DE3207423A1

DE3207423A1 - Vorrichtung zur fuehrung von fahrzeugen, insbesondere landwirtschaftlichen maschinen

Info

Publication number: DE3207423A1
Application number: DE19823207423
Authority: DE
Inventors: Maurice Cyril Justin 51230 Fère Champenoise Marne Lestradet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1983-01-20
Also published as: CA1175533A; JPS5866408U; US4458775A; FR2500988A1; FR2500988B1; GB2098361A

Description

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Vorrichtung zur Führung von Fahrzeugen, insbesondere landwirt schaftlichen Maschinen. ' · ■

Die Erfindung betrifft eine" ''" Vorrichtungen zur Führung der Ortsveränderung¹ von Fahrzeugen, insbesondere Geländefahr zeugen, . z.B. landwirtschaftliche Maschinen von der Art, welche einers eits Mittel zur Feststellung von Richtungsabweichungen des Fahrzeugs, bezogen auf eine feste Richtung, mit zumindest einem eine elektrische Information über die Abweichung ' liefernden Empfänger, und andererseits ein auf der Grundlage dieser Information bet^ tigtes Steuerorgan aufweist, das seinerseits mit einem Richtungsargan der Vorderräder des Fahrzeugs verbunden ist. · ·

Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bspui. nach der - - FR»PS 78 32 Buk bekannt,

gemöss welchen der Empfänger zwei photoelektrische Zellen aufweist,.von denen eine ein von den Feststellungsmitteln geliefertes Strahlenbündel empfängt, je nach rler Abweichung der Fahrzeugorientierung von der vorgegebenen Richtung, während d as Steuerorgan im übrigen aus einem elektro-hydraulischen Drei-üJeg-Verteiler gebildet ist, welcher die das Orientierungsorgan der Räder bildende Schraube betätigt.

Während die Verwendung einer derartigen Vorrichtung auf ■ relativ langen und unebenen Strecken f3tark°. Schleuder - ' bewegungen verursacht (Eintauchen übt Innsnräder in eine Furche, Auftref fenauf grüssere Ulackerateins, Fahren über " aufgeweichten Baden), bietst die zuverlÜBBlg^ und sichere Arb itsweise des van einer der Zellen gesteuerten Verteilers eine systematische Pumpleistung und gestattet eine Rückführung des Fahrzeugs präzise in die Ausrichtung yar der plötzlichen Seiten- oder Schleuderbewegung nicht,, sa dass es sich in einer parallelen aber verschobenen Stellung befindet, was schwerwiegende Auswirkungen auf die von dem Fahrzeug geleistete Arbeit haben

kann, bei der es sich um Erdarbeiten oder um die Behandlung von Gern üsereihen, also Arbeiten handelt, für welche eine präzise Ausrichtung aufrecht erhalten werden muss. ■■

DerErfindung liegt demgemäß die Aufgabe "zugrunde.,,' «?ine Vorrichtung zu schaffen, bleiche eine derartige vollständige Aufrechterhaltung des Fahrzeugs in s einer Pumpleistung gewährlßistet. Sie hat daher eine Warrichtung der vorstehend genannten Art zum Ziel, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Empfänger zur Feststellung der Abweichung ein zur Abweichung proportionaler Empfänger ■und das steuerorgan ein Servoventil ist, wobei > zwischen Empfänger und Servoventil ein -r ' ' Steuerkreis an ge -ordnet ist. ■ '

Auf Grund dieses Getriebes und insbesondere dank dieses Servo-Ventils, dessen Durchsatzmenge beliebig in Abhängigkeit von der durch den Empfänger vorgegebenen zur Informationen proportionalen

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Abweichung .änderbar ist, wird jegliche .Pumpleistung während der

Funktion verhindert und eine vollständige Ausrichtung aufrechterhalten, wodurch eine hervorragende Flexibilität der Führung und eine rasche und wirksame Ausrichtung gewährleistet werden. Die Rückkehr in die Ausrichtung erfolgt präzise fortschreitend, was zu einem optimalen Richtungsverhalten unter Berücksichtigung der raschen Reaktionszeit der elektronischen Steuerung führt,· _: wobei diese präzise Fortschreitung im übrigen eine maximale Stabilität gewährleistet..

