DE19737318A1

DE19737318A1 - Vorrichtung zur automatischen Stabilisierung beider Unterlenker einer Geräteanbauvorrichtung an einem landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Schlepper

Info

Publication number: DE19737318A1
Application number: DE19737318A
Authority: DE
Inventors: Christian Evesque; Nicolas Rolland
Original assignee: RAU SERTA HYDRAULIK GmbH
Current assignee: RAU SERTA HYDRAULIK GMBH, 73266 BISSINGEN, DE
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: DE19737318C2

Description

Vorrichtung zur automatischen Stabilisierung beider Unterlenker einer Geräteanbauvorrichtung an einem landwirtschaflichen oder forstwirtschaftlichen Schlepper.

Diese Stabilisierung erfolgt vollhydraulisch und garantiert die spielfreie Positionierung der Unterlenker in zentrierter Lage zur Schlepperlängsachse.

Im drucklosen Zustand ermöglicht diese Vorrichtung den maximal möglichen Freigang der Unterlenker, d. h. bis kurz vor dem jeweiligen Hinterrad des Schleppers.

Die Vorrichtung kann in jedem Schlepper Anwendung finden, der für das Heben/Tragen und Ziehen von Arbeitsgeräten mit einer Dreipunkt-Aufhängung ausgerüstet ist. Vor allen Dingen findet diese Aufhängung in der Landwirtschaft Gebrauch.

Das vorrangige Ziel einer solchen Vorrichtung ist die Gewinnung eines hohen Sicherheitsstandards bei schneller Fahrt mit dem Schlepper und einem schweren aufgehängten Gerät, verbunden mit einer bisher unerreichten Bedienungsfreundlichkeit.

Stand der Technik

Bekannt sind in erster Linie seitliche Stabilisierungsvorrichtungen der Unterlenker, die in der Regel mechanischer Art sind und die zentrierte Lage der Unterlenker verriegeln sollen:

a. Starre Vorrichtungen, die mittels mechanischer Streben zwischen Schlepperhinterachse und einem oder beiden Unterlenkern gehalten werden,
b. Vorrichtungen begrenzter Bewegungsfreiheit, mittels angeschraubter Klötze an beiden Seiten des Schleppergetriebeblocks.
c. Vorrichtungen mit automatischer Einrastung, bzw. Betätigung der Unterlenker durch Betätigung einer Kette vom Schleppersitz aus.

Diese o.g. mechanischen Systeme und andere nicht genannte arbeiten nicht spielfrei und haben daher eine sehr begrenzte Lebensdauer, darüber hinaus bieten diese Systeme aufgrund der wachsenden Größe der aufgehängten Geräte nicht mehr die notwendige Sicherheit.

Diese Systeme sind entweder günstig in der Herstellung, fordern dafür vom Landwirt großen Aufwand an mühsamer Handarbeit, um die Umstellung von Bewegungsfreiheit in Bewegungsstarrheit der Unterlenker bzw. umgekehrt zu vollziehen, oder sind teuer in der Anschaffung und bringen jedoch nicht die erwünschten Erwartungen, wie Standfestigkeit, Sicherheit und Komfort.

Darüber hinaus sind hydraulische bzw. hydromechanische Vorrichtungen bekannt, siehe österreichische Patentschrift AT 27 27 21, oder deutsche Offenlegungsschriften wie DE 31 29 537 A1, oder noch DE 195 37 555 A1, die es vorsehen, eine Seitenstabilisierung der Unterlenker mittels hydraulischer Kraft bzw. Hydraulikzylinder zu ermöglichen.

Die meisten bekannten Systeme haben sich bisher aus Gründen ihrer Komplexität und somit ihres Herstellungs preisniveaus oder aufgrund ihrer Standfestigkeit im Markt nicht durchsetzen können. Bei hydromechanischer Vorrichtung, wie in Offenlegungsschrift DE 195 37 555 A1 ist eine mechanische Einstellung bei jedem Ankuppeln eines neuen Arbeitsgerätes unabdingbar, um seitliche Bewegungsfreiheit zu verhindern bzw. Spielfreiheit zu gewähren. Diese mechanische Einsstellung ist besonders bei modernen Schleppern sehr mühsam, da der Platzraum sehr begrenzt ist. Die zuletzt genannten Vorrichtungen mögen in der Theorie realisierbar sein, finden jedoch aufgrund ihrer technischen Ausführung sowie Einbauabmessungen nicht bei jedem Schleppertyp den notwendigen Einbauraum, vor allem bei den meisten Schleppern der neuen Generation, bei denen Geometrie und Kynematik der 3-Punktaufhängung sehr kompakt ausgeführt ist.

