EP4621135A1

EP4621135A1 - Verfahren zur unterstützung eines ladevorgangs

Info

Publication number: EP4621135A1
Application number: EP24164092.9A
Authority: EP
Inventors: Stefan Brocke; Jose Israel Vazquez
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2024-03-18
Filing date: 2024-03-18
Publication date: 2025-09-24
Also published as: US20250290289A1

Abstract

Verfahren zur Unterstützung eines Ladevorgangs, bei dem ein an einem Nutzfahrzeug (14) angeordneter Frontlader (16) vorgesehen ist, der ein Ladewerkzeug (18) zur Aufnahme eines Ladeguts (20) sowie ein hydraulisch verstellbares Ladergestänge (22) zum Verschwenken sowie zum Anheben bzw. Absenken des Ladewerkzeugs (18) umfasst. Hierbei wird von einer Kontrolleinheit (56) eine Radschlupfgröße, die eine an angetriebenen Rädern (52) des Nutzfahrzeugs (14) auftretenden Radschlupf repräsentiert, und/oder eine Motorlastgröße, die eine aktuelle Auslastung eines von dem Nutzfahrzeug (14) umfassten Antriebsmotors (46) repräsentiert, überwacht, wobei auf Veranlassung der Kontrolleinheit (56) durch Ansteuerung des hydraulisch verstellbaren Ladergestänges (22) eine insbesondere von einer Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs (14) abhängige Ladebewegung entlang einer vorgegebenen Ladetrajektorie zur Aufnahme von Ladegut (20) aus einem Ladegutvorrat (42) ausgeführt wird, wobei von der Kontrolleinheit (56) die Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs (14) durch Eingreifen in ein Antriebsmanagementsystem (80) für den Fall unterbrochen wird, dass der durch die Radschlupfgröße repräsentierte Radschlupf und/oder die durch die Motorlastgröße repräsentierte Auslastung des Antriebsmotors (46) einen jeweils vorgegebenen Grenzwert erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Ladevorgangs, bei dem ein an einem Nutzfahrzeug angeordneter Frontlader vorgesehen ist, der ein Ladewerkzeug zur Aufnahme eines Ladeguts sowie ein hydraulisch verstellbares Ladergestänge zum Verschwenken sowie zum Anheben bzw. Absenken des Ladewerkzeugs umfasst.
Derartige Frontlader dienen dem Verladen unter anderem von schüttfähigem Ladegut mittels eines insbesondere als Schaufel ausgebildeten Ladewerkzeugs, das sich an einem freien Ende des Frontladers befindet. Das Ladewerkzeug bzw. die Schaufel lässt sich hierbei durch Betätigung hydraulischer Stelleinrichtungen, die Bestandteil des Ladergestänges sind, in ihrer Höhe gegenüber dem Erdboden sowie ihrer Neigung um eine quer zur Längserstreckung des Nutzfahrzeugs verlaufende Schwenkachse verstellen, sodass ein gezieltes Eintauchen der Schaufel in einen Ladegutvorrat zum Zwecke der Befüllung der Schaufel ermöglicht wird. Der Frontlader ist beispielsweise im Frontbereich eines landwirtschaftlichen Traktors als abnehmbares Zusatzgerät angebracht, dieser kann jedoch auch als Schaufelbagger, Teleskoplader oder entsprechendes anderes Ladefahrzeug aus dem Bau- oder Landwirtschaftsbereich ausgebildet sein. Bei dem Ladegut handelt es sich in erster Linie um schüttfähige Güter wie Getreide, Mais, Kies, Sand, Erde oder dergleichen.
Die effiziente Aufnahme des Ladeguts mittels des Ladewerkzeugs stellt aufgrund der erforderlichen Koordination zwischen der Steuerung der Fahrtbewegung des Nutzfahrzeugs, also dem Manövrieren des Nutzfahrzeugs, und der durch entsprechende Ansteuerung des hydraulisch verstellbaren Ladergestänges auszuführenden Ladebewegung des Ladewerkzeugs erhöhte Anforderungen an den Bediener. Bei weniger erfahrenen Bedienern kann es daher je nach Art des Ladeguts dazu kommen, dass der beim Hineinfahren des Ladewerkzeugs in das Ladegut entgegengesetzte Widerstand die Leistungsfähigkeit des Antriebsmotors des Fahrantriebs des Nutzfahrzeugs übersteigt und/oder ein übermäßiger Radschlupf an dessen angetriebenen Rädern auftritt. Da der Antriebsmotor zugleich dem Betrieb eines Hydrauliksystems des Nutzfahrzeugs dient, das die hydraulischen Stelleinrichtungen des Frontladers mit hydraulischer Energie versorgt, können derartige Betriebszustände dazu führen, dass die Leistung der Hydraulikversorgung einbricht, was die Ausführung des Ladevorgangs in erheblicher Weise beeinträchtigt.
