DE1951833B2 - Hydraulische anlage an fahrbaren arbeitsmaschinen zur hoehenverstellung eines anbaugeraets - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anlage an fahrbaren landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen zur Höhenverstellung eines Anbaugeräts, insbesondere zur Haspelverstellung an Erntemaschinen, mit einer Druckmittelquelle, einem Druckmittelbehälter und einem doppelt beaufschlagten Arbeitszylinder, in dem ein Differentialkolben dicht und gleitend geführt ist, der zwei Zylinderräume begrenzt und mindestens eine Kolbenstange hat, und wöbe· einer der Zylinderräume mit einer Arbeitsleitung an ein 3-Wege/ 3-Positionen-Steuerventil angeschlossen ist, dessen Steuerschieber in seiner Mittelstellung die Arbeitsleitung von einer von der Druckmittelquelle zum Steuerventil führenden Druckleitung und einer vom Steuerventil zum Druckmittelbehälter führenden Rücklaufleitung trennt, in einer Endstellung die Druckleitung mit der Arbeitsleitung verbindet und von der Rücklaufleitung trennt, und der in der anderen Endstellung wenigstens die Arbeitsleitung mit der Rücklaufleitung verbindet.

Bei bekannten hydraulischen Anlagen mit doppeltwirkendem Zylinder (DT-AS 1165 960) sind jeweils doppeltwirkende Steuerventile den Zylindern zugeordnet Die Zylinderräume sind dadurch ständig voneinander getrennt. Bei Fahrzeugen mit solchen hydraulischen Anlagen treten jedoch leicht Schaden an Zylindern und am Gestänge als Folge von Druckstößen auf. Überfährt beispielsweise ein Mähdrescher Hindernisse, dann treten dabei Schwingbewegungen am Mähdrescher auf. die diese unerwünschten Druckstöße unter anderem im Haspelzylinder hervorrufen.

Ferner ist eine elektrohydraulische Anlage bekannt (FR-PS 12 10 926), bei der beide Zylinderräume eines Differentialkolbens über eine Drossel miteinander verbunden sind. Hier steht aber der der kleinen Kolbenstirnfläche zugewandte Zylinderraum unmittelbar mit einer Pumpe in Verbindung; der andere Zylinderraum ist nur durch einen elektrohydraulischen Druckregler zum Rücklaufbehälter entlastbar. Ein einfach wirkendes, zwischen eine Druckmittelquelle und einen Zylinderraum geschaltetes Steuerventil zum Heben, Senken oder Halten des Differentialkolbens fehlt. Ein Dämpfen von Druckstößen ist nicht beabsichtigt.

Auch ist es bekannt, ein 3/3-Wegeventil mit einer solchen Schaltfunktion auszurüsten, daß ein Verbraucheranschluß in einer Mittelstellung abgesperrt und in zwei Endstellungen wahlweise mit einem Zulauf oder einem Rücklauf verbunden ist (Zoebl: Ölhydraulik: Ausgabe 1963, S. 199). Ferner sind Anlagen bekannt, bei denen solche Wegeventile einen einfachwirkenden Arbeitszylinder steuern (Bosch-Druckschriften VDT-AKYb/SEA, Blatt 1 und 2 von 1954).

Bekannt ist auch eine hydraulische Anlage zur Haspelverstellung an einem Mähdrescher, die einen doppelt beaufschlagten Arbeitszylinder mit einem Differentialkolben sowie ein 3-Wege/3-Positionen-Ventil aufweist. Das 3/3-Wegeventil steuert eine Arbeitsleitung, die zu einem Zylinderraum mit der größeren Kolbenstirnfläche führt, während der andere Zylinderraum mit einem zweiten, einfachwirkenden Arbeitszylinder verbunden is'. Bei dieser Anlage ist ein die Arbeitsleitung absicherndes Druckbegrenzungsventil zwischen die Zylinderräume des ersten Arbeitszylinders geschaltet. Über dieses Druckbegrenzungsventil strömt Druckmittel von der Arbeitsleitung direkt zum zweiten Zylinder, wenn die Kolbenstange des ersten Zylinders ausgefahren ist und der Systemdruck über den Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils steigt, um einen Gleichlauf beider Arbeitszylinder zu erreichen. Eine Drossel zwischen beiden Zylinderräumen fehlt. Das Problem der Schwingungsdämpfung spielt hier keine Rolle (US-PS 30 14 345).

