DE60217633T2

DE60217633T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Traktors in Kombination mit einem Bodenbearbeitungsgerät

Info

Publication number: DE60217633T2
Application number: DE60217633T
Authority: DE
Inventors: Andrew J. Shefford Scarlett; John C. MK45 3QU Lowe
Original assignee: CNH UK Ltd
Current assignee: CNH UK Ltd
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: EP1321017A1; US20030121674A1; EP1321017B1; GB0130673D0; US6666279B2; DE60217633D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Steuer- oder Regel-Vorrichtungen und -Verfahren für Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombinationen.
Unter „Traktor" wird irgendein Fahrzeug verstanden, das in der Lage ist, ein mit dem Boden oder Erdreich in Eingriff kommendes Arbeitsgerät zum Zweck der Bearbeitung des Bodens oder des Erdreichs oder von Gegenständen (beispielsweise Erntematerial, Futtermittel, Schalentiere) zu verarbeiten, die auf oder in dem Boden oder Erdreich liegen.
Typischerweise ist ein Traktor ein Fahrzeug mit Vierrad-Antrieb, das eine Anhängekupplung zum Anbringen eines Arbeitsgerätes hinter dem Fahrzeug aufweist. Es ist weiterhin gut bekannt, dass Traktoren Arbeitsgeräte, wie zum Beispiel Furchenpressen, schieben.
Eine typische Konfiguration eines Traktors schließt eine Fahrerkabine, die an der Rückseite des Fahrzeuges befestigt ist, und ein am vorderen Ende befestigtes Motor- und Getriebe-System ein. Es ist jedoch auch bekannt ein Mehrzweck-Fahrzeug zu schaffen, das als ein Traktor wirken kann und eine am vorderen Ende befestigte Kabine und darunter liegende Motor- und Getriebe-Systeme unterhalb einer Ladefläche aufweist.
Andere Formen von Traktoren schließen Zweirad-, Zweirad-getriebene Geräte und mit Gleisketten versehene Fahrzeuge ein, die zum Ziehen oder Schieben von Arbeitsgeräten angekoppelt werden können.
Die Erfindung bezieht sich auf alle derartige Traktoren und umfasst diese innerhalb ihres Schutzumfanges.
Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombinationen werden in weitem Umfang in verschiedenen Prozessen in der Landwirtschaft verwendet. Eine der üblichsten dieser Prozesse ist das Pflügen, bei dem ein Pflug hinter einem Traktor geschleppt wird. Traktoren können jedoch auch für eine große Vielzahl von anderen Operationen verwendet werden, wie zum Beispiel Sprühen, Furchenpressen, Eggen, Rechen, Sähen und eine Anzahl von spezialisierten Operationen, wie sie beispielsweise in Weingärten und Nassgebieten auftreten, in denen speziellen mit dem Boden in Eingriff kommende Arbeitsgeräte verwendet werden.
Entsprechend schließt der Begriff „Arbeitsgerät", wie er hier verwendet wird, ohne Beschränkung hierauf Pflüge, Eggen, Furchenpressen, Rechen, Sähmaschinen und tatsächlich jeden Gegenstand ein, der an einem Traktor angebracht oder von diesem betätigt werden kann und der die Wirkung hat, dass er den Energiebedarf des Traktors aufgrund des Eingriffs des Arbeitsgerätes mit dem Boden oder Erdreich oder mit darauf oder darin befindlichen Objekten vergrößert.
Eine elektronische Steuerung von Teilsystemen von Traktoren wird mehr und mehr üblich. Beispielsweise beschreibt die EP-A-0 838 141 ein integriertes Steuersystem für Traktoren (das mit der Marke „TICS" bezeichnet wird, die Gegenstand einer Gemeinschaftsmarken-Registrierung 1532696 ist), mit dessen Hilfe ein programmierter Mikroprozessor (oder eine Serie von Mikroprozessoren) die Arbeitsgeschwindigkeit eines Traktors beispielsweise bei Pflug-Arbeiten dadurch zu einem Maximum gemacht wird, dass die Arbeitsgeräte-Zugkraft gegen ein eingeschwungenes Bezugsmodell verglichen wird und bei dem Arbeitsgeräte-Arbeitsbreiten- und Getriebeübersetzungsverhältnis-Einstellungen durchgeführt werden, um eine maximale Arbeitsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig eine vorgegebene Arbeitsgeräte-Arbeits-Tiefe aufrechterhalten wird.
Es gibt vier einfach zu identifizierende Teilsysteme einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination, die unter der Steuerung einer Anordnung arbeiten, wie der oben erwähnten TICS. Die Teilsysteme beeinflussen die Betriebsleistung der Kombination. Diese sind wie folgt:

– der Traktor-Motor;
– das Traktor-Getriebe
– das Arbeitsgerät; und
– die Reifen-/Boden-Grenzfläche.

Wie dies in der EP-A-0 838 141 beschrieben wurde, hat es sich in der Praxis als unmöglich erwiesen, eine Traktor-/Arbeitsgeräte-Steuerung unter Verwendung eines dynamischen Bezugs-Modells erfolgreich auszuführen. Die Anordnung nach der EP-A-0 838 141 schließt daher ein stetiges Bezugs-Modell ein.
Bei der Verwendung eines derartigen Modells ist es erforderlich, dass die Steuer-Software genau erzeugte Daten über den Einfluss von Variablen auf das Verhalten und/oder die Betriebsleistung der Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination verarbeitet.
Es ist sehr einfach möglich, Echtzeit-Daten über das Motor-Drehmoment und die Motor-Regler-Einstellung über die Verwendung von Sensoren zu gewinnen. Eine geeignete Form eines Motor-Drehmoment-Sensors ist beispielsweise in der EP-A-0 741 286 beschrieben.
Es ist weiterhin eine einfache Angelegenheit, unter Verwendung bekannter Wandler das ausgewählte Getriebe-Übersetzungsverhältnis festzustellen und ein diesem entsprechendes Signal zur Verwendung durch die Steuer-Software zu erzeugen.
Eine Vorhersage der horizontal wirkenden Last, die sich aus dem Eingriff des Arbeitsgerätes mit dem Boden (oder mit Gegenständen, wie erwähnt) ist ebenfalls möglich. Das in der EP-A-0 838 141 beschriebene Verfahren schließt für diesem Zweck eine Abschätzung des vorherrschenden Bodenfestigkeits-Wertes (oder eines Äquivalents hiervon im Fall des Eingriffs des Arbeitsgerätes mit einem anderen Medium als dem Erdreich) während der Kalibrierung der Vorrichtung ein, die in der Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination enthalten ist.
Bisher hat es jedoch keinen Vorschlag für die Lieferung einer Echtzeit-Information über die Wirkung der vorherrschenden Reifen-/Boden-Schnittstelle auf das Betriebsverhalten einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination gegeben. Wenn ein mit Rädern versehener Traktor ein Arbeitsgerät entweder durch Schleppen oder Schieben des Arbeitsgerätes antreibt, tritt ein gewisses Ausmaß eines sogenannten „Radschlupfes" auf. Der Radschlupf, der als ein Prozentwert ausgedrückt wird, ändert sich in Abhängigkeit von mehreren Faktoren, unter Einschluss von Folgendem:

– den Traktionsbedingungen, die ihrerseits von:
– dem Bodentyp und der Dichte abhängen;
– den Boden-Feuchtigkeits-Bedingungen; und
– dem Vorhandensein von beispielsweise Erntematerial-Rückständen auf der Bodenoberfläche abhängen; und
– Fahrzeug-Faktoren unter Einschluss von Folgendem:
– der Reifengröße;
– dem Reifenzustand;
– der Verwendung von Ballast (Gewichtsverteilung) des Traktors; und
– ob der Traktor ein Zweirad-Antriebs-(2WD-) oder Vierrad-Antriebs-(4WD-)Fahrzeug ist.

