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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektro-hydraulisches Geschwindigkeitsregelsystem für ein Fahrzeug, ein Antriebssystem für ein Fahrzeug und ein entsprechendes Fahrzeug, insbesondere einen Futtermischwagen oder ein Futtermischwagengespann.
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Hintergrund
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Im Bereich der Landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge, der Baumaschinen und dergleichen, ist es oftmals erforderlich, dass eine definierte Strecke mit sehr gleichmäßiger Geschwindigkeit oder einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil abgefahren wird. Hierfür muss der Fahrer das Fahrzeug genau steuern können und entsprechend ausgebildet sein. Beispiele hierfür sind das Ernten von Früchten, insbesondere Obst, das Aufbringen von Straßenmarkierungen und die Fütterung von Tieren, insbesondere unter Verwendung von Futtermischwägen, sowie das Sähen und das Ausbringen von Düngemittel, beispielsweise Gülle.
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Im Bereich der Futtermischwägen ist ein exaktes Austragen und gleichmäßiges Verteilen einer Futtermischration Grundvoraussetzung für eine leistungsgerechte und gesunde Fütterung und somit für wirtschaftlichen Erfolg. Dies gilt insbesondere für die Fütterung von Rindern.
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Bei der herkömmlichen Fütterung von Rindern, wird das gewünschte Futter in einen sogenannten Futtermischwagen geladen und dort vermischt. Diese Futtermischwägen können selbstfahrende Futtermischwägen oder gezogene Futtermischwägen sein. Zur Fütterung wird der Futtermischwagen entlang zumindest eines Futtertisches geführt und das geladene Futter wird auf den Futtertisch/die Futtertische ausgegeben. Die ausgegebene Futtermenge (pro laufenden Meter Futtertisch) ist abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Futtermischwagens und der Ausgabegeschwindigkeit des Futters.
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Für die möglichst exakte Ausgabe ist es erforderlich, dass der Fahrer die Fahrgeschwindigkeit auf die Ausgabegeschwindigkeit abgestimmt. Dies gelingt nicht immer, sodass der Behälter des Futtermischwagens vorzeitig entleert sein kann/oder am Ende des Futtertisches noch Futter im Futtermischwagenbehälter verbleibt. In beiden Fällen ist ein Eingreifen des Fahrers notwendig. Im ersten Fall muss neues Futter bereitgestellt werden, um alle Futterplätze des Futtertisches gleichmäßig mit Futter zu versorgen. Im zweiten Fall muss der Fahrer den Futtertisch erneut abfahren, um das verbliebene Futter auszubringen. Beides ist zeitaufwendig und stellt nicht sicher, dass alle Futterplätze mit der gleichen Menge Futter versorgt werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannten Nachteile zu überwinden.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch ein elektro-hydraulisches Geschwindigkeitsregelsystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, durch ein Antriebssystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 12 und durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 13 gelöst. Weitere Aspekte der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die Aufgabe wird insbesondere durch elektro-hydraulisches Geschwindigkeitsregelsystem für ein Fahrzeug mit hydrostatischem Fahrantrieb gelöst. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein selbstfahrender Futtermischwagen oder ein Fahrzeug mit gezogenem Futtermischwagen (Futtermischwagengespann) sein. Ebenso kann das Fahrzeug eine Erntemaschine, eine Baumaschine, oder dergleichen sein.
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Das Geschwindigkeitsregelsystem umfasst eine Stellvorrichtung, welche mit einem Fahrpedal des Fahrzeugs koppelbar ist. Das Fahrpedal kann beispielsweise ein fuß-betätigtes Fahrpedal oder ein hand-betätigtes Fahrpedal sein. Die Stellvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, einen Primär-Steuerdruck zur Ansteuerung einer hydraulischen Verstellpumpe einer Hydropumpeneinheit in Abhängigkeit einer Stellung des Fahrpedals einzustellen. Ist das Geschwindigkeitsregelsystem nicht aktiv, korreliert der Primär-Steuerdruck mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Zudem umfasst das Geschwindigkeitsregelsystem ein ansteuerbares Druckreduzierventil. Das Druckreduzierventil ist dazu eingerichtet den Primär-Steuerdruck in Abhängigkeit eines Steuersignals auf einen Ist-Steuerdruck zu reduzieren. Wird der Primär-Steuerdruck auf einen gewünschten Ist-Steuerdruck reduziert, reduziert sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend.
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Mithin kann mit dem Geschwindigkeitsregelsystem die Fahrervorgabe der Geschwindigkeit (entspricht dem Primärsteuerdruck) übersteuert werden.