Darüber hinaus ist es bekannt, bei einer hydraulischen Anlage mit einem einfachwirkenden Arbeitszylinder ein Drossel-Rückschlagventil zwischen eine vom Wegeventil zum Arbeitszylinder führende Arbeitsleitung und eine Speicherleitung zu schalten. Mit dieser Anlage lassen sich zwar Schwingungen eines Miihtisches dämpfen. Diese Anlage verwendet jedoch einen einfachwirkenden Arbeitszylinder, einen Hydrospeicher sowie ein 7/4-Wegeventil und baut entsprechend aufwendig (FR-PS 15 30 874).

Ferner ist aus der US-PS 26 27 985 ein hydraulischer Stoßdämpfer mit einem Differentialkolben für einen Kranausleger bekannt. Im Differentialkolben sind zwei Druckbegrenzungsventile zum Absichern jeweils eines Zylinderraumes angeordnet, die zusätzlich über eine Leitung mit Absperrventil miteinander verbindbar sind. Das Absperrventil steuert nur eine Verbindung zwischen diesen beiden Kammern, aber nicht Verbindungen zu einer Pumpe und einem Rücklauf. Eine Drossel-

stelle zwischen beiden Zylinderräumen ist nicht vorhanden. Die Schwingungsdämpfung wird hier von den Druckbegrenzungsventilen übernommsn, während das Absperrventil nur zum Verstellen des Stoßdämpfers dient.

Bekannt ist ferner eine hydraulische Anlage (US-PS 32 50 073) mit einem Arbeitszylinder mit DifLrentialkolben, dessen beide Zylinderräume über ein handbetätigtes Ventil miteinander verbindbar sind. Ein zwischen Pumpe und Arbeitszylinder geschaltetes 3/3-Wegeventil fehlt, ebenso eine Drossel. Die Pumpe ist unmittelbar mit der Hochdruckseite des Arbeiiszylinders verbunden. Zum Betrieb der Anlage sind zusätzliche Ventile im Differentialkolben und in einer von der Niederdruckseite des Arbeitszylinders zum Behälter führenden Rücklaufleitung vorgesehen. Bei dieser Anlage geht es nicht um das Problem der Schwingungsdämpfung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei hydraulischen Anlagen an fahrbaren Arbeitsmaschinen mit von doppeltbeaufschlagten Arbeitszylindern betätigten Anbaugeräten ein Einfachsteuergerät zu verwenden und darüber hinaus eine Dämpfungseinrichtung zu schaffen, um durch Schwingbewegungen an der fahrenden Arbeitsmaschine in den Zylindern hervorgerufene Druckstöße zu verhindern oder zumindest weitgehend zu reduzieren, und somit die Lebensdauer der Anlagen wesentlich zu verlängern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zylinderräume über eine Drosselstelle miteinander verbunden sind.

Für die hydraulische Verstellung der Haspel eines Mähdreschers ist das Zylinder-Kolben-Aggregat zwischen Haspelträger und Mähtisch angeordnet. Dabei mündet vorte^:lhafterweise die Arbeitsleitung in den Zylinderraum, der durch die größere Kolbenstirnfläche begrenzt ist.

Die Drosselstelle zwischen den Zylinderräumen kann, wie es für die jeweilige Bauart der Anlage am zweckmäßigsten ist, einstellbar sein und direkt im KoI-ben oder in einem Kanal in der Zylinderwand angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt in

F i g. 1 Mähtisch und Haspel am Fahrgestell eines Mähdreschers in Seitenansicht in vereinfachter Darstellung,

F i g. 2 die hydraulische Anlage in vereinfachter Darstellung,

F i g. 3 eine Abwandlung von Teilen nach F i g. 2,

F i g. 4 eine weitere Abwandlung von Teilen nach F i g. 2.

