DE102020209829A1

DE102020209829A1 - Automatische hundeganglenkung bei seitlicher steigung

Info

Publication number: DE102020209829A1
Application number: DE102020209829.8A
Authority: DE
Inventors: Scott A. Hudson; Jeffrey M. Tott; Edwin R. Kreis; Dennis A. Bowman
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-03-04
Also published as: CN112441113B; CN112441113A; US20210061283A1; BR102020014738A2; US11440551B2

Abstract

Lenken eines Fahrzeugs in einem elektronischen Lenkbetriebsmodus, der ein Vorderachslenksystem, ein Hinterachslenksystem, einen oder mehrere Fahrzeugumgebungssensoren und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem Vorderachslenksystem, dem Hinterachslenksystem und den Fahrzeugumgebungssensoren gekoppelt ist. Anweisen des Fahrzeugs, mit einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zu arbeiten, Erfassen einer Querkraft, die auf das Fahrzeug als Reaktion auf eine Eingabe von den Fahrzeugumgebungssensoren wirkt, und Bestimmen einer tatsächlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs und einer voraussichtlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs anhand der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit. Bestimmen eines Querbeschleunigungsfehlers durch Vergleichen der voraussichtlichen Querbeschleunigung mit der tatsächlichen Querbeschleunigung und Bestimmen, ob der Querbeschleunigungsfehler eine Querbeschleunigungsgrenze überschreitet, um dann sowohl das Vorderachslenksystem als auch das Hinterachslenksystem auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel zu drehen.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Arbeitsfahrzeug mit automatischer Hundeganglenkung, insbesondere zum Kompensieren bestimmter Betriebsbedingungen, die auf das Fahrzeug wirken, indem ein Vorderachslenksystem und ein Hinterachslenksystem auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel gedreht werden, wenn bestimmte Betriebsbedingungen erkannt werden.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Arbeitsfahrzeuge sind so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen können, z. B. als Baufahrzeuge, Forstfahrzeuge, Rasenpflegefahrzeuge sowie als Straßenfahrzeuge, wie z. B. zum Schneepflügen, Streuen von Salz oder als Fahrzeuge mit Schleppfunktion. Zusätzlich umfassen Arbeitsfahrzeuge landwirtschaftliche Fahrzeuge, wie etwa einen Traktor oder einen selbstfahrenden Mähdrescher, die einen Antriebsmotor beinhalten, der Leistung erzeugt, um Arbeiten auszuführen. Im Fall eines Traktors beispielsweise ist der Antriebsmotor häufig ein Dieselmotor, der mithilfe von Dieselkraftstoff Leistung erzeugt. Der Dieselmotor treibt ein Getriebe an, das Räder oder Laufflächen bewegt, um den Traktor über ein Feld anzutreiben.
Traktoren weisen im Allgemeinen vier oder mehr Räder auf, wobei zwei oder mehr Räder, die sich eine gemeinsame Achse teilen, in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet sind und zwei oder mehr Räder, die sich eine gemeinsame Achse teilen, in Richtung der Rückseite des Fahrzeugs angeordnet sind. Andere Achskonfigurationen sind bekannt und umfassen Traktoren mit zwei Hinterachsen oder Traktoren mit einer Vorderachse, einer Mittelachse und einer Hinterachse.
Vierradlenkung ist ein System, das von einigen Fahrzeugen, einschließlich Traktoren, verwendet wird, um das Lenkverhalten zu verbessern, die Fahrzeugstabilität beim Manövrieren bei hoher Geschwindigkeit zu erhöhen oder den Wenderadius bei niedriger Geschwindigkeit zu verringern. Bei einer aktiven Vierradlenkung drehen alle vier Räder gleichzeitig, wenn der Fahrer lenkt. Die Hinterräder können sich in der Regel nicht so weit wie die Vorderräder drehen. Hundeganglenkung ist eine spezielle Art der aktiven Allradlenkung, die alle Räder in die gleiche Richtung und im gleichen Winkel lenkt. Hundeganglenkung wird häufig verwendet, wenn das Fahrzeug geradeaus, aber unter einem Winkel fahren muss oder wenn die Hinterräder möglicherweise nicht den Vorderradspuren folgen.
Zu den verschiedenen Traktoren gehören Frontantriebs-, Heckantriebs-, Vierradantriebs- oder Allradantriebssysteme. Darüber hinaus weisen Traktoren unterschiedlichen Typs einen nicht knickgelenkten Rahmen auf, sodass die Position der Vorderachse und die Position der Hinterachse entlang einer Längsachse des Traktors nicht einstellbar sind. Andere Traktoren beinhalten einen Gelenkrahmen, wobei die Vorderachse an einem Vorderrahmen montiert ist, die Hinterachse an einem Hinterrahmen montiert ist und der Vorderrahmen drehbar mit dem Hinterrahmen an einem Drehpunkt gekoppelt ist, sodass die Vorderrahmen und die Hinterrahmen in Bezug aufeinander knickgelenkt sind. In einigen Ausführungsformen eines knickgelenkten Traktors kann die drehbare Kupplung verriegelt werden, um eine Gelenkverbindung zu verhindern.
Während knickgelenkte Traktoren eine hohe Traktion bereitstellen und häufig zur Bodenbearbeitung oder zum Ziehen schwerer Lasten verwendet werden, kann die präzise Steuerung des knickgelenkten Traktors aufgrund der Art der Lenkeinstellung gewisse Probleme bereiten. Ein Problem, das in der Landwirtschaft häufig auftritt, ist, dass beim Einsatz eines Traktors bei extremer Steigung der Traktor rutscht, während er versucht, die Last aufrechtzuerhalten, z. B. während der Luftsaat. Bei diesem Vorgang übt der Traktor Kraft auf die zu bearbeitende Bodenfläche aus, es besteht jedoch die Tendenz, dass der Traktor während dieses Vorgangs aufgrund einer Querkraft, die während dieses Betriebs auf den Traktor ausgeübt wird, bergab rutscht. Ein weiteres Beispiel ist, wenn der Traktor ein Anbaugerät zieht, das an einer Steigung mit der Bodenoberfläche in Eingriff steht, wie etwa bei der Bodenbearbeitung, wobei eine Querkraft auf den Traktor ausgeübt wird. Es gibt andere Situationen, in denen Querkräfte auf einen Traktor oder ein Fahrzeug wirken, die dazu führen, dass das Fahrzeug seitlich rutscht, anstatt gerade zu fahren. In jeder dieser Situationen versucht der Traktor oder das Fahrzeug weiter geradeaus zu fahren, fährt aber nicht geradeaus, da die Querkraft dazu führt, dass der Traktor den Hügel hinunter oder seitlich rutscht. Folglich ist ein Traktor mit einem Lenksystem erforderlich, das konfiguriert ist, um eine verbesserte Lenkung unter einer oder mehreren oder allen Bedingungen bereitzustellen, einschließlich einer verbesserten Bedienerlenkung des Traktors, während der Traktor an einer Steigung verwendet wird oder wenn andere Querkräfte auf den Traktor ausgeübt werden, um diese Querkräfte zu kompensieren.
Die vorliegende Offenbarung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale und Kombinationen davon umfassen.
