DE19612717A1 - Hydraulische Steueranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung für ein mit einem Auslagearm gehaltenes Bodenbearbeitungsgerät, vorzugsweise für ein Mähwerk, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige hydraulische Steueranordnungen werden insbesondere bei Bodenbearbeitungsgeräten verwendet, die an Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise einem Straßen-Unterhaltungsfahrzeug angebaut sind. In Fig. 1, auf die bereits an dieser Stelle hingewiesen sei, ist eine Anwendung dargestellt, bei der ein Mähwerk 2 an einem Nutzfahrzeug 4 angelenkt ist. Mit einer derartigen Einrichtung können Straßenrandbereiche während des Fahren des Fahrzeuges gemäht werden. Gemäß Fig. 1 ist das Mähwerk 2 über einen Auslegearm 6 schwenkbar an einer Konsole 8 des Nutzfahrzeuges 4 angelenkt.

Die Einstellung der Betriebsposition, das heißt die Höheneinstellung des Mähwerkes 2 erfolgt durch Verschwenken des Auslegearms 6, wobei diese Verschwenkung mittels eines Hydraulikzylinders 10 erfolgt, der an die Zentralhydraulik des Nutzfahrzeuges 4 angeschlossen ist. Auf diese Weise läßt sich durch Ausfahren des Hydraulikzylinders 10 der Auslegearm 6 nach oben bewegen, so daß das Mähwerk 2 in seine Fahrposition gebracht wird, in der kein Mähen erfolgt. Durch Einfahren des Hydraulikzylinders 10 wird das Mähwerk 2 in seine in Fig. 1 gezeigte Arbeitsstellung gebracht.

Es sind eine Vielzahl von Mähwerkkonstruktionen be­ kannt, wobei jedoch häufig Mähwerke, beispielsweise Front­ schlegelmähwerke mit hydraulischem Antrieb (Hydromotor) verwendet werden, die ein erhebliches Eigengewicht aufwei­ sen können. Da das Mähwerk 2 nicht mit seinem vollen Ge­ wicht auf dem Boden aufliegen soll, wird über den Hydrau­ likzylinder 10 eine Gegenkraft aufgebracht, über die das Mähwerk 2 in seiner Betriebsposition abgestützt ist, so daß dieses nur mit einem Teilgewicht auf dem Boden aufliegt.

In Fig. 2 ist das Grundprinzip einer hydraulischen Steueranordnung zur Ansteuerung des Hydraulikzylinders 10 gemäß Fig. 1 dargestellt. Aus einem Tank T wird mittels einer Pumpe 12 Hydraulikfluid entnommen und über eine Ventileinrichtung, beispielsweise ein Wegeventil 14 je nach dessen Schaltstellung entweder zum stangenseitigen Zylinderraum 16 (Ringraum) oder zum kolbenseitigen Zylinderraum 18 gefördert, so daß der Zylinder 10 entweder ausgefahren (Anheben des Mähwerks 2) - linke Schaltstellung in Fig. 2 - oder eingefahren (Absenken des Mähwerks 2) - rechte Schaltstellung in Fig. 2 - wird. Das heißt, zum Aus­ fahren des Hydraulikzylinders wird der kolbenseitige Zylin­ derraum 18 mit Hydraulikfluid versorgt, während zum Einfah­ ren des Hydraulikzylinders 10 der stangenseitige Zylinder­ raum 16 mit Druck beaufschlagt wird. Der jeweils andere Zylinderraum 16 bzw. 18 ist über das Wegeventil 14 mit dem Tank verbunden, so daß das Hydraulikfluid aus diesem Zylin­ derraum abströmen kann. Wenn der Hydraulikzylinder seine vorbestimmte Ausfahrposition (Betriebsposition des Mähwer­ kes) erreicht hat, wird das Wegeventil 14 in seine Sperr­ stellung gebracht.

