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Die Erfindung betrifft ein Einzugswerk eines Feldhäckslers. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Einzugswerks.
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Aus der
DE 196 51 694 A1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Einzugswerks eines Feldhäckslers bekannt. In Gutflussrichtung gesehen ist das Einzugswerk vor einem Häckselwerk positioniert, wobei das Einzugswerk ein erstes Einzugswalzenpaar aus zwei übereinander angeordneten Einzugswalzen und zweites Einzugswalzenpaar aus zwei weiteren übereinander angeordneten Einzugswalzen umfasst. Das zweite Einzugswalzenpaar wird als Vorpresswalzenpaar und die Einzugswalzen desselben werden als Vorpresswalzen bezeichnet. Die Einzugswalzen des zweiten Einzugswalzenpaars sind in Gutflussrichtung gesehen hinter den Einzugswalzen des ersten Einzugswalzenpaars angeordnet.
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Aus der
EP 2 123 146 B1 ist ein weiteres Einzugswerk eines Feldhäckslers bekannt. Auch dort sind zwei Einzugswalzenpaare aus jeweils zwei übereinander angeordneten Einzugswalzen gezeigt. Aus der
EP 2 123 146 B1 ist es weiterhin bekannt, die oberen Einzugswalzen der Einzugswalzenpaare gegen die unteren Einzugswalzen der Einzugswalzenpaare mithilfe von doppeltwirkenden Differentialzylindern zu drücken. Dabei kann nach der
EP 2 123 146 B1 abhängig von der Schaltstellung von Schaltventilen der jeweilige Differentialzylinder auch genutzt werden, um die oberen Einzugswalzen der Einzugswalzenpaare von unteren Einzugswalzen der Einzugswalzenpaare wegzubewegen.
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Aus der
DE 10 2013 4 274 B1 und die
US 6 584 755 B2 offenbaren jeweils Einzugswerke von Feldhäckslern, bei welchen mit einer oberen Einzugswalze eines Einzugswalzenpaars jeweils ein einfachwirkender Differentialzylinder zusammenwirkt. Entgegengesetzt zu der vom einfachwirkenden Differentialzylinder bereitgestellten Kraft wirkt dabei eine von einem Federelement bereitgestellte Rückstellkraft.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Einzugswerken besteht die Gefahr, dass sich die obere Einzugswalze eines Einzugswalzenpaars im Betrieb schiefstellt. Dadurch wird die Funktionalität des Einzugswerks reduziert. Insbesondere reduziert sich bei Schiefstellungen der oberen Einzugswalze eine erzielbare Vorpresskraft. Insbesondere besteht bei Schiefstellungen die Gefahr, dass eine schiefgestellte Walze an ihrer Stirnseite mit einer Seitenwand des Einzugswerks kollidiert.
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Es besteht Bedarf daran, bei einfachem Aufbau eines Einzugswerks unter Beibehaltung einer hohen Funktionalität die Gefahr von Schiefstellung zu verringern und im Falle einer Schiefstellung dieselben zu beseitigen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Einzugswerks eines Feldhäckslers und ein Verfahren zum Betreiben desselben zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Einzugswerk nach Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wirkt auf zwei sich gegenüberliegende Seiten der jeweiligen oberen Einzugswalze jeweils ein Differentialzylinder ein, wobei die auf die gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen oberen Einzugswalze einwirkenden Differentialzylinder unter Ausbildung einer Master-Slave-Schaltung verschaltet sind, d.h. in Reihe oder hinter einander geschaltet sind, wobei der Ausgang des einen Differentialzylinders mit dem Eingang des anderen Differentialzylinders verbunden ist.
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Zur Ausbildung der Master-Slave-Schaltung ist eine Kolbenstangenseite eines ersten, auf eine erste Seite der oberen Einzugswalze einwirkenden Differentialzylinders an einen Rücklauf einer Druckmittelversorgung gekoppelt. Der erste Differentialzylinder kann als Slave-Zylinder bezeichnet werden.
