DE2901318C2 - Kraftfahrzeug, insbesondere Schlepper - Google Patents

Kraftfahrzeug, insbesondere Schlepper

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DE2901318C2
DE2901318C2 DE2901318A DE2901318A DE2901318C2 DE 2901318 C2 DE2901318 C2 DE 2901318C2 DE 2901318 A DE2901318 A DE 2901318A DE 2901318 A DE2901318 A DE 2901318A DE 2901318 C2 DE2901318 C2 DE 2901318C2
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Cornelis Van Der Zug Lely
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    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
    • G—PHYSICS
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Description

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geraten, beispielsweise zum Pflügen und zur sonstigen Bodenbearbeitung, zur Aussaat und für Erntearbeiten. Der Schlepperfahrer kann sich dabei vollständig auf die Überwachung und Steuerung der angeschlossenen Geräte und Maschinen konzentrieren und braucht während der Fahrt entlang der vorgegebenen Wegstrecke nicht in die Lenkung einzugreifen. Auch die durch Schlupf der Schlepperräder verursachten Abweichungen von der Sollbahn werden automatisch korrigiert, wobei eine zu empfindliche Regelung durch Vorgabe von Toleranzen vermieden werden kann.
Gyroskope mit kardanisch aufgehängtem Kreisel sind für Positionsgeber an sich bekannt und werden in erster Linie in Navigationssystemen bei Luftfahrzeugen verwendet. Hierfür ist aber eine komplizierte elektronische Regelung erforderlich, weil die Lage der Kreiseiachse in Abhängigkeit von der Position des Flugzeuges in bezug auf die Längen- und Breitengrade ständig korrigiert werden muß, wobei die Fluggeschwindigkeit und die Erdumdrehung zu berücksichtigen sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für ein Landfahrzeug, das im Vergleich zu einem Luftfahrzeug einen sehr kleinen Aktionsradius hat, Korrekturen am Kreisel des Gyroskops nicht erforderlich sind. Daher sind bei der erfin-In Fig. 2 ist schematisch eine vorgegebene Fahrstrecke rles Schleppers auf einem Feld dargestellt, dessen Fläche durch die Grenzen 81,82,83 und 84 definiert ist. Der Schlepper gelangt durch eine Zufahrt 85 an den Startpunkt 86 der Arbeitsstrecke. Hier wird er angehalten, um die Fahrtrichtung festzulegen, die durch die angenommene, hier parallel zur Feldgrenze 81 verlaufende Bahn 87 vorgegeben ist und im Richtungskreuz nach Fi g. 2 der Richtung B-D entspricht. Die hierzu senkrechte Richtung A — Cverläuft parallel zu den Fe'dgrenzen 82 und 84.
Für die Feldarbeit ist an den Schlepper ein Arbeitsgerät angeschlossen, z. B. ein Pflug oder eine Sämaschine an die heckseitige Hebevorrichtung 17 angehängt oder angebaut. Der Schlepper soll dann mii dem Gerät die parallelen Bahnen 87, 91, 93 durchfahren und muß am Vorgewende jeweils in den Punkten 89 und 92 in eine Kurvenbahn gelenkt werden, wobei er beispielsweise vom Punkt 89 bis zum Punkt 90 eine kreisbogenförmige Kurve fährt und am Punkt 123 in ΰ j Gegenrichtung 91 eingebogen ist. Beim Säen ist das EinhpJten der geradlinigen Fahrspuren mit genauem Spurabstand besonders wichtig, weil die später einzusetzenden Pflege- und Erntemaschinen an den Reihenabstand der Pflanzen ange-
Geländeunebenheiten und auch unsymmetrische Belastungen am Schlepper, insbesondere beim Pflügen, verursachen aber häufig Seitenkräfte, die den Schlepper aus der gewollten Bahn auszulenken versuchen.