Angesichts dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend anzugeben, dass dieses einen Bediener bei der effizienten Durchführung eines Ladevorgangs mit einem Frontlader unterstützt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Unterstützung eines Ladevorgangs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem zur Unterstützung eines Ladevorgangs vorgesehenen Verfahren ist ein an einem Nutzfahrzeug angeordneter Frontlader vorgesehen, der ein Ladewerkzeug zur Aufnahme eines Ladeguts sowie ein hydraulisch verstellbares Ladergestänge zum Verschwenken sowie zum Anheben bzw. Absenken des Ladewerkzeugs umfasst. Hierbei wird von einer Kontrolleinheit eine Radschlupfgröße, die eine an angetriebenen Rädern des Nutzfahrzeugs auftretenden Radschlupf repräsentiert, und/oder eine Motorlastgröße, die eine aktuelle Auslastung eines von dem Nutzfahrzeug umfassten Antriebsmotors repräsentiert, überwacht, wobei auf Veranlassung der Kontrolleinheit durch Ansteuerung des hydraulisch verstellbaren Ladergestänges eine insbesondere von einer Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs abhängige Ladebewegung entlang einer vorgegebenen Ladetrajektorie zur Aufnahme von Ladegut aus einem Ladegutvorrat ausgeführt wird, wobei von der Kontrolleinheit die Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs durch Eingreifen in ein Antriebsmanagementsystem für den Fall unterbrochen wird, dass der durch die Radschlupfgröße repräsentierte Radschlupf und/oder die durch die Motorlastgröße repräsentierte Auslastung des Antriebsmotors einen jeweils vorgegebenen Grenzwert erreicht.
Durch entsprechende Vorgabe der Grenzwerte lassen sich zu einem Einbrechen der Leistung der Hydraulikversorgung führende Betriebszustände, die aufgrund eines übermäßigen Radschlupfs an den angetriebenen Rädern des Nutzfahrzeugs oder einer bevorstehenden Überlastung des sowohl für die Zwecke des Fahrantriebs wie auch des dem Betrieb des Hydrauliksystems dienenden Antriebsmotors verlässlich vermeiden. Handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen Verbrennungsmotor, so wird dessen aktuelle Auslastung durch entsprechende Vorgabe des zugehörigen Grenzwerts dahingehend gedeckelt, dass ein überlastbedingtes Abwürgen verlässlich ausgeschlossen werden kann.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf ein mit einem Verbrennungsmotor ausgestattetes Nutzfahrzeug beschränkt ist, vielmehr kann es sich auch um einen beliebigen anderen Antriebsmotor handeln, der Bestandteil eines elektrischen oder hybriden Antriebssystems sein kann.
Die Ermittlung der Radschlupfgröße erfolgt beispielsweise auf Grundlage eines von der Kontrolleinheit durchgeführten Vergleichs zwischen der an den angetriebenen Rädern des Nutzfahrzeugs auftretenden Raddrehzahl mit der aktuellen Fortbewegungsgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs. Letztere kann beispielsweise durch Erfassung der Fahrzeugbewegung gegenüber dem Erdboden mittels eines Radarsensors oder eines GPS-Navigationssystems abgeleitet werden. Bei der Ermittlung der Motorlastgröße hingegen können von der Kontrolleinheit entsprechende Informationen eines zum Betrieb des Antriebsmotors vorgesehenen Motorsteuergeräts, das Bestandteil des Antriebsmanagementsystems ist, ausgewertet werden.
Der Frontlader dient dem Verladen unter anderem von schüttfähigem Ladegut mittels eines als Schaufel oder dergleichen ausgebildeten Ladewerkzeugs, das sich an einem freien Ende des Frontladers befindet. Das Ladewerkzeug lässt sich hierbei durch Betätigung hydraulischer Stelleinrichtungen, die Bestandteil des Ladergestänges sind, in ihrer Höhe gegenüber dem Erdboden sowie ihrer Neigung um eine quer zur Längserstreckung des Nutzfahrzeugs verlaufende Schwenkachse verstellen, was ein gezieltes Eintauchen des Ladewerkzeugs in einen Ladegutvorrat zum Zwecke der Befüllung des Ladewerkzeugs ermöglicht. Der Frontlader ist beispielsweise im Frontbereich eines landwirtschaftlichen Traktors als abnehmbares Zusatzgerät angebracht, dieser kann jedoch auch als Schaufelbagger, Teleskoplader oder als entsprechendes anderes Ladefahrzeug aus dem Bau- oder Landwirtschaftsbereich ausgebildet sein. Bei dem Ladegut handelt es sich in erster Linie um schüttfähige Güter wie Getreide, Mais, Kies, Sand, Erde oder dergleichen.
