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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für eine selbstfahrende Erntemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine damit ausgestattete, selbstfahrende Erntemaschine.
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Technologischer Hintergrund
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Selbstfahrende Erntemaschinen verfügen über manuelle Lenkeinrichtungen, die optional durch selbsttätige Lenksysteme ergänzt werden können. Die manuellen Lenkeinrichtungen setzen sich üblicherweise aus einer Bedienerschnittstelle, in der Regel einem Lenkrad, sowie einer hydraulischen Lenkbewegungsübertragungsanordnung zusammen, die aus einem durch die Bedienerschnittstelle angesteuerten, hydraulischen Lenkventil sowie wenigstens einem Lenkzylinder aufgebaut ist, der die Position lenkbarer Räder um die Hochachse verstellt. Das Übersetzungsverhältnis der Lenkbewegungsübertragungsanordnung ist fest vorgegeben.
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Der Konstrukteur der Erntemaschine muss daher eine Übersetzung auswählen, die hinreichend klein ist, damit der Bediener bei der Ernte einem vorgegebenem Weg hinreichend genau folgen kann, um ein Feld möglichst ohne Auslassen oder doppeltes Überfahren von Teilbereichen durch passgenaue Anschlussfahrten optimal abzuernten. Diese relativ kleine Übersetzung bedingt jedoch, dass der Bediener bei Wendevorgängen im Vorgewende hohe Umdrehungszahlen der Bedienerschnittstelle bewerkstelligen muss, damit die gewünschten, großen Lenkwinkel erzielt werden. Die Handhabung der Erntemaschine im Vorgewende erweist sich demnach als unkomfortabel für den Bediener.
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Die als gattungsbildend angesehene
EP 1 728 706 A2 schlägt demgegenüber vor, zusätzlich ein elektrohydraulisches Ventil vorzusehen, das den Lenkzylinder gemeinsam mit dem hydraulischen Lenkventil beaufschlagt, wenn die Auslenkung der Bedienerschnittstelle außerhalb eines festgelegten Bereiches liegt. Dazu wird der Drehwinkel der Bedienerschnittstelle mittels eines Sensors erfasst und das elektrohydraulische Ventil geöffnet, sobald die Auslenkung der Bedienerschnittstelle den festgelegten Bereich überschritten hat. Das Übersetzungsverhältnis der Lenkbewegungsübertragungsanordnung hängt demnach vom Lenkwinkel ab und ist außerhalb des festgelegten Bereichs wesentlich größer als innerhalb des festgelegten Bereichs. Hier besteht die Gefahr, dass bei größeren Lenkbewegungen bei der Erntearbeit eine unerwartet große Lenkreaktion entsteht, die den Bediener verunsichern oder zu riskanten Situationen führen kann. Außerdem ist im Vorgewende, solange jedenfalls der Lenkwinkel innerhalb des festgelegten Bereichs bleibt, die Lenkreaktion gegenüber der Feldarbeit nicht verändert, sodass der Bediener immer noch größere Lenkwinkel vorgeben muss, bis die Lenkreaktion ansteigt.
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Die
DE 103 17 812 A1 beschreibt eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine in Form eines Großkreiselschwaders mit einer Aufsammeleinrichtung und einem Querförderer zum seitlichen Verlegen eines Schwads. Das Fahrwerk umfasst lenkbare Räder, die durch Spurstangen um die Hochachse verdreht werden, welche einerseits an Lenkhebeln der Achszapfen und andererseits an Lenkhebeln eines Lenkstocks angreifen. Eine Stelleinheit ermöglicht, die lenkbaren Räder abhängig von einer ersten oder zweiten Kennlinie zu steuern, wobei die erste Kennlinie ein aggressiveres Lenkverhalten ermöglicht als die zweite Kennlinie. Die erste Kennlinie wird beim Straßenfahrbetrieb und im Vorgewende genutzt und die zweite, weniger aggressive Kennlinie beim Erntebetrieb. Die Umschaltung erfolgt durch ein Stellglied, das mit einer Eingabeeinrichtung gekoppelt ist, mit welchem der Fahrer ein Anheben und Absenken der Aufsammeleinrichtung veranlasst.
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Aufgabe
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Lenkeinrichtung für eine landwirtschaftliche Erntemaschine bereitzustellen, die im Vorgewende eine verbesserte Lenkreaktion ermöglicht.
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Erfindung
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Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfolgt durch eine Lenkeinrichtung für eine selbstfahrende Erntemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Erntemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 2.
