DE2233174A1 - Ackerschlepper bzw. universallandmaschine mit elektrohydraulischem kraftheber - Google Patents

Description

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klöckner-humboldt-deutzag-köln 5 _Köi_n 80, den 4. Juli 1972

Unser Zeichen: D 7 /64 AP Cn/Dar

Ackerschlepper bzw. Universallandmaschine ^r

mit elektrohydrauliachem Kraftheber

Die Erfindung betrifft einen Ackerschlepper bzw. eine Universallandmaschine mit elektrohydraulischem. Kraftheber, dessen beide unteren Lenker durch je einen mit dem Gestell oder Rahmen des Schleppers bzw. der Maschine verbundenen geregelten Zylinder in eine bestimmte Höhenlage gegenüber dem Gestell oder Rahmen gestellt werden.

Bei den meisten bisher gebräuchlichen Krafthebern für einen Ackerschlepper bzw. für eine Universallandmaschine ist ein einziger geregelter Hubzylinder vorgesehen, welcher die beiden unteren Lenker jeweils in der gleichen Höhenlage hält. Aus der US-Patentschrift 3 432 184 ist jedoch eine hydraulische Kraftheberanlage bekanntgeworden, bei der zwei mechanisch unabhängig voneinander arbeitende Hubzylinder vorgesehen sind. Nach den Gedanken, die in dieser Patentschrift offenbart sind, sollen die Hübe beider Hubzylinder stets gleich sein, da andernfalls keine zuverlässige Regelung der Arbeitstiefe eines angeschlossenen Gerätes möglich wäre. Die bekannte Kraftheberanlage weist eüe für den Gleichlauf der Hubzylinder erforderliche Einrichtung nicht auf. Gegenstand eines älteren Vorschlages ist nunmehr eine Einrichtung für den Gleichlauf der beiden Hubzylinder bei einer Kraftheberanlage, bei der zwei mechanisch unabhänigig voneinander arbeitende Zylinder vor-

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gesehen sind. Die Mittel, die gemäß dem älteren Vorschlag angewandt werden, sind von rein hydraulischer Art.

Die neue Erfindung ist auf die Weiterbildung einer Kraftheberanlage gerichtet, be der zwei mechanisch unabhängig voneinander arbeitende Hubzylinder vorgesehen sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es einmal wegen verschiedener Bodenbeschaffenheit im Bereich des Arbeitsgerätes, aber auch wegen einer anderen Bodenneigung im Bereich des Arbeitsgeräts in bezug auf die Bodenneigung im Bereich des Ackerschleppers bzw. der Uni versall-'indmaschine zweckmäßig ist, den unteren Lenkern eine voneinander abwaschende Höhenlage zu geben. Damit stellt sich die Aufgabe der neuen Erfindung, nach der es erforderlich ist, die voneinander abweichende Stellung der unteren Lenker für den gegebenen Arbeitsfall zu überwachen und dafür Sorge zu tragen, daß diese Relativstellung der Lenker beibehalten wird.

Gemäß der neuen Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sowohl bei eingeschalteter als auch bei nicht eingeschalteter Zugkraftregelung oder bei Lagenregulung oder bei Mischregelung die unteren Lenker in eine voneinander verschiedene Höhenstellung gebracht werden und daß die Höhenstellung der beiden unteren Lenker einzeln elektrisch abgetastet, die Differen« ihrer Höhenlage gebildet und mit einem eingestellten Sollwert verglichen wird, und daß die Differenz von Solldifferenz und Istdifferenz

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als Regelgröße in die elektrohydrauliscbe Steuereinrichtung eingegeben wird dergestalt, daß der Unterschied der beiden Höhenlagen bei allen Istwerten der Höhenlage des Gerätes dem Sollwert dieser Differenz entspricht.

Es s->ll hier nicht unterlassen werden, darauf hinzuweisen, daß es du^ch die deutsche Patentschrift 1.198.103 an sich bekanntgeworden ist, elektrische Hilfsmittel für die Steuereinrichtung eines Gerätes zum Heben un1 Senken von an landwirtschaftlichen Schleppern befestigten Bodenbearbeitungsgeräten zu verwenden. . In der genannten deutschen Patentschrift sind die elektrischen Mittel jedoch nicht im Sinne der neuen Erfindung eingesetzt.