Um den Schlepper automatisch lenken und in der vorgegebenen Bahn halten zu können, ist der Positionsgeber nach F i g. 3 vorgesehen, der im Schwerpunktsbereich, vorzugsweise zentrisch zum Schwerpunkt des Schleppers angeordnet ist und die Stellung des Schleppers in bezug auf die vorgegebene Richtung überwacht. Der Positionsgeber enthält ein Gyroskop, dessen horizontaler Kardanring 97 mit fluchtenden Lagerzapfen % an zwei gestellfesten Stützen 94 in Lagern 95 gelagert
dungsgemäßen Anordnung die Koordinaten des karda- 25 paßt sind. Auch die Pflugfurchen sollen immer möglichst nischen Systems und der Beschleunigungsmesser in be- geradlinig und in gleichen Abständen gezogen werden, zug auf die Fahrzeuglängsachse fest ausgerichtet, und
die Kreiselachse wird parallel zur Erdachse eingestellt,
wobei die geographische Lage des Gebietes zu berücksichtigen ist, in dem das Fahrzeug eingesetzt wird. Die 30
Verwendung des Gyroskops zur Stabilisierung des Beschleunigungsmessers für die Lenkautomatik eines
Kraftfahrzeuges in der erfindungsgemäßen Weise ist
darum ohne komplizierte Regelungen möglich und daher auch wirtschaftlich vertretbar.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden mit zwei Ausführungsformen des Positionsgebers anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt 40 ist. Der Kardanring 97 hat Lager 98 für die Lagerzapfen
F i g. 1 einen landwirtschaftlichen Schlepper schema- 99 des zweiten Kardanringes 100. Die ideellen Achsen tisch in Seitenansicht, der Lagerzapfenpaare % und 99 schneiden einander
F i g. 2 eine programmierte Fahrstrecke des Schlep- senkrecht,
pers. Der stehende Kardanring 100 ist hei horizontaler
F i g. 3 einen Positionsgeber π. kardanisch aufge- 45 Aufstandsfläche des Schleppers parallel zu dessen venihängtem Kreisel und Beschleunig.: e:messern in per- kaier Längssymmetrieebene ausgerichtet. An dem spektivischer Ansicht,
F i g. 4 die elektronische Auswerteeinrichtung im Blockschaltbild,
F i g. 5 eine andere Ausführungsform des Positionsgebers.
Der in fig. I dargestellte Schlepper hat lenkbare Vorderräder 1 sowie zwei angetriebene Hinterradpaare 2 und 3 in Tandemanordnung. Die beiden jeweils auf
einer Fahrzeugseite befindlichen Hinterräder 2 und 3 55 außen verlaufen. An den äußeren Enden der Tragarme sind mit ihrem gemeinsamen Radträger 4 um eine Quer- 103 ist je ein Lager 104 für die Achse 105 des Gyroskopachse 5 schwenkbar und von einer Raupe 3A umgeben. kreiseis 106 befestigt, die winklig zur vertikalen Achse Der Antriebsmotor 6 ist mit dem zugehörigen Schaltge- der Lagerzapfen 101 liegt. Der Schwerpunkt des Kreitriebe im Bereich zwischen den Hinterrädern angeord- sels 106 einschließlich dessen Achse 105 liegt genau im net, die dadurch belastet werden, so daß einem Durch- 60 Schnittpunkt der ideellen Achsen der Lagerzapfenpaare rutschen der Räder oder der Raupen entgegengewirkt 96, 99 und 101. Der Kardanring 100 hat an seinem obewird. Der Fahrersitz 15 und die Lenksäule 13 mit Lenk- ren Steg eine Plattform 107 und trägt an seinem unteren rad 14 befinden sich in einer Kabine 9, die vor den Lagerzapfen 101 ein Gewicht 108. Das Gewicht 108 ist vorderen Hinterrädern 2 angeordnet ist. so bemessen, daß e'er gemeinsame Schwerpunkt des
Mit dem Lenkrad 14 ist ein hydraulisches Steuerglied 65 Kardanringes 100. des Gewichts 108 und der Plattform
Kardanring 100 sind oben und unten zwei miteinander fluchtende vertikale Lagerzapfen 101 derart befestigt, daß ihre Achse durch den Schnittpunkt der beiden Achsen der Lagerzapfenpaare % und 99 geht. Die beiden Lagerzapfen 101 tragen an ihren einander zugewandten Enden je eines von zwei Lagern 102, an denen bogenförrrige Tragarme 103 befestigt sind, die in bezug auf die Längssymmetrieebene des Schleppers gegensinnig nach
zur automatisch verstellbaren Lenkung verbunden. Der Schlepper hat heckseitig und frontseitig je eine hydraulische Dreipunkt-Hebevorrichtung 17 bzw. 18.
mit den auf ihr angebrachten Teilen im Schnittpunkt der Achsen der Lagerzapfenpaare 96, 99 und 101 liegt. Die Kreiselachse 105 ist daher gemeinsam mit dem
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Kreisel 106 in bezug auf die Lagerzapfen 101 frei schwenkbar.