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Die Verstellpumpe der Hydropumpeneinheit kann beispielsweise mittels eine Antriebsmaschine, wie beispielsweise ein Dieselmotor oder ein Elektromotor, angetrieben werden. Die Verstellpumpe kann wiederum zumindest einen Hydromotor einer Hydromotoreinheit antreiben. Die Hydropumpeneinheit und die Hydromotoreinheit können über Arbeitsleitungen miteinander verbunden sein. Insbesondere können die Hydropumpeneinheit und die Hydromotoreinheit einen offenen oder geschlossenen hydraulischen Kreis bilden. Der zumindest eine Hydromotor kann eine Achse oder ein Rad Fahrzeugs antreiben. Somit kann über den Steuerdruck die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt werden.
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Wird das Fahrpedal des Fahrzeugs getreten, wird mittels der Stellvorrichtung ein Primär-Steuerdruck zur Ansteuerung der hydraulischen Verstellpumpe so eingestellt, dass die hydraulische Verstellpumpe den zumindest einen Hydromotor schneller antreibt. Das angetriebene Rad/die angetriebene Achse dreht somit schneller und das Fahrzeug wird beschleunigt. Kehrt das Fahrpedal in die (teilweise) in die Ausgangslage zurück, reduziert sich der Primärsteuerdruck entsprechend. Das Fahrzeug fährt also langsamer. Der Steuerdruck (Primär-Steuerdruck und Ist-Steuerdruck) ist abhängig von der verwendeten Stellvorrichtung und/oder der Verstellpumpe. Beispielsweise kann der Steuerdruck zwischen 4 bar und 32 bar liegen. Liegt der Steuerdruck bei ca. 0-3 bar, steht das Fahrzeug in der Regel still.
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Über das ansteuerbare Druckreduzierventil kann der Primär-Steuerdruck in Abhängigkeit eines Steuersignals auf einen gewünschten Ist-Steuerdruck reduziert werden. Das Druckreduzierventil ist beispielsweise ein Druckreduzierventil, welches stromlos geschlossen ist. Insbesondere kann das Druckreduzierventil ein elektrisch ansteuerbares proportional-Druckreduzierventil sein. Wird das Druckreduzierventil mittels des Steuersignals angesteuert (bestromt) öffnet das Druckreduzierventil, jedenfalls teilweise, sodass der Primär-Steuerdruck um einen gewünschten Betrag reduziert wird. Entsprechend treibt die hydraulische Verstellpumpe den Hydromotor langsamer an, sodass auch das angetriebene Rad/die angetriebene Achse langsamer dreht. Folglich fährt auch das Fahrzeug langsamer.
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Das Geschwindigkeitsregelsystem ermöglicht also eine Geschwindigkeitsvorgabe des Fahrpedals (Fahrervorgabe) zu übersteuern und die eigentlich durch den Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren. Über das ansteuerbare Druckreduzierventil kann so die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs (entsprechend einem Ist-Steuerdruck) gesteuert bzw. geregelt werden.
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Insbesondere das Steuersignal kann so konfiguriert sein, dass der reduzierte Ist-Steuerdruck einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Wird das Geschwindigkeitsregelsystem in einem Futtermischwagen eingesetzt, kann ein exaktes Austragen und gleichmäßiges Verteilen einer Futtermischration geleistet werden. In Erntemaschinen kann eine möglichst hohe Erntemenge mit möglichst geringen Qualitätsverlusten erreicht werden.
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Das vorstehende Geschwindigkeitsregelsystem hat weiterhin den Vorteil, dass die (mechanische) Kopplung zwischen Fahrpedal und Stellvorrichtung immer bestehen bleibt. Auch wenn das Geschwindigkeitsregelsystem aktiv ist, kann der Fahrer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, wie gewohnt, über das Fahrpedal reduzieren, sofern der Primär-Steuerdruck unter den durch die Stellung des Druckreduzierventils vorgegebenen Ist-Steuerdruck fällt. Nimmt der Fahrer beispielsweise seinen Fuß vom Fahrpedal, kehrt das Fahrpedals also in die Ausgangsstellung zurück, wird auch der Primär-Steuerdruck auf ein Minimum reduziert und der zumindest eine Hydromotor nicht weiter durch die Verstellpumpe angetrieben.
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Weiterhin kann durch das Geschwindigkeitsregelsystem, insbesondere durch das Druckreduzierventil, der Steuerdruck vollständig abgelassen werden, sodass das Fahrzeug auch bei getretenem Fahrpedal automatisch zum Stillstand gebracht werden kann. Überdies wird durch diese Systemarchitektur vermieden, dass das Geschwindigkeitsregelsystem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ungewollt erhöht. Zum Fahren und insbesondere zum Losfahren ist daher immer ein Betätigen des Fahrpedals notwendig. Das Geschwindigkeitsregelsystem ist somit sehr sicher.
