DE1099775B - Einrichtung zur Tiefensteuerung von an Schleppern mit Hubwerk und Aushebegestaenge angebauten landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeraeten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Tiefensteuerung von an Schleppern mit Hubwerk und Aushebegestänge angebauten landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten. Derartige Steuereinrichtungen haben den Zweck, einerseits die für das Arbeitsgerät erforderliche Zugkraft so zu begrenzen, daß die Schlepperantriebsräder die Bodenhaftung nicht verlieren, und andererseits die Adhäsion der Antriebsräder dadurch zu erhöhen, daß ein Teil des Gewichtes des Arbeitsgerätes über das Hubwerk bzw. das Aushebegestänge auf den Schlepper übertragen wird. Das Gerät wird also bei steigender Zugkraft angehoben und bei fallender Zugkraft wieder abgesenkt.

Bei Schleppern mit hydraulischem Hubwerk und Dreilenkersystem wird bisher in der Regel der obere Lenker zur Tiefensteuerung herangezogen, und zwar in der Weise, daß im Lenker eine mit einem Steuerkolben zusammenwirkende Feder eingebaut ist. Wird die Feder bei steigender Zugkraft stärker belastet, ergibt sich eine Steuerkolbenverschiebung und in weiterer Folge eine Beaufschlagung des Hubwerkes im Sinne der Geräteanhebung. Diese Anordnung bzw. Ausbildung hat den Nachteil, daß die Arbeitstiefe dauernd, also auch dann verändert wird, wenn noch keine Gefahr für einen Schlupf der Schlepperantriebsräder besteht. Die laufend wechselnde Arbeitstiefe führt nach einigen Jahren zu beträchtlichen Schwankungen der Tiefe des brauchbaren Ackerbodens. Ein weiterer, bedeutender Nachteil ist auch darin zu erblicken, daß keine selbsttätige Steuerung beim Befahren von Steigungen oder Gefällen möglich und daher eine zusätzliche, einige Erfahrung und Übung voraussetzende Regelung von Hand aus notwendig ist.

Bei einer anderen bekannten Ausbildung wird das Druckniveau im Zylinder des Krafthebers mit Hilfe eines Zusatzventils so geregelt, daß sich eine der starren Geräteaufhängung ähnliche Wirkung ergibt, d. h., es wird ein Teil des Gerätegewichtes auf den Schlepper übertragen, wobei aber keine selbständige Steuerung erfolgt und das Zusatzventil von Hand aus verstellt werden muß. Der Erfolg einer solchen Regelung hängt daher sehr von der Geschicklichkeit des Bedienungsmannes und der Gleichmäßigkeit der Bodenverhältnisse ab.

Grundsätzlich könnten zwar die auftretenden Schwierigkeiten durch Erhöhung des Adhäsionsgewichtes des Schleppers überwunden werden, jedoch ist das größere Schleppergewicht in vielen Fällen für den Boden schädlich und bringt eine ungerechtfertigte Verteuerung des Schleppers mit sich, da schwere Schlepper für bestimmte andere Arbeiten nicht erforderlich sind.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der beschriebenen Mängel und die Schaffung einer Einrich-Einrichtung zur Tiefensteuerung
von an Schleppern mit Hubwerk
und Aushebegestänge angebauten landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten

Anmelder:

Steyr-Daimler-Puch Aktiengesellschaft,
Steyr (Österreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Neureiter, Patentanwalt,
Nürnberg, Pirkheimer Str. 94

Dipl.-Ing. Hans Tomala, Steyr (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

tung zur Tiefensteuerung, bei der sich die Regelung der Arbeitstiefe tatsächlich nur nach der vom Antriebsrad des Schleppers jeweils zu übertragenden Zugkraft richtet.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß für das Steuerorgan des Hubwerkes ein sich bei Änderung des Antriebsdrehmomentes des Schleppers verstellender, selbsttätiger Regler vorgesehen ist. Das Antriebsdrehmoment ändert sich nicht nur bei wechselnden Bodenverhältnissen, sondern auch wenn die Fahrt bergauf bzw. bergab geht. Da der Regler auf die Änderung dieses Antriebsdrehmomentes anspricht, ergibt sich demnach eine den tatsächlichen Verhältnissen genau entsprechende Betätigung des Hubwerksteuerorgans und damit eine allen Anforderungen gerecht werdende Tiefensteuerung des Arbeitsgerätes. Dabei kann der Regler hinter dem Geschwindigkeitswechselgetriebe des Schleppers eingebaut sein, in welchem Falle sich eine gangunabhängige Steuerung ergibt; es ist aber auch möglich, den Regler vor dem Schaltgetriebe bzw. unmittelbar am Motor anzuordnen. Da bei Leichtschleppern, für die eine Einrichtung zur Tiefensteuerung vorwiegend in Frage kommt, die zur Verfügung stehende Leistung im Verhältnis zum Adhäsionsgewicht so gelegen ist, daß die Arbeiten im oberen Arbeitsgeschwindigkeitsgrenzbereich erfolgen, besteht zwischen den beiden Anordnungsmöglichkeiten kein wesentlicher funktioneller Unterschied.

