DE1171664B - Einrichtung zum selbsttaetigen Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Ackerschleppers bei der Feldarbeit, insbesondere beim Pfluegen mit konstanter Arbeitstiefe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: A Ol b

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 45 a-67/00

1171 664
K 47330 III/45 a
25. Juli 1962
4. Juni 1964

Die Erfindung erstreckt sich auf eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Ackerschleppers bei der Feldarbeit, insbesondere beim Pflügen mit konstanter Arbeitstiefe. Die bekannten Einrichtungen dieser Art beruhen im allgemeinen auf einer sogenannten Zugkraftregelung. Bei dieser Regelungsart wird die Eindringtiefe des Bearbeitungsgerätes bei unterschiedlichen Bodenwiderständen in Abhängigkeit von der auf das Gerät ausgeübten Zugkraft mit Hilfe eines hydraulischen Krafthebers durch selbstätiges Anheben bzw. Abseaken des Gerätes so verändert, daß die Zugkraft möglichst konstant bleibt. Auf diese Weise kann zwar die erforderliche Motorleistung ebenfalls angenähert konstant gehalten werden, jedoch nur mit der unerwünschten Nebenwirkung, daß der zu bearbeitende Boden z. B. beim Pflügen gerade an den festesten Stellen nur bis in geringere Tiefe gelockert wird als an den sowieso schon lockeren Stellen. Für Schlepper, die mit einem stufenlos regelbaren Getriebe als Ersatz für das übliche Stufenschaltgetriebe ausgerüstet sind, ist schon vorgeschlagen worden, das Übersetzungsverhältnis in dem Getriebe selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der jeweiligen Kraftstoffeinspritzmenge so zu verändern, daß eine gleichbleibende Motorleistung erzielt wird. Schließlich gehören auch Einrichtungen zum selbsttätigen Steuern eines Arbeitsgerätes an einen Ackerschlepper auf gleichbleibende Bodeneindringtiefe — sogenannte »Tiefenregelungen« — bereits zum Stand der Technik. Bei einer solchen automatischen »Tiefenregelung« ließen sich jedoch stärkere Schwankungen in der erforderlichen Zugleistung nicht vermeiden, die dazu zwangen, den Schleppermotor mit einer verhältnismäßig niedrigen mittleren Belastung zu betreiben, um ständig eine ausreichende Leistungsreserve für die Stellen des höchsten Bodenwiderstandes verfügbar zu haben.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung für die Fahrgeschwindigkeit eines Acker-Schleppers zu schaffen, die es gestattet, den Schleppermotor bei der Feldarbeit, insbesondere beim Pflügen mit gleichbleibender Eindringtiefe, selbsttätig dauernd mit seiner wirtschaftlichsten Leistung zu betreiben und damit die erreichbare Flächenleistung sowohl in bezug auf die erforderliche Arbeitszeit als auch auf den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Vereinigung folgender für sich bekannter Merkmale in der Regeleinrichtung gelöst: a) Ausbildung des Drehmomentenwandlers zwischen dem Schleppermotor und dem Achs-Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der
Fahrgeschwindigkeit eines Ackerschleppers bei
der Feldarbeit, insbesondere beim Pflügen mit
konstanter Arbeitstiefe

Anmelder:

KOPAT Gesellschaft für Konstruktion,
Entwicklung und Patentverwertung m. b. H. & Co. K. G., Boll (Kr. Göppingen), Gruibinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Erwin Allgaier, Boll (Kr. Göppingen),

Kaspar Ritter, Kirchheim (Teck)

antrieb als stufenlos regelbares Getriebe, vorzugsweise in Form eines hydrostatischen Getriebes,

b) selbsttätige Steuerung des Übersetzungsverhältnisses in dem Getriebe auf eine gleichbleibende — vorzugsweise durch die jeweilige Kraftstoffeinspritzmenge wählbare — Motorleistung und

c) Ausrüstung des "Schleppers mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Arbeitsgerätes auf gleichbleibende Bodeneindringtiefe.