An einem Mähdrescher mit einem Fahrgestell 1 ist ein Mähtisch 2 um eine Achse 3 am Fahrgestell 1 schwenkbar angelenkt. Ein Hubzylinder 4 ist ebenfalls schwenkbar am Fahrgestell 1 angeordnet und nimmt einen dicht und gleitend geführten Hubkolben 5 auf. Der Hubkolben 5 ist mit einer Kolbenstange 6 verbunden, die schwenkbar am Mähtisch 2 befestigt ist. Über eine erste Arbeitsleitung 7 ist der Hubzylinder 4 an ein nicht dargestelltes Regelsteuergerät angeschlossen, das in ebenfalls nicht dargestellter Weise den Hubzylinder 4 mit einer zentralen Druckmittelquelle 8 (F i g. 2) oder einem zugehörigen Druckmittelbehälter 9 verbindet oder trennt, um den Mähtisch 2 zu heben, zu senken, oder in der gerade eingenommenen Höhe zu halten. Eine Leitung 10 führt von der ersten Arbeitsleitung 7 zu einem am Fahrgestell 1 angeordneten Hydrospeicher 11, der als Feder für den Mähtisch 2 dient.

Am Mähtisch 2 ist nahe seinem oberen Ende eine Achse 12 angeordnet, auf dsr zwei Trägerarme 13 mit einer Haspel 14 schwenkbar gelagert sind. Ein Arbeitszylinder 15 ist schwenkbar am Mähtisch 2 angelenkt und nimmt einen dicht und gleitend geführten Kolben 16 auf. Der Kolben 16 ist mit einer Kolbenstange 17 verbunden, die schwenkbar an einem der Trägerarme 13 befestigt ist. Mit seinen Stirnflächen 18 und 19 begrenzt der Kolben 16 zwei Räume 20 und 21 im Arbeitszylinder 15. In den Zylinderraum 20 mündet eine zweite Arbeitsleitung 22. Von ihr führt eine Leitung 23 mit einer Drosselstelle 24 zum anderen Zylinderraum 21. Die Arbeitsleitung 22 ist an einen Kanal 25 eines Steuergeräts 26 angeschlossen, das über einen Druckkanal 27, in den eine Druckleitung 28 mündet, mit der als Pumpe 8 dargestellten Druckmittelquelle verbunden ist. Ein Rücklaufkanal 29 des Steuergeräts 26 ist an eine Rücklaufleitung 30 angeschlossen, die in den Druckmittelbehälter 9 mündet. Zwischen dem Druckkanal 27 und dem Rücklaufkanal 29 ist ein Kanal 31 mit einem zum Rücklaufkanal 29 hin öffnenden Druckbegrenzungsventil 32 angeordnet. Das am Mähdrescher angeordnete Steuergerät 26 ist als 3/3-Wegeventil ausgebildet, dessen Steuerschieber 33 mit einem Handhebel 34 betätigbar ist. In der Neutral-(Mittel)stellung des Steuerschiebers 33 ist der Druckkanal 27 mit dem Rücklaufkanal 29 verbunden und der an die Arbeitsleitung 22 angeschlossene Kanal 25 abgesperrt. In der Hubstellung des Steuerschiebers 33 ist der Druckkanal 27 mit dem Kanal 25 zur Arbeitsleitung 22 verbunden und der Rücklaufkanal 29 abgeschlossen. In der Senkstellung des Steuerschiebers 33 ist sowohl der Druckkanal 27 als auch der an die Arbeitsleitung 22 angeschlossene Kanal 25 mit dem Rücklaufkanal 29 verbunden.