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Zur Ausbildung der Master-Slave-Schaltung ist ferner eine Kolbenseite eines zweiten, auf eine zweite Seite der oberen Einzugswalze einwirkenden Differentialzylinders an einen Vorlauf der Druckmittelversorgung gekoppelt. Der zweite Differentialzylinder kann als Master-Zylinder bezeichnet werden.
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Zur Ausbildung der Master-Slave-Schaltung ist ferner eine Kolbenseite des ersten Differentialzylinders mit einer Kolbenstangenseite des zweiten Differentialzylinders gekoppelt, wobei eine wirksame Fläche der Kolbenstangenseite des zweiten Differentialzylinders einer wirksamen Fläche der Kolbenseite des ersten Differentialzylinders entspricht.
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Durch die erfindungsgemäße Master-Slave-Schaltung der beiden auf unterschiedliche Seiten der oberen Einzugswalze einwirkenden Differentialzylinder kann die Gefahr von Schiefstellungen der oberen Einzugswalze relativ zur unteren Einzugswalze des Einzugswalzenpaars reduziert werden. Die Hubbewegung der oberen Walze verläuft somit vorteilhaft parallel zur unteren Walze.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weisen der erste Differentialzylinder und der zweite Differentialzylinder jeweils ein Überströmelement auf, über welches dann, wenn der jeweilige Differentialzylinder voll ausgefahren ist, Öl von der Kolbenseite des jeweiligen Differentialzylinders zur Kolbenstangenseite des jeweiligen Differentialzylinders überströmen kann. Mithilfe des Überströmelements ist es möglich, im Falle einer Schiefstellung dieselbe einfach und zuverlässig aufzulösen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wirkt mit dem Vorlauf der Druckmittelversorgung ein Druckmittelspeicher und/oder ein Druckregelventil zusammen. Auch mit dem Rücklauf der Druckmittelversorgung kann ein Druckmittelspeicher zusammenwirken. Das Druckregelventil dient der Bereitstellung eines konstanten Drucks im Vorlauf. Über den oder jeden Druckmittelspeicher kann eine Überversorgung oder auch Unterversorgung mit Druckmittel kompensiert werden.
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Das Verfahren zum Betreiben des Einzugswerks ist in Anspruch 8 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 einen schematisierten Ausschnitt aus einem Einzugswerk eines Feldhäckslers;
- 2 das Einzugswerk der 1 in einem ersten Zustand;
- 3 das Einzugswerk der 1 in einem zweiten Zustand.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Einzugswerk eines Feldhäckslers.
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1 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus einem Einzugswerk 1 eines selbstfahrenden Feldhäckslers im Bereich eines Einzugswalzenpaars 2, welches eine obere Einzugswalze 3 und eine untere Einzugswalze 4 umfasst. Eine Achse 5, um welche die untere Einzugswalze 4 des Einzugswalzenpaars 2 drehbar ist, ist ortsfest. Die obere Einzugswalze 3 ist ebenfalls um eine Achse 6 drehbar gelagert, wobei jedoch die obere Einzugswalze 3 im Unterschied zur unteren Einzugswalze 4 nicht ortsfest ausgeführt ist, sondern vielmehr relativ zur unteren Einzugswalze 4 verlagerbar ist. Die Achse 6 der oberen Einzugswalze 3 ist über Lenker 7, die mit einem Ende an einem jeweiligen Achslager und an einem gegenüberliegenden Ende an einem Gehäuse angreifen, verlagerbar.
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Mit der oberen Einzugswalze 3 des Einzugswalzenpaars 2 wirken doppeltwirkender Differentialzylinder 8, 9 zusammen, um die obere Einzugswalze 3 relativ zur unteren Einzugswalze 4 zu verlagern. Ein erster Differentialzylinder 9 wirkt auf eine erste Seite und ein zweiter Differentialzylinder 8 auf eine zweite Seite der oberen Einzugswalze 3 ein.