Die Größe der Reifen und deren Zustand (was die Fläche der Reifen-Oberfläche in Kontakt mit dem Boden) bestimmt, ändern sich in der Praxis beispielsweise während einer Pflüge-Vorganges nicht. In ähnlicher Weise ist die Verwendung von Ballast auf dem Fahrzeug, zumindest in Nordeuropa, mit großer Wahrscheinlichkeit während beispielsweise eines Pflüge-Vorganges unveränderlich. Dies ergibt sich daraus, dass in Nordeuropa der einzige Faktor, der wahrscheinlich Änderungen in der Fahrzeug-Ballast-Verteilung hervorruft, der graduelle Verbrauch des Treibstoffs in den Tanks des Traktors ist. Diese Massenänderung ist verglichen mit der Masse des Traktors von vernachlässigbarer Bedeutung.
In Nordamerika ist es bekannt, Stickstoffammoniak während Bodenauflockerungs-Operationen zu injizieren. Das Stickstoffammoniak wird typischerweise in einem Tank an der Vorderseite des Traktors gespeichert. Eine Verringerung des Pegels an Stickstoffammoniak während der Bodenbearbeitung kann (in Abhängigkeit von der Masse des abgegebenen Stickstoffammoniaks) eine merkliche Auswirkung auf die Ballast-Verteilung des Traktors haben.
Für eine vorgegebene Traktor- und Arbeitsgeräte-Kombination ist es möglich, eine sogenannte „Schlupf-Zug-" Kurve abzuleiten, die eine Kurve des prozentualen Radschlupfes (y-Achse) gegenüber der horizontal wirkenden Kraft ist (die als Zugwiderstandskraft in kN bezeichnet wird, wenn der Traktor ein Arbeitsgerät zieht), die sich aus dem Eingriff des Arbeitsgerätes ergibt (x-Achse). Der Ausdruck „Schlupf-Zug" wird selbst dann verwendet, wenn der Traktor zum Schieben statt zum Schleppen eines Arbeitsgerätes angeordnet ist.
In der Vergangenheit wurde die Möglichkeit von Änderungen der Schlupf-Zug-Charakteristik in weitem Umfang in der Software ignoriert, die für die Vorhersage der Betriebsleistung einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination verantwortlich ist. Stattdessen war es in der Praxis üblich, einfach eine eindimensionale Nachschlage-Tabelle zu verwenden, die in einem Speicher gespeichert war, der einen Teil der Steuer-Vorrichtung bildete, und die eine idealisierte Schlupf-Zug-Kurve der Verwendung einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination in einem „sandigen lehmigen stoppeligen" (SLS-)Boden darstellt.
Diese Lösung war allgemein aus den folgenden Gründen annehmbar:

– die SLS Schlupf-Zug-Kurve ist ziemlich konservativ. Die Zugkraft, die bei einem vorgegebenen Schlupf-Wert (für die gleiche Reifengröße und Fahzeugmasse) erzeugt werden kann, hängt von der von Natur aus vorliegenden Bodenfestigkeit und der Reibungs-Eigenschaft der Oberfläche ab. Entsprechend ist, obwohl sandiger Boden ähnliche Schlupf-Zug-Charakteristiken über einen weiten Bereich von Feuchtegehalten liefert (bis seine Tragfähigkeit schließlich verringert ist), ein lehmhaltiger Boden von Natur aus fester und kann daher eine größere Traktion ergeben. Der Bereich von Feuchtegehalten, über den dies erreicht werden kann, ist jedoch schmaler, wobei eine zunehmende Feuchtigkeit einen schnellen Anstieg des Radschlupfes hervorruft. Entsprechend liefert in der Mehrzahl der Feldbedingungen, unter denen ein Pflügen in Betracht kommt, die SLS-Kurve einen annehmbaren Schätzwert (oder möglicherweise eine Unterschätzung) der Zugwerte zurück, die bei irgendeinem vorgegebenen Schlupf erzeugt werden können.
– Zusätzlich ist ein Reifen-Boden-Traktions-System ein relativ stabiles fehlertolerantes System bei dem Schlupf-Werten, bei denen TICS versucht, mit einer maximalen Feld-Effizienz zu arbeiten (11–14% Schlupf). Zu bestimmten Zeiten (bei trockenen, guten Traktions-Bedingungen), kann die Traktions-Grenzfläche unterbelastet zu sein scheinen (8–10% Schlupf), doch ist dies in vielen Fällen ein Ergebnis eines Kompromisses zwischen der verfügbaren Motorleistung, der durch das Arbeitsgerät hervorgerufenen Widerstandskraft und der Fahrzeug-Ballastverteilung und Reifengröße.

Trotz der allgemeinen Annehmbarkeit der einzigen SLS-Schlupf-Zugkraft-Kurve, wie sie erläutert wurde, hat sich die Notwendigkeit einer größeren Robustheit der Steuerung ergeben. Diese Notwendigkeit hat sich hauptsächlich aus Folgendem ergeben:

