DE102020210178A1

DE102020210178A1 - Verbesserung der automatischen führungsleistung und transport mit knickgelenkter maschinenform

Info

Publication number: DE102020210178A1
Application number: DE102020210178.7A
Authority: DE
Inventors: Scott A. Hudson; Nohoon Kl; Jeffrey M. Tott
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US20210078630A1; RU2020127451A; BR102020014796A2; CN112519880A; CN112519880B; US11667326B2

Abstract

Betreiben eines Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit einem knickgelenkten Lenksystem und einem Vorderachslenksystem gekoppelt ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine gewünschte Pfadkrümmung des Fahrzeugs zu identifizieren und einen Vorderachslenkwinkel des Vorderachslenksystems zu bestimmen und dem Vorderachslenksystem zu befehlen, mit dem Vorderachslenkwinkel zu arbeiten, und auch einen Gelenklenkwinkel des knickgelenkten Lenksystems zu bestimmen und dem knickgelenkten Lenksystem zu befehlen, mit dem Gelenklenkwinkel zu arbeiten. Eine weitere Form beinhaltet das Betreiben von vorderen und hinteren Bodeneingriffsmitteln mit einer bestimmten Geschwindigkeit und danach das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems und des Vorderachslenksystems auf Grundlage dessen, dass die bestimmte Geschwindigkeit größer als ein Transportgeschwindigkeitsschwellenwert, kleiner als ein Feldgeschwindigkeitsschwellenwert oder zwischen den beiden ist.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein knickgelenktes Arbeitsfahrzeug und insbesondere auf ein knickgelenktes Arbeitsfahrzeug mit Lenksteuermodi.
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.
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 knickgelenkten Rahmen, 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. Folglich ist ein knickgelenkter Traktor mit einem Lenksystem erforderlich, das konfiguriert ist, um eine verbesserte Lenkung unter einer oder mehreren oder allen Bedingungen bereitzustellen, einschließlich einer verbesserten automatischen Führungsleistung, um eine harte Umschaltung zwischen einem knickgelenkten Lenksystem und einem Vorderachslenksystem zu verhindern, um Führungsfehler zu minimieren und Lenkschwingungen zu reduzieren oder zu eliminieren, mit einer verbesserten Bedienerlenkung des Traktors, während der Traktor bei Feld- und Transportgeschwindigkeiten betrieben wird, und einer verbesserten Bedienerlenkung des Traktors, während der Traktor bei einer Geschwindigkeit zwischen Feld- und Transportgeschwindigkeit betrieben wird, um eine harte Umschaltung zwischen dem knickgelenkten Lenksystem und dem Vorderachslenksystem zu verhindern, während die Fahrzeugmanövrierfähigkeit maximiert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale und Kombinationen davon umfassen.
EIN VERFAHREN gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zum Lenken eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben des Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug ein knickgelenktes Lenksystem, ein Vorderachslenksystem und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem knickgelenkten Lenksystem und dem Vorderachslenksystem gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um eine gewünschte Pfadkrümmung des Fahrzeugs auf Grundlage der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs zu identifizieren, einen Vorderachslenkwinkel des Vorderachslenksystems zu bestimmen und dem Vorderachslenksystem zu befehlen, mit dem Vorderachslenkwinkel zu arbeiten; und auf Grundlage der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs einen Gelenklenkwinkel des knickgelenkten Lenksystems zu bestimmen und dem knickgelenkten Lenksystem zu befehlen, mit dem Gelenklenkwinkel zu arbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein gewünschter Lenkwinkel aus der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs bestimmt. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform, wenn der gewünschte Lenkwinkel kleiner als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist, Betreiben des knickgelenkten Lenksystems in einer festen Konfiguration. In noch einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug vordere und hintere Bodeneingriffsmittel; und das Betreiben von mindestens einem der vorderen Bodeneingriffsmittel und/oder der hinteren Bodeneingriffsmittel mit einer Transportgeschwindigkeit. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform, wenn der gewünschte Lenkwinkel größer als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist, ist das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems bei dem Gelenklenkwinkel mindestens gleich dem Gelenklenkbetätigungswinkel.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Vorderachslenksystem in einer maximalen Einlenkkonfiguration betrieben, wenn der Vorderachslenkwinkel gleich einem Vorderachlenkstoppwinkel ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird, wenn der Vorderachslenkwinkel zwischen dem Vorderachlenkstoppwinkel und dem Gelenklenkbetätigungswinkel liegt, das knickgelenkte Lenksystem bei dem Gelenklenkwinkel von mehr als Null Grad betrieben.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Summe des Vorderachslenkwinkels und des Gelenklenkwinkels gleich dem gewünschten Lenkwinkel.
