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Hydraulische Kraftheberanlage für Ackerschlepper Die Erfindung betrifft
eine hydraulische Kraftheberanlage für Ackerschlepper, bei der die auf ein an den
Schlepper angel bautes Arbeitsgerät ausgeübten Kräfte mittels eines in einem Meßzylinder
verschiebbaren Kolbens auf eine Flüssigkeitssäule übertragen werden, die andererseits
auf das Stellglied eines den Zufluß zu bzw. den Abfluß von einem Kraftzylinder des
Krafthebers steuernden Steuerventils einwirkt.
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Bei den bisher bekannten Steuerungen für hydraulisehe Krafthebereinriohtungen
für Ackerschlepper, bei denen die Lage des Kratthebers abhängig von den auf das
von dem Kraftheber getragene Arbeitsgerät übertragenen Kräften gesteuert wird, ist
ein diese auf das Arbeitsgerät übertragene Kraft übertragendes Glied beweglich gelagert
und gegen eine als Kraftmeßorgan wirZ
kende Feder abgestützt, wobei
die Auslenkung dieses Übertragungsgliedes, bei der die übertragende Kraft und die
Feder kraft sich das Gleichgewicht halten, als die Steuergröße dient, die auf das
Steuerorgan für den hydraulischen Kraftheber einwirkt. Entsprechend ist bei einer
bekannten hydraulischen Kraftheberanlage der Art, auf. die sich die Erfindung bezieht,
ein Übertragungsglied in Form eines einarmigen Hebels vorgesehen, an dessen einem
Ende einerseits die auf das Arbeitsgerät zu übertragenden Kräfte und andererseits
eine Feder angreifen. Dieser Hebel ist dann mit dem Kolben des Meßzylinders verbunden,
der Uber ein hydraulisches Gestänge auf das Stellglied des den Zufluß zu bzw. den
Abfluß von dem Kraftheberzylinder steuernden Steuerventils einwirkt (DAS 1 276 959).
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Alle Federn für derartige Meßwertgeber weisen eine gewisse Hysteresis
auf. Diese Federn müssen einen sehr großen Ansprechbereich Uberbrücken, und zwar
gegebenenfalls sowohl in Richtung einer Druckkraft als auch in Richtung einer Zugkraft.
Entsprechend dem großen Ansprechbereich müssen die Federn in der Lage sein, große
Kräfte aufzunehmen und dabei mit Rücksicht auf die realisierbaren Federwege eine
sehr steile Kennlinie aufweisen. Die Anforderungen an die Feder bedingen, daß in
Serien hergestellte Federn sehr unterschiedlich sind, d.h. bezüglich der Kennung
eine starke Streuung aufweisen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die auf das jeweilige
Arbeitsgerät zu übertragende
Kraft sehr stark von der Art des Arbeitsgerätes
abhängig ist.
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Der Meßwertgeber muß deshalb jeweils auf das angehängte Arbeitsgerät
eingestellt werden. Bei den bisher bekannten Meßwertgebern sind hierzu umfangreiche
Umbauarbeiten, die nur bei stehenden Ackerschlepper ausgeführt werden können, erforderlich,
sei es. daß midestens eine Schraubenfeder gegen eine andere sit anderer Kennung
ausgetauscht werden muß oder Ansahlage für Drehstabfedern verstellt werden müssen
oder die Gestänge derart verändert werden müssen, daß sie it anderem Hebelarm an
dem Übertragungsglied angreifen. Derartige Veränderungen können nicht stufenlos
vorgenommen werden und die Tatsache, daß sie nur während des Stillstandes des Schleppers
vorgenomnan werden kunden, macht es unmöglich, daß der Fahrer die Auswirkung der
Veränderung sofort erkennt. Die Widerstände in dem komplizierten gestänge ergeben
Störgrößen, die den Regelerfolg ungünstig beeintlussen. Da die Dämpfung derartiger
Federn nicht beeinflußt werden kann, ist man gezwungen, komplizierte starre Dämpfungsorgane
in das Regelsteflergerät einzubauen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Kraftheberanlage
zu schaffen, bei der die Anpassung der Steuerung an die besonderen Anforderungen
des Jeweiligen Arbeitsgerätes und des3eweils bearbeiteten Bodens während der Arbeit
mit dem Gerät, also während der Fahrt des Ackerschleppers erfolgen kann, so daß
sie in ihrer Auswirkung unmittelbar beobachtet werden
kann und die
Einstellung an die Auswirkung angepaßt werden kann.
