DE4321152A1 - Federung für die Kabine eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein landwirtschaftliches Fahrzeug zumindest mit einer Kabi­ ne nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Es ist bekannt (aus "Traktor, Technik und ihre Anwendung", Karl Theodor Renius, BLV-Verlagsgesellschaft 1985, Seite 130/131), eine Kabine eines landwirtschaft­ lichen Fahrzeuges, insbesondere eines Traktors, über Gummilager auf dem Rumpf des Fahrzeuges aufzusetzen (Bilder 165 und 166). Diese eine eigene Baueinheit bildende Kabine ist dadurch gegenüber dem Rumpf und von diesem ausgehenden Störfrequenzen (insbesondere Resonanzen) weitestgehend isoliert. Angaben zu weiteren Maßnahmen an der Kabine hinsichtlich Komfort sind diesem Dokument nicht entnehmbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrerstand, insbesondere eine Kabine, eines land- oder bauwirtschaftlichen Fahrzeuges derart mit dem Rumpf des Fahrzeuges zu verbinden beziehungsweise zu lagern, daß der Komfort für den Fahrer des Fahrzeuges verbessert wird, wobei die Verbindung und Lagerung konstruktiv einfach und effektiv ausgeführt ist.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen dem Fahrerstand und dem Rumpf des Fahrzeuges zumindest zwei Stellglieder angeordnet sind und daß das Fahrzeug Sensoren zur Lageerkennung des Fahrzeuges bzw. des Fahrerstandes aufweist, wobei eine Steuereinheit im Fahrzeug vorgesehen ist, die in Abhängig­ keit der Lageerkennung die Stellglieder betätigt. So ist es in vorteilhafter Weise möglich, durch die Erkennung der Lage des Fahrzeuges bzw. des Fahrerstandes die Stellglieder zu betätigen, so daß jederzeit eine definierte Lage des Fahrer­ standes in Bezug auf den Rumpf des Fahrzeuges einstellbar ist. Zu diesem Zweck sind die Sensoren derart gestaltet, daß sie durch Erfassung geeigneter Größen (beispielsweise Längs- und Querkräfte, Nick- und Eintauchbewegungen) die Lage des Fahrerstandes erkennen und in Abhängigkeit dessen die Stellglie­ der betätigen. Weiterhin erfolgt unter Einbeziehung der Betätigung der Stellglie­ der eine Regelung der Lage des Fahrerstandes, so daß der Fahrerstand weitest­ gehend unabhängig von Bewegungen des übrigen Fahrzeuges gefedert ist. Somit ist es möglich, durch Lageerkennung des Fahrzeuges bzw. des Fahrerstandes in­ nerhalb kürzester Zeit auf Bewegungen des Fahrzeuges zu reagieren, so daß der Komfort für den Fahrer des Fahrzeuges deutlich verbessert wird.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Stellglieder Hydraulikzylinder, die im we­ sentlichen in Endbereichen, insbesondere in Eckbereichen, des Bodens des Fah­ rerstandes zum Rumpf des Fahrzeuges hin gerichtet angeordnet sind. Somit ist es beispielsweise in einfacher Weise möglich, durch Verwendung von zwei Stellgliedern (zwei Hydraulikzylindern) den Komfort des Fahrzeuges hinsichtlich seiner Längsbewegungen deutlich zu verbessern. Zur Verbesserung des Kom­ forts hinsichtlich zusätzlicher Querbewegungen sind zumindest drei Stellglieder (Hydraulikzylinder) vorzusehen, wobei insbesondere zwei von diesen Stellglie­ dern in einem Endbereich (auf einer Linie senkrecht zur Längsachse des Fahr­ zeuges) sowie ein drittes Stellglied in einem weiteren diesem Endbereich abge­ wandten Bereich im wesentlichen im Bereich der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet ist. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind zur Realisierung der Lagerung bzw. der Federung des Fahrerstandes vier Stellglieder vorgesehen, die im wesentlichen in Eckbereichen des Bodens des Fahrerstandes zum Rumpf des Fahrzeuges hin gerichtet angeordnet sind. Damit sind für die aktive Federung die erforderlichen Freiheitsgrade für die Bewegung des Fahrerstandes realisiert.