EIN SYSTEM gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, umfassend: ein Fahrzeug, das ein Vorderachslenksystem, ein Hinterachslenksystem, einen oder mehrere Fahrzeugumgebungssensoren und eine Steuerung beinhaltet, die mit dem Vorderachslenksystem, dem Hinterachslenksystem und dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren operativ gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um: das Fahrzeug in einem elektronischen Lenkbetriebsmodus bei einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zu betreiben; das Vorhandensein einer Querkraft auf das Fahrzeug als Reaktion auf eine Eingabe von dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren zu erkennen; als Reaktion auf die Erfassung der Querkraft auf das Fahrzeug und auf Grundlage der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit eine tatsächliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs und eine voraussichtliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu bestimmen; einen Querbeschleunigungsfehler durch Vergleichen der voraussichtlichen Querbeschleunigung mit der tatsächlichen Querbeschleunigung zu bestimmen; und zu bestimmen, ob der Querbeschleunigungsfehler eine Querbeschleunigungsgrenze überschreitet, um dann die Querkraft, die auf das Fahrzeug wirkt, durch Drehen sowohl des Vorderachslenksystems als auch des Hinterachslenksystems auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel zu kompensieren.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Hundeganglenkkorrekturwinkel durch einen Bedienerkorrekturfaktor eingestellt.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Hundeganglenkkorrekturwinkel einen Vorderachslenkwinkel und einen Hinterachslenkwinkel, wobei das Vorderachslenksystem dazu konfiguriert ist, sich an den Vorderachslenkwinkel anzupassen, und das Hinterachslenksystem dazu konfiguriert ist, sich an den Hinterachslenkwinkel anzupassen. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform unterscheidet sich der Vorderachslenkwinkel vom Hinterachslenkwinkel.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug ein knickgelenktes Lenksystem zwischen dem Hinterachs- und dem Vorderachslenksystem, das konfiguriert ist, um das Hinterachslenksystem seitlich vom Vorderachslenksystem zu versetzen.
In einer weiteren Ausführungsform messen der eine oder mehrere Sensoren eine Gierrate und eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform beinhalten der eine oder die Sensoren einen Querbeschleunigungsmesser.
In einer weiteren Ausführungsform misst der eine oder die Sensoren einen Fahrzeugrollwinkel, auf dessen Grundlage der Hundeganglenkkorrekturwinkel eingestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Vorderachslenksystem mindestens zwei Räder und das Hinterachslenksystem mindestens zwei Räder, wobei der eine oder die Sensoren eine Radschlupfbedingung jedes der Räder des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems messen; und der Hundeganglenkkorrekturwinkel auf Grundlage dessen, dass die Radschlupfbedingung für eines der Räder erfüllt ist, eingestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform liegt der Hundeganglenkkorrekturwinkel zwischen 0 und 15 Grad, gemessen relativ zu einer Längsachse des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems.
EIN VERFAHREN zum Lenken eines Fahrzeugs gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, umfassend: Betreiben des Fahrzeugs in einem elektronischen Lenkbetriebsmodus, wobei das Fahrzeug ein Vorderachslenksystem, ein Hinterachslenksystem, einen oder mehrere Fahrzeugumgebungssensoren und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem Vorderachslenksystem, dem Hinterachslenksystem und dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren gekoppelt ist; Anweisen des Fahrzeugs, mit einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zu arbeiten; Erfassen einer Querkraft, die auf das Fahrzeug als Reaktion auf eine Eingabe von dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren wirkt; als Reaktion auf das Erfassen der Querkraft, Bestimmen einer tatsächlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs und einer voraussichtlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs aus der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit; Bestimmen eines Querbeschleunigungsfehlers durch Vergleichen der voraussichtlichen Querbeschleunigung mit der tatsächlichen Querbeschleunigung; und Bestimmen, ob der Querbeschleunigungsfehler eine Querbeschleunigungsgrenze überschreitet, um dann sowohl das Vorderachslenksystem als auch das Hinterachslenksystem auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel zu drehen.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Hundeganglenkkorrekturwinkel durch einen Bedienerkorrekturfaktor eingestellt.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Hundeganglenkkorrekturwinkel einen Vorderachslenkwinkel und einen Hinterachslenkwinkel; das Anpassen des Vorderachslenksystems an den Vorderachslenkwinkel; und das Anpassen des Hinterachslenksystems an den Hinterachslenkwinkel.
In einer weiteren Ausführungsform unterscheidet sich der Vorderachslenkwinkel vom Hinterachslenkwinkel.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeug ein Gelenk zwischen dem Hinterachslenksystem und dem Vorderachslenksystem auf und versetzt das Hinterachslenksystem seitlich vom Vorderachslenksystem.
In einer weiteren Ausführungsform, ferner umfassend: Messen einer Gierrate und einer tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem einen oder mehreren Sensoren; und Bestimmen der tatsächlichen Querbeschleunigung mit der Gierrate und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform beinhalten der eine oder mehrere Sensoren einen Querbeschleunigungsmesser zum Messen der tatsächlichen Querbeschleunigung.
In einer weiteren Ausführungsform misst der eine oder die Sensoren einen Fahrzeugrollwinkel, auf dessen Grundlage der Hundeganglenkkorrekturwinkel eingestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Vorderachslenksystem mindestens zwei Räder und das Hinterachslenksystem mindestens zwei Räder, misst eine Radschlupfbedingung jedes der Räder des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems mit einem oder mehreren Sensoren; und stellt den Hundeganglenkkorrekturwinkel auf Grundlage dessen ein, dass die Radschlupfbedingung für eines der Räder erfüllt ist.
In einer weiteren Ausführungsform liegt der Hundeganglenkkorrekturwinkel zwischen 0 und 15 Grad, gemessen relativ zu einer Längsachse des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems.
Diese Zusammenfassung zielt nicht darauf ab, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu ermitteln, noch soll sie als Hilfsmittel zur Einschränkung des Anwendungsbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden. Weitere Ausführungsformen, Formen, Objekte, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Nutzen sind den folgenden Beschreibungen und Zeichnungen zu entnehmen.
Figurenliste
Die hierin beschriebene Erfindung ist exemplarisch und nicht als Einschränkung in den beigefügten Abbildungen dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung sind die in den Abbildungen dargestellten Elemente nicht zwangsläufig maßstabsgetreu dargestellt. So können beispielsweise die Abmessungen einiger Elemente im Vergleich zu anderen Elementen aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben dargestellt sein. Darüber hinaus wurden, falls dies als angemessen erachtet wird, Bezugskennzeichnungen der gesamten Abbildungen wiederholt dargestellt, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben.

1 ist eine Draufsicht auf ein landwirtschaftliches Fahrzeug, das einen vorderen Abschnitt, der mit den Vorderrädern gekoppelt ist, und einen hinteren Gelenkabschnitt, der mit den Hinterrädern gekoppelt und schwenkbar mit dem vorderen Abschnitt gekoppelt ist, beinhaltet;
2 ist ein Steuersystemblockdiagramm für das Fahrzeug aus 1;
3 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, das einen vorderen Abschnitt, der mit den Vorderrädern gekoppelt ist, und einen hinteren Gelenkabschnitt, der mit den Hinterrädern gekoppelt und schwenkbar mit dem vorderen Abschnitt gekoppelt ist, beinhaltet; und
4 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, das eine Vorderachse, die an Vorderräder gekoppelt ist, und eine Hinterachse, die an Hinterräder an einem festen Rahmen gekoppelt ist, beinhaltet.

In den verschiedenen Ansichten werden gleiche Teile durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet. Die hier dargelegten Ausführungsbeispiele veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und sind keinesfalls als Einschränkung des Umfangs der Erfindung auszulegen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Um das Verständnis für die Grundsätze der neuartigen Erfindung zu fördern, wird nun auf die hier beschriebenen und in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsformen Bezug genommen und diese in einer vorgegebenen Sprache beschrieben. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der neuartigen Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weiteren Modifikationen der abgebildeten Vorrichtungen und Verfahren und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der neuartigen Erfindung in Betracht gezogen werden, die einem Fachmann auf seinem Gebiet, auf das sich die neuartige Erfindung bezieht, normalerweise in den Sinn kommen würden.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder die Offenbarung auf die genau offenbarten Formen der folgenden ausführlichen Beschreibung zu beschränken. Vielmehr werden die Ausführungsformen so gewählt und beschrieben, dass andere Fachleute die Prinzipien und Praktiken der vorliegenden Offenbarung schätzen und verstehen können.