Durch das Zusammenwirken der drei für sich bekannten Elemente wird einerseits eine gleichmäßige Bearbeitungstiefe unabhängig von allen Schwankungen im Bodenwiderstand erzielt. Gleichzeitig wird durch die automatische Anpassung des Übersetzungsverhältnisses in dem stufenlos regelbaren Getriebe an den veränderlichen Bodenwiderstand ein ständiger Betrieb des Antriebsmotors im Bereich seines besten Wirkungsgrades und damit höchster Wirtschaftlichkeit ermöglicht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung besteht in der Verwendung einer einzigen Druckpumpe sowohl zum Aufrechterhalten des erforderlichen Fülldruckes im inneren Kreislauf des stufenlos regelbaren Getriebes als auch für die Lieferung der Arbeitsflüssigkeit zum Betätigen aller durch Hilfskraft bewegten Regelglieder. Durch diese Ausgestaltung wird der zusätzliche Aufwand für die selbsttätige Regelung infolge Mehrfachausnutzung der Druckpumpe erheblich verringert und damit die ganze Einrichtung vereinfacht und gleichzeitig ihre Wirtschaftlichkeit entsprechend erhöht.

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Um die zweckmäßigerweise nur bei der Feld- zusammenarbeitenden Hauptbestandteile: ein als arbeit, insbesondere beim Pflügen, zu verwendende hydrostatischer Drehmomentenwandler in Axialselbsttätige Regelung jederzeit willkürlich rasch ein- kolbenbauart ausgebildetes stufenlos regelbares Ge- bzw. ausschalten zu können, ist im weiteren Ausbau triebe 1, dessen Eingangswelle 2 von einem nicht der Erfindung ein handbetätigbares Umschaltglied 5 dargestellten Schleppermotor antreibbar ist, während zum In- bzw. Außerbetriebsetzen der automatischen sein Abtriebsritzel 3 über Zahnraduntersetzungs^ Getriebeverstellung in deren Druckmittelzuleitung stufen 3, 4 und 5, 6 mit den ebenfalls fortgelassenen angeordnet. Antriebsrädern in Verbindung steht. Das Über-

Besonders vorteilhaft ist es, außer dem hand- Setzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 2 und betätigbaren Umschaltglied zusätzlich ein in Ab- io dem Abtriebsritzel 3 des Getriebes 1 läßt sich durch hängigkeit von der Stellung des zum Bewegen des Verstellen der gestrichelt eingezeichneten im Umlauf-Anbaugerätes dienenden Krafthebers betätigbares gehäuse gelagerten Schwenkkörper 7 bzw. 8 in Absperrglied zum selbsttätigen In- bzw. Außer- weiten Grenzen stufenlos verändern. Das Verstellen betriebsetzen der automatischen Getriebeverstellung der Schwenkkörper 7, 8 geschieht über eine mit in deren Druckmittelleitung einzuschalten. Hierdurch 15 Steuerschlitzen 9 versehene in Richtung des Doppelwird beim Ausheben des Arbeitsgerätes, z. B. zum pfeiles 10 längsbeweglich geführte Schiebemuffe 11. Wenden an den Feldenden, die automatische Ge- Diese ist ihrerseits durch einen mit verhältnismäßig triebeverstellung selbsttätig abgeschaltet und damit hohem Druck beaufschlagbaren Arbeitskolben 12 der Schlepperfahrer von jedem zusätzlichen Hand- einer Servo-Verstelleinrichtung 13 mit einer Rückgriff entlastet, der sonst erforderlich wäre, um eine 20 fülleinrichtung und einen bei 15 im Getriebeunerwünschte Beschleunigung des Schleppers wäh- gehäuse 16 schwenkbar gelagerten Zwischenhebel 17 rend des Wendens zu verhindern. entsprechend der Stellung des um den gehäusefesten

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung wird Lagerzapfen 18 schwenkbaren Schalthebels 19 zum ferner vorteilhaft so ausgebildet, daß der in an sich wahlweisen Verändern des Übersetzungsverhältbekannter Weise von dem Gestänge eines Einspritz- 25 nisses verstellbar.