Auf der Plattform 107 ist ein Beschleunigungsmesser 109 derart angeordnet, daß er Beschleunigungen mißt, die in horizontaler Richtung in einer vertikalen Bezugsebene auftreten, welche bei horizontaler Aufstandsfläche des Schleppers mit dessen Längssymmetrieebene zusammenfällt. Es handelt sich also um einen in der Längsachse des Schleppers ausgerichteten Längs-Beschleunigungsmesser. Ein zweiter Beschleunigungsmesser 110 ist auf der Plattform derart angebracht, daß er die horizontalen, zu der genannten Bezugsebene senkrecht gerichteten Beschleunigungen mißt, also als Quer-Beschleunigungsmesser wirksam ist. Die Beschleunigungsmesser 109 und 110 sind bekannter Art und enthalten als Meßwandler z. B. piezoelektrische Kristalle.
Eine Auswerteeinrichtung für die von den Beschleunigungsmessern ahcrpoekene.n Signale ist in F i e. 4 im Blockschaltbild dargestellt. Die Ausgangssignale der Beschleunigungsmesser 109 und 110 werden einem Integrator 111 zugeführt. Da das Integral der Beschleunigung über der Zeit der Geschwindigkeit entspricht, sind die Ausgangssignale des Integrators 111 ein Maß für die Fahrgeschwindigkeit und für die Geschwindigkeit von Seitenbewegungen des Schleppers, gemessen in dessen Schwerpunkt. Dabei entsprechen die Ausgangssignale des Integrators, die vom Längs-Beschleunigungsmesser 109 abgeleitet sind, der Geschwindigkeit in Fahrtrichtung (Richtung B oder D. vgl. F i g. 2) und die anderen Ausgangssignale der Geschwindigkeit quer zur Fahrtrichtung (Richtung A oder C, Fig. 2). Diese Geschwindigkeitssignale werden einem zweiten Integrator 112 zugeführt. Das Integral der Geschwindigkeit über der Zeit entspricht dem Weg. so daß die Ausgangssignale des Integrators 112 ein Maß für die vom Schlepper — gemessen an dessen Schwerpunkt — in Fahrtrichtung B/D und quer zur Fahrtrichtung zurückgelegte Strecke sind, ausgehend vom Startpunkt 86 (Fig. 2), der als Nullpunkt angenommen wird. Die vom Längs-Beschleunigungsmesser 109 abgeleiteten Ausgangssignale des Integrators 112 werden einem Signalgeber 113 zugeführt, der einen Zähler für die der zurückgelegten Gesamtstrecke entsprechenden Signale enthält. Die vom Quer-Beschieunigungsmesser 110 abgeleiteten Ausgangssigr.ale des Integrators 112, die also eine quer zur Bahn 87 (Fig. 2) zurückgelegten Wegstrecke entsprechen, werden einem weiteren Integrator 114 zugeführt. Das am Ausgang dieses Integrators 114 auftretende Integriersignal entspricht also der Summe der in aufeinanderfolgend°n Zeiteinheiten zurückgelegten Einzelstrecken. Es wird einer Recheneinheit 115 zugeführt. Abweichungen von der Sollbahn 87 ermittelt die Recheneinheit durch Verarbeitung der ihr zugeführten Signale und gibt dann, ggf. über einen Leistungsverstärker. Korrektursignale z. B. an Relais ab, die den Schieber eines hydraulischen Steuerventils 116 betätigen. Dieses Steuerventil ist mit einem Steuerglied 31 verbunden, das einen hydraulischen Zylinder 25 steuert, der dem Lenksystem der Vorderräder 1 zugeordnet und mit dem Lenkrad 14 gekoppelt ist (F i g. 1). Die eingegebenen Signale können mittels des Lenkrades 14 übersteuert werden, so daß der Fahrer jederzeit die Lenkung manuell übernehmen kann.