Um den für die Teilabstützung des Mähwerkgewichtes F_G benötigten Gegendruck im kolbenseitigen Zylinderraum 18 aufzubauen, ist in der Zuleitung zu diesem ein einstellba­ res Druckventil 20 vorgesehen, über das der Maximaldruck im Zylinderraum 18 einstellbar ist. Dieses Druckventil 20 ist aus der Druckbegrenzungsstellung in eine Durchströmstellung bringbar, in der das Fluid zum Ausfahren des Hydraulikzy­ linders 10 von der Pumpe 12 über das Wegeventil 14 in den Zylinderraum 18 förderbar ist. Das Druckventil 20 ist ein­ stellbar ausgebildet, so daß der Gegendruck auf den ge­ wünschten Wert einstellbar ist.

Um beispielsweise Schwingungen des Mähwerks ausgleichen zu können oder um eine schnelle Rückstellung des Hydraulikzylinders bei dem Überfahren von Bodenunebenheiten zu gewährleisten, ist dem Druckzylinder 10 ein Federelement zugeordnet, das in Betriebsposition wirkt. Dieses Federelement ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 als Hydrospeicher 22 ausgebildet, der zwischen dem kolbenseiti­ gen Zylinderraum 18 und dem Druckventil 20 vorgesehen ist und beim Absenken des Mähwerks in die Betriebsposition mit dem an Druckventil 20 eingestellten Gegen- oder Ladedruck aufgeladen wird. Das heißt, bei einem Absenken des Mähwerkes 2, beispielsweise aufgrund einer Vertiefung wird der Zylinderraum 18 komprimiert, so daß der Druck im Hydrospeicher 22 ansteigt. Nach dem Durchfahren der Vertiefung wird der Hydrozylinder 10 durch den Druck im Hydrospeicher 22 schnell wieder in seine Arbeitsposition gebracht.

Eine derartige Anordnung hat allerdings beim Überfahren von Erhöhungen den Nachteil, daß die Aufwärtsbewegung des Mähwerkes 2 durch den Druck im Hydrospeicher 22 unterstützt wird, so daß das Mähwerk 2 nach dem Überfahren der Uneben­ heit nicht schnell genug in seine Betriebsposition nach un­ ten zurück bewegt werden kann, da das Einfahren des Hydro­ zylinders gegen den Druck im Hydrospeicher 22 erfolgt. Durch die Wirkung des Hydrospeichers 22 beim Überfahren ei­ ner Erhebung kann es insbesondere bei schnellfahrendem Fahrzeug vorkommen, daß eine erhebliche Strecke nicht oder nur unzureichend gemäht werden kann. Die hohe Fahrgeschwin­ digkeit des Nutzfahrzeuges 4 wird jedoch angestrebt, da dieses in der Regel auf einer normalen Straße fährt und so­ mit kein Hindernis für nachfolgende Fahrzeuge bilden soll­ te. In dem Fall, in dem eine unzureichende Mähwirkung er­ zielt wird, müßte der Fahrer ordnungsgemäß zurücksetzen und die mangelhafte Stelle nochmals bearbeiten und dabei die Fahrgeschwindigkeit entsprechend gering halten, so daß ein Überschwingen des Mähwerkes 2 verhindert werden kann.

