DE3942057A1 - Landwirtschaftlich nutzbare zugmaschine mit einem system zur dynamischen stabilisierung seiner bewegungen - Google Patents
Landwirtschaftlich nutzbare zugmaschine mit einem system zur dynamischen stabilisierung seiner bewegungenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer landwirtschaftlich nutzbaren Zugma
schine, insbesondere Traktor oder Baumaschinenfahrzeug, mit einem
System zur dynamischen Stabilisierung seiner Bewegungen, insbesonde
re von Nickschwingungen um eine im wesentlichen horizontale Schwing
achse, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE-OS 33 46 892 ist ein Traktor mit angehängtem Pflug und
mit einem System zur Schwingungsdämpfung bekannt, bei dem mit Hilfe
der hydraulischen Regeleinrichtung zur Pflugverstellung eine Schwin
gungsdämpfung des angehängten Pfluges in Aushubstellung bzw. Trans
portstellung bei fahrendem Traktor angestrebt wird. Zur Verbesserung
der Lenkfähigkeit und der Fahrstabilität der Zugmaschine mit ange
lenkter Gerätemasse wird dabei ein Regler eingesetzt, der durch ge
eignete Stellbewegungen am Hubwerk Fahrschwingungen bedämpft und da
durch die dynamischen Kräfte im Anlenkgestänge begrenzt. Vor allem
bei schneller Fahrt der Zugmaschine mit ausgehobenem Pflug sollen
auftretende Nickschwingungen gedämpft werden, indem der Pflug Bewe
gungen mit begrenzter Amplitude um eine mittlere Aushubstellung
herum ausführt. Es kann nun von Nachteil sein, daß dieses Schwin
gungsdämpfungs-System sich auf bestimmte Betriebszustände bzw. Ar
beitsabläufe der Hubwerksregelung negativ auswirken kann. Es muß
deshalb eine Abgrenzung für die Wirksamkeit dieses Dämpfungs-Systems
getroffen werden. Obwohl diese Schwingungsdämpfung nur bei Trans
portfahrt benötigt wird und dieser Funktionszustand dadurch signali
siert wird, daß an einem Bedienteil ein Hebel aus seiner Regelstel
lung in eine Transportstellung umstellbar ist, genügt eine solche
einzige Einschaltbedingung für das Schwingungsdämpfungs-System nicht
den Anforderungen in der Praxis.
Ferner ist aus der DE-OS 34 46 811 ein Traktor mit angekoppeltem
Pflug bekannt, dessen zugeordnete elektrohydraulische Regeleinrich
tung als aktives Schwingungsdämpfungs-System arbeiten kann. Das zu
geordnete elektronische Steuergerät weist dabei einen zusätzlichen
Eingang auf, an dem für die Schwingungsdämpfung kennzeichnende Para
meter eingebbar sind. Als Parameter kann dabei auch ein Bereich in
Betracht kommen, in dem das Dämpfungssystem wirksam ist. Nähere An
gaben zur Auswahl und Gestaltung der Bereiche werden hierbei nicht
gemacht.
Die erfindungsgemäße landwirtschaftlich nutzbare Zugmaschine mit ei
nem System zur dynamischen Stabilisierung seiner Bewegungen mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß das Schwingungsdämpfungs-System in seiner Wirksamkeit
so eingegrenzt ist, daß sich unabhängig von den auftretenden Be
triebszuständen und den jeweiligen Arbeitsabläufen der Hubwerksre
geleinrichtung keine negativen Auswirkungen einstellen. Auf diese
Weise läßt sich mit relativ einfachen und kostengünstigen Mitteln
ein sicher arbeitendes System ermöglichen, das zudem für eine Be
dienungsperson leicht handhabbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Zugmaschine möglich. Dabei ist es besonders günstig, die
Zugmaschine nach den Ansprüchen 2 bis 12 auszubilden, wodurch in
zweckmäßiger Weise zusätzliche Einschaltbedingungen berücksichtigt
werden können. Vorteilhaft ist es ferner, die Zugmaschine nach den
in den Ansprüchen 13 bis 21 angegebenen Verfahren zu betreiben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen die Fig. 1 einen Traktor mit angekoppeltem Anbaugerät in
Transportstellung und mit einem System zur aktiven Schwingungsdämp
fung, Fig. 2 ein Blockschaltbild für das System zur Schwingungs
dämpfung nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und Fig. 3 ein
Flußdiagramm in vereinfachter Darstellung, nach dem die Regelein
richtung nach Fig. 2 verschiedene Einschaltbedingungen verarbeitet.
