DE2634530B2

DE2634530B2 - Zugkraftregelung

Info

Publication number: DE2634530B2
Application number: DE19762634530
Authority: DE
Inventors: James Allan Hudson Treichel Richard Cedar Falls Witte Benjamin Michael Waterloo Ia Koch (VStA)
Original assignee: Deere & Co, Mohne, 111 (VStA), Niederlassung Deere & Co European Office, 6800 Mannheim
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1977-10-20
Also published as: GB1558789A; US3990520A; CA1042259A; AU504346B2; DE2634530C3; AU1468576A; DE2634530A1; AR218435Q

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zugkraftregelung für Kraftheber von Ackerschleppern mit einem die Zugkraft ertastenden hydraulischen Fühler, einem Hydraulikzylinder für den Kraftheber, einer Förderpumpe, einem Sammelbehälter und einem Mehrwegeventil, das in Abhängigkeit von dem am hydraulischen Fühler ertasteten Signal und entgegen der Wirkung einer Feder verschiebbar ist.

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, und bei der bekannten Einrichtung (US-PS 3731745), von der die Erfindung ausgeht, weist das Anbausystem über Druckmittelzylinder betätigbarc Anbauhaken auf, wobei die im Betrieb auf die Haken wirkende Zugkraft in den Druckmittelzylindern in ein

der Zugkraft proportionales Druckmittelausgangssignal verwandelt wird, welches den Druckmittelsteuerkreis zum Verstellen des Mehrwege/Mehrstdlungsventils beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

ίο Zugkraftregeleinrichtung dieser Art dahingehend zu verbessern, daß diese Einrichtung mit wesentlich größerer Empfindlichkeit auf Änderungen der Zugkraft anspricht, wobei die Empfindlichkeit möglichst im ganzen Beireich der auftretenden Zugkraftänderungen

gleich groß und die Nachregelung bei auftretenden Zugkraftänderungen möglichst momentan erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorsteuereinrichtung mit einem mit dem

Mehrwegeventil verbundenen und in einem Gehäuse verschiebbaren Steuerkolben vorgesehen ist, der in seiner Axialbohrung einen in Abhängigkeit vom Druck im Fühler verschiebbaren Pilotkolben aufnimmt, wobei das Gehäuse zwei Kammern aufweist,

*5 in deren erste Kammer der Pilotkolben ragt und die mit dem hydraulischen Fühler verbunden ist und in deren zweite Kammer der Steuerkolben ragt und die in Abhängigkeit von der Verschiebung des Pilotkolbens über eine in der Axialbohrung vorgesehene Öffnung mit der Förderpumpe verbunden wird, wodurch das Mehrwegeventil in eine die Förderpumpe mit dem Hydraulikzylinder verbindende Stellung über den Steuerkolben verschoben wird.

Durch die Verwendung 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 Fühler ein entsprechendes Ausgangssignal, das durch die Vorsteuereinrichtung

verstärkt wird und was letztlich eine momentane rasche Anhebung der Glieder des Anbausystems und damit eine entsprechende Veränderung, z. B. der Eindringtiefe des angebauten Werkzeuges bewirkt. Wenn entsprechend die Zugkraft nachläßt, liefert der Fühler ein entsprechendes Ausgangssignal, das wiederum durch die Vorsteuereinrichtung verstärkt wird, um die Glieder des Anbausystems und damit das angebaute Werkzeug entsprechend abzusenken.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteiransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Figuren der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Ausschnitt eine Seitenansicht des rückwärtigen Bereichs eines Ackerschleppers mit einer Zugkraftregeleinrichtung gemäß der Erfindung, und Fig. 2 teilweise im Schnitt und teilweise in Form einer hydraulischen Schaltung die neue Zugkraftregeleinrichtung.

In Fig. 1 ist der rückwärtige Bereich eines Ackerschleppers iö 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 Aus-

führung senkrechter Schwenkbewegungen um eine Gelenkverbindung 20 ein von dieser Gelenkverbindung nach rückwärts ragendes Zugglied 18 befestigt. Dieses bildet mit einem Fühler 48 eine Einheit.