In Weiterbildung der Erfindung ist in den zumindest zwei Stellgliedern bzw. Hy­ draulikzylindern jeweils ein Drucksensor angeordnet. Durch die Erfassung des in den Stellgliedern herrschenden Druckes (bzw. allgemein die an den Stellgliedern herrschenden Kräfte) ist es möglich, die Lage des Fahrerstandes bzw. aufgrund der Änderung des Druckwertes eine Richtungsänderung zu erkennen, so daß diese Größen bei der Regelung der Federung einfließen. Außerdem ist es da­ durch möglich, Gegenkräfte des Fahrerstandes (beispielsweise Trägheitskräfte) zu erfassen und ebenfalls bei der Regelung zu berücksichtigen.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Hydraulikzylinder in einem bei dem land- oder bauwirtschaftlichen Fahrzeug an sich vorhandenen Hydraulikkreislauf unter Zwischenschaltung von den einzelnen Hydraulikzylindern betätigenden Ventilen integriert. Dies ermöglicht eine kostengünstige und konstruktiv einfache Realisie­ rung der aktiven Federung des Fahrzeuges. Zur optimalen Beeinflussung bzw. Einstellung der Hydraulikzylinder (bzw. allgemein der Stellglieder) ist es vorgese­ hen, daß die Hydraulikzylinder mit jeweils einem eigenen Ventil mit dem Hydrau­ likkreislauf in Verbindung stehen, so daß die einzelnen Hydraulikzylinder durch Betätigung des Ventiles durch die Steuereinheit eingestellt werden können. Alter­ nativ dazu ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur Versorgung der Hydraulikzylinder ein eigener Hydraulikkreislauf vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, daß dieser Hydraulikkreislauf optimal auf die Federung ausgelegt werden kann und bei einem Ausfall eines an sich vorhandenen Hy­ draulikkreislaufes der eigene Hydraulikkreislauf nicht beeinträchtigt ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Steuerheit eine Eingabeeinheit zumindest zur Vorgabe von Kennwerten, insbesondere von Feder-Kennwerten, zugeordnet. Dadurch ist es möglich, die Regelung der Federung optimal auf jeden Fahrzeug­ typ (insbesondere in Abhängigkeit von Komponenten des Fahrzeuges bzw. in Ab­ hängigkeit von Größen des Fahrzeuges, wie z. B. Abmessungen oder Gewicht) durchzuführen. Diese Vorgabe kann einmalig bei der Produktion des Fahrzeuges und/oder beliebig oft während des Betriebes des Fahrzeuges vorgenommen wer­ den. So ist es beispielsweise denkbar, daß die Dämpfung durch Knopfdruck oder stufenlos in Positionen wie z. B. "hart-weich" oder "Straße-Gelände" gebracht werden kann. Weiterhin ist es denkbar, daß die Progression einstellbar ist, eine Niveauregulierung möglich ist sowie ein Hangausgleich ausgeführt werden kann.

Darüber hinaus ist eine Einflußnahme auf Belastungsgrenzen des Rumpfes des Fahrzeuges (ständige Schwingungstilgung) gegeben. Darüberhinaus ist das Nic­ ken und Wanken, das beim Anfahren und Bremsen aus der Fahrt heraus ent­ steht, bedämpfbar. Ebenso ist es durch die Vorgabe von Kennwerten möglich, daß der Fahrerstand beispielsweise bei Tordurchfahrten oder auch beim Ein-/ Aussteigen abgesenkt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Hydraulikzylinder einfach und/oder dop­ pelt wirkend ausgestaltet. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Hydraulikzylinder ist eine einfache und optimale Anpassung an vorhandene Hydraulikkreisläufe mög­ lich.

In Weiterbildung der Erfindung ist zumindest die Steuereinheit Bestandteil einer an sich bekannten Einheit zur elektrohydraulischen Regelung (EHR) zumindest einer Arbeitsvorrichtung des Fahrzeuges, insbesondere einer Hebevorrichtung. Durch Einbindung der aktiven Federung in die elektrohydraulische Regelung zu­ mindest einer Arbeitsvorrichtung (bspw. Frontkraftheber oder am Heck angeord­ nete Hebevorrichtung) und Verwendung der Komponenten der elektrohydrauli­ schen Regelung ist eine kostengünstige Realisierung der aktiven Federung ge­ geben. Darüber hinaus vermindert sich der erforderliche Montageaufwand und aufgrund des Einsatzes einer geringen Anzahl von Komponenten erhöht sich die Funktionssicherheit.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit eine Einrichtung zur Betäti­ gung der Stellglieder in Abhängigkeit von Stellgrenzen der Stellglieder auf. Die Verwendung einer solchen Einrichtung hat den Vorteil, daß die Stellglieder inner­ halb ihrer Stellgrenzen betätigt werden, so daß ein optimaler Einstellvorgang (Regelung) durchführbar ist. Dies hat insbesondere dann den Vorteil, wenn die Steuereinheit eine Regeleinrichtung mit einem Integralanteil aufweist. Bei einer solchen Regeleinrichtung kann es nachteiligerweise zu einer Betätigung der Stellglieder kommen, die deren Stellgrenze überschreitet. Daher ist in vorteilhafter Weise in der Steuereinrichtung eine solche Einrichtung vorhanden, die das Über­ schreiten der Stellgrenzen der Stellglieder wirksam verhindert.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Stellglieder eine elektrorheologische Flüssigkeit zur Einstellung des Verstellweges und die Steu­ ereinheit eine Einrichtung zur Beeinflussung der elektrorheologischen Flüssigkeit auf. Damit ist alternativ zur Verwendung von einem Hydraulikkreislauf eine Mög­ lichkeit gegeben, die aktive Federung zu realisieren. Zu diesem Zweck kann die Charakteristik des Stellgliedes durch Beeinflussung (Veränderung der angelegten Spannung) der elektrorheologischen Flüssigkeit beeinflußt werden. Diese alter­ native Ausgestaltung hat den Vorteil, daß sie konstruktiv einfach ist, da Flüssig­ keitskreisläufe einschließlich der erforderlichen Pumpen sowie Schlauchleitungen und Ventile nicht erforderlich sind.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen deren Realisierung vereinfacht dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 ein landwirtschaftliches Fahrzeug, insbesondere ein Traktor,