In der Fig. 1 ist ein Gespann bestehend aus einem Traktor 10 als
landwirtschaftlich nutzbare Zugmaschine und einem heckseitig befe
stigten Anbaugerät 11 dargestellt, das beispielsweise als Pflug aus
gebildet sein kann. Das Anbaugerät 11 ist in an sich bekannter Weise
über ein Dreipunktgestänge 12 mit Oberlenker 13 und Unterlenker 14
am Traktor 10 höhenverstellbar angelenkt. Zur Verstellung des Anbau
geräts 11 greift am Unterlenker 14 ein hydraulischer Kraftheber 15
an, der in einen hydraulischen Kreis mit einer Pumpe 16 und einem
elektrohydraulischen Regelventil 17 geschaltet ist. Das Regelven
til 17 wird über ein elektronisches Steuergerät 18 angesteuert, das
ebenso wie das Regelventil 17 und das Dreipunktgestänge 12 mit dem
Kraftheber 15 Teile einer elektrohydraulischen Hubwerks-Regelein
richtung 19 bildet.
Mit Hilfe dieser Regeleinrichtung 19 kann beispielsweise ein als
Pflug ausgebildetes Anbaugerät 11 nicht nur in Betriebsstellungen in
verschiedenen Regelungsarten, wie Zugkraft-, Lage-, Druck-,
Schlupf-, Misch-Regelung etc., betrieben werden, sondern auch aus
der Betriebsstellung heraus in die gezeichnete Transportstellung
verfahren werden, in der es mit einer begrenzten Amplitude um eine
mittlere Transportstellung herum bewegt werden kann. Die Regelein
richtung 19 steuert dabei die Bewegung des als Tilgermasse verwende
ten Anbaugeräts 11 derart, daß die Schwingungen des Traktors 10,
insbesondere dessen Nickbewegungen um eine horizontal liegende, quer
zur Fahrtrichtung verlaufende Schwingungsachse 21 aktiv gedämpft
werden. Die Regeleinrichtung 19 verarbeitet zu diesem Zweck die Ist
wertsignale von mehreren Sensoren, wozu einmal der Unterlenker 14
über einen an sich bekannten Kraftmeßbolzen 22 am Traktor 10 ange
lenkt ist. Der Kraftmeßbolzen 22 meldet zu diesem Zweck zu den an
ihm auftretenden Kräften proportionale Signale an das elektronische
Steuergerät 18. Ferner ist ein Lagesensor 23 vorgesehen, welcher von
der Lage des Anbaugeräts 11 relativ zum Schlepper 10 abhängige Sig
nale an das Steuergerät 18 meldet. Ferner ist am Traktor 10 ein Ra
darsensor 24 angeordnet, mit dessen Hilfe die absolute Fahrgeschwin
digkeit des Traktors 10 relativ zum Boden ermittelt wird. Die vom
Radarsensor 14 ermittelten Signale werden ebenfalls dem Steuerge
rät 18 zugeführt. Ferner ist der Hinterachse 25 des Traktors 10 ein
Drehzahlgeber 26 zugeordnet, welcher mit dem Steuergerät 18 in Wirk
verbindung steht und mit dessen Hilfe die theoretische Fahrgeschwin
digkeit ermittelbar ist.
Beim Fahren des Traktors 10 über unebenes Gelände treten Nick- und
Vertikalschwingungen des Gespanns auf, die infolge der Massenträg
heit des Anbaugeräts 11 zu Beschleunigungskräften führen, die vom
Kraftmeßbolzen 22 gemessen werden. Diese Signale der Kraftmeßein
richtung werden in der Regeleinrichtung 19 dazu benutzt, um eine
aktive Schwingungsdämpfung zu betreiben, wie dies als an sich be
kannt vorausgesetzt wird.
Fernerhin sind an einem Getriebe 27 des Traktors 10 mehrere Sensoren
angeordnet, über welche bestimmte Funktionszustände des Getriebes 27
abfragbar sind. So ist am Getriebe 27 ein erster Sensor 28 vorgese
hen, welcher abhängig davon, ob ein Allrad-Antrieb ein- oder ausge
schaltet ist, Signale an das Steuergerät 18 abgibt. Uber einen zwei
ten Sensor 29 am Getriebe 27 wird abgefragt, ob eine Differential
sperre im Antrieb des Traktors 10 ausgeschaltet ist und ein dement
sprechendes Signal an das Steuergerät 19 gegeben. Ferner ist am Ge
triebe 27 ein dritter Sensor 31 angeordnet, mit dessen Hilfe abfrag
bar ist, ob der jeweils eingelegte Gang des Getriebes 27 größer ist
als eine vorbestimmte, als Grenzwert dienende, niedrige Gangstufe.
