DE1250670B - Anordnung zur Steuerung des hydraulischen Krafthebers eines Ackerschleppers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

AOIb

Deutsche Kl.: 45 a - 6s/ uo

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

M 64626 III/45 a

31. Juli 1963

21. September 1967

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung des hydraulischen Krafthebers eines Ackerschleppers zum Heben und Senken eines Kupplungsgestänges für ein landwirtschaftliches Gerät, bei der eine hydraulische Pumpe und eine Hauptsteuerventileinrichtung vorgesehen sind, welche in eine den Kraftheber speisende, eine diesen entleerende und eine neutrale Stellung einstellbar sind, in der das im Kraftheber enthaltene Druckmittel blockiert ist, wobei eine automatische Steuerung der Hauptsteuerventileinrichtung in Abhängigkeit entweder von der Zugkraft oder von dem hydraulischen Druck in dem Kraftheber vorgesehen ist.

Ackerschlepper mit Kraftheber sind bekannt und geeignet, mit den verschiedensten landwirtschaftliehen Geräten und Werkzeugen zusammenzuarbeiten. Häufig sind die Geräte oder Werkzeuge mit Hilfe eines Dreipunktgestänges an den Ackerschlepper anbaubar und mit Hilfe des auf das Dreipunktgestänge einwirkenden Krafthebers in ver- ao schiedene Höhenlagen bewegbar. Andere Geräte werden von dem Ackerschlepper lediglich nachgezogen, während bei einer dritten Anbaumöglichkeit das Gewicht des nachgezogenen Gerätes teilweise mit Hilfe z. B. des Dreipunktgestänges oder eines an- as deren Anbaugestänges und des Krafthebers auf die Antriebsräder des Ackerschleppers übertragen werden kann, um die Zugkraft des Schleppers zu erhöhen.

Um diesen verschiedenen Anbaumöglichkeiten Rechnung zu tragen, sind Anordnungen zum Steuern des hydraulischen Krafthebers bekannt. Diese weisen neben einer Pumpe ein Hauptsteuerventil im hydraulischen Kreis des Krafthebers auf, dessen beweglicher Ventilkörper in eine die Flüssigkeitsströmung zum bzw. vom Kraftheber freigebende und in eine Sperr-Stellung bewegbar ist, in welcher die Flüssigkeitsströmung vojn und zum Kraftheber blockiert ist. Der bewegliche Ventilkörper ist durch Federkraft in eine seiner Stellungen vorgespannt und kann mittels einer Hand- und/oder einer automatischen Steuereinrichtung entgegen der Federkraft verstellt werden. So ist es bekannt, eine automatische Verstellkraft für das Hauptsteuerventil von der zwischen Ackerschlepper und angehängtem Gerät wirkenden Zugkraft abzuleiten. Alternativ oder zusätzlich dazu hat man eine Verstellkraft von der Arbeitshöhenlage des Gerätes abgeleitet und auf das Hauptsteuerventil zur Einwirkung gebracht. In beiden Fällen hat es der Schlepperfahrer in der Hand, den Sollwert für die Zugkraft und/oder den Sollwert für die Lagesteuerung willkürlich über einen Handhebel einzustellen.

Anordnung zur Steuerung des hydraulischen
Krafthebers eines Ackerschleppers

Anmelder:

Massey-Ferguson Inc., Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Thielecke, Dr.-Ing. R. Döring
und Dipl.-Phys. Dr. J. Fricke, Patentanwälte,
München 2, Josephspitalstr. 7

Als Erfinder benannt:

Ernest Virden Bunting, Detroit, Mich.;

Edwin Joseph Skiba, Warren, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. August 1962 (214123)

Bei diesen Anordnungen kann ein gemeinsamer Bedienungshebel für beide Systeme vorgesehen sein, der über einen Schwenkbereich das eine System und einen anderen Schwenkbereich das andere System zur Wirkung bringt. Aber auch dann, wenn jeweils ein Bedienungshebel für jedes System vorgesehen ist, sind diese nur in bestimmter gegenseitiger Abhängigkeit bedienbar, so daß immer nur das eine System auf das Hauptsteuerventil des Krafthebers einwirkt.