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Eine besonders einfache Ausbildung des Reglers wird dadurch erreicht, daß dieser aus einem Zahnradpaar besteht, von dem ein Rad gegen eine elastische Abstützung verstellbar ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Regler aus einem Zahnradpaar mit Schrägverzahnung und einem verschiebbaren, in Achsrichtung elastisch abgestütztem Rad besteht. Eine andere Möglichkeit wäre, als Regler ein Planetengetriebe zu verwenden, von dem ein Teil durch federnde Abstützung festgelegt ist rind die S teuer funktion übernimmt.

Handelt es sich um Schlepper mit hydrostatischer Kraftübertragung, welche^ Übertragungsart immer mehr an Bedeutung gewinnt, wird vorgeschlagen, als Regler einen elastisch abgestützten Kolben vorzusehen, der vom Öldruck der hydrostatischen Kraftübertragung beaufschlagt ist. Es ist klar, daß bei Vergrößerung des Antriebsdrehmomentes der hydrostatische Druck zunimmt und sich damit eine der Erhöhung des Antriebsdrehmomentes entsprechende Verstellung des Reglerkolbens ergibt.

Bei drehzahlgeregelten .Motoren besteht bekanntlich zufolge der Regelfunktion eine bestimmte Abhängigkeit des Drehmomentes von der Drehzahl. Ist der Schlepper mit einem solchen Motor ausgestattet, kann daher der Drehzahlregler des Motors gleichzeitig das Steuerorgan des Hubwerkes betätigen und somit den erfindungsgemäßen Regler bilden. Genügt die Verstellkraft des Drehzahlreglers nicht, kann ein zusätzlicher Drehzahlregler zur Betätigung des Steuerorgans des Hubwerkes vorgesehen werden. Eine andere Möglichkeit, um die vom Drehzahlregler des Motors aufgebrachte Verstellkraft zu erhöhen, besteht bei Motoren mit Kraftstofförderpumpe darin, daß ein von der Kraftstofförderpumpe gespeister Kraftverstärker zur \^rerstellung des Steuerorgans verwendet wird.

Wenn der Regler anspricht und über ein entsprechendes Übertragungsgestänge das Steuerorgan des Hubwerkes verstellt, wird das Hubwerk in dem einen oder anderen Sinne beaufschlagt und das Arbeitsgerät über das Aushebegestänge gehoben oder gesenkt, ohne daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Es müssen daher Maßnahmen getroffen werden, die nach einer der jeweiligen Änderung des Antriebsdrehmomentes entsprechenden Änderung der Arbeitstiefe den Stillstand des ganzen Systems hervorrufen. Zu diesem Zweck ist der Drehpunkt eines der Hebel des Übertragungsgestänges zwischen dem Regler und dem Steuerorgan durch ein mit dem Aushebegestänge verbundenes Hebelsystem im rückführenden Sinn verstellbar.

Die Tiefensteuerung soll sich nicht über den ganzen möglichen Hubbereich des Hubwerkes erstrecken, sondern nur ein Spielen um eine bestimmte, voreingestellte Arbeitstiefe bewirken. Erfindungsgemäß ist daher das Übertragungsgestänge zwischen dem Regler und dem Steuerorgan oder das Rückführungshebelsystem mittels eines Handhebels zur Veränderung der Hublage des Aushebegestänges beeinflußbar. Ferner weist einer der Hebel des Übertragungsgestänges oder Rückführungshebelsystems einen im Sinne der Änderung des Hebelübersetzungsverhältnisses willkürlich verstellbaren Drehpunkt auf. Auf diese Weise kann das Maß der Verstellung des Steuerorgans bei einem bestimmten Reglerausschlag verändert werden, d. h., die Änderung des Antriebsdrehmomentes hat in dem einen Fall eine größere und dem anderen Fall eine kleinere Veränderung der ,Arbeitstiefe zur Folge, es wird also gewissermaßen die Feinfühligkeit der Steuerung verändert.