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Jeder Differentialzylinder 8, 9 weist einen Kolben 10 und eine Kolbenstange 11 auf. Der Kolben 10 grenzt eine Kolbenseite 13 von einer Kolbenstangenseite 12 des jeweiligen Differentialzylinders 8, 9 ab.
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Die auf die sich gegenüberliegenden Seiten der oberen Einzugswalze 3 einwirkenden Differentialzylinder 8, 9 sind unter Ausbildung einer Master-Slave-Schaltung miteinander verschaltet bzw. gekoppelt. So ist eine Kolbenstangenseite 12 des ersten, auf die erste Seite der oberen Einzugswalze 3 einwirkenden Differentialzylinders 9 an einen Rücklauf 14 einer Druckmittelversorgung der Differentialzylinder 8, 9 gekoppelt. Der erste Differentialzylinder kann als Slave-Zylinder bezeichnet werden. Eine Kolbenseite 13 des zweiten, auf die zweite Seite der oberen Einzugswalze 3 wirkende Differentialzylinders 8 ist an einen Vorlauf 15 der Druckmittelversorgung gekoppelt. Der zweite Differentialzylinder kann als Master-Zylinder bezeichnet werden. Eine Kolbenseite 13 des ersten Differentialzylinders 9 ist mit einer Kolbenstangenseite 12 des zweiten Differentialzylinders 8 gekoppelt.
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1 verdeutlicht, dass der erste Differentialzylinder 9 im Bereich seiner Kolbenseite 13 eine wirksame Fläche AK1 aufweist. Im Bereich der Kolbenstangenseite 12 weist der erste Differentialzylinder 9 eine effektive Fläche AR 1 auf. Der zweite Differentialzylinder 8 weist im Bereich der Kolbenseite 13 eine wirksame Fläche AK2 und im Bereich der Kolbenstangenseite 12 eine wirksame Fläche AR2 auf.
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Die in der Master-Slave-Schaltung verschalteten Differentialzylinder
8,
9 sind derart ausgeführt, dass die wirksame Fläche
AR2 der Kolbenstangenseite
12 des zweiten Differentialzylinders
8 der wirksamen Fläche
AK1 der Kolbenseite
13 des ersten Differentialzylinders
9 entspricht. Für eine ideale Parallelführung der oberen Walze gilt also:
Durch die obige Master-Slave-Schaltung der Differentialzylinder
8,
9, die an unterschiedlichen Seiten auf die obere Einzugswalze
3 des Einzugswalzenpaars
2 einwirken, sowie durch die obige Ausführung der wirksamen Fläche
AR2 der Kolbenstangenseite
12 des zweiten Differentialzylinders
8 und der wirksamen Fläche
AK1 der Kolbenseite
13 des ersten Differentialzylinders
9 kann gewährleistet werden, dass beide Differentialzylinder
8,
9, nämlich die Kolbenstangen
11 derselben, gleichmäßig ausfahren und so die Achse
6 der oberen Einzugswalze
3 parallel zur Achse
5 der unteren Einzugswalze
4 verlagern, wodurch Schiefstellung der oberen Einzugswalze
3 relativ zur unteren Einzugswalze
4 vermieden werden.
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Für diese erfindungsgemäße Funktionsweise müssen die wirksame Fläche AR2 und die wirksame Fläche AK1 nicht exakt identisch sein, sondern es ist ausreichend, wenn die Fläche AR2 und Fläche AK1 etwa gleich sind. Somit kann bei der Auswahl der Differentialzylinder 8, 9 auf wirtschaftlichere Standardteile zurückgegriffen werden. Der Fachmann kann bei vorgegebener Güte der Parallelführung über die Flächendifferenz und den auszuführenden Hubweg ermitteln, mit welcher Paarung von Differentialzylindern aus einem Standardteilekatalog diese Güte erreicht wird.