Verweise in der Spezifikation auf „eine bestimmte Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „eine veranschaulichende Ausführungsform“ usw. deuten darauf hin, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft beinhalten kann, nicht jede Ausführungsform jedoch notwendigerweise dieses bestimmte Merkmal, diese bestimmte Struktur oder diese Eigenschaft beinhalten muss oder nicht. Darüber hinaus beziehen sich solche Formulierungen nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Wird ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben, so wird vorgetragen, dass es im Sachverstand von Fachleuten liegt, ein solches Merkmal, eine solche Struktur oder eine solche Eigenschaft im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen, unabhängig davon, ob sie ausdrücklich beschrieben sind oder nicht, durchzuführen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass Punkte, die in einer Liste in Form von „mindestens einem A, B und C“ enthalten sind, (A); (B); (C); (A und B); (A und C); (B und C); oder (A, B und C) bedeuten können. Ebenso können die in Form von „mindestens einem der Elemente A, B oder C“ aufgeführten Elemente folgende Bedeutung haben: (A); (B); (C); (A und B); (A und C); (B und C); oder (A, B und C).
In den Zeichnungen können einige Struktur- oder Verfahrensmerkmale in spezifischen Anordnungen und/oder Reihenfolgen gezeigt sein. Es ist jedoch zu beachten, dass solche besonderen Anordnungen und/oder Reihenfolgen möglicherweise nicht erforderlich sind. Vielmehr können solche Merkmale in einigen Ausführungsformen anders angeordnet sein als in den veranschaulichenden Abbildungen. Darüber hinaus bedeutet die Einbeziehung eines Struktur- oder Verfahrensmerkmals in eine bestimmte Abbildung nicht, dass dieses Merkmal in allen Ausführungsformen erforderlich ist und ist in einigen Ausführungsformen möglicherweise nicht enthalten oder kann mit anderen Merkmalen kombiniert sein.
Eine Reihe von nachfolgend beschriebenen Merkmalen kann in den Zeichnungen gestrichelt dargestellt sein. Die Darstellung bestimmter Merkmale in gestrichelten Linien soll vermitteln, dass diese Merkmale in einer oder mehreren Ausführungsformen verborgen oder vorhanden sein können, während sie in anderen Ausführungsformen nicht notwendigerweise vorhanden sein müssen. Zusätzlich soll in der einen oder den mehreren Ausführungsformen, in denen diese Merkmale vorhanden sein können, die Veranschaulichung der Merkmale in gestrichelten Linien vermitteln, dass die Merkmale Stelle(n) und/oder Position(en) aufweisen können, die sich von der/den gezeigten Stelle(n) und/oder Position(en) unterscheiden.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein landwirtschaftliches Fahrzeug 100 als Traktor 102 ausgelegt oder beinhaltet anderweitig einen Traktor 102, der dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere Arbeitsanbaugeräte (nicht gezeigt), die daran angebracht sein können, zu schleppen, zu ziehen oder anderweitig zu bewegen. Der Traktor 102 beinhaltet eine Anbaugerätebefestigungsschnittstelle 104, um das eine oder mehrere Arbeitsanbaugeräte an einem hinteren Ende 106 des Traktors 102 zu befestigen. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen die Anbaugerätebefestigungsschnittstelle 104 als Anhängerkupplung, Deichsel oder dergleichen ausgeführt sein kann oder anderweitig beinhaltet ist.
In einigen Ausführungsformen kann der veranschaulichende Traktor 102 als ein beliebiger von John Deere hergestellter Traktor ausgelegt sein oder anderweitig einen solchen beinhalten. Beispielsweise kann der Traktor 102 als eines der folgenden Modelle ausgelegt sein oder dieses anderweitig beinhalten: ein Traktor der Serie 9570R, ein Traktor der Serie 9620R, ein Traktor der Serie 9470RT, ein Traktor der Serie 9520RT, ein Traktor der Serie 9570RT, ein Traktor der Serie 9420RX, ein Traktor der Serie 9470RX, ein Traktor der Serie 9520RX, ein Traktor der Serie 9570RX oder ein Traktor der Serie 9620RX. Selbstverständlich versteht es sich, dass der Traktor 102 in anderen Ausführungsformen als ein beliebiger anderer geeigneter Traktor oder ein beliebiges landwirtschaftliches Fahrzeug ausgelegt oder diesen/dieses beinhalten kann, wie in 3 und 4 beschrieben. In 3 ist beispielsweise ein Traktor 302 veranschaulicht, der eine knickgelenkte Art von Traktor mit einem Traktorrahmen ist, der in der Mitte schwenkbar ist, sodass ein hinterer Abschnitt des Traktorrahmens dem gleichen Pfad wie ein vorderer Abschnitt des Traktorrahmens folgen kann. In 4 ist ein Traktor 402 mit einem geraden Rahmen, der nicht knickgelenkt oder schwenkbar ist, gezeigt. Die Ausführungsformen, die in den 3 und 4 enthalten sind, umfassen alle Merkmale von 1, sofern nicht anders beschrieben.
Es versteht sich, dass der Traktor 102 als Ausrüstung ausgelegt sein kann oder anderweitig eine Ausrüstung beinhaltet, die in einer oder mehreren einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird. In der veranschaulichenden Ausführungsform ist der Traktor 102 zur Verwendung in einer oder mehreren landwirtschaftlichen Anwendungen angepasst, wie oben angegeben. In anderen Ausführungsformen kann der Traktor 102 jedoch beispielsweise als Ausrüstung für Rasen und Garten, Bau, Landschaftsbau und Bodenpflege, Golf- und Sportrasen, Forstwirtschaft, Motor und Antriebsstrang oder Regierungs- und Militäranwendungen ausgelegt sein, enthalten sein oder anderweitig zur Verwendung damit angepasst sein. In solchen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 100 der vorliegenden Offenbarung unter anderem in Traktoren, Frontladern, Abstreifersystemen, Mähern und Häckslern, Heu- und Futtermittelmaschinen, Pflanzmaschinen, Sämaschinen, Sprühvorrichtungen und Applikatoren, Bodenbearbeitungsgeräten, Nutzfahrzeugen, Mähern, Muldenkippern, Baggerladern, Raupenladern, Planiermaschinen, Baggern, Motorgradem, Kompaktladern, Traktorladern, Radladern, Rechen, Belüftern, Schleppern, Ballenpressen, Weiterleitungen, Erntemaschinen, Schwenkmaschinen, Kniehebelladern, Dieselmotoren, Achsen, Planetengetriebeantrieben, Pumpenantrieben, Getrieben, Generatoren oder Schiffsmotoren enthalten oder anderweitig zur Verwendung damit ausgelegt sein.
Der veranschaulichende Traktor 102 beinhaltet eine Rahmenstruktur 110, einen vorderen Abschnitt 120 und einen hinteren Gelenkabschnitt 130. Die Rahmenstruktur 110 kann einen Hauptrahmen oder ein Hauptfahrgestell des Traktors 102 beinhalten oder anderweitig als solcher/s ausgeführt sein. Der vordere Abschnitt 120 ist mit der Rahmenstruktur 110 gekoppelt und beinhaltet Vorderräder 122, die zur Bewegung auf einer Vorderachse 124 gelagert sind. Der vordere Abschnitt 120 beinhaltet eine Bedienerkabine 126, in der verschiedene Bedienelemente für den Traktor 102 bereitgestellt sind, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben. Der hintere Gelenkabschnitt 130 ist mit der Rahmenstruktur 110 und mit Hinterrädern 132 gekoppelt, die zur Bewegung auf einer Hinterachse 134 gelagert sind. Der hintere Gelenkabschnitt 130 ist über ein Gelenk 136 schwenkbar mit dem vorderen Abschnitt 120 gekoppelt und gegenüber dem vorderen Abschnitt 120 entlang einer Fahrzeugachse VA angeordnet. Das Gelenk 136 befindet sich in einer Neigung von Null (0) Grad, sodass sich der Traktor 102, der sich entweder in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung bewegt, entlang eines geradlinigen Pfads auf einer relativ flachen, ebenen Fläche bewegt. Da der hintere Gelenkabschnitt 130 für eine Schwenkbewegung relativ zum vorderen Abschnitt 120 konfiguriert ist, wie aus der nachfolgenden Erörterung ersichtlich wird, kann das Fahrzeug 100 als knickgelenktes Fahrzeug 100 bezeichnet werden. Darüber hinaus ist das Fahrzeug 100 oder der Traktor 102 für eine Hundeganglenksteuerung oder dergleichen konfiguriert, wie nachfolgend beschrieben. Wie zu erkennen ist, führt die Hundeganglenksteuerung des Traktors 102 zu einem seitlichen Versatz LO der Vorderräder 122 von den Hinterrädern 132, wie nachfolgend beschrieben.
