DE1171663B - Hydraulischer Istwertgeber fuer das Kraftheber-Regelsystem von Ackerschleppern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: AOIb

Deutsche Kl.: 45 a-65/06

Nummer: 1171 663

Aktenzeichen: K 50484 III / 45 a

Anmeldetag: 10. August 1963

Auslegetag: 4. Juni 1964

Gegenstand der Erfindung ist ein hydraulischer Istgeber mit einem mittelbar oder unmittelbar auf ein hydraulisches Mehrwegeventil zur ständigen oder zeitweiligen Beeinflussung der Hub- und Senkbewegungen des hydraulischen Krafthebers dienenden Stellglied, welches innerhalb seines Arbeitsbereiches eine Stellung einnimmt, bei der Gleichgewicht zwischen der Kraft einer am Stellglied angreifenden Feder und einer dem Arbeitsdruck im Kraftheberzylinder proportionalen, entgegengesetzt zur Richtung der Feder- kraft auf eine Fläche des Stellgliedes einwirkenden hydraulischen Kraft herrscht.

Derartige Regelsysteme dienen dazu, ein von einem Ackerschlepper gezogenes Arbeitsgerät entweder in einer gewählten Relativlage zum Schlepper zu halten oder in Abhängigkeit von Kräften, mit denen das Arbeitsgerät auf Koppelpunkte am Schlepper einwirkt, in seiner Arbeitstiefe so zu beeinflussen, daß diese Kräfte konstant bleiben, wodurch sich dann in der Regel auch eine annähernd konstante Arbeitstiefe des Arbeitsgerätes im Acker ergibt.

Es ist eine Anordnung bekanntgeworden, bei der nur 'ein Teil des Gewichtes und der vertikalen Komponente des Arbeitswiderstandes des Arbeitsgerätes auf die Hinterachse des Schleppers übertragen wird, indem der Schlepperfahrer eine Stellvorrichtung bedient, die dem hydraulischen Kraftheber dauernd Druckmittel unter dem gewünschten Arbeitsdruck zuführt. Da hierbei das Arbeitsgerät immer noch mit einer erheblichen Stützkraft auf dem Boden lastet, müssen Schleif sohlen oder Führungsräder am Arbeitsgerät angebracht werden, um eine gleichmäßige Arbeitstiefe zu erzielen. Eine optimale Ausnutzung der Schlepperzugkraft ist auf diese Weise nicht möglich. Hierzu wäre es erforderlich, auch die restliche Stützkraft auf den Schlepper zu übertragen. Schleifsohlen und Führungsräder kommen dann in Fortfall, dafür muß aber die Arbeitstiefe mit HiKe des hydraulischen Krafthebers geregelt werden. Das geschieht, wie gleichfalls bekannt, in der Weise, daß eine vom Arbeitsgerät verursachte, am Schlepper angreifende, dem Arbeitswiderstand und somit auch der Arbeitstiefe etwa proportionale Kraft auf ein hydraulisches Schaltventil einwirkt, durch welches Hub- und Senkbewegungen des Krafthebers ausgelöst werden. Dadurch wird der Kraftheber jeweils in eine Stellung gebracht, bei der die angreifende Kraft und somit auch etwa die Arbeitstiefe wieder ihren ursprünglichen Wert erreicht haben.

Zur Messung der am Schlepper angreifenden Kraft werden allgemein Federdynamometer benutzt, durch deren Federweg über geeignete Übertragungsglieder Hydraulischer Istwertgeber für das Kraftheber-Regelsystem von Ackerschleppern

Anmelder:

Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft,

Köln

Als Erfinder benannt:

Hans Kagel, Bergisch Gladbach

ein hydraulisches Mehrwegeventil derart verstellt wird, daß ein an das Ventil angeschlossener hydraulischer Kraftheber in Tätigkeit tritt, und zwaT in der Weise, daß in der Spenrstellung des Ventils das Arbeitsgerät in seiner Relativlage zum Schlepper gehalten, bei Zufuhr von Drucköl aus einer Förderpumpe über das Ventil zum Hubzylinder des Kraftnebers das Arbeitsgerät relativ zum Schlepper gehoben und beim Ablassen von Arbeitsöl aus dem Kraftheberzylinder das Arbeitsgerät relativ zum Schlepper gesenkt wird.