In vorteilhafter"Ausführung kann in dem Fallj da, wie·im vorstehend genannten Patent, die Mittel zur Feststellung optisch/elektrische Mittel sind und einem rotierenden, schwimmend montierten und zumindest einen Kontrastbereich bildenden Mangeten zugeordnet' sind, der Empfänger zwei mit Bezug auf den Kantrastbereich direkt nebeneinander angeorndete photoelektrische Elemente auf _%-" weisen, weicht.' Zellen mit lichtelektrischsm Widerstand oder lichtbeständige Widerstände sein können. Die Verwendung dieser

beiden nebenRinanderliegenden Elemente ermöglicht es, .dem Steuerkreis eine Information nicht nur.über das Vorhanden sein einer Abweichung sondern darüberhinäus über die Richtung · dieser Abweichung zu übermitteln, wodurch der . ,

Rücklauf der Räder in der zuieckmässigen Richtung gesteuert, werden kann. Vorzugsweise weist das Magnetelement auf einem lichtabsorbierenden Boden reflektierende Bereiche ^De" · grenzte-r Lüinkelöffnung auf, welche sowohl zahlenmässig als -auch in ihren Orientierungen den vorbestimmten Richtungen der ürtsverMhderung des Fahrzeugs entsprechen, beispielsweise vier Bereiche in einem üJinkel von 90° mit Bezug aufeinander, wodurch Kehrtwendungen am Ende der Strecke sowie Orts Veränderungen in Querrichtung möglich sind, was im Falle van Feldarbeiten von besonderem Interesse ist, ,wobei es sich versteht, dass weitere Richtungen möglich sind, dies jedoch nur in begrenzter Anzahl, um sicherzustellen, dass jeder Bereich in einer genügend stark absorbierenden r Bodenzone verbleibt. . .» ·

Vorzugsweise wird ein Empfänger mit Dinkelposltion der Vorderräder vorgesehen, der in Form einer Reaktionsschleife mit dem Steuerkreis des Servoventils verbunden ist. Dieser Empfänger kann beispielsweise rotierend ausgebildet und ei_ner .Vorderradachse zugeordnet nder aber geradlinig aus gebildet und einer Richtungsstange zugeordnet sein.

Vorzugsweise weist der Steuerkreis ausser dem Abweichungsempfänger und dem Servoventil eine Neigungs-Integrator/Generatorstufe, eine Eingangsverstärkerstufe sowie eine Leistungs verstärkerstufe auf. Zwischen dem Servoventil und dem Eingang der L'eistungsverstärkerstuf e kann eine Schleife ■-· mit' einem Zeitverzögerungskreis vorgesehen sein, mit der sich die Stabilisation der Ausrichtung durch Verzögerung der Korrektur mit Bezug auf die Feststellung der Abweichung verbessern lässt.

Besonders vorteilhafterweine kann die Vorrichtung Schalt - ; mittel zur manuellen Steuerung zwischen dem Servoventil und dem Orientiarungaelement der Vorderräder aufweisen, wodurch es dem Faher ermöglicht wird, die Richtungskontrolle mieder zu übernehmen, sei es am Ende.der Strecke zur Durch führung der Kehrtwednung, sei es im Verlauf der Strecke .' zur Richtungsänderung. .

In einer abgewandelten Ausführungsform können die Mittel zur Feststellung der Abweichung ein Mittel zur Ortung der vorbestimmten Richtung mit Gyroskop-Effekt aufweisen, mit einem entsprechenden Empfänger d°r Richtungsabweichung • versehen ist. Dieses Element, beispielsweise ein Kreiselkompass, könnte mit einer Magnetsonde versehen sein, welche jede Zeitabweichung bei einer derartigen Vorrichtung zu kompensieren in der Lage ist. . . ·

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der varliegendenErfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Bescheidung eines Ausführungsbeisgpiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische, perspektivische Darstellung des • Mittels zur Feststellung von Abweichungen in einer ' . Vorrichtung gemäss einer Ausführungsform nach der Erfindung'

Fig..2: ebenfalls eine schematische Darstellung der weiteren dieseErfindung bildenden Mittel mit Steuerkreis und Servoventil.