Alle o.g. Nachteile der Standfestigkeit, der Sicherheit, der zu hohen Herstellungspreise, sowie des Bedienungskomforts für den Anwender sind mit den hiermit genannten Patentansprüchen aufgehoben.

Zwecke der Erfindung

a) Es wurde besonderen Wert auf Sicherheit und Bedienungskomfort für den Anwender gelegt, d. h. jedes neu anzukuppelnde Gerät sollte ohne notwendige mechanische Voreinstellung (mit Aussteigen und Handanlegen des Anwenders verbunden), selbst bei groben Wechsel zwischen Arbeitsgeräten abweichender Breitenmaße aufzunehmen sein und sofort während dem Hebevorgang des Gerätes automatisch sich in zentrierter Lage zur Schlepperlängsachse hinbewegen und sich spielfrei stabilisieren, bzw. hydraulisch verriegeln.

Aufgrund dieser rein automatischen spielfreien Verriegelung kann ein Gerätewechsel selbst von einem nicht aufgeklärtem Benutzer vorgenommen werden, ohne daß die optimalen Fahreigenschaften des Schleppers davon beeinträchtigt werden.
b) Die Vorrichtung sollte sich in 2 Betriebszuständen automatisch und/oder vom Fahrersitz aus per Knopfdruck schalten lassen:

A. Spielfreie Verriegelung der Unterlenker und somit des Gerätes in zentrierter Lage nach erfolgter auto
Spielfreie Verriegelung der Unterlenker und somit des Gerätes in zentrierter Lage nach erfolgter automatischer Bewegung derselben aus jeder beliebigen Seitenstellung.
B. Nach Druckentlastung des Systems, je nach Wunsch des Anwenders automatisch oder per Knopfdruck, eine maximale seitliche Bewegungsfreiheit der Unterlenker und somit des Arbeitsgerätes bis kurz vor den Hinterrädern des Schleppers ermöglichen. Beide vorgenannten Betriebszustände sind die vom Anwender landwirtschaftlicher Geräte meist gewünschten Zustände:

zu A. die tragenden Arbeitsgeräte werden immer größer, dazu können die Schlepper immer schneller fahren, so daß die Schwungkraft der getragenen Geräte schon bei geringem Bolzenspiel an der Aufhängung zu einer drohenden Unfallgefahr für den Anwender werden kann.
Die automatische Stabilisierung in zentrierter Lage sorgt dazu für die optimale Stellung für den Fahrbetrieb im Straßenverkehr.

zu B. Im Zugbetrieb pendeln die meisten Ackerbaugeräte frei hinter dem Schlepper her, gewünscht ist dabei die maximal mögliche seitliche Bewegungsfreiheit (bis kurz vor den Hinterrädern). Dabei befindet sich die Hubhydraulik in der Regel im drucklosen Zustand. Zudem wird beim Pflügen diese Seitenbeweglichkeit (Freigang) bis zu einer bestimmten Arbeitshöhe gefordert, d. h. in diesem Fall in Verbindung mit dem Hebevorgang der Hubhydraulik. Das 3/2 Magnetventil und der Höhenpositionssensor ermöglichen die Kontrolle letztgenannten Betriebszustandes.
c) Die Erfindung sollte aus Produkten, die einerseits aus standardisierten und/oder genormten Einzelteilen und Materialien bestehen und andererseits durch einfache Produktionsprozesse herzustellen sind, um den Kostenvorteil für den Anwender zu ermöglichen, was bei der Entwicklung dieser Vorrichtung berücksichtigt wurde.
d) Zudem sollte die Vorrichtung aus einer begrenzten Anzahl an einfachen Produkten bestehen, um die Wartungsfreundlichkeit für den Anwender zu garantieren. Diesem Vorhaben ist die Erfindung ebenfalls gerecht geworden.
e) Die Konstruktion der Hydraulikzylinder (später hydraulische Stabilisatoren genannt) sollte ihren Einbau möglichst in allen bekannten Schleppertypen ermöglichen unter Verwendung der in der Regel vorhandenen Anlenkpunkten und Befestigungsbohrungen, um eine gewerbliche Anwendung uneingeschränkt zu erlauben. Die kompakte Bauweise der Erfindung hat zu diesem Ziel geführt.

