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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Hydrauliksysteme für ein geländegängiges Fahrzeug,
wie etwa eine landwirtschaftliche Maschine oder eine Baumaschine,
und insbesondere Hydrauliksysteme für einen Traktor, die so konfiguriert
werden können,
dass sie Stellorgane unterschiedlicher Arten von Arbeitsgeräten steuern
können,
die mit dem Geländefahrzeug
entfernbar verbunden sind.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst
ein landwirtschaftlicher Traktor 10 herkömmlichen
Aufbaus eine Hauptkarosserie, die auf lenkbaren Vorderrädern (nicht
gezeigt) und hinteren Traktorrädern 16 getragen
ist. Der hintere Abschnitt des Traktors ist mit einem entfernbaren
Rad gezeigt, und Teile des Traktorkörpers sind weggeschnitten,
um Bestandteile einer standardmäßigen Dreipunkte-Anbauvorrichtung 15 freizulegen.
Ein landwirtschaftliches Arbeitsgerät, in diesem Fall ein Kultivierer,
ist an der Dreipunkte-Anbauvorrichtung 15 des Traktors 10 angebracht.
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Die
Dreipunkte-Anbauvorrichtung 15 umfasst ein Paar von nacheilenden
unteren Aushebegelenke 18 und eine oberer Kompressionsgelenk 20. Die
Aushebegelenke 18 werden durch ein Stellor gan abgesenkt,
das einen einfach wirkenden Schwenkwellenhydraulikzylinder 24 umfasst,
der eine Stange 26 aufweist, die mit einem sich quer erstreckenden Schwenkwellenhebelaufbau 30 verbunden
ist. Der Schwenkwellenhebelaufbau 30 ist mit jeweiligen Aushebegelenke 18 durch
Absenkverbindungen 28 schwenkbar verbunden. Wenn der Schwenkwellenzylinder 24 durch
ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid angetrieben wird, fährt die
Stange 26 aus und hebt dadurch die Aushebegelenke 18 an.
Wenn das Hydraulikfluid aus dem Schwenkwellenhydraulikzylinder 24 abgelassen
wird und die Stange 26 sich frei bewegen kann, führen die
Aushebegelenke 18 Hub- und Senkbewegungen aus, wenn das
Arbeitsgerät der
Kontur des Untergrunds folgt. Eine hoch stehende Kopplungseinrichtung 32 an
den hinteren Enden der Aushebungs- und Kompressionsgelenke 18 und 20 ist
vorgesehen, um unterschiedliche Arbeitsgeräte an der Dreipunkte-Anbauvorrichtung 15 anbringen
zu können.
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Das
dargestellte Arbeitsgerät 12 umfasst eine
nach vorn vorstehende Maststruktur 34, die mit der Kopplungseinrichtung 36 des
Traktors 10 im Eingriff steht. Ein Werkzeugstange 38 ist
mit der Maststruktur 34 verbunden und trägt mehrere
nach hinten vorstehende Erdbearbeitungsgeräte 40, wie etwa Kultivierungsschaufeln.
Ein sich nach hinten erstreckender Mastabstützrahmen 42 ist starr
mit der Werkzeugstange 38 verbunden und besitzt ein nachlaufendes
Ende, an dem ein Paar von parallelen Aufhängungsgelenken 44 schwenkbar
angebracht ist. Die Aufhängungsgelenke 44 ihrerseits
sind schwenkbar an einem Radträger 46 angebracht,
der ein Hubunterstützungsrad 48 trägt. Ein
doppelt wirkender Hydraulikzylinder 49 ist zwischen die
Werkzeugstange 38 und dem Hubunterstützungsrahmen 42 in
Verbindung gebracht zum Absenken des Hubunterstützungsrads 48 auf
den Untergrund, um das Arbeitsgerät 12 auf einer Straße zu transportieren,
oder um das Hubunterstützungsrad zum
Pflügen
anzuheben. Der doppelt wirkende Hydraulikzylinder 49 ist
durch ein Paar von Schläuchen
mit einer Hydraulikkupplung an der Rückseite des Traktors in Verbindung
gebracht.
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2 zeigt das Hydrauliksystem
des Traktors 10 zur Kraftversorgung der Zylinder 24 und 49. Insbesondere
besitzt das Hydrauliksystem 60 einen Tank 62,
der Hydraulikfluid enthält.
Eine Pumpe 64, die durch den Motor des Traktorfluids angetrieben
ist, saugt Hydraulikfluid aus dem Tank 62 und überträgt das unter
Druck stehende Fluid in eine Zufuhrleitung 66. Eine Rückführleitung 68 ist
vorgesehen, um das Fluid zurück
zum Tank zu bringen, nachdem es die Stellorgane 24 und 49 durchsetzt
hat. Ein erstes Dreiwege-Dreistellungs-Hydraulikventil 70 ist
mit den Zufuhr- und Rückführleitungen 66 und 68 verbunden. Die
Stellung des ersten Steuerventils 70 wird durch einen mechanischen
Hebel 72 gesteuert, der auf dem Traktor in der Nähe des Bedienpersonsitzes
angeordnet ist. Das erste Steuerventil verbindet selektiv entweder
die Zufuhrleitung oder die Rückführleitung 66 bzw. 68 mit
dem einfach wirkenden Schwenkwellenhydraulikzylinder 24.