Es hat sich gezeigt, daß selbst bei einem Ackerschlepper mit Zugkraftsteuerung und Lagesteuerung nicht allen vorkommenden Betriebsverhältnissen ausreichend Rechnung getragen werden kann. Um die Anpassungsmöglichkeiten der Arbeitsweise eines solchen Ackerschleppers zu erweitern, ist deshalb vorgeschlagen worden, eine vom Druck im hydraulischen Kraftheber abhängiges Steuerungssystem vorzusehen, welches selbsttätig auf das Hauptsteuerventil steuernd einwirkt, wobei der Sollwert des Druckes mittels Hand eingestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß dem Schlepperfahrer die Möglichkeit in die Hand gegeben wird, die beiden Steuerungssysteme wahlweise alternativ oder auch gemeinsam einzusetzen und damit die Arbeitsweise des Ackerschleppers in Verbindung mit dem diesem

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zugeordneten Gerät sehr variabel und an die je- steuerung bzw. für die Lagesteuerung wirksam ist.

weiligen Verhältnisse feinfühlig anpassungsfähig zu Dadurch wird für die Bedienungsperson eine ein-

gestalten. fache und übersichtliche Einstellanordnung ge-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- troffen, ohne daß dadurch die Vielseitigkeit der Belöst, daß für die Einstellung der druckabhängigen 5 triebsmöglichkeiten beeinträchtigt wird.
Steuerung und der Zugkraftsteuerung voneinander Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schemaunabhängig verstellbare Quadrantenhebel vorgesehen tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungssind und daß bei eingestellter Zugkraftsteuerung die beispielen näher erläutert.

Drucksteuerung unabhängig von der mit dem Qua- Fig. 1 zeigt in Seitenansicht den hinteren Teil drantenhebel jeweils eingestellten Stellung der Zug- io eines Ackerschleppers mit Kraftheber und Dreikraftsteuerung in Abhängigkeit vom Überschreiten punktaufhängung sowie eines angehängten Gerätes, des mit dem Quadrantenhebel eingestellten Druckes bei dem es sich im dargestellten Beispiel um ein im Kraftheber automatisch auf die Hauptventil- Bodenbearbeitungsgerät handelt;
einrichtung im Sinne einer Verminderung des F i g. 2 und 3 veranschaulichen die Anordnung zur Druckes zur Einwirkung gelangt. Mit Hilfe der un- 15 Steuerung des Krafthebers;
abhängig voneinander einstellbaren Quadrantenhebel F i g. 4 zeigt im Schnitt die Quadrantenhebel;
hat es der Schlepperfahrer in der Hand, die Zug- F i g. 5 zeigt schematisch die Verteilung der Einkraftsteuerung und die Drucksteuerung unabhängig Stellbereiche des einen Quadrantenhebels bei einer und wahlweise abwechselnd oder gleichzeitig auf je- besonderen Ausbildung der Steueranordnung,
weils einen bestimmten Sollwert der Zugkraft und 20 Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in des hydraulischen Druckes einzustellen. Gleichzeitig F i g. 1 ein Anwendungsfall der Erfindung angedeutet, ist dabei Sorge dafür getragen, daß bei gemeinsamem Es handelt sich um eine von einem Ackerschlepper T Einsatz beider Steuerungssysteme diese sich sinnvoll mit Hilfe eines Kupplungsgestänges und einer Zugergänzen und ohne gegenseitige Störung ihre Steuer- stange 25 nachgezogenes Bodenbearbeitungsgerät 32 funktion auf das Hauptsteuerventil ausüben können. 25 mit eigenen Stützrädern 37 und hydraulischem Ver-Die getrennte Einstellbarkeit der beiden Steuerungs- Stellzylinder 35. Das Kupplungsgestänge weist zwei systeme bildet dabei eine Voraussetzung dafür, daß untere Lenker 22 zur Abstützung der Zugstange 25 beide Systeme nebeneinander wirksam werden kön- auf. Weiterhin sind oben zwei Lenker 60 vorgesehen, nen und die Anordnung ohne Eingriff der Be- die jeweils mit einem Ende am Schlepper gelagert dienungsperson bei Änderung der Arbeitsverhältnisse 30 sind und mit ihrem anderen Ende Hubstangen 78 selbsttätig »entscheiden« können, unter welcher tragen, deren untere Enden an den unteren Lenkern Kontrolle das Hauptsteuerventil jeweils arbeiten soll. 22 angelenkt sind. An den Lenkern 60 greifen Hub-Wenn z. B. bei einem Pflug mit Bodenrädern und arme 59 an, die auf einer Hubwelle 58 vorgesehen Pflugscharen der Schlepper auf Grund sich ändern- sind, die mittels des hydraulischen Krafthebers 52, der Bodenverhältnisse beginnt, durchzudrehen, ist es 35 53 (Fig. 2) rotiert wird. Die Zugstange25 ist bei 26 erwünscht, einen Teil des Gerätegewichts zur zu- und die unteren Lenker 22 sind bei 23 an einem sätzlichen Belastung des Schleppers auf diesen zu parallel zur Fahrtrichtung gegen die Kraft von verlagern, um sofort wieder, wenn die Schlepperräder Federn 40 am Schlepper verschiebbaren Rahmen 24 greifen, in die Zugkraftsteuerung umzuschalten. Die angelenkt, wobei die Zugkraft vom Schlepper über neue Anordnung ermöglicht dieses momentane Aus- 40 die Federn und den Rahmen auf die Zugstange 25 weichen von der Zugkraftsteuerung auf die Druck- übertragen wird.