Funktionsbeschreibung der Vorrichtung: (siehe auch Fig. 1 und Fig. 2)

a) Es wird lediglich auf den Hydraulikdruck bzw. -Durchfluß aus der Hubhydraulik als Energiequelle zurückgegriffen (siehe

Fig.

2).
b) Es werden 2 einfachwirkende Hydraulikdruckzylinder (

Fig.

1 und 2 - Pos. 1. und 2.), nachfolgend hydraulische Stabilisatoren genannt, eingesetzt, die in ihrer Konzeption verschieden sind:

- Ein einfachwirkender auf Druck beaufschlagter 2-stufiger Teleskopzylinder, der in der 1. Stufe als Plunger- (Fig. 3 - erster Zylinder) oder Druckzylinder (Fig. 5 - erster Zylinder) mit frei beweglicher innengeführter Führungsstange ausgeführt wird.
- Ein einfachwirkender auf Druck beaufschlagter einstufiger Plunger (Fig. 3 - zweiter Zylinder) oder Druckzylinder (Fig. 5 - zweiter Zylinder) mit frei beweglicher innengeführter Führungsstange, die auf Wunsch mit einer Längenverstellung mittels Gewinde und Kontermutter versehen werden kann.

Bemerkung: Die Plungervariante findet bei den meisten Schleppern Anwendung; die Druckzylindervariante wird für Schlepper der oberen Leistungskategorie gewählt, um eine größere Seitenkraft zu erreichen, die wesentlichen Einzelteile des Zylinders, wie Kolbenstange, Führungsstange, Rückholfeder und Befestigungen werden jedoch von der Plungerversion beibehalten, um den Wirtschaftlichkeitseffekt zu erzeugen.
c) Beide hydraulische Stabilisatoren sind mit einer gemeinsamen Druckleitung verbunden.
d) Ihre Versorgung wird von einem einzigen Magnetventil (Fig. 2 - Pos. 3) gesteuert, vom Typ 3/2, d. h. 3 Anschlüsse und 2 Schaltstellungen.
e) Zu diesem Magnetventil führen außerdem 2 weitere Leitungen, die der zuvor genannten Hubhydraulik als Energiequelle, eine weitere als drucklose Leitung zum Hydrauliktank des Schleppers.
f) Das vorgenannte Magnetventil hat lediglich 2 Schaltstellungen:

A. Verbindung zwischen Hubhydraulik und hydraulischen Stabilisatoren erstellen, gleichzeitig Rücklauf zum Tank vollständig sperren:
Betriebszustand A; siehe Fig. 3, bzw. Fig. 5.
B. Verbindung zwischen hydraulischen Stabilisatoren und Tank erstellen, gleichzeitig Druckleitung der Hubhydraulik vollständig sperren:
Betriebszustand B, siehe Fig. 4, bzw. Fig. 6

g) Eine Schaltbox (

Fig.

2 - Pos. 4) mit elektrischem Schaltknopf sorgt für die Auswahl zwischen 3 Schaltstellungen:

1. Stellung: Betriebszustand A, bei dem das Magnetventil stromlos geschaltet ist.
2. Stellung: Sogenannte "Pflugstellung", bei dem das Magnetventil während dem Pflügen mit Strom versorgt wird (= Betriebszustand E). Ab gewünschter voreingestellter Arbeitshöhe unterbricht der Höhensensor die Stromversorgung automatisch, so daß das Magnetventil den Betriebszustand A selbstständig wieder einstellt.
3. Stellung: Diese Stellung ermöglicht die manuelle Schaltung im Betriebszustand B und kann bei Bedarf vom Anwender zur manuellen Seitenverstellung der Unterlenker benutzt werden.

h) Das zwischen Hubhydraulik und Magnetventil geschaltete verstellbare Drosselventil (

Fig.