In einer Stellung des ersten Steuerventils 70 wird unter
Druck stehendes Fluid aus der Zufuhrleitung 66 zu der Kopfkammer
des Schwenkwellenhydraulikzylinders 24 zum Ausfahren des
Kolbens übertragen.
In einer weiteren Stellung des ersten Steuerventils ist die Kopfkammer
des Schwenkwellenhydraulikzylinders 24 mit der Tankrückführleitung 68 derart
verbunden, dass eine Schwerkraft bedingte Betätigung der Anbaueinrichtung 15 das
Fluid aus dem Zylinder zum Tank 62 drängt, wodurch die Anbaueinrichtung
und das Arbeitsgerät 12 abgesenkt
werden. In der zentralen neutralen Stellung des ersten Steuerventils 70 ist
der Schwenkwellenhydraulikzylinder 24 sowohl von der Zufuhrleitung 66 wie
der Rückführleitung 68 getrennt.
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Ein
zweites Steuerventil 74 ist mit einer Schnellkupplung 75 verbunden
und mit Schläuchen mit
dem Hubunterstützungszylinder 49 auf
dem Arbeitsgerät 12.
Das zweite Steuerventil 74 ist ein Vierwege-Dreistellungs-Ventil,
das durch einen manuellen Hebel 76 betätigt wird. In einer Extremstellung des
zweiten Steuerventils 74 wird Fluid aus der Zufuhrleitung 66 zu
der Kopfkammer des Hubunterstützungszylinders 49 übertragen
und das aus der Stangenkammer ablaufende Fluid wird zu der Tankrückführleitung 68 übertragen.
In der anderen extremen Ventilstellung wird die Strömung umgesteuert,
das heißt,
unter Druck stehendes Fluid aus der Zufuhrleitung 66 wird
der Stangenkammer des Hubunterstützungszylinders 49 zugeführt und
Fluid wird aus der Kopfkammer zu der Tankrückführleitung 68 ablaufen gelassen.
Dieses zweite Steuerventil 74 besitzt außerdem eine
zentrale neutrale Stellung. Das dritte Steuerventil 78 an
dem Traktor ist ein Vierwege-Dreipositionen-Ventil, das durch den
Hebel 80 betätigt wird.
Dieses Steuerventil 78 beaufschlagt eine weitere Schnellkupplung 82,
die mit dem Arbeitsgerät 12 in 1 verbunden ist, da dieses
Arbeitsgerät
keine zusätzlichen
Hydraulikstellorgane besitzt.
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Einige
Arbeitsgeräte
weisen eine größere Anzahl
von Hydraulikstellorganen auf als das in 1 gezeigte Arbeitsgerät 12 und nutzen deshalb zusätzliche
Steuerkapazität,
die durch das dritte Steuerventil 78 bereitgestellt wird.
Beispielsweise kann das Arbeitsgerät einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder 84 aufweisen,
der ein Arbeitsgerätsbestandteil
betätigt.
In diesem Fall ist lediglich ein einziger Schlauch erforderlich
zur Verbindung mit dem dritten Steuerventil 78, weshalb
ausschließlich eine
Anschlussöffnung
der Schnellkupplung 82 genutzt wird. Obwohl die zweite Öffnung der
Schnellkupplung 82 in diesem Fall ungenutzt ist, kann ein weiteres
Hydraulikstellorgan mit diesem ungenutzten Anschluss ange schlossen
werden, es sei denn, dieses zusätzliche
Stellorgan arbeitet in umgekehrter Tandemart mit dem Hydraulikzylinder 84.
Solange beide dieser zusätzlichen
Stellorgane im Gleichklang betätigt
werden sowie in entgegengesetzten Richtungen (ein Stellorgan empfängt Hydraulikfluid
von der Zufuhrleitung 66, während das Hydraulikfluid zu
dem Tank aus dem anderen Stellorgan ablaufen gelassen wird), ist
es deshalb unpraktisch, ein weiteres Stellorgan mit diesem ungenutzten
Anschluss der Schnellkupplung 82 zu verwenden. Konventionelle
Traktorhydrauliksysteme stellen deshalb typischerweise getrennte
Vierwegesteuerventile für
jedes unabhängig gesteuerte
Stellorgan am Arbeitsgerät
bereit. Dies kann eine relativ große Anzahl von Steuerventilen und
Anschlusspaaren erforderlich machen.
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Landwirtschaftliche
Traktoren nutzen herkömmlicherweise
manuell betätigte
Steuerventile, wie in 2 gezeigt,
die durch einen Hebel mechanisch betätigt werden, der durch den
den Traktor fahrenden Bauer betätigt
wird. Es besteht aktuell ein Trend weg von hydromechanischen Steuerungen
in Richtung auf Elektrohydrauliksysteme, in denen jedes Ventil durch
ein Solenoidventil oder eine andere Art eines elektrisch versorgten
Mechanismus betätigt wird.