kontrolle ohne weiteres und führt diesen Wechsel Mit Hilfe des Krafthebers und der Hubstangen 78

automatisch aus. kann über die unteren Lenker 22 ein Teil des Ge-

Gleichzeitig werden bei dieser Steuerung Druck- wichtes des Gerätes 32 auf den Ackerschlepper T

spitzen im Kraftheberzylinder vermieden, und zwar 45 übertragen werden, was weiter unten noch näher

ohne daß das üblicherweise vorhandene Überdruck- erläutert wird.

ventil ansprechen muß. Es wird also nicht einfach Der Kraftheber 52, 53 wirkt mit seinem nur ein-

»Druck abgelassen«, sondern das System so einge- seitig hydraulisch beaufschlagbaren Stößel 56 auf

steuert, daß die Druckspitze vermieden wird. einen Arm 57 der Hubwelle 58. Sein Speisekreis um-

Gleichzeitig sorgt die Drucksteuerung für einen 5° faßt eine Pumpe 50 in einem Ölbehälter 51 und eine ruhigen Betrieb. Sie wirkt auf die Zugkraftkontrolle Ventileinrichtung 62 mit einem durchbohrten verdämpfend ein, indem sie verhindert, daß plötzliche schiebbaren Hauptsteuerventilkörper 63 (Fig. 3), und starke Zugkräfte heftige Signalimpulse an das welcher die Verbindung zwischen der Ventildruckhydraulische System im Sinne des »Hebens« geben. kammer 66 und der Ventilabflußkammer 65 steuert. Dadurch wird vermieden, daß das Gerät abrupte 55 Von der Druckleitung der Pumpe 50 zweigt vor dem Bewegungen oder Schwingungen oder Schläge nach Ventil 62 die Speiseleitung 67 für· den Kraftheber 52, oben und unten ausführt. Bei gleichzeitig arbeiten- 53 ab. Wenn sich der Schieber 63 in der neutralen den Systemen spricht also die Drucksteuerung stets Mittenstellung befindet, sind beide Kammern 65, 66 an, und zwar unabhängig von der jeweiligen Ein- gesperrt, so daß kein Öl zur Saugseite der Pumpe stellung der Zugkraftsteuerung, wenn ein vor- 60 gelangen und kein Öl aus der Speiseleitung 67 über eingestellter Druck im Kraftheber überschritten wird, die Kammer 66 abfließen kann. Bewegt sich der und steuert das Hauptsteuerventil in Richtung auf Schieber aus dieser Stellung nach unten, kann Öl aus eine Druckminderung. der Leitung 67, Kammer 66 und Schlitz 68 in den