Im Zusammenhang mit der neuen Erfindung werden elektrische Mittel zur Regelung der Stellung der unteren Lenker benutzt, weil elektrische Mittel ohne nennenswerte Reibungsverluste arbeiten, die bei mechanischen und hydraulischen Regelelementen unvermeidlich sind. Immerhin ist es im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, solche Mittel einzusetzen. Die Erfindung ist also nicht auf elektrische Mittel zur Regelung der Stellung der unteren Lenker beschränkt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der neuen Erfindung soll die Höhenlage der Endpunkte der unteren Lenker mittels an den beiden unteren Lenkern angreifender Linearpotentiometer, Drehpotentio- oder Induktivgeber ermittelt werden. Hierbei kann es zweckmäßig

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sein, wenn die Potentiometer oder der Induktivgeber über ein Untersetzungsgetriebe von den unteren Lenkern aus angetrieben werden.

Ein wichtiger Gedanke der neuen Erfindung besteht darin, daß die der Höhenlage der den beiden unteren Lenkern zugeordneten Istwertgeber unmittelbar als Glieder einer Brückenschaltung verwendet werden.

Im Zusammenhang mit der neuen Erfindung soll auch die absulut· Höhenlage der beiden unteren Lenker bei Lagenregelung und Mischregelung gegenüber dem Boden in Betracht gezogen werden. Hierzu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in einer ersten Brücke die Differenz der Höhenlage und zugleich durch einen vorzugsweise fest eingestellten Mittelwertbildner, z.B. zwei Pestwiderstände oder ein Potentiometer, der Mittelwert der Höhenlage gemessen wird und dieser mit dem an einer dritten Widerstandskette abgegriffenen Sollwert für die halbe Summe, d.h. den Mittelwert der Höhen, verglichen wird.

In der Zeichnun , sind drei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Die Abbildungen 1 bis 3 zeigen, soweit es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist, einen Teil des hinteren Endes eines Schleppers mit einem Teil der Kraftheberanlage.

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Der Unterschied zwischen den Abbildungen 1 bis 3 besteht darin, daß die an den unteren Lenkern angebrachten erfindungsgemäßen Meßeinrichtungen verschiedenartig ausgebildet sind.

Die Abb. 4 zeigt "in schematischer Darstellung die zu den Ausführungsformen der Erfindung nach den Abbildungen 1 bis 3 erforderlichen hydraulischen Teite zur Verstellung der hydraulischen Zylinder, die auf die unteren Lenker wirken.

Die Abb. 5 zeigt ein Schema,nach dem bei Lagenregelung und bei Mischregelung auch die absolute Höhenlage der beiden unteren Lenker berücksichtigt wird.

Die in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellten Teile, die von gleicher Beschaffenheit sind, sind in der nachfolgenden Beschreibung mit denselben Bezugszeichen versehen.

Das Gestell des Ackerschleppers bzw. der Rahmen der Universallandmaschine ist mit 1 bezeichnet. Hinten ist das Gestell oder der Rahmen über Pedern 2 gegen das Tragrohr 3 der hinteren Treibachse 4 abgefedert. Mifc 5 ist das Gehäuse des Differentialgetriebes für die hintere Treibachse 4 bezeichnet.

Am hinteren Ende des Gestells oder des Rahmens 1 ist auf jeder Seite eine Backe 6 befestigt. Die beiden Baken 6 sind durch

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Traversen 7 miteinander verbunden, so daß die Backen 6 und die Traversen 7 ein in sich steifes Gebilde sind, an dem die Kraft Heberanlaje befestigt werden kann. Die Kraftheberanlage besteht in bekanntjr Weise aus einem in den Abbildungen nicht dargestellten oberen Lenker, der in der Län^smittelachse des Ackerschleppers bzw. der Universallandmaschine auf der Traverse 7 angeordnet ist. In der senkrechten Projektion gesehen, liegen die unteren Lenker mit gleichem Abstand vom mitteleren Lenker an den Seiten des Gestells oder des Rahmens des Schleppers bzw. der Maschine. An der unteren Begrenzung der Backen 6 ist noch eine Traverse 9 angebracht, auf der zwei Hebel 10 drehbar gelagert sind, von denen je einer mit einem der unteren Lenker 8 gelenkig verbunden ist. Es sind noch zwei weitere Hebel 11 vorgesehen, welche zu beiden Seiten des Gestells ο er Rahmens des Schleppers bzw. der Maschine di-j unteren Lenker 8 mi t dem Gehäuse 5 des Differentialgetriebes gelenkig verbinden. Zu diesem Zweck sind am Gehäuse 5 entsprechende Halterungen 12 befestigt, an denen die Hebel 11 gelenkig gelagert sind. Die gelenkigen Lagerungen der Hebel 10 und 11 ist erforderlich, weil die Federn 2 in Betrieb sind.