Dies vereinfacht die physikalische bzw. körperliche Auslegung des Geräts, da sämtliche
der Ventile nicht relativ nahe an dem Bedienpersonhebel angeordnet
werden müssen.
Stattdessen ist eine Eingabeeinrichtung, wie etwa ein Steuerknüppel, der
in der Position des Fahrers angeordnet, durch elektrische Drähte mit
Steuerschaltungen verbunden, die die Solenoidventile betätigen, die
an beliebiger Stelle des Traktors angeordnet sein können. Elektrohydraulische
Steuerungen erlauben außerdem
eine computerisierte Steuerung des Hydrauliksystems und können zahlreiche
Funktionen und Merkmale bereitstellen, die im Fall von mechanischen Steuerungen
praktisch nicht realisierbar sind. Beispielsweise kann eine einzige
Steuerknüppelbewegung
das Fluid dazu veranlassen, mit unterschiedlichen Raten bzw. Geschwindigkeiten
oder Durchsätzen
den mehreren Stellorganen zugeführt
zu werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann ein Geländefahrzeug,
wie etwa ein landwirtschaftlicher Traktor oder ein Baufahrzeug,
dazu ausgelegt werden, mit einer Vielzahl von Arbeitsgeräten versehen
zu sein und es umfasst ein Hydrauliksystem zum Betätigen von
Hydraulikstellorganen auf den angebrachten Arbeitsgeräten. Die
Hydraulikstellorgane können
einfach wirkende Zylinder, doppelt wirkende Zylinder, Hydraulikmotoren
oder ähnliche
Einrichtungen umfassen. Das Hydrauliksystem weist einen Tank für Hydraulikfluid
und eine Pumpe auf, die das unter Druck stehende Hydraulikfluid
zuführt.
Ein Fluidverbindungselement enthält
einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss zur Verbindung von
einem oder mehreren Hydraulikstellorganen auf dem Arbeitsgerät mit dem
Traktorhydrauliksystem.
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Ein
erster Ventilaufbau ist mit dem ersten Anschluss, dem Tank und der
Pumpe verbunden. In einem ersten Zustand verbindet der erste Ventilaufbau den
ersten Anschluss mit der Pumpe und in einem zweiten Zustand ist
der erste Anschluss mit dem Tank verbunden. Ein zweiter Ventilaufbau
ist mit dem zweiten Anschluss, dem Tank und der Pumpe verbunden
und weist einen dritten Zustand auf, in dem der zweite Anschluss
mit der Pumpe verbunden ist. In einem vierten Zustand verbindet
der zweite Ventilaufbau den zweiten Anschluss mit dem Tank.
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Eine
Nutzereingabeanordnung erzeugt ein erstes Steuersignal und ein zweites
Steuersignal zur Bezeichnung der gewünschten Betätigung der Hydraulikstellorgane.
Ein Controller ist mit dem ersten Ventilaufbau, dem zweiten Ventilaufbau
und der Nutzereingabeanordnung verbunden. Der Controller weist eine
erste Betriebsart auf, wenn ein und dasselbe Hydraulikstellorgan
sowohl mit dem ersten wie dem zweiten Anschluss verbunden ist. In
dieser ersten Betriebsart reagiert der Controller auf das erste Steuersignal
durch Betätigen
von sowohl dem ersten Ventilaufbau wie dem zweiten Ventilaufbau.
Der Controller arbeitet in einer zweiten Betriebsart, wenn ein Hydraulikstellorgan
mit dem ersten Anschluss verbunden ist und ein weiteres Hydraulikstellorgan
mit dem zweiten Anschluss verbunden ist. In der zweiten Betriebsart
reagiert der Controller auf das erste Steuersignal durch Aktivieren
des ersten Ventilaufbaus und reagiert auf das zweite Steuersignal
durch Aktivieren des zweiten Ventilaufbaus.
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Die
beiden Betriebsarten erlauben es, dass ein doppelt wirkendes Hydraulikstellorgan
mit beiden Anschlüssen
des Fluidverbindungselements verbunden wird, so dass die ersten
und zweiten Ventilaufbauten die Strömung des Hydraulikfluids zu
und ausgehend von dem Hydraulikstellorgan steuern. Für ein weiteres
Arbeitsgerät
mit zwei einfach wirkenden Hydraulikstellorganen kann jedes Stellorgan
mit unterschiedlichen Anschlüssen
desselben Fluidverbindungselements verbunden sein. In diesem Fall
steuert der erste Ventilaufbau den Betrieb eines einzigen einfach
wirkenden Hydraulikstellorgans, während der zweite Ventilaufbau
den Betrieb des anderen einfach wirkenden Hydraulikstellorgans steuert.