Die dabei erreichte Fahrgeschwindigkeit ist allerdings derart niedrig, daß zum einen der Mähvorgang zu lange dau­ ert und daher aus betriebswirtschaftlichen Gründen unzweck­ mäßig ist, zum anderen besteht aufgrund der geringen Fahr­ geschwindigkeit des Nutzfahrzeuges eine erhebliche Behinde­ rung der anderen Verkehrsteilnehmer.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zu schaffen, bei der mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand ein verbessertes Ansprechverhalten erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, die Federkonstante des auf den Aus­ legearm wirkenden Federelementes mit einer veränderbaren Federrate zu versehen, kann beispielsweise beim Ausfahren des Hydraulikzylinders eine steilere Federkennlinie einge­ stellt werden, so daß die gegen das Eigengewicht des Mäh­ werks wirkende Gegenkraft abgesenkt wird und somit das Mäh­ werk nach dem Überfahren der Erhebung schnell wieder in seine Betriebsposition zurückbewegt wird. Beim Durchfahren einer Absenkung wirkt eine vergleichsweise flache Feder­ kennlinie, so daß eine relativ hohe Gegenkraft aufgebracht wird, die dazu führt, daß das Mähwerk nicht jeder Vertie­ fung aufgrund des hohen Eigengewichtes folgt. Durch diese Schaltung wird das Mähwerk in optimaler Weise im Bereich der gewünschten Mähposition gehalten, so daß gegenüber dem Stand der Technik eine erheblich gleichmäßigere Mähwirkung erzielbar ist, die auch hohen ästhetischen Anforderungen genügt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, das Federelement als Hydrospeichersystem mit zumin­ dest zwei Teilspeichern auszuführen, wobei ein Teilspeicher den Hydrozylinder in seine Absenkrichtung vorspannt. Dieser Teilspeicher unterstützt beim Überfahren einer Erhöhung die durch das Eigengewicht des Mähwerks aufgebrachte Kraft, so daß ein Überschwingen des Mähwerks beim Überfahren der Er­ hebung zuverlässig verhindert wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird darin gesehen, das Hydrospeichersystem mit zwei Teil­ speichern auszuführen, die derart miteinander verschaltet sind, daß jeweils ein Teilspeicher einem der Zylinderräume des Hydrozylinders oder ein Teilspeicher beiden Zylinder­ räumen zugeordnet ist. Durch diese variable Zusammenschal­ tung der Teilspeicher läßt sich die oben beschriebene Ände­ rung der Federkonstanten des Hydrospeichers bewirken.

Die Ventilschaltung, über die die beiden Teilspeicher miteinander verbunden sind, enthält vorteilhafterweise ein Wechselventil, über das sichergestellt ist, daß immer der größere der beiden Drücke in den Teil speichern zu dem kol­ benstangenseitigen Zylinderraum geführt wird, so daß in op­ timaler Weise die Eigengewichtskraft des Mähwerkes unter­ stützt wird.

Die Verbindung des Hydrospeichersystems läßt sich vor­ teilhafterweise über zwei Schaltventile unterbrechen, die zwischen dem Hydrospeichersystem und dem kolbenseitigen bzw. dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum ausgebildet sind.

Zum Laden des Systems ist ein Speicherladeventil vorge­ sehen, über das die beiden Teilspeicher des Hydrospeicher­ systems auf den Systemdruck aufladbar sind.

Das Speicherladeventil hat vorzugsweise ein Zwei-Wege-Ventil mit zwei nachgeschalteten Rückschlagventilen, über die unter Umgehung des Wechselventiles die beiden Teilspei­ cher aufladbar sind.

Die Schaltventile zum Abtrennen des Hydrospeichersy­ stems vom Hydraulikzylinder werden vorteilhafterweise als hydraulisch betätigte Absperrventile ausgeführt, die durch einen Steuerdruck ansteuerbar sind, der am Hydraulikkreis eines hydraulisch betätigten Mähwerkes abgegriffen wird.

Um die Bauteilgröße und die Kosten des Systems auf ein Minimum zu reduzieren, wird jeder Teilspeicher durch zwei parallel geschaltete kleinere Hydrospeicher gebildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeuges, das mit einem hydraulisch anhebbaren Mähwerk verse­ hen ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bekannten Hy­ draulikschaltung zum Abstützen des Mähwerkes aus Fig. 1;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Hydraulikschaltung zur Ab­ stützung des Mähwerkes aus Fig. 1;

Fig. 4, Fig. 5 Prinzip-Darstellungen der Hydraulikschaltung aus Fig. 3 bei unterschiedlichen Betriebszuständen und

Fig. 6 Federkennlinien des erfindungsgemäßen Hydrospeicher­ systems.

In Fig. 3 ist ein Hydraulikschaltschema der erfindungs­ gemäßen Hydraulikschaltung für ein Nutzfahrzeug 4 mit einem Mähwerk 2 gemäß Fig. 1 dargestellt. Der Einfachheit halber wurde dabei derjenige Schaltungsteil weggelassen, der die Pumpen- und Tankanordnung sowie das Wegeventil zur Auftei­ lung der Hydraulikströme auf die Zylinderräume 16 und 18 umfaßt. Prinzipiell gleicht dieser Teil der Schaltung dem­ jenigen, wie er in Fig. 2 dargestellt wurde.

