hall sensor and can be integrated into the housing of the cylinders 50, 68, 72 or with any element moved by the cylinder 50, 68, 72 work together.

Anhand der Signale der Sensoren 86, 88, 90 und einer abgespeicherten, bekannten Geometrie des Arbeitsgeräts 20 ist die Fahrzeugsteuerung 24 somit konfiguriert, den Abstand zwischen dem Schwenkgelenk 78 und den jeweils im Bodeneingriff befindlichen Elementen (wie beschrieben, die Räder 46, 48 in der Stellung nach 2 und in der Stellung nach 3 - je nach Arbeitstiefe der Arbeitswerkzeuge 22 - die Arbeitswerkzeuge 22 und/oder die Nachläuferwalzen 40) des Arbeitsgeräts 20 in Vorwärtsrichtung V zu erkennen. Hierauf basierend wird durch die Fahrzeugsteuerung 24 das Lenksignal für die Lenkaktoren 82, 84 und/oder die Lenkung des Zugfahrzeugs 12 im Sinne eines Einhaltens einer gewünschten (im vorab durch eine geeignete Software erstellte oder während der Bearbeitung des Felds wie oben beschrieben geplante) Trajektorie des Arbeitsgeräts 20 erzeugt, in der Regel unter Verwendung von sensorisch erfassten Rückkopplungswerten für die Position der Lenkaktoren 82, 84 und/oder lenkbarer Räder des Zugfahrzeugs 12.Based on the signals from sensors 86, 88, 90 and a stored, known geometry of implement 20, vehicle control 24 is thus configured to determine the distance between swivel joint 78 and the elements that are in contact with the ground (as described, wheels 46, 48 in FIG position after 2 and in the position after 3 The working tools 22 and/or the trailing rollers 40) of the working device 20 in the forward direction V can be seen - depending on the working depth of the working tools 22. Based on this, the vehicle controller 24 uses the steering signal for the steering actuators 82, 84 and/or the steering of the towing vehicle 12 in order to maintain a desired trajectory (created in advance using suitable software or planned while working the field as described above) of the Implement 20 generated, usually using sensor-detected feedback values for the position of the steering actuators 82, 84 and / or steerable wheels of the towing vehicle 12.

Es ist auch denkbar, die Aktoren 68 und 72 im Vorgewende anzuweisen, die Arbeitswerkzeuge 22 aus dem Boden zu auszuheben und das Arbeitsgerät 20 nur auf den Nachläuferwalzen 40 laufen zu lassen (anstelle die Räder 46, 48 im Vorgewende in Bodeneingriff zu verbringen), um den Wendevorgang mit möglichst kleinem Wenderadius vorzunehmen. Hierbei kann eine Erkennung der Größe (Abmessung in der Bewegungsrichtung des Fahrzeuggespanns 10 beim Fahren entlang der Bearbeitungsspuren auf dem Feld) des Vorgewendes durch die Fahrzeugsteuerung 24 erfolgen und abhängig davon, wie viel Platz auf dem Vorgewende besteht, im Vorgewende entweder das Arbeitsgerät 20 nur auf den Nachläuferwalzen 40 laufen zu lassen (zu wenig Platz, um die Räder 46, 48 zu nutzen), oder es auf den Rädern 46, 48 laufen zu lassen (hinreichend Platz).It is also conceivable to instruct the actuators 68 and 72 in the headland to lift the working implements 22 out of the ground and only let the working implement 20 run on the rear rollers 40 (instead of the wheels 46, 48 in the headland in spend engaging with the ground) in order to carry out the turning process with the smallest possible turning radius. In this case, the size (dimensions in the direction of movement of the vehicle combination 10 when driving along the processing tracks on the field) of the headland can be recognized by the vehicle control 24 and, depending on how much space there is on the headland, either the implement 20 only on run on the trailing rollers 40 (insufficient space to use the wheels 46, 48), or run on the wheels 46, 48 (enough space).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims

Agricultural vehicle combination (10), comprising: a towing vehicle (12) movable in a forward direction (V) across a field and having ground-engaging drive members (14, 16), an implement (20) which is connected to the towing vehicle (12) by a swivel joint (78) so that it can pivot about the vertical axis and which is optionally supported on a first element which is in contact with the ground or on a second element which is in contact with the ground, the the first and second members are located at different distances (d1, d2) from the pivot joint (78) with respect to the forward direction (V), and a vehicle controller (24), which is configured to generate a steering signal based on target path information and position information in order to guide the implement (20) on a trajectory defined by the target path information, wherein the vehicle controller (24) is configured to generate the steering signal dependent on a signal dependent on whether the implement (20) is supported on the first or second member.

Vehicle combination (10) according to claim 1 , wherein the towing vehicle (12) forms an articulated link with the working device (20) and the steering signal can be supplied to a steering cylinder (82, 84) which rotates the working device (20) relative to the towing vehicle (12) about the swivel joint (78), or wherein the implement (20) can be freely pivoted about the swivel joint (78) and the steering signal can be fed to a steering actuator for adjusting a steerable wheel and/or steering of the towing vehicle (12) based on different speeds of the drive elements (14, 16).

Vehicle combination (10) according to claim 1 or 2 wherein the first member includes a wheel (46, 48) ground engageable for transport of the implement (20).

Vehicle combination (10) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the second element is a tillage tool.

Vehicle combination (10) according to claim 4 , wherein the tillage tool comprises a roller.

Vehicle combination (10) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the elements are moveable between a ground engaging position and an inactive position by actuators (50, 68, 72) and the signal is producible by a sensor (86, 88, 90) configured to detect the position of the actuator (50, 68 , 72).

Vehicle combination (10) according to claim 6 , if referred back to the claim 5 , wherein the vehicle controller (24) is configured to command an actuator (72) to bring the roller into a ground-engaging position while driving over a headland, particularly in the event that the space available in the headland is not suitable for a turning operation with a ground-engaging device Wheel (46, 48) is sufficient.

Vehicle combination (10) according to claim 6 or 7 , if referred back to the claims 3 until 5 , wherein the vehicle controller (24) is configured, depending on the working depth of the soil tillage tool that can be changed by the actuator (68), to assume a soil contact point which is at the soil tillage tool at a greater working depth and at the roller following the soil tillage tool at a smaller working depth.

Vehicle combination (10) according to one of the preceding claims, wherein the vehicle controller (24) is configured to send the steering signal based on the target route information stored in the form of a map and position information regarding the position determined by means of a receiver (80) for receiving signals from a global navigation satellite system a reference point on the towing vehicle (12) and/or working device (20) and a kinematics of the vehicle combination (10) defined by the distance (d1, d2).