Hierdurch wird die Funktionalität
von einem Fluidverbindungselement verdoppelt, wenn einfach wirkende
Hydraulikstellorgane gesteuert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Traktors mit einem
angebrachten Arbeitsgerät
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 zeigt
schematisch ein Hydrauliksystem an dem Traktor gemäß dem Stand
der Technik zur Kraftversorgung von Steuerorganen an dem Arbeitsgerät von 1;
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3 zeigt
schematisch ein Hydrauliksystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
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4 zeigt
einen alternativen Ventilaufbau zur Verwendung in dem Hydrauliksystem
von 3; und
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5 zeigt
eine Konfigurationstafel zum Wählen
einer Betriebsart für
jedes Hydraulikfluidverbindungselement des Hydrauliksystems in 3.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst ein erfindungsgemäßer Hydraulikkreis 100 für einen
landwirtschaftlichen Traktor 10 und seine Arbeitsgeräte eine Pumpe 102,
die durch den Motor des Traktors angetrieben wird. Die Pumpe 102 saugt
Fluid aus einem Vorratsbehälter
oder Tank 104 an und führt
dieses unter Druck stehende Fluid in eine Zufuhrleitung 106 zu,
die sich zu drei Steuerventilsätzen 107, 108 und 109 erstreckt.
Eine Rückführleitung 110 führt Fluid zurück von jedem
der Steuerventilsätze 107-109, und
zwar zum Tank 104. Getrennte Drucksensoren 105 und 111 sind
mit der Zufuhrleitung 106 und der Rückführleitung 110 verbunden,
um elektrische Signale bereitzustellen, die den Druck in diesen
Leitungen wiedergeben.
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Der
erste Steuerventilsatz 107 weist ein elektrisch betätigtes Proportionalzufuhrventil 112 auf,
das den Durchsatz bzw. die Strömung
von Hydraulikfluid von der Zufuhrleitung 106 zu dem einfach
wirkenden Schwenkwellenhydraulikzylinder 24 steuert. Der Schwenkwellenhydraulikzylinder 24 ist
durch ein elektrisch betätigtes
Proportionalrückführventil 114 mit
der Rückführleitung 110 verbunden.
Beide dieser Ventile 112 und 114 sowie weitere
Steuerventile, die im Hydraulikkreis 100 genutzt werden,
können
von einer beliebigen Anzahl von kommerziell verfügbaren Arten sein, wie etwa
von einer solchen, die im US-Patent Nr. 6328275 erläutert ist.
Die Betätigung
der Zufuhr- und Tankventile 112 und 114 steuert
die Fluidströmung
zu und von dem Schwenkwellenhydraulikzylinder, wie vorstehend erläutert, und
dies führt
zu einem Anheben und Absenken der Anbaueinrichtung 15 auf
der Rückseite
des Traktors. Ein Drucksensor 115 erzeugt ein elektrisches
Signal zur Anzeige des Drucks in der Kopfkammer des Schwenkwellenhydraulikzylinders 24.
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Der
Traktorhydraulikkreis 100 weist einen zweiten Steuerventilsatz 108 auf,
der vier elektrisch betätigte
Proportionalsteuerventile 121, 122, 123 und 124 aufweist,
die die Fluidströmung
bzw. den Fluiddurchsatz zwischen den Zufuhr- und Rückführleitungen 106 und 110 und
einem ersten Fluidverbindungselement 125 auf der Rückseite
des Traktors 10 steuern. Das erste Fluidverbindungselement 125 weist Anschlüsse auf,
die mit Port 1A und Port 1B für die beiden Hydraulikschläuche bezeichnet
sind. Diese Anschlüsse
weisen interne Rückschlagventile
auf, die den Fluidpfad schließen,
wenn das passende Verbindungselement bzw. Anschlusselement entfernt ist.
Der zweite Steuerventilsatz 108 weist zwei Ventilaufbauten 119 und 120 auf,
die die Fluidsteuerung zu sowie von jedem dieser getrennten Anschlüsse 1A und 1B steuern.
Der erste Ventilaufbau 119 umfasst ein erstes Proportionalsteuerventil 121,
das die Hydraulikfluidströmung
von der Zufuhrleitung 106 zum Port 1A steuert,
und ein zweites Steuerventil 122, das den Fluidstrom zwischen
dem Port 1A und der Rückführleitung 110 steuert.
In ähnlicher
Weise umfasst der zweite Ventilaufbau 120 das dritte Steuerventil 123,
das den Fluidstrom zwischen der Zufuhrleitung 106 und dem
Port 1B steuert, und das vierte Steuerventil 124,
das den Fluidstrom bzw. die Fluidströmung zwischen dem Port 1B und
der Rückführleitung 110 steuert.
Getrennte Drucksensoren 116 und 118 sind mit den
jeweiligen Ports 1A und 1B verbunden, um elektrische
Signale bereitzustellen, die den Druck am jeweiligen Anschluss anzeigen.
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Obwohl
jeder der ersten und zweiten Ventilaufbauten 119 und 120 in
dem beispielhaften Hydraulikkreis 100 ein Paar von getrennt
betätigten Steuerventilen 121 und 122 bzw. 123 und 124 aufweist,
kann ein einziges elektrisch betätigtes
Dreiwege-Dreipositionen-Spulenventil 180 und 182 (stattdessen)
verwendet werden, wie in 4 gezeigt. Derartige Spulenventile 180 und 182 besitzen
eine (einzige) Stellung, in der die Zufuhrleitung 106 mit dem
jeweiligen Anschlusselementanschluss verbunden ist, und eine weitere
Stellung, in der die Rückführleitung 110 mit
diesem Anschlusselementanschluss verbunden ist, und eine geschlossene
Stellung.