In der erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung wird ein Frontschlegelmäher 2 (Fig. 1) verwendet, der über einen Hy­ dromotor 24 angetrieben wird. Dieser wird in bekannter Weise über eine nicht dargestellte Pumpe mit Hydraulikfluid versorgt.

Die Abstützung des Auslegearms 6 (Fig. 1) erfolgt auch bei der erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung über einen Hy­ draulikzylinder 10, dessen Zylinderräume, das heißt der stangenseitige Zylinderraum 16, im folgenden Ringraum 16 genannt und der kolbenseitige Zylinderraum 18 über Pumpen­ leitungen 26 bzw. 28 (über den weggelassenen Schaltungs­ teil) wahlweise mit Hydraulikfluid versorgbar sind.

In der Verbraucherleitung 28 ist ein Druckventil 20 vorgesehen, das als Druckbegrenzungsventil ausgeführt ist. In seiner federvorgespannten Grundstellung ermöglicht das Druckventil 20 nur eine Fluidströmung hin zum kolbenseitigen Zylinderraum 18. Bei umgekehrter Fluidströmung in der Verbraucherleitung 28 wird das Druckventil 20 mit seiner Druckbegrenzungsfunktion wirksam, wobei der Druck in der Verbraucherleitung 28 als gegen die Federvorspannkraft wirkender Steuerdruck aufgebracht wird, der einen Ventilkegel des Druckventils 20 in seine Öffnungsstellung bringt, in der eine Druckentlastung von der Verbraucherleitung 28 hin zum Tank stattfinden kann. Das Druckventil 20 ist einstellbar ausgeführt, so daß der Druck in der Verbraucherleitung 28 je nach Einsatzfall va­ riabel gestaltet werden kann.

Das erfindungsgemäße Hydrospeichersystem 30 bildet praktisch eine Verbindung der beiden Verbraucherleitungen 26 und 28. Dabei zweigt von jeder Verbraucherleitung 26, 28 eine Speicherleitung 32 bzw. 34 ab, wobei die Speicherleitung 32 zum Eingangsanschluß eines ersten Absperrventils 36 und die Speicherleitung 34 zum Eingangsanschluß eines zweiten Absperrventils 38 geführt sind.

Beide Absperrventile 36, 38 sind hydraulisch betätigte 3/2-Wegeventile, die jeweils über eine Feder in ihre Sperr­ stellung vorgespannt sind und die über einen Steuerdruck in ihre Durchgangsstellung bringbar sind, der über eine Steu­ erleitung 50 vom Zulaufdruck des Hydromotors 24 abgegriffen wird. Das heißt, bei betätigtem Hydromotor 24 werden die Absperrventile 36 und 38 aus ihrer Sperrstellung (a) in ei­ ne Durchgangsstellung (b) gebracht.

Der Ausgangsanschluß des ersten Absperrventils 36 ist über einen Leitungsabschnitt 40 zu zwei parallel geschalte­ ten Hydrospeichern 42, 44 geführt. Der Leitungsabschnitt 40 erstreckt sich dann weiter zu einem Eingang eines Wechselventils 45. Der andere Eingang des Wechselventils 45 ist zu einem Leitungsabschnitt 43 geführt, über den das Wechselventil 45 mit zwei weiteren Teilspeichern 46, 48 verbunden ist.

Der Ausgang des Wechselventils 45 ist mit dem Ausgangs­ anschluß des zweiten Absperrventils 38 verbunden. Dieses ist ebenfalls über eine Feder in seine Sperrstellung (a) vorgespannt, in der über das Wechselventil 45 keine Strö­ mung des Hydraulikfluids aus den Hydrospeichern 42-48 hin zur Verbraucherleitung 26 erfolgen kann. Der über die Steuerleitung 50 dem Zulauf des Hydromotors 24 entnommene Steuerdruck ist zur nichtfedervorgespannten Seite des Ventilschiebers des zweiten Absperrventils 38 geführt, so daß bei Druckaufbau am Hydromotor 24 auch das zweite Absperrventil 38 in seine Öffnungsstellung (b) gebracht wird, in der eine Verbindung der Hydrospeicher 42-48 über das Wechselventil 45 mit der Verbraucherleitung 26 ermöglicht ist.

