DE3345231C1

DE3345231C1 - Regelverfahren und Vorrichtungen zum Betreiben eines aus einem Ackerschlepper und einem Pflug bestehenden Gespanns

Info

Publication number: DE3345231C1
Application number: DE19833345231
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr.-Ing. 8951 Mauerstetten Grau
Original assignee: Xaver Fendt & Co 8952 Marktoberdorf De; Xaver Fendt & Co 8952 Marktoberdorf
Current assignee: Grau Dietrich Dr-Ing 6906 Leimen De
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1985-03-21

Description

Die Erfindung betrifft zwei Regelverfahren und entsprechende Vorrichtungen zum Durchführen dieser Verfahren zum Betreiben eines aus einem Ackerschlepper und einem mit dem Ackerschlepper mittels einer Anbaueinrichtung verbundenen Pflug bestehenden Gespanns unter Berücksichtigung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes des Pfluges, dem zur Veränderung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes mindestens ein längenveränderbares Stellglied zugeordnet ist.

Bei bekannten Pflügen dieser Art (DE-GM 78 30 864) erfolgt die Einstellung des in der Draufsicht betrachteten ideellen Führungspunktes des Pfluges durch die Änderung der wirksamen Länge eines Lenkers, der sich an der von den unteren Lenkern der Anbaueinrichtung aufgenommenen Koppel des Pfluges und dem mit dem Pflugrahmen verbundenen Hauptlenker abstützt. Je nachdem, ob der Lenker verlängert oder verkürzt wird, wandert in der Draufsicht betrachtet der sich als Schnittpunkt der Verlängerungen der unteren Lenker ergebende ideelle Führungspunkt auf einer Polbahn in Richtung zur Furche hin oder von dieser weg. Die mit dem ideellen Führungspunkt verbundene Wirkungslinie der resultierenden Pflugwiderstandskräfte wird dabei beim Einstellen des Pfluges durch Wahl der Lage des ideellen Führungspunktes so gelegt, daß sie durch den Triebachsmittelpunkt des Ackerschleppers verläuft. Auf diese Weise ergibt sich für den Ackerschlepper ein neutrales Fahrverhalten, d. h. die vorderen Räder werden weder gegen die Furche geführt noch von dieser weggedrängt. In diesem Fall braucht der Schlepperfahrer für den Lenkvorgang die geringste Lenkarbeit aufzuwenden.
Neuere, in Grundlagen der Landtechnik, Band 33 (1983), Nr. 1, Seiten 10—13, veröffentlichte Untersuchungen zeigen nun, daß diese bisher übliche Einstellung des ideellen Führungspunktes des Pfluges bezüglich des Zugkraftaufwandes des Schleppers und damit dessen Treibstoffverbrauches, nicht optimal ist. Vielmehr stellt sich heraus, daß der niedrigste Zugkraftaufwand dann gegeben ist, wenn die Lage des ideellen Führungspunktes zur Furche hin verlegt ist. Mit zunehmender Verlagerung des ideellen Führungspunktes in diese Richtung entsteht jedoch zunehmend ein Drehmoment um die durch den Triebachsmittelpunkt verlaufende Hochachse, das die Vorderräder des Ackerschleppers zum gepflügten Land abdrängt und nur äurch Gegenlenken, wobei die vorderen Räder um einen entsprechenden Winkel eingeschlagen werden, ausgeglichen werden kann. Mit zunehmendem Einschlagwinkel der Vorderräder geht aber ein wesentlicher Teil des durch die verringerte Zugkraft erworbenen Vorteils verloren, weil der Rollreibungswiderstand der Vorderräder deut-

Hch zunimmt.

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Regelverfahren zum Betreiben eines aus einem Ackerschlepper und einem mit dem Ackerschlepper mittels einer Anbaueinrichtung verbundenen Pflug bestehenden Gespanns unter Berücksichtigung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes, dem zur Veränderung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes mindestens ein längenveränderbares Stellglied zugeordnet ist, so zu verbessern, daß ein Pflugbetrieb wahlweise möglich ist im Sinne eines geringen Treibstoffverbrauches des dabei noch keine unzulässigen Bodenschäden verursachenden Akkerschleppers oder eines gegen Null gehenden Drehmomentes um die durch den Triebachsmittelpunkt verlaufende Hochachse.