EIN VERFAHREN zum Lenken eines Fahrzeugs gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, umfassend: Betreiben des Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug ein knickgelenktes Lenksystem, ein Vorderachslenksystem und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem knickgelenkten Lenksystem und dem Vorderachslenksystem gekoppelt ist; Anweisen des Fahrzeugs, bei einer gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs zu arbeiten; Bestimmen eines Vorderachslenkwinkels und eines Gelenklenkwinkels aus der gewünschten Pfadkrümmung; Betreiben des Vorderachslenksystems bei dem Vorderachslenkwinkel; und Betreiben des knickgelenkten Lenksystems in dem Gelenklenkwinkel.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein gewünschter Lenkwinkel aus der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs bestimmt. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform, wenn der gewünschte Lenkwinkel kleiner als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist, beinhaltet das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems das Begrenzen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems auf einen bestimmten Knickgelenklenkwinkel. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug vordere und hintere Bodeneingriffsmittel; und das Betreiben von mindestens einem der vorderen Bodeneingriffsmittel und/oder der hinteren Bodeneingriffsmittel mit einer Transportgeschwindigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform, wenn der gewünschte Lenkwinkel größer als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist, beinhaltet das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems, dass der Gelenklenkwinkel mindestens gleich dem Gelenklenkbetätigungswinkel ist.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Betreiben des Vorderachslenksystems, während der Vorderachslenkwinkel gleich einem Vorderachslenkstoppwinkel ist, das Betreiben des Vorderachslenksystems in einer maximalen Einlenkkonfiguration.
In einer weiteren Ausführungsform, ferner umfassend, wenn sich der Vorderachslenkwinkel zwischen einem Vorderachslenkstoppwinkel und einem Gelenklenkbetätigungswinkel befindet, beinhaltet das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems, dass der Gelenklenkwinkel größer als Null Grad ist.
EIN VERFAHREN zum Lenken eines Fahrzeugs gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, umfassend: Betreiben des Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit einem knickgelenkten Lenksystem, einem Vorderachslenksystem und einem vorderen und hinteren Bodeneingriffsmittel gekoppelt ist; Befehlen von mindestens einem von dem vorderen und hinteren Bodeneingriffsmittel, mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu arbeiten; Bestimmen, ob die bestimmte Geschwindigkeit größer als ein Transportgeschwindigkeitsschwellenwert ist, dann Aktivieren des Betriebs des Vorderachslenksystems bei einem Vorderachslenkwinkel; und während die bestimmte Geschwindigkeit größer als der Transportgeschwindigkeitsschwellenwert ist, Begrenzen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei einem bestimmten Knickgelenklenkwinkel.
Eine weitere Ausführungsform umfasst ferner das Bestimmen, ob die bestimmte Geschwindigkeit unter einem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert liegt, dann das Aktivieren des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei einem beliebigen Gelenklenkwinkel und das Aktivieren des Betriebs des Vorderachslenksystems bei einem beliebigen Vorderachslenkwinkel. Eine weitere Ausgestaltung dieser Ausführungsform umfasst ferner das Begrenzen des Betriebs des Vorderachslenkwinkels auf einen Vorderachslenkstoppwinkel.
In einer weiteren Ausführungsform wird bestimmt, ob die bestimmte Geschwindigkeit zwischen einem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert und dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert liegt, dann das Ermöglichen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei dem Gelenklenkwinkel, der linear zwischen einer Gelenkwinkelbegrenzung und Null Grad interpoliert wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Betrieb des Vorderachslenksystems bei dem Vorderachslenkwinkel mit einer ersten Einstellrate ermöglicht; sowie der Betrieb des knickgelenkten Lenksystems bei dem Gelenklenkwinkel mit einer zweiten Einstellrate, wobei sich die erste und die zweite Einstellrate unterscheiden können.