Derartigen Anordnungen haften mehrere Mängel an.

Das als Istwertgeber dienende Federdynamometer muß wegen der Größe der daran angreifenden Kräfte sehr stabil ausgeführt werden. Der Bauaufwand und der erforderliche Einbauraum sind groß. Die Reibung in Lagerstellen vermindert die Arbeitsgenauigkeit.

Das Übertragungsgestänge ist umständlich anzubringen. Zwischen der von einem solchen Istwertgeber angezeigten Kraft und der Arbeitstiefe des gezogenen Arbeitsgerätes bestehen gewöhnlich kerne homologen Beziehungen, weshalb oft beobachtet werden kann, das derartige Regler unter gewissen Arbeitsbedingungen dazu neigen, das Arbeitsgerät zu tief in den Boden einzusenken oder völlig aus der Furche zu heben.

Da es möglich ist, durch Maßnahmen bei der Anordnung des Koppelgestänges zwischen Schlepper und Arbeitsgerät wie auch durch geeignete konstruktive Festlegung der Drehmomentehairaktieristik des Krafthebers, was aber beides nicht Gegenstand dieser Erfindung ist, eine für Regelungszwecke ausreichende, eindeutige gegenseitige Abhängigkeit von Arbeitstiefe und Öldruck im Kraftheberzylinder herzustellen, wird erfindungsgemäß dieser Öldruck als Meßgröße für die Arbeitstiefe benutzt.

Es ist eine Anordnung bekanntgeworden, bei der die senkrechte Komponente des Arbeitswiderstandes und der vom Schlepper getragene Teil des Arbeitsgerätegewichtes durch Messung des Öldruckes im

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Kraftheber bestimmt und als Stellgröße dem Feder- d. h., der Kraftheber bleibt in seiner eingenommenen

weg eines Istwertgebers, der die Form eines Feder- Lage stehen.

dynamometers hat, überlagert wird. Zur Speisung des Systems dient eine Förder-

Bei dem dabei angewandten hydraulischen Stell- pumpe 7. Sie speist während des Hubes des Kraftglied herrscht innerhalb seines Arbeitsbereiches 5 hebers 3 Drucköl über die Leitungen 15, 16 und Gleichgewicht zwischen einer am Stellglied angreifen- das Ventil 2 in den Kraftheberzylinder 11 ein. Wähden Feder und einer dem Arbeitsdruck im Kraft- rend des Stillstandes und des Senkvorganges des heberzylinder proportionalen, entgegengesetzt zur Krafthebers 3 fließt das Pumpenöl drucklos über das Federkraft wirkenden hydraulischen Kraft. Ventil 2 und Rohrleitungen 15, 17 in den Ölsumpf 18

Ein solches hydraulisches Stellglied ist aber als io zurück.

Geber für eine Tiefenregelung nicht ohne weiteres Der zweite Istwertgeber dient zur Übermittlung der

geeignet, wie nachfolgend erläutert werden soll: Höhenlage der Tragarme 19 des Krafthebers 3 und

Es sei ausgegangen von einer Situation, bei der ein besteht in dem gezeigten Beispiel aus einer Gestänge-Pflug im ebenen Acker durch einen Regler mit vom verbindung 20 und einem Stellsegment 21 mit einem Öldruck im Kraftheberzylinder gesteuerten Istwert- 15 verstellbaren Anschlag 22 und einer Raste 23.
geber in einer bestimmten Arbeitstiefe geführt wird. Das Segment 21 folgt den Bewegungen des Kraft-Vergrößert sich die Arbeitstiefe, z. B. infolge einer hebers 3.

Bodenunebenheit, so steigt der Öldruck im Arbeits- In der in A b b. 1 dargestellten Situation beispieis-

zylinder. Der hydraulische Istwertgeber steuert darauf- weise, drückt eine Feder 24 das Ventil 2 in die durch

hin die Ölzufuhr zum Kraftheberzylinder auf Heben. 20 den Pfeil S gekennzeichnete Stellung »Senken«.