Die Sollbahn 87 kann an der Zufahrt 85 (F i g. 2) durch einmalige Richtungsangabe eingestellt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Markierung 12Z die an der Feldgrenze 82 oder etwas außerhalb dieser Grenze in der Verlängerung der Soübahn angeordnet ist. Es kann auch vorübergehend eine Markierung am Startpunkt 86 aufgestellt werden, so daß der Fahrer an der Zufahrt 85, z. B. mittels eines Visiers, die Längssymmetrieebene des Schleppers auf eine vertikale, durch die Verbindungsgerade zwischen den Markierungen gehende Ebene ausrichten kann. Vorher wird der Gyroskopkreisel in bekannter Weise in Drehung versetzt, so daß er um seine Achse vorzugsweise mit einer Drehzahl von mindestens 10 000 U/min rotiert. Die Tragarme 103 sind so ausgebildet, daß der Winkel zwischen der Kreiselachse 105 und der Achse der Lagerzapfen 101 genau 90" abzüglich des Winkels der Erdachse ist, der der geographischen Breite des Gebietes entspricht, in dem der Schlepper eingesetzt wird. Die Kreiselachse 105 ist also parallel zur Erdachse ausgerichtet. Die Tragarme 103 sind verstellbar (nicht dargestellt), um die Kreiselachse 105 der geographischen Breite des Einsatzortes entsprechend parallel zur Erdachse ausrichten zu können.
Dadurch erübrigen sich weitere Korrekturen, so daß eine Stabilisierung der Plattform 107 in einfachster Weise erreicht wird. Da die Kreiselachse 105 ihre Richtung beibehält, bleibt die Plattform 107 genau horizontal ausgerichtet, so daß Meßfehler der Beschleunigungsmesser 109 und UO nicht auftreten. Wegen der gestellfesten Anordnung der Stützen 94 folgt der Kardanring 98 Schwsnkbewegungen des Schleppers um die Vertikalachse eid nimmt dabei den Kardanring 100 mit, während der Gyroskopkreisel 106 mit seiner Kreiselachse 105 in bezug auf den Schlepper schwenkt. Diese Schwenkbewegung ist möglich, weil die Tragarme 103 mittels der Lager 102 um die Lagerzapfen 101 frei drehbar sind. Die Achse der Lagerzapfen 99 bleibt in der vertikalen Längssymmetrieebene des Schleppers, und der Kardanring 100 bleibt vertikal. Bewegungen des Schleppers um die horizontalen Schwenkachsen der Kardanringe haben keinen Einfluß auf die vertikale Lage der Lagerzapfen iOi und auf die horizoniaie Stellung der Plattform 107.
Nach Einstellung auf die Markierung 122 bzw. auf die sonstigen Markierungen wird der Schlepper gestartet und fährt dann entlang der Sollbahn 87 innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen.
Der Abstand zwischen den Endpunkten 86 und 89 der geradlinigen Bahn (Fig. 2) wird vorher genau ausgemessen, und der entsprechende Wert wird dem Zähler im Signalgeber 113 eingegeben, der über eine Steuerleitung 113/4 an den Integrator 114 angeschlossen ist (F i g. 4). Wenn der Schlepper den Endpunkt 89 erreicht, entspricht die vom Zähler ermittelte Strecke in Richtung B dem eingegebenen Wert der Entfernur.T zwischen den Punkten 86 und 89. Die Zählung wird dann beendet, und die Eingabe von Signalen aus dem Integrator 114 an die Recheneinheit 115 wird über die Steuerleitung 113Λ unterbrochen.
Gleichzeitig wird im Signalgeber 113 ein vorher einprogrammiertes Signal erzeugt Dieses Signal entspricht zeitabhängig, aber mit umgekehrtem Vorzeichen einem Ausgangssignal des Integrators 112, das vom Beschleunigungsmesser 110 erzeugt werden würde, wenn der Schlepper die Kurve zwischen dem Punkt 89 und dem Endpunkt 123 dieser Kurve durchfahren hätte. Das programmierte Signal wird über eine Steuerleitung 124 der Rechnereinheit 115 zugeführt, die daher nach Beendigung der Zählung des Signalgebers 113 Abweichungen von der im Signalgeber programmierten Sollkurve feststellt und dem Steuerventil 116 Korrektursignale zuführt Im Gegensatz zur Arbeitsweise der Rechnereinheit 115 während der Geradeausfahrt, für
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die die Toleranzgrenzen maßgeblich sind, wird während der Kurvenfahrt die genaue Sollbahn als Bezugsgröße gewählt, um eine genaue Kurvenbahn zu erreichen. Am Ausgang der Reehnercinheit 115 tritt somit ein Korrektursignal für das Steuerventil 116 auf. sobald diese Soll- i bahn verlassen wird, so daß der Schlepper genau die in F i g. 2 angegebene Kurve zwischen den Punkten 89 und 123 uhrt. Der Bahnverlauf des Schlepperschwerpunktcs in dieser Kurve ist vollständig unabhängig von einem etwaigen Rutschen der Schlepperräder auf dem Hoden. Die Richtung des Schleppers im Punkt 123 ist somit bei richtiger Programmierung des Signalgebers 113 genau parallel zur Richtung der Bahn 87.