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 grafische Darstellung, die dem in 4 dargestellten Vorwärtsbetriebsmodus entspricht;
4 ist eine Draufsicht auf das landwirtschaftliche Fahrzeug von 1 in einem Vorwärtsbetriebsmodus, in dem das Lenken der Vorderräder und der Hinterräder durchgeführt werden kann;
5 ist eine grafische Darstellung, die einem in 7 dargestellten geschwindigkeitsbasierten Gelenkmodus entspricht;
6 ist eine grafische Darstellung, die einem Lenksteuermodus in einem in 7 dargestellten Feldbetriebszustand entspricht; und
7 ist eine Draufsicht auf das landwirtschaftliche Fahrzeug von 1 in einem Vorwärtsbetriebsmodus, in dem das Lenken der Vorderräder und der Hinterräder durchgeführt werden kann.

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 anderer geeigneter Traktor oder ein landwirtschaftliches Fahrzeug ausgelegt sein kann oder diesen/dieses beinhalten kann.
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.
In der veranschaulichenden Ausführungsform beinhaltet der vordere Abschnitt 120 eine Antriebseinheit oder einen Motor 128, die/der konfiguriert ist, um 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 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 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 konfiguriert ist, um der ECU 205 ein Radarsignal zum Bestimmen der Geschwindigkeit bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform wird ein Bodengeschwindigkeitssignal von der GPS-Antenne 133 über einen Empfänger oder Transceiver 214 bereitgestellt, der konfiguriert ist, um mit dem globalen Positionierungssystem zu kommunizieren, wie es Fachleuten bekannt ist.
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 konfiguriert ist, um 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 noch einer weiteren 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. 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 Gelenklenkwinkel 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 und ein Trägheitsmesssensor 228. 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 Transportgeschwindigkeit oder eine Feldgeschwindigkeit zu bestimmen, die in einer Feldbedingung mit oder ohne gepflanztem Erntegut eines oder mehrerer Räder 122 und 132 betrieben werden kann, 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 Querbeschleunigungsmessvorrichtung oder einen Sensor, der die 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 in verschiedenen Ausführungsformen die 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 konfiguriert sind, um 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 Krümmungspfadeingabe 234, die es dem Benutzer ermöglicht, einen gewünschten Krümmungspfad des Traktors 102 auszuwählen und einen gewünschten Lenkwinkel zu bestimmen. Die gewünschte Krümmungspfadeingabe 234 wird in einen gewünschten Lenkwinkel umgewandelt, der dann verwendet wird, um den Gelenklenkwinkel 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 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 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 Gelenklenkwinkels einstellbar oder der Vorderachslenkwinkel ist in Kombination mit einer Einstellung des Gelenklenkwinkels einstellbar.
In einer Ausführungsform des Automatikmodus wird während des Feldbetriebs des Traktors 102 in einer Vorwärtsrichtung „F“, wie in 4 gezeigt, dem Lenksystem des Gelenkabschnitts 150 befohlen, in einem Gelenklenkwinkel zu arbeiten, und dem Vorderachslenksystem 140 wird befohlen, in einem Vorderachslenkwinkel auf Grundlage der gewünschten Krümmungspfadeingabe 234 zu arbeiten. Dies ermöglicht es dem Traktor 102, einen genaueren Fahrwegpfad einzuhalten, der das typische „‟S-ing‟-Führungsverhalten einer knickgelenkten Maschinenform eliminiert. In 4 ist der Traktor 102 in einer Basisausrichtung 400 dargestellt, in der sich die Räder 122, 132 entlang der Fahrzeugachse VA erstrecken und im Wesentlichen parallel dazu ausgerichtet sind. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung ist in der Basisausrichtung 402 des Traktors 102 jedes der Räder 122, 132 in einem Winkel von Null Grad oder einem Winkel im Wesentlichen nahe Null Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet. Es versteht sich, dass andere Ausrichtungen der Räder 122, 132 nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fahrzeugachse VA beschrieben werden.
