DE2914605A1

DE2914605A1 - Depth regulation for tractor ploughs - uses engine noise as parameter to control depth of penetration into soil

Info

Publication number: DE2914605A1
Application number: DE19792914605
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Dr Hesse; Walter Kobald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1980-10-16

Abstract

The device is for regulating the depth of penetration of a tractor-drawn, hydraulically controlled plough according to a parameter of the tractor IC engine. There is an actual value indicator (33) which uses the engine noise as parameter. This is arranged near the engine (34) and can be a microphone. A second indicator gives signal according to the noises of the unloaded IC engine (34), the signals varying according to its speed. This is connected with a control instrument which forms a leading signal from the first two signals. This is then compared with a theoretical value signal and controls a valve (18).

Description

Einrichtung zur Regelung der Eindringtiefe einesDevice for regulating the penetration depth of a

von einem Traktor gezogenen Pfluges Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Regelung der Eindringtiefe eines von einem Traktor gezogenen Pfluges nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Einrichtung bekannt (DE-PS 12 11 837), bei der als Regelgröße die Belastung des Verbrennungsmotors benutzt wird. Dabei wird die Einspritzmenge von der Einspritzpumpe, die dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, gemessen und daraus ein Signal für die Belastung des Verbrennungsmotors hergeleitet. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die Einrichtung zum Messen der Einspritzmenge relativ aufwendig und kostspielig ist. Zur Realisierung der Einrichtung bedarf es in der Regel eines Eingriffs in vorhandene, serienmäßige Bauteile des Verbrennungsmotors. Zudem genügt diese Einrichtung nicht allen Anforderungen des Betriebs.Prior art plow pulled by a tractor The invention is based on a device for regulating the penetration depth of a tractor trailed plow according to the species of the main claim. It is one of those Device known (DE-PS 12 11 837), in which the load of the controlled variable Internal combustion engine is used. The injection quantity is determined by the injection pump, which is assigned to the internal combustion engine, measured and a signal for the Derived the load on the internal combustion engine. The disadvantage of this solution is that the device for measuring the injection quantity is relatively complex and expensive is. To implement the facility, intervention in the existing, standard components of the internal combustion engine. In addition, this facility is sufficient not all requirements of the operation.

Weiterhin ist eine Steuereinrichtung für eine durch hydraulische Mittel angetriebene Hebevorrichtung von an landwirtschaftlichen Schleppern befestigten Bodenbearbeitungsgeräten bekannt, bei der als Regelgröße die Zugkraft in einem Oberlenker benutzt wird (DE-PS 11 98 103 Figur 3). Zu diesem Zweck muß die Zugkraft über eine Feder gemessen werden, über die der Oberlenker eines Dreipunkt-Gestänges am Gehäuse des Traktors befestigt ist.Furthermore, there is a control device for one by hydraulic means powered lifting device from on agricultural tractors fixed tillage implements known, in which the traction force is the controlled variable is used in an upper link (DE-PS 11 98 103 Figure 3). For this purpose must the tensile force can be measured via a spring, via which the upper link of a three-point linkage is attached to the housing of the tractor.

Nachteilig bei dieser Steuereinrichtung ist vor allem ihr baulicher Aufwand; ferner begünstigt die Feder die Gefahr von Schwingungen in der Einrichtung. Zudem müssen die einzelnen Bauteile der Einrichtung aufeinander und auf die Pf uggröße abgestimmt sein, so daß sich die Einrichtung weniger zum Nachrüsten eignet. Fernerhin eignet sich diese krt der Steuereinrichtung schlecht für eine Grenzlastregelung, mit der ein Abwürgen des Verbrennungsmotors durch Belastung verhindert werden soll.The main disadvantage of this control device is its structural design Expenditure; the spring also increases the risk of vibrations in the device. In addition, the individual components of the facility must be on top of each other and on the Pf ug size be coordinated so that the device is less suitable for retrofitting. Furthermore if this krt of the control device is poorly suited for a limit load control, which is intended to prevent the internal combustion engine from stalling due to stress.