Am Ende des simulierten Korrektursignals, das während der Kurvenfahrt zwischen den Punkten 89 und 123 im Signalgeber 113 als Funktion der Zeit erzeugt wird, werden die Signale der Beschleunigungsmesser über die Integratoren 111 und 112 wieder in der Rechnereinheit 115 wirksam, worauf die Bahn 91 (Fig. 2) in gleicher Weise durchfahren wird wie die vorangegangene Bahn 89. Da der Abstand zwischen den Punkten 123 und 92 der Entfernung zwischen den Punkten 86 und 89 entspricht, ermittelt der im Signalgeber 113 vorhandene Zähler, der am Punkt 89 auf Null gestellt und am Punkt 123 wieder gestartet wurde, das Erreichen des Punktes 92, worauf das aus dem Beschleunigungsmesser 109 abgeleitete Eingangssignal des Signalgebers 113 wieder gesperrt und erneut das simulierte Korrektursignal zum Durchfahren der Kurve erzeugt wird, jedoch mit dem der anderen Richtung entsprechenden Vorzeichen. Diese Signale werden also nach dem jeweiligen Zurücklegen der Länge des Ackers stets abwechselnd mit entgegengesetztem Vorzeichen über die Steuerleitung 124 der Rechnereinheit 115 zugeführt.
Bei der Ausführungsform des Gyroskops nach F i g. 5 sind die Tragarme 103 starr an den Lagerzapfen 101 befestigt, die mittels Lagern 125 sn bezug auf den Kardanring 100 und die Plattform 107 drehbar sind. Der obere Lagerzapfen 101 ist durch das in der Plattform 107 vorgesehene Lager 125 geführt und trägt am oberen Ende eine ebenfalls horizontale Plattform 126. Die Plattform 126 ist um die Achse des Lagerzapfens 101 schwenkbar und in mehreren Stellungen fixierbar. Diese Verstellung ist von außen möglich (nicht dargestellt). Auf der Plattform 126 ist ein Beschleunigungsmesser 127 angebracht, der Beschleunigungen in horizontaler Richtung senkrecht zur Bahn 87 mißt. Durch Verstellen der Plattform 126 kann die Meßrichtung des Beschleunigungsmessers 127 in die durch die Achse der Lagerzapfen 101 und die Mittelachse der Kreiselachse 105 gehende Ebene ausgerichtet werden, um die Beschleunigung senkrecht zur Sollbahn 87, 91, 93 zu messen. Dieser zusätzliche Beschleunigungsmesser 127 ist in F i g. 4 gestrichelt angedeutet. Er ist ebenfalls an die Integratoren 111, 112 angeschlossen, die in diesem Falle je einen zusätzlichen Eingang und Ausgang haben. Das vom Beschleunigungsmesser 127 abgeleitete Ausgangssignal des Integrators 112 wird über eine Steuerleitung 128 der Rechnereinheit 115 zugeführt.