Das Ausgangssignal des dritten Sensors 31 wird ebenfalls im
Steuergerät 18 verarbeitet.
Die Fig. 2 zeigt nun als Blockschaltbild in vereinfachter Darstel
lung ein System zur dynamischen Stabilisierung der Bewegungen des
Fahrzeugs, also zur aktiven Schwingungsdämpfung, wie es in der Hub
werks-Regeleinrichtung 19 nach Fig. 1 integriert ist, wobei unter
schiedliche Einschaltbedingungen wirksam werden können.
Dabei bildet das System Anbaugerät 11 - Kraftheber 15 zusammen mit
dem Traktor 10 eine schwingfähige Einheit, die durch Stöße von außen
auf den Traktor 10 zu Schwingungen angeregt werden kann. Der Nick
winkel ϕ des Traktors 10 um seine Schwingachse 21 wird durch nicht
näher gezeichnete kinematische Faktoren verändert und auf einen er
sten Summenpunkt 32 zurückgeführt. Dabei wirkt auf die schwingfähige
Einheit 11, 15 auch eine von der Masse des Anbaugeräts 11 herrühren
de statische Kraft, so daß die gesamte Kraft F auf den Kraftmeßbol
zen 22 einwirkt. Wie die Fig. 2 ferner zeigt, wird das Ausgangssig
nal des Kraftmeßbolzens 22 in der Hubwerks-Regeleinrichtung in zwei
facher Weise genutzt, einmal für die normale Hubwerks-Regelung, wozu
das Ausgangssignal des Kraftmeßbolzens 22 als Istwert der Kraft über
eine Verbindung 33 auf einen Regler 34 rückgeführt wird und zum an
deren als Regelgröße im Schwingungsdämpfungs-System, wozu mit Hilfe
eines elektrischen Netzwerkes 35 die dynamischen und die statischen
Kraftanteile voneinander getrennt werden, so daß über eine Verbin
dung 36 dem Regler 34 für die Schwingungsdämpfung allein die dynami
schen Kraftanteile F dyn. zugeführt werden. Das Ausgangssignal des
Reglers 34 wird über das elektrohydraulisch und proportional arbei
tende Regelventil 17 in eine geschwindigkeitsabhängige Größe umge
wandelt, und dem Kraftheber 15 eingegeben, der an seinem Ausgang ein
wegabhängiges Signal s an den ersten Summenpunkt 32 weitergibt. Die
ses wegabhängige Signal wird vom Lagesensor 23 erfaßt und als Regel
größe dem Regler 34 zugeführt.
Der Regler 34 ist in einer Technik als Mikroprozessor ausgeführt und
in dem elektronischen Steuergerät 18 integriert. Wie Fig. 2 ferner
zeigt, werden in dem Regler 34 zusätzliche Signale verarbeitet. Der
Regler 34 steht zu diesem Zweck mit einem Sollwertgeber 37 in Ver
bindung, mit dem unabhängig von der jeweiligen Regelungsart bestimm
te Sollwerte vorgebbar sind. Ferner ist ein Steller 38 mit dem Reg
ler 34 verbunden, mit dem unterschiedliche Regelungsarten wie zum
Beispiel Lage-, Zugkraft-, Schlupf-Regelung vorwählbar sind und
zugleich auch beliebige Mischungsverhältnisse einsteuerbar sind.
Ferner ist eine Sicherheitseinrichtung 39 mit dem Regler 34 verbun
den, die bei Kabelbruch, Masseschluß oder Kurzschluß usw. wirksam
wird und das Regelventil 17 automatisch in seine Neutralstellung
steuert. Ferner erhält der Regler 34 Signale von dem Radarsensor 24,
aus denen die absolute Fahrgeschwindigkeit des Traktors 10 relativ
zum Boden ermittelt werden kann. Weiterhin steht der Regler 34 mit
dem Getriebe 27 in Wirkverbindung, wo durch die Sensoren 28, 29, 31
im Getriebe abfragbare Funktionszustände ermittelt werden und davon
abhängige Signale dem Regler 34 zugeführt werden. Dabei kann die
Funktion des Drehzahlgebers 26 zur Ermittlung der theoretischen
Fahrgeschwindigkeit ebenfalls aus dem Getriebe 27 hergeleitet wer
den. Der Regler 34 erhält ferner die Signale eines zum Schnellaus
hub dienenden Stellhebels 41, der zwischen seinen beiden Schaltstel
lungen Regelstellung und Transportstellung umschaltbar ist. Zur Vor
wahl der maximalen Lage beim Aushub des Anbaugeräts 11 ist zwischen
dem Stellhebel 41 und dem Regler 34 noch ein Begrenzer 42 geschaltet.