Vorteile der Erfindung Die erfir.dungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie besonders einfach baut und eine allen Anforderungen im Betrieb gerecht werdende Regelung ermöglicht. Eine die Zugkraft messende Feder kann bei ihr vollständig entfallen. Bauliche Eingriffe in serienmäßige Aggregate des Verbrennungsmotors sind nicht notwendig. Ferner baut die Einrichtung mit weitgehend vorhandenen Bauteilen. Zudem erlaubt sie eine einfache Grenzlastregelung, so daß ein Abwürgen des Motors im Betrieb auf einfache und sichere Weise verhindert wird.Advantages of the Invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that it is particularly simple builds and enables a regulation that meets all operational requirements. A spring measuring the tensile force can be completely dispensed with. Structural interventions in series units of the internal combustion engine are not necessary. Furthermore builds the facility with largely existing components. It also allows a simple Load limit control, so that the engine stalling during operation is easy and safe Way is prevented.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further training and improvements that specified in the main claim Setup possible.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung gemäß Anspruch 2, wodurch die Einrichtung besonders einfach baut und leicht nachrüstbar ist. Außerst zweckmäßig ist eine Weiterbildung gemäß Anspruch 3, wodurch die Güte der Regelung beträchtlich erhöht wird. Ferner läßt sich in vorteilhafter Weise gemäß Anspruch 7 bei einer Lageregelung eine einfache Grenzlastregelung für den Verbrennungsmotor erreichen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.An embodiment according to claim 2 is particularly advantageous, whereby the device is particularly simple and easy to retrofit. Extremely functional is a further development according to claim 3, whereby the quality of the control is considerable is increased. Furthermore, according to claim 7 in an advantageous manner Position control achieve a simple limit load control for the internal combustion engine. Further advantageous refinements emerge from the other claims Description as well as the drawing.

Zeichnung Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in verein.fachter Darstellung einen Traktor mit einer Einrichtung zur Regelung der Eindringtiefe eines Pfluges.Drawing An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The only figure shows a simplified representation of a tractor with a device for control the penetration depth of a plow.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die einzige Figur zeigt einen Traktor 10 mit einer Einrichtung 11 zur Regelung der Eindringtiefe eines vom Traktor gezogenen Pfluges 12. Der Pflug 12 ist in an sich bekannter Weise über ein Dreipunkt-Gestänge 13 an einem Traktorgehäuse 14 sowie an einem Hubarm 15 angelenkt. Der Hubarm 15 wird von einem Kraftheber 16 betätigt, der über eine hydraulische Leitung 17 mit einem elektrohydraulisch vorgesteuerten 3/3-Wegeventil 18 in Verbindung steht. Das Wegeventil 18 wird von einer Pumpe 19 mit Druckmittel versorgt und entlastet in der gezeichneten ittelstellung 21 die Pumpe 19 über eine Rücklaufleitung 22 zum Tank 23. Ferner weist das Wegeventil 18 noch eine Heben-Stellung 24 und eine Senken-Stellung 25 auf. Die Magnete des Wegeventils 18 sind über elektrische Leitungen mit einem Ausgang 26 eines elektronischen Steuergeräts 27 verbunden. Dieses Steuergerät 27 hat einen ersten Eingang 28, der mit einem Sollwertgeber 29 verbunden ist. Ferner hat das Steuergerät 27 einen zweiten Eingang 31, der über eine Leitung 32 mit dem Ausgang eines als Mikrofon 33 ausgebildeten Istwertgebers in Wirkverbindung steht. Das Mikrofon 33 ist in der Nähe des Verbrennungsmotors 34 des Traktors 10 angeordnet, und liefert dem Schaltdruckpegel des Motors 34 proportionale Signale an das Steuergerät 27. Ferner weist das Steuergerät 27 einen dritten Eingang 35 auf, der mit einem Drehzahlgeber 36 in Verbindung steht, welcher seinerseits mit dem Gaspedal 37 des Traktors 10 gekoppelt ist. Der Drehzahlgeber 36 ist so ausgebildet, daß die von ihm an das Steuergerät 27 gelieferten Signale stets eine solche Größe aufweisen, daß sie dem Geräusch des unbelasteten Verbrennungsmotors 34 bei der jeweiligen Drehzahl entsprechen. Ein vierter Eingang 38 des Steuergeräts 27 steht mit einem Lagegeber 39 in Verbindung, der mit einer Kurvenscheibe 41 am Hubarm 15 zusammenwirkt, und der zur Lage des Pfluges 12 relativ zum Traktor 10 proportionale Signale liefert.Description of the exemplary embodiment The single figure shows one Tractor 10 with a device 11 for regulating the penetration depth of a tractor pulled plow 12. The plow 12 is in a manner known per se via a three-point linkage 13 articulated to a tractor housing 14 and to a lifting arm 15. The lift arm 15 is operated by a power lift 16, which via a hydraulic line 17 with an electrohydraulically piloted 3/3-way valve 18 in link stands. The directional valve 18 is supplied with pressure medium by a pump 19 and relieved In the drawn middle position 21, the pump 19 via a return line 22 to the Tank 23. The directional control valve 18 also has a raise position 24 and a lower position 25 on. The magnets of the directional valve 18 are via electrical lines with a Output 26 of an electronic control unit 27 is connected. This control unit 27 has a first input 28 which is connected to a setpoint generator 29. Further the control unit 27 has a second input 31, which via a line 32 with the Output of an actual value transmitter designed as a microphone 33 is in operative connection. The microphone 33 is arranged in the vicinity of the internal combustion engine 34 of the tractor 10, and provides signals proportional to the switching pressure level of the motor 34 to the controller 27. Furthermore, the control device 27 has a third input 35, which is connected to a Speed sensor 36 is in connection, which in turn with the accelerator pedal 37 of the The tractor 10 is coupled. The speed sensor 36 is designed so that the of Signals supplied to it to control unit 27 always have a size such that that they the noise of the unloaded internal combustion engine 34 at the respective speed correspond. A fourth input 38 of the control device 27 is connected to a position sensor 39 in connection, which cooperates with a cam disk 41 on the lifting arm 15, and which supplies signals proportional to the position of the plow 12 relative to the tractor 10.