Vorteilhafterweise ist die Anordnung unter Hinzu- Behälter 51 (F i g. 2) austreten. Der Kraftheber beziehung der bekannten Höhenlagesteuerung so ge- 65 wegt sich in Richtung »Senken«. Wird der Ventiltroffen, daß der zweite Quadrantenhebel in an sich schieber 63 nach oben bewegt, bleibt die Kammer 66 bekannter Weise zwei Einstellbereiche aufweist, in geschlossen, während die Pumpe über Kammer 65 denen der Quadrantenhebel jeweils für die Zugkraft- und Schlitze 69 ansaugen und in Leitung 67 pumpen

kann. Der Kraftheber arbeitet dann in Richtung »Heben«.

Die Schütze 68 bzw. 69 können so ausgebildet sein, daß sie bei zunehmender Auswanderung des Schiebers 63 aus der Mittelstellung einen zunehmenden Strömungsquerschnitt freigeben. Der Ventilschieber 63 ist nachgiebig mit einer Ventilstange 70 verbunden und wird durch eine Feder 74 nach oben, also in die nur die Kammer 66 speisende Stellung vorgespannt. Die Ventileinrichtung 62 umfaßt in dem dargestellten Beispiel noch eine Dämpfungseinrichtung 165 mit Einstellvorrichtung 169,170. Diese sind nicht ein Teil der vorliegenden Erfindung und bedürfen daher auch keiner weiteren Erläuterung.

Der Hauptsteuerschieber 63 wird im dargestellten Beispiel über ein Zwischenglied 76 in Form eines bei 77 gelagerten zweiarmigen Hebels verschoben. Auf diesen wirken eine Zugkraftsteuerung und eine Drucksteuerung ein. Bei dem Ausführungsbeispiel ist außerdem auch noch eine Lagesteuerung vorgesehen, die jedoch auch entfallen kann. Die Ausbildung der einzelnen Steuereinrichtungen kann beliebig sein. Zum besseren Verständnis wird jedoch eine konkrete Ausführungsform nachfolgend beschrieben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Zugkraft von dem axial gegen die Kraft der Feder 40 verschiebbaren Rahmen 24 mit Hilfe eines Winkelhebels 89 abgeleitet. Dessen Bewegungen werden über Gestängeglieder 88 sowie 82 und 83 auf einen Einstellarm 81 übertragen, der mit einem Ende über einen Lenker 84 und eine Leerwegverbindung 86 auf das eine Ende des Zwischengliedes 76 einwirken kann, und zwar auf Grund der Leergangverbindung 86 nur in einer Richtung, entgegen der Kraft der Feder 74. Der Einstellarm 81 weist eine Ausnehmung 97 auf, in welche die Rolle 96 einer Einstellscheibe 94 eingreift, um die Lage des Einstellarmes 81 über den Handhebel 75 und die Welle 92 zu bestimmen.

Die Einstellscheibe 94 weist auf ihrer anderen Seite eine zweite Rolle 100 auf, die auf das eine Ende eines Einstellhebels 101 einwirkt, welcher zu der Lagesteuerung gehört. Die jeweilige Lage des an das Kupplungsgestänge angekuppelten Gerätes wird im dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Arm 57 der Hubwelle 58 mit Hilfe eines Fühlhebels 107 abgetastet. Der abgetastete Wert wird über ein normalerweise steifes Federglied 103 auf den Einstellhebel 101 übertragen, dessen anderer Arm über eine Verbindungsstange 104 mit Leerwegverbindung 105 ebenfalls auf das Zwischenglied 76 einwirken kann, und zwar wiederum nur in einer Richtung, der Kraft der Feder 74 entgegen.