Erfindungsgemäß ist schließlich die Übertragung des Reglerauschlages auf das Steuerorgan mittels eines verstellbaren Anschlages im Übertragungsgestänge begrenzt. Durch diesen Anschlag wird die maximale Arbeitstiefe gewährleistet, d. h., die Verstellung des Steuerventils ist unterbunden, auch wenn sich der Regler im Senksinne weiter verstellen sollte, was insbesondere bei Bergabfahrt von besonderer Bedeutung ist. Der Anschlag kann von Hand aus verstellbar sein, es ist aber auch möglich, seine Lage mit Hilfe einer am Arbeitsgerät vorgesehenen Tiefentasteinrichtung zu verändern. Der Regler dient in diesen Fällen nur als Überlastschutz.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtanordnung einer Ausführung mit mechanisch arbeitendem Regler,

Fig. 2 einen Teil einer Einrichtung für einen Schlepper mit hydrostatischer Kraftübertragung,

Fig. 3 eine Ausbildung, bei der die Einspritzpumpe als Regler dient, und

Fig. 4 einen Teil einer Einrichtung mit Einspritzpumpe und Kraftverstärker.

Gemäß Fig. 1 und 3 besteht die hydraulische Anlage für das Schlepperhubwerk aus der Pumpe 1, dem Ölbehälter 2, dem Steuerventil 3 und dem Hubwerkszylinder 4. Im dargestellten Fall liegt das Steuerventil in der Pumpen druckleitung; es wäre aber selbstverständlich auch möglich, die Saugleitung über das Steuerventil zu führen. Der Kolben des Hubwerkszylinders 4 betätigt Hubarme 5 a, die über Hubstangen 5 b mit den unteren Lenkern 5 c des Aushebegestänges verbunden sind. Das Arbeitsgerät wird an die zwei unteren und an einen nicht dargestellten oberen Lenker angeschlossen.

Der Schlepper weist in bekannter Weise einen Achsantrieb mit Ausgleichsgetriebe 6 auf. Das linke Zahnradpaar 7, 8 der Stirnradendübersetzung ist schräg verzahnt, wobei das Ritzel 7 axial verschiebbar gelagert und an einer Feder 9 abgestützt ist. Die auf das Ritzel 7 wirkende Axialkraft ist proportional dem Antriebsdrehmoment, und es ergibt sich für jedes Antriebsdrehmoment ein Gleichgewichtszustand in einer bestimmten axialen Stellung des Rades 7.

Jede Axialverschiebung des Rades 7 wird über einen Hebel 10 und eine Stange 10 α auf einen Hebel 11 übertragen, der den Schieber des Steuerventils 3 betätigt. Der Drehpunkt 12 des Hebels 11 wird von einer Stange 13 α gebildet, die zu einem Hebelsystem 13 a, 13 b, 13 c gehört, das an einem abgewinkelten Arm 14 des Hubarmes 5 α angelenkt ist. Der Reglerausschlag, als die axiale Verschiebung des Zahnrades 7 führt vermittels des Übertragungsgestänges 10, 10 a, 11 zu einer Verstellung des Steuerventils 3 und in weiterer Folge zu einem Verschwenken des Hubarmes 5 α. Die Schwenkbewegung dieses Hubarmes 5 α bringt aber über das Hebelsystem 14, 13 c, 13 b, 13 a eine Verstellung des Drehpunktes 12 des Hebels 11 mit sich, so daß die vorangegangene Verstellung des Hebels 11 in bezug auf das Steuerventil 3 wieder aufgehoben wird und keine weitere Schwenkbewegung des Aushebegestänges 5 a, 5 b, 5 c stattfindet.

Der Hebel 13 b weist einen Drehpunkt auf, der mit Hilfe des Handhebels 15 im Sinne der Änderung des Hebelübersetzungsverhältnisses verstellt werden kann. Je nach der Lage des Drehpunktes ergibt sich für einen bestimmten Schwenkwinkel des Hebels 14 ein verschieden großer Ausschlag des mit der Stange 13 a verbundenen Endes des Hebels 13 b und damit eine

verschieden weite Verlagerung des Drehpunktes 12 des Hebels 11. Es kommt also die Hub- oder Senkbewegung früher oder später zum Stillstand.