Als eine erste Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß, ausgehend von einem vorgegebenen Grenzwert für den Winkel der zum Gegenlenken eingeschlagenen Vorderräder des Ackerschleppers der in der Draufsicht betrachtete ideelle Führungspunkt des Pfluges selbsttätig bei einem Einschlagwinkel der Vorderräder unterhalb dieses Grenzwertes zur Furche hin und bei einem Einschlagwinkel der Vorderräder oberhalb dieses Grenzwertes von der Furche wegverlagert wird. Für ein Gespann, bei dem die Anbaueinrichtung zwei Unterlenker einschließt, denen jeweils ein Sensor für den vom Pflug herrührenden Zugwiderstand zugeordnet ist, wird als eine andere Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, daß die in der Draufsicht betrachtete Lage des ideellen Führungspunktes selbsttätig im Sinne einer vorgegebenen Verteilung der Zugkraft des Ackerschleppers auf den furchenseitigen Unterlenker und den landseitigen Unterlenker eingestellt wird.

Eine jeweils geeignete Vorrichtung zum Durchführen der beiden angegebenen Verfahren ist in den Ansprüchen 2 und 4 näher beschrieben.

Das erstbeschriebene Verfahren macht es möglich, durch Vorgabe des gewünschten zulässigen Einschlagwinkels der Vorderräder den ideellen Führungspunkt des Pfluges während des Pflugbetriebes in der Draufsicht betrachtet selbsttätig zu verlagern. Mit zunehmender Größe des vorgegebenen Einschlagwinkels wird der ideelle Führungspunkt mehr oder weniger in Richtung der Furche verschoben. Auf diese Weise kann ohne weiteres ein neutrales Fahrverhalten des Ackerschleppers, das beispielsweise das Anlegen der ersten Furche erleichtert, erzielt oder der Zugwiderstand des Ackerschleppers deutlich herabgesetzt werden, womit eine erhebliche Einsparung an Treibstoff einhergeht Dabei ist gewährleistet, daß die vorderen Räder des Ackerschleppers nicht über einen maximal zulässigen Grenzwert hinaus eingeschlagen werden, oberhalb dem mit nicht vertretbaren Bodenschädigungen durch die Vorderräder zu rechnen ist

Bei dem zweiten Verfahren ist die gleiche Wirkung zu erzielen, ohne hierfür den eingeschlagenen Winkel der Vorderräder des Ackerschleppers bestimmen zu müssen. Beiden Verfahren gemeinsam ist der Vorteil, daß der ideelle Führungspunkt in der Draufsicht betrachtet ohne Zutun des Führers des Ackerschleppers eingestellt und eingehalten wird.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung hervor. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Einschlagwinkel der Vorderräder des Ackerschleppers zur Bestimmung der in der Draufsicht betrachteten Verlagerung des ideellen Führungspunktes herangezogen wird und

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Verlagerung des ideellen Führungspunktes mit Hilfe einer Rechenschaltung mit zugeordnetem Speicher erfolgt.

Das Gespann gemäß F i g. 1 besteht aus einem Ackerschlepper, dessen Fahrzeugrahmen 1 im hinteren Bereich in eine von Triebrädern 2 getragene Hinterachse 3

ίο übergeht Im vorderen Bereich des Fahrzeugrahmens 1 ist eine mit 4 angedeutete Vorderachse pendelbar gelagert, wobei in bekannter Weise Vorderräder 5 um an den Enden der Vorderachse 4 angeordnete Achsschenkelbolzen 6 schwenkbar gelagert sind. Das Verschwenken der Vorderräder 5 erfolgt mit Hilfe eines Druckmittelzylinders 7, der von der nicht gezeigten Lenkanlage des Fahrzeuges beaufschlagt wird. Zur Bestimmung der Größe des Einschlagwinkels der Vorderräder 5 ist an der Vorderachse 4 ein Sensor 8 angeordnet.