Da der Schlepper am Punkt 86 (F i g. 2) genau auf die Richtung der Sollbahn 87 ausgerichtet und der Winkel zwischen der Meßrichtung des Beschleunigungsmessers 127 und der durch die Achsen ICl und 105 gehenden Ebene derart eingestellt ist. daß die Meßrichtung zur Bahn 87 senkrecht ist, bleibt diese Meßrichtung auch bei der Kurvenfahrt erhalten; denn der Beschleunigungsmesser 127 ist mit dem Gyroskop gekoppelt, und der Schlepper schwenkt in bezug auf diesen Beschleunigungsmesser um die Achse der Lagerzapfen 101. Beim Durchfahren der Bahn zwischen den Punkten 86 und 89 (Fig. 2) mißt der Beschleunigungsmesser 127 den gleichen Wert wie der Beschleunigungsmesser 110. Für die Kurvenfahrt wird das Signal des Beschleunigungsmessers 110, wie beschrieben, durch ein simuliertes Korrektursignal ersetzt, während der Beschleunigungsmesser 127 weiterhin die Beschleunigungen in der Richtung A — Cmißt. Wenn der Schlepper den Punkt 123 erreicht, hat das vom Beschleunigungsmesser 127 abgeleitete Ausgangssignal des Integrators 112 einen Wert, der dem wirklichen Abstand 129 zwischen den Bahnen 87 und 89 entspricht (Fig. 2). Der Sollabstand zwischen diesen Bahnen, der beim Pflügen z. B. 0,75 m beträgt, kann vorher in den Signalgeber eingegeben werden, und nach Beendigung der Kurvenfahrt (Punkt 123) wird das entsprechende Signal über eine Steuerleitung 130 (F i g. 4) der Rechnereinheit 115 zugeführt. Der vom Beschleunigungsmesser Ϊ27 abgeleitete Meßwert kann dann in der Rechnereinheit 115 mit dem in den Signalgeber 113 eingegebenen Sollwert verglichen werden, der für die Auswertung der Messungen des Quer-Beschleunigungsmessers 110 als Nullinie entsprechend der Bahn 93 eingegeben ist, worauf der Schlepper automatisch auf diese neue Sollbahn zufährt. Für die Sollbahn 93 wird nach dem Durchfahren der zweiten Kurve, die am Punkt 92 anfängt, der Sollabstand 129 um den Faktor 2 vervielfacht, entsprechende Vielfache ergeben sich für die nächsten Bahnen.
Das automatische Lenkprogramm endet nach dem Durchfahren einer Anzahl von Kurven, die vorher bestimmt ist. Zum Zählen dieser Kurven ist ein gesonderter Zähler im Signalgeber 113 vorgesehen. Nach dem Durchlaufen der eingestellten maximalen Anzahl von Kurven ist das Programm beendet.
Das an den Punkten 89 und 123 erzeugte bzw. beendete Signa! des Signalgeber!; 1!3 kann mit einem Impulsgeber zum Heben bzw. Senken des Arbeitsgerätes durch Betätigung der Hebevorrichtung 17 und/oder 18 gekoppelt werden. Es ergibt sich so ein sehr genaues automatisches Lenksystem und ein Verfahren zum Durchführen landwirtschaftlicher Arbeiten mittels eines Schleppers, bei dem der Fahrer nicht einzugreifen braucht, so daß der Schlepper ggf. auch ohne Fahrer eingesetzt werden kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

29 Ol 318 Patentansprüche:
1. Kraftfahrzeug, insbesondere mit Anschlüssen für Arbeitsgeräte versehener landwirtschaftlicher Schlepper, mit automatisch verstellbarer Lenkung, die in Abhängigkeit von einem fahrzeugeigenen, mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelten Positionsgeber einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechend während der Fahrt steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsgeber ein Gyroskop (96 bis 107) mit kardanisch aufgehängtem Kreisel (106) enthält, dessen liegend angeordneter Kardanring (97) in fahrzeugfesten Stützen (94) gelagert ist, daß der stehend angeordnete Kardanring (100) unveränderlich zu der die Fahrzeuglängsachse enthaltenden Vertikalebene ausgerichtet ist, daß das Gyroskop (96 bis 107) einen horizontal uricj quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteten Beschleunigungsmesser (ίίΟ) zur Ermittlung von Sollweg-Abweichungen des Fahrzeugs trägt, und daß die Kreiselachse (105) parallel zur Erdachse eingestellt ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der horizontalen Lagerzapfen (99) des stehend angeordneten Kardanringes (100) in der vertikalen Längssymmetrieebene des Fahrzeuges liegt
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gyroskop (96 bis 107) im Schwerpunktsbereich des Fahrzeuges angeordnet ist.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dab das Gyroskop (96 bis 107) einen zweiten horizontal liegenden Beschleunigungsmesser (109) trägt, der parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist und dessen Ausgangssignale zur Ermittlung der in Sollwegrichtung zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeuges ausgewertet werden.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagerzapfen (101) des Trägers (103) der Kreiselachse (105) einen zusätzlichen, horizontal liegenden Beschleunigungsmesser (127) trägt.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Beschleunigungsmesser (127) indie gemeinsame EbenedesLagerzapfens(lOl) undderKreiselachseilOSJausrichtbarist.
7. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zusätzlichen Beschleunigungsmesser (127) gelieferten Signale zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den aufeinanderfolgenden Fahrspuren des Fahrzeuges ausgewertet werden.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
7, mit einer zum Anbau von Arbeitsgeräten bestimmten hydraulischen Hebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtung (18) mittels des Gyroskops (96 bis 107) und der Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke steuerbar ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche I bis
8. mit einem von Hand zu bedienenden Lenkrad, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Steuerung durch manuelle Lenkung außer Wirkung zu setzen ist.
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen landwirtschaftlichen Schlepper mit Anschlüssen für Arbeitsgeräte, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Kraftfahrzeuge mit automatisch verstellbarer, gesteuerter Lenkung sind für verschiedene Eir.satzzwecke bekannt
Bei einem dieser Fahrzeuge (DE-OS 23 64 002) mißt der mit der elektronischen Auswerteeinrichtung gekoppelte Positionsgeber die Entfernung zu Punkten oder eng begrenzten Flächen, wobei elektro-optische, elektro-akustische, elektro-magnetische und auch mechanische Entfernungsmessungen vorgesehen sind. Es müs sen darum außerhalb des Fahrzeuges Meßpunkte oder Meßflächen vorhanden sein, um die jeweilige Position des Fahrzeuges zu ermitteln und aufgrund der Entfernungsmessung die Lenkung zu steuern.
Bei einem anderen bekannten Fahrzeug dieser Art (US-PS 35 07 349) muß für die gesteuerte Lenkung wäh-
2ö rend der normalen Geradeausfahrt είπε Leitlinie vorhanden sein, die von Sensoren abgetastet wird, wobei ebenfalls Meßmethoden auf elektrischer, magnetischer, optischer oder mechanischer Basis verwendet werden. Für den Übergang auf eine andere Leitlinie ist bei diesem Fahrzeug eine Programmsteuerung vorgesehen, mit welcher der Rideinschlag der gelenkten Räder nach vorgegebenen Winkelwerten verändert wird. Dabei wird die tatsächliche Position des Fahrzeuges nicht gemessen und zur Steuerung ausgewertet.
Es ist weiterhin eine automatische Fahrzeuglenkung zur Umgehung von Hindernissen bekannt (DE-OS 20 20 220). Die Meßmethode beruht auf der mechanischen Abtastung des Hindernisses, wobei auch die Begrenzung der zu befahrenden Fläche mittels der Hinderniserkennungsvorrichtung abgetastet wird.
Diesen bekannten Steuersystemen ist gemeinsam, daß zur Lenkkorrektur bei vom Positionsgeber zu meldenden Abweichungen des Fahrzeuges aus der vorgegebenen Richtung Orientierungsmarken längs des vorgegebenen Fahrweges zwecks Abstandsmessung notwendig sind. Das erfordert einen beachtlichen Bauaufwand und beschränkt die Einsatzmöglichkeiten solcher Fahrzeuge auf entsprechend eingerichtete Fahrwege und eingegrenzte Bezirke. Für viele Einsatzzwecke des Kraftfahrzeuges, insbesondere als landwirtschaftlicher Schlepper mit Arbeitsgeräten, wäre der Aufwand nicht vertretbar, der mit der Anbringung und Wartung von ortsfesten Markierungen verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die automatische Lenkung eines Fahrzeuges entlang vorzugebender Wegstrecken mittels des fahrzeugeigenen Positionsgebers ausschließlich vom Fahrzeug selbst aus steuern zu können.
Die Aufgabe wird bei einem Kraftfahrzeug der eingangs definierten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Verwendung eines Beschleunigungsmessers, dessen Lage gyroskopisch stabilisiert ist, ermöglicht es, Abweichungen von dem vorgegebenen Sollweg des Fahrzeuges anhand der dabei auftretenden Beschleunigungen genau zu ermitteln und aus den Meßwerten Korrektursignale abzuleiten, die in die Lenkautomatik eingegeben werden. Es sind daher keine ortsfesten Markierungen notwendig, die während der Fahrt abgetastet werden müßten. Das so ausgerüstete Kraftfahrzeug kann auf beliebigem Gelände eingesetzt werden, insbesondere ah landwirtschaftlicher Schlepper mit Arbeits-
DE2901318A 1978-01-19 1979-01-15 Kraftfahrzeug, insbesondere Schlepper Expired DE2901318C2 (de)

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