Soll die Haspel 14 gegenüber dem Mähtisch 2 verstellt, beispielsweise gehoben werden, dann schiebt der Fahrer mit dem Handhebel 34 den Steuerschieber 33 in die Hubsteüung (nach links). Von der Pumpe 8 gefördertes Druckmittel gelangt durch die Druckleitung 28, den Druckkanal 27, den Steuerschieber 33, den Kanal 25 und die Arbeitsleitung 22 in den Raum 20 des Arbeitszylinders 15. Der Kolben 16 wird aus dem Raum 20 in den Raum 21 bewegt. Das aus dem Raum 21 verdrängte Druckmittel gelangt durch die Steuerleitung 23 mit der Drosselstelle 24 in die Arbeitsleitung 22 und von dort auch noch in den Zylinderraum 20. Gleichzeitig schwenkt die Kolbenstange 17 die Trägerarme 13 mit der Haspel 14 um die Achse 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, d. h. vom Mähtisch 2 weg. Nimmt die Haspel 14 die gewünschte Lage gegenüber dem Mähtisch 2 ein, dann stellt der Fahrer mit dem Handhebel 34 den Steuerschieber 33 wieder in die oben beschriebene Neutralstellung zurück. Der Kanal 25 ist abgeschlossen, und von der Pumpe 8 gefördertes Druckmittel gelangt durch den Rücklauf 29,30 zurück in den Behälter 9. Soll die Haspel 14 gesenkt, d.h. näher an den Mähtisch 2 gestellt werden, dann bewegt der Fahrer mit dem Handhebel 34 den Steuerschieber 33 in die Senkstellung (nach rechts). Der über die Arbeitsleitung 22 mit dem Kanal 25 verbundene Arbeitszylinder 15 ist dann ebenso wie der Druckkanal 27 an den Rücklauf 29, 30 zum Behälter 9 angeschlossen. Druckmittel aus dem Zylinderraum 20 strömt durch die Arbeitsleitung 22, den Kanal 25, den Steuerschieber 33, den Rücklaufkanal 29 und die Rücklaufleitung 30 zum Druckmittelbehälter 9 ab. Der Kolben 16 bewegt sich in den Zylinder-

raum 20, und die Kolbenstange 17 schwenkt die Trägerarme 13 mit der Haspel 14 um die Achse 12 auf den Mähtisch 2 zu, bis die gewünschte Lage der Haspel 14 gegenüber dem Mähtisch 2 erreicht ist, und der Fahrer den Steuerschieber 33 wieder in die Neutralstellung zurückstellt.

Außer den verhältnismäßig kurzen Stellzeiten für die Haspeleinstellung nimmt der Steuerschieber 33 seine Neutralstellung ein. In dieser Stellung ist — wie oben bereits beschrieben — der Arbeitszylinder 15 vom Druckmittelzu- und -ablauf abgeschlossen. Mähdrescher gehören jedoch auch zu den Fahrzeugen, die über ungleichmäßiges Gelände fahren müssen. Obwohl durch die Federwirkung der Reifen und durch den den Mähtisch 2 mit abfedernden Hydrospeicher 11 gewisse von Bodenunebenheiten hervorgerufene Stöße aufgefangen und zumindest abgeschwächt werden, treten doch immer wieder — durch Massenkräfte erzeugt — unerwünschte Schwingbewegungen am Mähdrescher auf. Sie können besonders im Resonanzfall durch die im hydraulischen System auftretenden Druckspitzen zerstörend wirken. Diese Druckspitzen werden vermieden und somit die hydraulische Anlage — beispielsweise für die Haspelverstellung — vor Schäden bewahrt, in dem zwischen die vom Kolben 16 begrenzten Zylinderräume 20 und 21 die als Drossel 24 ausgebildete Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist. Tritt im Zylinderraum 20 eine durch Schwingungen hervorgerufene Druckspitze auf. so kann sich der Kolben 16 etwas aus dem Zylinderraum 20 in den Zylinderraum 21 bewegen, weil das dabei aus dem Zylinderraum 21 verdrängte Druckmittel durch die Steuerleitung 23 und die Drosselstelle 24 in den Zylinderraum 20 gelangen kann. Tritt nach der den Druckstoß hervorrufenden Relativbewegung des Mähtisches 2 auf die Haspel 14 zu ein Wegschwenken des Mähtisches 2 von der Haspel 14 ein, dann folgen der Kolben 16 und die mit ihm verbundene Haspel 14 dieser Bewegung gedämpft nach unten. Denn es ist nicht wie bei den bekannten doppeltbeaufschlagten Arbeitszylindern, bei denen beide Zylinderräume vollständig voneinander getrennt sind, ein durch den Druckstoß hervorgerufenes extremes Druckverhältnis zwischen den Zylinderräumen 21 (sehr hoch) und 20 (sehr niedrig) entstanden, das ein schlagartiges Nachfolgen des Kolbens 16 in den Zylinderraum 20 mit der Haspel 14 bei einer Abwärtsbewegung des Mähtisches 2 mit dem Arbeitszylinder 15 bewirkt, weil durch die Stcuerleitung 23 mit der Drosselstelle 24 der Druckunterschied in den beiden Zylinderräumen 20 und 21 gering gehalten wird. Das tritt schon durch das oben beschriebene Ausweichen eines Teils des Druckmittels vom Zylinderraum 21 in den Zylinderraum 20 ein, wenn der Mähtisch 2 auf die Haspel 14 zu schwingt und der