Der Geradeaus-Stellung der Vorderräder 5 ist dabei der Einschlagwinkel tx=0° zugeordnet. Bei einem Verschwenken der Vorderräder 5 im Sinne eines Gegenlenkens des Ackerschleppers gegen die Furche 24 sind die Einschlagwinkel positiv, dagegen bei entgegengesetztem Verschwenken der Vorderräder 5 negativ. Im hinteren Bereich des Fahrzeugrahmens 1 sind an Punkten 9 und 10 für Arbeitsgeräte zwei untere Lenker 11 und 12 einer Anbaueinrichtung angelenkt deren dritter, oberer Lenker nicht gezeigt ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von der Anbaueinrichtung ein Pflug 13 getragen, dessen Koppel 14 mit einem Lenker 15 gelenkig verbunden ist, wobei an dessen freien Ende ein Pflugrahmen 16 mit drei Pflugkörpern 17 angeschlossen ist. Zur Einstellung der Arbeitsbreite der Pflugkörper 17 ist der Pflugrahmen 16 über eine Verstellspindel 18 mit der Koppel 14 gelenkig verbunden. Außerdem ist zwischen der Koppel 14 und dem Lenker 15 ein doppeltwirkender Hubzylinder 19 angeordnet, der über mittels eines 3-Wegeventils 20 wahlweise mit einer Pumpe 24 verbindbare Leitungen 22 oder 23 mit Druckmittel beaufschlagbar ist. In einer Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels können anstelle des doppeltwirkenden Hubzylinders 19 auch zwei einfachwirkende Hubzylinder auf jeweils entgegengesetzten Seiten des Lenkers 15 angeordnet werden. In der Schaltstellung a des Wegeventils 20 wird die wirksame Länge des Hubzylinders 19 verringert, in der Schaltstellung b bleibt sie unverändert und in der Schaltstellung c wird die Länge des Hubzylinders 19 vergrößert. Bei einer Verkürzung des Hubzylinders 19 wird das aus den unteren Lenkern 11 und 12 und der Koppel 14 gebildete Gestänge derart verstellt, daß der sich als Schnittpunkt der nach vorn verlängert gedachten Unterlenker 11,12 bildende ideelle Führungspunkt F in Fahrtrichtung des gezeigten Schleppers und in Draufsicht gesehen nach links, also von der Furche 24, in welcher die beiden Räder 2 und 5 des Ackerschleppers lauf en, weg, d.h. zum ungepflügten Boden verlagert wird. Umgekehrt wird bei einer Verlängerung des Hub-Zylinders 19 der ideelle Führungspunkt zur Furche 24 hin, d. h. zum gepflügten Boden, verlagert Je nach Lage des Führungspunktes F stellt sich dabei ein von der Gesamtwiderständskraft P der Pflugkörper 17 und der kürzesten Entfernung der Wirkungslinie W(strichpunktierte Linie) der Kraft P vom Triebachsmittelpunkt T abhängiges Drehmoment um den Triebachsmittelpunkt T ein. Eine weitere Schaltstellung c/des Wegeventils 20 ist vorgesehen, um eine Einstellung der Furchenbreite

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zu erlauben. sehe Signale anliegen, sind mit einer Rechenschaltung

Die Ansteuerung des Wegeventils 20 erfolgt auf elek- 32 verbunden.

trischem Wege, wobei das dafür benötigte Signal in ei- Beim Pflügen ermittelt die Rechenschaltung 32 zu-

ner Rechenschaltung 25 gewonnen wird. Die als an sich nächst aus den von den Sensoren 30, 31 gelieferten bekannt vorausgesetzte Schaltung 25 besitzt einen er- 5 Meßwerten die Gesamtkraft F_ges und anschließend aus sten Eingang für die manuelle Eingabe des jeweils von dieser und der im landseitigen Unterlenker 11 wirkendem Fahrer aufgrund verschiedener Faktoren, wie Bo- den Kraft F_Lre das augenblickliche Verhältnis den- und Reifenbeschaffenheit, u. a. zu bestimmenden maximal zulässigen Einschlagwinkel <x%, sowie einen γ = ^Lre _

zweiten Eingang, der mit dem Sensor 8 verbunden ist. to Fges

Während des Pflügens wird durch die Rechenschaltung ,

25 ermittelt, ob der Meßwert ot des Sensors 8 größer, Mit diesem Wert V wird ein vom Fahrer der Rechengleich oder kleiner ist als der vorgegebene Grenzwert schaltung 32 einzugebender angestrebter Wert V₃ ver- Xg. Im ersten Fall wird ein Signal erzeugt, das das Wege- glichen. Je nachdem, ob sich bei dem Vergleich herausventil 20 in die Schaltstellung a überführt. Im zweiten 15 stellt, daß V> V_a oder V< V₃ ist, wird die Schaltstellung Fall wird das Wegeventil 20 in die Schaltstellung b und a oder die Position c des Wegeventils 20 angesteuert. Im im dritten Fall in die Schaltstellung cüberführt. Falle, daß V=Va ist, bleibt das Wegeventil 20 in der