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Gemäß 1 wirkt mit dem Rücklauf 14 ein Druckmittelspeicher 19 zusammen. Mit dem Vorlauf 15 wirkt ein Druckmittelspeicher 18 sowie ein Druckregelventil 17 zusammen. Es ist möglich, dass entweder nur mit dem Vorlauf 15 oder nur mit dem Rücklauf 14 ein Druckmittelspeicher 18 bzw. 19 zusammenwirkt.
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Das Druckregelventil 17 dient der Bereitstellung eines konstanten Drucks pDRV im Vorlauf 15 der Druckmittelversorgung.
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Das Druckregelventil 17 arbeitet auf eine dem hier angesprochenen Fachmann geläufige Art und Weise. So kann das Druckregelventil 17 selbsttätig zwischen seinen beiden Schaltstellungen hin und her schalten, um den Druck pDRV im Vorlauf 15 konstant zu halten.
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In einer Koppelleitung 16, über welche die Kolbenstangenseite 12 des zweiten Differentialzylinders 8 mit der Kolbenseite 13 des ersten Differentialzylinders 9 gekoppelt ist, herrscht ein Druck pzw Im Rücklauf 14 herrscht ein Druck pR .
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Alternativ zu einem Druckregelventil 17, kann ein Druckspeicher bei zusammengefahrenen Walzen über zwei geeignete Ventile durch Ein- oder Ausspeisen von Öl auf einen gewünschten Druck vorgespannt werden. Ein solches System arbeitet „passiv“ mit eingeschlossenem Ölvolumen.
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Selbstverständlich kann das System auch über handbetätigte Ventile mit einem Manometer als Druckanzeige befüllt werden.
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2 und 3 zeigen jeweils Zustände des Einzugswerks 1, in welchen zwischen den Einzugswalzen 3 und 4 des Einzugswalzenpaars 2 eine Schiefstellung besteht, wobei in 2 auf der ersten Seite im Bereich des ersten Differentialzylinders 9 der Spalt zwischen den Einzugswalzen 3, 4 kleiner ist als im Bereich der zweiten Seite bzw. des zweiten Differentialzylinders 8. In 3 ist hingegen der Spalt zwischen den Einzugswalzen 3 und 4 im Bereich der zweiten Seite bzw. des zweiten Differentialzylinders 8 kleiner als im Bereich der ersten Seite bzw. des ersten Differentialzylinders 9.
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Um eine derartige Schiefstellung der oberen Einzugswalze 3 relativ zur unteren Einzugswalze 4 beseitigen zu können, weist jeder Differentialzylinder 8, 9 jeweils ein Überströmelement 21 auf.
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Über ein solches Überströmelement 21 kann dann, wenn der jeweilige Differentialzylinder 8, 9 bzw. dessen Kolbenstange 11 voll ausgefahren ist, Öl von der Kolbenseite 13 zur Kolbenstangenseite 12 des jeweiligen Differentialzylinders 8, 9 überströmen. Das Überströmelement 21 kann als Überströmkerbe oder Drosselrückschlagventil oder entsperrbares Rückschlagventil ausgeführt sein.
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Dann, wenn die obere Einzugswalze 3 relativ zur unteren Einzugswalze 4 die Schiefstellung gemäß 2 einnimmt, werden gemäß 2 zunächst beide Differentialzylinder 8, 9 ausgefahren, bis einer der beiden Differentialzylinder, hier der erste Differentialzylinder 9, voll ausgefahren ist.
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Anschließend wird der Druck auf der Kolbenseite des zweiten Differentialzylinders 8, dem sogenannten Master-Zylinder, erhöht, um auch dessen Kolbenstange 11 voll auszufahren.
