DE1195997B - Steuereinrichtung fuer die vom Zugwiderstand eines Bodenbearbeitungsgeraets geregelte Kraftheberanlage eines Ackerschleppers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

AOIb

Deutsche Kl.: 45 a-65/06

Nummer: 1195 997

Aktenzeichen: K 54032III/45 a

Anmeldetag: 18. September 1964

Auslegetag: 1. Juli 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für die vom Zugwiderstand eines angehängten Bodenbearbeitungsgerätes geregelte Kraftheberanlage eines Ackerschleppers.

Bei einem Schlepper mit einer Kraftheberanlage vorgenannter Gattung sind Bodenbearbeitungsgeräte meist mittels der Lenker eines Drehpunktgestänges an den Schlepper angebaut. Dabei wird die Änderung der vom Boden auf das oder die Werkzeuge des Bodenbearbeitungsgerätes ausgeübten Kraft als Änderung der in einer oder mehreren der Lenker wirksamen Kraft mittels eines Kraftmeßgliedes ermittelt und als Hilfsregelgröße zur Steuerung des Krafthebers benutzt. Die am Werkzeug oder den Werkzeugen des Bodenbearbeitungsgerätes angreifende Kraft setzt sich hierbei aus Kräften zusammen, die aus der Nutzarbeit und der Verlustarbeit des Werkzeuges oder der Werkzeuge herrühren. Unter der Nutzarbeit versteht man hierbei die Schneidarbeit von einem Sech bzw. Schar, Hub- und Beschleunigungsarbeiten und den Aufwand an Stauchen, Zerbrechen, Biegen, Verdrehen, Lockern sowie das Verformen des aufgenommenen Bodenstreifens. Bei der Nutzarbeit sind die Schneidarbeit und der Aufwand an Stauchen abhängig vom Quadrat der Arbeitsgeschwindigkeit, mit der das Bodenbearbeitungsgerät bewegt wird. Dagegen ist die Hubarbeit für das Verdrehen, Zerbrechen und Biegen des Bodenstreifens proportional abhängig von der Hubgeschwindigkeit der bewegten Erdmassen, wobei wiederum die Hubgeschwindigkeit proportional der Arbeitsgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ist. Eine Abhängigkeit der Verlustarbeit von der Arbeitsgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes besteht gleichermaßen. Die Abhängigkeit der am Werkzeug oder an den Werkzeugen des Bodenbearbeitungsgerätes wirksamen Kräfte von der Arbeitsgeschwindigkeit hat bei einer von der Zugkraft geregelten Kraftheberanlage als Nachteil zur Folge, daß sich beispielsweise beim Bearbeiten hügeligen Geändes bei gleichen Boden-Verhältnissen und unterschiedlicher Arbeitsgeschwindigkeit die Arbeitstiefe ändert. Derselbe Fall tritt ein, wenn auf ebenem oder hügeligem Geände nach einem Wendevorgang des Schleppers mit Bodenbearbeitungsgerät der Schlepper beschleunigt oder verzögert wird.

Ausgehend von dieser Erkenntnis ist es Aufgabe der Erfindung, für einen Schlepper mit einer vom Zugwiderstand geregelten Kraftheberanlage eine Einrichtung zu schaffen, bei der die zur Regelung der Arbeitstiefe benutzte Hilfsregelgröße eine Korrektur in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Steuereinrichtung für die vom Zugwiderstand
eines Bodenbearbeitungsgeräts geregelte
Kraftheberanlage eines Ackerschleppers

Anmelder

Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft,

Köln-Deutz

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. habil. Walter Koenig,

Bergisch Gladbach;

Heribert Adams, Rösrath (Bez. Köln)

Schleppers und damit der Arbeitsgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes erfährt.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Kraftheberanlage eine Meßeinrichtung zur stetigen Ermittlung von Istwerten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und ferner eine Einrichtung aufweist, in der die Istwerte der Fahrgeschwindigkeit und die Istwerte der Zugkraft miteinander in Beziehung gebracht werden, und daß der Vergleichswert zur Steuerung des Krafthebers dient. Eine Kraftheberanlage mit einem solchen Regelglied erbringt somit den Vorteil, daß eine Veränderung der Fahrgeschwindigkeit des Schleppers keine Arbeitstiefenabweichung mehr verursacht.