– der Verwendung von Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombinationen, die nicht genau zu dem SLS-Boden passen, auf dem die gespeicherte SLS-Schlupf-Zugkraft-Kurve beruht; und
– der Verwendung einer fehlangepassten Traktor- und Arbeitsgeräte-Kombination.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 geschaffen. Das Verfahren nach Anspruch 1 ist zur Verwendung mit einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination geeignet, bei der ein oder mehrere Merkmale des Arbeitsgerätes einstellbar sind, um die in Horizontalrichtung wirkende Last (Zugkraft) zu ändern, die auf den Traktor einwirkt.
Das Verfahren nach Anspruch 1 verbessert weiterhin in vorteilhafter Weise die Robustheit und Genauigkeit der Steuerung der Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination. Vorzugsweise schließt das Verfahren die Auswahl eines Übersetzungsverhältnisses ein, von dem bekannt ist, dass es für die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination und für die in Betracht gezogene Aufgabe geeignet ist.
Ein erfahrener Traktor-Fahrer weiß, dass bei der Ausführung bestimmter Aufgaben lediglich ein begrenzter Bereich von Traktor-Übersetzungsverhältnissen geeignet ist. Das Verfahren umfasst in vorteilhafter Weise innerhalb seines Grundgedankens die Auswahl des Übersetzungsverhältnisses, das aus der Gruppe von geeigneten Übersetzungsverhältnissen für die betreffende Aufgabe ausgewählt ist.
Vorzugsweise ist die vorgegebene Motor-Regler-Einstellung die Einstellung, die einer maximalen Drehzahl des Traktor-Motors bei dem ausgewählten Übersetzungsverhältniss entspricht. Dieses Merkmal des Verfahrens ergibt in vorteilhafter Weise eine zweckmäßige Bezugswert-Einstellung, obwohl andere Regler-Einstellungen ausgewählt werden können, wenn dies erwünscht ist.
Vorzugsweise schließt der Schritt des Einstellens von ein oder mehreren Einstellungen des Arbeitsgerätes bei seiner Ausführung die Vergrößerung der Arbeitstiefe eines Arbeitsgerätes mit einstellbarer Arbeitstiefe ein. Ein derartiger Schritt vergrößert bei wiederholter Ausführung aufeinanderfolgend die auf die Traktor-/Arbeitsgeräte-Anhängekupplung ausgeübte Zugkraft, was es ermöglicht, dass das Kalibrierverfahren über einen Bereich von Belastungen ausgeführt wird.
Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt des Einstellens von ein oder mehreren Einstellungen des Arbeitsgerätes die Vergrößerung der Breite eines hinsichtlich seiner Breite einstellbaren Arbeitsgerätes einschließen. Dieser Schritt vergrößert bei seiner wiederholten Ausführung ebenfalls sequenziell die Belastung des Traktors.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Arbeitsgeräte-Arbeitstiefe auf einen vorgegebenen Wert eingestellt, bevor die Einstellung der Arbeitsbreite beginnt. Diese bevorzugte Reihenfolge der Verfahrensschritte ist vorteilhaft, weil es unter manchen Bodenbedingungen und bei manchen Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombinationen möglich ist, durch die Einstellung der Arbeitstiefe allein eine Größe des Radschlupfes zu erreichen, der den normalen Arbeitsbereich übersteigt. Unter solchen Bedingungen besteht kein Bedarf an einer zusätzlichen Vergrößerung der Arbeitsbreite des Arbeitsgerätes, um den vollen Bereich von Test-Belastungen für die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination zu schaffen. Dies ist vorzuziehen, weil Traktor-Betreiber es im allgemeinen vorziehen, eine konstante Furchenbreite beim Pflügen eines Feldes aufrecht zu erhalten.
Dennoch ist es innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung möglich, eine weitere Einstellung der Arbeitsgeräte-Arbeitstiefe nach dem Beginn der Einstellung der Arbeitsgeräte-Breite zu ermöglichen. Diese Möglichkeit erlaubt vielfältige Optionen zur Vergrößerung des Traktor-Radschlupfes auf einen vorgegebenen Schwellenwert. Vorzugsweise ist der vorgegebene Radschlupf-Schwellenwert 28%. Sobald die horizontal auf den Traktor einwirkende Last ausreichend ist, arbeitet durch die Ausführung des Verfahrens der Erfindung zum Bewirken dieses Ausmaßes an Radschlupf der Traktor weit außerhalb seines normalen effizienten Bereiches. Derzeit besteht daher kein Bedarf an der Gewinnung weiterer Daten, nachdem ein Radschlupf-Wert von 28% erreicht wurde.
Zweckmäßigerweise schließt der Schritt (vii) des Vergleichs der gespeicherten Werte mit den Bezugsdaten die folgenden Teilschritte ein:

(vii) (a) Bestimmen, aus den genannten gespeicherten Werten, eines Bezugswertes der horizontal wirkenden Last, der einem vorgegebenen Bezugs-Radschlupf-Wert entspricht; und
(vii) (b) Umsetzen des Bezugswertes der horizontal wirkenden Last auf eine Serie von Bezugsdaten, um die Auswahl eines Satzes der Bezugsdaten zu ermöglichen. Spezieller gesagt schließt der Teilschritt (vii) (a) den weiteren folgenden Teilschritt ein:
(vii) (c) Bestimmen des Wertes der horizontal wirkenden Last bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert durch Interpolation zwischen zwei oder mehreren der Werte, die in einer Speichereinrichtung gespeichert sind.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Bezugsdaten eine Vielzahl von Kurven für den charakteristischen Radschlupf/die charakteristische horizontal wirkende Kraft-(Schlupf-Zug-Kurven) sind, und dass der Schritt (viii) der Auswahl eines Satzes von Bezugsdaten den folgenden Teilschritt einschließt:

(viii) (a) Auswahl einer der genannten Kurven durch Identifizieren der Kurve aus der Vielzahl, die am genauesten dem Bezugswert der horizontal wirkenden Last bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert angenähert ist.

Diese Merkmale ermöglichen in vorteilhafter Weise eine geradlinige Manipulation der aufgezeichneten Daten und ihrem Vergleich mit vorher vorhandenen Schlupf-Zug-Kurven. Die Verwendung einer Vielzahl von Schlupf-Zug-Kurven vergrößert stark die Genauigkeit des Modells verglichen mit der Anordnung nach dem Stand der Technik, die lediglich eine einzige derartige Kurve verwendet hat.
Mit aller Wahrscheinlichkeit liegt der Bezugswert der horizontal wirkenden Last bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert, der bei einer bevorzugte Ausführungsform ein Radschlupf von 25% ist, nicht exakt auf einer der Schlupf-Zug-Kurven. Daher schließt das Verfahren der Erfindung vorzugsweise die Addition von positiven und negativen Toleranzen zu jeweiligen Werten ein, die durch die Bezugs-Kurven bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert dargestellt sind. Dies heißt mit anderen Worten, dass das Verfahren effektiv eine „Verbreiterung" der Kurven zumindest an dem Bezugs-Radschlupf-Wert einschließt, sodass irgendein vorgegebener Bezugswert der horizontal wirkenden Last bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert eine der Kurven schneidet.
Um eine Robustheit dieser Technik sicherzustellen, ist der Modulus der positiven Toleranz, die zu jedem derartigen Bezugswert hinzu addiert wird, größer als der Modulus der negativen Toleranz, die hinzu addiert wird, sein. Aus diesem Grunde ist es weiterhin wünschenswert, dass die Summe des Modulus der positiven Toleranz, die zu einer ersten dieser Bezugs-Kurven hinzugefügt wird, und der Modulus der negativen Toleranz, die zu der nächsten aufeinanderfolgenden Bezugs-Kurve entlang einer Linie hinzu addiert wird, die den Bezugs-Radschlupf-Wert darstellt, gleich dem Abstand entlang der Linie ist, durch den die ersten und zweiten Bezugs-Kurven voneinander getrennt sind.
Die vorstehenden Merkmale stellen sicher, dass die „Verbreiterung" der Bezugs-Schlupf-Zug-Kurve ausreichend ist, damit irgendein Bezugswert der horizontal wirkenden Last, der während der Ausführung des Verfahrens wahrscheinlich aufgezeichnet wird, eine der Kurven schneidet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis des Modulus der positiven Toleranz zu dem Modulus der negativen Toleranz 3:2.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die Bezugs-Kurven als eine zweidimensionale Nachschlage-Tabelle in einem Speicher gespeichert.
Das Verfahren der Erfindung schließt weiterhin die folgenden optionalen Schritte ein:

– Feststellen, ob während des Schrittes (i) die Traktor-Motordrehzahl kleiner als ein vorgegebenes Minimum ist; und
– Feststellen, ob während des Schrittes (i) der Traktor-Radschlupf ein vorgegebenes anfängliches Radschlupf-Maximum übersteigt.