Von der Verbraucherleitung 28 zweigt eine Ladeleitung 52 ab, die zum Eingangsanschluß einer Speicherladeventilanordnung 54 geführt ist. Diese hat ein 3/2-Wegeschaltventil 55, dessen Ausgangsanschluß mit einem Ladeleitungsabschnitt 56 verbunden ist, von dem zwei Zweigleitungen 58, 60 abzweigen, von denen die Zweigleitung 58 mit dem Leitungsabschnitt 40 verbunden ist, während die Zweigleitung 60 mit dem anderen Leitungsabschnitt 43 verbunden ist. In den Zweigleitungen 58 und 60 ist jeweils ein Rückschlagventil 62 bzw. 64 angeordnet, das eine Durchströmung der zugeordneten Zweigleitung 60 bzw. 62 hin zu den Hydrospeichern 46, 58 bzw. 42, 44 ermöglicht. Die Zweigleitungen 58, 60 mit den Rückschlagventilen 62, 64 wirken als By-pass-Leitungen zur Umgehung des Wechselventils 45.

In der Schaltstellung (b) des 3/2-Wegeventils 55 ist die Verbindung der Ladeleitung 52 mit dem Ladeleitungsab­ schnitt 56 unterbrochen, während diese Verbindung in der Schaltstellung (a) hergestellt ist.

Die Ansteuerung des Wegeventils 55 erfolgt einerseits über eine Ventilfeder und über eine Steuerleitung 66 mit der der Druck hinter dem Druckventil 20 als Steuerdruck ab­ gegriffen wird. Die andere Steuerseite des Wegeventils 55 wird mit dem Druck in der Verbraucherleitung 28 beaufschlagt, so daß das Wegeventil 55 bei Druckaufbau in der Verbraucherleitung 28 und vor dem Druckventil herrschenden Tankdruck in seine Öffnungsstellung (a) bringbar ist.

Im folgenden sollen nunmehr drei wesentliche Betriebs­ zustände der Hydraulikschaltung erläutert werden, genauer gesagt, diejenigen Positionen, in der sich der Hubzylinder in seiner Normalstellung (Betriebsposition des Mähwerks 2), im angehobenen Zustand (Überfahren einer Erhöhung) oder im abgesunkenen Zustand (Überfahren einer Bodensenke) befindet.

Betriebsposition

Zunächst wird das Mähwerk an der Fahrposition in eine Betriebsposition gebracht. Dazu wird die Verbraucherleitung 26 mit Fluid beaufschlagt, wobei am Druckventil 20 ein Ladedruck, beispielsweise 80 bar, eingestellt ist. In der Verbraucherleitung 28 baut sich dann der voreingestellte Ladedruck (80 bar) auf, wodurch das Wegeventil 55 in seine Schaltstellung (a) gebracht wird, in der die Verbindung von der Verbraucherleitung 28 hin zum Ladeleitungsabschnitt 56 aufgesteuert ist. Die beiden Absperrventile 36 und 38 befinden sich jeweils in ihrer Absperrstellung (Hydromotor 24 aus).

Bei geöffnetem Wegeventil 55 werden die Teilspeicher 42-48 über die Zweigleitungen 58, 60 und die Rückschlagven­ tile 62, 64 mit Druck beaufschlagt, so daß sich in den Hy­ drospeichern 42-48 der Ladedruck (80 bar) einstellt. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Hydromotor 24 noch nicht an­ gesteuert wird.

Das heißt, nach dem Absenken des Mähwerks 2 in die Be­ triebsposition und nach dem Laden der Hydrospeicher 42-48 herrscht in weiten Bereichen des dargestellten Hydrauliksy­ stem, wie im Zylinderraum 18 und in den Teilspeichern 42-48 der Ladedruck von 80 bar. Nach dem Starten des Hydromotors 24 öffnet das Absperrventil 38, so daß auch die Verbraucherleitung 26 und der Zylinderraum 16 vom allenfalls ganz wenig verminderten Ladedruck beaufschlagt werden. Auch das Absperrventil 36 ist nun offen.