Die Wirkungsweise der Einrichtung 11 am Traktor 10 wird wie folgt erläutert: Vorliegende Einrichtung 11 zur Regelung der Eindringtiefe des Pfluges 12 im Erdreich macht sich die Erkenntnis zunutze, daß das Geräusch des Verbrennungsmotors 34 außer von seiner Drehzahl sehr stark von der Belastung abhängig ist. So kann sich das Geräusch und damit der Schaltdruckpegel am Motor 34 von Leerlast bis zur Vollast in einem beträchtlichen Bereich verändern, der in einem konkreten Fall beispielsweise 7 dBA betragen kann. Hinzu kommt ferner die Erkenntnis, daß die Belastung des Motors 34 sich im wesentlichen nur ändert, wenn sich die Eindringtiefe des Pfluges 12 im Erdreich ändert, da die übrigen die Belastung des Motors 34 beeinflussenden Größen im wesentlichen konstant sind. Dabei wir der größere Teil der Belastung des Motors 34 vom Arbeitswiderstand beim Pflügen verursacht. Diese Zusammenhänge erlauben es, das Geräusch des Verbrennungsmotors 34 als Regelgröße heranzuziehen, um die Eindringtiefe des Pfluges 12 im Erdreich zu steuern. Fernerhin wird bei der Einrichtung 11 der Umstand ausgenutzt, daß bei derartigen Arbeitsmaschinen die Stellung des Gaspedals 37 proportional zur Drehzahl des Motors 34 ist. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem Drehzahlgeber 36 an das Steuergerät 27 stets ein Signal zu melden, dessen Größe dem Geräusch des unbelasteten Verbrennungsmotors 34 bei der jeweils eingestellten Drehzahl entspricht.The operation of the device 11 on the tractor 10 is as follows explained: The present device 11 for regulating the penetration depth of the plow 12 makes in the ground takes advantage of the knowledge that the noise of the internal combustion engine 34, apart from its speed, very much depends on the load is dependent. This can reduce the noise and thus the switching pressure level on the motor 34 change from no load to full load in a considerable range, which in a specific case can be, for example, 7 dBA. There is also the Recognition that the load on the engine 34 changes essentially only when the depth of penetration of the plow 12 in the ground changes, since the rest of the load of the motor 34 influencing variables are essentially constant. We the greater part of the load on the engine 34 is caused by the work resistance during plowing. These relationships allow the noise of the internal combustion engine 34 to be used as a controlled variable used to control the depth of penetration of the plow 12 in the ground. Furthermore is used in the device 11, the fact that such machines the position of the accelerator pedal 37 is proportional to the speed of the engine 34. To this It is possible to always send a signal to the control unit 27 with the speed sensor 36 to report the size of the noise of the unloaded internal combustion engine 34 corresponds to the set speed.

Bei fahrendem Traktor 10 mit im Erdreich eingesenktem Pflug 12 mißt nun das Mikrofon 33 den vom Motor 34 ausgestrahlten Schaltdruckpegel und meldet ein entsprechend proportionales elektrisches Signal an das Steuergerät 27.When the tractor 10 is moving, the plow 12 is sunk in the ground the microphone 33 now reports the switching pressure level emitted by the motor 34 a correspondingly proportional electrical signal to the control unit 27.