In jedem Fall ist es möglich, als ein Ergebnis einer derartigen Detektion erforderlichenfalls eine weitere Steuerwirkung einzuleiten. Beispielsweise ist es für das Verfahren möglich, die Übertragung einer Mitteilung an ein in der Kabine angeordnetes Anzeigegerät dahingehend einzuschließen, dass ein Abwürgen des Motors unmittelbar bevorsteht, und zwar aufgrund dessen, dass der Kalibrierlauf in einem zu hohen Getriebe-Übersetzungsverhältniss versucht wird, oder aus einem anderen Grund; oder eine Mitteilung, die anzeigt, dass die Zugwiderstandsbelastung, die durch das Arbeitsgerät hervorgerufen wird, ein zu hohes Ausmaß an Radschlupf hervorruft, als dass die Kalibrierung in sinnvoller Weise ausgeführt werden könnte.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination geschaffen, das die folgende Schritte einschließt:

(i) Ausführen eines Verfahrens, wie es hier definiert ist; und
(ii) Ausführen eines Steuer- oder Regelvorganges unter Verwendung des resultierenden ausgewählten Satzes von Bezugsdaten.

Der Steuer- oder Regelvorgang kann beispielsweise den Betrieb eines Software-Programms von der Art einschließen, wie es in der EP-A-0 838 141 beschrieben ist, wobei der resultierende ausgewählte Satz von Bezugsdaten als Eingang hierfür verwendet wird.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination geschaffen, wie sie im beigefügten Anspruch 20 definiert ist.
Optionale Merkmale der Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination sind in den beigefügten Ansprüchen 22 bis 25 definiert. Die Ansprüche 24 und 25 geben Einzelheiten vorteilhafter Anordnungen für die Speicherung der Bezugsdaten in einer Weise an, die für die Implementierung der Verfahren der hier definierten Erfindung geeignet ist.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Form eines nicht beschränkenden Beispiels, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination gemäß der Erfindung ist;
2 ein Ablaufdiagramm ist, das die Schritte eines ersten Gesichtspunktes des Verfahrens der Erfindung zeigt;
3 eine Technik gemäß der Erfindung zur Verbreiterung von gespeicherten Bezugs-Schlupf-Zug-Kurven derart zeigt, dass sichergestellt ist, dass sie sich mit aufgezeichneten Lastwerten schneiden; und
4 grafisch eine Technik gemäß der Erfindung für die Auswahl einer Bezugs-Schlupf-Zug-Kurve zur Verwendung in einem nachfolgend ausgeführten Steuer- oder Regelverfahren zeigt.
In den Zeichnungen ist ein landwirtschaftlicher Traktor oder Ackerschlepper gezeigt, der mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Wie dies bei heute verwendeten derartigen Fahrzeugen üblich ist, hat der Traktor 10 eine Anzahl von angetriebenen, mit dem Boden in Eingriff kommenden Bauteilen in Form von vorderen 11 und hinteren 12 Paaren von angetriebenen Rädern, obwohl, wie dies erwähnt wurde, auch andere Arten von Traktoren, unter Einschluss derjenigen, die keine vier angetriebenen Räder und/oder eine am hinteren Ende befestigte Fahrerkabine einschließen, innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung liegen. Als Beispiel einer anderen Art von Traktoren sind Fahrzeuge bekannt, bei denen eines oder beide Paare von angetriebenen Rädern durch Sätze von Gleisketten ersetzt sind. Derartige Traktoren liegen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung. Der Traktor 10 weist weiterhin einen (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Motor, ein Getriebe-System unter Einschluss eines Getriebe-Gehäuses, eines Verteilergetriebe-Gehäuses und geeigneter Differenzial-Getriebe für die angetriebenen Räder; eine Fahrerkabine 13 und eine Dreipunkt-Anhängekupplung 15 an dem hinteren Ende des Fahrzeuges zwischen den Hinterrädern zur Anbringung eines einstellbaren Arbeitsgerätes auf, das bei der dargestellten Ausführungsform ein Pflug 60 ist.
Somit kann die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination 10 so betrachtet werden, als ob sie eine Anzahl von steuerbaren Teilsystemen umfasst, von denen jedes die Betriebsleistung des Traktors in Abhängigkeit von den vorherrschenden Bedingungen beeinflusst. Die Teilsysteme schließen den Motor (auf eine von zwei Arten einstellbar, das heißt mit Hilfe einer Drosselklappen-Einstellung, oder mit Hilfe einer Motorregler-Einstellung, in Abhängigkeit von dem Motortyp); das Getriebe (einstellbar aufgrund der Auswahl von Übersetzungsverhältnissen); die Dreipunkt-Anhängekupplung 15; und den Pflug 60 ein, der in einer nachfolgend beschriebenen Weise durch die Einstellung von einem oder mehreren Stellgliedern einstellbar ist.
Die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination 10 schließt eine Vielzahl von nachgeführten oder Slave-Steuer-Einrichtungen für die Teilsysteme in Form von Mikroprozessoren 40, 41, 42, 43 und 48 ein. Ein externes hydraulisches Steuer-Teilsystem 40 steuert die Strömung von Hydraulikflüssigkeit an die Stellglieder, die außerhalb des Traktors angeordnet sind, und die Hydraulikleistung von dem an Bord des Traktors befindlichen Hydraulikkreis abnehmen.
Bestimmte Parameter der Motor-Betriebsleistung werden mit Hilfe eines Motor-Management-Systems gesteuert, das einen Mikroprozessor 41 einschließt, der die Motor-Betriebsleistung in Abhängigkeit von den Drosselklappen- oder Motorregler-Einstellungen optimiert, die entweder von dem Traktor-Fahrer unter Verwendung geeigneter Steuer-Bauteile, die schematisch bei 21 angegeben sind, oder von einer programmierbaren Steuer-Einrichtung eingegeben werden, die als ein weiterer Mikroprozessor gebildet ist, der ebenfalls schematisch durch die Bezugsziffer 21 bezeichnet ist (und mit weiteren Einzelheiten in der EP-A-0 838 141 beschrieben ist), der sich in der Kabine des Fahrzeuges nach 1 befindet. Das Motor-Management-System arbeitet durch die Einstellung verschiedener Parameter, wie zum Beispiel des Dosiervolumens eines Treibstoff-Einspritzsystems, der Zeitsteuerung des Treibstoff-Einspritzsystems, des Ladedruckes eines Turboladers (falls vorhanden), des Öffnens von Motor-Ventilen und des Öffnens von Teilen des Fahrzeugs-Abgassystems über in geeigneter Weise mit Leistung versorgte Stellglieder, wie zum Beispiel Elektromagnete.