Unter diesen Bedingungen berechnen sich die am Hydrau­ likzylinder 10 wirkenden Kräfte, die proportional zur Auf­ lagekraft des Mähwerks 2 sind, wie folgt:

F = F_K - F_R - F_G,

wobei F die resultierende Kraft, F_K die im Zylinderraum 18 auf den Kolben des Hydrozylinders 10 wirkende Kraft, F_R die im Ringraum 16 des Hydrozylinders 10 auf den Kolben wirkende Kraft und F_G die auf den Hydrozylinder wirkende Gewichtskraft des Mähwerks 2 ist. Durch Setzen von

F = p _* A

ergibt sich allgemein für das Kräftegleichgewicht am Hydrozylinder:

F = A_{K *} p_K - A_{R *} p_K - F_G
(p_K = Druck in den Zylinderräumen 16, 18)

Die entsprechenden Berechnungsgleichungen und die für das oben genannte Ausführungsbeispiel verwendeten Flächen­ verhältnisse und die Gewichtskraft des Mähwerks sind der Tabelle 1 entnehmbar. Demgemäß gibt sich bei einem Lade­ druck von 80 bar eine Kraft

F₁ = 1682 N

(Tab. 1) (in der Definition gemäß Tabelle 1 ist die Kraft F₁ negativ - wird jedoch der Einfachheit halber posi­ tiv gesetzt), die der Hydrozylinder nicht aufnimmt. Das heißt, diese Kraft F₁ ist die Auflagekraft des Mähwerks 2 auf dem Boden. Das heißt, das Mähwerk liegt nicht mit seiner gesamten Gewichtskraft, sondern mit einer erheblich reduzierten Kraft auf dem Boden auf.

Das Mähwerk 2 ist nunmehr betriebsbereit und zum Mähen in einer vorbestimmten Mähhöhe voreingestellt.

Einfahren des Hydrozylinders

Beim Überfahren einer Bodensenke bewegt sich der Ausle­ gearm 6 nach unten, so daß der Kolben des Hubzylinders ein­ gefahren wird. Bei einem derartigen Einfahren wird gemäß Fig. 3 und der Prinzipskizze in Fig. 4 der kolbenseitige Zylinderraum 18 verkleinert, während sich der Ringraum 16 (stangenseitiger Zylinderraum) vergrößert. Bei einem Ein­ fahren des Kolbens um 30 mm stellt sich aufgrund der Ver­ kleinerung des Zylinderraumes 18 in den Teilspeichern 42 und 44 beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Druck von 91 bar ein, der somit oberhalb des Ausgangsladedrucks von 80 bar liegt, der noch in den Teilspeichern 46, 48 herrscht. Demzufolge wird das Wechselventil 45 in eine Schaltstellung gebracht, in der dessen Ausgang mit dem Leitungsabschnitt 40 verbunden ist, so daß der erhöhte Druck in den Hydrospeichern 42, 44 über das zweite Absperrventil 38 auch im Ringraum 16 des Hydrozylinders 10 ansteht. Das heißt, beide Zylinderräume 16, 18 des Hubzylinders 10 sind mit dem gleichen Druck - bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 91 bar - beaufschlagt, wenn das Mähwerk 2 eine Senke durchfährt. Nach der in Tabelle 1 angegebenen Formel be­ rechnet sich dann die beim Absenken auf den Hydrozylinder wirkende Kraft

F₃ = 564 N,

so daß das Eigengewicht des Mähwerks 2 nahezu voll­ ständig durch die über den Hubzylinder aufgebrachte Gegen­ kraft aufgehoben ist und das Mähwerk 2 relativ schnell wie­ der in seine Arbeitsposition zurückbewegt werden kann.

Bei tieferen Senken kann es aufgrund der reduzierten Auflagekraft dazu kommen, daß das Mähwerk 2 bei schnellfah­ rendem Nutzfahrzeug 4 der Bodenkontur nicht folgen kann, dies wird jedoch beim gezeigten Ausführungsbeispiel hinge­ nommen, da das Mähbild selbst dann nicht nachteilig beein­ flußt wird, wenn das Mähwerk 2 einer Senke nicht oder nur unwesentlich folgen kann. Störend wirkt immer nur derjenige Fall, wenn das Mähwerk beim Überfahren einer Erhöhung über­ schwingt, so daß gut sichtbare ungemähte Bereiche verblei­ ben.