Gleichzeitig meldet der Drehzahlgeber 36 ein Signal an das Steuergerät 27, dessen Größe dem Geräusch des Verbrennungsmotors 34 bei der mit dem Gaspedal 37 gerade eingestellten Drehzahl bei unbelastetem Motor entspricht.At the same time, the speed sensor 36 reports a signal to the control unit 27, the size of which corresponds to the noise of the internal combustion engine 34 when the accelerator pedal 37 corresponds to the currently set speed with the motor unloaded.

Im elektronischen Steuergerät 27 wird von dem am zweiten Eingang 31 ankommenden Signal das am dritten Eingang 35 ankommende Signal abgezogen und somit ein Belastungssignal gebildet, dessen Größe im wesentlichen zur Eindringt eie des Pfluges 12 proportional ist. Das Steuergerät 27 vergleicht dieses Belastungssignal mit dem vom Sollwertgeber 29 vorgegebenen Signal. Ergeben sich dabei Abweichungen zwischen den beiden letztgenannten Signalen, so steuert das Steuergerät 27 das Wegeventil 18 derart in eine seiner Arbeitsstellungen 24, 25, daß der hydraulisch etätigte Kraftheber 16 über den Hubarm 15 und das Dreipunkt-Gestänge 13 den Pflug 12 in seiner Lage so ändert, daß sich die Belastung am Motor 34 in einer die Abweichung im Steuergerät 27 verringernden Weise ändert. it dem von Hand verstellbaren Sollwertgeber 29 kann der Fahrer des Traktors 10 eine gewünschte Eindringtlefe des Pfluges 12 einstellen, wobei er die Eindringtiefe entsprechend den jeweiligen Verhältnissen wählen wird. Mit dem Gaspedal 37 wählt der Fahrer des Traktors 10 die gewünschte Geschwindigkeit beim Pflügen, wobei der mit dem Gaspedal 37 gekuppelte Drehzahlgeber 36 stets ein elektrisches Signal erzeugt, das bei der gerade eingestellten Drehzahl dem Geräusch des unbelasteten Motors 34 entspricht.In the electronic control unit 27 of the second entry 31 incoming signal subtracted the incoming signal at the third input 35 and thus a stress signal is formed, the size of which is essentially used to penetrate eie of the plow 12 is proportional. The control unit 27 compares this load signal with the signal given by the setpoint generator 29. If there are deviations between the two last-mentioned signals, the control unit 27 controls the directional control valve 18 so in one of its working positions 24, 25 that the hydraulically actuated Power lift 16 via the lifting arm 15 and the three-point linkage 13, the plow 12 in his The situation changes so that the load on the motor 34 changes to the deviation in the control unit 27 diminishing way changes. it can with the manually adjustable setpoint generator 29 the driver of the tractor 10 sets a desired penetration level of the plow 12, he will choose the depth of penetration according to the respective conditions. With the accelerator pedal 37, the driver of the tractor 10 selects the desired speed when plowing, with the speed sensor 36 coupled to the accelerator pedal 37 always on Generates an electrical signal that corresponds to the noise at the currently set speed of the unloaded motor 34 corresponds.

Darüber hinaus sind im elektronischen Steuergerät 27 Mittel vorgesehen, um zusätzlich auch die Signale des Lagegebers 39 zu verarbeiten. Dabei kann im Steuergerät 27 das Belastungssignal mit dem Signal des Lagegebers 39 in beliebiger Weise gemischt werden. Auf diese Weise kann in an sich bekannter Weise eine Mischregelung mit einem kontinuierlichen Verstellbereich erreicht werden5 die auf der einen Seite durch eine reine Belastungsregelung und auf der anderen Seite durch eine reine Lageregelung begrenzt wird. In besonders vorteilhafter Weise kann dabei die reine Lageregelung so ausgestaltet sein, daß ihr die Grenzlastregelung des Motors 34 überlagert ist, um somit auf jeden Fall eine Überlastung des Motors durch einen zu tief im Erdreich eindringenden Pflug 12 zu verhindern.In addition, means are provided in the electronic control unit 27, in order to also process the signals from the position encoder 39. This can be done in the control unit 27 mixed the load signal with the signal of the position sensor 39 in any way will. In this way, a mixing control with a continuous adjustment range can be achieved5 on the one hand by a pure load control and on the other hand a pure position control limited will. In a particularly advantageous manner, the pure position control can be designed in this way be that you the limit load control of the motor 34 is superimposed to thus on each If the engine is overloaded by a plow penetrating too deeply into the ground 12 to prevent.