Der jetzt folgende Arbeitshub des Kraftheberkolbens Hierbei fließt das öl aus dem Zylinder 11 über

erfolgt wegen der zu überwindenden Massenkräfte Rohrleitungen 16, 17 und das Ventil 2 zum Sumpf 18

mit erhöhtem Öldruck, worauf der Istwertgeber mit der zurück.

Aufrechterhaltung des Kommandos »Heben« reagiert. Der Anschlag 22 bewegt sich nach rechts bis zur

Der Hubvorgang wird zu spät beendet. Es besteht 25 Anlage an der Klinke 25, worauf der Stellhebel 26

die Gefahr, daß der Pflug völlig aus der Furche ge- ein kurzes Stück in Pfeilrichtung H mitgenommen

hoben wird. wird. Diese Bewegung überträgt sich über die Achse

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch be- 27 und das Gestänge 28 auf das Ventil 2.

seitigt, daß während des Hubvorganges eine dem Die Feder 24 wird zusammengedrückt, wobei sich

Arbeitsdruck der Förderpumpe proportionale, der 30 der Schieber des Ventils 2 entgegen der Pfeilrich-

Kraft der Feder gleichgerichtete hydraulische Kraft tung S in die Neutralstellung in der Mitte des Schie-

auf eine Fläche des Stellgliedes des hydraulischen berweges begibt, wo der Kraftheber 3 zum Stillstand

Gebers im Sinne der Rückführung des Mehrwege- kommt. Soll der Kraftheberarm 19 in eine höhere

ventils in seine Neutralstellung einwirkt. Lage gebracht werden, so wird der Stellhebel 26 von

In der Praxis ist es allgemein üblich, zwei Istwert- 35 Hand in Pfeilrichtung H bewegt, bis die Klinke 25 in

gebar, von denen der eine die Relativlage des Arbeits- die Raste 23 einfällt.

gerätes zum Schlepper, der andere die Arbeitstiefe des Das Ventil 2 geht dabei auf Stellung »Heben« und

Arbeitsgerätes im Acker oder eine von der Arbeits- wird, wie ohne weitere Erläuterung verständlich ist,

tiefe abhängige Kraft anzeigt, am Schlepper anzu- durch die Hubbewegung des Krafthebers 3 in die

bringen. Die Geber können dabei einzeln oder gemein- 40 Neutralstellung zurückgeführt,

sam in Wirkungsverbindung mit einem hydraulischen Der hydraulische Istwertgeber 1 dient einem an-

Stellventil gebracht werden, welches die Kommandos deren Zweck. Er soll den Schwenkwinkel der Trag-

»Heben«, »Halten« und »Senken« für den hydrau- arme 19 des Krafthebers 3 im Sinne der Aufrecht-

lischen Kraftheber auslöst. erhaltung eines gleichbleibenden Druckes im Zylinder

Nach dem Stand der Technik sind zahlreiche der- 45 H verändern, d. h. bei Zunahme des Druckes die

artige Anordnungen bekannt, so daß sich eingehende Tragarme 19 und damit das zeichnerisch nicht dar-

Erläuterungen erübrigen. gestellte Arbeitsgerät höher heben, und umgekehrt.

Die in der Zeichnung dargestellte Wirkungsverbin- Das Stellglied 4 des Gebers 1 kann dazu mit dem

dung der beiden Geber ist lediglich ein Beispiel, an Steuergerät 2 über beliebige Gestänge in direkter

Hand dessen die Wirkungsweise des hydraulischen .50 Wirkungsverbindung stehen.

Istwertgebers erläutert werden soll. In dem Beispiel nach A b b. 1 steht das Geber-

A b b. 1 zeigt schematisch die Anordnung des hy- gestänge 29 auch in Wirkungsverbindung mit dem

draulischen Istwertgebers und beispielsweise einen Gebergestänge 20 für die Stellung des Krafthebers 3.

Längsschnitt durch diesen Geber; Diese Verbindung, die den unter der Bezeichnung

A b b. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für 55 »Mischregelung« bekannten Effekt herbeiführt, kann

einen hydraulischen Geber, der mit einem Stellorgan regeltechnische Vorteile bieten, was aber den Gegen-

zur manuellen Verschiebung des Angriffspunktes des stand der Erfindung nicht unmittelbar berührt.