Ausfahren des Hydrozylinders

Beim Überfahren einer Erhöhung wird das Mähwerk 2 aus der Betriebsposition nach oben hin ausgelenkt, so daß der Kolben des Hubzylinders 10 ausgefahren wird. Durch diese Ausfahrbewegung wird das Volumen des Ringraums 16 in Axial­ richtung verkürzt, während das Volumen des Kolbenraums 18 vergrößert wird. Demzufolge baut sich im Ringraum 16 ein Druck P_R auf, der beim gewählten Ausführungsbeispiel (abhängig vom Volumen der Hydrospeicher etc.) etwa 91 bar beträgt, während der Druck im kolbenseitigen Zylinderraum 18 P_K = 64 bar ist.

Der Druck im kolbenseitigen Zylinderraum 18 stellt sich aufgrund des geöffneten Absperrventils 36 auch in dem Hy­ drospeicher 42 und 44 und am linken Eingang (Fig. 3) des Wechselventils 45 ein. Da in den Hydrospeichern 46 und 48 ein höherer Druck wirkt, stellt sich am Wechselventil eine Schaltstellung ein, in der dessen Ausgang mit dem anderen Leitungsabschnitt 43 und damit mit den Teilspeichern 46 und 48 verbunden ist. Das heißt, in diesen Teilspeichern 46, 48 stellt sich auch der im Ringraum 16 herrschende Druck von etwa 91 bar ein. Eine Ausgleichsströmung zwischen den Teilspeichern 42, 44 und 46, 48 wird durch die Rückschlagven­ tile 62 und 64 verhindert.

Der sich beim Überfahren eines Hügels ergebende Zustand in der Hydraulikschaltung gemäß Fig. 3 ist in der stark vereinfachten Prinzipskizze gemäß Fig. 5 dargestellt. Dar­ aus läßt sich entnehmen, daß der Druck p_K sich in den Teil­ speichern 42, 44 und im Kolbenraum 18 einstellt, während der Druck p_R am Ringraum 16 und an den Hydrospeichern 46, 48 anliegt.

Demzufolge berechnet sich die beim Ausfahren des Hubzylinders um 30 mm wirksame Kraft F₂ nach der in Tabelle 1 angebenen allgemeinen Formel zu

F₂ = 6.065 N.

Das heißt, beim Ausfahren des Hubzylinders 10 wird das Mähwerk 2 mit einer erheblich höheren Kraft als in der Be­ triebsposition zu Boden gedrückt, so daß das Mähwerk 2 nicht überschwingen kann und sofort nach Überfahren der Un­ ebenheit wieder in seine Betriebsposition zurückbewegt wird. Die Rückstellkraft ist somit umso größer, umso höher die Bodenerhebung ist.

Unter der Voraussetzung, daß sich die durch das erfin­ dungsgemäße Hydrospeichersystem aufgebrachte Gegenkraft in dem betrachteten Hubbereich (+/- 100 mm) etwa linear ver­ hält, ergeben sich mit den Tabelle 1 entnehmbaren Daten die in der Fig. 6 dargestellten Federraten.