Auf der oberen Traverse 7 sit .en fest angeordnet zwei Hebel 14j die etwa in der Wirkungsebene der beiden unteren Lenker angeordnet sind. Die beiden Hebel 14 sind je über einen hydraulischen Zylinier 15 mit dem unteren Lenker 8 verbunden. Die beiden hydraulischen Zylinder 15 sind zusammen mit der für diese vorgesehenen Regelanlage Hauptbestandteil des elektrohydraulischen Krafthe-

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bers. Ea wird hierzu auf die Abb. 4 verwiesen, in der die beiden hydraulischen Zylinder 15 und die unteren Lenker 8 ausammen mit der geregelten Hydraulikanlage dargestellt sind* Bevor jedoch die Abb. 4 näher er .äutert wird, ist es notwendig, die in den Abbildungen 1 -bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Mittel näher zu beschreiben.

Derelektrohydraulische Kraftheber kann die hydraulischen Zylinder 15 in verschiedener Weise betätigen. Die Regelung, welche an der elektrohydraulischen Kraftheberanlage zur Betätigung der hydraulischen Zylinder 15 vorgesehen ist,kann eine Zugkraftregelung, eine Lagenregelung, aber auch eine Mischregelung sein. Das. was die Erfindung ausmacht, besteht unabhängig von der Art der Regelung darin, daß die unteren Lenker 8 in eine voneinander verschiedene Höhenstellung gebracht werden und darin, daß di.se vorgewählte verschiedene Höhenstellung beibehalten wird. Hierzu ist es notwendig, daß Jeder der beiden unteren Lenker 8 mit Mitteln versehen ist, die eine Kontrolle über die jeweilige Stellung jedes der unteren Lenker erlaubt. Aus der Abb. 1 ist zu erkennen, daß an den unteren Lenker 8 eine Stange 16 angelenkt ist, die an ihrem Ende ein Linearpotentiometer 17 trägt. An der Backe 6 ist eine weitere in der Längsmittelachse der Stange 16 liegende Stange 18 angelenkt, die im Linearpotentiometer 17 gerade geführt ist und einen Schleifkontakt 19 trägt, der das Linearpotentiometer von außen abtastet. Wenn der hydraulische

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Zylin.er 5 kürzer oder länger wird, bewegt eich auch die Stange 16 mit dem Linearpotentiometer 17, so daß eich der Widerstandswert zwischen dem Streifkontakt 19 und dem Ende 22 des LinearpotentiometerB 17 verändert. Das Linearpotentiometer 17 ist Bestandteil einer BrUckenechaltung, die in der Abb. 1 schematisch dargestellt ist. Die Leitungen 20 und 21 verbinden das Linearpotentiometer mit der Brückenschaltung. Das Linearpotentiometer, welches mit dem anderen Lenker θ verbunden ist. steht über Leitungen 23 und 24 mit der Brückenschaltung in Verbindung. Die Brückenschaltung besteht aus zwei weiteren Widerständen 25 und 26, einer Stromquelle 27 und einem Meflinstrument 28. Die Brücken schaltung ist über die Leitungen 29 und 30 mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung für die Hydraulikschieber verbunden, die das hydraulische Druckmittel zu den hydraulischen Zylindern 15 hin- un;i zurückleiten. Die Hydraulikschieber sind in der Abb.4 mit 31 und 32 bezeichnet. Von dem Hydraulikschieber 31 führt eine Druckleitung 33 zu dem einen Hydraulikzylinder, dementsprechend ist der andere Hydraulikzy.inder 15 über eine Leitung 34 mit dem Hydraulikschieber 32 verbunden. In dem unteren Teil der Abb. 4 ist ein Steuergerät dargestellt, in dem sich die Brückenschaltung und die mit der Brückenschaltunfe über die Leitungen 29 und 30 verbundene elektrische Einrichtung zur Betätigung der Hydraulikzylinder 31 und 32 befinden.

Die Abb. 4 zeigt das Steuergerät von außen gesehen. Das Steuerge-

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rät, welches mit 35 bezeichnet ist, hat in seiner Mitte einen Einstellknopf 36 für den Widerstand 26 der Brückenschaltung (siehe Abb. 1). Durch die Veränderung des Widerstandes 26 der Brückenschaltung kann erreicht werden, daß sich die unteren Lenker 8 in verschiedene·Höhenlagen einstellen.