Anhand von 3 ist eine grafische Darstellung eines befohlenen Radwinkels 300 (d. h. in Bezug auf die Fahrzeugachse VA) relativ zu einem gewünschten Lenkwinkel 310 (d. h. in Bezug auf die Fahrzeugachse VA) in einem Feld- und/oder Führungstransportmodus 320 eingezeichnet. Ein befohlener Gelenklenkwinkel 330 ist relativ zu dem gewünschten Lenkwinkel 310 und dem befohlenen Radwinkel 300 eingezeichnet. Ein befohlener Vorderachslenkwinkel 340 ist relativ zum gewünschten Lenkwinkel 310 und dem befohlenen Radwinkel 300 eingezeichnet. Der Feld- und/oder Führungstransportmodus 320 ist ein System und Verfahren zum Verbessern der automatischen Führungsleistung für knickgelenkte Fahrzeuge wie etwa den Traktor 102. Im automatisierten Lenksteuermodus wird dem knickgelenkten Lenksystem 150 auf Grundlage der gewünschten Krümmungspfadeingabe 234 ein fester Winkel befohlen. Für einen Geradeausfahrbetrieb, bei dem der Vorderachslenkwinkel und der hintere Gelenklenkwinkel beide 0 Grad betragen, beträgt die Pfadkrümmung 0 Grad, wie in 4 als Geradeausfahrt oder Basisbetrieb 400 dargestellt. Wie in 3 gezeigt, wird das Vorderachslenksystem 140 ausschließlich verwendet, um Korrekturen vorzunehmen, es sei denn, die Pfadkrümmung übersteigt ihren Endstellungsanschlag. Der Bediener gibt die gewünschte Krümmungspfadeingabe 234 (1/Radius) ein, die auf Grundlage der Lenksystemgeometrie in den gewünschten Lenkwinkel in Grad umgewandelt wird. Die ECU 205 teilt den gewünschten Lenkwinkel in einen Vorderachslenkwinkelbefehl und einen Gelenklenkwinkelbefehl mithilfe von 3 oder einer anderen gewünschte Eingabe auf.
In 3 weist das Vorderachslenksystem 140 eine maximale Endstellungsgrenze auf, die dem Betreiben des Vorderachslenkwinkels entspricht, der gleich einem Vorderachslenkstoppwinkel oder einer maximalen Einlenkkonfiguration ist. In einer Form ist der Vorderachslenkstoppwinkel auf ±7° relativ zur Fahrzeugachse VA begrenzt, wie in 4 als maximale Rechtskurvenkonfiguration 450 und maximale Linkskurvenkonfiguration 460 dargestellt, wobei jedes der Vorderräder 122 in einem Winkel von 7 Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet ist. In anderen Fahrzeugtypen ist der Vorderachslenkstoppwinkel auf einen höheren oder niedrigeren Winkel beschränkt. In jeder der maximalen Einlenkkonfigurationen 450 und 460 beträgt die Pfadkrümmung 0 Grad.
Zurückkommend zu 3 entspricht die Summe des befohlenen Vorderachslenkwinkels 340 und des befohlenen Gelenklenkwinkels 330 dem gewünschten Lenkwinkel 310. Um ein hartes Umschalten zwischen dem Vorderachslenksystem 140 und dem hinteren knickgelenkten Lenksystem 150 zu verhindern, wird eine 1°-Überlappung zwischen 6° und 8° des gewünschten Lenkwinkels 310 hinzugefügt. In anderen Ausführungsformen oder anderen Arten von Fahrzeugen kann diese Überlappung in Grad kleiner oder größer sein. Indem in erster Linie das Vorderachslenksystem 140 für einen kleineren oder niedrigeren gewünschten Lenkwinkel 310 verwendet wird, werden Führungsfehler minimiert und die typischen Lenkschwingungen, die in dem knickgelenkten Lenksystem 150 vorhanden sind, deutlich reduziert. Insbesondere, wenn der gewünschte Lenkwinkel 310 kleiner als ein Gelenklenkbetätigungswinkel 350 ist, wird das knickgelenkte Lenksystem 150 in einer festen Konfiguration betrieben, die dem Gelenklenkwinkel 330 entspricht, der Null Grad relativ zur Fahrzeugachse VA beträgt. Es erfolgen keine Einstellungen des knickgelenkten Lenksystems 150, nur das Vorderachslenksystem 140 wird eingestellt.