Die Wirkungsweise der elektrohydraulischen Regeleinrichtung 19 bei
einem normalen Arbeitsvorgang des Traktors 10, zum Beispiel Pflügen,
sowie die grundsätzliche Funktion des Schwingungsdämpfungs-Systems,
werden als an sich bekannt vorausgesetzt. Um nun zu verhindern, daß
sich das Schwingungsdämpfungs-System bei bestimmten Betriebszustän
den und Arbeitsabläufen der Regeleinrichtung 19 negativ auswirken
kann, wird die Wirksamkeit dieses Schwingungsdämpfungs-Systems abge
grenzt. Zu diesem Zweck verarbeitet der Regler 34 die ihm eingegebe
nen Signale in einer Weise, daß vor dem Wirksamwerden des Schwin
gungsdämpfungs-Systems bestimmte Einschaltbedingungen erfüllt sein
müssen. Zur näheren Erläuterung der Arbeitsweise des Reglers 34 wird
auf Fig. 3 Bbezug genommen, aus dessen Flußdiagramm die Einschaltbe
dingungen näher hervorgehen.
Wie die Fig. 3 näher zeigt, ist eine erste und wichtigste Ein
schaltbedingung, daß der Stellhebel 41 in eine Transportstellung 43
verstellt ist. Es wird dabei von der Überlegung ausgegangen, daß die
Schwingungsdämpfung nur in Transportfahrt benötigt wird und diese
durch die sogenannte Transportstellung am Bedienteil signalisiert
wird. Befindet sich der Stellhebel 41 in dieser Stellung, können da
durch zum Beispiel nicht benötigte Regelungsarten wie Druckregelung
oder externe Tastregelung oder Schlupfregelung automatisch ausge
blendet werden. Der Regler 34 fragt daher in einem ersten Schritt 44
ab, ob diese Einschaltbedingung der Transportstellung 43 erfüllt
ist. Bei einem Nein-Signal wird ein Zustand 45 wirksam, nämlich
Schwingungsdämpfung-Aus. Bei einem Ja-Signal am ersten Schritt 44
wird eine logische Schaltstufe 46 angesteuert, welche abhängig von
zusätzlichen Bedingungen den anderen Zustand 47, nämlich
Schwingungsdämpfung-Ein ansteuern kann. Beim Zuschalten der
Schwingungsdämpfung wird automatisch vorgesehen, daß die vom
Anbaugerät 11 beim Schwingen erreichbare obere Endlage SE um
einen Sicherheitsabstand Δs tiefergestellt wird, damit
Regelbewegungen nach oben nicht zur Kollision des Anbaugeräts 11 mit
der Kabine auf dem Traktor 10 führen können. Die obere Endlage SE
ist mit Hilfe des Begrenzers 42 am Bedienteil einstellbar.
Ferner wird vom Regler 34 als Einschaltbedingung die Fahrgeschwin
digkeit 49 verarbeitet, um durch Abgrenzung bestimmter Geschwindig
keitsbereiche ein unerwünschtes Ansprechen der Schwingungsdämpfung
beim Arbeiten des Traktors 10 zu verhindern. Dabei wird in einem
zweiten Schritt 51 abgefragt, ob eine ermittelte Geschwindigkeit v
größer ist als eine als Grenzwert dienende, niedrige Geschwindig
keit vg. Auf diese Weise kann bei Rückwärtsfahrt und bei niedrigen
Geschwindigkeiten, die in einem Bereich unterhalb von 5-8 km/h
liegen können, die Schwingungstilgung automatisch ausgeblendet wer
den. Liegt die ermittelte Fahrgeschwindigkeit über dem vorgegebenen
Schwellwert, so wird über ein Ja-Signal ein logisches Schaltglied 52
angesteuert, das bei Vorliegen einer zusätzlichen Schaltbedingung
ein Ausgangssignal an die Schaltstufe 46 gibt. Für die Ermittlung
der Fahrgeschwindigkeit 49 kann dabei der Radarsensor 24 verwendet
werden, der die tatsächliche Geschwindigkeit über Grund aufnimmt; es
kann aber auch die theoretische Fahrgeschwindigkeit vom Drehzahlge
ber 26 oder von einem anderen geschwindigkeitsabhängigen Signalgeber
am Getriebe 27 abgenommen werden, da in der Regel bei einer Trans
portfahrt des Traktors 10 der Schlupf vernachlässigbar gering ist.