Das Verfahren kann optional dahingehend erweitert werden, dass die Ausführung der Ladebewegung entsprechend der vorgegebenen Ladetrajektorie von der Kontrolleinheit selbsttätig in Abhängigkeit des beim Hineinfahren mittels des Ladewerkszeugs in den Ladegutvorrat zurückgelegten Fahrtwegs koordiniert wird. Die zur entsprechenden Betätigung der hydraulischen Stelleinrichtungen vorgegebene Ladetrajektorie kann hierbei in einer der Kontrolleinheit zugeordneten Speichereinheit abgelegt sein. Die Ladetrajektorie sieht typischerweise ein Verschwenken des Ladewerkzeugs aus einer (horizontal orientierten) Aufnahmeposition in eine (vertikal orientierte) Transportposition unter gleichzeitigem Anheben des Ladergestänges vor. Die so geschaffene Assistenzfunktion führt zu einer weiteren Entlastung des Bedieners, dieser hat sich lediglich auf das Manövrieren des Nutzfahrzeugs zu konzentrieren.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Vorzugsweise wird das Nutzfahrzeug zur Unterbrechung der Vorwärtsfahrt von der Kontrolleinheit durch Eingreifen in das Antriebsmanagementsystem in den Stillstand versetzt. Hierzu kann das Nutzfahrzeug von der Kontrolleinheit durch fahrerunabhängige Betätigung zugehöriger Radbremseinrichtungen zunächst zum Stehen gebracht und in seiner momentanen Position gehalten werden. Bei einem mit einem Schaltgetriebe ausgestatteten Nutzfahrzeug kann von der Kontrolleinheit zugleich die Antriebsverbindung zu den angetriebenen Rädern durch Öffnen einer zugehörigen Fahrkupplung aufgetrennt werden. Automatik- oder Stufenlosgetriebe werden von der Kontrolleinheit hingegen in einen antriebsneutralen Zustand versetzt.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass von der Kontrolleinheit das Ladergestänge dahingehend überwacht wird, ob das Ladewerkzeug aus dem Ladegutvorrat ausgehoben wird, wobei in einem solchen Fall die Ausführung der Ladebewegung von der Kontrolleinheit ausgesetzt wird, um mittels einer Wiegeeinrichtung eine Gewichtsbestimmung des vom Ladewerkzeug bereits aufgenommenen Ladeguts durchzuführen. Zu diesem Zweck kann das Ladewerkzeug aus seiner aktuellen Aufnahmeposition heraus in die Transportposition hochgeschwenkt werden. Der durch Aussetzen des Ladevorgangs eingenommene statische Zustand des Ladergestänges erlaubt eine besonders genaue Gewichtsbestimmung des im Ladewerkzeug befindlichen Ladeguts durch sensorische Erfassung und Auswertung der in den hydraulischen Stelleinrichtungen herrschenden Druckverhältnisse in Verbindung mit der aktuellen Stellung des Ladergestänges bzw. des Ladewerkzeugs.
Dabei ist es denkbar, dass das Ladergestänge von der Kontrolleinheit hinsichtlich des Auftretens einer für ein Ausheben des Ladewerkzeugs aus dem Ladegutvorrat charakteristischen Stellkraftänderung überwacht wird. Charakteristisch ist insofern eine auffällige Abnahme der Stellkraft beim Anheben des Ladergestänges, bedingt durch den plötzlichen Wegfall des dem Ladewerkzeug beim Befüllen ladegutseitig entgegengesetzten Widerstands.
Die entsprechende Stellkraftänderung kann von der Kontrolleinheit insbesondere durch Auswertung eines sensorisch erfassten Hydraulikdrucks in einem zum Anheben des Ladewerkzeugs vorgesehenen Hydraulikzylinder, der Bestandteil der hydraulischen Stelleinrichtungen des Ladergestänges ist, verlässlich erkannt werden.
Ergibt sich aufgrund des Wiegevorgangs, dass ein gewünschtes Zielgewicht (noch) nicht erreicht ist, so wird der Ladevorgang von der Kontrolleinheit selbsttätig oder nach vorheriger Freigabe durch den Bediener über eine mit der Kontrolleinrichtung in Verbindung stehende Nutzerschnittstelle fortgesetzt. Dies kann durch Absenken bzw. Zurückschwenken des Ladewerkzeugs in die Aufnahmeposition sowie durch Fortführung der Ladebewegung entlang der vorgegebenen Ladetrajektorie bei gleichzeitiger Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs erfolgen. Zu diesem Zweck wird von der Kontrolleinheit auf Veranlassung der Kontrolleinheit die Fahrkupplung unter Lösen der Radbremseinrichtungen geschlossen.
Das gewünschte Zielgewicht lässt sich beispielsweise manuell über die mit der Kontrolleinheit in Verbindung stehende Nutzerschnittstelle im Rahmen der jeweiligen Ladekapazität des Ladewerkzeugs vorgeben.