In 3 ist ein Traktor 302 dargestellt, der einen vorderen Abschnitt 320 und einen hinteren Gelenkabschnitt 330 beinhaltet. Der vordere Abschnitt 320 beinhaltet Vorderräder 322, die zur Bewegung an einer Vorderachse 324 gelagert sind. Der vordere Abschnitt 320 beinhaltet eine Bedienerkabine 326, in der verschiedene Bedienelemente für den Traktor 302 vorgesehen sind, wie im Folgenden in Bezug auf den Traktor 102 näher beschrieben. Der hintere Gelenkabschnitt 330 beinhaltet Hinterräder 332, die zur Bewegung auf einer Hinterachse 334 gelagert sind. Der hintere Gelenkabschnitt 330 ist über ein Gelenk 336 schwenkbar mit dem vorderen Abschnitt 320 gekoppelt und gegenüber dem vorderen Abschnitt 320 entlang einer Fahrzeugachse VA angeordnet. Das Gelenk 336 befindet sich in einer Neigung von Null (0) Grad, sodass sich der Traktor 302, der sich entweder in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung bewegt, entlang eines geradlinigen Pfads auf einer relativ flachen, ebenen Fläche bewegt. Da der hintere Gelenkabschnitt 330 für eine Schwenkbewegung relativ zum vorderen Abschnitt 320 konfiguriert ist, kann das Fahrzeug 300 als knickgelenktes Fahrzeug 300 bezeichnet werden. Außerdem kann sich die Vorderachse 324 in eine erste Richtung drehen, während der hintere Gelenkabschnitt 330 um das Gelenk 336 in eine entgegengesetzte Richtung schwenkt. Der Traktor 302 ist, wie unten beschrieben, für eine Hundeganglenksteuerung oder dergleichen konfiguriert. Wie zu erkennen ist, führt die Hundeganglenksteuerung des Traktors 302 dazu, dass sich die Vorderachse 324 und die Vorderräder 322 in eine erste Richtung oder einen Vorderachslenkwinkel FAC drehen. Die Hundeganglenksteuerung des Traktors 302 führt dazu, dass der hintere Gelenkabschnitt 330 in derselben Richtung wie die Vorderachse 324 bei einem Hinterachslenkwinkel ASA schwenkt, sodass die Hinterräder 332 ebenfalls schwenken. Der Vorderachslenkwinkel FAC kann gleich dem Hinterachslenkwinkel ASA sein oder sich von diesem unterscheiden, wie nachstehend beschrieben.
In 4 ist ein Traktor 402 dargestellt, der einen Rahmenabschnitt 420 beinhaltet, der in einer geraden Konfiguration befestigt ist. Der Rahmenabschnitt 420 beinhaltet Vorderräder 422, die zur Bewegung an einer Vorderachse 424 gelagert sind. Der Rahmenabschnitt 420 beinhaltet eine Bedienerkabine 426, in der verschiedene Bedienelemente für den Traktor 402 vorgesehen sind, wie im Folgenden in Bezug auf den Traktor 102 näher beschrieben. Der Rahmenabschnitt 420 beinhaltet Hinterräder 432, die zur Bewegung auf einer Hinterachse 434 gelagert sind. Der Rahmenabschnitt 420 beinhaltet eine Fahrzeugachse VA, die mit einer Neigung von Null (0) Grad angeordnet ist, sodass sich der Traktor 402, der sich entweder in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung bewegt, entlang eines geradlinigen Pfads auf einer relativ flachen, ebenen Fläche bewegt. Das Lenken des Traktors 402 wird über die Vorderräder 422, die an der Vorderachse 424 gelagert sind, und die Hinterräder 432, die an der Hinterachse 434 gelagert sind, mit elektronischer Steuerung über beide Lenksysteme, d. h. die Vorderachse 424 und die Hinterachse 434, die in die gleiche Richtung gedreht werden, erreicht. Der Traktor 402 ist, wie unten beschrieben, für eine Hundeganglenksteuerung oder dergleichen konfiguriert. Wie zu erkennen ist, führt die Hundeganglenksteuerung des Traktors 402 dazu, dass sich die Vorderräder 422 in eine erste Richtung oder einen Vorderachslenkwinkel FAC drehen. Die Hundeganglenksteuerung des Traktors 402 führt dazu, dass die Hinterräder 432 in derselben Richtung rotieren wie die Vorderräder 422 bei einem Hinterachslenkwinkel RAC. Der Vorderachslenkwinkel FAC kann gleich dem Hinterachslenkwinkel RCA sein oder sich von diesem unterscheiden, wie nachstehend beschrieben.
Andere Formen von Fahrzeugen beinhalten ein Vorderachslenksystem und ein Gelenk ohne Hinterachslenksystem. In dieser Form ist eine Hinterachse am Rahmen befestigt. Die automatische Hundeganglenksteuerung dieses Fahrzeugtyps beinhaltet das Vorderachslenksystem und die Vorderräder, die sich in eine erste Richtung oder einen Vorderachslenkwinkel FAC drehen. Die Hundeganglenksteuerung des Traktors hat zur Folge, dass das Gelenk unter einem Hinterachslenkwinkel ASA in derselben Richtung schwenkt wie das Vorderachslenksystem, die Hinterräder jedoch nicht schwenken würden.
In der veranschaulichenden Ausführungsform beinhaltet der vordere Abschnitt 120 eine Antriebseinheit oder einen Motor 128, die/der dazu konfiguriert ist, Antriebsleistung an eine oder mehrere angetriebene Komponenten des Traktors 102 zu liefern. Die Antriebseinheit 128 ist als eine beliebige Vorrichtung ausgeführt oder beinhaltet anderweitig eine beliebige Vorrichtung, die dazu in der Lage ist, angetriebenen Komponenten des Traktors 102 Drehkraft zuzuführen, um diese Komponenten anzutreiben. In einigen Ausführungsformen kann die Drehkraft, die von der Antriebseinheit 128 geliefert wird, den angetriebenen Komponenten des Traktors 102 durch ein oder mehrere Getriebe bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann die Antriebseinheit 128 konfiguriert sein, um Leistung an ein oder mehrere Getriebe zu übertragen, die an die Vorderräder 122 und/oder die Hinterräder 132 gekoppelt ist/sind und betriebsfähig ist/sind, um verschiedene vorgegebene Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen, die von einem Bediener in Rückwärts- und Vorwärtsbetriebsmodi ausgewählt werden können. Zusätzlich kann die Antriebseinheit 128 in einigen Ausführungsformen an eine Pumpe oder einen Generator gekoppelt sein, um je nach Fall hydraulische, pneumatische oder elektrische Leistung an eine oder mehrere Komponenten des Traktors 102 bereitzustellen.