Die dritte Steuerung, nämlich die Drucksteuerung, umfaßt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine hydraulische Betätigungseinrichtung B für das Hauptsteuerventil 62 mit in einer Zylinderbohrung 110 spielendem Servokolben 112, der durch eine Rückführfeder 114 beaufschlagt sein kann und mit seinem Stößel 113 ebenfalls auf das Zwischenglied 76 in Richtung entgegen der Feder 74 einwirken kann. Die Betätigungseinrichtung B steht über eine Abzweigleitung 124 mit der Speiseleitung 67 des Krafthebers 52, 53 in Verbindung, und zwar über eine Druckfühleinrichtung A und ein Filter 125. Die Druckfühleinrichtung A umfaßt im dargestellten Beispiel einen dem Druck in der Leitung 67 und der Gegenwirkung einer Feder 126 ausgesetzten Ventilschieber 118 mit abgeschrägtem Schieberkopf 119, der die Verbindung zwischen der Speiseleitung 67 und der Betätigungseinrichtung B bzw. zwischen dieser und einer Abflußöffnung 123 mit Drosselöffnung 123 a, die in den ölsumpf 51 führt, steuert. Der einstellbare Anschlag 140 α begrenzt die Bewegung des Schiebers 118 nach rechts in Fig. 3, während der Schieber über einen verjüngten Abschnitt auf einen Stößel 130 und durch diesen auf den Federteller 129 einwirkt. Das andere Ende der Feder 126 stützt sich auf einem Widerlager

ίο 131 ab, das über die Gestängeverbindung 140 willkürlich verschoben werden kann.

Zur Einstellung der Federkraft der Feder 126 dient im dargestellten Beispiel der Handhebel 132, der über die Hohlwelle 134 auf eine Kurbelscheibe 135 einwirkt, an welcher die Kurbel 137 angelenkt ist. Diese wirkt über einen Winkelhebel auf die Gestängeverbindung 140 ein.

Für bestimmte, hier nicht interessierende Verhältnisse ist noch eine weitere Einstellvorrichtung

ao 150,155 vorgesehen, die ebenfalls auf das Zwischenglied 76 einwirken kann.

Wie Fig. 4 erkennen läßt, sind die beiden Quadrantenhebel 75 und 132 unabhängig voneinander über gesonderte Einstellquadranten 75 λ

as und 133 verschiebbar. Die beiden Wellen 92,134 sind in einer Büchse 93 gelagert, die in dem Schleppergehäuse 54 befestigt ist. Auf die Hohlwelle 134 ist die Kurbelscheibe 135 aufgekeilt, an welche die Kurbelstange 137 bei 36 angelenkt ist. Die innere Welle 92 trägt die Einstellscheibe 94 mit den Einstellrollen 96 und 100.

Im dargestellten Beispiel ist der Quadrantenhebel

75 sowohl der Zugkraftsteuerung als auch der Lagesteuerung zugeordnet. Die Quadranteneinstellbereiche sind aus Fig. 5 ersichtlich. Darin bedeuten C der Bereich für die Lagesteuerung, D der Bereich für die Zugkraftsteuerung, E die Transportstellung mit angehobenem Kupplungsgestänge. Dazwischen liegt ein Übergangsbereich.

Wesentlich ist, daß durch den zweiten Quadrantenhebel 132 die Drucksteuerung unabhängig von der Zugkraftsteuerung und gegebenenfalls unabhängig sowohl von der Zugkraftsteuerung als auch von der Lagesteuerung zur Wirkung gebracht werden kann.