2 - Pos. 5) soll zudem für die Begrenzung der Geschwindigkeit der Unterlenker-Seitenbewegung nach der Schaltung in zentrierter Lage (Betriebszustand A) sorgen, um abrupte und schlagfreie Bewegung zu garantieren (insbesondere beim Betrieb mit einem schweren Arbeitsgerät, dadurch hoher Hydraulikdruck in der Hubhydraulik und gleichzeitig enorme Schwungkräfte der Maschine!)
i) Der Höhensensor (

Fig.

2 - Pos. 6), falls dieser bei dem Schleppertyp noch nicht vorhanden bzw. serienmäßig integriert ist, läßt sich am besten über einen der 2 Schwenkhubarme einbauen. Die Einstellung der gewünschten Umschalthöhe läßt sich vom Scbleppersitz aus vornehmen. Dieser Höhensensor findet in der Regel lediglich beim Pflügen Anwendung. Der Ein- und Abbau dieses Sensors läßt sich sehr leicht vornehmen, einschließlich Schnell-Steckverbinder für die Stromversorgung, damit dieser vom Anwender speziell zur Pflugsaison ein-bzw. ausgebaut werden kann.

Funktionsbeschreibung der hydraulischen Stabilisatoren und ihre technische Merkmale Betriebszustand A

In diesem vom Magnetventil geschalteten Zustand füllen sich beide hydraulischen Stabilisatoren mit Hydrauliköl auf und zwar jeweils bis zu den Anschlägen ihrer Hauptstufe.

Dies ist zuerst einmal die 1. Voraussetzung für eine hydraulische Verriegelung des Systems. Im gleichen Zug füllt sich dann das etwas kleinere Volumen der 2. Stufe des erstgenannten hydraulischen Stabilisators. Der somit beaufschlagte Kolben bewegt sich bis zum externen Anschlag, d. h. solange, bis der mechanische Kontakt zwischen den Führungsteilen untereinander, sowie mit dem Unterlenker, wiederum diese mittels ihrer kugelgelenkigen Aufnahme mit der Aufhängung des Arbeitsgerätes, erreicht ist.

Die Abnutzungsspiele der jeweiligen Aufhängungsbolzen werden somit in jedem Falle gedeckt, da der Kolben der vorgenannten 2. Stufe mit einem ausreichenden Hubweg versehen ist. Ein Hydraulikölaustausch zwischen den 2. hydraulischen Stabilisatoren ist in diesem Zustand ausgeschlossen, so daß das gehobene Arbeitsgerät sich in zentrierter Lage zur Schlepperlängsachse stabilisiert, bzw. hydraulisch verriegelt befindet.

Betriebszustand B

In diesem vom Magnetventil geschalteten Zustand oder im einfachen drucklosen Zustand der Hubhydraulik können sich beide hydraulische Stabilisatoren unter den äußeren Druckbelastungen drucklos einfahren lassen. Aufgrund ihrer 4-Eck-Verbindung über den Unterlenker mit dem Arbeitsgerät, drückt die Führungsstange des einen Stabilisators seine jeweilige Kolbenstange bis zum inneren Anschlag, während die Führungsstange des 2. hydraulischen Stabilisators sich frei nach außen ziehen läßt und umgekehrt.

Die hydraulische Stabilisatoren sind so konstruiert, daß ihr Anschlag im eingefahrenen Zustand gleichzeitig für die Pendelwegbegrenzung (Freigangbegrenzung) jeweils kurz vor dem Schlepperhinterrad sorgt.

Beide hydraulische Stabilisatoren sind mit einer Rückholfeder (Fig. 2 - Pos. 7) versehen, deren Funktion lediglich bei Benutzung des Schleppers ohne Arbeitsgerät bzw. ohne Ackerschiene zur Geltung kommt. In diesem Fall wären die Unterlenker unkontrolliert beweglich. Die Federn haben die Funktion die Unterlenker auf Zug mit den Stabilisatoren zu halten.

Aufgrund des sehr begrenzten Einbauraumes in und um die hydraulischen Stabilisatoren und deren Unterlenker, haben wir als bestmögliche Lage für die Aufhängung dieser Feder zwischen jeweiligem Hydraulikölanschluß und Aufnahmebolzen am Unterlenker gewählt.