Die dHryestllte Führungsvorrichtung ist auf einem Fahr.zeug,-beispielsweise einer landwirtschaftlichen Maschine, angeordnei die ein Fahrgestell. 1 sowie Vorderräder 2. aufweist.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt,EnthaltEn die Mittel zur Feststellung der DriEntierungsabujEichung das Fahrzeugs ein rotierendes, fliegend gelagertes Magnetelement, das aus einer Scheibe oder Kompassrose 3 gebildet, horizontal ausgerichtet und beweglich am Ende einer auf einer horizontalen Trägerplatte 5 be festigten Trägernadel angeordnet ist. Diese Platte 5 ist vermittels eines Zahnradgetriebes drehbar gelagert und kann vermittels einer endlosen Schraube 7 nuf Grund eines Handrades 8 auf eine MittelplattE/mitgenommen werden, welche unter Ausrichtung fest mit dem Fahrgestell 1 des Fahrzeugs vsrbundEn ist., allerdings unter Zwischenschaltung eines Kardangelenks 10, mit Hilfe dsssen der Träger 5 und die Scheibe 3 vollständig horizontal gehalten werden können.

Die Scheibe 3 weist einen üblichen, schwarzen, licht-absorbierenden Boden 3a auf, auf welchem vier Flächen im Uinkel von 90° mit Bezug aufeinander in Form winkelförmiger Ausschnitte 3b ange ordnet sind .und eine begrenzte Öffnung in d^r Grüssenordnung von + 10° aufweisen, wobei diese Flüche reflektierend ist, jedoch mit einem sich von der Achse diEser Flächen aus fort schreitend verkleinernden Effekt, wobei diese Reduktion des Effekts sich beispislsweisE aus der entsteiften immer geschlossener werdenden: ;"· Ausführung ergibt.

Auf dem Träger 5 befindet sich ebenfalls eine optische Einheit, welche dauerhaft auf dem Träger befestigt ist und derselben, vorzugsweise vertikalen Ebene folgend - durch die Achse k der Scheibe laufend - einera eits einen Emitterblöck mit einer Lichtquelle 11a und einem Kondensator 11b und andererseits Einen Empfängerblock aus zwei photoelektrischen Widerständen 12 aufweist, welche nebeneinander auf der gleichen Fläche 12a senkrecht zum reflektierten Lichtbü'ndiel 13a angeordnet sind, welche ein von Block 11a-11b ausgesandtes einfallendes Bündel 13b abgeben kann, wenn sich eine der reflektierenden Flächen 3b in der gemeinsamen Ebene der Einheit befindet.

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Ungeachtet der Richtung, in welcher das Fahrzeug zu Beginn einer geradlinigen Strecke angeordnet uiird, deren Kurs aufrechterhalten werden muss, betätigt der Fahrer das Lenkrad 8 zur Verschiebung des Trägers 5, bis die Ebene 13a-13b des optischen Systems die Symmetrieachse einsr der Flächen 3b der Scheibe exakt schneidet (w,obei es sich versteht, dass diese Scheibe und ihre Flächen auf Grund der magnetischen Beschaffenheit dieses Elements eine, dauerhafte Ausrichtung im Raum gewährleisten). . ■

Es erscheint daher, dass im Laufe der Verschiebung des Fahrzeug? gemäss einer vorbestimmten Strecke eine Abweichung des Fahrzeugs in Hinsicht auf seinen Kurs durch eine entsprechende Drehung des Trägers 5 übertragen wird. Auf Grund dieser Tatsache erhellt das reflektierte Bund .el 13a in seiner normalen ausgerichteteten Position ebenfalls die beiden lichtbildenden Widerstände 12, derart, dass letztere elektrische Ströme gleichen liiertes liefern, sobald eine Abweichung ent -steht, die Ebene des optischen Systems von der einen oder anderem Seite auf der Fläche 3b abweicht-und der liiert des von einem der lichtbildenden Widerstände " gelieferten Stroms sich auf Grund der sich daraus ergebenden unterschiedlichen Reflexion erhöht, während sich der andere vermindert. Auf diese lüeise erhält man eine Information nicht nur über eine Lenkungsabweichung sondern auch über die Richtung dieser Abweichung, da, sofern das Fahrzeug eine andere Richtung genommen hätte, . die van den beiden, lichtbildenden üJider-· ständen bewirkten Änderungen der Werte umgekehrt gewesen wären.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind die lichtbildenden Widerstände welche den Ausgang der Mittel zur Feststellung einer Abweichung bilden und eine analoge elektrische Information¹ proportional der festgestellten Richtungsabuieichung liefern, vermittels eines Steuerkreises 14 mit einem Servoventil 15 verbunden.