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Eine Lenkeinrichtung für eine selbstfahrende Erntemaschine umfasst eine Bedienerschnittstelle zur Vorgabe eines gewünschten Lenkwinkels, eine mit der Bedienerschnittstelle und lenkbaren Rädern in Wirkverbindung stehende Lenkbewegungsübertragungsanordnung, die ein veränderbares Übersetzungsverhältnis zwischen dem durch die Bedienerschnittstelle vorgegebenen Lenkwinkel und einer daraus resultierenden Lenkreaktion der lenkbaren Räder aufweist und eine Steuerung, die eingerichtet ist, selbsttätig zu erkennen, ob die Erntemaschine sich in einer Vorgewendebetriebsart befindet und das Übersetzungsverhältnis der Lenkübertragungsanordnung abhängig davon zu verändern.
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Mit anderen Worten wird die Steuerung mit Signalen beaufschlagt, aus denen sie einen Rückschluss treffen kann, ob sich die Erntemaschine gerade in einer Vorgewendebetriebsart befindet oder nicht.
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Diese Signale betreffen die Höhe eines Erntevorsatzes über dem Boden, die aus dem Sollwert einer Position eines Stellzylinders abgeleitet werden kann, der zur Höhenverstellung des Erntevorsatzes dient. Geeignete Signale können der Steuerung von einem System zur Kontrolle der Höhe des Erntevorsatzes über dem Boden (oder dessen Bodendruck) zugeführt werden. Befindet sich die Erntemaschine nun im Vorgewende, wird das Übersetzungsverhältnis der Lenkübertragungsanordnung gegenüber der außerhalb des Vorgewendes befindlichen Erntemaschine vergrößert.
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Die Lenkbewegungsübertragungseinrichtung umfasst in an sich bekannter Weise ein durch die Bedienerschnittstelle angesteuertes, hydraulisches Lenkventil sowie einen mit dem hydraulischen Lenkventil fluidleitend verbundenen Lenkzylinder, welcher den Lenkwinkel der lenkbaren Räder verstellt. Diese hydraulische Kopplung zwischen der Bedienerschnittstelle und dem Lenkzylinder ist unter Sicherheitsgesichtspunkten vorteilhaft.
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Zudem umfasst die Lenkbewegungsübertragungseinrichtung einen mit der Steuerung verbundenen Sensor zur Erfassung einer Winkeländerung der Bedienerschnittstelle und ein mit der Steuerung verbundenes, elektrohydraulisches Lenkventil sowie einen mit dem elektrohydraulischen Lenkventil fluidleitend verbundenen Lenkzylinder, welcher den Lenkwinkel der lenkbaren Räder verstellt. Diese elektrohydraulische Kopplung zwischen der Bedienerschnittstelle und dem Lenkzylinder ermöglicht es der Steuerung, das Übersetzungsverhältnis der Lenkübertragungsanordnung in Abhängigkeit davon, ob sich die Erntemaschine im Vorgewende befindet, zu variieren, insbesondere indem sie in der Vorgewendebetriebsart dem im vorhergenden Absatz erwähnten hydraulischen Zweig der Lenkbewegungsübertragungseinrichtung zugeschaltet wird. Die Steuerung und das elektrohydraulische Lenkventil können in einer anderen Betriebsart auch zu einer selbsttätigen Lenkung der Erntemaschine dienen.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich für beliebige Erntemaschinen, insbesondere für Mähdrescher und Feldhäcksler.
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Ausführungsbeispiel
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In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine,
- 2 eine schematische Draufsicht auf die Lenkeinrichtung der Erntemaschine, und
- 3 ein Flussdiagramm, nach dem die Steuerung der Lenkeinrichtung arbeitet.
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In der 1 ist eine selbstfahrende Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers in schematischer Seitenansicht dargestellt. Die Erntemaschine 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 in Form eines Aufnehmers einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 vom Boden aufgenommenes Erntegut, z. B. Gras oder dergleichen wird über einen Einzugsförderer 22 mit Vorpresswalzen, die innerhalb eines Einzugsgehäuses 24 an der Frontseite des Feldhäckslers 10 angeordnet sind, einer unterhalb der Fahrerkabine 18 angeordneten Häckseleinrichtung 26 in Form einer Häckseltrommel zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 28 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 30. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsrichtung V der Erntemaschine 10, die in der 1 nach rechts verläuft.