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Unter
erneuten Bezug auf 3 werden die Hydraulikeinrichtungen
auf dem Arbeitsgerät 126, das
durch den Traktor 10 gezogen wird, betätigt durch Verbinden der zugeordneten
Hydraulikleitungen mit dem ersten Fluidverbindungselement 125. Beispielsweise
besitzt ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 127 auf
dem Arbeitsgerät 126 eine
Kopfkammer 128, die über
eine Hydraulikleitung mit dem Port 1A verbunden ist, und
eine Stangenkammer 129, die über eine weitere Hydraulikleitung
mit dem Port 1B verbunden ist. Wie nachfolgend erläutert, überträgt eine
selektive Betätigung
der speziellen Ventile 121-124 Fluid von der Zufuhrleitung 106 zu
einer der Kammern 128 oder 129 des Zylinders und zieht
weiteres Fluid aus der gegenüberliegenden Kammer
zu der Tankrückführleitung 110 ab.
Eine derartige Fluidströmung
führt zu
einem Ausfahren und Einziehen der Kolbenstange relativ zum Zylinder.
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Der
dritte Steuerventilsatz 109 besitzt eine ähnliche
Konstruktion wie der zweite Steuerventilsatz 108 und steuert
die Fluidströmung
bzw. den Fluidstrom zwischen einem zweiten Fluidverbindungselement 145 an
dem Traktor und den Zufuhr- und Rückführleitungen 106 und 110.
Das zweite Fluidverbindungselement 145 weist ebenfalls
zwei Anschlüsse auf,
die mit Port 2A und Port 2B bezeichnet sind. Der dritte
Steuerventilsatz 109 ist durch dritte und vierte Aufbauten 130 und 135 gebildet,
die Fluidströmung zu
und von den Ports 2A und 2B getrennt steuern. Der
dritte Ventilaufbau 130 weist ein fünftes elektrohydraulisches
Proportionalsteuerventil 131 auf, das die Zufuhrleitung 106 mit
dem Port 2A verbindet, und ein sechstes elektrohydraulisches
Steuerventil 132, das den Port 2A mit der Tankrückführleitung 110 verbindet.
Der vierte Ventilaufbau 135 umfasst ein siebtes Elektrohydraulikventil 133 und
ein achtes Elektrohydraulikventil 134, die jeweils den
Port 2B mit der Zufuhrleitung 106 und der Rückführleitung 110 verbinden.
Ein einziges elektrisch betätigtes
Dreipositionen-Spulenventil
kann anstelle der beiden getrennten Steuerventile in jedem der dritten
und vierten Aufbauten 130 und 135 verwendet werden.
Ein Paar von Drucksensoren 136 und 138 stellt
elektrische Signale bereit, die den Druck in den Ports 2A und 2B anzeigen.
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Die
vorstehend erläuterten
Traktoren, bei denen ein Paar von Anschlüssen (z. B. 2A und 2B)
in ein einziges Fluidverbindungselement an dem landwirtschaftlichen
Traktor kombiniert sind, wird die Fluidströmung zu beiden Anschlüsse in Tandemweise gesteuert.
Unterschiedliche Hydraulikstellorgane können deshalb nicht mit den
beiden Anschlüssen verbunden
und individuell gesteuert werden. Im Gegensatz hierzu erlaubt es
der erfindungsgemäße Hydraulikkreis 100,
die beiden unterschiedlichen Stellorgane 140 und 146 getrennt
zu steuern, die jeweils mit einem getrennten Anschluss verbunden
sind. In dem erfindungsgemäßen Beispiel
besitzt ein einfach wirkender Hydraulikzylinder 140 eine
Stangenkammer 144, die mit dem Port 2A verbunden
ist, und seine Kopfkammer 142 mündet in die Atmosphäre aus. Der
Betrieb des einfach wirkenden Hydraulikzylinders 140 wird
individuell gesteuert durch die fünften und sechsten elektrohydraulischen
Proportionalsteuerventile 131 und 132 in dem dritten
Ventilaufbau 130.
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Der
Port 2B des zweiten Fluidverbindungselements 145 bzw.
Anschlusselements 145 ist mit einem Einlass eines Hydraulikmotors 146 an
dem Arbeitsgerät 126 verbunden.