Der veranschaulichende Traktor 102 beinhaltet ein Vorderachslenksystem 140, das dem vorderen Abschnitt 120 zugeordnet ist, und ein hinteres Gelenkabschnittslenksystem 150, das dem hinteren Gelenkabschnitt 130 zugeordnet ist. Das Vorderachslenksystem 140 ist als eine Sammlung von Vorrichtungen ausgelegt oder beinhaltet anderweitig eine Sammlung von Vorrichtungen, die zusammenwirkend konfiguriert sind, um die Position und/oder Winkelausrichtung der Vorderräder 122 und der Vorderachse 124 einzustellen und dadurch diese Komponenten während des Betriebs des Traktors 102 als Reaktion auf den Betrieb des Traktors 102 in einem automatisierten oder elektronischen Lenksteuermodus zu lenken, der beispielsweise über ein Vorderabschnittslenkrad (nicht gezeigt) bereitgestellt werden kann, das sich in der Fahrerkabine 126 befindet. Alternativ ist das Vorderachslenksystem 140 als Reaktion auf eine Lenkeingabe betreibbar, die von einem Bediener bereitgestellt wird. Gleichermaßen ist das Lenksystem 150 des hinteren Gelenkabschnitts als eine Sammlung von Vorrichtungen ausgelegt oder beinhaltet anderweitig eine Sammlung von Vorrichtungen, die zusammenwirkend konfiguriert sind, um die Position und/oder Winkelausrichtung der Hinterräder 132 und der Hinterachse 134 einzustellen und dadurch diese Komponenten während des Betriebs des Traktors 102 als Reaktion auf das Betreiben des Traktors 102 in einem automatisierten oder elektronischen Lenksteuermodus zu lenken, der über ein Lenkrad (nicht gezeigt) des hinteren Gelenkabschnitts bereitgestellt werden kann, das sich in der Fahrerkabine 126 befindet. Alternativ ist das Lenksystem 150 des hinteren Gelenkabschnitts als Reaktion auf eine Lenkeingabe, die von einem Bediener bereitgestellt wird, betreibbar. Es versteht sich, dass jedes der Lenksysteme 140, 150 ein oder mehrere Gestänge, Zahnstangen, Ritzel, Stäbe, Halterungen, Stangen, Zahnräder, Riemenscheiben, Kettenräder, Räder, Lager, Wellen, Ketten, Riemen, Achsen, Stellglieder, Ventile, Schienen, Differentiale oder dergleichen beinhalten oder anderweitig als solche ausgeführt sein kann, die zusammenwirkend konfiguriert sind, um die Räder 122, 132 und die entsprechenden Achsen 124, 134 auf Grundlage des automatisierten Lenksteuermodus zu lenken.
Wie ferner in 2 dargestellt, beinhaltet der Traktor 102 den Motor 128, der operativ mit einer Motorsteuereinheit 200 verbunden ist, die in einer Ausführungsform operativ mit einem Motordrehzahlsensor 202 verbunden ist, der konfiguriert ist, um die Drehzahl des Motors 128 zu bestimmen. Eine Drosselklappe 204 ist operativ mit der Motorsteuereinheit 200 verbunden, um die Drehzahl des Motors und damit die Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen, wie es ein Fachmann verstehen würde. In einer weiteren Ausführungsform ist die Drosselklappe 204 zusätzlich eine maschinengesteuerte Drosselklappe, die automatisch durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 205, auch als Steuerung bekannt, als Reaktion auf Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen gesteuert wird. Die Motorsteuereinheit 200 ist operativ mit der ECU 205 verbunden, die sich in der Kabine 126 oder an anderen Stellen innerhalb des Traktors 102 befindet. Die ECU 205 ist konfiguriert, um Fahrzeuginformationen zu empfangen und zu verarbeiten, die von der Motorsteuereinheit 200 empfangen werden.
Ein Getriebe 206 ist operativ mit den Vorderrädern 122 und den Hinterrädern 132 verbunden, um das Fahrzeug in einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsrichtung zu bewegen. Eine Getriebesteuereinheit 208 ist operativ mit der ECU 205 verbunden. Ein Getriebeausgangsdrehzahlsensor 210 ist operativ mit dem Getriebe 206 verbunden und ist konfiguriert, um die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 206 zu bestimmen. Die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 206 bestimmt die Drehzahl der Räder und somit die Geschwindigkeit des Traktors 102.
Zusätzlich zu Motordrehzahlsensor 202 und Getriebeausgangsdrehzahlsensor 210 sind andere Fahrzeugumgebungssensoren operativ mit der ECU 205 verbunden, um die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zu überwachen. Ein Bodengeschwindigkeitssensor 212 ist operativ mit der ECU 205 verbunden, um die Bodengeschwindigkeit des Traktors 102 bereitzustellen, wenn er sich in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegt. In einer Ausführungsform ist der Bodengeschwindigkeitssensor 212 eine Radareinheit, die mit dem Fahrzeug verbunden und dazu konfiguriert ist, der ECU 205 ein Radarsignal zum Bestimmen der Geschwindigkeit bereitzustellen. In einer anderen Form wird ein Bodengeschwindigkeitssignal von einer Kommunikationsantenne oder GPS-Antenne 133 über einen Empfänger oder Transceiver 214 bereitgestellt, der dazu konfiguriert ist, mit dem globalen Positionierungssystem zu kommunizieren, wie es Fachleuten bekannt ist. Die GPS-Antenne 133 ist dazu konfiguriert, globale Positionsdaten mit einem GPS-Satelliten zu empfangen und von diesem zu senden, wie es Fachleuten bekannt ist. Lenkbefehle leiten, wenn sie in der GPS-Übertragung enthalten sind, das Fahrzeug oder den Traktor 102 entlang des zu bearbeitenden Feldes.
Zusätzliche Fahrzeugumgebungssensoren werden vom Fahrzeug oder Traktor 102 verwendet, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs entweder auf einem geradlinigen oder auf einem gekrümmten Pfad zu steuern, wie etwa wenn das Fahrzeug am Ende der Reihen in einem Feld umdreht. Ein Vorderradlenksensor 216 ist operativ mit der ECU 205 verbunden und ist so konfiguriert, dass er einen Vorderachslenkwinkel der Vorderräder überträgt. In einer Ausführungsform befindet sich der Vorderradlenksensor 216 an einem Lenkgetriebe einer Vorderradlenkbaugruppe 140. Andere Positionen des Vorderradlenksensors 216 werden in Betracht gezogen, einschließlich eines Vorderrad-Lenkeinstellers 218, der dazu konfiguriert ist, die Vorderräder 122 in die gewünschte Richtung zu bewegen. In einer Ausführungsform ist die Vorderrad-Lenkeinsteller 218 ein Lenkrad. In einer weiteren Ausführungsform ist der Vorderrad-Lenkeinsteller 218 als ein Merkmal der ECU 205 enthalten, die automatisch die Richtung der Vorderräder 122 einstellt, wie hierin beschrieben. In einer Ausführungsform befiehlt der Vorderrad-Lenkeinsteller 218 die Richtung der Vorderräder als Reaktion auf Signale, die vom globalen Positionierungssystem empfangen wurden.