Im Sinne einer vereinfachten bzw. intuitiven Vorgabe des gewünschten Zielgewichts kann vorgesehen sein, dass sich dieses an einem über die Nutzerschnittstelle auswählbaren teilweisen oder vollständigen Zielbeladungszustand des Ladewerkzeugs orientiert und davon ausgehend von der Kontrolleinheit anhand einer spezifischen Massedichte des aufzunehmenden Ladeguts berechnet wird. Das Zielgewicht kann der Einfachheit halber prozentual angegeben und in Bruchteile von 100% der Ladekapazität des verwendeten Ladewerkzeugs unterteilt sein. Informationen hinsichtlich der für das jeweilige Ladegut spezifischen Massedichte können über die Nutzerschnittstelle eingebbar bzw. auswählbar sein. Handelt es sich um Erntegut, wie Getreide oder Mais, so ist für dessen Massedichte der Restfeuchtegehalt von Bedeutung. Der Restfeuchtegehalt des Ernteguts kann mittels eines Erntegutanalysators bestimmt und an die Kontrolleinheit übermittelt werden. Ein derartiger Erntegutanalysator wird von John Deere unter der Bezeichnung "HarvestLab 3000" angeboten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterstützung eines Ladevorgangs wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein als Flussdiagramm dargestelltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung eines Ladevorgangs mit einem Frontlader, und
Fig. 2: ein landwirtschaftlicher Traktor mit einer Anordnung zur Durchführung des in Fig. 1 wiedergegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt ein als Flussdiagramm dargestelltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung eines Ladevorgangs mit einem Frontlader, wobei dieses nachfolgend unter Bezugnahme auf die zu dessen Durchführung vorgesehene Anordnung gemäß Fig. 2 beschrieben werden soll.
Ausgehend von Fig. 2 ist die Anordnung 10 Bestandteil eines als landwirtschaftlicher Traktor 12 ausgebildeten Nutzfahrzeugs 14 mit einem daran angeordneten Frontlader 16, wobei der Frontlader 16 im Frontbereich des landwirtschaftlichen Traktors 12 als abnehmbares Zusatzgerät angebracht ist und ein Ladewerkzeug 18 zur Aufnahme eines Ladeguts 20 sowie ein hydraulisch verstellbares Ladergestänge 22 zum Verschwenken sowie zum Anheben bzw. Absenken des Ladewerkzeugs 18 umfasst.
Genauer gesagt dient der Frontlader 16 dem Verladen unter anderem von schüttfähigem Ladegut 20, wozu das Ladewerkzeug 18 vorliegend als an einem freien Ende 24 des Frontladers 16 bzw. einer Laderschwinge 26 befindliche Schaufel 28 ausgebildet ist. Die Schaufel 28 lässt sich durch Betätigung hydraulischer Stelleinrichtungen 30 in Gestalt zugehöriger Hydraulikzylinder 32, 34, die Bestandteil des Ladergestänges 22 sind, in ihrer Höhe gegenüber dem Erdboden 36 sowie ihrer Neigung um eine quer zur Längserstreckung 38 des landwirtschaftlichen Traktors 12 verlaufende Schwenkachse 40 verstellen, sodass ein gezieltes Eintauchen der Schaufel 28 in einen Ladegutvorrat 42 zum Zwecke der Befüllung der Schaufel 28 ermöglicht wird. Bei dem Ladegut 20 handelt es sich in erster Linie um schüttfähige Güter wie Getreide, Mais, Kies, Sand, Erde oder dergleichen. Ein als Verbrennungsmotor 44 ausgebildeter Antriebsmotor 46 ist Bestandteil eines Fahrantriebs 48 des landwirtschaftlichen Traktors 12 und steht über ein Fahrzeuggetriebe 50 mit angetriebenen Hinterrädern 52 des landwirtschaftlichen Traktors 12 in Verbindung. Der Antriebsmotor 46 dient zugleich dem Betrieb eines Hydrauliksystems 54 des landwirtschaftlichen Traktors 12, das unter anderem die hydraulischen Stelleinrichtungen 30 des Frontladers 16 mit hydraulischer Energie versorgt.
Des Weiteren umfasst die Anordnung 10 eine mikroprozessorgesteuerte Kontrolleinheit 56, der über einen CAN-Bus 58 Daten wenigstens eines Raddrehzahlsensors 60 zur Erfassung einer an den angetriebenen Hinterrädern 52 des landwirtschaftlichen Traktors 12 auftretenden Raddrehzahl, eines GPS-Navigationssystems 62 zur Bestimmung der aktuellen Position des landwirtschaftlichen Traktors 12 sowie eines Radarsensors 64 zur Erfassung der Fahrzeugbewegung gegenüber dem Erdboden 36 bereitgestellt werden. Des Weiteren kommuniziert die Kontrolleinheit 56 mit einer als berührungsempfindliches Display 66 ausgebildeten Nutzerschnittstelle 68, einer internen Speichereinheit 70 sowie über eine Drahtlosschnittstelle 72a, 72b mit einer externen Speichereinheit 74 in Form einer Daten-Cloud 76.