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Es gilt für die Drücke in den Leitungen
15,
16 und
14 folgende Beziehung:
Dann, wenn der erste Differentialzylinder
9 gemäß
2 seine Endstellung einnimmt, wird über das Überströmelement
21 desselben die Kolbenseite
13 mit der Kolbenstangenseite
12 desselben kurzgeschlossen, sodass von der Kolbenstangenseite
12 des ersten Differentialzylinders
9 trotz maximal ausgefahrener Position Öl auf die Kolbenstangenseite
12 desselben überströmen kann. Es ist dann möglich, auch den noch nicht voll ausgefahrenen zweiten Differentialzylinder
8 weiter auszufahren, nämlich dadurch, dass Öl aus dessen Kolbenstangenseite
12 über die Koppelleitung
16 in die Kolbenseite
13 des ersten Differentialzylinders
9 und von dort aus Überströmelement
21 in die Kolbenstangenseite
12 des ersten Differentialzylinders
9 und von dort aus in den Rücklauf
14 strömt. Dadurch kann dann auch der noch nicht voll ausgefahrene zweite Differentialzylinder
8 voll ausgefahren und die Schiefstellung der oberen Einzugswalze
3 aufgelöst werden.
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3 zeigt eine Variante, in welcher die obere Einzugswalze
3 relativ zur unteren Einzugswalze
4 in die andere Richtung geneigt ist, sodass beim Ausfahren der beiden Differentialzylinder
8,
9 zunächst der zweite Differentialzylinder
8 seine Endstellung erreicht, also zuerst vollständig ausfährt, wohingegen der erste Differentialzylinder
9 noch nicht voll ausgefahren ist. In diesem Fall übernimmt dann das Überströmelement
21 des zweiten Differentialzylinders
8 die Verbindung der Kolbenseite
13 desselben mit der Kolbenstangenseite
12. In diesem Fall gilt dann für den Druck folgende Beziehung:
Der Kolben des ersten Differentialzylinders
9 fährt weiter aus, da
AK1 >
AR1 ist.
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Bei bereits vollständig ausgefahrenem zweiten Differentialzylinder 8 kann von dessen Kolbenseite 13 Öl in dessen Kolbenstangenseite 12 überströmen und von dort aus über die Koppelleitung 16 in die Kolbenseite 13 des zweiten Differentialzylinders 8 gelangen, um auch den zweiten Differentialzylinder 8 vollständig auszufahren.
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Beim erfindungsgemäßen Einzugswerk 2 kann die Gefahr einer Schiefstellung zwischen den Einzugswalzen 3, 4 des Einzugswalzenpaars 2 reduziert werden. Im Falle einer Schiefstellung kann dieselbe einfach und zuverlässig beseitigt werden.
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Aufgrund der parallelgeführten Hubbewegung der oberen Einzugswalzen ist das Einzugswerk 1 einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt, und eine mechanische Kollision der oberen Einzugswalze mit den Seitenwänden wird vermieden.
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Durch die beidseitige Beaufschlagung der Differentialzylinder 8, 9 auf Kolbenseite 13 und Kolbenstangenseite 12 kann die Bewegung der oberen Einzugswalze 3 gedämpft werden, wodurch sich die Gefahr von Vibrationen im Einzugswerk 1 reduziert. Durch die beidseitige Beaufschlagung der Differentialzylinder 8, 9 wird ein Druckunterscheid zwischen minimaler und maximaler Belastung kleiner. Der oder jede Druckspeicher 18, 19 kann besser ausgelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzugswerk
- 2
- Einzugswalzenpaar
- 3
- obere Einzugswalze
- 4
- untere Einzugswalze
- 5
- Achse
- 6
- Achse
- 7
- Lenker
- 8
- Differentialzylinder
- 9
- Differentialzylinder
- 10
- Kolben
- 11
- Kolbenstange
- 12
- Kolbenstangenseite
- 13
- Kolbenseite
- 14
- Rücklauf
- 15
- Vorlauf
- 16
- Koppelleitung
- 17
- Druckregelventil
- 18
- Druckspeicher
- 19
- Druckspeicher
- 20
- Steuerungseinrichtung
- 21
- Überströmelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19651694 A1 [0002]
- EP 2123146 B1 [0003]
- DE 1020134274 B1 [0004]
- US 6584755 B2 [0004]