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Vorzugsweise soll dabei eine sturenlose Verstellbarkeit ermöglicht
sein.
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Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung bei einer hydraulischen Kraftheberanlage
der eingangs genannten Art in der Leitung zwischen dem Meßzylinder und dem Stellglied
ein nur unter einem bestimmten Mindestdruckgefälle öffnendes Ventil angeordnet.
Bei Überschreiten einer durch das Mindestdruckgefälle gegebenen Grenze der aur das
Arbeitsgerät übertragenen Kraft öffnet das.
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Ventil, so daß sich eine Einwirkung auf das Stellglied der Art ergibt,
daß das Arbeitsgerät angehoben wird. Dadurch wird die auf das Arbeitsgerät übertragene
Kraft verringert' bis das Mindestdruckgefälle unterschritten wird und folglich das
Ventil wieder schließt. Dadurch kehrt dann auch das Stellglied in seine Schließlage
zurück, so daß keine weitere Veränderung der Lage des Krafthebers mehr bewirkt wird.
Um einen Steuereingriff sowohl dann zu erzielen, wenn die auf das Arbeitsgerät übertragene
Kraft nach oben von dem vorgesehenen Wert um ein bestimmtes Mindestmaß abweicht
wie auch nach unten, ist in Weiterausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in
die Leitung zwischen dem Meßzylinder und dem Stellglied zwei in entgegensetzte Richtung
öffnende, zueinander parallel geschaltete Ventile, die jeweils unter einem vorbestimmten,Mindestdruckgefälle
öffnen, angeordnet sind. SelbstverständDich kann die Funktion dieser
beiden
Ventile auch in einem einheitlichen Ventil vereinigt sein.
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Um willkürlich die Kraft, bei der ein Regeleingriff erfolgt, verändern
zu können, ist in Weiterausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Ventil bzw.
die Ventilebezüglich der Größe des Mindestdruckgefälles willkürlich verstellbar
ist bzw. sind.
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Weiterhin ist in Weiterausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß
der Kolben in dem Meßzylinder doppoltwirkend ist und beide Seiten des Meßzylinders
über Je eine Leitung mit einer Seite des Stellgliedes verbunden sind. Dadurch ergibt
sich in beiden Kraftwirkungsrichtungen eine zwangsläufige Übertragung mittels Druckerhöhung
in der Flüssigkeitssäule, so daß das Stellglied in einem geschlossenen Übertragungssystem
eingespannt ist.
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Ferner ist in Weiterausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß an
die Leitung zwischen dem Meßzylinder und dem Stellglied, vorzugsweise zwischen dem
Ventil bzw. den Ventilen und dem Stellglied, eine eine Steuerfunktion übertragende
Leitung angeschlossen ist.