Das Fahrzeug oder der Traktor 102 beinhaltet ferner einen Gelenkmechanismus-Einsteller 220 oder ein Gelenk, das konfiguriert ist, um die Position des hinteren Gelenkabschnitts 130 in Bezug auf den vorderen Abschnitt 120 als Reaktion auf Lenkrad, Vorderrad-Lenkeinsteller 218 und/oder von der elektronischen Steuereinheit 205 empfangenen Signalen, die als Reaktion auf Richtungssignale erzeugt werden, einzustellen. Der Gelenkmechanismus-Einsteller 220 ist konfiguriert, um die vorderen Reifen 122 von den hinteren Reifen 132 seitlich zu versetzen, indem die Position des hinteren Gelenkabschnitts 130 in Bezug auf den vorderen Abschnitt 120 um den seitlichen Versatzbetrag LO eingestellt wird, wie unten beschrieben, wenn für den Traktor 102 die Hundeganglenksteuerung verwendet wird. Ein Gelenkmechanismussensor 222 befindet sich an einer oder mehreren Stellen des Fahrzeugs oder Traktors 102. In einer Ausführungsform befindet sich der Gelenkmechanismussensor 222 am Gelenk 136 und ist konfiguriert, um einen Schwenkgrad oder einen knickgelenkten Lenkwinkel am Gelenk 136 zu bestimmen. In einer Ausführungsform bestimmt der Gelenkmechanismussensor 222 eine mechanische Position zwischen einem festen Teil eines der Rahmen und einem entsprechenden beweglichen Teil, das um das feste Teil schwenkt. In einer weiteren Ausführungsform ist der Gelenkmechanismussensor 222 als ein Abschnitt der ECU 205 konfiguriert und bestimmt die Position des hinteren Gelenkabschnitts 130 in Bezug auf den vorderen Abschnitt 120 auf Grundlage des Signals, das an den Gelenkmechanismus-Einsteller 220 übertragen wird. In einer Ausführungsform beinhaltet das Gelenk 220 einen ersten und einen zweiten Hydraulikzylinder, von denen jeder am Gelenkmechanismus 136 mit dem vorderen Abschnitt 120 und dem hinteren Gelenkabschnitt 130 gekoppelt ist. Die Betätigungssteuerung des ersten und zweiten Zylinder durch die Steuerung 205 passt die Position des hinteren Gelenkabschnitts 130 in Bezug auf den vorderen Abschnitt 120 an. Andere Arten von Gelenken 220 werden in Betracht gezogen.
Weitere Fahrzeugumgebungssensoren sind unter anderem ein Raddrehzahlsensor 224, ein Querbeschleunigungssensor 226, ein Trägheitsmesssensor 228 und ein Querkraftsensor 229. Der Raddrehzahlsensor 224 ist in verschiedenen Ausführungsformen an einem oder mehreren der Räder 122 und 132 angeordnet und bestimmt eine Geschwindigkeit des Rads in Bezug auf einen festen Teil des Fahrzeugs oder Traktors 102, wie etwa die Stützachse. Der Raddrehzahlsensor 224 ist konfiguriert, um ein Raddrehzahlsignal an die ECU 205 zu übertragen, das Drehzahlinformationen des Rads beinhaltet, wenn die Räder Traktion bereitstellen oder wenn die Räder rutschen oder durchdrehen. Die ECU 205 ist konfiguriert, um zu bestimmen, wann die Räder Traktion verlieren, rutschen oder durchdrehen, indem die Raddrehzahl mit dem Bodengeschwindigkeitssignal verglichen wird, das durch den Bodengeschwindigkeitssensor 212 erzeugt wird. Die ECU 205 ist konfiguriert, um eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eines oder mehrerer Räder 122 und 132 zu bestimmen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben.
Der Querbeschleunigungssensor 222 ist operativ an einer oder mehreren Stellen entweder am vorderen Abschnitt 120 oder am hinteren Gelenkabschnitt 130 mit dem Fahrzeug verbunden. Der Querbeschleunigungssensor 222 beinhaltet in einer oder mehreren Ausführungsformen eine Querbeschleunigungsmesservorrichtung oder einen Sensor, der eine Gierrate misst. In einer Ausführungsform beinhaltet der Raddrehzahlsensor 222 zwei oder mehr seitliche Beschleunigungssensoren, wobei sich mindestens einer der Sensoren 222 am vorderen Abschnitt 120 und ein anderer der Sensoren am hinteren Gelenkabschnitt 130 befindet. Der Trägheitsmesssensor 228 bestimmt eine tatsächliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs oder des Traktors 102 entweder allein oder in Kombination mit dem Querbeschleunigungssensor 222. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Trägheitsmesssensor 228 einen Beschleunigungsmesser, einen Kreisel, ein Gyroskop oder eine Kombination davon.
Das Fahrzeug oder der Traktor 102 beinhaltet ferner die Bedienerbenutzerschnittstelle 230, die operativ mit der ECU 205 verbunden ist. Die Benutzerschnittstelle 230 beinhaltet verschiedene Benutzereingaben und/oder -ausgaben zum Bestimmen und/oder Anzeigen des Fahrzeugstatus. Die Benutzerschnittstelle 230 beinhaltet ferner eine oder mehrere Steuermoduseingaben, die dazu konfiguriert sind, das Lenken des knickgelenkten Fahrzeugs für vorbestimmte Lenkbedingungen zu steuern. Eine automatische Steuerein- und - ausschaltvorrichtung 232 ist konfiguriert, um es einem Benutzer zu ermöglichen, das Fahrzeug in einen automatischen Lenkmodus oder in einen manuellen Lenkmodus einzustellen, in dem der Bediener die Lenkung des Fahrzeugs steuert. Wenn die automatische Lenkung eingeschaltet ist, wird eine gewünschte Pfadkrümmung des Traktors 102 durch die ECU 205 auf Grundlage von Informationen, die im Speicher 242 gespeichert sind, oder auf Grundlage von Informationen, die über die GPS-Antenne 133 oder den Vorderradsensor 216 und den Gelenkmechanismussensor 222 empfangen werden, bestimmt. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die Benutzeroberfläche 230 eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 234, die es dem Benutzer ermöglicht, eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit des Traktors 102 auszuwählen und einen gewünschten Lenkwinkel zu bestimmen. Die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 234 wird in einen gewünschten Lenkwinkel umgewandelt, der dann verwendet wird, um den knickgelenkten Lenkwinkel oder den Hinterachslenkwinkel und den Vorderachslenkwinkel zu bestimmen, wie unten ausführlicher beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die ECU 205 einen Computer, ein Computersystem oder andere programmierbare Vorrichtungen. In anderen Ausführungsformen kann die ECU 205 einen oder mehrere Prozessoren 240 (z. B. Mikroprozessoren) und einen zugehörigen Speicher 242 enthalten, der prozessorintem oder prozessorextem sein kann. Der Speicher 242 kann Direktzugriffsspeichervorrichtungen (RAM-Vorrichtungen) enthalten, die den Speicher der ECU 205 umfassen, sowie beliebige andere Speicherarten, z. B. Cache-Speicher, nichtflüchtige oder Sicherungsspeicher, programmierbare Speicher, Flash-Speicher und schreibgeschützte Speicher. Zusätzlich enthält der Speicher in verschiedenen Ausführungsformen einen Speicher, der physikalisch an anderer Stelle als die Verarbeitungsvorrichtungen angeordnet ist, einschließlich eines beliebigen Cache-Speichers in einer Verarbeitungsvorrichtung sowie einer beliebigen Speicherkapazität, wie er beispielsweise in einer Massenspeichervorrichtung oder einem anderen Computer gespeichert ist, der mit der ECU 205 gekoppelt ist. Die Massenspeichervorrichtung kann einen Cache oder einen anderen Datenraum enthalten, der Datenbanken enthalten kann. In anderen Ausführungsformen befindet sich der Speicherplatz in der Cloud, wobei sich der Speicher an einem entfernten Ort befindet, der die gespeicherten Informationen drahtlos an die ECU 205 bereitstellt. Wenn in dieser Offenbarung auf die ECU 205 und den Speicher 242 Bezug genommen wird, werden andere Arten von Steuerungen und andere Arten von Speichern in Betracht gezogen.
Die ECU 205 führt Computersoftwareanwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module oder Datenstrukturen usw. aus oder verlässt sich anderweitig darauf. Als Reaktion auf von den Sensoren empfangene Signale, sowie von der Motorsteuereinheit 205, der Getriebesteuereinheit 208, dem Bodengeschwindigkeitssensor 212, dem Raddrehzahlsensor 224, dem Querbeschleunigungssensor 226, dem Trägheitsmesssensor 228, dem Querkraftsensor 229 und der GPS-Antenne 133 empfangene Signale, werden Software-Routinen ausgeführt, die sich im mitgelieferten Speicher der ECU 205 oder einem anderen Speicher befinden. Die ECU 205 stützt sich auch auf Computersoftwareanwendungen, um den Vorderradlenkbetrieb sowie den Gelenkmechanismuslenkbetrieb und/oder den Hinterachslenkbetrieb einzustellen. In anderen Ausführungsformen befinden sich die Computersoftwareanwendungen in der Cloud. Die ausgeführte Software enthält eine oder mehrere spezifische Anwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module oder Befehlsfolgen, die typischerweise als „Programmcode“ bezeichnet werden. Der Programmcode enthält eine oder mehrere im Speicher befindliche Anweisungen und andere Speichereinrichtungen, die die im Speicher befindlichen Anweisungen ausführen, die auf andere vom System erzeugte Anweisungen ansprechen oder die eine vom Benutzer bediente Benutzerschnittstelle aufweisen.