Selbstverständlich können die hierbei verwendeten Sensoren gleich
zeitig auch für andere Steuer- und Regelaufgaben eingesetzt werden.
Für die Begrenzung von Geschwindigkeitsbereichen werden als Ein
schaltbedingungen auch Funktionszustände im Getriebe 27 abgefragt.
Dabei wird in einem dritten Schritt 53 aus den Signalen des ersten
Sensors 28 ermittelt, ob der Allrad-Antrieb ausgeschaltet ist. Bei
einem Ja-Signal wird ein logisches Schaltglied 54 angesteuert. Es
wird daraufhin über einen vierten Schritt 55 anhand der vom zweiten
Sensor 29 gemeldeten Signale ermittelt, ob im Getriebe 27 die Dif
ferentialsperre ausgeschaltet ist und bei einem Ja-Signal ein logi
sches Schaltglied 56 angesteuert. Daraufhin wird auf einem fünften
Schritt 57 mit Hilfe der Signale des dritten Sensors 31 geprüft, ob
der eingelegte Getriebegang G größer ist als ein als Schwellwert
vorgesehener, niedriger Getriebegang. Ein Ja-Signal der fünften
Schrittstufe 57 wird dem logischen Schaltglied 52 zugeführt, dessen
Ausgangssignal die Schaltstufe 46 ansteuert. Ist irgendeine der drei
getriebespezifischen Einschaltbedingungen nicht erfüllt, so wird der
Zustand 45 wirksam und die Schwingungsdämpfung ist ausgeschaltet.
Wie Fig. 3 ferner zeigt, ist als zusätzliche Einschaltbedingung
vorgesehen, bestimmte Meßgrößen 59 abzufragen. Um den Regler 34 und
damit auch die Hydraulikanlage nicht unnötig zu belasten, soll das
Schwingungsdämpfungssystem nur in einem Meßbereich der Sensoren wir
ken, in dem auch eine Verbesserung des Fahrverhaltens bzw. der Lenk
fähigkeit durch die Regelung zu erwarten ist. Bei der Schwingungs
dämpfung verwendbare Meßgrößen werden daher in einem sechsten
Schritt 58 daraufhin abgefragt, ob die jeweilige Istwertgröße größer
ist als ein vorgegebener Grenzwert. Wird dabei, wie in Fig. 1 dar
gestellt, für die Schwingungsdämpfung eine Unterlenker-Horizontal
kraftregelung vorgesehen, so wird die Schwingungsdämpfung erst bei
Überschreiten einer bestimmten Summen-Druckkraft wirksam. Für die
Schwingungsdämpfung kann auch eine Vertikalkraft in den Anlenkpunk
ten oder einem Gestängeelement benutzt werden, wobei auch hierbei
die Schwingungstilgung erst nach Überschreiten eines bestimmten
Grenzwerts wirksam werden kann. Die Benutzung der Horizontalkräfte
für die Schwingungstilgung hat den Vorteil, daß sie gemeinsam für ei
ne Zugkraftregelung genutzt werden können. Andererseits hat die Ver
wendung der Meßgröße Vertikalkraft den Vorteil, daß sie auch bei Ge
räten ohne Dreipunktanbau anwendbar ist. Für die Schwingungstilgung
kann ferner auch der Druck im Kraftheber 15 benutzt werden, was
ebenfalls eine gemeinsame Nutzung eines Drucksensors 60 für eine
Druckregelung erlaubt. Ferner eignet sich auch die Vorderachslast
als Meßgröße für die Schwingungstilgung. Bei der Verwendung der Meß
größe Zylinderdruck und Vorderachslast wird in entsprechender Weise
im sechsten Schritt 58 abgefragt, ob bestimmte Schwellwerte über-
bzw. unterschritten werden. Mit einem Ja-Signal vom sechsten Schritt
58 wird die logische Schaltstufe 46 angesteuert, während ein
Nein-Signal den Zustand 45 bewirkt. Da bei der Schwingungsdämpfung
sehr hohe Kräfte auftreten können, kann es zweckmäßig sein, bei ei
ner gemeinsamen Sensornutzung mit anderen Regelungsarten unter
schiedliche Meßbereiche vorzusehen; so kann zum Beispiel bei Schwin
gungstilgung ein erweiterter Druckbereich am Kraftmeßbolzen verar
beitet werden.