Fig. 2 eine Steuereinheit zur Realisierung der aktiven Federung.

Fig. 1 zeigt ein landwirtschaftliches Fahrzeug, welches vereinfacht und schema­ tisch als Traktor 1 dargestellt ist. Grundsätzlich ist der Gegenstand der vorliegen­ den Erfindung allgemein an bau- oder landwirtschaftlichen Fahrzeugen (bspw. auch Mähdrescher oder sonstige selbstfahrende Erntemaschinen) verwendbar. Der in Fig. 1 gezeigte Traktor 1 besteht im wesentlichen aus einem Fahrerstand 2, der offen oder geschlossen ist. Dieser Fahrerstand 2 ist auf einem Rumpf 3 über Stellglieder 4 aufgesetzt bzw. gelagert. Bei dem Rumpf 3 des Traktors 1 (bzw. allgemein des Fahrzeuges) handelt es sich bspw. um einen Rumpf in Blockbauweise, bei dem insbesondere der Motor, das Getriebe sowie der hintere Achslagerbock in Blockbauweise zusammengebaut sind. Alternativ dazu kann es sich bei dem Rumpf des Fahrzeuges auch um ein Chassis oder Rahmen handeln, an dem die genannten Komponenten wie bspw. Motor oder Getriebe und auch der Fahrerstand 2 (Kabine) angeordnet sind. Zur Lageerkennung sind im Bereich der nicht bezeichneten Vorder- und Hinterachse Sensoren 51 und 61 angeordnet, die wenigstens die in dem Traktor 1 auftretenden Längskräfte erfassen. Weiterhin ist es denkbar, daß außerhalb der Längsachse zusätzlich zu den Sensoren 51 und 61 weitere, in Fig. 1 nicht gezeigte, Sensoren 52 und 62 angeordnet sind, die zusätzlich die Querkräfte erfassen. Alternativ oder ergänzend zu den Sensoren 51, 52 und 61, 62 ist es vorgesehen, insbesondere in einem Mittenbereich des Traktors 1 oder in dem Fahrerstand 2 einen Lagesensor 7 einzusetzen, der ebenfalls Längs- und Querkräfte (Nicken und Wanken) erfassen kann. In Fig. 1 ist gezeigt, daß der Fahrerstand 2 über Stellglieder 4, die in den Endbereichen des Bodens des Fahrerstandes 2 angeordnet sind, auf dem Rumpf 3 aufgesetzt und - insbesondere unter Zwischenschaltung eines Gummilagers - gelagert ist. In vorteilhafter Weise sind insbesondere vier Stellglieder 4 in den Eckbereichen (von oben betrachtet) des Fahrerstandes 2 angeordnet. Dabei stützten sich die in Fahrtrichtung des Traktors 1 betrachteten hinteren Stellglieder 4 bspw. auf einem Achslagerbock, der sich dem Getriebe anschließt, ab.