Man erkennt, daß je nach der Stellung des Handhebels 75 auf dem Einstellquadranten 75 α der Sollwert der Zugkraft oder der Sollwert der Gerätehöhenstellung in einem durch die Quadrantenbereiche bestimmten Umfange verändert werden können. Innerhalb des jeweils eingestellten Bereiches arbeiten die Steuerungen automatisch, um den in der ausbalancierten Lage blockierten Kraftheber bei sich ändernden Verhältnissen so zu beeinflussen, daß der vorgegebene Zustand automatisch wieder eingestellt wird. Zusätzlich kann der Sollwert des hydraulischen Druckes im Kraftheber 52, 53 mit Hilfe des Handhebels 132 und der Feder 126 eingestellt werden, wobei die Betätigungseinrichtung B die beiden anderen Steuersysteme übersteuern kann. Wenn beispielsweise während der Zugkraftsteuerung der hydraulische Druck in dem Kraftheber den durch die Feder 126 vorgegebenen Wert übersteigt, wird der Ventilschieber 118 zurückgedrückt, so daß Drucköl in zunehmendem Maße aus der Mündung 121 der Zweigleitung 124 in die Zylinderbohrung 110 gelangen kann. Der Kolben drückt dabei das Zwischenglied

76 unabhängig von der Stellung des Gestänges der Zugkraftsteuerung nach unten, wobei der Haupt-

Steuerschieber 63 über seine Neutralstellung in die untere Stellung gelangt, in welcher Öl aus der Leitung 67, Kammer 66 und Schlitze 68 abströmen kann, bis der Ventilschieber 118 wieder schließt. Sinkt der Druck dagegen unter den Sollwert ab, wandert Schieber 118 nach rechts, bis öl aus der Betätigungseinrichtung B hinter dem Schieberkopf ll9 durch die Drosselöffnung 123 α verzögert abströmen kann.

Ein Druckbegrenzerventil 141,144 sorgt für eine Druckentlastung, wenn z. B. der Schieber 118 in der linken Stellung in F i g. 3 ankommt. Das Ventil 141 ist so ausgebildet, daß es bei einem hohen Druck anspricht, nach dem Ansprechen aber erst bei einem sehr niedrigen Systemdruck wieder schließt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung des hydraulischen Krafthebers eines Ackerschleppers zum Heben und Senken eines Kupplungsgestänges für ein landwirtschaftliches Gerät, bei der eine hydraulische Pumpe und eine Hauptsteuerventileinrichtung vorgesehen sind, welche in eine den Kraftheber speisende, eine diesen entleerende und eine neutrale Stellung einstellbar sind, in der das «5 im Kraftheber enthaltene Druckmittel blockiert ist, wobei eine automatische Steuerung der Hauptsteuerventileinrichtung in Abhängigkeit entweder von der Zugkraft oder von dem hydraulischen Druck in dem Kraftheber vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der druckabhängigen Steuerung (A) und der Zugkraftsteuerung (24, 81, 83) voneinander unabhängig verstellbare Quadrantenhebel (132, 75) vorgesehen sind und daß bei eingestellter Zugkraftsteuerung die Drucksteuerung unabhängig von der mit dem Quadrantenhebel (75) jeweils eingestellten Stellung der Zugkraftsteuerung in Abhängigkeit vom Überschreiten des mit dem Quadrantenhebel (132) eingestelltes Druckes im Kraftheber (52, 53) automatisch auf die Hauptventileinrichtung (62) im Sinn einer Verminderung des Druckes zur Einwirkung gelangt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Haupsteuerventil auch in Abhängigkeit von der Höhenlage des Gerätes steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Quadrantenhebel (75) in an sich bekannter Weise zwei Einstellbereiche aufweist, in denen der Quadrantenhebel jeweils für die Zugkraftsteuerung (24, 81, 83) bzw. für die Lagesteuerung (101, 103, 107) wirksam ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 055 864.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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