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Das Geschwindigkeitsregelsystem kann so konfiguriert sein, dass das Steuersignal an das ansteuerbare Druckreduzierventil ausgegeben wird, wenn das Fahrpedal eine Grenzwertstellung erreicht oder überschritten hat, wobei die Grenzwertstellung beispielsweise die vollständige Auslenkung des Fahrpedals ist. Dies stellt sicher, dass ausreichend Primär-Steuerdruck zu Steuerung/Regelung vorhanden ist.
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Ist der Grenzwertstellung so bestimmt, dass sie der vollständigen Auslenkung des Fahrpedals entspricht, muss der Fahrer zur Aktivierung des Geschwindigkeitsregelsystems das Fahrpedals vollständig durchtreten. In Folge wird der maximale Primär-Steuerdruck eingestellt und durch das Geschwindigkeitsregelsystem, insbesondere durch das Druckreduzierventil entsprechend der Steuersignalvorgabe reduziert. Das Geschwindigkeitsregelsystem kann sodann die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Bereich von null bis zur Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs steuern bzw. regeln.
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Soll beispielsweise das Geschwindigkeitsregelsystem aktiviert werden und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gesteuert bzw. geregelt werden, kann dies dadurch erfolgen, dass der Fahrer das Fahrpedal vollständig auslenkt (durchdrückt). Zusätzlich kann es erforderlich sein, dass der Fahrer die Aktivierung des Geschwindigkeitsregelsystems initiiert oder bestätigt. Die Initiierung/Bestätigung kann durch einen Sprachbefehl, das Drücken eines Schalters, durch das Bedienen einer grafischen Bedienoberfläche, und/oder dergleichen erfolgen. Diese zweistufige Aktivierung verhindert, dass das Geschwindigkeitsregelsystem nicht versehentlich aktiviert wird.
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Das Geschwindigkeitsregelsystem kann eine Fahr-Steuereinrichtung umfassen. Diese Fahr-Steuereinrichtung kann sowohl Hardware als auch Softwarekomponenten umfassen und zentral oder dezentral aufgebaut sein. Insbesondere kann die Fahr-Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, das Steuersignal auszugeben, sodass der Ist-Steuerdruck auf einen Soll-Steuerdruck geregelt wird. Bei der Regelung des Steuerdrucks kann zumindest einer der folgenden Parameter berücksichtigt werden:
- - der Primär-Steuerdruck,
- - eine Stellung des Fahrpedals,
- - eine auszugebende Futtermenge,
- - eine geladene Futtermenge,
- - eine Austragsgeschwindigkeit des Futters,
- - eine Futtertischlänge, und/oder
- - eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Wird der Primär-Steuerdruck und/oder eine Stellung des Fahrpedals überwacht und in der Regelung berücksichtigt, kann beispielsweise das Geschwindigkeitsregelsystem deaktiviert werden, wenn der Fahrer das Fahrpedal loslässt. Die Berücksichtigung der Parameter „auszugebenden Futtermenge“ (beispielsweise angegeben in ausgegebene Futtermasse/gefahrener Strecke, oder ausgegebenes Futtervolumen/gefahrener Strecke), „geladene Futtermenge“, „Austragsgeschwindigkeit“ und/oder „Futtertischlänge“ (bzw. Anzahl der Futterplätze), ermöglicht die Fahrgeschwindigkeit eines (Zug-)Fahrzeugs bzw. eines Futtermischwagens so anzupassen, dass ein exaktes Austragen und gleichmäßiges Verteilen einer Futtermischration erreicht wird.
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Wird zudem die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in der Regelung berücksichtigt, kann Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs sehr exakt geregelt werden. Die Regelung kann mehrere Regelkreise umfassen, die beispielsweise in einer Kaskadenregelung realisiert sind.
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Die Fahr-Steuereinrichtung kann weiterhin einen Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnen können und den Ist-Steuerdruck basierend auf der berechneten Soll-Fahrgeschwindigkeit regeln können, wobei die Berechnung der Soll-Fahrgeschwindigkeit zumindest eine der folgenden Parameter berücksichtigt:
- - eine auszugebende Futtermenge,
- - eine geladene Futtermenge,
- - eine Austragsgeschwindigkeit des Futters, und/oder
- - eine Futtertischlänge.