Eine querverlaufende horizontale Schwenkwelle 24 ist im Chassis 12 gelagert und weist einen Kurbelarm 26 auf, der sich von der Schwenkwelle 24 nach hinten erstreckt. Zwischen dem Zugglied 18 und dem Kurbelarm 26 ist ein Hubglied 28 angeordnet. Ein aus- und einziehbarer Hydraulikzylinder 30 dient gemäß F i g. 2 als Kraftheber, ist am Chassis 12 angeordnet und mit der Schwenkwelle 24 antriebsverbunden, um diese schwenken und damit das Zugglied 18 zwischen einer variablen unteren Arbeitsstellung und einer angehobenen Transportstellung heben oder absenken zu können.

Der Fühler 48 umfaßt eine Kolbenstange 50 mit Kolben. Ein zweiter Schaft 49 ist am Kolben befestigt, um selektiv ein Rückschlagventil 51 zu öffnen, welches eine Verbindung zwischen dem Inneren des Fühlers und einer Druckleitung 52 herzustellen vermag, die zu einer Förderpumpe 54 führt. Der Schaft 49 und das Rückschlagventil 51 dienen dazu, Druckmittelverluste entlang der Umfangsfläche des Kolbens auszugleichen, die durch eine Rückleitung 46 zu einem Sammelbehälter 88 geleitet werden. Die Teile dienen auch zur Kompensation der durch eine mit einer Drossel 42 versehene Entlastungsleitung 44 zum Sammelbehälter 88 abfließenden Mengen an Hydraulikflüssigkeit. Zwischen dem Kolben der Kolbenstange 50 und dem zugehörigen Zylinderende ist eine Vorspanneinrichtung 56 vorgesehen, welche den Kolben in Richtung auf eine ausgefahrene Stellung vorspannt. Die Kammer auf Seiten der Kolbenstange 50 des Fühlers 48 ist über eine Fühlerleitung 58 mit einer Vorsteuereinrichtung 60 verbunden.

Diese umfaßi 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 Fühlerleitung 58 angeschlossen, während die das Drucköl zuführende Kammer 65 über eine Speiseleitung 82 mit der Förderpumpe 54 verbunden ist. Der Einsatz 64 weist eine langgestreckte Bohrung für einen Steuerkolben 68 auf, der in der Bohrung verschiebbar ist und in dieser eine zweite Kammer 70 begrenzt. Ein Anschlagring 71 begrenzt die nach innen gerichtete Gleitbewegung des Steuerkolbens 68 im Einsatz 64, während ein innerer Anschlagring 72 die nach außen gerichtete Gleitbewegung des Steuerkolbens begrenzt.

Ein Pilotkolben 74 mit Ausgleichsnuten 75 bekannter Art ist im Einsatz 64 zwischen der Kammer 70 und der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 verschiebbar aufgenommen. Der Pilotkolben 74 erstreckt sich durch die Kammer 70 in gleitendem Eingriff mit einer axialen Längsbohrung 77 am Ende des Steuerkolbens 68. Ein Abschnitt des Pilotkolbens 74 in der Längsbohrung 77 weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Längsbohrung 77 auf, um in dieser gleitend aufgenommen zu werden, während ein dahinter liegender Abschnitt einen verminderten Durchmesser aufweist, um so einen Druckmittelkanal 8Ö zwischen einem stärker reduzierten Bereich in Form einer Hilfskammer 78 und der Kammer 70 zu bilden. Die Hilfskammer 78 ist selektiv über eine Öffnung 76 mit der Förderpumpe 54 verbunden. Der Endabschnitt des Pilotkolbens 74, der in die mit dem Fühler verbundene Kammer 86 ragt, ist zwecks Aufnahme einer Mutter 87 mit Gewinde versehen, so daß verschiedene Herstellungs- und Zusammenbauioleranzen eingestellt bzw. kompensiert werden können. Die Mutter 87, gegen die eine Widerlagerscheibe anliegt, ist von dem Einsatz 64 weg durch eine Einrichtung 140 von gleichbleibender Federkonstante

ίο vorgespannt, so daß die Vorsteuereinrichtung 60 gleichermaßen empfindlich bei großen und bei kleinen Zugkraftbelastungen ist. Das bedeutet, daß eine vorgegebene Änderung in der Zugkraftbelastung bei niedrigerer Last im wesentlichen zu der gleichen Be-

»5 wegung des Werkzeuges führt wie bei schwerer Last. Um eine Bewegung in beide Richtungen des Steuerkolbens 68 in der nachfolgend zu beschreibenden Weise zu ermöglichen, weisen der Pilotkolben 74 und der Steuerkolben 68 eine in Längsrichtung verlau-

»° fende, vorzugsweise gedrosselte Entlastungsbohrung 90 auf, welche eine Verbindung zwischen der Kammer 70 und dem Sammelbehälter 88 schafft.