Auf dem Steuergerät 35 sind noch zwei weitere Drehknäpfe 37 und angeordnet, von denen der Drehknopf 37 zur Beeinflussung der Zugkraftregelung und der Drehknopf 38 zur Beeinflussung der Lagenregelung dient. Unten auf dem Steuergerät ist noch ein Schiebeknopf 39 vorgesehen, der zur Einstellung des jeweils gewünschten Regelsystems dient.

Mit dem Einstellknopf 36 wird die Solldifferenz der Höhenlage der beiden unteren Lenker 8 eingestellt. Bei der Betätigung des Einstellknopfes 36 verändern sich auch die Widerstandswerte an den Linearpotentiometer 17 solange, bis diese dem Verhältnis der Widerstände 25 und 26 entsprechen. Die Widerstände an den Potentiometer 17 bezeichnet man als Istwerte.

Die Ausftlhrungabeiapiele nach den Abbildungen 2 und 3 unterscheiden sich von dem Ausführungsbeiapiel nach der Abb. 1 lediglich dadurch, daß bei diesen anstelle der Linearpotentiometer 17 Drehpotentiometer 40 bzw. 41 vorgesehen sind. Nach der Abb. 2 befindet sich das Drehpotentiometer an dem Ende des unteren Lenkers 8, an

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dem der Hebel 10 angelenkt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb. 3 ist dae Drehpotentiometer 41 an der Backe 6 befestigt. Ea wird über ein Untersetzungsgestänge 42 vom unteren Lenker 8 aua betätigt.Infolge des Hebels 10 kann der Punkt 13 des unteren Lenkers 8 keine die Messung störende, durch die Federung hervorgerufene Bewegung in Richtung der Stange 42 gegenüber der Backe 6 ausführen.

Es bleibt noch zu erwähnen, daß die Druckmittelpumpe für die Hydraulik in der Abb. 4 mit 43 bezeichnet ist. Die Druckmittelpumpe 13t über eine Leitung 44 mit den hydraulischen Steuerschiebern 31 und 32 verbunden. Die Steuerschieber 31 und 32 stehen noch über Leitungen 45 mit dem Ölvorratsbehälter 46 in Verbindung, mit dem auch die Druckmittelpumpe 43 über die Sau_t;leitung 47 in Verbindung steht. Über die Leitungen 48, 49 und 50, 51 geschieht die elektrische Betätigung der Steuerschieber 31 und 32 vom Steuergerät aus.

Es sei noch erwähnt, daß anstelle der Potentiometer auch Induktivgeber verwendet werden können.

In der vorangegangenen Beschreibung der Erfindung wurde lediglich die zueinander verschieden hohe Stellung der unteren Lenker 8 behandelt. Für den praktischen Betrieb ist es jedoch bei Lagenregelung und Miechregelung noch erforderlich, daß die absolute Höhenlage der beiden unteren Lenker 8 gegenüber dem Boden noch

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mit in die .Betrachtung einbezogen wird Hierzu sind in Abb. 5 zwei miteinander verbundene Brückenschaltungen vorgesehen. Die erste Brücke besteht aus den beiden veränderlichen Widerständen 52. 53 ale Istwertgeber, dem Pestwiderstand 54 und dem Sollwerteinsteller 55- für die Differenz der Höhenlage. Diese Brücke wird gespeiet van einer Stromquelle 56. Die Richtung der Spannungsdifferenz zwischen den Verbindungspunkten 57 und 58 wird abgegriffen durch ein polarisiertes Relais 59. Das polarisierte Relais 59 schaltet, gegebenenfalls unter Einschaltung elektrischer Verstärker, das elektrohydraulische Steuergerät 60.

Für den Vergleich der absoluten Höhenlage der unteren Lenker 8 wird deren Istwert als Hälfte von deren Summe abgegriffen, und zwar am Punkt 61, welcher durch zwei vorzugsweise gleiche Pestwiderstände 62 und 63 mit den Punkten 57 und 58 der ersten Brückenschalfung verbunden ist. Insofern stellt die aus den Gliedern 52 bis 58 bestehende Brücke den einen Zweig einer weiteren Brückenschaltung für die absolute Höhenlage dar. Zweiter Zweig dieser übergeordneten zweiten Brückensehaltung ist das Potentiometer 64, 65 mit dem Abgriff 66. Dieses Potentiometer hat man sich als Reihenschaltung zweier veränderlicher Widerstände vorzustellen, welche im Punkt 66 verbunden sind.