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Die Berücksichtigung der Parameter „auszugebenden Futtermenge“ (beispielsweise angegeben in ausgegebene Futtermasse/gefahrener Strecke, oder ausgegebenes Futtervolumen/gefahrener Strecke), „geladene Futtermenge“, „Austragsgeschwindigkeit“ und/oder „Futtertischlänge“ (bzw. Anzahl der Futterplätze), ermöglicht es, die notwendige Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. des Futtermischwagens genau zu berechnen und anschließend zu steuern/zu regeln, so dass ein exaktes Austragen und gleichmäßiges Verteilen einer Futtermischration erreicht wird. Sodann kann das Füttern auch von ungelernten Fahrern exakt ausgeführt werden. Ebenso ist es möglich, dass geladene Futter so auszugeben, dass am Ende des Futtertisches der Mischwagenbehälter vollständig entleert ist und jeder Futterplatz ausreichend mit Futter versorgt wurde.
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Die Regelung des Ist-Steuerdrucks kann eine Absolutwert-Druckregelung oder eine Relativwert-Druckregelung sein. Bei der Absolutwert-Druckregelung wird ein absoluter Wert des Soll-Steuerdrucks vorgegeben. Bei der Relativwert-Druckregelung wird der Soll-Steuerdruck als Anteil am Primär-Steuerdruck vorgegeben.
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Weiterhin kann die Fahr-Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Futterausgabegeschwindigkeit zu steuern und/oder zu regeln. Hierzu kann am Futtermischwagen eine Austragvorrichtung, wie ein Förderband oder eine Förderschnecke angeordnet sein. Durch die Steuerung/Regelung der Geschwindigkeit der Austragvorrichtung kann die Futterausgabegeschwindigkeit variiert werden. Wird zugleich die Fahrgeschwindigkeit (bzw. der Steuerdruck) gesteuert oder geregelt, können die Futterausgabegeschwindigkeit und die Fahrgeschwindigkeit aufeinander abgestimmt werden. Somit lassen sich kurze Fütterungszeiten realisieren. Wird beispielsweise eine Futtermischung gefüttert, die eine hohe Futterausgabegeschwindigkeit aufweist, kann die Futterausgabegeschwindigkeit heraufgesetzt und zugleich die Fahrgeschwindigkeit erhöht werden, sodass die gewünschte Futterausgabemenge/gefahrener Länge erreicht wird. Zudem ermöglicht die Abstimmung von Futterausgabegeschwindigkeit und Fahrgeschwindigkeit, dass auf eine Veränderung der Fahrgeschwindigkeit reagiert werden kann, ohne dass sich die Futterausgabemenge/gefahrener Länge verändert. Muss der Fahrer beispielsweise unerwartet bremsen, beeinflusst dies die exakte Fütterung nicht.
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Zudem kann die Fahr-Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Austragvorrichtung und/oder einen Austragschieber eines Futtermischwagens zu steuern, insbesondere den Austragschieber zu öffnen und zu schließen. Durch das Öffnen kann mit dem Austrag von Futter automatisiert begonnen werden und durch das Schließen kann der Austrag beendet werden. Zudem kann über das Anfahren von Zwischenstellungen der Austragschieber dazu dienen die maximal pro Zeit ausgebbare Futtermenge zu begrenzen.
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Das Geschwindigkeitsregelsystem kann zumindest einen der folgenden Sensoren umfassen:
- einen Sensor zur Erfassung einer Stellung des Fahrpedals,
- einen Sensor zur Erfassung eines Füllstands eines Futtermischwagenbehälters,
- eine Waage zum Wiegen der Beladung eines Futtermischwagenbehälters, einen Geschwindigkeitssensor zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
- einen Sensor zur Erfassung einer Futter-Ausgabegeschwindigkeit,
- einen Sensor zur Erfassung einer Futter-Ausgabemenge,
- einen Sensor zur Erfassung einer Futtertischlänge,
- einen Sensor zur Erfassung der Drehzahl der Schnecke, und/oder
- einen Sensor zur Erfassung der Schieberöffnung(en).
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Der Sensor zur Erfassung einer Stellung des Fahrpedals kann beispielsweise ein Winkelgeber, ein Positionssensor, oder dergleichen sein. Somit kann die Stellung des Fahrpedals überwacht werden. Dies ermöglicht die Aktivierung des Geschwindigkeitsregelsystems, wenn das Fahrpedals vollständig betätigt ist.
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Der Sensor zur Erfassung eines Füllstands eines Futtermischwagenbehälters kann ein optischer Sensor, beispielsweise eine Kamera, ein induktiver oder kapazitiver Sensor und/oder dergleichen sein. Ebenso kann der Füllstand mit einer Waage zum Wiegen der Beladung eines Futtermischwagenbehälters bestimmt werden. Der Geschwindigkeitssensor zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann ein Tachometer sein. Der Sensor zur Erfassung einer Futter-Ausgabegeschwindigkeit kann eine Waage umfassen, wobei die zeitliche Gewichtsveränderung im Futtermischwagenbehälter erfasst wird. Der Sensor zur Erfassung einer Futter-Ausgabemenge kann ebenso eine Waage sein, welche das Gewicht des Futters im Futtermischwagenbehälter bestimmt und die Futter-Ausgabemenge berechnet. Der Sensor zur Erfassung einer Futtertischlänge kann beispielsweise ein optischer Sensor, ein IR-Sensor, ein Radarsensor und/oder dergleichen sein.