Der Bediener des knickgelenkten Fahrzeugs oder Traktors 102 erhält Lenksteuermodi, die an der Benutzerschnittstelle 130 während der landwirtschaftlichen Arbeiten, während des Transports und bei verschiedenen Geschwindigkeiten verfügbar sind. Der Winkel der lenkbaren Vorderräder 122 und der Winkel des hinteren Gelenkabschnitts 130 in Bezug auf den vorderen Abschnitt 120 sind einstellbar. Der Vorderachslenkwinkel der Vorderräder 122 ist ohne Einstellung des knickgelenkten Lenkwinkels einstellbar oder der Vorderachslenkwinkel ist in Kombination mit einer Einstellung des knickgelenkten Lenkwinkels einstellbar.
In einer Ausführungsform des Automatikmodus wird während des Feldbetriebs des Traktors 102 in einer Vorwärtsrichtung „F“, wie in 1 gezeigt, dem Lenksystem des Gelenkabschnitts 150 befohlen, in einem knickgelenkten Lenkwinkel zu arbeiten, und dem Vorderachslenksystem 140 wird befohlen, in einem Vorderachslenkwinkel auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 234 zu arbeiten. Dies ermöglicht es dem Traktor 102, eine genauere Fahrweglinie einzuhalten, die auf das Fahrzeug wirkende Querkräfte und/oder Radschlupf kompensiert. In 1 ist der Traktor 102 in einer seitlich versetzten Konfiguration dargestellt, in der die Räder 122 relativ zur Fahrzeugachse VA seitlich von den Rädern 132 versetzt LO sind. Es versteht sich, dass andere Ausrichtungen der Räder 122, 132 möglich sind, nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fahrzeugachse VA und verschiedene Maschinenformen, wie etwa in 3 und 4 beschrieben.
Das Fahrzeug oder der Traktor 102 wird in einem elektronischen Lenkmodus bei einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben, wobei der Querkraftsensor 229 oder ein anderer der Fahrzeugumgebungssensoren das Vorhandensein einer auf das Fahrzeug oder den Traktor 102 wirkenden Querkraft erfasst.
Als Reaktion auf die Erfassung der Querkraft auf das Fahrzeug oder den Traktor 102 und auf Grundlage der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt die ECU 205 eine tatsächliche Querbeschleunigung des Traktors 102 und eine voraussichtliche Querbeschleunigung des Traktors 102. Die tatsächliche Querbeschleunigung wird unter Verwendung des Querbeschleunigungssensors 222 und/oder des Trägheitsmesssensors 228 bestimmt, der die Gierrate misst, und die Fahrzeuggeschwindigkeit wird vom Bodengeschwindigkeitssensor 212 anhand der folgenden Formel bestimmt. $Tats chliche Querbeschleunigung (m / s^{2}) = Gierrate (Bogenma / s) * Fahrzeuggeschwindigkeit (m / s)$
Eine voraussichtliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs 102 wird aus der Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs, wie vom Bodengeschwindigkeitssensor 212 bestimmt, und einem Lenkwinkel in Bogenmaß, wie vom Vorderradlenksensor 216 bestimmt, wie unten beschrieben, berechnet. $\begin{array}{l} Voraussichtliche Querbeschleunigung (m / s^{2}) = Bodengeschwindigkeit {(m / s)}^{2} \times Lenkwinkel (Bogenma) / Radstand \\ (m) \end{array}$
Wenn einer oder mehrere der Fahrzeugsensoren eine auf den Traktor 102 wirkende Querkraft erfassen, werden auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit die tatsächliche Querbeschleunigung des Traktors 102 und die voraussichtliche Querbeschleunigung des Traktors 102 bestimmt. Alternativ zu den Fahrzeugsensoren, die eine auf den Traktor 102 wirkende Querkraft erfassen, ist ein Radschlupf, der aus der Differenz zwischen der Radgeschwindigkeit und der Bodengeschwindigkeit berechnet wird, ein Hinweis darauf, wie wirksam Querkräfte sind, um das Fahrzeug oder den Traktor 102 bergab rutschen oder sich seitlich bewegen zu lassen. Im Allgemeinen ist die Hundeganglenkung des Traktors 102 bei höheren Radschlupfbedingungen effektiver.
Als nächstes bestimmt die ECU 205 einen Querbeschleunigungsfehler durch Vergleichen der voraussichtlichen Querbeschleunigung mit der tatsächlichen Querbeschleunigung. Dann bestimmt die ECU 205, ob der Querbeschleunigungsfehler eine Querbeschleunigungsgrenze übersteigt, und kompensiert die Querkraft, die auf das Fahrzeug 100 oder den Traktor 102 wirkt, indem sie sowohl das Vorderachslenksystem 140 als auch das Hinterachslenksystem 150 auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel dreht, der in den seitlichen Versatz LO des Vorderachslenksystems 140 vom Hinterachslenksystem 150 in 1 umgewandelt werden kann. Der Hundeganglenkkorrekturwinkel beinhaltet einen Vorderachslenkwinkel und einen Hinterachslenkwinkel, wobei das Vorderachslenksystem 140 dazu konfiguriert ist, sich an den Vorderachslenkwinkel anzupassen, und das Hinterachslenksystem 150 dazu konfiguriert ist, sich an den Hinterachslenkwinkel anzupassen. Der Hundeganglenkkorrekturwinkel beinhaltet den Vorderachslenkwinkel, als FAC veranschaulicht, und den Hinterachslenkwinkel, als ASA veranschaulicht in 3. Alternativ beinhaltet der Hundeganglenkkorrekturwinkel den Vorderachslenkwinkel, als FAC veranschaulicht, und den Hinterachslenkwinkel, als RAC veranschaulicht in 4. In den 1, 3 und 4 ist das Vorderachslenksystem 140 dazu konfiguriert, sich an den Vorderachslenkwinkel anzupassen, und das Hinterachslenksystem 150 ist dazu konfiguriert, sich an den Hinterachslenkwinkel anzupassen. In einer beliebigen Ausführungsform kann der Vorderachslenkwinkel anders als der Hinterachslenkwinkel sein, wie etwa größer oder kleiner.
Der Hundeganglenkkorrekturwinkel kann durch einen Bedienerkorrekturfaktor eingestellt werden, sodass der Bediener die Aggressivität oder Größe des Hundeganglenkkorrekturwinkels variieren kann. Der Bedienerkorrekturfaktor kann vom Bediener eingegeben werden oder der ECU 205 inhärent sein, sodass ein Bediener die Aggressivität der Anpassung an den Hundeganglenkkorrekturwinkel variieren kann. In einer Ausführungsform beträgt der Hundeganglenkkorrekturwinkel zwischen 0 und 15 Grad, gemessen relativ zu einer Längsachse VA von Vorderachslenksystem 140 und Hinterachslenksystem 150.