Es kann auch der Drehpunkt des Hebels 10 mit Hilfe des Handhebels 16 verlagert werden. Dadurch ist es möglich, die Lage des Zahnrades 7 und damit das Antriebsdrehmoment, auf das der Regler anspricht, von vornherein einer bestimmten Schwenklage des Aushebegestänges zuzuordnen.

Auf den Hebel 11 wirkt außerdem ein Handhebel 17 ein, der zugleich einen Anschlag für den Hebel 11 bildet. In der in Fig. 1 dargestellten Lage des Hebels 17 kann sich trotz sinkendem Antriebsdrehmoment (Verschiebung des Zahnrades 7 nach rechts) der Hebel 11 nicht weiter im Sinne des Senkens des Arbeitsgerätes verschwenken. Andererseits dient der Hebel 17 auch dazu, das hydraulische Hubwerk unter Umgehung des Reglers willkürlich zu betätigen. Die Feder 18 drückt einerseits den Hebel 11 an den Handhebel 17 an und gibt andererseits die Möglichkeit, daß sich das Zahnrad 7 nach rechts verschieben kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist mit der Kurbelwelle 19 des Schleppermotors 20 eine Pumpe

21 einer hydrostatischen Kraftübertragungsanlage gekuppelt. Von der Pumpe 21 führt eine Druckleitung

22 zum hydrostatischen Motor 23, der mit den Schleppertreibrädern antriebsverbunden ist. Vom Motor 23 führt eine Rückleitung 24 zur Pumpe zurück. Von der Druckleitung 22 ist eine Leitung 22 α abgezweigt, die den durch die Feder 9 belasteten Kolben eines Reglers 25 beaufschlagt. Die Kolbenstange 10α entspricht der Stange 10 a nach Fig. 1 und wirkt wie diese auf den (in Fig. 2 nicht weiter dargestellten) Hebel 11 ein. Sobald sich der Druck in der Leitung 22 zufolge Steigens des Antriebsdrehmomentes erhöht, wird der Reglerkolben gegen die Kraft der Feder 9 verschoben, wodurch die gleichen Verstellvorgänge wie bei der Anordnung nach Fig. 1 eingeleitet werden.

Um eine gleichmäßige Arbeit zu erzielen, sind Schleppermotoren häufig mit einem Drehzahlverstellregler 26 (Fig. 3) versehen. Je nach der Empfindlichkeit des Reglers hat eine Änderung der Zugkraft, die ja dem Motordrehmoment proportional ist, einen Arbeitsweg des Reglers zur Folge, der einem größeren Drehzahlabfall durch Vergrößerung der Einspritzmenge der Einspritzpumpe 27 und damit der Leistung entgegenwirkt. Dieser Vorgang wird nun ebenfalls zur Tiefensteuerung herangezogen, zumal die Einspritzmenge eines Dieselmotors etwa proportional dem Drehmoment gesetzt werden kann. Diese Art der Steuerung setzt allerdings das Arbeiten in einem gleichbleibenden Getriebegang voraus, hat aber den Vorteil, daß durch das Schwungrad des Motors eine dämpfende Wirkung erzielt wird. Der Weg der Regelstange 28 wird über einen Hebel 29 und eine Verbindungsstange 30 auf die der Fig. 1 entsprechenden Teile 10, 10 a und 11 des Übertragungsgestänges übertragen. Die Ausbildung nach Fig. 3 gleicht im wesentlichen überhaupt jener nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß der Handhebel 15 nicht für den Hebel 13 b im Rückführungsgestänge 13 α, 13 b, 13 c, sondern mit gleicher Wirkung für den an die Regelstange 28 anschließenden Hebel 29 bestimmt ist. Da die Arbeiten, für welche die Tiefensteuerung in Frage kommt, im oberen Drehzahlbereich des Motors ausgeführt werden, wird im allgemeinen die Verstellkraft des vorhandenen Reglers 26 ausreichen. Die Verbindung müßte nur so ausgeführt sein, daß im Leerlaufbereich die Einspritzpumpe ungehindert arbeiten kann, was sich durch einseitige Mitnahme und entsprechende Begrenzung der Beweglichkeit im Gestänge ohne weiteres erreichen läßt.