Stellgestänges zu einer konstruktiven Einheit ver- Das Stellglied 4 des Gebers 1 wird durch die

bunden ist. Feder 5 in seine linke Grenzlage gedrückt.

Der hydraulische Istwertgeber 1 (Abb. 1) kann 60 Sobald der über die Rohrleitung 10 auf die Fläche 6

über Gestänge und Zwischenglieder 29, 30, 34, 28 wirkende Öldruck im Zylindern des Krafthebers3

mit dem Mehrwegeventil 2 in Wirkungsverbindung größer wird als die Anfangskraft der Feder 5, bewegt

gebracht werden derart, daß ein Schieberweg in Pfeil- sich das Stellglied 4 in eine Gleichgewichtslage im

richtung H den Hubvorgang, ein Schieberweg in Pfeil- Bereich seines Arbeitshubes.

richtung S den Senkvorgang des Krafthebers 3 ein- 65 Es wird angenommen, daß dieser Öldruck durch

schaltet. Über einen kleinen Bereich in der Mitte des das Regelsystem konstant gehalten werden soll.

Schieberweges des Ventils 2 ist der Zu- und Abfluß Dazu ist erforderlich, daß der Nocken 30 durch

von Drucköl zum bzw. vom Kraftheber 3 gesperrt, Stellmittel beliebiger Art, z. B. durch ein hydrau-

lisches Gestänge, bestehend aus einem von Hand verstellbaren Verdränger 31, Rohrleitung 32 und Dehnkörper 33, so verschoben wird, daß der Nocken 30 die Schwinge 34 und somit das Ventil 2 über Gestänge 28 in die Neutralstellung führt, wobei die Klinke 25 auf dem Umfang des Segments 21 gleitet und nicht bei 23 eingerastet ist.

Sinkt der Öldruck im Zylinder 11, so bewegt sich das Stellglied 4 weiter nach links, der Nocken 30 folgt dieser Bewegung, und die Schwinge34 schwenkt entgegen dem Uhrzeiger, wobei das Ventil 2 in Pfeilrichtung S auf »Senken« gestellt wird.

Beim Absenken steigt der Arbeitswiderstand des angehängten Arbeitsgerätes und damit auch der Öldruck im Zylinder 11. Das Stellglied 4 kehrt dabei in seine ursprüngliche Gleichgewichtslage zurück, und der Senkvorgang ist beendet, wie ohne weitere Erläuterung verständlich ist.

Bei steigendem Druck im Zylinder 11 bewegt sich das Stellglied 4 nach rechts und leitet über die Glie- ao der 29, 30, 34, 28, 2 den Hubvorgang ein.

Dabei wird der freie Umlauf der Pumpe 7 gesperrt und Öl unter Druck in den Zylinder 11 gespeist, wobei sich der Öldruck im Zylinder 11 weiter erhöht. Um zu verhindern, daß der Hubvorgang zu spät beendet wird, ist der hydraulische Geber 1 mit einem zweiten Zylinderraum 12 ausgestattet, der über eine Rohrleitung 13 vom Druck der Pumpe 7 beaufschlagt wird.

Wie aus der Abbildung ersichtlich, bewegt sich das Stellglied unter der Wirkung dieses Druckes in eine weiter rechts gelegene Gleichgewichtslage, wobei der Hubvorgang über die der Stellgliedbewegung folgenden Glieder 29, 30, 34, 28, 2 nach Ablauf einer von der Reaktionsgeschwindigkeit des Systems abhängigen kurzen Hubpeiiode wieder zum Stehen kommt.

Sofern der dabei geschehene Hub der Tragarme 19 ausreicht, um die Arbeitstiefe des Arbeitsgerätes so weit zu reduzieren, daß der Öldruck wieder seine ursprüngliche Höhe hat, bleibt das System weiterhin in Ruhe. Andernfalls wird bei Öldruckabweichungen oberhalb eines gewissen Unempfindlichkeitsgrades der Anlage ein neuer Hub- oder Senkvorgang eingeleitet.