Zur Ermittlung der Istwerte in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und zum Vergleich der beiden Istwerte ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß eine hydraulische Dosierpumpe mit einer wegabhängig angetriebenen Welle des Schleppers, beispielsweise dessen Hinterachswelle, gekoppelt ist, daß die Druckleitung der Pumpe über eine Drossel in den Druckmittelvorratsbehälter mündet und die Leitung vor der Drossel mit dem Zylinder eines Regelkolbens verbunden ist, der seinerseits als Istwertgeber für die Fahrgeschwindigkeit entgegen der Wirkung einer Feder auf einer als Waagebalken ausgebildeten Vergleichseinrichtung wirkt, und daß der Istwertgeber der Zugkraftanlage am Waagebalken angreift, der beide Istwerte miteinander vergleicht und an den Steuerschieber des Krafthebers übermittelt.

Dabei ist es zur Anpassung der Regelglieder an leichtere oder schwerere angebaute Bodenbearbei-

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tungsgeräte zweckmäßig, daß die Meßeinrichtung zur Erzeugung und Übertragung der Istwerte der Fahrgeschwindigkeit so ausgebildet ist, daß die Größe des Einflusses der Fahrgeschwindigkeit auf die Vergleichseinrichtung verändert werden kann. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Drossel in der Druckleitung der Dosierpumpe veränderlich gestaltet ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß zwischen den Regelkolben und die Vergleichseinrichtung ein von Hand einstellbarer Empfindlich- keitsversteller eingeschaltet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann an Stelle eines Waagebalkens als Vergleichseinrichtung für den Istwert der Fahrgeschwindigkeit und der Zugkraft eine hydraulisch betriebene Vergleichseinrichtung vorgesehen sein. Eine solche Einrichtung besitzt den Vorteil, daß man in der Anordnung der Vergleichsglieder freizügiger ist.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß die Meßeinrichtung zur Ermittlung der Istwerte der Fahrgeschwindigkeit rein mechanisch, beispielsweise als Fliehkraftregler ausgeführt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei einer Kraftheberanlage mit einem hydraulischen Regelkolben zur Ermittlung der Istwerte der Fahrgeschwindigkeit vorgesehen, daß der Regelkolben unter Zwischenschaltung eines drehzahlabhängigen Steuerelementes an die Druckleitung eines bereits vorhandenen hydraulischen Steuersystems angeschlossen ist. Eine solche Lösung erbringt den Vorteil, daß für die Versorgung der Kraftheberanlage mit Arbeitsmittel eine einzige Pumpe dient.

In den Zeichnungen sind das Prinzip und Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt

A b b. 1 eine schematische Darstellung der mit einem Steuergerät verbundenen Regeleinrichtung und ihre Lage innerhalb der Kraftheberanlage,

A b b. 2 eine Ausführung mit einer hydraulischen Vergleichseinrichtung für die Istwerte von Zugkraft und Fahrgeschwindigkeit,

Abb. 3 eine mechanische Vergleichseinrichtung der Istwerte von Zugkraft und Fahrgeschwindigkeit mit eingebautem Empfindlichkeitsversteller.