Weiterhin ist eine Hydrauliksteuerung 78 zur Betätigung der Hydraulikzylinder 32, 34 des Frontladers 16 sowie ein Antriebsmanagementsystem 80 vorhanden, das die Durchführung gezielter Eingriffe in von einer Bremsanlage 82 des landwirtschaftlichen Traktors 12 umfasste Radbremseinrichtungen 84 ebenso erlaubt wie in ein zum Betrieb des Antriebsmotors 46 vorgesehenes Motorsteuergerät 86 bzw. eine Getriebesteuerung 88. Letztere ermöglicht es der Kontrolleinheit 56, bei einem mit einem Schaltgetriebe 90 ausgestatteten landwirtschaftlichen Traktor 12 die Antriebsverbindung zu den angetriebenen Hinterrädern 52 durch Öffnen einer zugehörigen Fahrkupplung 92 aufzutrennen.
Eine Rückmeldung hinsichtlich des Betätigungszustands des Ladergestänges 22 an die Kontrolleinheit 56 erfolgt mittels lediglich als Funktionsblock 94 schematisch dargestellter Sensoren zur Erfassung der Druckverhältnisse in den Hydraulikzylindern 32, 34 sowie der momentanen Stellung von Laderschwinge 26 und Schaufel 28.
Auch ist eine nicht näher dargestellte Wiegeeinrichtung 96 vorhanden, mittels derer eine Gewichtsbestimmung des in der Schaufel 28 befindlichen Ladeguts 20 vorgenommen werden kann.
Das von der Kontrolleinheit 56 durchgeführte und als entsprechender Programmcode in der internen Speichereinheit 70 abgelegte Verfahren wird in einem Startschritt 100 vom Bediener durch Aufrufen der entsprechenden Assistenzfunktion über die Nutzerschnittstelle 68 gestartet, woraufhin in einem ersten Hauptschritt 102 der Bediener über die Nutzerschnittstelle 68 bzw. über das von dieser umfasste Display 66 aufgefordert wird, den Ladevorgang zu beginnen. Dies erfolgt typischerweise durch Absenken der Laderschwinge 26 bzw. durch Verschwenken der Schaufel 28 in eine horizontal orientierte Aufnahmeposition POS_A unter gleichzeitiger Fahrtaufnahme bzw. Vorwärtsfahrt in Richtung des Ladegutvorrats 42.
Die eigentliche Ausführung der Ladebewegung wird entsprechend einer vorgegebenen Ladetrajektorie von der Kontrolleinheit 56 selbsttätig in Abhängigkeit des beim Hineinfahren mittels der Schaufel 28 in den Ladegutvorrat 42 zurückgelegten Fahrtwegs koordiniert. Der zurückgelegte Fahrtweg wird von der Kontrolleinheit 56 anhand einer mittels des GPS-Navigationssystems 62 bestimmten Positionsänderung des landwirtschaftlichen Traktors 12 abgeleitet. Die zur entsprechenden Betätigung der hydraulischen Stelleinrichtungen 30 bzw. Hydraulikzylinder 32, 34 vorgegebene Ladetrajektorie ist in der internen Speichereinheit 70 abgelegt und sieht ein Verschwenken der Schaufel 28 aus der horizontal orientierten Aufnahmeposition POS_A in eine vertikal orientierte Transportposition POS_T unter gleichzeitigem Anheben der Laderschwinge 26 vor. Allgemein gesprochen wird also auf Veranlassung der Kontrolleinheit 56 durch Ansteuerung des hydraulisch verstellbaren Ladergestänges 22 eine von der Vorwärtsfahrt des landwirtschaftlichen Traktors 12 abhängige Ladebewegung entlang der vorgegebenen Ladetrajektorie zur Aufnahme von Ladegut 20 aus dem Ladegutvorrat 42 ausgeführt. Die so geschaffene Assistenzfunktion führt zu einer entsprechenden Entlastung des Bedieners, dieser hat sich lediglich auf das Manövrieren des landwirtschaftlichen Traktors 12 zu konzentrieren.
Daneben wird von der Kontrolleinheit 56 in einem zweiten Hauptschritt 104 eine Radschlupfgröße, die einen an den angetriebenen Hinterrädern 52 des landwirtschaftlichen Traktors 12 auftretenden Radschlupf repräsentiert, ermittelt. Die Ermittlung der Radschlupfgröße erfolgt auf Grundlage eines von der Kontrolleinheit 56 durchgeführten Vergleichs zwischen der an den angetriebenen Hinterrädern 52 mittels des wenigstens einen Raddrehzahlsensors 60 erfassten Raddrehzahl mit der aktuellen Fortbewegungsgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Traktors 12. Letztere wird durch Erfassung der Fahrzeugbewegung gegenüber dem Erdboden 36 mittels des Radarsensors 64 oder aufgrund einer mittels des GPS-Navigationssystems 62 bestimmten Positionsänderung abgeleitet. Der durch die Radschlupfgröße repräsentierte Radschlupf wird von der Kontrolleinheit 56 in einem dritten Hauptschritt 106 dahingehend überwacht, ob dieser einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, der für das Auftreten eines übermäßigen Radschlupfs an den angetriebenen Hinterrädern 52 des landwirtschaftlichen Traktors 12 charakteristisch ist.