Der Nocken 30 kann in an sich bekannter Weise quer zu seiner Arbeitsrichtung, z.B. mittels eines Stellwerkes 35, verstellt werden, wobei sich der an der Schwinge 34 wirksame Hebelarm r verändert. Diese Verstellung dient zur Beeinflussung der Ansprechempfmdlichkeit des hydraulischen Gebers. Die Empfindlichkeit wird mk zunehmendem Hebelarm r kleiner, weil derselbe Weg des Nockens 30 dann einen kleineren Weg am Ventil 2 zur Folge hat.

Es ist unter gewissen Umständen erforderlich, die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Rückführung des Stellgliedes 4 durch den Druck der Pumpe 7 zu vermindern. Zu diesem Zweck kann in die Zuleitung 13 zum kleinen Zylinderraum 12 des Steigliedes 4 eine Drosselstelle oder ein kleiner Speicher 14 oder beides in an sich bekannter Weise kombiniert, eingeschaltet werden.

Die gleichen Mittel können auch in der Zuleitung 10 zum großen Zylinderraum 9 des Stellgliedes 4 eingeschaltet werden, um zu verhindern, daß Öldruckschwankungen höherer Frequenz im Kraftheberzylinder 11 Stellimpulse am Ventil 2 auslösen.

Eine raumsparende Anordnung für den hydraulischen Geber 1 und das hydraulische Gestänge 31, 32, 33 ergibt sich nach A b b. 2, wenn an Stelle des Dehnkörpers 33 ein im Stellglied 4 axial dichtend geführter Kolben 36 so angeordnet wird, daß er durch eine Feder 37 gegen den Zylinderboden 38 hin bewegt und durch Druckmittelzufuhr mittels des in Abb. 1 gezeigten Verdrängers 31 über die Leitung und die Bohrung 39 eine Verstellmöglichkeit geschaffen wird, die entgegen der Richtung der Kraft der Feder 37 gerichtet ist. Der Anschlußpunkt 40, der zur Verbindung mit dem in Abb. 1 dargestellten Stellgestänge 29 dient, kann dann durch Bewegen des Kolbens im Verdränger 31 in die für den Regelvorgang erforderliche Stellung gebracht werden.

Die übrigen Bestandteile des Gebers nach Abb. 2 sind gleichlautend mit den entsprechenden Teilen der Abb. 1 bezeichnet, so daß sich eine eingehende Erläuterung erübrigt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Istwertgeber für das Kraftheber-Regelsystem von Ackerschleppern mit einem mittelbar oder unmittelbar auf ein hydraulisches Mehrwegeventil zur ständigen oder zeitweiligen Beeinflussung der Hub- und Senkbewegungen des hydraulischen Krafthebers dienenden Stellglied, welches innerhalb seines Arbeitsbereiches eine Stellung einnimmt, bei der Gleichgewicht zwischen der Kraft einer am Stellglied angreifenden Feder und einer dem Arbeitsdruck im Kraftheberzylinder proportionalen, entgegengesetzt zur Richtung der Federkraft auf eine Fläche des Stellgliedes einwirkenden hydraulischen Kraft herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hubvorganges, eine dem Arbeitsdruck der Förderpumpe (7) proportionale, der Kraft der Feder (5) gleichgerichtete hydraulische Kraft auf eine Fläche (8) des Stellgliedes (4) des hydraulischen Gebers (1) im Sinne der Rückführung des Mehrwegeventils (2) in seine Neutralstellmng einwirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zynnderraum (9) des hydraulischen Gebers (1), welcher eine gegen die Kraft der Feder (5) gerichtete Bewegung des Stellgliedes (4) veranlaßt, über Rohrleitungen (10,16) mit dem KraftheberzyMnder (11) und der Zylinderraum (12) des Gebers (1), welcher eine der Kraft der Feder (5) gleichgerichtete Bewegung des Stellgliedes (4) des Gebers (1) veranlaßt, über eine Rohrleitung (13) mit der Druckseite der Förderpumpe (7) in Verbindung steht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen (10 oder 13) zum hydraulischen Geber (1) Mittel (14) zur Dämpfung oder Verzögerung des Druckaufbaues in den Zylinderräumen (9, 12), wie Drosselstellen oder Speicher (14), eingeschaltet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Geber (1) mit einem Stellorgan (36, 37, 40) zur manuellen Verschiebung des Angriffspunktes des Stellgestänges (29, 30) eine konstruktive Einheit bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 74 960.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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