Der Traktor 10 schließt ein halbautomatisches Getriebesystem ein, bei dem das ausgewählte Übersetzungsverhältnis durch eine Slave-Steuer-Einrichtung in der Form eines Mikroprozessors 42 bestimmt wird, der auf eine oder mehrere Magentspulen wirkt, um Zahnradsätze des Getriebes und/oder Zahnräder des Übertragungsgetriebes einzukuppeln und auszukuppeln, und zwar in Abhängigkeit von den Einstellungen einer Vielzahl von Gangschalthebeln in der Fahrerkabine 13 oder in Abhängigkeit von Signalen von dem Mikroprozessor 21.
Die Ausführungsform nach 1 schließt einen Anhängekupplungs-Mikroprozessor 43 und einen Pflug-Steuer-Mikroprozessor 48 ein. Der Mikroprozessor (Slave-Steuer-Einrichtung) 43 steuert die Positionen (das heißt die Höhen) der Elemente der Arbeitsgeräte-(Dreipunkt-)Anhängekupplung 15. Der Mikroprozessor 43 steuert wiederum eine Anzahl von Stellgliedern, wie zum Beispiel die Magnetspulen, in Abhängigkeit von den Einstellungen von Steuerhebeln usw. in der Fahrerkabine 13, in Abhängigkeit von Signalen, die von einem weiteren Mikroprozessor 21 empfangen werden, oder während der Ausführung des Verfahrens der EP-A-0 838 141, in Abhängigkeit von seiner eigenen Programmierung.
Der Mikroprozessor 48 ist bei der in 1 gezeigten Ausführungsform betriebsmäßig mit Stellgliedern, beispielsweise jeweiligen Hydraulik-Stellgliedern, zur Einstellung der Breite des Pfluges, zum Umkehren des Pfluges an dem Ende jeder Furche (Stellglied 53) und zum Einstellen der Pflug-Arbeitstiefe verbunden. Der Mikroprozessor 48 arbeitet in Abhängigkeit von Signalen, die von dem Mikroprozessor 21 empfangen werden, von Hebeleinstellungen in der Fahrerkabine 13 oder entsprechend seiner eigenen Programmierung. Die Pflug-Einstell-Stellglieder sind als solche bekannt und sind optionale Merkmale der Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombinationen.
Die 1 zeigt weiterhin optionale Sensoren 48a, 48b und 48c (die schematisch dargestellt sind), deren Zweck die Feststellung des Zustandes der verschiedenen Pflug-Einstell-Stellglieder ist. Der Sensor 48a stellt den Zustand des Pflug-Wende-Stellgliedes 43 fest und zeigt damit die Ausrichtung des Pfluges an. Die Sensoren 48b und 48c stellen die Arbeitstiefe beziehungsweise die Arbeitsbreite des Pfluges 60 fest.
Die Mikroprozessoren sind vorzugsweise miteinander über einen Fahrzeug-CAN-BUS 49 verbunden, von dem eine Verlängerung 49a den Mikroprozessor 48 (und Sensoren 48a–48c) über einen Knoten 49b verbindet.
Auf der Fahrerkabine 13 ist ein optionaler GPS-Positions-Sensor 14 befestigt, der ebenfalls mit dem CAN-BUS und damit mit den Mikroprozessoren verbunden ist.
Der Pflug 60 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Aufsattel-Arbeitsgerät. Die am Arbeitsgerät befestigten Stellglieder werden weiter unten ausführlicher beschrieben. Unter „aufgesattelt" wird ein Arbeitsgerät verstanden, bei dem die Arbeitstiefe seines vorderen Teils 60a durch Einstellen der Höhe der Traktor-Arbeitsgeräte-Anhängekupplung 15 eingestellt wird, während die Höhe eines zweiten Teils 60b an der Rückseite des Teils 60a durch ein Stellglied 51 an dem Arbeitsgerät selbst eingestellt wird.
Die Verwendung eines geschleppten aufgesattelten Arbeitsgerätes ist für die Durchführung des Verfahrens des ersten Gesichtspunktes der Erfindung nicht unbedingt wesentlich, die, wie dies weiter oben erwähnt wurde, zur Steuerung von Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombinationen unter Einschluss einer weiten Vielzahl von Arbeitsgeräten geeignet ist, die nicht notwendiger Weise hinter dem Traktor geschleppt werden müssen.
Wie dies in 1 gezeigt ist, schließt der Pflug 60 entlang eines Teils seiner Länge ein an einer Mittelachse befestigtes Rad 52 ein, gegenüber dessen Position der hintere Abschnitt 60b des Pfluges 60 verschwenkbar ist. Das Stellglied 51 arbeitet unter der Steuerung des Mikroprozessors 40, um ein derartiges Verschwenken des hinteren Abschnittes 60b des Pfluges in Abhängigkeit von einem Steuer-Algorythmus zu bewirken.
2 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Kalibrieren einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination entsprechend den vorherrschenden Schlupf-Zug-Bedingungen.
Nachfolgend zum Start der Prozedur, wie dies durch den Block 70 verdeutlicht ist, der verschiedene Software-Initialisierungs-Subroutinen einschließt, führt der Traktor-Fahrer die am Block 71 angegebenen Operationen aus. Diese sind die Auswahl eines Getriebeganges von dem der Fahrer weiß, dass er für den beabsichtigten Arbeitsvorgang annehmbar ist; den Beginn beispielsweise des Pflügens, und unter der Annahme, dass die Breite des Arbeitsgerätes, das die ausgewählte Aufgabe ausführt, einstellbar ist, Verringern der Arbeitsgeräte-Breite in der erforderlichen Weise auf den minimal möglichen Wert.
Nachfolgend zeigt der Block 72 zwei Aktionen an, die bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Initialisierung der eigentlichen Kalibrierroutine erforderlich sind. Dies sind die Beschleunigung des Motors auf die Vollgas-Stellung, und die Aufrechterhaltung der Arbeitsgeräte-Arbeitstiefe (in der erforderlichen Weise) auf eine Anfangseinstellung. Diese und nachfolgende Schritte des Verfahrens der Erfindung erfolgen bei der bevorzugten Ausführungsform automatisch. Die auf den Block 72 folgenden Schritte bilden die Kalibrierroutine des Verfahrens gemäß der Erfindung.
An dem nächsten Block 73, entscheidet die Software nach einer Stabilisierungs-Verzögerung, die bei der bevorzugten Ausführungsform 6 Sekunden beträgt, ob es eine Gefahr eines Abwürgens des Motors gibt. Dies wird durch eine Abschätzung der gemessenen Motordrehzahl bestimmt. Wenn diese kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist (1675 U/min bei der bevorzugten Ausführungsform) so bricht die Software ab (Blöcke 74, 76 und 77). Der Block 74 ist ein „Motor-Überlast-" Block, der beispielsweise über die Fahrer-Schnittstellen-Anzeige 21 eine Mitteilung dahingehend senden könnte, dass der Motor kurz vor dem Abwürgen steht. Der Motor-Überlast-Schritt 74 und/oder der Schritt 76 der Abbruch-Routine könnten bei bevorzugten Ausführungsformen Subroutinen initialisieren, die ein Schalten des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses und/oder ein Anheben des Arbeitsgerätes in der erforderlichen Weise hervorrufen könnten, um den Zustand eines Abwürgens des Motors zu vermeiden. Der Block 77 beendet die Prozedur.