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Die erfassten Sensordaten können zur Regelung/Steuerung des Steuerdrucks und/oder der Futterausgabegeschwindigkeit verwendet werden und ermöglichen so eine exakte Ausgabe des Futtermittels.
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Die Fahr-Steuereinrichtung kann ferner einen Speicher umfassen, in welchem Entladeprogramme zur Ausgabe von Futter gespeichert sind, wobei die Entladeprogramme zumindest eine Futterausgabegeschwindigkeit des Futters definieren. Überdies können die Entladeprogramme Informationen zur Art des Futters, zur maximalen Futterausgabegeschwindigkeit des Futters, zur Futtermenge/Futterplatz und/oder dergleichen umfassen. Somit kann durch die Anwahl des entsprechenden Entladeprogramms die Steuerung/Regelung des Steuerdrucks und mithin der Fahrzeuggeschwindigkeit (optional auch der Futterausgabegeschwindigkeit) beeinflusst werden.
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In einer Ausführungsform kann die Stellvorrichtung zu mindestens ein Wegeventil, insbesondere ist ein 4/3 Wegeventil und einen Stellzylinder umfassen (ein 2/2 Wegeventil wäre ebenso möglich). Das Fahrpedal kann in diesem Fall so an das 4/3 Wegeventil gekoppelt sein, dass die Stellung des Fahrpedals mit der Stellung des Stellzylinders korreliert. Über das Wegeventil wird der Stellzylinder mit dem gewünschten Primär-Steuerdruck beaufschlagt und der Kolben des Stellzylinders entsprechend verschoben. Der Kolben kann mit der Verstellpumpe gekoppelt sein, sodass die Verschiebung des Kolbens zur Steuerung/Regelung (insbesondere zum Ausschwenken) der Verstellpumpe führt. Die Kopplung des Fahrpedals mit dem Wegeventil kann beispielsweise über einen Bowdenzug erfolgen. In diesem Fall kann das Ventil (d.h. das 4/3 Wegeventil oder das 2/2 Wegeventil) direkt mittels des Bowdenzugs gesteuert werden. Insbesondere kann das Ventil ein Bestandteil der Verstellpumpe sein.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Antriebssystem für Fahrzeug gelöst, welches das zuvor beschriebene Geschwindigkeitsregelsystem umfasst. Zudem umfasst das Antriebssystem zumindest eine Antriebsmaschine, , eine Hydropumpeneinheit mit einer hydraulischen Verstellpumpe und eine Hydromotoreneinheit mit zumindest einem Hydromotor. Die zumindest eine Antriebsmaschine ist (mechanisch) mit der hydraulischen Verstellpumpe gekoppelt, um diese anzutreiben. Die hydraulische Verstellpumpe ist (hydraulisch) mit dem zumindest einen Hydromotor gekoppelt, um diesen anzutreiben. Der Hydromotor ist dazu eingerichtet ein Rad oder eine Achse eines Fahrzeugs anzutreiben. Mit diesem Antriebssystem lassen sich die zuvor beschriebenen Vorteile realisieren.
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Die zumindest eine Antriebsmaschine kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine (z.B. ein Dieselmotor) und/oder zumindest eine elektrische Antriebsmaschine (z.B. ein Elektromotor) sein. Die elektrische Antriebsmaschine kann beispielsweise ein Synchronmotor oder ein Asynchronmotor sein. Insbesondere im Falle einer elektrischen Antriebsmaschine kann diese ausschließlich der Hydropumpeneinheit zugeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass die elektrische Antriebsmaschine über ein Getriebe auch noch andere Komponenten des Fahrzeugs mit Energie versorgt.
