DE2634530A1

DE2634530A1 - Zugkraftregeleinrichtung

Info

Publication number: DE2634530A1
Application number: DE19762634530
Authority: DE
Inventors: James Allan Koch; Richard Treichel; Benjamin Michael Witte
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1977-02-10
Also published as: CA1042259A; DE2634530C3; AU504346B2; AU1468576A; AR218435Q; GB1558789A; DE2634530B2; US3990520A

Description

(Case No. 10 361 GFR) DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFFICE

Zugkraftregeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Zugkraftregeleinrichtung für Schlepper mit Kraftheber, bei der im Hydraulikkreis des Krafthebers ein über eine steuerbare Einrichtung betätigbares Mehrstellungs-Mehrwegeventil und im Zugkraftweg ein die Zugkraft ertastender hydraulischer Fühler vorgesehen ist, der ein der jeweiligen Zugkraft proportionales Ausgangsdrucksignal zur Steuerung des Mehrstellungs/Mehrwegeventils liefert.

Allgemein bezieht sich die Erfindung auf solche Zugkraftregeleinrichtungen bei einem Dreipunkt-Anbausystem mit Kraftheber bei Ackerschleppern, bei denen das Anbausystem über den Kraftheber heb- und senkbar ist und zwar in Abhängigkeit von den Zugkraftbelastungen, die auf ein angebautes und in seiner Arbeitstiefe einstellbares Arbeitswerkzeug wirken. Solche Zugkraftregeleinrichtungen sind so ausgebildet, daß automatisch eine voreinstellbare Zugkraft aufrechterhalten bleibt.

Zugkraftregeleinrichtungen dieser Art sind bekannt. Bei einer bekannten Einrichtung weist das Anbausystem über Druckmittelzylinder betätigbare Anbauhaken auf, wobei die im Betrieb auf die Haken wirkende Zugkraft in den Druck-

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ORIG'MAL INSPECTED

mittelzylindern in ein der Zugkraft proportionales Druckmittelausgangssignal verwandelt wird, welches den Druckmittelsteuerkreis zum Verstellen des Mehrwege/Mehrstellungsventils beeinflußt (vergl.US-PS 3 731 745).

Bei einem anderen bekannten System dieser Art wird die Zugkraft über ein Hebelsystem direkt zur Verstellung des im Hydraulikkreis des Krafthebers angeordneten Ventils herangezogen (vejgl. US-PS 2 940 530).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zugkraftregeleinriehtung dieser Art dahingehend zu verbessern, daß diese Einrichtung mit wesentlich größerer Empfindlichkeit auf Änderungen der⁸ Zugkraft anspricht, wobei die Empfindlichkeit möglichst im ganzen Bereich der auftretenden Zugkraftänderungen gleich groß und die Nachregelung bei auftretenden Zugkraftänderungen möglichst momentan erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geEst, daß der Betätigungseinrichtung eine Servo-Einrichtung mit einer ersten, an den Ausgang des hydraulischen Fühlers angeschlossenen Kammer und einer zweiten, an die Hydraulikquelle anschließbaren Kammer zugeordnet ist, bei der ein Pilotkolben in der ersten Kammer unter dem Einfluß des Ausgangs-Drucksignals verschiebbar ist, der sich mit seinem einen Ende in eine zur zweiten Kammer hin offene axiale Bohrung eines Servokolbens erstreckt, welche Bohrung eine in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Pilotkolben und Servokolben steuerbaren Verbindung zwischen der

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Hydraulikquelle und der zweiten Kammer aufweist, wobei der Servo-Kolben seinerseits auf die Betätigungseinrichtung einwirkt.

Durch die Verbindung des Pilotkolbens erhält man eine wesentliche Steigerung der Empfindlichkeit der Regelung des Krafthebers auf Änderungen der an dem Anbausystem wirkenden Zugkraft. Die Ausregelung dieser Abweichung erfolgt außerordentlich rasch und wirksam und zwar auch bei kleinen Änderungen. Die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Regelung ist auch nicht abhängig von der Größe der tatsächlich auftretenden Zugkräfte. Wenn die Zugkraft zunimmt, erzeugt der Zugkraftfühler ein entsprechendes Ausgangssignal, das durch die Servoeinrichtung verstärkt wird, undfeine momentane rasche Anhebung der Glieder des Anbausystems und damit eine entsprechende Veränderung, z.B. der Eintrittstiefe des angebauten Werkzeuges bewirkt. Wenn entsprechend die ZLgkraft nachläßt, liefert der Zugkraftfühler ein entsprechendes Ausgangssignal, das wiederum durch die Servoeinrichtung verstärkt wird, um die Glieder des Anbausystems und damit das angebaute Werkzeug entsprechend abzusenken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen :

Fig.1 im. Ausschnitt eine Seitenansicht des rückwärtigen Bereiches eines Schleppers mit einer Zugkraftregeleinrichtung gemäß der Erfindung.