Der Hydraulikmotor 146 weist einen Auslass 147 auf,
der mit einer Fluidkupplung 148 an dem Traktor verbunden
ist, die ihrerseits mit der Tankrückführleitung 110 verbunden
ist. Der Begriff "direkt
verbunden" bedeutet
vorliegend, dass zugeordnete Bestandteile gemeinsam mit einer Leitung
verbunden sind, ohne ein dazwischen liegendes Element, wie etwa
ein Ventil, eine Öffnung
oder eine andere Einrichtung, das die Fluidströmung jenseits der inhärenten Beschränkung jeder
Leitung beschränkt
bzw. steuert. Zusätzliche
Tankrückführleitungskupplungen 149 sind
vorgesehen, um Arbeitsgeräte
aufzunehmen, die zusätzliche
Hydraulikmotoren aufweisen, oder andere Stellorgane, die eine direkte
Verbindung mit der Tankrückführleitung
erfordern. Da Fluid durch den vierten Ventilaufbau 135 ausschließlich ausgehend
von der Zufuhrleitung 106 zum Hydraulikmotor 146 strömt, wird
der Motor 146 unabhängig
durch ausschließlich
das siebte Proportionalsteuerventil 133 gesteuert. Wenn
der Port 2A nicht mit einem anderen Hydraulikstellorgan
als dem einfach wirkenden Zylinder 140 mit Kraft beaufschlagt
werden muss, kann der Auslass 147 des Hydraulikmotors 146 mit
dem Port 2A verbunden werden. In diesem Fall wird das sechste
Proportionalsteuerventil 132 vollständig geöffnet, um einen unbeschränkten Pfad
zu der Tankrückführleitung 110 bereitzustellen,
und der Betrieb des Hydraulikmotors 146 wird weiterhin
gesteuert durch Dosierfluid zu dem Port 2B durch das siebte
Proportionalsteuerventil 133.
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Die
Drucksensoren, die an verschiedenen Stellen des Traktorhydraulikkreises 100 angeordnet sind,
stellen Signale für
Eingänge 151 eines
elektronischen Controllers 150 bereit. Der Controller 150 empfängt außerdem Signale
von einer Nutzereingabeanordnung 154, die in der Nähe des Bedienpersonsitzes
des Traktors 100 angeordnet ist, und mehrere Nutzereingabeeinrichtungen 152 und 153 umfasst,
wie etwa Doppelachsensteuerknüppel,
durch die die Traktorbedienperson bezeichnet, wie die Hydraulikstellorgane 24, 127, 140 und 146 an
dem Arbeitsgerät
betätigt
werden sollen. Eine Konfigurationstafel 156 stellt einen
Satz von Eingabesignalen zu dem Controller 150 bereit,
wodurch die Traktorbedienperson in die Lage versetzt wird, den Hydraulikkreis
zur Verwendung mit einer Vielzahl von Arbeitsgeräten unterschiedlicher Arten
von Hydraulikstellorganen zu konfigurieren, wie nachfolgend erläutert. Der
Controller 150 umfasst eine herkömmliche Mikrocomputer ba sierte
Schaltung, die ein Softwareprogramm ausführt, das auf Eingangssignale
reagiert durch Erzeugen von Signalen an Ausgängen 158, die mit
den individuellen bzw. einzelnen Hydraulikventilen innerhalb der
Sätze 107, 108 und 109 verbunden sind.
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Wie
aus 3 hervorgeht, betätigt der zweite Steuerventilsatz 108 einen
doppelt wirkenden Stellorganzylinder 127 durch unabhängiges Steuern des
Fluiddurchsatzes bzw. der Fluidströmung zu dem Zylinder aus der
Zufuhrleitung 106 und zurück zur Rückführleitung 110. Im
Gegensatz hierzu besitzt der dritte Steuerventilsatz Ports 2A und 2B,
die mit getrennten Stellorganen 140 und 146 verbunden
sind, wodurch der Controller 150 so konfiguriert werden muss,
dass er unabhängig
die Strömung
für jedes dieser
Stellorgane steuert.
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Diese
Konfiguration wird bewirkt über
die Konfigurationstafel 156, wie im 5 im einzelnen gezeigt.
Die Konfigurationstafel 156 besitzt Abschnitte, die jedem
der ersten und zweiten Fluidverbindungs- bzw. -anschlusselemente 125 und 145 zugeordnet
sind, bezeichnet mit CONNECTOR 1 und CONNECTOR 2.
Für das
erste Fluidverbindungselement 125 besitzt die Konfigurationstafel 156 einen ersten
Schiebeschalter 160, durch den die Traktorbedienperson
bezeichnet bzw. festlegt, ob die Steuerung der ersten Fluidverbindungselementports 1A und 1B elektronisch
verknüpft
werden soll (Verknüpfungsbetriebsart),
um beispielsweise das doppelt wirkende Stellorgan zu betätigen, oder
ob die Anschlusssteuerung aufgeteilt werden soll zur unabhängigen Betätigung von
zwei Hydraulikstellorganen (aufgeteilte Betriebsart). Da der zweite
Steuerventilsatz 108 den doppelt wirkenden Zylinder 127 im
beispielhaften System von 3 steuert,
ist die Steuerung der Ports 1A und 1B miteinander
verknüpft.
Der Konfigurationstafelabschnitt für das erste Fluidverbindungselement 125 enthält ebenfalls
zwei Eingabewähler 162 und 164,
durch die die Traktorbedienperson bezeichnet bzw. anzeigt, welcher
Controllereingang, der mit der Nutzereingabeanordnung 154 verbunden
ist, ein Signal zum Steuern von Fluidströmung durch den Port 1A bzw.
Port 1B empfängt. Wenn
die Steuerung der Anschlüsse
miteinander verknüpft
ist, wie im Fall des ersten Fluidverbindungselements 125,
bezeichnen beide Eingabewähler
denselben Eingang für
den Controller 150 zum Steuern beider Ports 1A und 1B.