. Im Einsatz wird zunächst der Rechenschaltung 25 der Neutralstellung b. Im übrigen entspricht die Arbeitsweiin bezug auf eine gerade noch annehmbare Bodenbean- se des hier beschriebenen Ausführungsbeispieles dem spruchung infolge Schlupfes der Vorderräder 5 als ma- 20 zu F i g. 1 beschriebenen. Die Bestimmung des Wertes ximal zulässig angesehene Einschlagwinkel x_g ein — V₃ durch den Fahrer kann in einfachster Weise dadurch und mittels der Verstellspindel 18 die Arbeitsbreite der erfolgen, daß zunächst irgendein dem bisher noch unbe-Pflugkörper 17 vorgegeben. Dabei befindet sich das kannten Wert beliebig nahekommender Wert eingege-Wegeventil 20 in der Schaltstellung d. Sobald das Ge- ben wird und der sich im weiteren Verlauf des Pflügens spann in Bewegung gesetzt wird, steuert die Rechen- 25 einstellende Einschlagwinkel der Vorderräder oder die schaltung 25 über das Wegeventil 20 (Schaltstellung c) Beschaffenheit des soeben von den Vorderrädern des den ideellen Führungspunkt Flangsam so lange in Rieh- Ackerschleppers überfahrenen Bodens auf unvertretbatung zur Furche 24 hin, bis der maximal zulässige Ein- re Schaden überprüft wird. Da der Fahrer in der Regel schlagwinkel Λ9 der Vorderräder 5 erreicht ist. Dann aus Erfahrung weiß, wie groß der zulässige Einschlaggeht das Wegeventil 20 in die Schaltstellung b über. Der 30 winkel der Vorderräder sein darf, ist es ihm ein leichtes, Fahrer muß dabei den Ackerschlepper ständig zum in kürzester Zeit den günstigsten Wert V₃ zu finden.

Kurshalten geringfügig gegenlenken, welche Mühe al-

lerdings durch den nunmehr wesentlich geringeren Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Kraftstoffverbrauch gerechtfertigt ist. Dementsprechend wird bei einem Überschreiten des zulässigen Einschlagwinkels oc mittels des in seine Schaltstellung a übergehenden Wegeventils 20 der ideelle Führungspunkt F von der Furche 24 weg verlagert mit dem Ergebnis, daß das Moment um den Triebachsmittelpunkt T kleiner wird. Um den Ackerschlepper auf Kurs zu halten, verringert der Fahrer nunmehr den Einschlagwinkel der Vorderräder 5, wodurch das Wegeventil 20 schließlich wieder in seine Schaltstellung b gelangt.

Die beschriebene Arbeitsweise ist unabhängig von der Größe des vorgegebenen zulässigen Einschlagwinkels acg. Wenn der Fahrer beabsichtigt, in herkömmlicher Weise zu pflügen, weil er in diesem Fall nicht gegenlenken muß, oder die erste, ihm als Leitfurche dienende Furche herzustellen, so gibt er der Rechenschaltung 25 einen maximalen Einschlagwinkel as=0° vor. In diesem Fall richtet sich der ideelle Führungspunkt F so aus, daß die Wirkungslinie ^unterbrochene Linie) der Zugkraft P durch den Triebachsmittelpunkt T verläuft und kein den Ackerschlepper vom Kurs drängendes Moment entsteht. Legt der Fahrer dagegen Wert auf 55 geringen Treibstoffverbrauch, so gibt er einen Einschlagwinkel Λ9 vor, von dem er aus Erfahrung oder durch Versuche weiß, daß die Vorderräder 5 bei den augenblicklichen Bodenverhältnissen keine unzulässigen Bodenschädigungen durch Schlupf verursachen.