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Zudem kann das Antriebssystem ein leistungsverzweigtes Getriebe umfassen. Ist das leistungsverzweigte Getriebe aktiv, wird nur ein Teil der Antriebsleistung, die die Antriebsmaschine bereitstellt hydrostatisch übertragen. Ein anderer Teil kann konventionell, mechanisch übertragen werden. Dies ist insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen vorteilhaft. Typische leistungsverzweigte Getriebe ermöglichen es, den hydrostatisch übertragenen Anteil der Antriebsleistung zu steuern bzw. zu regeln (typischerweise 0 - 100 %). Dies hat den Vorteil, dass je nach Arbeitspunkt des Fahrzeugs die Vorteile des jeweiligen Antriebs genutzt werden können. Das Geschwindigkeitsregelsystem kann vorzugsweise dann genutzt werden, wenn der hydrostatisch übertragene Anteil der Antriebsleistung bei 100% liegt.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Fahrzeug gelöst, welches das zuvor beschriebene Antriebssystem umfasst. Das Fahrzeug umfasst zudem zumindest ein Rad und/oder eine Achse, wobei der zumindest eine Hydromotor des Antriebssystems dazu eingerichtet ist das Rad und/oder die Achse anzutreiben. Mit diesem Fahrzeug lassen sich die zuvor beschriebenen Vorteile realisieren.
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Das Fahrzeug kann zudem ein Fahrpedal aufweisen, welches mit der Stellvorrichtung des Geschwindigkeitsregelsystems gekoppelt ist, wobei die Kopplung vorzugsweise eine mechanische Kopplung ist und insbesondere einen Bowdenzug umfasst. Das Geschwindigkeitsregelsystem ermöglicht es die Fahrzeuggeschwindigkeit zu regeln, ohne dass diese mechanische Kopplung gelöst werden müsste. Wird ein Bowdenzug genutzt, kann die Installation einfach erfolgen, da sich Bowdenzüge, im Gegensatz zu beispielsweise Gestängen, leicht verlegen lassen.
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Das Fahrzeug kann insbesondere ein selbstfahrender Futtermischwagen oder ein Zugfahrzeug sein, welches dazu eingerichtet ist einen ziehbaren Futtermischwagen zu ziehen. Insbesondere kann das Zugfahrzeug über eine Kommunikationsleitung (drahtlos und/oder drahtgebunden) mit dem ziehbaren Futtermischwagen kommunizieren. Dies ermöglicht beispielsweise Parameter des Futtermischwagens, wie eine auszugebende Futtermenge, eine geladene Futtermenge und/oder eine Austragsgeschwindigkeit des Futters bei der Regelung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu berücksichtigen.
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Zudem kann das Fahrzeug dazu eingerichtet sein, über die Kommunikationsleitung von einer gezogenen Vorrichtung (Anbaugerät), wie beispielsweise einem gezogenen Futtermischwagen gesteuert zu werden. Beispielsweise kann eine TIM (Traktor-Geräte-Management) Schnittstelle vorhanden sein, die es dem Anbaugerät bzw. der gezogenen Vorrichtung ermöglicht, das Geschwindigkeitsregelsystem bzw. das Antriebssystem des Fahrzeugs zu steuern.
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Die Kommunikationsleitung kann eine bidirektionale Kommunikationsleitung sein, also den Austausch von Daten in beide Richtungen (von und zum Fahrzeug) ermöglichen.
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Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Regelung einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit einem hydrostatischen Fahrantrieb gelöst, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- - Bereitstellen eines Antriebssystems, welches dem zuvor beschriebenen Antriebssystem entspricht,
- - Erfassen einer Stellung eines Fahrpedals des Fahrzeugs,
- - Einstellen eines Primär-Steuerdrucks zur Ansteuerung einer hydraulischen Verstellpumpe einer Hydropumpeneinheit in Abhängigkeit einer Stellung des Fahrpedals,
- - Ausgeben eines Steuersignals, welches eine Ist-Steuerdruck-Vorgabe enthält und
- - Reduzieren des Primär-Steuerdrucks unter Verwendung eines Druckreduzierventils auf den vorgegebenen Ist-Steuerdruck, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern der zu regeln.
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Mit dem Verfahren können die zuvor beschriebenen Vorteile erreicht werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im Folgenden werden die beigefügten Figuren, welche bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, kurz erläutert. Es versteht sich, dass die gezeigten Figuren nur illustrativ sind und keinesfalls beschränkend verstanden werden sollen. Insbesondere zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines Geschwindigkeitsregelsystems;
- 2 ein Detail einer bevorzugten Ausführungsform des Geschwindigkeitsregelsystems aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung eines Futtermischwagengespanns, und
- 4 eine schematische Darstellung eines selbstfahrenden Futtermischwagens.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Geschwindigkeitsregelsystems 1 für ein Fahrzeug 100; 200 mit hydrostatischem Fahrantrieb, insbesondere für einen Futtermischwagen oder ein Futtermischwagengespann. Das Geschwindigkeitsregelsystem 1 umfasst eine Stellvorrichtung 23, welche mit einem Fahrpedal 40 eines Fahrzeugs koppelbar ist. Die Kopplung kann eine mechanische Kopplung sein und beispielsweise einen Bowdenzug umfassen. Die Stellvorrichtung 23 ist dazu eingerichtet einen Primär-Steuerdruck zur Ansteuerung einer hydraulischen Verstellpumpe 22 einer Hydropumpeneinheit 20 in Abhängigkeit einer Stellung des Fahrpedals 40 einzustellen.