Technische Sondermerkmale der hydraulischen Stabilisatoren

a) Gegenüber konventionellen Plunger- oder Druckzylindern sind die hier beschriebenen hydraulischen Stabilisatoren mit einer Hohlkolbenstange (

Fig.

3 bis 6 - Pos. 1) versehen. Dadurch konnte im wesentlichen die besonders kompakte Bauweise der Zylinder erreicht werden.
Bemerkung: Es wurde dabei Wert gelegt auf die standardmäßige Liefermöglichkeit solches Hohlstangen- Materials.
b) Die Führungsstangen erhalten eine carbonitrierte Oberflächenbehandlung, so daß ihre jeweilige Führung in den Kolbenstangen sich problemlos darstellt.
c) Die 2. Stufe des 2-stufigen Teleskopzylinders (erstgenannter hydraulischen Stabilisator) besteht aus einem "Schwimmkolben" (

Fig.

3 bis 6 - Pos. 3), der die Führungsstange unter Druck hält und die spielfreie hydraulische Verriegelung bzw. Stabilisierung der Unterlenker vollzieht,
d) die Führungsstange des zweiten Zylinders kann entweder direkt mit der Unterlenkeraufnahme verbunden werden, oder mittels eines Gewindes + Kontermutter. Dies hat den Vorteil, daß der Anwender z. B. eine Feineinstellung abweichend der automatisch hergestellten Lage vornehmen kann.

Diese Verstellmöglichkeit beeinflußt jedoch nicht die Funktionsfähigkeit der hier beschriebenen Vorrichtung.

Claims

1. Vorrichtung zur Seitenstabilisierung beider Unterlenker einer Geräteanbauvorrichtung an einem landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Schlepper, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenstabilisierung sich automatisch beim Hebevorgang des Gerätes in zentrierter Lage zur Schlepperlängsachse einstellt und ausschließlich mittels hydraulischer Kraft in dieser Position spielfrei verriegelt wird, ohne daß eine manuelle gerätespezifische Breiteneinstellung an der Vorrichtung zuvor vorgenommen werden braucht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung von zwei auf Druck gegeneinander beaufschlagten Hydraulikzylindern übernommen wird, die darüberhinaus die spielfreie hydraulische Verriegelung garantieren, wobei keinerlei Voreinstellung des Einbaumaßes der jeweiligen Zylinder vorgenommen werden braucht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hydraulikzylinder als Plunger oder Druckzylinder ausgeführt sind und mit einer hohlen Kolbenstange versehen sind, in der jeweils eine frei bewegliche Führungsstange Platz findet.

3.1 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der kompakten Bauweise mittels hohler Kolbenstange extrem kurzbauliche Hydraulikzylinder gebaut werden können, die in nahezu allen Schleppertypen Platz finden, und gleichzeitig den maximal möglichen Freigang der Unterlenker bis kurz vor dem jeweiligen Schlepperhinterrad ermöglichen.
3.2 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen der Hydraulikzylinder mit einem carbonitrierten Oberflächenschutz behandelt werden, der eine sehr einfache Konstruktion der Zylinder ermöglicht und optimale und verschleißfreie Führungsqualitäten garantiert.
3.3 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hydraulikzylinder mit einer Rückholfeder zur Einbindung der Führungsstange ausgerüstet sind, die aus Edelstahl-Material bezogen wird und deren Befestigung sich direkt am Hydraulikzylinder zwischen Hydrauliköl-Anschluß und Befestigungsbolzen unterlenkerseitig befindet, und damit eine Konstruktion darstellt, die den maximal möglichen Freigang der Unterlenker unterstützt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zwei Hydraulikzylinder als 2stufiger Teleskopzylinder ausgeführt ist, bei dem die zweite Stufe aus einem Schwimmkolben besteht, der die Funktion der spielfreien Verriegelung gewährt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem einzigen 3/2 Magnetventil die automatische Seitenstabilisierung aufgehoben werden kann, und Sonderzustände wie Freigang trotz Hubhydraulik-Betätigung (Pflugbetrieb) oder generelle Freigangschaltung (zur Breitenverstellung) ermöglicht werden.