Eine Steuereinrichtung bekannter Art (vergl. US-PS 2940530) ist bei 110 gezeigt. Sie umfaßt ein am

^a5 Ende des Steuerkolbens 68 anliegendes Stellglied 112, das mit seinem anderen Ende über einen Stift 113 an einem zweiarmigen Hebel 132 angelenkt ist, der in seiner Mitte über einen Schwenkstift 114 mit einem Einstellhebel 126 verbunden ist, mit dem die Einstellung der Zugkraftregeleinrichtung erfolgt. Der Einstellhebel 126 ist über einen Bolzen 128 am Ackerschlepper schwenkbar gelagert. Ein Schwenkstift 130 verbindet den zweiarmigen Hebel 132 mit einem Betätigungslenker 118, der an ein Mehrwegeventil 122 angeschlossen ist. Dieses weist in üblicher Weise einerseits einen Anschluß zum Sammelbehälter 88 und andererseits einen Anschluß zur Förderpumpe 54 sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen Anschluß für eine zum Hydraulikzylinder 30 führende Leitung 124 auf. Eine Feder 123 spannt das Mehrwegeventil 122 in eine Stellung vor, in der die Leitung 124 mit dem Sammelbehälter 88 in Verbindung ist.

Wenn man annimmt, daß ein Bodenbearbeitungswerkzeug, das nicht gezeigt ist, an das Anbausystem des Ackerschleppers angebaut und somit auch an den Fühler 48 angeschlossen und durch den Boden mit Hilfe des Ackerschleppers 10 gezogen wird, so kann die Bedienungsperson den Einstellhebel 126 in eine Stellung bringen, welch einer neuen gewünschten Zugkraftbelastung entspricht. Diese Verstellung verbringt die Steuereinrichtung 110 und die Vorsteuereinrichtung 60 in Stellungen, die dieser neuen gewünschten Zugkraftbelastung zugeordnet sind.
Die tatsächliche Zuglast zuzüglich der Belastung durch die Vorspanneinrichtung 56 wirken auf die Kolbenstange 50 und liefern in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 der Vorsteuereinrichtung 60 einen Druck, der der tatsächlichen Zugkraft proportional ist. Die Vorspanneinrichtung 56 liefert weiterhin eine Druckmittelvorspannung, welche auch das Ertasten negativer Zugbelastungen ermöglicht. Der Druck in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 führt den Pilotkolben 74 in eine Stellung, in der die öffnung76 in gedrosselter Flüssigkeitsverbindung mit der Hilfskammer 78 steht. Die gedrosselte Verbindung gestattet lediglich ein Einströmen von Flüssigkeit von der Förderpumpe 54 zu der Kammer 7Ö in dem Maße, wie es erforderlich ist. um die Flüssig-

keitsverluste durch die Entlastungsbohrung 90 auszugleichen.

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

Der Steuerkolben 68 betätigt seinerseits das Stellglied 112 der Steuereinrichtung 110, wobei der zweiarmige Hebel 132 um den Schwenkstift 114 im Uhrzeigerdrehsinn verschwenkt. Diese Schwenkbewegung verstellt das Mehrwegeventil 122 so, daß die Förderpumpe 54 mit dem Hydraulikzylinder 30 in Verbindung kommt, um die Schwenkwelle 24 im Uhrzeigerdrehsinn 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 Einrichtung 140 den Pilotkolben aus der vollen Strömungsverbindung an der öffnung 76. Während der Zufluß abgedrosselt wird, kann Flüssigkeit aus der Kammer 70 durch die Entlastungsbohrung 90 abströmen, so daß der Steuerkolben 68 durch die Feder 123 am Mehrwegeventil 122 über die Steuereinrichtung 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 Einstellhebels 126 vorherbestimmt worden ist. Hierbei nimmt das Mehrwegeventil 122 eine 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 die Entlastungsbohrung 90 Flüssigkeit abströmen kann, bewegt sich der Steuerkolben 68 in einer Richtung, um die gedrosselte Strömungsverbindung wieder herzustellen. Bei dieser Bewegung wird das Mehrwegeventil 122 so betätigt, daß der Hydraulikzylinder 30 mit dem Sammelbehälter 88 verbunden wird. Die Schwenkwelle 24 dreht sich im Gegenuhrzeigerdrehsinn, so daß das Werkzeug in seiner Arbeitsstellung abgesenkt und die dadurch ausgeübte Zugkraft so lange gesteigert wird, bis der gewünschte Zugkraftwert erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, erlaubt der vom Fühler 48 gelieferte Ausgangsdruck die Herstellung der gedrosselten Strömungsverbindung, so daß das Mehrwegeventil 122

ίο wieder seine die Verbindungen blockierende Sperrstellung einnehmen kann.