Dabei wird die Betriebsposition (Auflagekraft F₁) als Null-Linie verwendet. Beim Ausfahren des Kolbens wirkt (Überfahren einer Erhebung) bei einem Hub von + 30 mm eine erheblich höhere Auflagekraft F₂ als beim Einfahren des Hubzylinders (Durchfahren einer Senke) mit einem Hub von -30 mm (Kraft F₃). Unter der Voraussetzung in einer linearen Hub/Kraftabhängigkeit wird durch das Hydrospeichersystem somit für den Ausfahrvorgang des Hubzylinders eine erheb­ lich steilere Federrate zur Verfügung gestellt als es beim Einfahren des Zylinders 10 der Fall ist. Aufgrund der stei­ leren Federrate des Hydrospeichersystems sind beim Über­ fahren einer Erhebung wesentlich höhere Rückstellkräfte wirksam, als sie beim Durchfahren einer Senke auftreten. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, das heißt durch die Veränderung der Federrate in Abhängigkeit von der Hubrich­ tung des Hydrozylinders läßt sich somit ein Überschwingen des Mähwerks 2 zuverlässig verhindern, so daß sich gegen­ über herkömmlichen Lösungen bei geringem vorrichtungstech­ nischen Aufwand ein erheblich verbessertes Ansprechverhal­ ten einstellt. Das erfindungsgemäße System ermöglicht bei verbessertem Mähergebnis eine höhere Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeuges 4, so daß zum einen eine vom betriebs­ wirtschaftlichen Standpunkt her gesehen effektivere Ausnut­ zung der Maschinen- und Personenkapazität erreichbar ist; zum anderen kann das Nutzfahrzeug 4 mit höherer Geschwin­ digkeit bewegt werden, so daß sich auch eine Verbesserung der Verkehrssicherheit sowohl für den Benutzer als auch für die sonstigen Verkehrsteilnehmer einstellt.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße hydrauli­ sche Steuerung nicht auf die Verwendung bei einem Mähwerk beschränkt, sondern es können auch andere Arbeitsgerät­ schaften, wie beispielsweise Wildkrautbürsten, Astscheren, Doppelmesser etc. verwendet werden.

Claims (9)

1. Hydraulische Steueranordnung für ein an einem Auslegearm (6) gehaltenes Bodenbearbeitungsgerät, vorzugsweise ein Mähwerk (2), mit einem zum Anheben, Abstützen und Halten des Mähwerks (2) vorgesehenen Hydrozylinder (10), der über eine Pumpe (12) mit Hydraulikfluid versorgbar ist und dem ein auf den Auslegearm (6) wirkendes Federelement (42-48) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante des Federelementes (42-48) in Abhängigkeit von der Richtung des Hubs des Hydrozylinders (10) aus seiner Arbeitsposition veränderbar ist.

2. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ein Hydrospeichersystem (42-48) ist, wobei zumindest ein Teilspeicher (42, 44; 46, 48) den Hydrozylinder (10) in Absenkrichtung vorspannt.

3. Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrospeichersystem zwei Teilspeicher (42, 44; 46, 48) hat, die über eine Ventilschaltung derart miteinander verschaltet sind, daß ein Teilspeicher (42, 44; 46, 48) einem oder beiden Zylinderräumen (16, 18) des Hydrozylinders (10) zuschaltbar ist.

4. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teilspeicher (42, 44) mit dem kolbenseitigen Zylinderraum (18) und dem Eingang eines Wechselventils (45) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem zweiten Teilspeicher (46, 48) und dessen Ausgang mit dem stangenseitigen Zylinderraum (16) verbindbar ist.

5. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hydrozylinder (10) und dem ersten Teilspeicher (42, 44) bzw. dem Wechselventil (45) jeweils ein Schaltventil (36 bzw. 38) vorgesehen ist, über das die Verbindung zum Hydrozylinder (10) absperrbar ist.

6. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum kolbenseitigen Zylinderraum (18) führenden Verbraucherleitung (28) zur Begrenzung des Ladedrucks bei Fluidbeaufschlagung des stangenseitigen Kolbenraumes (16) ein Druckventil (20) vorgesehen ist, und daß zwischen Druckventil (20) und dem Hydrozylinder (10) ein Speicherladeventil (54) angeschlossen ist, über das das Hydrospeichersystem (42, 44; 46, 48) zum Laden mit Hydraulikfluid versorgbar sind.

7. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherladeventil (54) ein Wegeventil (55) hat, dessen Ausgangsanschluß mit zu den Teilspeichern (42, 44; 46, 48) führenden Zweigleitungen (58, 60) verbunden ist, in denen jeweils ein zu den Teilspeichern (42, 44; 46, 48) hin öffnendes Rückschlagventil (62, 64) angeordnet ist.

8. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (36, 38) durch den Druck des hydraulisch betriebenen Mähwerks (2) betätigbar ist, um es aus seiner Sperrstellung in seine Durchgangsstellung zu bringen.

9. Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilspeicher zwei Hydrospeicher (42, 44; 46, 48) hat.