Wenn die gewünschte Pfadkrümmung eine scharfe Kurve ist, dann wird dem knickgelenkten Lenksystem 150 ein Winkel auf Grundlage dieser scharfen Kurve befohlen. Wenn der gewünschte Lenkwinkel 310 größer als der Gelenklenkbetätigungswinkel 350 ist, dann wird dem knickgelenktem Lenksystem 150 befohlen, bei einem Gelenklenkwinkel zu arbeiten, der mindestens gleich dem Gelenklenkbetätigungswinkel 350 ist. Wenn der befohlene Vorderachslenkwinkel 340 gleich einem Vorderachslenkstoppwinkel 370 ist, dann wird das Vorderachslenksystem 140 in einer maximalen Einlenkkonfiguration betrieben. In dem in 3 dargestellten Diagramm beträgt die maximale Einlenkkonfiguration oder der maximale Lenkwinkel für das Vorderachslenksystem 140 7 Grad, wie in 4 als maximale Rechtskurvenkonfiguration 450 und maximale Linkskurvenkonfiguration 460 dargestellt. Wenn sich der befohlene Vorderachslenkwinkel 340 zwischen dem Vorderachslenkstoppwinkel 370 und dem Gelenklenkbetätigungswinkel 350 befindet, wird das knickgelenkte Lenksystem 150 bei einem Gelenklenkwinkel von mehr als Null Grad, aber weniger als 1 Grad betrieben. Wenn der gewünschte Lenkwinkel 310 größer als die Kombination des Vorderachslenkstoppwinkels 370 und eines Gelenkbetätigungswinkels 380 ist, dann wird das Vorderachslenksystem 140 in dem Vorderachslenkstoppwinkel 370 betrieben und das hintere knickgelenkte Lenksystem 150 wird in dem Gelenklenkwinkel betrieben, der größer als der Gelenkbetätigungswinkel 380 ist.
Unter Bezugnahme nun auf die 3, 5, 6 und 7 ist ein System und Verfahren zum Verbessern der Lenkleistung des Bedieners für den Traktor 102 bei Transport- und Feldbetriebsbedingungen gezeigt. Das System und Verfahren sind geschwindigkeitsabhängig, um den Betrieb des Vorderachslenksystems 140 und/oder des knickgelenkten Lenksystems 150 zu aktivieren oder zu deaktivieren. Wie in 5 dargestellt, ist der Betrieb des knickgelenkten Lenksystems 150 auf einen bestimmten Knickgelenklenkwinkel 514 begrenzt, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit 510 des Traktors 102 größer als ein Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 ist. Die bestimmte Geschwindigkeit 510 des Traktors 102 wird bestimmt, indem mindestens einem der vorderen Bodeneingriffsmittel oder - räder 122 und/oder der hinteren Bodeneingriffsmittel oder -räder 132 befohlen wird, mit der bestimmten Geschwindigkeit 510 zu arbeiten. In einem in 5 dargestellten, nicht einschränkenden Beispiel ist der bestimmte Knickgelenklenkwinkel 514 auf 0 Grad begrenzt, wenn die bestimmte Geschwindigkeit 510 größer als der Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 von 30 km/h ist. In weiteren Ausführungsformen kann der Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 eine größere oder kleinere Zahl sein. In dieser Konfiguration ist das knickgelenkte Lenksystem 150 elektronisch gesperrt (d. h. auf geradeaus festgesetzt), wodurch sowohl der Komfort des Bedieners als auch die Fahrzeughandhabung verbessert werden. Bei Transportgeschwindigkeiten, die größer oder gleich dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 sind, ist der bezeichnete Knickgelenklenkwinkel 514 auf 0° (geradeaus) begrenzt, während die Endstellungsgrenze des Vorderachslenksystems 140 nicht erreicht wurde. Somit wird das Vorderachslenksystem 140 bei einem Vorderachslenkwinkel betrieben, wie in 3 dargestellt und oben erläutert.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, wenn die bestimmte Geschwindigkeit 510 geringer als ein Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 ist, kann das knickgelenkte Lenksystem 150 bei einem beliebigen Gelenklenkwinkel bis zu einem maximalen bestimmten Gelenklenkwinkel 518 zu arbeiten, und das Vorderachslenksystem 140 kann bei einem beliebigen Vorderachslenkwinkel bis zu einem Vorderachslenkstoppwinkel 610 arbeiten. Effektiv sind sowohl das knickgelenkte Lenksystem 150 als auch das Vorderachslenksystem 140 durch die in 6 dargestellte Ausführungsform effektiv begrenzt.