Das Vorzeichen des Spannungsunterschiedes zwischen dem Punkt des Sollwertpotentiometers 64, 65,66 einersetis und dem am Punkt 61 angegriffenen Istwert für den Mittelwert der Höhe

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andererseits wird von dem polarisierten Relais 67 festgestellt, Das polarisierte Relais 67 betätigt, g ;gebenenfalls mit Zwischenschaltun,-; eines Verstärkers, das elektrohydraulische Wegeventil

Der Betätigungsstrom für beide S-hieber wird einer Stromquelle entnommen. Der Betätigun^sstrom für das elektrohydraulische Wegeventil 60 läu^rt noch über ein Relais 70, welches vom Relais 59 betätigt wird. Dadurch wird erreicht, daß bei betätigtem Relais der Schieber 68 ni-ht betätigt werden kann. Hierdurch wird vermieden daß während des gemeinsamen Hebens eine Höhendifferenz der beiden unteren Lenker eintreten kann, die nicht gewollt ist, da bei Überschreiten einer zulässigen Höhendifferenz das Heben durch den Schieber 68 unterbrochen und zunächst wieder die zulässige Schräglage durch das Wegeventil 60 wiederhergestellt wird. Auf der hydraulischen Seite ist dasselbe dadurch erreicht, daß der Ölstrom von der Druckmittelpumpe 71 aus zunächst über das Wegeventil 60, von dort aus über das Wegeventil 68 jsum Öl vorratsbehälter geleitet wird.

Die beiden Wegeventile 60 und 68 sind mit den beiden Zylindern 15 hydraulisch so verbunden, daß beim Betätigen des Schiebers die Unterseiten 72, TJ, der Zylinder mit der Pumpe 71 und die Oberseiten 74. 75 mit dem Vorratsbehälter verbunden sind. Dagegen sind bei Durchführung einer Änderung der Schräglage alle Zylinderanschlüsse im Wegeventil 68 verschlossen, und das Öl strömt beispielsweise bei einer Rechtsdrehung von Pumpe 71 über

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Schieber 60 zur Unterseite 72 des linken Zylinders 15; von der Oberseite 74 dieses Zylinders strömt es über Schieber 60 zur Oberseite 75 des rechten Zylinders; von der Unterseite 73 des rechten Zylinders 15 strömt das Öl über Wegeventil 60 zum Wegeventil 68, welches sich, wie schon gesagt, in Neutralsteilung befindet, und von dort zum Behälter.

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Claims (5)

5 Köln 80. den 4.7.1972 |lf Unser deichen: D 72/64 AP Cn/Dar Patentansprüche

1. Ackerschlepper bzw. Universallandmaschine mit elektrohydraulischem Kraftheber, dessen beide unteren Lenker durch je einen mit dem Gestell oder Rahmen des Schleppers bzw. der Maschine verbundenen geregelten Zylinder in eine bestimmte Höhenlage gegenüber dem Gestell ο er Rahmen gestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei eingeschalteter als auch bei nicht eingeschalteter Zugkraftregelung oder bei Lagenregelung oder bei Mischregelung die unteren Lenker (8) in eine voneinander verschiedene Höhensteilung gebracht werden und daß die Höhenstellung der beiden unteren Lenker (8) einzeln, elektrisch abgetastet, die Differenz ihrer Höhenlage gebildet und mit einem eingestellten Sollwert verglichen wird, und daß die Differenz von Solldifferenz und Istdifferenz als Regelgröße in die elektrohydraulisch^ Steuereinrichtung eingegeben wird dergestalt, daß der Unterschied der beiden Höhenlagen beiallen Istwerten der Höhenlage dea Gerätes dem Sollwert dieser Differenz entspricht.

2. Ack Tschlepper bzw. Univeisallandmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlage der Endpunkte der unteren Lenker (8) mittels an den beiden unteren Lenkern angreifender Linearpotentiometer, Drehpotentiometer oder Induktivgober ermittelt wird.

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3. Ackerschlepper bzw. Universallandmaschine n;ich den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer oder Induktivgeber über Untersetzungsgetriebe (42) von den unteren Lenkern aus angetrieben werden.

4. Ackerschlepper bzw. Universallandmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß der die Höhenlage der den beiden unteren Lenkern (8) zugeordneten Istwertgeber unmittelbar als Glieder einer Brückenschaltung verwendet werden.

5. Ackersohlep; er bzw. Universallandmaschine n^r-ch den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Brücke (52 bis 55) die Differenz der Höhenlage und zugleich durch einen vo i'zugsweise _f est eingestellten Mittelwertbildner, z.B. zwei Festwiderstände oder ein Potentiometer der Mittelwert der Höhenlage gemessen wird und dieser mit dem an einer dritten Widerstandskette abgegriffenen Sollwert für die halbe Summe, d.h. den Mittelwert der Höhen, verglichen wird.

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