Fig. 2 zeigt eine Steuereinheit zur Realisierung der aktiven Federung. Eine Steuereinheit 10, die singulär einsetzbar ist oder alternativ dazu Bestandteil einer im Fahrzeug schon vorhandenen elektrohydraulischen Regelung ist, steuert über Stellelemente 11 (insbesondere Ventile) die Stellglieder 4 (insbesondere Hydrau­ likzylinder) an. Eingangsseitig ist die Steuereinheit 10 mit den Sensoren 51, 52, und 61, 62 verbunden. Weiterhin kann die Steuereinheit 10 mit dem Lagesensor 7 oder mit weiteren Sensoren (insbesondere nicht gezeigte Drucksensoren in den Stellgliedern 4) verschaltet sein. Weiterhin ist die Steuereinheit 10 mit einer Ein­ gabeeinheit 12 verbunden, mit der die Vorgabe von Kennwerten durchgeführt werden kann. Schließlich weist die Steuereinheit 10 eine Einrichtung 13 zur Betä­ tigung der Stellglieder 4 in Abhängigkeit von Stellgrenzen der Stellglieder 4 auf. Hierbei ist es denkbar, daß die Stellgrenze der Stellglieder 4 in der Einrichtung 13 abgespeichert sind oder typabhängig erfaßt und abgespeichert werden oder über die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden.

Die Steuereinheit 10 und die mit ihr verschalteten Komponenten arbeiten wie folgt:
In einer Ruhestellung des Traktors 1 werden von den Sensoren 51, 52 und 61, 62 Kräfte bzw. Wege gemessen, die in der Steuereinheit 10 verarbeitet werden und eine Ruhe- bzw. Neutralstellung darstellen. In diesem Fall werden die Stellglieder 4 über die Stellelemente 11 bspw. dergestalt angesteuert, daß sämtliche Stell­ glieder 4 eine Mittenstellung einnehmen und der Fahrerstand 2 eine in Bezug auf den Rumpf 3 planparallele Stellung aufweist. Kommt es durch Bewegungen des Traktors 1 zu Weg- bzw. Kraftänderungen in den Sensoren 51, 52 und 61, 62, werden diese Änderungen in der Steuereinheit 10 entsprechend ausgewertet und das betreffende Stellglied oder die betreffenden Stellglieder in Abhängigkeit der erfaßten Änderungen derart angesteuert, daß der Fahrerstand 2 die vorher ein­ gestellte Ruhe- bzw. Normalstellung einnimmt. Für den Fall, daß das Einnehmen dieser Stellung nicht gewünscht oder nicht möglich ist, ist eine Arbeitsweise der Steuereinheit 10 derart denkbar, daß die von den Sensoren erfaßten Kraft- bzw. Wegänderungen im wesentlichen ausgeglichen werden.

Claims (10)

1. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug, insbesondere Traktor, zumindest mit einem Fahrerstand (2), insbesondere einer Kabine, wobei der Fahrerstand (2) wenigstens über Lagerelemente mit einem Rumpf (3) des Fahrzeuges in Verbin­ dung steht (aufgesetzt ist), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fahrerstand (2) und dem Rumpf (3) zumindest zwei Stellglieder (4) angeordnet sind und daß das Fahrzeug Sensoren (51, 52, 61, 62, 7) zur Lageerkennung des Fahrzeuges beziehungsweise des Fahrerstandes (2) aufweist, wobei eine Steuereinheit (10) im Fahrzeug vorgese­ hen ist, die in Abhängigkeit der Lageerkennung die Stellglieder (4) betätigt.

2. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (4) Hydraulikzylinder sind, die im wesentlichen in Endbereichen, insbesondere in Eckbereichen, des Bodens des Fahrerstandes (2) zum Rumpf (3) des Fahrzeuges hin gerichtet angeordnet sind.

3. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zumindest zwei Stellgliedern (4) bezie­ hungsweise Hydraulikzylindern jeweils ein Drucksensor angeordnet ist.

4. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder in einem bei dem land- oder bauwirtschaftlichen Fahrzeug an sich vorhandenen Hydraulikkreislauf unter Zwi­ schenschaltung von den einzelnen Hydraulikzylinder betätigenden Ventilen inte­ griert sind.

5. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung der Hydraulikzylinder ein eigener Hydraulikkreislauf vorgesehen ist.

6. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit (10) eine Eingabeeinheit (12) zumindest zur Vorgabe von Kennwerten, insbesondere von Feder-Kennwerten, zugeordnet ist.

7. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikzylinder einfach- und/oder doppelt­ wirkend ausgestaltet sind.

8. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Steuereinheit (10) Bestandteil einer an sich bekannten Einheit zur elektrohydraulischen Regelung (EHR) zumindest einer Arbeitsvorrichtung, insbesondere einer Hebevorrichtung, des Fahrzeuges ist.

9. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) eine Einrichtung (13) zur Betätigung der Stellglieder (4) in Abhängigkeit von Stellgrenzen der Stellglieder (4) aufweist.

10. Land- oder bauwirtschaftliches Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (4) eine elektrorheologische Flüs­ sigkeit zur Einstellung des Verstellweges aufweisen und die Steuereinheit (10) eine Einrichtung zur Beeinflussung der elektrorheologischen Flüssigkeit aufweist.