ίο Druck im Zylinderraum 20 steigt. Beim nachfolgenden raschen Wegschwenken des Mähtisches 2 mit dem Arbeitszylinder 15 bewirkt der Druckabfall im Zylinderraum 20 einerseits eine Bewegung des Kolbens 16 in diesen Zylinderraum hinein, andererseits wird auch Druckmittel aus dem Zylinderraum 21 höheren Drucks durch die Steuerleitung 23 in den Zylinderraum 20 »nachgesaugt«, so daß die Kolbenbewegung in den Zylinderraum 20 hinein gedämpft wird und die Druckspitzen, wenn nicht verhindert, so doch stark reduziert werden, und die Anlage dadurch nicht mehr beschädig! wird.

Die Drosselstelle bewirkt, daß die Eigenfrequenz der auf den Arbeitszylinder wirkenden Masse so verändert wird, daß sie nicht mehr mit der Erregerfrequenz übereinstimmt.

Eine abgewandelte Ausführung der Verbindung der beiden Zylinderräume 20 und 21 ist in F i g. 3 gezeigt. Der im Arbeitszylinder 15 geführte Kolben 16 ist mit einer die Zylinderräume 20 und 21 verbindenden, als Drosselstelle dienenden Bohrung 35 versehen, die dieselbe Wirkung hat wie die in der Steuerleitung 23 angeordnete Drosselstelle 24 der Anlage nach F i g. 2.

In einer weiteren Abwandlung der Anlage nach F i g. 2 ist in F i g. 4 ein Kanal 36 im Arbeitszylinder 15 gezeigt, der von der Arbeitsleitung 22 ausgeht und in den Zylinderraum 21 mündet. In dem Kanal 36 wiederum ist eine Drosselstelle 37 angeordnet. Ie nach Zweckmäßigkeit können alle Drosselstellen auch veränderbar sein.

Die Erfindung kann auch bei fahrbaren Arbeitsmaschinen nicht-landwirtschaftlicher Art Verwendung fin den, bei denen vergleichbare Probleme vorliegen, wie z. B. bei Baumaschinen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Anlage an fahrbaren landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen zur Höhenverstellung eines Anbaugeräts, insbesondere zur Haspelverstellung an Erntemaschinen, mit einer Druckmitlelquelle, einem Druckmittelbehälter und einem doppelt beaufschlagten Arbeitszylinder, in dem ein Differentialkolben dicht und gleitend geführt ist, der zwei Zylinderräume begrenzt und mindestens eine Kolbenstange hat, und wobei einer der Zylinderräume mit einer Arbeitsleitung an ein 3-Wege-/3-Positionen-Steuerventil angeschlossen ist. dessen Steuerschieber in seiner Mittelstellung die Arbeitsleitung von einer von der Druckmittelquelle zum Steuerventil führenden Druckleitung und einer vom Steuerventil zum Druckmittelbehälter führenden Rücklaufleitung trennt, in einer Endstellung die Druckleitung mit der Arbeitsleitung verbindet und von der Rücklaufleitung trennt, und der in der anderen Endstellung wenigstens die Arbeitsleitung mit der Rücklaufleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (20 und 21) über eine Drosselstelle (24, 35, 37) miteinander verbunden sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsleitung (22) in den Zylinderraum (20) mündet, der durch die größere Kolbenstirnfläche (18) begrenzt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (35) in einem den Kolben (16) axial durchsetzenden Kanal ausgebildet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (37) in einem Kanal (36) in der Wand des Arbeitszylinders (15) angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (24, 37) einstellbar ist.