In Extremfällen kann, wie Fig. 4 zeigt, ein Kraftverstärker vorgesehen werden. Die Ansaugleitung der die Einspritzpumpe 27 versorgenden Kraftstofförderpumpe 31 und die \'"erbindungsleitung zur Einspritzpumpe sind der Einfachen halber weggelassen. Mit der Reglerstange 28 ist der Kolben 32 eines Steuerschiebers starr verbunden. Der Kolben 32 des Steuerschiebers ist in seiner Mittelstellung dargestellt. Die Kolbenstange 28 α des Kraftverstärkers 33 ist an dem (nicht dargestellten) Hebel 29 gemäß Fig. 3 angelenkt. Die Bewegung des Kolbens dieses Kraftverstärkers 33 wird über ein Gestänge 34 auf das auf einer Stange 35 verschiebbar gelagerte Steuerschiebergehäuse 36 des Kolbens 32 rückübertragen. Die Kraftstofförderpumpe31 hat nun die zusätzliche Aufgabe, den Kolben des Kraft verstärker s 33 je nach der Stellung des Kolbens 32 des Steuerschiebers zu betätigen. Von der Pumpe 31 führt eine Druckleitung 37 zur Mitte des Steuerschiebers, während die beiden Schieberseiten über eine Rücklaufleitung 38 mit der Pumpe 31 verbunden sind. Je nachdem, ob der Steuerschieberkolben 32 nach rechts oder nach links verstellt ist, wird das Druckmedium aus der Leitung 37 über die Leitung 39 zu der linken Seite oder über die Leitung 40 zu der rechten Seite des Kolbens des Kraftverstärkers 33 gelangen und dementsprechend dort eine Kolbenverschiebung bewirken, zumal die jeweils andere Kolbenseite über den Steuerschieber und die Leitung 38 mit der Pumpensaugseite in Verbindung steht. Durch die Rückübertragung der Bewegung des Kolbens des Kraftverstärkers 33 über das Gestänge 34 wird nach jeder Verstellung wieder die Mittellage bzw. der Ruhezustand hergestellt.

Claims (11)

P A T E N T A N S P R OCHE:

1. Einrichtung zur Tiefensteuerung von an Schleppern mit Hubwerk und Aushebegestänge angebauten landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß für das Steuerorgan (3) des Hubwerkes (4) ein sich bei Änderung des Antriebsdrehmomentes des Schleppers verstellender, selbsttätiger Regler (7,8,9 bzw. 25,26) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7, 8, 9) hinter dem Geschwindigkeitswechselgetriebe des Schleppers eingebaut ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler aus einem Zahnradpaar (7, 8) besteht, von dem ein Rad (7) gegen eine elastische Abstützung (9) verstellbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler aus einem Zahnradpaar (7, 8) mit Schrägverzahnung und einem verschiebbaren, in Achsrichtung elastisch abgestützten Rad (7) besteht.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 für Schlepper mit hydrostatischer Kraftübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (25) aus einem elastisch abgestützten Kolben besteht, der vom Öldruck der hydrostatischen Kraftübertragung (22, 22 a) beaufschlagt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 für Schlepper mit drehzahlgeregeltem Motor, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (26) des Motors gleichzeitig das Steuerorgan (3) des Hubwerkes (4) betätigt oder ein zusätzlicher Drehzahlregler zur Verstellung des Steuerorgans vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6 für Motoren mit Kraftstofförderpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Kraftstofförderpumpe (31) gespeister Kraftverstärker (33) zur Verstellung des Steuerorgans (3) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt (12) eines (11) der Hebel des Übertragungsgestänges (10,10 a, 11 bzw. 28, 29, 30, 10, 10 a, 11) zwischen dem Regler (7, 8, 9 bzw. 26) und dem Steuerorgan (3) durch ein mit dem Aushebegestänge (5 α, 5 b, 5 c, 14) verbundenes Hebelsystem (13 ß, 13 b, 13 c) verstellbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsgestänge (10, 10 α, 11 bzw. 28, 29, 30,10, 10 α, 11) zwischen dem Regler (7, 8, 9 bzw. 26) und dem Steuerorgan (3)

oder das Rückführungshebelsystem (13 α, 13 b, 13 c) mittels eines Handhebels (16) zur Veränderung der Hublage des Aushebegestänges (5α, 5b, 5c, 14) beeinflußbar ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer (29 bzw. 13 b) der Hebel des Übertragungsgestänges (28, 29, 30, 10, 10 a, 11) oder des Rückführungshebelsystems (13 a, 13 b, 13 c) einen im Sinne der Änderung des Hebelübersetzungsverhältnisses willkürlich verstellbaren Drehpunkt aufweist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Reglerausschlages auf das Steuerorgan (3) mittels eines verstellbaren Anschlages (17) im Übertragungsgestänge (10, 10 α, 11 bzw. 28, 29, 30, 10, 10 α, 11) begrenzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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