In der veranschaulichten Ausführungsform von 5 ist der Gelenkwinkel effektiv unbegrenzt, wenn die bestimmte Geschwindigkeit 510 kleiner als ein Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 ist, und der Bediener kann den gesamten Bereich des knickgelenkten Lenksystems 150 verwenden. In einer Form ist der Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 weniger als 10 km/h, in anderen Ausführungsformen kann der Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 jedoch ein anderer Wert sein. Typischerweise verwendet ein Bediener das knickgelenkte Lenksystem 150 mehr bei langsameren Transportgeschwindigkeiten proportional für maximale Manövrierfähigkeit.
In der veranschaulichten Ausführungsform in 5 wird, wenn die bestimmte Geschwindigkeit 510 zwischen dem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 und dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 liegt, die Gelenkwinkelbegrenzung 514 linear interpoliert, um ein hartes Umschalten zwischen dem knickgelenkten Lenksystem 150 und dem Vorderachslenksystem 140 zu verhindern, während die Fahrzeugmanövrierbarkeit maximiert wird. Zum Beispiel würde eine Mischung des knickgelenkten Lenksystems 150 mit dem Vorderachslenksystem 140 für Kurvenfahrten und rechtwinklige oder weitere Kurven auftreten, wenn die bestimmte Geschwindigkeit 510 zwischen dem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 und dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 liegt. Wenn die gewünschte Geschwindigkeit 510 variiert wird, bleibt der gewünschte Lenkwinkel unverändert. Das Vorderachslenksystem 140 und das knickgelenkte Lenksystem 150 können ohne Eingabe vom Bediener in unterschiedliche Winkel befohlen werden, aber der Traktor 102 muss seine Pfadkrümmung beibehalten. Egenso, wenn das Vorderachslenksystem 140 und das knickgelenkte Lenksystem 150 nicht synchronisiert sind, muss der Traktor 102 seine Pfadkrümmung beibehalten, jedoch können das Vorderachslenksystem 140 und das knickgelenkte Lenksystem 150 für die Neusynchronisation mit unterschiedlichen Raten eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die bestimmte Geschwindigkeit 510 zwischen dem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 und dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 liegt, dann wird es dem knickgelenkten Lenksystem 150 ermöglicht, bei dem Gelenklenkwinkel zu arbeiten, der linear zwischen einer Gelenkwinkelbegrenzung und Null Grad interpoliert ist. Ferner wird das Vorderachslenksystem 140 mit dem Vorderachslenkwinkel betrieben, der mit einer ersten Einstellrate vorliegt, und das knickgelenkte Lenksystem 150 wird mit dem Gelenklenkwinkel mit einer zweiten Einstellrate betrieben, wobei die erste und zweite Einstellrate unterschiedlich sein können.
7 veranschaulicht, wie das Vorderachslenksystem 140 und das knickgelenkte Lenksystem 150 arbeiten. In einer Form ist der Traktor 102 in einer Ausgangsausrichtung 700 dargestellt, in der sich die Räder 122, 132 entlang der Fahrzeugachse VA erstrecken und im Wesentlichen parallel zu dieser ausgerichtet sind. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung ist in der Ausgangsausrichtung 700 des Traktors 102 jedes der Räder 122, 132 in einem Winkel von Null Grad oder einem Winkel im Wesentlichen nahe Null Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet. In einer Form, wenn sich der Traktor 102 in einer rechten Transportausrichtung 710 oder einer linken Transportausrichtung 720 befindet, wenn eine Transportgeschwindigkeit des Traktors 102 größer oder gleich dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 ist, wird der bezeichnete Knickgelenklenkwinkel 514 auf 0° (geradeaus) begrenzt, während die Endstellungsgrenze des Vorderachslenksystems 140 nicht erreicht wurde. Somit wird das Vorderachslenksystem 140 bei einem Vorderachslenkwinkel betrieben, wie in 7 dargestellt. In der rechten bzw. linken Transportausrichtung 710 bzw. 720 ist der Vorderachslenkwinkel auf ±7° relativ zur Fahrzeugachse VA beschränkt, wie in 7 als maximale Rechtskurvenkonfiguration 710 und maximale Linkskurvenkonfiguration 720 dargestellt, wobei jedes der Vorderräder 122 in einem Winkel von 7 Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet ist. In anderen Fahrzeugtypen ist der Vorderachslenkstoppwinkel auf einen höheren oder niedrigeren Winkel beschränkt. In einer der maximalen Einlenkkonfigurationen 710 und 720 beträgt die Pfadkrümmung 0 Grad.