Unter der Annahme, dass die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination und die Bodenbedingungen derart sind, dass keine Gefahr eines Abwürgens des Motors besteht, bestimmt die Software als nächstes (Block 78) ob der anfängliche Schlupf, der sich aus dem Eingriff des Arbeitsgerätes mit dem Boden ergibt und einen hohen Wert aufweist, innerhalb annehmbarer Grenzen liegt. Wenn entweder der Schlupf 20% übersteigt oder die horizontal wirkende Belastung (Zugkraft), die an dem Anhängebolzen 48a gemessen wird, einen vorgegebenen Wert übersteigt (beispielsweise 99 kN in der getesteten Konfiguration) so endet die Routine durch Implementieren der Aktionen, die durch die Blöcke 79 (anfänglicher Schlupf zu hoch), 76 (Abbruch-Routine) und 77 (End-Routine) dargestellt sind. In anderen Ausführungsformen der Erfindung muss die Zugkraft nicht an dem Anhängebolzen gemessen werden. Sie kann beispielsweise an einem Schwungrad-Drehmoment-Sensor gemessen werden, wie dies vorstehend beschrieben wurde, oder an irgendeiner anderen Stelle.
Der Block 79 ist ähnlich dem Block 64 dahingehend, dass er optional eine Fehlermitteilung erzeugt, die über das Gerät 21 angezeigt wird und anzeigt, dass der an dem Traktor-Rädern auftretenden anfängliche Schlupf einen zu hohen Wert aufweist, um die Erfassung aussagekräftiger Daten zu ermöglichen. Dies kann das Ergebnis davon sein, dass der Traktor-Fahrer versucht, ein zu großes Arbeitsgerät für den Bodenzustand bezüglich des Motor-Drehmomentes, des Reifentyps usw. zu schleppen. Wenn dies der Fall ist, so gibt es eine begrenzte Anzahl von Abhilfe-Maßnahmen, die die Software ausführen kann. Eine dieser Maßnahmen könnte beispielsweise das Anheben eines Teils oder des gesamten Pfluges mit Hilfe einer Betätigung der Anhängekupplung 15 und des Stellgliedes 51 beinhalten.
Unter der Annahme, dass die anfänglichen Schlupf-Bedingungen innerhalb annehmbarer Grenzen liegen, bewegt sich der Traktor über das Feld vorwärts (Block 81) und erfasst horizontal wirkende Last-(Zugkraft oder Zugwiderstands-) und (Rad-)Schlupfdaten. Aus den erfassten Daten berechnet die Software den mittleren Zugwiderstand und die mittleren Schlupf-Werte. Nach weiteren Prüfungen (Blöcke 82 und 83) hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit eines Abwürge-Zustandes (beispielsweise Motordrehzahl < 1675 U/min) und hinsichtlich des Überschreitens vorgegebener Schwellenwerte durch die Schlupf- und Zugkraf-Werte (beispielsweise Schlupf > 28% und Zugkraft > 99 kN) schätzt die Software als nächstes (Block 84) ab, ob die Arbeitsgeräte-Arbeitstiefe größer (höher) als ein vorgegebener maximaler Grenzwert (beispielsweise 300 mm) ist.
Der maximale Grenzwert entspricht der niedrigsten Arbeitstiefe des Arbeitsgerätes. Unter der Annahme, dass Raum für eine Abwärts-Einstellung des Arbeitsgerätes 60 verbleibt, bewirkt die Software am Block 86 bei der bevorzugten Ausführungsform das Absenken des vorderen Endes des Arbeitsgerätes um einen Schritt-Wert von 3%. Das Absenken kann beispielsweise durch eine Drehung der Dreipunkt-Anhängekupplungs-Schwenkwelle zm Absenken des Arbeitsgerätes erfolgen.
Nach einer weiteren kurzen Stabilisierungs-Verzögerung (beispielsweise 4 Sekunden), die am Block 87 dargestellt ist, führt die Software-Routine dann eine Schleife zurück zum Block 81 aus, und von diesem Punkt aus wiederholt sich das Verfahren, um einen weiteren Datenerfassungs-Lauf zu schaffen.
Wenn bei einer nachfolgenden Wiederholung die Feststellung am Block 83 anzeigt, dass der vorherrschende Schlupf-Wert (bei der bevorzugten Ausführungsform) 28% übersteigt und/oder die gemessene Zugkraft 99 kN übersteigt, so beendet die Software die Kalibrier-Routine, wie dies durch die Blöcke 88, 89 und 91 angezeigt ist. Der Block 88 schließt die optionale Übertragung einer Mitteilung an die Fahrer-Schnittstelle 21 ein, die einen erfolgreichen Abschluss der Kalibrierung anzeigt. Die Blöcke 89 und 91 beenden die Routine und führen zu deren Verlassen.
Wenn andererseits nach einer oder mehreren Wiederholungen der durch die Bezugsziffer 92 bezeichneten Schleife die Feststellung am Block 83 anzeigt, dass die Schlupf- und/oder Zugkraft-Wert kleiner als die bevorzugten Schwellenwerte sind, so geht die Steuer-Routine erneut zu dem Block 84 über, an dem eine Abschätzung erfolgt, ob die Arbeitsgeräte-Arbeitstiefe den vorgegebenen Maximal-Wert übersteigt.
Wenn die Antwort auf diese Feststellung positiv ist, so bestimmt die Software am Block 93, ob sich das Arbeitsgerät auf seiner maximalen Arbeitsbreite befindet (unter der Annahme, dass die Arbeitsgeräte-Breite einstellbar ist) und/oder das hintere Ende 60b des Pfluges noch abgesenkt werden könnte. Wenn es nicht möglich ist, die Arbeitsgeräte-Breite und/oder die Pflug-Tiefe zu vergrößern, wie dies am Block 94 gezeigt ist, so endet die Kalibrier-Routine. Der Block 94 schließt die Übertragung einer Mitteilung über die Schnittstelle 21 ein, um anzuzeigen, dass es unter Verwendung der ausgewählten Traktor- und Arbeitsgeräte-Kombination unmöglich ist, die gewünschte horizontal wirkende Last zu erreichen, um den Abschluss der Kalibrier-Routine zu ermöglichen.
Wenn andererseits Raum für die Vergrößerung der Arbeitsgeräte-Breite (Block 98) verbleibt, so wird die Breite vergrößert, und optional wird die Arbeitstiefe des hinteren Teils des Arbeitsgerätes weiter schrittweise vergrößert. Nach einer weiteren Stabilisierungs-Verzögerung von beispielsweise 6 Sekunden, was am Block 99 dargestellt ist, führt die Software eine Schleife zurück zum Block 81 aus, und der Datenerfassungs-Schritt erfolgt erneut.
Die Software führt iterativ eine Schleife in der angegebenen Weise aus, bis (vorzugsweise) die Datenerfassung abgeschlossen ist.
Zur Vermeidung von Zweifeln ist darauf hingewiesen, dass andere Arbeitsgeräte-Betriebszustände möglich sind. Beispielsweise muss das Arbeitsgerät weder ein in seiner Breite einstellbarer noch ein Aufsattel-Pflug sein, wie dies gezeigt ist. Unter derartigen Umständen könnten die den Block 93 bildenden Verfahrensschritte in geeigneter Weise geändert werden. Bei der speziellen Ausführungsform des gezeigten aufgesattelten Pfluges ermöglicht das beschriebene Einstellverhalten in einfacher Weise gesteuerte inkrementale Änderungen des Zugkraft-Wertes des Arbeitsgerätes.