Als weitere Einschaltbedingung kann der Lage-Istwert 61 vorgesehen
werden, um eine Eingrenzung der Schwingungstilgung auf einen bestimm
ten Hubbereich zu erzielen. Dadurch läßt sich zum Beispiel sicher
stellen, daß in dem unten liegenden Drittel des Arbeitsbereiches
keine ungewollten Regelbewegungen auftreten können, so daß zum Bei
spiel beim Pflügen des Traktors 10 keine Störeinflüsse aus der
Schwingungstilgung auftreten. In einem siebten Schritt 62 wird dazu
abgefragt, ob die Lage s größer ist als ein vorgegebener Schwell
wert sg, so daß bei einem Ja-Signal die Schaltstufe 46 angesteuert
wird. Diese Funktion der Einschaltbedingung Lage-Istwert 61 kann bei
Bedarf auch mit der Einschaltbedingung Transportstellung 43 kombi
niert werden.
Die logische Schaltstufe 46 kann nun in vorteilhafter Weise so aus
gebildet werden, daß sämtliche Einschaltbedingungen 43, 49, 27, 59,
61 gleichzeitig erfüllt sein müssen, damit der Regler 34 den anderen
Zustand 47, Schwingungsdämpfung-Ein, bewirkt. Andererseits kann es
auch für eine einfache und kostengünstige Lösung ausreichen, wenn
der Regler 34 für das Wirksamwerden der Schwingungsdämpfung ledig
lich die Einschaltbedingungen Transportstellung 43 und Fahrgeschwin
digkeit 49 allein berücksichtigt. Da die Schwingungsdämpfung primär
bei Transportfahrten wirksam werden soll, bei denen der Traktor Ge
schwindigkeiten im Bereich von 20 bis 40 km/h erreichen kann, ge
nügt es in einem solchen Fall, daß die Fahrgeschwindigkeit von ei
nem theoretischen Wert abgeleitet wird, wofür sich besonders der
Drehzahlgeber 26 eignet. Aus sicherheitstechnischen Gründen kann es
zweckmäßig sein, als Einschaltbedingungen neben der Transportstel
lung 43 und der Fahrgeschwindigkeit 49 Funktionszustände im Getrie
be 27 zusätzlich abzufragen, wobei die schrittweise Abfrage anstelle
der in Fig. 3 dargestellten Folge auch in anderer Reihenfolge und
in anderer Kombination durchführbar ist.
Die Lage, auf die das Hubwerk bei der Schwingungsdämpfung immer wie
der einregelt, wird mit dem Lagesensor 23 gemessen, der auch für die
Lageregelung als solche im Traktor 10 benutzt wird. Zur Stabilisie
rung der Schwingungstilgung ist die Aufschaltung eines D-Anteils des
Lagesignals vorgesehen. Nach jedem Senk- bzw. Hebvorgang findet
somit ein Nachregeln auf den ursprünglichen Lagewert statt.
Für die Arbeitsweise des Reglers 34 bei der Schwingungsdämpfung ist
es vorteilhaft, wenn er hierbei einen Mischwert aus der Lage s und
dem dynamischen Kraftanteil Fdyn. regelt. Beim Wirksamwerden der
Schwingungsdämpfung wird der Regler 34 automatisch auf die für die
sen Regelkreis optimierten Regelparameter wie zum Beispiel Totzone,
Proportionalbereich usw. geschaltet, wobei diese unabhängig sind von
den bei der normalen Kraft- bzw. Lageregelung verwendeten Regelpara
metern. Ferner läßt sich der Regler 34 so ausbilden, daß seine Füh
rungsgröße von einem endlageabhängigen Maximal-Signal bestimmt wird.