Selbstverständlich ist es möglich, Anderungen an der gezeigten Ausführungsform vorzunehmen, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Obwohl mit Hilfe der Signale des Drehzahlgebers 36 eine besonders vorteilhafte und genaue Regelung möglich ist, kann es in besonders einfach gelagerten Anwendungsfällen auch möglich sein, dieses drehzahlabhängige Signal ganz wegzulassen. Auch ist es möglich, anstelle des gezeigten Mikrofons auch andere den Schaltdruckpegel am Motor 34 erfassende Mittel zu verwenden. Außerdem ist es jederzeit möglich, das Mikrofon 33 an einer anderen geeigneten Stelle als der gezeichneten am Motor 34 anzubringen. Auch ist die Einrichtung 11 nicht auf die gezeichnete Ausführungsform von Wegeventil 18 und Steuergerät 27 beschränkt, bei denen es sich um an sich bekannte Bauelemente handelt.It is of course possible to make changes to the embodiment shown to undertake without deviating from the concept of the invention. Though with the help of the signals the speed sensor 36 a particularly advantageous and precise control is possible, it may also be possible in particularly simple applications to do this completely omit the speed-dependent signal. It is also possible instead of the one shown Microphones to use other means to detect the switching pressure level at the motor 34. It is also possible at any time to place the microphone 33 in another suitable location to be attached to the motor 34 than the one drawn. The device 11 is also not limited to the illustrated embodiment of directional valve 18 and control unit 27, which are known components.

Fernerhin kann die vorgeschlagene Einrichtung auch bei anderen Erdbearbeitungsmaschinen vorgesehen werden, bei denen ebenfalls die Belastung des Motors stark beeinflussende Arbeitswerkzeuge vorhanden sind und bei denen vergleichbare Verhältnisse wie beim vorliegenden Pflugregelungssystem vorliegen.Furthermore, the proposed device can also be used in other earthworking machines are provided, which also have a strong influence on the load on the engine Work tools are available and where conditions are comparable to those of present plow control system.

Einrichtung zur Regelung der Eindringtiefe eines von einem Traktor gezogenen Pfluges Zusammenfassung Es wird eine Einrichtung (11) zur Regelung der Eindringtiefe eines von einem Traktor (10) mit Verbrennungsmotor (34) gezogenen, hydraulisch gesteuerten Pfluges (12) vorgeschlagen, bei dem als Regelgröße das Geräusch des Verbrennungsmotors (34) benutzt wird, das außer von dessen Drehzahl sehr stark von seiner Belastung abhängt.Device for regulating the penetration depth of a tractor drawn plow summary There is a device (11) for the regulation of the Penetration depth of a tractor (10) with an internal combustion engine (34), hydraulically controlled plow (12) proposed, in which the controlled variable is the noise of the internal combustion engine (34) is used, which except for its speed is very strong depends on its load.

Das mit einem Mikrofon (33) gemessene, lastabhängige Signal wird um ein drehzahlabhängiges Signal des unbelasteten Motors vom Drehzahlgeber (36) verringert und mit einem Sollwert eines Gebers (29) verglichen, um davon abhängig auf einfache und wirksame Weise die Eindringtiefe des Pfluges (12) im Erdreich zu steuern.The load-dependent signal measured with a microphone (33) is a speed-dependent signal of the unloaded motor from the speed sensor (36) is reduced and compared with a setpoint value of a transmitter (29) in order to be simple as a function of this and effectively controlling the depth of penetration of the plow (12) in the soil.

Claims

Claims 1. Device for regulating the penetration depth of one of a tractor with an internal combustion engine pulled, hydraulically controlled plow as a function of a parameter of the internal combustion engine, thereby marked draws that near the internal combustion engine (34) as a parameter its noise receiving actual value transmitter (33) is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the actual value transmitter is a microphone (33).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a second transmitter (36) is arranged, which the noises of the unloaded internal combustion engine (34) gives corresponding signals depending on their speed and the one with a Control unit (2T) is connected, which is independent of the speed of the internal combustion engine (34) emits a load signal corresponding to their load the Signals from the actual value transmitter (33) and the second transmitter (36) forms and after comparison with a signal from a setpoint generator (29), depending on this, a directional valve (18) in controls in a manner that reduces the system deviation.

4. Device according to claim 3, characterized in that the control device is designed as an electronic control unit (27).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that a position encoder (39) is arranged, which depends on the position of the plow (12) relative gives proportional signals that are dependent on the tractor (10).

6. Device according to claim 5, characterized in that the position encoder (39) with the means of the control device (27) in a mixed control allowing Way is in operative connection.

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the position sensor (39) with the means of the control unit (27) in a position control The resulting operative connection is established and the control unit (27) with the actual value transmitter (39) a limit load control preventing overloading of the internal combustion engine (4) enables.