Wie dies am besten in 4 gezeigt ist, die Linien 101, 102, 103 zeigt, die den Schnitt von drei Beispielen von Sätzen von erfassten Daten (wobei die die Sätze darstellenden Kurven nicht gezeigt sind) mit Bezugs-Schlupf-Zug-Kurven zeigen, schließt das Kalibrier-Verfahren für irgendeinen vorgegebenen Satz von erfassten Daten eine Abschätzung ein, welche der Vielzahl von Bezugs-Schlupf-Zug-Kurven 104, 106, 107, 108, 109 am besten auf die Feldbedingungen anwendbar ist, die während der Kalibrier-Routine vorherrschen.
Die Abschätz-Technik beinhaltet die Feststellung des aufgezeichneten Zugkraft-(horizontal wirkenden Last-)Wertes bei einem vorgegebenen Wert 111 des Schlupfes, der bei der bevorzugten Ausführungsform beispielsweise 25% beträgt.
Wie dies in 4 angezeigt ist, schneiden die Schnitt-Linien (beispielsweise 101) einiger der Sätze von aufgezeichneten Daten eine der Bezugs-Schlupf-Zug-Kurven (das heißt die Kurve 107 in dem Beispiel) bei dem Radschlupf-Wert von 25%. Die verbleibenden Sätze von aufgezeichneten Daten schneiden jedoch keine der Kurven bei dem Schlupf-Zug-Bezugswert von 25%.
Aus diesem Grund ist es in der Praxis wünschenswert, die Schlupf-Zug-Kurven zu verbreitern, wofür in 3 ein Beispiel angegeben ist, derart, dass jeder der Sätze von aufgezeichneten Daten definitiv eine der Schlupf-Zug-Kurven bei dem bevorzugten Radschlupf-Wert von 25% schneidet.
Die Verbreiterung der Schlupf-Zug-Kurven wird durch Hinzufügen von positiven und negativen Toleranzen zu jeder Seite der Bezugskurven bei dem Radschlupf-Wert von 25% erreicht. Die positiven Toleranzen, die hinzugefügt werden, sind bei der bevorzugten Ausführungsform um 50% größer als die negativen Toleranzen, wie dies durch die Prozentwerte in 3 angezeigt ist.
Die Wirkung der Verbreiterung der Schlupf-Zug-Kurven bei dem Radschlupf-Wert von 25% besteht darin, sicherzustellen, dass jede Linie 101, 102, 103 usw. eine und lediglich eine der Bezugskurven bei diesem Schlupf-Wert schneidet.
Die gewählte Verteilung der positiven und negativen Toleranzen ist in gewissem Ausmaß eine Frage der Wahl der Auslegung. Die dargestellte Ausführungsform teilt mit großer Wahrscheinlichkeit jedem Satz von aufgezeichneten Daten eine Schlupf-Zug-Kurve zu, die eine niedrigere anstelle einer höheren mittleren Zugkraft-Charakteristik hat. In dieser Hinsicht wird unter Bezugnahme auf 4 für die Linie 102, die auf den gemeinsamen Punkt zwischen der Klammer 3 und 4 fällt, die Bezugskurve 107 gewählt. Die Linie 103 andererseits ist mit der Bezugskurve 108 verknüpft.
Die Bezugs-Schlupf-Zug-Kurven als solche können in einer von verschiedenen Weisen erzeugt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform stellt die Kurve 107 tatsächliche aufgezeichnete Schlupf-Zug-Daten dar, die einem sandigem-Ton-Lehm-Stoppel-Boden bei einem bekannten Feuchtegehalt, usw. entsprechen. Die verbleibenden Kurven 104, 106, 108 und 109 sind gewichtete Versionen der Kurve 107, derart, dass über den Bereich von Schlupf-Werten die Kurven-Gradienten ähnlich sind, dass jedoch die Gesamt-Zugkraft-Werte höher oder niedriger sind, wie passend.
In Abhängigkeit davon, welche der „verbreiterten" Schlupf-Zug-Kurven der aufgezeichnete Satz von Daten bei dem Schlupf von 25% (oder einem anderen Wert) schneidet, wird die ausgewählte Kurve dann als ein Bezugswert beispielsweise in einer Steuer-Operation verwendet, wie beispielsweise dem Betrieb eines Software-Steuerprogramms von TICS-Typ.
Zweifelsohne kann die Anzahl der Bezugs-Schlupf-Zug-Kurven innerhalb des Schutzumfanges geändert werden. Es ist weiterhin nicht notwendigerweise der Fall, dass die Kurven einfach gewichtete Versionen des gleichen Ausdruckes sind, wie er durch die Kurve 107 dargestellt ist. Beispielsweise kann jede der Bezugs-Kurven aufgezeichnete anstelle von simulierten Daten darstellen.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren der Steuerung oder Regelung einer Kombination aus einem Traktor (10) und einem mit Objekten, dem Boden oder dem Erdreich in Eingriff kommenden Arbeitsgerät (60), das einstellbar ist, um die horizontal wirkende Belastung zu ändern, die auf den Traktor (10) einwirkt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (i) während sich die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination (10, 60) über eine Oberfläche mit einem ausgewählten Getriebe-Übersetzungsverhältnis und einer vorgegebenen Motor-Regler-Einstellung bewegt, und wobei eine oder mehrere einstellbare Einstellungen des Arbeitsgerätes (60) auf eine erste Einstellung eingestellt sind, um eine minimale horizontal wirkende Belastung als ein Ergebnis des Eingriffs des Arbeitsgerätes (60) mit dem Boden oder dem Erdreich oder mit Objekten hierauf oder darin hervorzurufen, Feststellen der horizontal wirkenden Last und des Traktor-Radschlupfes und Erzeugen von diese bzw. diesen anzeigenden Signalen; (ii) Speichern der Werte der Signale, die den erste genannten Einstellungen des Arbeitsgerätes (60) zugeordnet sind, in einem Speicher; (iii) Einstellen einer oder mehrere Einstellungen des Arbeitsgerätes (60) auf eine weitere Einstellung derart, dass die horizontal wirkende Last vergrößert wird; (iv) während sich die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination (10, 60) über eine Oberfläche mit dem ausgewählten Getriebe-Übersetzungsverhältnis und der vorgegebenen Motor-Regler-Einstellung und bei auf die weitere Einstellung eingestelltem Arbeitsgerät (60) vorwärts bewegt, Feststellen der resultierenden vergrößerten horizontal wirkenden Last und des Traktor-Radschlupfes und Erzeugen von Signalen, die diese bzw. diesen anzeigen; (v) Speichern der Werte der Signale, die der weiteren Einstellung des Arbeitsgerätes (60) zugeordnet sind, in einem Speicher; (vi) Wiederholen der Schritte (iii)–(v) in der erforderlichen Weise, bis der festgestellte Traktor-Radschlupf einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt; (vii) Vergleichen der genannten gespeicherten Werte mit Bezugsdaten (104, 106, 107, 108, 109); und (viii) als Ergebnis des Schrittes (vii) Auswählen eines Satzes von Bezugsdaten, die den vorherrschenden Radschlupf-Charakteristiken der Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination (10, 60) entsprechen, zur Verwendung in einer Steuer- oder Regel-Operation