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Fig.2 teilweise im Schnitt und teilweise in Form einer hydraulischen Schaltung die neue Zugkraftregeleinrichtung.

In Fig.1 ist der rückwärtige Bereich eines Schleppers 10 mit einem Chassis 12 und Laufrädern 14 (von denen nur eines zu sehen ist) auf einer Hinterradachse 16 gezeigt. An dem Chassis 12 ist zur Ausführung senkrechter Schwenkbewegungen um eine Gelenkverbindung 20 ein von dieser Gelenkverbindung nach rückwärts ragendes Zugglied 18 befestigt. Das Zugkraftglied 18 bildet mit einem Fühlerzylinder oder Fühler 48 eine Einheit.

Eine querverlaufende horizontale Schwenkwelle 24 ist im Chassis 12 gelagert und weist einen Kurbelarm 26 auf, der sich von der Welle 24 nach hinten erstreckt. Zwischen dem Zugkraftglied 18 und dem Kurbel- oder Hubarm 26 ist ein Hubglied 28 angeordnet. Ein ausfahrbarer und einziehbarer hydraulischer Hubzylinder 30 dient gemäß Fig.2 als Kraftheber und ist an dem Chassis 12 angeordnet uid mit der Welle 24 antriebsmäßig verbunden, um diese schwenken und damit das Hubglied 18 zwischen einer variablen unteren Arbeitsstellung und einer angehobenen Transportstellung zu heben oder abzusenken.

Der Fühler 48 umfaßt eine Kolbenstange und einen Kolben 50. Ein zweiter Schaft 49 ist am Kolben 50 befestigt, um selektiv ein Kugelrückschlagventil 51 zu öffnen, welches eine Verbindung zwischen dem Inneren des Fühlers und einer Druckleitung 52 herzustellen vermag, die zu der Druckmittelpumpe 54 führt. Der Schaft 59 und das Rückschlagventil 51 dienen dazu, um Druckmit-

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telverluste entlang der Umfangsflache des Kolbens auszugleichen, welche Verluste durch die Rückleitung 46 zu dem Sumpf 88 geleitet werden. Die Teile dienen auch zur Kompensation der durch eine mit einer Drossel 42 versehenen Entlastungsleitung 44 zum Sumpf 88 abfließenden Mengen an Hydraulikflüssigkeit. Zwischen dem Kolben 50 und dem zugehörigen Zylinderende ist eine Schraubendruckfeder 56 zusammengepreßt, welche den Kolben 50 in Richtung auf die ausgefahrene Stellung vorspannt. Die Kammer auf Seiten der Kolbenstange des Fühlers 48 ist übar eine Fühlerleitung 58 mit einer Servoeinrichtung 60 verbunden.

Die Servoeinrichtung 60 umfaßt ein Gehäuse 62 mit einer inneren Ausnehmung, in der ein Einsatz 64 angeordnet ist, der die Ausnehmung in eine mit dem Fühler verbundene Kammer 86 und in eine das Drucköl zuspeisende Kammer 65 unterteilt. Die mit dem Fühler verbundene Kammer 86 ist an die Leitung 58 angeschlossen, während die das Drucköl zuführende Kammer 65 über eine Speiseleitung 82 mit der Druckmittelpumpe 54 verbunden ist. Der Einsatzkörper 64 weist eine langgestreckte Bohrung für einen Servokolben 68 auf, der in der Bohrung verschiebbar ist und in dieser eine zweite oder Hauptkammer70 begrenzt. Ein Anschlagring 71 begrenzt die nach innen gerichtete Gleitbewegung des Hauptkolbens 68 im Einsatzkörper 64, während ein innerer Anschlagring 72 die nach außen gerichtete Gleitbewegung des Kolbens begrenzt.