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Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Lenkeinrichtung der Erntemaschine 10. Die Lenkeinrichtung umfasst eine Bedienerschnittstelle 32 in Form eines Lenkrads zur Vorgabe eines gewünschten Lenkwinkels, die über eine Welle 34 mit einem hydraulischen Lenkventil 36 gekoppelt ist. Das hydraulische Lenkventil 36 kann als so genanntes Orbitrol ausgeführt sein und wird mittels einer ersten Pumpe 38, die durch einen Motor 40, bei dem es sich in der Regel um den Verbrennungsmotor der Erntemaschine 10 handelt, mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt. Das hydraulische Lenkventil 36 steuert einen Lenkzylinder 40 an, dessen Gehäuse mit einer Hinterachse 42 verbunden ist und dessen Kolbenstange mit einer Verstellstange 46 verbunden ist, welche die Lenkwinkel der rückwärtigen Räder 16 verstellt, die um näherungsweise vertikale Drehachsen 44 an der Hinterachse 42 angelenkt sind. Der Lenkzylinder 40 könnte auch als Gleichlaufzylinder ausgeführt sein. Außerdem könnten mehrere Lenkzylinder 40 vorgesehen werden.
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Eine Steuerung 70 ist mit einem Sensor 48 verbunden, der den Winkel oder Winkeländerungen der Welle 34 erfasst. Der Sensor 48 kann eine mit der Welle 34 verbundene Kodierscheibe und eine damit zusammenwirkende Lichtschranke umfassen, oder auf beliebige andere Weise aufgebaut sein. Die Steuerung 70 ist elektrisch mit Elektromagneten 50, 52 eines elektrohydraulischen Lenkventils 54 verbunden, das eingangsseitig mit einer zweiten, ebenfalls durch den Motor 40 angetriebenen Pumpe 56 und einem Tank 58 und ausgangsseitig mit den vom hydraulischen Lenkventil 36 zum Lenkzylinder 40 führenden Leitungen 62, 64 verbunden ist.
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Wenn ein erster Elektromagnet 50 des elektrohydraulischen Lenkventils 54 durch die Steuerung 70 bestromt wird, bewegt sich der Kolben des Lenkzylinders 40 in der 2 nach unten und die Erntemaschine 10 wird nach rechts gelenkt, wenn sie in Vorwärtsrichtung V fährt. Analog bewegt sich der Kolben des Lenkzylinders 40 in der 2 nach oben und die Erntemaschine 10 wird nach links gelenkt, wenn ein zweiter Elektromagnet 52 des elektrohydraulischen Lenkventils 54 durch die Steuerung 70 bestromt wird. Das elektrohydraulische Lenkventil 54 ist als Proportionalventil ausgeführt, obwohl es auch als pulsweitenmoduliertes Ventil realisiert werden könnte.
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Die Steuerung 70 ist weiterhin mit einem Schalter 66 verbunden, der Teil einer Eingabeeinrichtung 68 in der Kabine 18 ist. Der Schalter 66 dient zum Umschalten zwischen Straßen- und Feldbetrieb. Außerdem ist die Steuerung 70 mit einer weiteren Eingabeeinrichtung 68 verbunden, die zur Ansteuerung der Höhenverstellung des Erntevorsatzes 20 dient. Die Eingabeeinrichtung umfasst zwei Tasten 72, 74, von denen eine Taste 72 zum Anheben und eine zweite Taste 74 zum Absenken des Erntevorsatzes 20 dient. Die Steuerung 70 ist zu diesem Zweck mit einer Ventileinrichtung 76 gekoppelt, die einen Hydraulikzylinder 78 kontrolliert, welcher das Einzugsgehäuse 24 um die Drehachse der Häckseleinrichtung 26 verschwenkt und auf diese Weise die Höhe des Erntevorsatzes 20 über dem Boden kontrolliert. In an sich bekannter Weise stellt die Steuerung 70 vorzugsweise zwei Betriebsarten des Hydraulikzylinders 78 bereit, nämlich eine Erntebetriebsstellung, in welcher der Erntevorsatz 20 mit einer vorbestimmten Auflagekraft über dem Erdboden geführt wird, und eine Vorgewendestellung, in welcher der Erntevorsatz 20 in größerer Höhe (z.B. einige 10 cm) über dem Erdboden geführt wird, wenn - insbesondere beim Wenden im Vorgewende - gerade kein Erntegut aufzunehmen ist. Die Tasten 72, 74 dienen zum Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten. Falls ein anderer Typ eines Erntevorsatzes 20 verwendet wird, z.B. ein Schneidwerk zum Einbringen von Ganzpflanzensilage oder ein Mähvorsatz zur Ernte von stängelartigem Erntegut, wie Mais, kann in der Erntebetriebsstellung (anstelle oder zusätzlich zu der erwähnten Auflagekraftregelung) auch eine Höhenregelung des Erntevorsatzes 20 vorgesehen sein.