Wenn die tatsächliche Zugkraft bis auf den Wert Null herabsinkt, verhindert die Druckmittelvorspannung durch die Vorspanneinrichtung 56 ein Abfallen des Druckes in der mit dem Fühler verbundenen Kammer 86 auf den Wert Null. Die Vorspanneinrichtung 56 liefert vielmehr einen ausreichenden Flüssigkeitsdruck, 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 Einstellhebel 126 im Uhrzeigerdrehsinn in eine neue Stellung bewegt werden, was zu einer Verstellung des Mehr-

"5 Wegeventils 122 führt, durch die der Hydraulikzylinder 30 mit der Förderpumpe 54 verbunden wird. Wenn die Zugkraft abnimmt, führt der absinkende Druck des Fühlers 48 zu einer Absperrung der gedrosselten Strömungsverbindung in der Vorsteuereinrichtung 60. Die Bewegung des Steuerkolbens 68 nach rechts zur Wiederherstellung der gedrosselten Strömungsverbindung gestattet es dem Stellglied 112, dem zweiarmigen Hebel 132 und dem Betätigungslenker 118 unter der Kraft der Feder 123 in eine neue Gestängestellung zu wandern, welche dem neu eingestellten Zugkraftwert entspricht, während das Mehrwegeventil 122 wieder in eine die Anschlüsse blockierende Sperrstellung gelangt. Um die Zugkraft zu verstärken, wird der Einstellhebel 126 im Gegenuhrzeigerdrehsinn in eine neue Stellung bewegt, was zur Verstellung des Mehrwegeventils 122 unter Verbindung des Hydraulikzylinders 30 mit dem Sammelbehälter 88 führt. Wenn die Zugkraft zunimmt, führt die Druckzunahme im Fühler 48 zu einer vollen Flüssigkeitsverbindung in der Vorsteuereinrichtung 60. Die Bewegung des Steuerkolbens 68 nach links zur Wiederherstellung der gedrosselten Strömungsverbindung verstellt das Stellglied 112, den zweiarmigen Hebel 132 und den Betätigungslenker 118 in eine weitere, dem neuen Wert zugeordnete Getängestellung, wobei das Mehrwegeventil 122 wiederum in eine die Anschlüsse blockierende Sperrstellung gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zugkraftregelung für Kraftheber von Ackerschleppern mit einem die Zugkraft ertastenden hydraulischen Fühler, einem Hydraulikzylinder für den Kraftheber, einer Förderpumpe, einem Sammelbehälter und einem Mehrwegeventil, das in Abhängigkeit von dem am hydraulischen Fühler ertasteten Signal und entgegen der Wirkung einer Feder verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorsteuereinrichtung (60) mit einem mit dem Mehrwegeventil (122) verbundenen und in einem Gehäuse (62) verschiebbaren Steuerkolben (68) vorgesehen ist, der in seiner Axialbohrung einen in Abhängigkeit vom Druck im Fühler (48) verschiebbaren Pilotkolben (74) aufnimmt, wobei das Gehäuse zwei Kammern (86 und 70) aufweist, in deren erste Kammer (86) der Pilotkolben ragt und die mit dem hydraulischen Fühler (48) verbunden ist und in deren zweite Kammer (70) der Steuerkolben (68) ragt und die in Abhängigkeit von der Verschiebung des Pilotkolbens über eine in der Axialbohrung vorgesehene Öffnung (76) mit der Förderpumpe (54) verbunden wird, wodurch das Mehrwegeventil (122) in eine die Förderpumpe (54) mit dem Hydraulikzylinder (30) verbindende Stellung über den Steuerkolben (68) verschoben wird.

2. Zugkraftregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung im Steuerkolben (68) über einen gedrosselten Entlastungskanal mit dem Sammelbehälter (88) verbunden ist.

3. Zugkraftregelung 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. Zugkraftregelung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung auch negativer Zugkräfte dem Fühler (48) eine Vorspanneinrichtung (56) zugeordnet ist.