Ergibt sich im dritten Hauptschritt 106, dass der vorgegebene Grenzwert nicht erreicht ist, so wird mit einem vierten Hauptschritt 108 fortgefahren, in dem von der Kontrolleinheit 56 ferner eine Motorlastgröße, die eine aktuelle Auslastung des von dem landwirtschaftlichen Traktor 12 umfassten Antriebsmotors 46 repräsentiert, ermittelt wird. Bei der Ermittlung der Motorlastgröße werden von der Kontrolleinheit 56 entsprechende Informationen des zum Betrieb des Antriebsmotors 46 vorgesehenen Motorsteuergeräts 86 ausgewertet. Die durch die Motorlastgröße repräsentierte Auslastung des Antriebsmotors 46 wird von der Kontrolleinheit 56 in einem fünften Hauptschritt 110 dahingehend überwacht, ob diese einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, der einem bevorstehenden überlastbedingten Abwürgen des als Verbrennungsmotor 44 ausgebildeten Antriebsmotors 46 entspricht.
Ergibt sich im dritten Hauptschritt 106 bzw. im fünften Hauptschritt 110, dass einer der beiden Grenzwerte erreicht oder überschritten ist, so wird mit einem ersten Nebenschritt 120 fortgefahren, in dem von der Kontrolleinheit 56 Vorwärtsfahrt des landwirtschaftlichen Traktors 12 durch Eingreifen in das Antriebsmanagementsystem 80 unterbrochen wird. Genauer gesagt wird der landwirtschaftliche Traktor 12 hierzu von der Kontrolleinheit 56 durch Eingreifen in das Antriebsmanagementsystem 80 in den Stillstand versetzt, indem der landwirtschaftliche Traktor 12 von der Kontrolleinheit 56 durch fahrerunabhängige Betätigung der Radbremseinrichtungen 84 zunächst zum Stehen gebracht und in seiner momentanen Position gehalten wird. Ist der landwirtschaftliche Traktor 12 wie hier mit einem als Schaltgetriebe 90 ausgebildeten Fahrzeuggetriebe 50 ausgestattet, so wird von der Kontrolleinheit 56 zugleich die Antriebsverbindung zu den angetriebenen Hinterrädern 52 durch Öffnen der Fahrkupplung 92 aufgetrennt. Handelt es sich bei dem Fahrzeuggetriebe 50 hingegen um ein Automatik- oder Stufenlosgetriebe, so wird dieses von der Kontrolleinheit 56 in einen antriebsneutralen Zustand versetzt. Durch entsprechende Vorgabe der Grenzwerte lassen sich zu einem Einbrechen der Leistung der Hydraulikversorgung führende Betriebszustände, die aufgrund eines übermäßigen Radschlupfs an den angetriebenen Hinterrädern 52 des landwirtschaftlichen Traktors 12 oder einer bevorstehenden Überlastung des sowohl für die Zwecke des Fahrantriebs 48 wie auch des dem Betrieb des Hydrauliksystems 54 dienenden Antriebsmotors 46 verlässlich vermeiden.
Der Ladevorgang wird dementsprechend in einem nachfolgenden zweiten Nebenschritt 122 unter Bereitstellung der "vollen" Hydraulikleistung fortgesetzt, wobei in einem vierten Nebenschritt 126 von der Kontrolleinheit 56 das Ladergestänge 22 dahingehend überwacht wird, ob die Schaufel 28 aus dem Ladegutvorrat 42 ausgehoben wird, mithin diesen verlässt. Zu diesem Zweck wird das Ladergestänge 22 bzw. die Laderschwinge 26 von der Kontrolleinheit 56 hinsichtlich des Auftretens einer für ein Ausheben der Schaufel 28 aus dem Ladegutvorrat 42 charakteristischen Stellkraftänderung überwacht. Charakteristisch ist insofern eine auffällige Abnahme der Stellkraft beim Anheben der Laderschwinge 26, bedingt durch den plötzlichen Wegfall des der Schaufel 28 beim Befüllen ladegutseitig entgegengesetzten Widerstands. Die entsprechende Stellkraftänderung wird von der Kontrolleinheit 56 im vierten Nebenschritt 126 durch Auswertung eines in einem vorhergehenden dritten Nebenschritt 124 im Funktionsblock sensorisch erfassten Hydraulikdrucks der zum Anheben der Laderschwinge 26 vorgesehenen Hydraulikzylinder 32 erkannt.
Ist dies der Fall, so wird die Ausführung der Ladebewegung von der Kontrolleinheit 56 in einem fünften Nebenschritt 128 ausgesetzt bzw. gestoppt, um in einem sechsten Nebenschritt 130 mittels der Wiegeeinrichtung 96 eine Gewichtsbestimmung des von der Schaufel 28 bereits aufgenommenen Ladeguts 20 durchzuführen. Andernfalls wird die Ladebewegung durch Rückkehr zum zweiten Nebenschritt 122 unterbrechungsfrei fortgeführt.