Ein Pilotkolben 74 mit Ausgleichsnuten 75 bekannter Art, ist in dem Einsatz 64 zwischen der Hauptkammer 70 und der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 verschiebbar aufgenommen. Der Pilot-

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kolben 74 erstreckt sich durch die Hauptkammer 70 in gleitendem Eingriff mit einer axialen Längsbohrung 77 am Ende des Hauptkolbens 68. Ein Abschnitt des Pilotkolbens 64 in der Bohrung 77 weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 77 auf, um in dieser gleitend aufgenommen zu werden, während ein dahinter liegender Abschnitt einen verminderten Durchmesser aufweist, um so einen Druckmittelkanal 80 zwischen einem stärker reduzierten Bereich in Form einer Hilfskammer 78 und derHauptkammer 70 zu bilden. Die Hilfskammer 78 ist selektiv über eine Bohrung 76 mit der Druckmittelpumpe 54 verbunden. Der Endabschnitt des Pilotkolbens 74, der in die mit dem Fühler verbundene Kammer 86 ragt, ist mit Gewinde über eine Widerlagerscheibe in eine Mutter 87 eingeschraubt, die zur Einstellung und zur Kompensation verschiedener Herstellungs- und Zusammenbautoleranzen dient. Die Einstelleinrichtung 87 ist von dem Einsatzkörper 64 weg durch eine Feder 140 von gleichbleibender Federkonstante vorgespannt, so daß die Servoeinrichtung 60 gleichermaßen empfindlich bei großen und bei kleinen Zugkraftsbelastungen ist. Das bedeutet, daß eine vorgegebene Änderung in der Zugkraftsbelastung bei niedrigerer Last im wesentlichen zu der gleichen Bewegung des Werkzeuges führt wie bei schwerer Last.

Um eine Bewegung in beiden Richtungen des Haupt- oder Servokolbens 68 in der nachfolgend zu beschreibenden Weise zu ermöglichen, weisen der Pilotkolben 74 und der Hauptkolben 68 eine in Längsrichtung verlaufende, vorzugsweise gedrosselte Entlastungsbohrung 90 auf, welche eine Verbindung zwischen der Hauptkammer

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.,.■-.- - 7 70 und dem Sumpf 88 schafft.

Eine Steuereinrichtung bekannter Art (vergl. US-PS 2 940 530) ist bei 110 gezeigt. Diese Einrichtung umfaßt ein an dem Ende des Hauptkolbens 68 anliegendes Stellglied 112, das mit seinem anderen Ende bei 113 an einen zweiarmigen Hebel 132 angelenkt ist, der in seiner Mitte über Schwenkstift 114 mit einem Einstellhebel 126 verbunden ist, mit dem die Einstellung der Zugkraftregeleinrichtung erfolgt. Der Einstellhebel 126 ist bei 128 am Schlepper schwenkbar gelagert. Ein Schwenkstift 130 verbindet den zweiarmigen Hebel 132 mit einem Betätigungslenker 118, der an das Dreistellungs/Dreiwege-Richtungssteuerventil 122 angeschlossen ist.

Das Ventil 122 weist in üblicher Weise einerseits einen Anschluß zum Sumpf 88 und andererseits einen Anschluß zur Druckmittelpumpe 54, sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen Anschluß für die zum Kraftheber 30 führende Leitung 124 auf. Eine Stellfeder 123 spannt das Ventil 122 in eine Stellung vor, in der die Leitung 124 mit dem Sumpf 88 in Verbindung ist.

Wenn man annimmt, daß ein Bodenbearbeitungswerkzeug, das nicht gezeigt ist, an das Anbausystem des Schleppers angebaut und somit auch an den Fühler 48 angeschlossen und durch den Boden mit Hilfe des Schleppers 10 gezogen wird, so kann die Bedienungsperson den Steuerhebel 126 in eine Stellung bringen, welche einer neuen gewünschten Zugkraftsbelastung entspricht. Diese Verstellung verbringt die Steuereinrichtung 110 und das Ventil 60 in

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Stellungen, die dieser neuen gewünschten Zugkraftsbelastung zugeordnet sind.