pumpenreglers abgenommene Istwert der Motor- Der Schalthebel 19 und der Betätigungshebel 20

belastung über eine mit dem relativ niedrigen Füll- der Servo-Verstelleinrichtung 13 sind durch eine druck arbeitende Servo-Steuerung auf das Betäti- Stoßstange 21 und ein weiteres, eine Kulissengungsgestänge einer für sich ebenfalls bekannten führung 22 aufweisendes Übertragungselement 23 so Hochdruck-Verstelleinrichtung für das stufenlos 30 verbunden, daß der Betätigungshebel 20 in jeder regelbare Getriebe übertragen wird. Der verhältnis- Lage entweder durch den Schalthebel 19 oder durch mäßig niedrige Fülldruck von z. B. 5 bis 7 atü in den in einem Zylinder 24 beweglichen Kolben 25 mit der Arbeitsflüssigkeit zum Übertragen der Unter- Kolbenstange 26 über einen bei 27 gelagerten schiede zwischen den Reglersoll- und -istwerten auf Winkelhebel 28 verstellt werden kann. Die Flüssigdie Verstelleinrichtung für das stufenlos regelbare 35 keitsräume im Arbeitszylinder 24 beiderseits des Getriebe reicht für die Überwindung der sehr nied- Kolbens 25 stehen durch Druckflüssigkeitsleitungen rigen Steuerkräfte mit Hilfe von ebenfalls sehr kleine 29 und 30 mit einem an den Motorregler 31 ange-Abmessungen erfordernden Steuergeräten völlig aus schlossenen Steuergerät 32 zum automatischen Ein- und ergibt gleichzeitig eine Verringerung der an regeln des Übersetzungsverhältnisses im Getriebe 1 allen Dichtflächen auftretenden Reibungskräfte. 40 auf gleichbleibende Motorleistung in Verbindung.

Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausbildung Wie aus der Schnittdarstellung in F i g. 2 ersicht-

der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung besteht lieh, enthält das Steuergerät 32 einen mit der Reglerschließlich darin, daß der Istwertgeber als ein mit stange 33 des Motordrehzahlreglers 34 verbundenen, der Regler stange gekuppelter längsbeweglicher Rund- als Rundschieber 35 ausgebildeten Istwertgeber, der schieber ausgebildet und zentrisch innerhalb eines 45 längsbeweglich innerhalb eines als Hohlschieber 36 als Hohlzylinderschieber gestalteten, ebenfalls längs- gestalteten, ebenfalls längsbeweglich in dem Gebeweglich in einem Gehäuse geführten Sollwert- häuse 37 geführten Sollwertgebers angeordnet ist. gebers angeordnet ist. Diese Ausgestaltung des Letzterer steht über ein aus dem Gehäuse 37 heraus-Gebers für die Servo-Steuerung zum selbsttätigen geführtes Verlängerungsstück 38, einen um den Verstellen des stufenlos regelbaren Getriebes er- 50 Lagerzapfen 39 schwenkbaren Doppelhebel 40 und möglicht einen völlig geschlossenen Aufbau dieses ein Gestänge 41 mit dem zum Verändern der Regler-Gerätes, das fest an den Drehzahlregler angebaut federspannung dienenden Stellhebel 42 in Verbin- und durch starre Rohrleitungen sowohl mit der dung, der seinerseits über ein weiteres Gestänge 43 Druckmittelquelle als auch mit dem Arbeitszylinder von dem hand- bzw. fußbetätigbaren Drehzahlwählverbunden werden kann, wobei nur eine abzudich- 55 hebel 44 verstellbar ist. Zur Vorwahl eines getende Gehäusedurchführung zum Bewegen des Soll- wünschten Übersetzungsbereiches entsprechend der wertgebers erforderlich ist. für die jeweils auszuführende Arbeit erforderlichen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an mittleren Zugkraft des Schleppers ist der Lager-Hand der Zeichnung mit zwei Figuren näher be- zapfen 39 an einem Zwischenhebel 45 angebracht, schrieben. Von diesen zeigt So der durch Betätigen des Zugkraftwählhebels 46 im

F i g. 1 ein Schemabild der erfindungsgemäßen einen oder anderen Sinne des Doppelpfeiles 47 über Regeleinrichtung mit teilweise im Schnitt darge- ein Gestänge 48 um einen gehäusefesten Anlenkstellten Geräten und punkt 49 verschwenkt werden kann.