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Die hydraulische Verstellpumpe 22 wird mittels einer Triebwelle 12 einer Antriebsmaschine 10 (z.B. eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektrische Antriebsmaschine) angetrieben. Vorzugsweise kann die hydraulische Verstellpumpe 22 in Axialkolbenbauweise ausgeführt sein, wobei deren Fördervolumen durch Verstellung einer Schwenkwiege eingestellt wird. Die Schwenkwiege kann mit einem Kolben eines Stellzylinders 25 gekoppelt sein.
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Wie in dem Detail in 2 gezeigt ist kann die Verstellung des Fördervolumens über einen Stellzylinder 25 erfolgen. Die Verstellung des Stellzylinders 25 erfolgt mit Hilfe der Stellvorrichtung 23, die hier ein 4/3 Wegeventil (ebenso wäre beispielsweise ein 2/2 Wegeventil möglich) umfasst. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Einstellung des Steuerdrucks am Stellzylinder 25 in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals 40. Der über das Fahrpedal 40 eingestellte Steuerdruck (Primär-Steuerdruck) kann durch ein ansteuerbares Druckreduzierventil 26 übersteuert werden. Insbesondere ist das ansteuerbare Druckreduzierventil 26 dazu eingerichtet den Primär-Steuerdruck in Abhängigkeit eines Steuersignals 55, das von einer Fahr-Steuereinrichtung ausgegeben wird, auf einen Ist-Steuerdruck zu reduzieren. Hierzu wird gesteuert bzw. geregelt Hydraulikfluid aus dem Stellzylinder 25 über das Druckreduzierventil 26 in einen Tank 29 geleitet.
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Das Fördervolumen der Verstellpumpe 22 ist abhängig vom wirkenden Steuerdruck und mithin durch das Fahrpedal stufenlos verstellbar und durch das Druckreduzierventil 26 steuer- bzw. regelbar.
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Die Verstellpumpe 22 ist über Arbeitsleitungen 27, 28 mit dem Hydromotor 32 (hier nur einer) gekoppelt. Es versteht sich, dass die Hydromotoreinheit 30 mehrere Hydromotoren 32 umfassen kann. Die Abtriebsdrehzahl des Hydromotors 32 ist dabei abhängig vom Fördervolumen der Verstellpumpe 22 (und ggf. vom Schluckvolumen des Motors). Mithin kann über das Fahrpedal 40 und durch das Druckreduzierventil 26 die Abtriebsdrehzahl des Hydromotors 32 und somit die Fahrgeschwindigkeit der Räder 34a, 34b bzw. der Achse 34 gesteuert oder geregelt werden.
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Das Steuersignal 55 kann durch eine Fahr-Steuereinrichtung 50 so konfiguriert sein, dass der reduzierte Ist-Steuerdruck einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Insbesondere kann die Fahr-Steuereinrichtung 50 dazu eingerichtet sein, das Steuersignal 55 so auszugeben, dass der Ist-Steuerdruck auf einen Soll-Steuerdruck geregelt wird, wobei die Regelung zumindest eine der folgenden Parameter berücksichtigt:
- - eine Stellung des Fahrpedals,
- - eine auszugebende Futtermenge,
- - eine geladene Futtermenge,
- - eine Austragsgeschwindigkeit des Futters,
- - eine Futtertischlänge, und/oder
- - eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Ebenso ist es möglich, dass die Fahr-Steuereinrichtung 50 eine Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet und den Ist-Steuerdruck basierend auf der berechneten Soll-Fahrgeschwindigkeit regelt. Die Berechnung der Soll-Fahrgeschwindigkeit kann zumindest einen der folgenden Parameter berücksichtigen:
- - eine auszugebende Futtermenge,
- - eine geladene Futtermenge,
- - eine Austragsgeschwindigkeit des Futters, und/oder
- - eine Futtertischlänge.