Die tatsächliche Zuglast zuzüglich der Belastung durch die Druckfeder 56 wirken auf den Fühler 50 und liefern in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 der Servoeinrichtung 60 einen Druck, der der tatsächlichen Zugkraft proportional ist. Die Feder §6 liefert weiterhin eine Druckmittelvorspannung, welche auch das Ertasten negativer Zugbelastungen ermöglicht. Der Fluiddruck in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 führt den Pilotkolben 74 in eine Stellung, in der die Bohrung 76 in gedrosselter Fluidverbindung mit der Hilfskammer 78 steht. Die gedrosselte Verbindung gestattet lediglich ein Einströmen von Fluid von der Druckmittelpumpe 54 zu der Hauptkammer 70 in demMaße, wia es erforderlich ist, die Fluidverluste durch den Entlastungskanal 90 auszugleichen.

Wenn die tatsächliche Zugkraft die gewünschte Zugkraft übersteigt, nimmt der Druck in Fühler 48 zu. Diese Druckzunahme drängt gemäß Fig.2 den Pilotkolben 74 in der Servoeinrichtung 60 nach links, bis die Hilfskammer 78 in voll offener Strömungsverbindung mit der Druckmittelpumpe über Kanal 76 steht. Damit kann Druckmittel von der Pumpe 54 durch den Kanal 80 in die Hauptkammer 70 einströmen, wobei dieses zuströmende Druckmittel den Hauptkolben 68 nach links in Fig.2 verschiebt.

Der Hauptkolben 68 betätigt seinerseits das Glied 112 der Steuereinrichtung 110, wobei der zweiarmige Hebel 132 um die Gelenk-

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stelle 114 im Uhrzeigersinne verschwenkt. Diese Schwenkbewegung verstellt das Ventil 122 so, daß die Pumpe 54 mit dem Kraftheber 30 in Verbindung kommt, um die Welle 24 im Uhrzeigersinne zu drehen. Dadurch wird das Werkzeug in seiner Arbeitsstellung angehoben und die Zugkraft vermindert, bis wiederum durch den Fühler 48 die eingestellte und gewünschte Zugkraft ertastet wird.

Bei einer Verminderung des Druckes in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 drängt die Feder 140 den Pilotkolben aus der vollen Strömungsverbindung an deröffnung 76. Während der Zufluß abgedrosselt wird, kann Fluid"aus der Hauptkammer 70 durch den Entlastungskanal 90 abströmen, so daß der Hauptkolben 68 durch die Feder 123 am Ventil 122 über die Betätigungseinrichtung 110 nach rechts verschoben wird.

Bei Erreichen der gewünschten Zugbelastung wird wiederum die gedrosselte Strömungsverbindung zwischen der Hilfskammer 78 und der Öffnung 76 hergestellt und zwar in dem Maße, wie diese durch die Stellung des Steuerhebels 126 vorherbestimmt worden ist. Hierbei nimmt das Ventil 122 ein seine Anschlüsse blockierende Sperrstellung ein.

Wenn die Zugkraftbelastung abnimmt und unter den gewünschten Wert fällt, arbeitet die Zugkraftregeleinrichtung im wesentlichen im umgekehrten Sinne als dies im Zusammenhang mit einer Zunahme der Zugkraft beschrieben worden ist. Der Druck im Fühler 48 fällt ab und sperrt die Drosselverbindung über die Öffnung 76. Da durch

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den Entlastungskanal 90 Fluid abströmen kann, bewegt sich der Hauptkolben 68 in einer Richtung, um die gedrosselte Strömungsverbindung wieder herzustellen. Bei dieser Bewegung wird das Ventil 122 so betätigt, daß der Kraftheber 30 mit dem Sumpf 88 verbunden \£rd. Die Welle 24 dreht sich im Gegenuhrzeigersinne, so daß das Werkzeug in seiner Arbeitsstellung abgesenkt und die dadurch ausgeübte Zugkraft gesteigert wird bis der gewünschte Zugkraftswert erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, erlaubt der vom Fühler 48 gelieferte Ausgangsdruck die Herstellung der gedrosselten Strömungsverbindung, so daß das Ventil 122 wieder seine die Verbindungen blockierende Sperrstellung einnehmen kann,

Wenn die tatsächliche Zugkraft bis auf den Wert KuIl herabsinkt, verhindert die Druckmittelvorspannung durch die Feder 56 ein Abfallen des Druckes in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 auf den Wert Null. Die Feder 56 liefert vielmehr einen ausreichenden Fluiddruck,um eine normale Ertastung negativer Zuglasten zu ermöglichen, welche auftreten können, wenn das Werkzeug in eine Bodensenkung fällt und eine Druckkraft auf den Fühler 48 ausübt.