Das Gespann gemäß Fig.2 entspricht im wesentlichen dem der Fig. 1. Jedoch sind anstelle des Sensors für den Einschlagwinkel der Vorderräder an den Punkten 9 und 10, an denen die Unterlenker 11 und 12 am Fahrzeugrahmen 1 angelenkt sind, Sensoren 30 und 31 für die in den unteren Lenkern 11, 12 herrschenden Zugkräfte vorgesehen. Die Ausgänge der Sensoren 30, 31, an denen diesen Zugkräften entsprechende elektri-

Claims

Patentansprüche:

1. Regelverfahren zum Betreiben eines aus einem Ackerschlepper und einem mit dem Ackerschlepper mittels einer Anbaueinrichtung verbundenen Pflug bestehenden Gespanns unter Berücksichtigung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes des Pfluges, dem zur Veränderung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes mindestens ein längenveränderbares Stellglied zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von einem vorgebbaren Grenzwert (ag) für den Winkel der zum Gegenlenken eingeschlagenen Vorderräder (5) des Ackerschleppers, der ideelle Führungspunkt (F) des Pfluges (13) selbsttätig eingestellt wird bei einem Einschlagwinkel (a) der Vorderräder (5) unterhalb dieses Grenzwertes (arg) zur Furche (24) hin und bei einem Einschlagwinkel (tx) der Vorderräder (5) oberhalb dieses Grenzwertes (as) von der Furche (24) weg verlagert wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das längenveränderbare Stellglied durch mindestens einen mittels Hilfsenergie verstellbaren Stellmotor (doppeltwirkender Hubzylinder (19) oder zwei gegeneinander arbeitende einfachwirkende Hubzylinder) realisiert ist und der Lenkanlage des Ackerschleppers ein Sensor (8) für den Einschlagwinkel (ix) der Vorderräder (5) zugeordnet ist, dessen Ausgang mit einer Rechenschaltung (25) in Verbindung steht, die die Differenz zwischen dem voreingegebenen Grenzwert (<*g) und dem augenblicklichen Einschlagwinkel (a) der Vorderräder (5) bildet, und bei einem Einschlagwinkel (tx) < Grenzwert (as) durch Ansteuerung des Stellmotors (Druckmittelzylinder (19)) den Führungspunkt (F) zur Furche (24) hin verlagert, dagegen bei einem Einschlagwinkel (tx) > Grenzwert (ag) durch eine entsprechende Ansteuerung des Stellmotors (Druckmittelzylinder (19)) den ideellen Führungspunkt (F) von der Furche (24) weg verlagert.

3. Regelverfahren zum Betreiben eines aus einem Ackerschlepper und einem mit dem Ackerschlepper mittels einer Anbaueinrichtung verbundenen Pflug bestehenden Gespanns unter Berücksichtigung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes des Pfluges, wobei die Anbaueinrichtung zwei Unterlenker einschließt, denen jeweils ein Sensor für den vom Pflug herrührenden Zugwiderstand zugeordnet ist und dem Pflug zur Veränderung der Lage des ideellen Führungspunktes mindestens ein längenveränderbares Stellglied zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des ideellen Führungspunktes (F) im Sinne einer vorgebbaren Verteilung der Zugkraft des Ackerschleppers auf den furchenseitigen Unterlenker (12) und den landseitigen Unterlenker (11) stetig selbsttätig eingestellt wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das längenveränderbare Stellglied durch mindestens einen mittels Hilfsenergie verstellbaren Stelunotor (doppeltwirkender Hubzylinder (19) oder zwei gegeneinander arbeitende einfachwirkende Hubzylinder) realisiert ist, wobei zur Ansteuerung der Stellmotore (Hubzylinder (19)) eine Rechenschaltung

(32) vorgesehen ist, die mit Sensoren für die in den Unterlenkern (11,12) herrschenden Kräfte verbunden ist und aus den Signalen der Sensoren (30, 31) die Zugkraft sowie das Verhältnis der in einem der Unterlenker (11, 12) herrschenden Kraft (Fue) zur Zugkraft (F_ges) ermittelt, und in Abhängigkeit von dem ermittelten Verhältnis (V) eine Ansteuerung des Stellmotors (Hubzylinder (19)) veranlaßt in dem Sinne einer Angleichung des Verhältnisses (V) an einen vorgegebenen Wert (Va).