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Gebergerät An dem Getriebegehäuse 16 ist ferner ein hydrau-

für die automatische Verstellung des stufenlos regel- 65 lischer Kraftheber 50 mit Hubarmen 51 angebracht, baren Getriebes in vergrößertem Maßstab. der zum Heben und Senken eines an das Dreipunkt-

Die in der Zeichnung veranschaulichte Regel- gestänge 52 bis 54 angehängten Pfluges 55 über zwei einrichtung enthält die folgenden eng miteinander Hubstangen 56 dient. Der Zu- und Ablauf von

Arbeitsflüssigkeit in den bzw. aus dem Druckraum des Krafthebers 50 kann entweder durch einen Handhebel 57 betätigbaren Schieber im Krafthebersteuergerät 58 oder aber über ein Stellwerk 59, 60, 61 von einem auf verschiedene Bodeneinringtiefe des Pfluges 55 einstellbaren Taster 62 automatisch auf gleichbleibende Arbeitstiefe geregelt werden.

Sämtliche hydraulischen Geräte der beschriebenen Regeleinrichtung werden von einer einzigen Druckpumpe 63 gespeist, die von der Eingangswelle 2 des Getriebes 1 angetrieben wird und die Arbeitsflüssigkeit über eine Saugleitung 64 mit Grobfilter 65 aus dem Sumpf des Getriebegehäuses 16 ansaugt. Von der Druckpumpe 63 wird die Arbeitsflüssigkeit über die Leitung 66 zunächst der Servo-Verstelleinrichtung 13 für das Getriebe 1 zugeführt. Über die Verbindungsleitung 67 fließt die Arbeitsflüssigkeit von der Servo-Verstelleinrichtung 13 zum Eingangsstutzen 68 des Steuergerätes 58 am Kraftheber 50 weiter. Bei Stillstand des Krafthebers 50 wird die Druckflüssigkeit schließlich von dem Ausgangsstutzen 69 direkt durch eine weitere Leitung 70 dem hydrostatischen Getriebe 1 zum Ersatz von aus dessen inneren Kreislauf durch Leckverluste verlorengehende Arbeitsflüssigkeit und zur Schmierung zugeführt. Während der Beaufschlagungszeiten des Krafthebers 50 strömt eine der Füllmenge des Arbeitsraumes entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem ständig mit Flüssigkeit gefüllten Kubelgehäuse des Krafthebers über eine Verbindungsleitung 71 und die Leitung 70 zum Getriebe 1.

Durch eine vom Ausgangsstutzen 69 des Steuergerätes 58 für den Kraftheber 50 zum Steuergerät 32 des Motorreglers 31 führende Druckleitung 72, 73 ist schließlich auch die aus dem Steuergerät 32 und dem Arbeitszylinder 24 mit Kolben 25 bestehende automatische Getriebeverstellung an das Druckleitungssystem angeschlossen, das von der Druckpumpe 63 ständig unter einem durch die Einstellung eines Überdruckventils 74 regelbaren Fülldruck gehalten wird. Zwischen den Leitungsabschnitten 72 und 73 sind ein von Hand betätigbarer Dreiwegehahn 75 und ein von den Hubarmen 51 des Krafthebers 50 in angehobener Stellung über einen Nocken 76 und ein Gestänge 77 selbsttätig verstellbarer Absperrschieber 78 angeordnet. Der Dreiwegehahn 75 und der Absperrschieber 78 dienen dazu, die automatische Getriebeverstellung einmal willkürlich jederzeit in bzw. außer Betrieb zu setzen bzw. bei der eingezeichneten Stellung des Dreiwegehahnes 75 die automatische Getriebeverstellung selbsttätig immer dann zu unterbrechen, wenn der Pflug 55 mit dem Kraftheber 50, 51 aus der eingezeichneten Arbeitsstellung in die Transportstellung angehoben wird.