Die Eingabewähler 162 und 164 können manuell
betätigt
werden durch daumenradartige Wählerschalter
mit numerischer Anzeige zur Anzeige des Controllereingangs, der
gewählt
wird (beispielsweise zur Anzeige des zweiten Eingangs im Fall der
Wähler 162 und 164).
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In
dem Hydraulikkreis 100 von 3 ist das zweite
Fluidverbindungselement 145 zur Betätigung von zwei Hydraulikstellorganen 140 und 146 aufgeteilt.
Der Wählerschalter 165 auf
der Konfigurationstafel 156 für CONNECTOR 2 ist
deshalb in die aufgeteilte Stellung in 5 eingestellt.
In diesem Fall bezeichnen die Eingabewähler 166 und 168 für das zweite
Fluidverbindungselement 145 getrennte Eingänge (3 und 4)
des Controllers 150, wobei ein Eingang die Fluidströmung durch
den Port 2A zu dem einfach wirkenden Hydraulikzylinder 140 steuert, während ein
weiterer Eingang, der durch den Eingabewähler 168 bezeichnet
ist, die Fluidströmung durch
den Port 2B zu dem Hydraulikmotor 146 steuert.
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Die
elektrischen Signale, die die Einstellungen der Eingabewähler 160-168 auf
der Konfigurationstafel 156 bezeichnen, werden in dem Controller 150 in 3 eingespeist.
Der Controller 150 verwendet diese Eingabewählersignale
zum Ermitteln, welches Signal von den Nutzereingabeeinrichtungen 152 und 153 die
Fluidströmung
zu welchem der Fluidanschlüsse
steuert. Die Controllereingangssignale, bezeichnet durch die Eingabewähler 162, 164, 166 und 168,
beziehen sich auf Signale von einer der Achsen der beiden Doppelachsensteuerknüppel, Nutzereingabeeinrichtungen 152 und 153.
Beispielsweise unter Bezug auf das zweite Fluidverbindungselement 145 wird
eine Bewegung des Steuerknüppels 153 um
die X-Achse verwendet, um die Fluidströmung durch den Port 2A zu
steuern, während eine
Bewegung eben dieses Steuerknüppels
um die Y-Achse die Fluidströmung
durch den Port 2B steuert. Hierdurch kann derselbe Steuerknüppel 153 zum Steuern
von beiden Stellorganen 140 und 146 verwendet
werden.
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Was
das erste Fluidverbindungselement 125 betrifft, bezeichnet
die Konfigurationstafel 156, dass der zweite Controllereingang,
der mit der ersten Eingabeeinrichtung 152 verbunden ist,
dazu dient, den zweiten Steuerventilsatz 108 zu steuern.
Es wird angenommen, dass die Traktorbedienperson die erste Eingabeeinrichtung 152 in
einer Richtung aktiviert hat, die den Wunsch anzeigt, die Kolbenstange
aus dem Zylinder 127 auszufahren. Der Controller 150 reagiert
auf den Grad, mit dem die Eingabeeinrichtung 152 bewegt
wird durch Öffnen
des ersten Hydraulikventils 121 um ein entsprechendes Ausmaß zum Anlegen
von Fluid aus der Zufuhrleitung 106 an den Port 1A.
Diese Strömung
in die Kopfkammer 128 des doppelt wirkenden Zylinders 127 dauert
an, um den Kolben zu veranlassen, die Stange auszufahren. Gleichzeitig
legt der Controller 150 ein elektrisches Signal an das
vierte Steuerventil 124 an, um den Durchlass zwischen Port 1B und
der Tankrückführleitung 110 zu öffnen, so
dass Fluid aus der Zylinderstangenkammer 129 zwangsweise
zum Tank 104 strömen
kann. Der Controller 150 kann die ersten und vierten Steuerventile 121 und 124 betätigen, um unabhängig Fluid
zu dosieren, das zu und ausgehend von dem doppelt wirkenden Zylinder 127 strömt. Eine
Betätigung
von einem dieser Ventile kann gesteuert werden zur Erzielung eines
gewünschten
Durchsatzes, während
das andere Ventil gesteuert werden kann, um einen gewünschten Druckpegel
in dem Zylinder über
dem Ventil zu erzielen. In ähnlicher
Weise gilt, wenn die Traktorbedienperson die erste Eingabeeinrichtung 152 manipuliert, um
die Kolbenstange in den Zylinder 127 zurückzuziehen,
der Controller 150 das zweite und das dritte Steuerventil 122 und 123 des
Satzes 108 aktiviert, so dass Fluid aus der Zufuhrleitung 106 an
die Stangenkammer 129 über
den Port 1B angelegt wird und dass Fluid aus der Kopfkammer 128 durch
den Port 1A zur Rückführleitung 110 ausgetragen
wird.
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Betrachtet
man das zweite Fluidverbindungselement 145 und den dritten
Steuerventilsatz 109, bezeichnen die Einstellungen der
Konfigurationstafel 156, dass das Signal am dritten Eingang
des Controllers 150 die Strömung durch den Port 2A steuert,
während
der vierte Controllereingang die Strömung durch den Port 2B steuert.