Im sechsten Nebenschritt 130 wird die Schaufel 28 auf Veranlassung der Kontrolleinheit 56 durch Ansteuerung der betreffenden Hydraulikzylinder 34 zunächst aus ihrer aktuellen Aufnahmeposition heraus in die Transportposition POS_T hochgeschwenkt. Anschließend erfolgt die eigentliche Gewichtsbestimmung durch Auswertung der in den Hydraulikzylindern 32, 34 herrschenden Druckverhältnisse in Verbindung mit der aktuellen Stellung der Laderschwinge 26 bzw. Schaufel 28, und zwar aufgrund der im Funktionsblock 94 vorgenommenen sensorischen Erfassung.
Ergibt sich in einem siebten Nebenschritt 132 aufgrund des zuvor durchgeführten Wiegevorgangs, dass ein gewünschtes Zielgewicht (noch) nicht erreicht ist, so wird der Ladevorgang von der Kontrolleinheit 56 selbsttätig oder nach vorheriger Freigabe durch den Bediener über die mit der Kontrolleinheit 56 in Verbindung stehende Nutzerschnittstelle 68 fortgesetzt. Dies erfolgt in einem achten Nebenschritt 134 durch Absenken bzw. Zurückschwenken der Schaufel 28 in die Aufnahmeposition POS_A sowie durch Fortführung der Ladebewegung entlang der vorgegebenen Ladetrajektorie bei gleichzeitiger Vorwärtsfahrt des landwirtschaftlichen Traktors 12. Zu diesem Zweck wird von der Kontrolleinheit 56 in einem neunten Nebenschritt 136 die Fahrkupplung 92 unter Lösen der Radbremseinrichtungen 84 geschlossen. Anschließend kehrt das Verfahren zum ersten Hauptschritt 102 zurück, um erneut durchlaufen zu werden.
Das gewünschte Zielgewicht wird manuell über die Nutzerschnittstelle 68 im Rahmen der jeweiligen Ladekapazität der Schaufel 28 vorgegeben.
Im Sinne einer vereinfachten bzw. intuitiven Vorgabe des gewünschten Zielgewichts ist vorgesehen, dass sich dieses an einem über die Nutzerschnittstelle 68 auswählbaren teilweisen oder vollständigen Zielbeladungszustand der Schaufel 28 orientiert und davon ausgehend von der Kontrolleinheit 56 anhand einer spezifischen Massedichte des aufzunehmenden Ladeguts 20 berechnet wird. Das Zielgewicht kann der Einfachheit halber prozentual angegeben und in Bruchteile von 100% der Ladekapazität des verwendeten Ladewerkzeugs 18 unterteilt sein. Informationen hinsichtlich der für das jeweilige Ladegut 20 spezifischen Massedichte sind über die Nutzerschnittstelle 68 eingebbar bzw. auswählbar. Handelt es sich um Erntegut, wie Getreide oder Mais, so ist für dessen Massedichte der Restfeuchtegehalt von Bedeutung. Der Restfeuchtegehalt des Ernteguts wird in einem solchen Fall mittels eines Erntegutanalysators bestimmt und in die externe Speichereinheit 74 hochgeladen, sodass die Kontrolleinheit 56 über die Drahtlosschnittstelle 72a, 72b auf die entsprechenden Informationen zugreifen kann. Ein derartiger Erntegutanalysator wird von John Deere unter der Bezeichnung "HarvestLab 3000" angeboten.
Ergibt sich im siebten Nebenschritt 132 aufgrund des durchgeführten Wiegevorgangs andererseits, dass das gewünschte Zielgewicht erreicht oder überschritten ist, so wird der Ladevorgang von der Kontrolleinheit 56 in einem Schlussschritt 200 beendet.
Wird im dritten Hauptschritt 106 bzw. im fünften Hauptschritt 110 festgestellt, dass keiner der beiden Grenzwerte erreicht ist, so wird auch hier in einem siebten Hauptschritt 114 von der Kontrolleinheit 56 das Ladergestänge 22 dahingehend überwacht, ob die Schaufel 28 aus dem Ladegutvorrat 42 ausgehoben wird, mithin diesen verlässt. Das Auftreten der entsprechenden Stellkraftänderung am Ladergestänge 22 bzw. an der Laderschwinge 26 wird von der Kontrolleinheit 56 im siebten Hauptschritt 114 durch Auswertung des in einem vorhergehenden sechsten Hauptschritt 112 im Funktionsblock 94 sensorisch erfassten Hydraulikdrucks des zum Anheben der Laderschwinge 26 vorgesehenen Hydraulikzylinders 32 erkannt.