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Die vier Anschlüsse dieses Servoventils sind einerseits mit einer Druckzufuhr und einer -abnähme 15a, 15b ver bunden, welche einer Pumpenstation und einem (nicht ver- · anschaulichten) Behälter zugeordnet sind, mährend die beiden anderem Anschlüsse 15c und 15d jeweils mit • ' zuiei Steuerkammern mit einer Lenkschraube. 16 verbunden sind. Der auf dem Fahrgestell befestigte Schaft dieser ■ . · Schraube ist mit zwei mit den Achsen der Räder 2 aus einem Stück bestehenden Lenkstangen 17 fest verbunden, wobei die Radactisen untereinander durch eine Übertragungsstange 17a verbunden sind. Ein Schalt- und Isolierverteiler 16a befindet sich zwischen den beiden Leitungen' 15c und 15b, wobei der Verteiler mit einer in d er Fahrzeugkabine be findlichen Steuerung verbunden ist', derart, dass eine manuelle Steuerung möglich ist,-sofern dies vom Fahrer •gewünscht wird oder dies notwendig ist.

Der Steuerkreis 14 weist in Serienanordnung zwischen dem die lichtbildenden Widerstände 12 darstellenden Empfänger und dem Servoventil 15 eine Integrator/Genrator-IMeigungsstufe 18 und einen Servoverstärker 19 auf. Letzterer enthält ebenfalls in Serienanordnung eine Verstärkereingangsstufe 19a sowie eine Verstärkerleistungsstufe 19b (aus zwei PiMP, NPN-Transistaren). IM übrigen ist auf der einen Vorderradachse 2 eine Kodiereinrichtung 2G, beispielsweise des Wickel- und Läufer-Typs, oder aber ein Antriebsrad mit Zählervorrichtung vorgesehen, welches die Orientierung der Räder mit Bezug auf ihre Normalstellung übersetzt. Diese Kodiervorrichtung 2Q ist über eine Reaktionsschleife 20a mit dem Eingang 20b des ersten Verstärkers 19a verbunden. Des weiteren ist eine weitere Schleife 21 mit einer Zeit- · Verzögerungseinheit 21a zwischen dem Servoventil 15 und dem Eingang 21b der zweiten Verstärkerstufe 19b vorgesehen.

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Die Stufe 18 gewährleistet die Behandlung der von dem Empfänger 12 gelieferten Information, während der Servoverstärker aus einem kompletten in eine geschlossene Schleifensteuerung integrierten Gleichstromverstärker ' besteht, utobei dieser Verstärker den Spulen des Servoventils einen Strom proportional d er rechnerischen Summe der Steurspannungen und der Rückwirkung liefert. Diese erste Stufe 19a gestattet ßine proportionale oder integrale Kontrolle, während die zweite Stufe die Einführung der Ableitung des an den Eingang angelegten Signals gestattet. Der regulierbare Kreis mit Zeitverzögerung ermöglicht die Verzögerung der Korrektur mit Bezug auf den ermittelten Fehler zwecks Erreichung einer besseren Stabilisierung . der Funktion der Einheit. ·

Der Steuerkreis ist praktisch in Form dreier elektronischer Karten ausgebildet, welche der Stufe 18, dem Servoverstärker .19 bzw. dem Zeitverzögerungskreis 21a entsprechen.

Diese verschiedenen Einheiten sind in einem - beispielsweise in der Fahrzeugkabine befindlichen - Gehäuse untergebracht. Zwischen diesem Gehäuse und dem Steuereingang des Servo-Ventils 15 befindet sich ein⁶ Anschlusstelle 22.

'Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ergibt sich im wesentlichen aus der vorstehenden Beschreibung. Ist der Traktor zu Beginn einer Strecke entsprechend einer bestimmten Richtung oder eines bestimmten Kurses ausger ichtet, wird der Träger 5 der Scheibe 3 mit Hilfe des Handrades β verschoben, bis die Vertikalebenen der einfallenden 13b und reflektierten Lichtbündel 13a sich in der Achse einer der Flächen 3b der Scheibe 3 befinden. In dieser Stellung sind die beiden lichtbildenden Widerstände 12 ebenfalls erhellt, derart, dass der. Kreis sich vollständig im Gleichgewicht befindet und das Servo-Ventil die Schraube 16 in einer Zwischenstellung entsprechend einer normalen Ausrichtung der Räder. 2 hält.