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Diese weitere Leitung kann, wie an sich bekannt, mit einem Zylinder
verbunden sein, der mi.t einem die Lage des Arbeitsw gerätes abtastenden Organ zusammenwirkt,
so daß zusätzlich
zu der Kraftwirkung auf den Kolben im Meßzylinder
auch die Lage des Arbeitsgerätes bzw. eine Veränderung dieser Lage auf das Stellglied
einwirkt. Dabei ist es möglich, willkürlich be tätigbare Ventile vorzusehen der
Art, daß diese weitere zu dem die Lage abtastenden Organ führende Leitung abgesperrt
werden kann, so daß trotz. Vorhandenseins dieser weiteren Leitung lediglich die
auf den Kolben im Meßzylinder einwirkende Kraft auf das Stellglied einwirkt. Andererseits
kann ein Ventil vorgesehen sein, durch das die an den Meßzylinder angeschlossene
Leitung bzw. angeschlossene Leitungen abgesperrt werden, so daß lediglich das die
Lage des Arbeitsgerätes abtastende Organ auf das Stellglied einwirkt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
diese weitere Leitung mit einem von einer am Antrieb des Ackerschleppers auftretenden
Meßgröße beeinflußten Organ in Verbindung steht. Diese- Meßg*ffi$e. kann das Antriebsdrehmoment
oder die Drehzahldirrerenz zwischen einem angetriebenen und einem nicht angetriDenen
Fahrzeugrad, also der Schlupf am angetriebenen Rad, sein. Bei Ackerschleppern mit
Fahrantrieb über hydrostatisches Getriebe ist dabei vorgesehen, daß die an die Leitung
zwischen Meßzylinder und Stellglied angeschlossene weitere Leitung mit der Förderleitung
des hydrostatischen Getriebes in Verbindung steht, so daß sich der Förderdruck unmittelbar
oder vorzugsweise mittelbar über einen Kraftuntersetzer
auf das
Stellglied auswirkt. Bei einem Ackerschlepper mit Antrieb durch eine Brennkraftmaschine
kann vorgesehen sein, daß die genannte Leitung an ein die Belastung der Brennkraftmaschine
messendes Organ angerohlossen ist, beispielsweise bei einer Einspritzbrennkraftmaschine
mit einem Zylinder verbunden ist, in dem ein mit der Stellstange der Einspritzpumpe
verbundener Kolben verschiebbar ist.
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In fernerer Weiterausgestaltung der Erfindung ist eine an sich zum
bekannte Verbindung willkürlichen' einwirken auf das Stellglied vorgesehen. Bei
der Anlage gemäß der Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft, daß die Hub-
bzw. Senkbewegungen des Krafthebers infolge der bfNnungscharakteristiken der Ventile
nicht ruckartig erfolgen und die Steuervorgänge, falls gewünscht, mit einer gewissen
Verzögerung erfolgen können, so daß kleine bzw. kurzzeitige Impulse keinen Regeleingriff
bewirken. Dadurch wird unnötig häufiges Verändern der Laxe des Arbeitsgerätes vermieden.
Es ist nicht erforderlich, Federn umzubauen oder Lenker des Dreipunktgestänaes an
verschiedenen Gelenkstellen anzumontiren. Auch sind zusätzliche Dämpfungseinrichtungen
im Regelsteuergerät nicht erforderlich unå erübrigen sich sogenannte Reaktionsregelungen.
Der Fahrer des Åckerschleppers hat die Möglichkeit, wahrend der Arbeit optimal die
Regelempfindlichkeit einzustellen, da er sofort vergleichbar die Auswirkung einer
Verstellung während der Arbeit bemerkt. Dabei ist die Anlage
unabhängig
davon, ob die im Oberlenker oder die im Unterlenker des Dreipunktgestänges auftretenden
Kräfte zur Einwirkung auf den Kolben im Meßzylinder herangezogen wurden In der Zeichnung
ist ein Ausftthruigabeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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An dem Rumpf 1 des im weiteren nicht mehr dargestellten Ackerschleppers
ist das Treibrad 2 in nicht weiter dargestellter Weise gelagert und ist in dem Gelenkpunkt
3 der Oberlenker 4 des Dreipunktgestänges gelagert. Die beiden Unterlenker 5 liegen
parallel zueinander, so daß in der Zeichnung nur einer zu erkennen ist und sind
Jeweils in einem Gelenk 6 an einem Zwischenhebel 7 gelagert, der seinerseits in
einem Geink 8 am Rumpf 1 des Schleppers gelagert ist. Der Hebel 7 ist als zweiarmiger
Hebel ausgestaltet, an dessen oberen Arm 9 eine Kolbenstange lo angreift, die mit
einem Kolben 11 verbunden ist.