Ist dies der Fall, so wird die Vorwärtsfahrt des landwirtschaftlichen Traktors 12 von der Kontrolleinheit 56 in einem zehnten Nebenschritt 138 durch Eingreifen in das Antriebsmanagementsystem 80 unterbrochen. Genauer gesagt wird der landwirtschaftliche Traktor 12 von der Kontrolleinheit 56 wiederum durch fahrerunabhängige Betätigung der Radbremseinrichtungen 84 zunächst zum Stehen gebracht und in seiner momentanen Position gehalten, woraufhin mit dem fünften Nebenschritt 128 fortgefahren wird, in dem die Ausführung der Ladebewegung von der Kontrolleinheit 56 ausgesetzt bzw. gestoppt wird, um in bereits beschriebener Art und Weise eine Gewichtsbestimmung des von der Schaufel 28 bereits aufgenommenen Ladeguts 20 durchzuführen.
Ergibt sich im siebten Hauptschritt 114, dass sich die Schaufel 28 noch innerhalb des Ladegutvorrats 42 befindet, so kehrt das Verfahren zum ersten Hauptschritt 102 zurück, um von vorne durchlaufen zu werden.
Der Vollständigkeit halber sei ergänzt, dass eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf ein mit einem Verbrennungsmotor 44 ausgestattetes Nutzfahrzeug 14 beschränkt ist, vielmehr kann es sich auch um einen beliebigen anderen Antriebsmotor 46 handeln, der beispielsweise auch Bestandteil eines elektrischen oder hybriden Antriebssystems sein kann.

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Ladevorgangs, bei dem ein an einem Nutzfahrzeug (14) angeordneter Frontlader (16) vorgesehen ist, der ein Ladewerkzeug (18) zur Aufnahme eines Ladeguts (20) sowie ein hydraulisch verstellbares Ladergestänge (22) zum Verschwenken sowie zum Anheben bzw. Absenken des Ladewerkzeugs (18) umfasst, wobei von einer Kontrolleinheit (56) eine Radschlupfgröße, die eine an angetriebenen Rädern (52) des Nutzfahrzeugs (14) auftretenden Radschlupf repräsentiert, und/oder eine Motorlastgröße, die eine aktuelle Auslastung eines von dem Nutzfahrzeug (14) umfassten Antriebsmotors (46) repräsentiert, überwacht wird, wobei auf Veranlassung der Kontrolleinheit (56) durch Ansteuerung des hydraulisch verstellbaren Ladergestänges (22) eine insbesondere von einer Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs (14) abhängige Ladebewegung entlang einer vorgegebenen Ladetrajektorie zur Aufnahme von Ladegut (20) aus einem Ladegutvorrat (42) ausgeführt wird, wobei von der Kontrolleinheit (56) die Vorwärtsfahrt des Nutzfahrzeugs (14) durch Eingreifen in ein Antriebsmanagementsystem (80) für den Fall unterbrochen wird, dass der durch die Radschlupfgröße repräsentierte Radschlupf und/oder die durch die Motorlastgröße repräsentierte Auslastung des Antriebsmotors (46) einen jeweils vorgegebenen Grenzwert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzfahrzeug (14) zur Unterbrechung der Vorwärtsfahrt von der Kontrolleinheit (56) durch Eingreifen in das Antriebsmanagementsystem (80) in den Stillstand versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kontrolleinheit (56) das Ladergestänge (22) dahingehend überwacht wird, ob das Ladewerkzeug (18) aus dem Ladegutvorrat (42) ausgehoben wird, wobei in einem solchen Fall die Ausführung der Ladebewegung von der Kontrolleinheit (56) ausgesetzt wird, um mittels einer Wiegeeinrichtung (96) eine Gewichtsbestimmung des vom Ladewerkzeug (18) bereits aufgenommenen Ladeguts (20) durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladergestänge (22) von der Kontrolleinheit (56) hinsichtlich des Auftretens einer für ein Ausheben des Ladewerkzeugs (18) aus dem Ladegutvorrat (42) charakteristischen Stellkraftänderung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraftänderung von der Kontrolleinheit (56) durch Auswertung eines sensorisch erfassten Hydraulikdrucks in einem zum Anheben des Ladewerkzeugs (18) vorgesehenen Hydraulikzylinder (32), der Bestandteil von hydraulischen Stelleinrichtungen (30) des Ladergestänges (22) ist, erkannt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang von der Kontrolleinheit (56) fortgesetzt wird, wenn sich aufgrund des durchgeführten Wiegevorgangs ergibt, dass ein gewünschtes Zielgewicht nicht erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gewünschte Zielgewicht manuell über eine mit der Kontrolleinheit (56) in Verbindung stehende Nutzerschnittstelle (68) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das gewünschte Zielgewicht an einem über die Nutzerschnittstelle (68) auswählbaren teilweisen oder vollständigen Zielbeladungszustand des Ladewerkzeugs (18) orientiert und davon ausgehend von der Kontrolleinheit (56) anhand einer spezifischen Massedichte des aufzunehmenden Ladeguts (20) berechnet wird.