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Führt der Traktor auf seiner Strecke eine Schleuderbewegung auf die eine oder andere Seite seines vorbestimmten Kurses durch, nimmt das Fahrgestell in dieser'Bewegung den Träger und damit die optische Einheit immer in derselben Richtung mit. Folglich nimmt der eine lichtbildende UJiderstand 12 einen zunehmenden und der andere lichtbildende Widerstand einen abnehmenden Wert an. Diese im Kreis 14 verarbeitete Doppelinformation steuert das Servoventil 15 und somit die Schraube in einer Richtung, in welcher die Räder eingestellt werden, um das Fahrzeug in die anfängliche ausgerichtete Stellung zurückzuführen. Dieser V/organg erfolgt dank der Verwendung des Servoventils durchweg fortschreitend und gewährleistet eine voll ständige Rückkehr in die anfängliche, ausgerichtete Position; damit wird eine vollständig stabile Wirkungsweise der Ein - richtung ermöglicht. ·

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Leerseite

Claims

Patentansprüche: - - · ' ' ' ,

1) Vorrichtung zur Führung der Fahrzeugverschiebung, welche einerseits Mittel zur Feststellung von Grientierungsabujeichungen des Fahrzeugs mit Bezug auf eine . feste Richtung mit zumindest einem eine elektrische Information über die Abweichung liefernden Empfänger " ,

. und andererseits ein auf Grund dieser·Information betätigtes Steuerorgan . aufweist,· das seinerseits mit einem Element : zur Einstellung der Vorderräder des Fahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger zur Ermittlung der Abueichunq als ■ ein zur Abweichung proportionaler Empfänger .und das Steuerorgan (15) als' Servoventil äusaebildet^is^l«J^ll%^ln?i^n Empfänger und Serva-Ventil · ein-- . ·. /L- ^- Steuerkreis .arvgeordnet iat. , . · ' ' ' ..

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

. dass, falls es sich bei 'den Mitteln (3-12) um optisch/ elektrische Mittel handelt, die einem rotierenden, fliegend gelagerten Magnetorgan (3) mit zumindest einer Kontrastfläche (3b) zugeordnet sindj der Empfänger zuei mit Bezug auf die Kontrastfläche (3b) direkt nebeneinander angeordnete photaelektrische Elemente (12) aufueist. · ·

3·) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ; dass das Magnetorgan (3) auf einem lichtabsorbierenden Boden (3b) reflektierende Flächen (3b) mit begrenzter üJinkel-' . öffnung aufweist,. die in Zahl und Orientierung vor-'

•bestimmten Verschiebüngsrichtugnen des Fahrzeugs ent -' • sprechen.· ; . . ' . . ■. ;■ .^K ' .

4) Uarrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,· dadurch gekennzeichne dass sie einen Empfänger (20) in winkelförmiger Stellung der

Vorderräder (2) aufweist uhd in Form einer Reaktionsschleife (2 mit dem Steuerkreis (14) des Servoventils (15) verbunden ist.

5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichne dass der Steuerkreis (14) zwischen Abiueichempfänger (12) und Servoventil (15) eine Neigungs-Integrator/Genfjrator-Stufe (18), eine Eingangsverstärkerstufe (19a) und eine Leistungsverstärker

.stufe (19b) aufweist. ■ · '

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen Servoventil (15) und Eingang (21b) der Leistungsstufe (19b) eine Schleife (21) aufweist, welche einen Zeitverzögerung

' kreis (21a) enth'ält. " . .

7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn -, zeichnet, dass sie zwischen Servoventil (5) und Organ (16) 'zur Orientierung der Vorderräder (2) geschaltete Schaltmittel mit manueller Steuerung aufweist.

8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche i und 4 bis 7J dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zur Feststellung von Abweichungen (3-12) ein Element zur Ortung der festen Richtung mit Kreiselef aufweisen,das mit einem Empfänger proportional der* Lenkungsabweichung versehen ist. ·. .·

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