Nachstehend ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Ackerschleppers am Beispiel des Pflügens eines Ackers mit unterschiedlichem Bodenwiderstand und/oder veränderlicher Steigung während einer Hin- und Herfahrt geschildert: Zunächst wird die den Hinterachsdruck des Schleppers beeinflussende Neigung der Pflugsohle am Verstellglied 54 des Dreipunktgestänges und die gewünschte Bodeneindringtiefe durch Höher- oder Tieferschrauben des Tasters 62 in der üblichen Weise vor Beginn des Pflügens eingestellt. Am Hebel wird ferner eine der jeweiligen Pflugarbeit entsprechende günstige mittlere Motorbelastung ebenfalls nur einmal vorgewählt und der Dreiwegehahn 75 auf Getriebeautomatik gestellt. Vor dem Anfahren wird mit Hilfe des durch Hand oder Fuß betätigten Gashebels 44 die Motordrehzahl vorgegeben und der Schlepper dann ohne vorheriges Betätigen einer Kupplung durch Verstellen des Schalthebels 19 in Richtung auf Vorwärtsfahrt in Bewegung gesetzt. Am Beginn der Furche wird der Pflug durch Betätigen des Steuerschiebers 57 für den Kraftheber 50 in Arbeitsstellung abgesenkt. Während des Pflügens braucht der Schlepperfahrer nur die Fahrtrichtung mit Hilfe der Lenkung einzuhalten, während ihm jede anderweitige Bedienungsarbeit von der erfindungsgemäßen Automatik abgenommen wird. Die Fahrgeschwindigkeit wird nämlich sowohl bei Unterschieden im Bodenwiderstand durch härtere oder weichere Stellen im Acker als auch beim Befahren beliebiger Steigungen oder Gefällstrecken durch selbsttätiges Verändern des Übersetzungsverhältnisses im stufenlos regelbaren Getriebe 1 so eingeregelt, daß der Schleppermotor unter gleichbleibender Belastung und bei gleicher Drehzahl arbeitet. Ebenso wird die Pflugtiefe durch die automatische Tiefenregelung ohne jeden Eingriff von Hand immer wieder auf den vorgewählten Wert eingeregelt. Am Furchenende wird der Pflug in üblicher Weise mit dem Kraftheber ausgehoben, wobei gleichzeitig mit Hilfe des Umsteuerschiebers 78 die Getriebeautomatik vorübergehend abgeschaltet wird. Anschließend wird der Schlepper allein unter Benutzung des Schalthebels 19 und Lenkrades — d. h. wieder ohne jedes Kuppeln — in die entgegengesetzte Fahrtrichtung gewendet, worauf die nächste Furche in genau der gleichen Weise gezogen wird, wie vorstehend bei der ersten Furche beschrieben.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Ackerschleppers bei der Feldarbeit, insbesondere beim Pflügen mit konstanter Arbeitstiefe, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender für sich bekannter Merkmale:

a) Ausbildung des Drehmomentenwandlers zwischen dem Schleppermotor und dem Achsantrieb als stufenlos regelbares Getriebe, vorzugsweise in Form eines hydrostatischen Getriebes,

b) selbsttätige Steuerung des Übersetzungsverhältnisses in dem Getriebe auf eine gleichbleibende — vorzugsweise durch die jeweilige Kraftstoffeinspritzmenge wählbare — Motorleistung und

c) Ausrüstung des Schleppers mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Arbeitsgerätes auf gleichbleibende Bodeneindringtiefe.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer einzigen Druckpumpe (63) sowohl zum Aufrechterhalten des erforderlichen Fülldruckes im inneren Kreislauf des stufenlos regelbaren Getriebes (1) als auch für die Lieferung der Arbeitsflüssigkeit zum Betätigen aller durch Hilfskraft bewegten Regelglieder.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein handbetätigbares Umschaltglied (75) zum In- bzw. Außerbetriebsetzen der automatischen Getriebeverstellung.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch ein in Abhängigkeit von der Stellung des zum Bewegen des Anbaugerätes (55) dienenden Krafthebers (50, 51) betätigbares Absperrglied (78) zum selbsttätigen In- bzw. Außerbetriebsetzen der automatischen Getriebeverstellung.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise von dem Gestänge (33) eines Einspritzpumpenreglers (34) abgenommene Istwert der Motorbelastung über eine mit dem relativ niedrigen Fülldruck arbeitende Servo-

Steuerung auf das Betätigungsgestänge (20) einer für sich ebenfalls bekannten Hochdruck-Verstelleinrichtung (13) für das stufenlos regelbare Getriebe (1) übertragen wird.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber als ein mit der Reglerstange gekuppelter längsbeweglicher Rundschieber (35) ausgebildet und zentrisch innerhalb eines als Hohlzylinderschieber (36) gestalteten, ebenfalls längsbeweglich in einem Gehäuse (37) geführten Sollwertgebers angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1060189,
682, 1095 037, 1099 775;
französische Patentschrift Nr. 1 228 474.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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