In anderen Formen ist der Traktor 102 in einer ersten eingestellten Ausrichtungsrate 730 oder einer zweiten eingestellten Ausrichtungsrate 740 dargestellt, wie in 7 dargestellt. Wenn sich der Traktor 102 entweder in der ersten oder der zweiten eingestellten Ausrichtungsrate 730 oder 740 befindet, die bestimmte Geschwindigkeit 510 zwischen dem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert 516 und dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert 512 liegt, dann ist es dem knickgelenkten Lenksystem 150 möglich, bei dem Gelenklenkwinkel zu arbeiten, der linear zwischen einer Gelenkwinkelbegrenzung und Null Grad interpoliert ist. Ferner wird das Vorderachslenksystem 140 mit dem Vorderachslenkwinkel betrieben, der mit einer ersten Einstellrate vorliegt, und das knickgelenkte Lenksystem 150 wird mit dem Gelenklenkwinkel mit einer zweiten Einstellrate betrieben, wobei die erste und zweite Einstellrate unterschiedlich sein können. Wenn sich der Traktor 102 in der ersten eingestellten Ausrichtungsrate 730 befindet, ist jedes der Vorderräder 122 in einem Winkel von 7 Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet und jedes der Hinterräder 132 ist in einem Winkel von 5 Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet. Wenn sich der Traktor 102 in der zweiten eingestellten Ausrichtungsrate 740 befindet, ist jedes der Vorderräder 122 in einem Winkel von 7 Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet und jedes der Hinterräder 132 ist in einem Winkel von 5 Grad relativ zur Fahrzeugachse VA ausgerichtet.
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

Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben des Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug ein knickgelenktes Lenksystem, ein Vorderachslenksystem und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem knickgelenkten Lenksystem und dem Vorderachslenksystem gekoppelt ist, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um eine gewünschte Pfadkrümmung des Fahrzeugs auf Grundlage der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs zu identifizieren, einen Vorderachslenkwinkel des Vorderachslenksystems zu bestimmen und dem Vorderachslenksystem zu befehlen, mit dem Vorderachslenkwinkel zu arbeiten; und auf Grundlage der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs einen Gelenklenkwinkel des knickgelenkten Lenksystems zu bestimmen und dem knickgelenkten Lenksystem zu befehlen, mit dem Gelenklenkwinkel zu arbeiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein gewünschter Lenkwinkel aus der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Betreiben des knickgelenkten Lenksystems in einer festen Konfiguration, wenn der gewünschte Lenkwinkel kleiner als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: vordere und hintere Bodeneingriffsmittel, die in dem Fahrzeugs beinhaltet sind; und Betreiben von mindestens einem der vorderen Bodeneingriffsmittel und/oder der hinteren Bodeneingriffsmittel mit einer Transportgeschwindigkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner umfassend: Betreiben des knickgelenkten Lenksystems bei dem Gelenklenkwinkel, der mindestens gleich dem Gelenklenkbetätigungswinkel ist, wenn der gewünschte Lenkwinkel größer als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: Betreiben des Vorderachslenksystems in einer maximalen Einlenkkonfiguration, wenn der Vorderachslenkwinkel gleich einem Vorderachslenkstoppwinkel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend, das Betrieben des knickgelenkten Lenksystems bei einem Gelenklenkwinkel von mehr als Null Grad, wenn der Vorderachslenkwinkel zwischen dem Vorderachlenkstoppwinkel und dem Gelenklenkbetätigungswinkel liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Summe des Vorderachslenkwinkels und des Gelenklenkwinkels gleich dem gewünschten Lenkwinkel ist.
Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs, umfassend: Betreiben des Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug ein knickgelenktes Lenksystem, ein Vorderachslenksystem und eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit dem knickgelenkten Lenksystem und dem Vorderachslenksystem gekoppelt ist; Anweisen des Fahrzeugs, mit einer gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs zu arbeiten; Bestimmen eines Vorderachslenkwinkels und eines Gelenklenkwinkels aus der gewünschten Pfadkrümmung; Betreiben des Vorderachslenksystems bei dem Vorderachslenkwinkel; und Betreiben des knickgelenkten Lenksystems im Gelenklenkwinkel.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein gewünschter Lenkwinkel aus der gewünschten Pfadkrümmung des Fahrzeugs bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei, während der gewünschte Lenkwinkel kleiner als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist, das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems das Begrenzen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems auf einen bestimmten Knickgelenklenkwinkel beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: vordere und hintere Bodeneingriffsmittel, die in dem Fahrzeugs beinhaltet sind; und Betreiben von mindestens einem der vorderen Bodeneingriffsmittel und/oder der hinteren Bodeneingriffsmittel mit einer Transportgeschwindigkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei, während der gewünschte Lenkwinkel größer als ein Gelenklenkbetätigungswinkel ist, das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems beinhaltet, dass der Gelenklenkwinkel mindestens gleich dem Gelenklenkbetätigungswinkel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei, während der Vorderachslenkwinkel gleich einem Vorderachslenkstoppwinkel ist, das Betreiben des Vorderachslenksystems das Betreiben des Vorderachslenksystems in einer maximalen Einlenkkonfiguration beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, ferner umfassend, wenn sich der Vorderachslenkwinkel zwischen einem Vorderachslenkstoppwinkel und einem Gelenklenkbetätigungswinkel befindet, das Betreiben des knickgelenkten Lenksystems beinhaltet, dass der Gelenklenkwinkel größer als Null Grad ist.
Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs, umfassend: Betreiben des Fahrzeugs in einem automatisierten Lenksteuermodus, wobei das Fahrzeug eine Steuerung beinhaltet, die operativ mit einem knickgelenkten Lenksystem, einem Vorderachslenksystem und einem vorderen und hinteren Bodeneingriffsmittel gekoppelt ist; Befehlen von mindestens einem von dem vorderen und hinteren Bodeneingriffsmittel, mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu arbeiten; Bestimmen, ob die bestimmte Geschwindigkeit größer als ein Transportgeschwindigkeitsschwellenwert ist, dann Aktivieren des Betriebs des Vorderachslenksystems bei einem Vorderachslenkwinkel; und während die bestimmte Geschwindigkeit größer als die Transportgeschwindigkeitsschwellenwert ist, Begrenzen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei einem bestimmten Knickgelenklenkwinkel.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bestimmen, ob die bestimmte Geschwindigkeit unter einem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert liegt, dann Aktivieren des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei einem beliebigen Gelenklenkwinkel und Aktivieren des Betriebs des Vorderachslenksystems bei einem beliebigen Vorderachslenkwinkel.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Begrenzen des Betriebs des Vorderachslenkwinkels auf einen V orderachslenkstoppwinkel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, ferner umfassend: Bestimmen, ob die bestimmte Geschwindigkeit zwischen einem Feldgeschwindigkeitsschwellenwert und dem Transportgeschwindigkeitsschwellenwert liegt, dann Ermöglichen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei dem Gelenklenkwinkel, der linear zwischen einer Gelenkwinkelgrenze und Null Grad interpoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Ermöglichen des Betriebs des Vorderachslenksystems bei dem Vorderachslenkwinkel mit einer ersten Einstellrate; und Ermöglichen des Betriebs des knickgelenkten Lenksystems bei dem Gelenklenkwinkel mit einer zweiten Einstellrate, wobei sich die erste und die zweite Einstellrate unterscheiden können.