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Oberlenker 4 und Unterlenker 5 sind durch eine Verbindungsstange 12
verbunden0 Die Unterltin<er 5 sind starr mit einem Bodenbearbeitu6. gsgerät 13
verbunden. An den Unterlenkern 5 greift weiterhin eine Tragstange 14 an, die am
freien Bnde eines Kraftheberarmes 15 angelenkt ist. An dem Kraftarm 16 des Krafthebers
greift eine Kolbenßtange 17 an, die mit einem Kolben 18 verbunden ist, der in dem
Kraftheberzylinder 19 verschiebbar ist. Dieser ist über eine Leitung 20 an ein 4/3
Wegeventil 21 angeschlossen, das über eine Leitung 22 mit einer
Pumpe
23 verbunden ist und über eine Leitung 24 mit einem drucklosen Speicherbehälter
25 verbunden ist. An dem Stellglied .des Ventils 21 greifen zwei Schubstangen 26
an, von denen die in der Zeichnung rechte mit einem Kolben 27 und die in der Zeichnung
linke mit einem Kolben 28 verbunden ist. Der Kolben 27 ist in einem Zylinder 29
verschiebbar, an den eine Leitung 30 angeschlossen ist, die sich in zwei Leitungen
31 und 32 aufteilt. In der Leitung 31 ist ein Ventil 33 angeordnet und in der Leitung
32 ist ein Ventil 34 angeordnet. Die Leitungen 71 und 32 vereinigen sich hinter
den Ventilen 33 und 34 zu der Leitung 35, die an eine Seite des Zylinders 36 angeschlossen
ist, in der der Kolben 11 verschiebbar ist. Die andere Seite des Zylinders 36 ist
über die Leitung 57 mit dem Zylinder 38 verbunden, in dem der Kolben 28 verschiebbar
ist Zum Ausgleich der in dem System 29 bis 38 gegebenenfalls auftretenden Leere
verlusten ist der Zylinder 36 an einen Speicherbehälter 25 derart angcachlossen,
da9 dieser gegenüber Jedem Punkt des genannten Systems ein Gefälle aufweist. Dabei
sind Maßnahmen ergriffen, daß durch den Anschluß des Behälters 25 an den Zylinder
36 die Übertragungfunkt'iön des Kolbens 11 nicht behindert wird,- vielmehr lediglich
gegebenenfalls auftretende Leckverluste ausgeglichen werden.
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An die Leitung 3o ist weiterhin eine Leitung 4o angeschlossen, die
zu einem Organ 41 ,führt, das die Lage der Stellstange der
Einspritzpumpe
des Dieselmotors des Ackerschleppers und bzw.
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insbesondere oder den Förderdruck im hydrostatischen Getriebe des
Ackerschleppers abtastet. An den der Leitung 4o gegenüber liegenden Druckraum des
Organs 41 ist eine durch ein willkürlich betätigbares Ventil absperrbare Leitung
angeschlossen, die zu /1 dem kolbenseitigen Druckraum des Zylinders 38 fUhrt.
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Das Stellglied des Ventils 21 ist weiterhin mit einem Handhebel 42
derart verbunden, daß Versohiebungen der Kolben 27 und 28 auf das Stellglied des
Ventils 21 einwirken, auch wenn der Handwhebel 42 seine Lage nicht ändert und andererseits
mittels des Handhebels 42 das Stellglied des Ventils 21 verschoben werden kann,
auch wenn die Kolben 27 und 28 ihre Lage nicht ändern. Über ein nur angedeutetes
Gestange 43 ist wahlweise eine Verbindung zwischen dem Hebel 42 und einem die Lage
des Kraftheberarmes 15 abtastenden Glied 44 herstellbzr.