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Nach alledem ergibt sich folgende, in der 3 gezeigte Betriebsweise der Lenkeinrichtung: Falls sich nach dem Start im Schritt 100 im Schritt 102 der Schalter 66 sich in der Straßenbetriebsstellung befindet, stellt die Steuerung 70 im Schritt 104 die Elektromagnete 50 und 52 stromlos. Die Lenkung der Erntemaschine 10 erfolgt dann ausschließlich über den hydraulischen Zweig der Lenkbewegungsübertragungsanordnung mit der ersten Pumpe 38, dem hydraulischen Lenkventil 36 und den Lenkzylinder 40, während das elektrohydraulische Lenkventil 54 immer geschlossen ist, d.h. sich in der in 2 gezeigten Stellung befindet.
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Befindet sich der Schalter 66 in der Feldstellung, folgt der Schritt 106, in dem die Steuerung 70 anhand der Eingaben in die Eingabeeinrichtung 68 erkennt, ob sich der Erntevorsatz 20 gerade in der angehobenen Vorgewendestellung befindet. Ist das der Fall, folgt ebenfalls der Schritt 104. Anderenfalls folgt der Schritt 108, in dem die Steuerung die jeweilige Lenkaktion des Bedieners anhand des Sensors 48 erfasst und zur Ansteuerung der Elektromagnete 50 bzw. 52, je nach Lenkrichtung, verwendet. Die über den hydraulischen Zweig der Lenkbewegungsübertragungsanordnung (mit der ersten Pumpe 38, dem hydraulischen Lenkventil 36 und den Lenkzylinder 40) erzeugte Lenkbewegung der Räder 16 wird durch den elektrohydraulischen Zweig der Lenkbewegungsübertragungsanordnung (mit der zweiten Pumpe 56, dem elektrohydraulischen Lenkventil 54 und dem Lenkzylinder 40) demnach verstärkt, sodass sich beim Befahren des Vorgewendes ein größeres Übersetzungsverhältnis der Lenkbewegungsübertragungsanordnung ergibt als während des Erntebetriebes. Im Vorgewende ist somit eine kleinere Drehung der Bedienerschnittstelle 32 erforderlich, um einen bestimmten Lenkwinkel der Erntemaschine 10 zu erzielen als im Erntebetrieb. Dadurch kann der Bediener beim Erntebetrieb die Erntemaschine 10 feinfühlig am Schwad oder Erntegutbestand entlangführen und sie im Vorgewende ohne größere Lenkbewegungen wenden. Ein Erreichen eines Maximalwinkels des Lenkausschlags der Räder 16 kann durch mit der Steuerung 70 verbundene Sensoren (nicht gezeigt) erfasst werden und ggf. zur Abschaltung des hydraulischen Zweigs der Lenkbewegungsübertragungsanordnung dienen.
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Es ist anzumerken, dass noch weitere Modifikationen und Verfeinerungen der beschriebenen Ausführungsform möglich sind. So könnte die Steuerung 70, wenn sich im Schritt 106 der 3 ergibt, dass sich die Erntemaschine 10 nicht im Vorgewende befindet, analog zu Schritt 108 zusätzlich den elektrohydraulischen Zweig der Lenkbewegungsübertragungsanordnung aktivieren, jedoch in einem geringeren Maß als im Schritt 108. Weiterhin könnte die Eingabeeinrichtung 68 zur Aktivierung einer Vorgewenderoutine dienen, die nicht nur den Erntevorsatz 20 selbsttätig aushebt, sondern auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors der Erntemaschine 10 absenkt und/oder die Stellung des Auswurfkrümmers um die Hochachse spiegelt. Eine derartige Vorgewenderoutine könnte auch selbsttätig anhand eines Positionsbestimmungssystems 80 und einer in der Steuerung 70 abgespeicherten Karte aktiviert werden.
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Außerdem könnte noch ein Schalter (nicht gezeigt) oder eine Eingabemöglichkeit in der Eingabeeinrichtung 68 vorgesehen sein, mit dem die beschriebene Abhängigkeit des Lenkübersetzungsverhältnisses von der Vorgewendebetriebsart ein- und ausgeschaltet werden kann. Schließlich kann in der Eingabeeinrichtung 68 eine Eingabemöglichkeit für das Lenkübersetzungsverhältnis in der Vorgewendebetriebsart (Schritt 108) und/oder bei der Ernte (Schritt 104 folgend auf Schritt 106, wenn auch dort der elektrohydraulische Zweig der Lenkbewegungsübertragungsanordnung aktiv ist) vorgesehen werden.