Die in den A b b. 1 bis 3 veranschaulichten Regeleinrichtungen enthalten miteinander als Meßglied für die Fahrgeschwindigkeit des nicht näher gezeigten Schleppers 1 eine Dosierpumpe 2, die über ein Vorgelege 3 von der Achsantriebswelle 4 für die Hinterachse 5 angetrieben wird. Die Dosierpumpe 2 saugt in Abhängigkeit von ihrer Antriebsdrehzahl über eine mit dem Arbeitsmittelbehälter 6 verbundene Saugleitung? Arbeitsmittel an und fördert es in eine Druckleitung 8. An die Druckleitung 8 ist, wie in A b b. 1 dargestellt, über einen Zweig 8 α der Zylinder 9 eines Regelkolbens 10 und über einen Zweig 8 b eine stufenlos veränderliche Drossel 11 angeschlossen, die wiederum mit dem Arbeitsmittelbehälter 6 in Verbindung steht. Der Regelkolben 10 ist entgegen dem von dem Förderdruck der Dosierpumpe 2 im Zylinder 9 aufgebauten Staudruck mittels einer schlepperseitig ortsfest abgestützten Feder 12 belastet. Der im Zylinder 9 aufgebaute Staudruck ist dabei in erster Hinsicht abhängig von der jeweiligen Drehzahl der Dosierpumpe 2 und zum anderen abhängig von der Einstellung der veränderlichen Drossel 11, die insbesondere der Anpassung der gesamten Regel-, einrichtung an bestimmte Bodenverhältnisse dient.

Am Regelkolben 10 ist mittels eines Zapfens 13 das Ende eines als Waagebalken dienenden Sammelhebels 14 angelenkt, dessen anderes Ende ein Langloch aufweist, in das der Bolzen 15 der Stange 16 eines Zugkraftmeßgliedes 17 eingreift. Das Zugkraftmeßglied 17 besteht neben der Stange 16, auf die beispielsweise der obere oder die unteren Lenker eines nicht dargestellten Dreipunktgestänges einwirken, aus der die Zugkraft des angeschlossenen Lenkers aufnehmenden Meßfeder 18, die mit ihrem linken Ende ortsfest am Schlepper 1 abgestützt ist. Vom Zugkraftmeßglied 17 werden gleich dem Regelkolben 10 des Fahrgeschwindigkeitsgebers die jeweiligen Istwerte mittels des Sammelhebels 14 miteinander in rechnerische Beziehung gebracht und der Vergleichswert über eine zwischen den Bolzen 13 und 15 am Sammelhebel 14 mittels eines Bolzens 19 angelenkte Steuerstange 20 auf einen weiteren Sammelhebel 21 übertragen, der mittels eines Bolzens 22 an die Stange 20 angelenkt ist. Der Sammelhebel 21 ist wiederum mittels eines Bolzens 23 an einen als Bedienungshebel der Regeleinrichtung dienenden zweiarmigen Hebel 24 angelenkt, der schwenkbar auf einem ortsfesten Bolzen 25 des Schleppers 1 gelagert ist.

Vom Sammelhebel 21 werden die Steuerimpulse der Regeleinrichtung auf den in Neutrallage dargestellten Steuerschieber 26 des Steuerorgans 27 der Regeleinrichtung übertragen. Dabei ist der Steuerschieber 26 mittels eines Bolzens 28 mit einem Langloch 29 des Sammelhebels 21 gekuppelt. Das Steuerorgan 27 ist über eine Druckleitung 30 an eine stetig Arbeitsmittel fördernde Pumpe 31 angeschlossen, die über eine Saugleitung 32 mit dem Arbeitsmittelbehälter 6 verbunden ist. Das Arbeitsmittel wird in der gezeigten Neutrallage des Steuerschiebers 26 drucklos über eine Leitung 33 in den Arbeitsmittelbehälter 6 abgeleitet, während es in der Stellung »Heben« des Steuerschiebers von diesem über eine teilweise dargestellte Leitung 34 zu dem nicht dargestellten Zylinder des Krafthebers geleitet wird.

Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Bei Arbeitsbeginn wird durch Drehung des Bedienungshebels 24 entgegen dem Uhrzeigersinn aus seiner Nullage eine bestimmte Zugkraft vorgewählt, die proportional der Stellung des Bedienungshebels 24 ist, wobei gleichzeitig mit dem Schlepper Fahrt aufgenommen wird. Beim Verschwenken des Bedienungshebels 24 entgegen dem Uhrzeigersinn wird der Steuerschieber 26 in die Senkenstellung gebracht, so daß das im Zylinder des Krafthebers befindliche Arbeitsmittel von der Last des angebauten Gerätes über die Abströmleitung 33 in den Arbeitsmittelbehälter 6 abströmen kann, wobei gleichzeitig ein Absenken des Gerätes eintritt. Das Absenken des Gerätes bei gleichzeitiger Fahrtaufnahme hat zur Folge, daß die Zugkraft des Gerätes anwächst. Dabei wird der jeweilige Wert der Zugkraft auf die Meßfeder 18 des Zugkraftmeßgliedes übertragen, und entsprechend dem Zugkraftzuwachs verlagert sich die Stange 16 nach links, wobei sie im Uhrzeigersinn den Sammelhebel 14 um den Bolzen 13 als Drehpunkt verschwenkt. Parallel zu diesem Vorgang fördert die von der Achsantriebswelle 4 angetriebene Dosierpumpe 2 bei der Fahrtaufnahme in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit Arbeitsmittel in die Leitung 8. Dies hat zur Folge, daß sich proportional der Fahrgeschwindigkeit im Zylinder 9 ein Staudruck aufbaut, der entgegen der Kraft der Feder 12 die Lage des

Bolzens 13 und damit die Lage des Sammelhebels 14 beeinflußt.

Bei diesem Vorgang wird am Bolzen 19 dem von der Zugkraft über die Stange 16 ausgeübten Hebeimpuls ein von der Fahrgeschwindigkeit über den Regelkolben 10 und den Bolzen 13 ausgeübter Senkimpuls gegenübergestellt bzw. überlagert. Die Differenz der beiden Impulse wird durch die Stange 20 dem mittels des Handhebels 24 eingestellten Sollwert für die Zugkraft auf dem als Waagebalken wirkenden Sammelhebel 21 gegenübergestellt. Vom Sammelhebel 21 wird die Differenz der Signale des HilfsIstwertes von der Stange 20 und des Sollwertes auf den Steuerschieber 26 übertragen, wonach dieser über den Kraftheberzylinder das Bodenbearbeitungsgerät auf die vorgewählte Zugkraft einsteuert.

Bei der in A b b. 2 schematisch dargestellten Regeleinrichtung dient an Stelle des Sammelhebels 14 eine aus einem Zylinder 34, Kolben 35 und Rückstellfeder 36 bestehende hydraulische Vergleichseinrichtung 37. Der Kolben 35 ist mit seiner Kolbenstange 38 gleich der in A b b. 1 dargestellten Steuerstange 20 am Sammelhebel 21 des Sollwerteinstellers angelenkt. Die Übertragung der Zugkraftistwerte auf den Kolben 35 erfolgt von einem mit der Stange 16 des Zugkraftmeßgliedes verbundenen Kolben 39, der in einem Zylinder 40 sitzt und über eine Leitung 41 mit dem Zylinder 34 verbunden ist. Der Istwert der Fahrgeschwindigkeit wird auf den Kolben 35 von dem Kolben 42 des Fahrgeschwindigkeitsgebers über eine an dessen Zylinder 43 angeschlossene Leitung 44 aus übertragen, die wiederum mit dem Zylinder 34 in Verbindung steht. Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung ist die gleiche, wie die in Abb. 1 beschriebene.