Um die Zugkraft abzusenken, kann der Hebel 126 im Uhrzeigersinne in eine neue Stellung bewegt werden, was zu einer Verstellung des Ventils 122 führt, durch die der Kraftheber 30 mit der Druckmittelpunipe 54 verbunden wird. Wenn die Zugkraft abnimmt, führt der absinkende Druck des Fühlers 48 zu einer Absperrung der gedrosselten StrSmungsverbindung in der Servoeinrichtung 60. Die Bewegung des HauptkoTbens 68 nach rechts zur Wiederherstellung

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der gedrossellei Strömungsverbindung gestattet es dem Glied 112, dem zweiarmigen Hebel 132 und dem Lenker 118 unter der Kraft der Stellfeder 123 in eine neue Gestängestellung zu wandern, welche dem neueingestellten Zugkraftwert entspricht, während das Steuerventil 122 wieder in eine die Anschlüsse blockierende Sperrstellung gelangt. Um die Zugkraft zu verstärken, wird der Hebel 126 im Gegenuhrzeigersinne in eine neue Stellung bewegt, was zur Verstellung des Ventils 122 unter Verbindung des Krafthebers 30 mit dem Sumpf 88 führt. Wenn die Zugkraft zunimmt, führt die Druckzunahme im Fühler 48 zu einer vollen Fluidverbindung in der Servoeinrichtung 60. Die Bewegung des Hauptkolbens 68 nach links zur Wiederherstellung der gedrosselten Strömungsverbindung verstellt das Glied 112 den zweiarmigen Hebel 132 und den Lenker in eine weitere, dem neuen Wert zugeordnete Gestängestellung, wobei das Ventil 122 wiederum in ein in die die Anschlüsse blockierende Sperrstellung gelangt.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

fly Zugkraftregeleinrichtung für Schlepper mit Kraftheber, bei der im Hydrualikkreis des Krafthebers ein über eine steuerbare Einrichtung betätigbares Mehrstellungs/Mehrwegeventil und im Zugkraftweg ein die Zugkraft ertastender hydraulischer Fühler vorgesehen ist, der ein der jeweiligen Zugkraft proportionales Ausgangsdrucksignal zur Steuerung des Mehrstellungs/Mehrwegeventils liefert, dadurch gekennzeichnet , daß der Betätigungseinrichtung (110) eine Servoeinrichtung (60) mit einer ersten, an den Ausgang des hydraulischen Fühlers (48) angeschlossenen Kammer (86) und einer zweiten, an die Hydraulikquelle (54) anschließbaren Kammer (70) zugeordnet ist, bei der ein Pilotkolben (74) in der ersten Kammer unter dem Einfluß des Ausgangs-.drucksignaIes verschiebbar ist, der sich mit seinem einen Ende in eine zur zweiten Kammer (70) hin offene axiale Bohrung (77) eines Servokolbens (68) erstreckt, welche Bohrung (77) eine in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Pilotkolben und Servokolben steuerbare Verbindung (76, 78, 80) zwischen der Hydraulikquelle (54) und der zweitenKammer (70) aufweist, wobei der Servokolben (68) seinerseits auf die Betätigungseinrichtung (110) einwirkt.
2. Zugkraftregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Servoeinrichtung (60) einen die zweite Kammer (70) mit ,dem Sumpf (88) verbindenden gedrosselten Entlastungskanal (90) aufweist und eine den Servokolben (68) gegen den Druck in der zweiten Kammer (70) vorspannende Einrichtung (123) vorgesehen ist.

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3. Zugkraftregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine den Pilotkolben (74) entgegen dem Druck in der ersten Kammer (86) vorspannende vorzugsweise einstellbare - Einrichtung (140) vorgesehen ist.
4. Zugkraftregeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3. _f dadurch gekennzeichnet , daß zur Erfassung auch negativer Zugkräfte dem Fühler (48) eine Vorspanneinrichtung (56) zugeordnet ist.
5. Zugkraftregeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Pilotkolben (74) mit einem schieberartig ausgebildeten Endabschnitt von größerem Durchmesser in die axiale Bohrung (77) des Servokolbens (68) zur Steuerung der Druckmittelverbindung (76) leitend eingreift.

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