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von dem ausgewählten Getriebe-Übersetzungsverhältnis bekannt ist, dass es für die Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination (10, 60) und für die betrachtete Aufgabe geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die vorgegebene Motor-Regler-Einstellung die Einstellung ist, die einer maximalen Drehzahl des Traktor-Motors bei dem ausgewählten Getriebe-Übersetzungsverhältnis entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der hiervon abhängigen vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt (iii) des Einstellens einer oder mehrerer Einstellungen des Arbeitsgerätes (60) auf eine weitere Einstellung die Vergrößerung der Arbeitstiefe des Arbeitsgerätes einschließt, wenn das Arbeitsgerät ein hinsichtlich seiner Arbeitstiefe einstellbares Arbeitsgerät ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem hiervon abhängigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der Schritt (iii) des Einstellens einer oder mehrerer Einstellungen des Arbeitsgerätes (60) auf eine weitere Einstellung die Vergrößerung der Breite des Arbeitsgerätes einschließt, wenn das Arbeitsgerät ein hinsichtlich seiner Arbeitsbreite einstellbares Arbeitsgerät ist.
Verfahren nach Anspruch 5 unter Rückbeziehung auf Anspruch 4, bei dem die Arbeitsgeräte-Tiefe auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, bevor die Einstellung der Arbeitsgeräte-Breite beginnt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem erforderlichenfalls die Einstellung der Arbeitsgeräte-Tiefe nach dem Beginn der Einstellung der Arbeitsgeräte-Breite beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der hiervon abhängigen vorhergehenden Ansprüche, bei dem der vorgegebene Radschlupf-Schwellenwert 28% ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der hiervon abhängigen vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt (vii) des Vergleichens der gespeicherten Werte mit den Bezugsdaten die folgenden Teilschritte einschließt: (vii) (a) Bestimmen eines Bezugswertes der horizontal wirkenden Last, der einem vorgegebenen Bezugs-Radschlupf-Wert entspricht, aus den gespeicherten Werten; und (vii) (b) Abbilden des Bezugswertes der horizontal wirkenden Last auf eine Serie von Bezugsdaten (104, 106–109), um eine Auswahl eines Satzes der Bezugsdaten zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Teilschritt (vii) (a) den weiteren Teilschritt des: (vii) (c) Bestimmens des Wertes der horizontal wirkenden Last bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert durch Interpolation zwischen zwei oder mehreren der Werte einschließt, die in einer Speichervorrichtung gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Bezugsdaten eine Vielzahl von charakteristischen Kurven (104, 106–109) des Radschlupfes/der horizontal wirkenden Last sind; und bei dem der Schritt (viii) des Auswählens eines Satzes von Bezugsdaten den Teilschritt des: (viii) (a) Auswählens der Kurve durch Identifizieren der Kurve aus der Vielzahl einschließt, die am genauesten dem Bezugswert der horizontal wirkenden Last bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert angenähert ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der Schritt (viii) (a) weiterhin den Teilschritt des: (viii) (b) Addierens positiver und negativer Toleranzen zu jeweiligen Werten einschließt, die durch die Bezugskurven bei dem Bezugs-Radschlupf-Wert dargestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Modulus der positiven Toleranz, die zu jedem der Bezugswerte hinzuaddiert wird, größer als der Modulus der negativen hinzuaddierten Toleranz ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Summe des Modulus der positiven Toleranz, die zu einer ersten der Bezugskurven hinzuaddiert wird, und der Modulus der negativen Toleranz, der zu der nächsten aufeinander folgenden Bezugskurve entlang einer Linie hinzuaddiert wird, die den Bezugs-Radschlupf-Wert darstellt, gleich dem Abstand entlang der Linie ist, um den die ersten und zweiten Bezugskurven voneinander getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei dem das Verhältnis des Modulus der positiven Toleranz zu dem Modulus der negativen Toleranz 3:2 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bezugskurven (104, 106–109) als eine zweidimensionale Nachschlage-Tabelle in einem Speicher gespeichert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das den Schritt der Feststellung, während des Schrittes (i) hiervon, einschließt, ob die Motordrehzahl kleiner als ein vorgegebenes Minimum ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das den Schritt der Feststellung, während des Schrittes (i) hiervon, einschließt, ob der Traktor-Radschlupf ein vorgegebenes anfängliches Radschlupf-Maximum übersteigt.
Verfahren zur Steuerung einer Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination, das die folgenden Schritte einschließt: (i) Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–18; und (ii) Ausführen eines Steuer- oder Regelvorganges unter Verwendung des ausgewählten Satzes von Bezugsdaten.
Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination mit einem Sensor zur Feststellung des Wertes einer Last, die horizontal auf den Traktor (10) aufgrund des Eingriffs des Arbeitsgerätes (60) mit dem Boden oder mit dem Erdreich oder mit darauf befindlichen oder darin befindlichen Gegenständen einwirkt; einem Sensor zur Feststellung des Schlupfes eines oder mehrerer angetriebener Räder (129 des Traktors (10); einem Speicher und einem Mikroprozessor, der zur Steuerung der Kombination während der Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–19 programmiert ist.
Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination nach Anspruch 20, bei dem in dem Speicher die Bezugsdaten gespeichert sind.
Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination nach Anspruch 21, bei der die Bezugsdaten in Form einer Nachschlage-Tabelle gespeichert sind.
Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination nach Anspruch 22, bei der die Bezugsdaten charakteristisch für eine Vielzahl von Schlupf-Zug-Kurven (104, 106–109) sind, wobei jede Kurve von zumindest einer benachbarten der Kurven in einer Richtung der x-Achsen der Kurven einen Abstand aufweist.
Traktor-/Arbeitsgeräte-Kombination nach Anspruch 23, bei der eine aufgezeichnete Kurve der Vielzahl von Kurven aufgezeichnete Felddaten darstellt; und bei der die übrigen der Vielzahl von Kurven aus dieser dadurch simuliert sind, dass sie von dem gleichen Ursprung wie die aufgezeichneten Kurven aus aufgezeichnet sind und jeweils höhere oder niedrigere horizontal wirkende Lastwerte bei jedem jeweiligen Radschlupf-Wert aufweisen.