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Weiterhin kann die Fahr-Steuereinrichtung 50 so konfiguriert sein, dass das Steuersignal 55 an das ansteuerbare Druckreduzierventil 26 ausgegeben wird, wenn das Fahrpedal 40 eine Grenzwertstellung erreicht oder überschritten hat. Diese Grenzwertstellung ist beispielsweise die vollständige Auslenkung des Fahrpedals. Die Stellung des Fahrpedals kann mit einem Fahrpedalsensor, beispielsweise einem Drehwinkelgeber, überwacht werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Futtermischwagengespanns, umfassend einen gezogenen Futtermischwagen 120 und ein Zugfahrzeug 100. Das Zugfahrzeug 100 umfasst ein angetriebenes Rad 34a, welches von einem Hydromotor 32 eines Antriebssystems angetrieben wird. Zudem umfasst das Fahrzeug eine Antriebsmaschine 10, sowie eine Hydropumpeneinheit 20 mit einer hydraulischen Verstellpumpe 22, wie diese in 1 und 2 gezeigt ist. Das Fahrzeug, insbesondere das Antriebssystem, kann zudem ein leistungsverzweigtes Getriebe aufweisen (nicht gezeigt). Der Steuerdruck der Verstellpumpe 22 kann über ein Fahrpedal eingestellt und durch ein Geschwindigkeitsregelsystem 1 reduziert bzw. geregelt werden.
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Der gezogenen Futtermischwagen 120 umfasst einen Futtermischwagenbehälter 125 zur Aufnahme von auszugebendem Futter. Zudem umfasst der Futtermischwagen 120 eine Austragvorrichtung 126 (beispielsweise eine Förderschnecke oder ein Förderband) sowie einen Austragschieber 127. Diese können von einer Steuereinrichtung 500 gesteuert bzw. geregelt sein. Steuereinrichtung 500 kann die Fahr-Steuereinrichtung 50 umfassen. Zudem kann die Steuereinrichtung 500 über eine Kommunikationsleitung 122, welche drahtlos oder drahtgebunden ausgeführt sein kann, mit dem Futtermischwagen 120 kommunizieren. So können Sensordaten, wie beispielsweise ein Füllstand ermittelt durch den Mengensensor 525 (z.B. eine Waage) an die Steuereinrichtung 500 übertragen werden und zur Regelung/Steuerung genutzt werden. Ebenso ist es möglich Steuersignale von der Steuereinrichtung 500 bzw. der Fahr-Steuereinrichtung 50 an den Futtermischwagen 120 zu übertragen, um beispielsweise die Austragvorrichtung 126 und/oder den Austragschieber 127 zu steuern bzw. zu regeln.
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Zudem kann das Zugfahrzeug 100 dazu eingerichtet sein, über die Kommunikationsleitung 122 von dem gezogenen Futtermischwagen 120 gesteuert zu werden. Beispielsweise kann eine TIM (Traktor-Geräte-Management) Schnittstelle vorhanden sein, die es dem gezogenen Futtermischwagen 120 ermöglicht, das Geschwindigkeitsregelsystem bzw. das Antriebssystem des Zugfahrzeugs 100 zu steuern.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines selbstfahrenden Futtermischwagens 200. Dieser umfasst einen Futtermischwagenbehälter 225, sowie eine Austragvorrichtung 226 zur Ausgabe von Futter und einen Austragschieber 227. Zudem umfasst dieser selbstfahrende Futtermischwagen 200 eine Futteraufnahmevorrichtung 230. Diese Futteraufnahmevorrichtung 230 kann eine Silage-Fräse umfassen. Der selbstfahrenden Futtermischwagens 200 umfasst das zuvor beschriebene Antriebssystem und Geschwindigkeitsregelsystem 1. Mithin kann die Fahrgeschwindigkeit und optional auch die Futterausgabegeschwindigkeit in vorteilhafter weise geregelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektro-hydraulisches Geschwindigkeitsregelsystem
- 10
- Antriebsmaschine
- 12
- Triebwelle
- 20
- Hydropumpeneinheit
- 22
- Verstellpumpe
- 23
- Stellvorrichtung
- 24
- 4/3-Wegeventil
- 25
- Stellzylinder
- 26
- Druckreduzierventil
- 27
- Arbeitsleitung
- 28
- Arbeitsleitung
- 29
- Tank
- 30
- Hydromotoreneinheit
- 32
- Hydromotor
- 34
- Achse
- 34a
- Rad
- 34b
- Rad
- 40
- Fahrpedal
- 50
- Fahr-Steuereinrichtung
- 52
- Fahrpedalsensor
- 55
- Steuersignal
- 100
- Fahrzeug
- 120
- Futtermischwagen
- 122
- Kommunikationsverbindung
- 125
- Futtermischwagenbehälter
- 126
- Austragvorrichtung
- 127
- Austragschieber
- 200
- Futtermischwagen
- 225
- Futtermischwagenbehälter
- 226
- Austragvorrichtung
- 227
- Austragschieber
- 230
- Futteraufnahmevorrichtung
- 500
- Steuereinrichtung
- 525
- Mengensensor