Wie vorstehend angesprochen, können
die dritten und vierten Eingaben unterschiedliche Achsen des Steuerknüppels betreffen,
der die zweite Eingabeeinrichtung 153 umfasst. Wenn die
Traktorbedienperson die zweite Eingabeeinrichtung manipuliert, um
die Betätigung
des einfach wirkenden Zylinders 140 zu steuern, reagiert der
Controller 150 deshalb durch Betätigen von ausschließlich dem
fünften
bzw. dem sechsten Steuerventil 131 bzw. 132. Wenn
die zweite Eingabeeinrichtung 153 manipuliert wird, um
anzuzeigen, dass die Stange des einfach wirkenden Zylinders 140 rückgezogen
werden soll, reagiert der Controller 150 insbesondere durch Öffnen des
fünften
Steuerventils 131 um ein proportionales Ausmaß zu der
Anlage des Fluids aus der Zufuhrleitung 106 über den
Port 2A zu der Stangenkammer 144. Um die Stange
aus dem einfach wirkenden Zylinder 140 auszufahren, öffnet der
Controller 150 in ähnlicher
Weise ausschließlich das
sechste Steuerventil 132, wodurch das Fluid aus der Stangenkammer 141 über den
Port 2A zu der Rückführleitung 110 auf
Grund von Schwerkraft abfließen
gelassen werden kann, die auf die Bestandteile des Arbeitsgeräts 126 einwirkt,
die mit dem Zylinder 140 verbunden sind. Da die Ports 2A und 2B aufgeteilt
sind, aktiviert der Controller 150 nicht die siebten und
achten Ventile 133 und 134 für den Port 2B in Reaktion
auf das Signal von der zweiten Eingabeeinrichtung 153 am
dritten Controllereingang.
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Statt
dessen wird die Fluidströmung über den
Port 2B gesteuert durch das Signal, das an den vierten
Eingang des Controllers 150 angelegt ist, wie durch den
Wählerschalter 168 auf
der Konfigurationstafel 156 bezeichnet. Fluid strömt ausschließlich in
einer Richtung ausgehend vom Port 2B zu dem Hydraulikmotor 146,
weil das Fluid zu dem Traktor über
die getrennte Rückführleitungskupplung 148 zurückkehrt.
Das achte Steuerventil 134 wird deshalb nicht genutzt,
um den Hydraulikmotor 146 in dieser Konfiguration zu betätigen. Wenn
die Traktorbedienperson die vierte Eingabeeinrichtung manipuliert,
reagiert der Controller 150 durch Öffnen des siebten Steuerventils 133 unter
Senden von Fluid aus der Zufuhrleitung 106 durch den Port 2B zu
dem Hydraulikmotor 146.
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Es
wird bemerkt, dass die für
das zweite Fluidverbindungselement 145 gezeigte Konfiguration, die
eine unabhängige
Steuerung der Strömung
durch die Ports 2A und 2B ermöglicht, verwendet werden kann,
um zwei einfach wirkende Zylinder, zwei Hydraulikmotoren, zu steuern
oder andere Kombinationen aus zwei Einrichtungen, die eine Strömung durch ausschließlich eine
einzige Hydraulikleitung erfordern, die gesteuert werden soll. Ein
landwirtschaftlicher Traktor, der das erfindungsge mäße Hydrauliksystem
enthält,
kann deshalb mit einer Vielzahl von Arbeitsgeräten mit einer unterschiedlichen
Anzahl und unterschiedlichen Arten von Hydraulikstellorganen genutzt
werden.
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Die
getrennten Ventilaufbauten, die die Fluidströmung zu und von jedem Anschlusselement
Port A und B steuern, erlauben es, dass der erfindungsgemäße Hydraulikkreis 100 neu
konfiguriert werden kann, wenn andere Arbeitsgeräte mit dem Traktor verbunden
werden. Wenn beispielsweise ein doppelt wirkender Zylinder mit beiden
Anschlüssen
desselben Fluidverbindungselements verbunden wird, werden die damit
verbundenen Ventilaufbauten im Gleichklang betrieben. Alternativ
kann die Steuerung der beiden Anschlüsse A und B eines gegebenen Fluidverbindungselements
derart aufgeteilt werden, dass die Fluidströmung durch jeden Anschluss
unabhängig
gesteuert wird, was es erlaubt, dass zwei Hydraulikstellorgane,
wie etwa der Zylinder 140 und der Hydraulikmotor 146,
individuell bzw. einzeln betätigt werden
können.
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Die
vorstehend angeführte
Erläuterung
bezieht sich auf eine aktuell bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Obwohl
verschiedenen Alternativen im Umfang der Erfindung Aufmerksamkeit
geschenkt wurde, wird darauf hingewiesen, dass ein Fachmann auf
diesem Gebiet der Technik zusätzliche
Alternativen ohne weiteres als zum Umfang der Erfindung gehörend erkennt.
Der Umfang der Erfindung ist durch die nachfolgenden Ansprüche festgelegt
und nicht durch die vorstehend angeführte Offenbarung beschränkt.