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Die Wirkungsweise ist folgender Dadurch das Arbeitsgerät 13 werden
bei der Arbeit Kräfte auf den Unterlenker 5 aulsgyaübt, die sich über den doppelarmigen
Hebel 7 auf den Kolben 11 übertragen. Hat die an dem Arbeitsgerät 13 wirkende Kraft
eine solch Richtung, daß die von dem Kolben 11 auf die Flüssigkeit in dem Zylinder
36 ausgeübte Kraft zu einer Druckerhöhung in der Leitung 35 führt, so bleibt die
Anlage unverändert, solange der Druck in der Leitung 45 geringer ist 13 als Mindestansprechdruck
in dem Ventil 34. Wird dieser Mindestansprechdruck Jedoch überschritten, öffnet
das Ventil 34 und verbindet dadurch die Leitung 35 mit den Leitungen 32 und 30,
so daß
der Kolben 27 nach in der Zeichnung links verschoben wird.
Dadurch wird das Stellglied des Ventils 21 derart verschoben, daß die Leitung 20mit
der Förderleitung 22 der Pumpe 23 verbunden wird. Dadurch fördert die Puppe 23 in
den Zylinder 19, so daß der Kolben 18 aus diesen verdrängt wird und mittels des
Kraftarmes 16 den Kraftheberarm 15 anhebt, so daß mittels der Tragstange 14 die
Unterlenker 5 und damitdas Arbeitsgerät 13 angehoben werden. Da somit das Arbeitsgerät
13 nur weniger in den Boden eindringt, werden die Kräfte die das Arbeitsgerät 13
auf die Unterlenker 5 Uberträgt, geringer. Dadurch übt auch der Kolben ll eine geringere
Kraft auf die Flüssigkeit aus und das Ventil 34 schließt wieder. Unter Wirkung in
der Zeichnung nicht dargestellter Federn kehrt das Stellglied des Ventils 21 in
die in der Zeichnung dargestellte Mittellage zurück, in der es die Leitung 20 abschließt
und die Leitungen 22 und 24 miteinander verbindet. Wirkt in den Unterlenkern 5 eine
Kraft, die den Kolben 11 in der Richtung belastet, daß der Druck in der Leitung
37 erhöht und der Druck in der Leitung 36 abgesenkt wird, so öffnet in umgekehrter
Weise das Ventil 33, so daß die Kolben 28 und 27 sich derart verschieben, daß das
Stellglied des Ventils 21 die Leitung 20 mit der drucklosen Rücklaufleitung 24 verbindet.
In diesem Fall senkt sich der Kraftheberarm 15 und das Arbeitsgerät 13 dringt tiefer
in den Boden ein, bis das Druckgefälle zwischen den Leitungen 31 und 35 so gering
geworden ist, daß das Ventil 33 schließt. Sind die Ventile 33 und 34 geschlossen,
ist
der Kolben 11 zwischen den Flüssigkeitssäulen auf beiden Seiten des Zylinders 36
eingespannt. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Federn kann bewirkt werden,
daß bei völlig unbelasteter Anlage der Kolben 11 in die Mittellage im Zylinder.zurckkehrt,
die auch für den Ausgleich der Leckverluste in dem System 27 bis 38 wesentlich ist.
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Jedes der Ventile 33 und 34 ist mit einem willkürlich betätigbaren
Stellhebel 45 versehen, durch den die Federvorspannung in dem Ventil und damit das
Mindestdruckgefälle, unter dem das Ventil öffnet, willkürlich verstellbar ist. Die
beiden Hebel 45 können in in der Zeichnung nicht dargestellter Weise zu gemeinsamer
Verstellung miteinander verbunden sein, so daß beide Ventile 33 und 34 stets auf
das gleiche Druckgefälle eingestellt sind. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß
für die beiden Funktionen unterschiedliche Druckgefälle eingestellt werden.
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PatentansprUche