Bei dem in A b b. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an Stelle der in Abb. 1 zur Anpassung an die Bodeneigenschaften vorgesehenen veränderlichen Drossel eine Drossel 45 mit festem Einstellungsverhältnis vorgesehen, wogegen zur Veränderung der Fahrgeschwindigkeitseinflußgröße ein Empfindlichkeitsversteller 46 dient. Der Empfindlichkeitsversteller 46 besteht aus einer an den Sammelhebel 14 über einen Bolzen 47 angelenkten Stange 48, die mittels eines Bedienungshebels 49 und einer Stange 50 entlang eines kulissenförmigen Hebels 51 verschwenkbar ist. Der Sammelhebel 14 ist dabei ferner über den Bolzen 47 schwenkbar an einen weiteren Hebel 52 angelenkt, der in einem ortsfesten Lagerbock 53 lagert. Der kulissenförmige Hebel 51 ist ebenfalls schwenkbar in einem ortsfesten Lagerbock 54 gelagert. Der Empfindlichkeitsversteller 46 hat hierbei die Aufgabe, die Stellwerte des Kolbens 10 in ihrer Auswirkung auf den Sammelhebel 14 durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Stange 48 und Hebel 51 zu verändern.

An Stelle der in den A b b. 1 bis 3 dargestellten Dosierpumpe 2 nebst dem Verstellzylinder 9 und Verstellkolben 11 als Geschwindigkeitsmeßglied besteht im Rahmen der Erfindung weiterhin die Möglichkeit, einen von der geschwindigkeitsabhängig angetriebenen Achsantriebswelle 4 angetriebenes Drehzahlmeßwerk, beispielsweise ein Pendelmeßwerk, vorzusehen, dessen Muffe auf die Stange 16 bzw. 48 oder direkt auf den Sammelhebel 14 einwirkt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für die auf den Zugwiderstand eines angehängten Bodenbearbeitungsgerätes geregelte Kraftheberanlage eines Ackerschleppers, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftheberanlage eine Meßeinrichtung zur stetigen Ermittlung von Istwerten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (2 bis 12) und ferner eine Einrichtung (14, 34) aufweist, in der die Istwerte der Fahrgeschwindigkeit und die Istwerte der Zugkraft miteinander in Beziehung gebracht werden, und daß der Vergleichswert zur Steuerung des Krafthebers dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Dosierpumpe (2) mit einer wegabhängig angetriebenen Welle (4) des Schleppers (1), beispielsweise dessen Hinterachswelle (4), gekoppelt ist, daß die Druckleitung (8) der Pumpe (2) über eine Drossel (11) in den Arbeitsmittelvorratsbehälter (6) mündet und die Leitung (8 a) vor der Drossel (11) mit dem Zylinder (9) eines Regelkolbens (10) verbunden ist, der seinerseits als Istwertgeber für die Fahrgeschwindigkeit entgegen der Wirkung einer Feder (12) auf eine als Waagebalken (14) ausgebildete Vergleichseinrichtung wirkt, und daß der Istwertgeber der Zugkraft (17) am Waagebalken (14) angreift, der beide Istwerte miteinander in rechnerische Beziehung bringt und an den Steuerschieber (26) des Krafthebers übermittelt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Erzeugung und Übertragung der Istwerte der Fahrgeschwindigkeit so ausgebildet ist, daß die Größe des Einflusses der Fahrgeschwindigkeit auf die Vergleichseinrichtung (14, 34) verändert werden kann.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (11) in der Druckleitung (8) der Dosierpumpe (2) veränderlich gestaltet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da- = durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Regelkolben (10) und der Vergleichseinrichtung (14) ein von Hand einstellbarer Empfindlichkeitsversteller (46) eingeschaltet ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulisch betriebene Vergleichseinrichtung (34) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Ermittlung der Istwerte der Fahrgeschwindigkeit rein mechanisch, beispielsweise als Fliehkraftregler ausgeführt ist.

8. Einrichtung, insbesondere nach Anspruch 2, bei dem die Kraftheberanlage mit einem hydraulischen Regelkolben (10, 42) zur Ermittlung der Istwerte der Fahrgeschwindigkeit ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (10, 42) unter Zwischenschaltung eines drehzahlabhängigen Steuerelementes an die Druckleitung (31, 27) eines bereits vorhandenen hydraulischen Steuersystems angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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