Die vorhergesagte Querbeschleunigung kann durch Addieren eines Fahrzeugrollwinkels und eines Rad- oder Reifenschlupfes als Eingaben verbessert werden. Der Trägheitsmesssensor 228 erkennt einen Fahrzeugrollwinkel. Der Fahrzeugrollwinkel kann in der vorhergesagten Querbeschleunigung berücksichtigt werden, da steilere Rollwinkel bewirken, dass das Fahrzeug oder der Traktor 102 stärker bergab rutscht. Der Radschlupf, der aus der Differenz der Raddrehzahl, wie sie durch den Raddrehzahlsensor 224 bereitgestellt wird, und der Bodengeschwindigkeit, wie sie durch den Bodengeschwindigkeitssensor 212 bereitgestellt wird, berechnet wird, ist ein Hinweis darauf, wie wirksam Querkräfte sind, um das Fahrzeug oder den Traktor 102 dazu zu bringen, bergab zu rutschen, und die Hundeganglenkung ist bei Bedingungen mit höherem Radschlupf effektiver. Liegt kein Radschlupf oder kein Rollen des Fahrzeugs vor, so kann auf die Ermittlung eines Hundeganglenkkorrekturwinkels verzichtet werden.
Die vorliegende Anmeldung richtet sich auf das Bereitstellen einer automatischen Kompensation bei seitlicher Steigung für das Fahrzeug 100, das zur elektronischen Hundeganglenksteuerung oder dergleichen in der Lage ist, wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug seitlich gleitet oder Querkräfte auf das Fahrzeug 100 wirken, um dadurch Fehler des GPS beim seitlichen Tracking zu minimieren. Die Anwendungen sind nicht auf seitliche Steigungen beschränkt; jegliche Querkräfte, die auf das Fahrzeug 100 wirken, können durch dieses Steuersystem automatisch kompensiert werden.
Während diese Offenbarung in Bezug auf mindestens eine Ausführungsform beschrieben wurde, kann die vorliegende Offenbarung im Geist und Umfang dieser Offenbarung weiter modifiziert werden. Diese Anwendung soll unter Berücksichtigung ihrer allgemeinen Prinzipien jegliche Variationen, Verwendungen oder Anpassungen abdecken. Ferner ist diese Anmeldung dazu bestimmt, Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abzudecken, die in den Rahmen der bekannten oder üblichen Praxis auf dem Fachgebiet fallen, auf das sich diese Offenbarung bezieht, und sich im Rahmen der beigefügten Ansprüche bewegen.

Claims

System, umfassend: ein Fahrzeug, das ein Vorderachslenksystem, ein Hinterachslenksystem, einen oder mehrere Fahrzeugumgebungssensoren und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem Vorderachslenksystem, dem Hinterachslenksystem und dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um: das Fahrzeug in einem elektronischen Lenkbetriebsmodus bei einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zu betreiben; das Vorhandensein einer Querkraft auf das Fahrzeug als Reaktion auf eine Eingabe von dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren zu erkennen; als Reaktion auf die Erfassung der Querkraft auf das Fahrzeug und auf Grundlage der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit eine tatsächliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs und eine vorhergesagte Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu bestimmen; einen Querbeschleunigungsfehler durch Vergleichen der voraussichtlichen Querbeschleunigung mit der tatsächlichen Querbeschleunigung zu bestimmen; und zu bestimmen, ob der Querbeschleunigungsfehler eine Querbeschleunigungsgrenze überschreitet, die Querkraft, die auf das Fahrzeug wirkt, durch Drehen sowohl des Vorderachslenksystems als auch des Hinterachslenksystems auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel zu kompensieren.
System nach Anspruch 1, wobei der Hundeganglenkkorrekturwinkel durch einen Bedienerkorrekturfaktor eingestellt wird.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hundeganglenkkorrekturwinkel einen Vorderachslenkwinkel und einen Hinterachslenkwinkel beinhaltet, wobei das Vorderachslenksystem konfiguriert ist, um sich an den Vorderachslenkwinkel anzupassen, und das Hinterachslenksystem konfiguriert ist, um sich an den Hinterachslenkwinkel anzupassen.
System nach Anspruch 3, wobei sich der Vorderachslenkwinkel vom Hinterachslenkwinkel unterscheidet.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug ein knickgelenktes Lenksystem zwischen dem Hinterachslenksystem und dem Vorderachslenksystem beinhaltet, das konfiguriert ist, um das Hinterachslenksystem vom Vorderachslenksystem seitlich zu versetzen.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der eine oder mehrere Sensoren eine Gierrate und eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit messen.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der eine oder mehrere Sensoren einen Querbeschleunigungsmesser beinhalten.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der eine oder mehrere Sensoren einen Fahrzeugrollwinkel messen; und der Hundeganglenkkorrekturwinkel auf Grundlage des Fahrzeugrollwinkels eingestellt wird.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorderachslenksystem mindestens zwei Räder beinhaltet und wobei das Hinterachslenksystem mindestens zwei Räder beinhaltet, wobei der eine oder mehrere Sensoren einen Radschlupfzustand jedes der Räder des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems messen; und der Hundeganglenkkorrekturwinkel auf Grundlage der Radschlupfbedingung, die für eines der Räder erfüllt ist, eingestellt wird.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hundeganglenkkorrekturwinkel zwischen 0 und 15 Grad liegt, gemessen relativ zu einer Längsachse des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems.
Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs, umfassend: Betreiben des Fahrzeugs in einem elektronischen Lenkbetriebsmodus, wobei das Fahrzeug ein Vorderachslenksystem, ein Hinterachslenksystem, einen oder mehrere Fahrzeugumgebungssensoren und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem Vorderachslenksystem, dem Hinterachslenksystem und dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren gekoppelt ist; Anweisen des Fahrzeugs, mit einer gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zu arbeiten; Erkennen einer Querkraft, die als Reaktion auf eine Eingabe von dem einen oder mehreren Fahrzeugumgebungssensoren auf das Fahrzeug wirkt; als Reaktion auf das Erkennen der Querkraft, Bestimmen einer tatsächlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs und einer voraussichtlichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs aus der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit; Bestimmen eines Querbeschleunigungsfehlers durch Vergleichen der voraussichtlichen Querbeschleunigung mit der tatsächlichen Querbeschleunigung; und Bestimmen, ob der Querbeschleunigungsfehler eine Querbeschleunigungsgrenze überschreitet, um dann sowohl das Vorderachslenksystem als auch das Hinterachslenksystem auf einen Hundeganglenkkorrekturwinkel zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Hundeganglenkkorrekturwinkel durch einen Bedienerkorrekturfaktor eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Hundeganglenkkorrekturwinkel einen Vorderachslenkwinkel und einen Hinterachslenkwinkel beinhaltet; Einstellen des Vorderachslenksystems auf den Vorderachslenkwinkel; und Einstellen des Hinterachslenksystems auf den Hinterachslenkwinkel.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei sich der Vorderachslenkwinkel vom Hinterachslenkwinkel unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Fahrzeug ein Gelenk zwischen dem Hinterachs- und dem Vorderachslenksystem beinhaltet; und das Hinterachslenksystem vom Vorderachslenksystem seitlich versetzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, ferner umfassend: Messen einer Gierrate und einer tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem einen oder mehreren Sensoren; und Bestimmen der tatsächlichen Querbeschleunigung mit der Gierrate und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der eine oder mehrere Sensoren einen Querbeschleunigungsmesser zum Messen der tatsächlichen Querbeschleunigung beinhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei der eine oder mehrere Sensoren einen Fahrzeugrollwinkel messen; und der Hundeganglenkkorrekturwinkel auf Grundlage des Fahrzeugrollwinkels eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das Vorderachslenksystem mindestens zwei Räder beinhaltet und wobei das Hinterachslenksystem mindestens zwei Räder beinhaltet, der Radschlupfzustand jedes der Räder des Vorderachslenksystems und des Hinterachslenksystems mit einem oder mehreren Sensoren gemessen wird; und der Hundeganglenkkorrekturwinkel auf Grundlage der Radschlupfbedingung, die für eines der Räder erfüllt ist, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Hundeganglenkkorrekturwinkel zwischen 0 und 15 Grad liegt, wie relativ zu einer Längsachse von Vorderachslenksystem und Hinterachslenksystem gemessen.