Es kann dann die Regelung bei der Schwingungstilgung so ausgelegt
werden, daß oberhalb der Führungshöhe kleinere Regelbewegungen auf
treten als unterhalb, wobei diese Regelbewegungen im Grenzfall zu
Null werden können. In Richtung Heben ist somit nur ein kleiner, de
finierter Hubwinkel zulässig, so daß ein Sicherheitsabstand vom An
baugerät 11 zur Kabine stets gewahrt bleibt. Auch für die Senkbewe
gung bei der Schwingungsdämpfung kann vorgesehen werden, daß sie nur
über eine bestimmte Hubhöhe bzw. einen Hubwinkel möglich ist, so daß
nur ein definierter maximaler Betrag zulässig ist. Danach wird das
Regelventil in seine Neutralstellung gesteuert, so daß eine Sicher
heitsschaltung erreicht ist. Ferner läßt sich der Regler 34 so aus
bilden, daß eine zum Signalhub und zu der Signalfrequenz abhängige
Verstärkung vorgesehen ist. Ferner ist der Regler so ausgebildet,
daß das Schwingungsdämpfungs-System höherfrequente Schwingungen un
terdrückt und nur auf niederfrequente Fahrzeugschwingungen reagiert,
die beispielsweise in einem Bereich bis zu 3 Hertz liegen.
Selbstverständlich sind Änderungen an dem gezeigten Fahrzeug mit
Schwingungsdämpfungs-System möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung
abzuweichen. So kann beim Traktor 10 anstelle oder zusätzlich zu den
gezeigten Sensoren ein Drehzahlsensor 63 an der Vorderachse für die
Ermittlung geschwindigkeitsabhängiger Signale benutzt werden oder
über einen Vorderachslast-Sensor 64 zur Schwingungsdämpfung benutz
bare Signale erzeugt werden. Auch mit den Signalen des Drucksen
sors 60 am Kraftheber 15 läßt sich eine Schwingungsdämpfung erzie
len. Ferner kann es vorteilhaft sein, als Einschaltbedingung auch
die Fahrzeugbeschleunigung zu berücksichtigen, die gerade beim Start
des Traktors 10 relativ hohe Werte erreichen kann. Zu diesem Zweck
wird die Fahrzeugbeschleunigung direkt gemessen oder es werden über
geeignete Sensoren davon abhängige Größen erfaßt und mit diesen Sig
nalen auf den Regler 34 bei der Schwingungstilgung so eingewirkt,
daß die Fahrsicherheit positiv beeinflußt wird. Zum Beispiel kann
dann beim Beschleunigen des Traktors 10 ein Abheben der Vorderachse
durch eine wirksame Senkbewegung des Hubwerks vermieden werden.
Claims (21)
1. Landwirtschaftlich nutzbare Zugmaschine, insbesondere Traktor
oder Baumaschinen-Fahrzeug, mit einem System zur dynamischen Stabi
lisierung seiner Bewegungen, insbesondere von Nickschwingungen um
eine im wesentlichen horizontale Schwingungsachse, mit einem gelen
kig an der Zugmaschine befestigten Anbaugerät und einem zu dessen
Bewegung vorgesehenen Kraftheber, der Teil einer auf Signale anspre
chenden Regeleinrichtung ist, mit deren Hilfe über den Kraftheber
das Anbaugerät im Bereich einer Transportstellung in Abhängigkeit
von den Schwingungen der Zugmaschine so bewegbar ist, daß eine akti
ve Schwingungsdämpfung erreichbar ist, und mit einem die Regelein
richtung beeinflussenden Umschaltmittel, das von einer Regelungs
stellung in eine Transportstellung umschaltbar ist, in der das
Schwingungsdämpfungs-System wirksam werden kann, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Fahrgeschwindigkeit der Zugmaschine (10) erfassen
de Sensormittel (24, 26) angeordnet sind und daß Steuermittel (34,
18) vorgesehen sind, welche das in Transportstellung wirksame
Schwingungsdämpfungs-System bei Unterschreiten einer vorbestimmten
Mindest-Fahrgeschwindigkeit abschaltet.
2. Zugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sen
sormittel ein die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit gegenüber dem Bo
den ermittelnden Sensor vorgesehen ist, der insbesondere als Radar
sensor (24) ausgebildet ist.
3. Zugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sen
sormittel ein die theoretische Fahrgeschwindigkeit ermittelnder Sen
sor vorgesehen ist, der insbesondere als ein die Raddrehzahl ermit
telnder Drehzahlgeber (26) ausgebildet ist.
4. Zugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens ein einen Funktionszustand im Getriebe der
Zugmaschine (10) abfragender Sensor (28, 29, 31) angeordnet ist, der
mit den das Schwingungsdämpfungs-System beeinflussenden Steuermit
tel (34, 18) in Wirkverbindung steht.
5. Zugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ge
triebe (27) ein die Allradsteuerung abfragender Sensor (28) zugeord
net ist.
6. Zugmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzei
chnet, daß dem Getriebe (27) ein die Differentialsperre abfragender,
zweiter Sensor (29) zugeordnet ist.
7. Zugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzei
chnet, daß dem Getriebe (27) ein dessen Schalthebelstellung bzw. den
Getriebegang abfragender, dritter Sensor (31) zugeordnet ist.
8. Zugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die die Fahrgeschwindigkeit erfassenden
Sensormittel (24, 26) einerseits und andererseits die ersten bis
dritten Sensoren (28, 29, 31) zur Erfassung der getriebespezifischen
Funktionszustände über logische Schaltmittel (51-57, 46) so mit
den Steuermitteln (34) des Schwingungsdämpfungs-System verknüpft
sind, daß nur bei Erfüllung mindestens eines geschwindigkeitsabhän
gigen und einer getriebespezifischen, insbesondere aller, Einschalt
bedingung das Schwingungsdämpfungs-System wirksam sein kann.
9. Zugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel (34, 58, 59) vorgesehen sind, mit denen
von den Meßgrößen abgeleitete Signale als Einschaltbedingungen für
das Schwingungsdämpfungs-System verwendbar sind.
10. Zugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittel (59) ein eine Horizontal- bzw. Vertikalkraft ermittelndes
Kraftmeßglied (22) und/oder ein den Druck im Kraftheber (15) ermit
telnder Drucksensor (60) und/oder einen die Vorderachslast ermit
telnden Kraftsensor (64) umfassen.
11. Zugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß Mittel (61, 62) vorgesehen sind, mit denen
ein von dem Istwert des Lagesensors (23) abgeleitetes Signal als
Einschaltbedingung für das Schwingungsdämpfungs-System verwendbar
ist.
12. Zugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß Mittel (34, 42) zur Bestimmung des Endan
schlags für das ausgehobene Anbaugerät (11) vorgesehen sind, die bei
eingeschaltetem Schwingungsdämpfungs-System eine um einen bestimmba
ren Betrag (Δs) niedrigere Endlage steuern.
13. Verfahren zum Betrieb einer landwirtschaftlich nutzbaren Zugma
schine mit einem System zur dynamischen Stabilisierung seiner Bewe
gungen im wesentlichen um eine horizontale Schwingachse, mit einem
über einen Kraftheber beweglich an der Zugmaschine angelenkten An
baugerät, das in Transportstellung während der Fahrt der Zugmaschine
in einer die Schwingungen der Zugmaschine dämpfenden Weise bewegt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Transportstellung zuge
schaltete Schwingungsdämpfungs-System erst bei Überschreiten eines
vorbestimmten Grenzwertes der Fahrgeschwindigkeit wirksam wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als
Fahrgeschwindigkeit die absolute und/oder die theoretische Fahrge
schwindigkeit des Zugfahrzeugs (10) benutzt wird.
15. Verfahren zum Betrieb einer landwirtschaftlich nutzbaren Zugma
schine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als
Einschaltbedingung für das Schwingungsdämpfungs-System neben der
Transportstellung (43) und der Fahrgeschwindigkeit (49) mindestens
ein Funktionszustand im Getriebe (27) der Zugmaschine benutzt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Fun
ktionszustände der Allradantrieb und/oder die Differentialsperre
und/oder die Getriebegänge benutzt werden.
17. Verfahren zum Betrieb einer landwirtschaftlich nutzbaren Zugma
schine nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß als Einschaltbedingungen das Überschreiten vorbestimmter Grenz
werte durch kraftabhängige Meßgrößen, insbesondere Horizontalkraft,
Vertikalkraft, Zylinderdruck, Vorderachslast benutzt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß als zusätzliche Einschaltbedingung ein vom Istwert der
Lage abgeleitetes Signal benutzt wird, mit dem das Schwingungsdämp
fungs-System in einem vorwiegend dem Arbeitsbereich des Anbaugeräts
entsprechenden, unteren Teil seines Hubbereiches ausgeschaltet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einschaltbedingungen wie Transportstellung, Fahr
geschwindigkeit, Funktionszustände im Getriebe, Mindestwerte von
Meßgrößen sowie Lage-Istwert gleichrangig zueinander zum Aktivieren
des Schwingungsdämpfungs-Systems benutzt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim Zuschalten des Schwingungsdämpfungs-Systems die
obere Endlage (SE) für das Anbaugerät (11) automatisch um einen
Sicherheitsabstand (Δs) tiefer gestellt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Schwingungsdämpfungs-System höherfrequente Schwin
gungen unterdrückt und nur auf niederfrequente Schwingungen rea
giert, die insbesondere im Bereich bis zu 3 Hertz liegen.
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