DE2943755A1

DE2943755A1 - Einrichtung zur umwandlung einer zu messenden kraft in einen davon abhaengigen, hydraulischen druck, insbesondere fuer eine hydraulische hubwerkregelung in landwirtschaftlichen fahrzeugen

Info

Publication number: DE2943755A1
Application number: DE19792943755
Authority: DE
Inventors: Günther 7141 Möglingen Schwerin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-10-30
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1981-05-14
Also published as: FR2468286B1; FR2468286A1

Description

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17.10.1979 My/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Einrichtung zur Umwandlung einer zu messenden Kraft in einen davon abhängigen, hydraulischen Druck, insbesondere für eine hydraulische Hubwerksregelung in landwirtschaftlichen Fahrzeugen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der . Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Einrichtung aus der US-PS 3 990 520 bekannt, bei der als Meßwertumformer im wesentlichen ein Zylinder dient, in desr sen Druckraum eine Steuerölpumpe über ein entsperrbares Rückschlagventil fördert. Der Druckraum des Zylinders ist ferner über eine Druckkammer einer Servobetätigungseinrichtung und über eine Festdrossel zu einem Tank entlastet. Der Kolben des Zylinders, der zum Entsperren des Rückschlagventils einen Stößel aufweist, wird einerseits von dem Druck im Druckraum und andererseits von der zu messenden Kraft und der Kraft einer mechanischen Feder belastet. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, daß der Zylinder mit der Servobetätigungseinrichtung im wesentlichen nur durch ein hydraulisches Gestänge verbunden ist, Das Rückschlagventil im Zylinder kann nur eine Auf-ZuFunktion ausführen, so daß hier eine kontinuierliche Meß-

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wertumformung kaum zu erreichen ist. Darüber hinaus baut diese Einrichtung relativ aufwendig, da sie ein entsperrbares Rückschlagventil, einen dazugehörigen Stößel am Kolben sowie eine mechanische Feder benötigt. Ferner müssen Druckkräfte von der Feder im Zylinderraum aufgenommen werden; diese Feder muß deshalb sehr kräftig und damit teuer ausgeführt sein.

Ferner ist aus der US-PS 4 085 8o6 eine hydraulische Hubwerksregeleinrichtung bei einem Traktor bekannt, bei der als Keßwertumformer eine mechanische Feder dient, die als Torsionsstab ausgebildet ist. Mit ihr wird die aus einem Lenker aufgenommene Kraft in einen Weg umgewandelt, der zur Betätigung eines Drosselventils verwendet wird. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist der hohe Aufwand für die Feder, mit der die relativ großen Arbeitskräfte zuerst in einen Weg umgeformt werden, der erst über ein Drosselventil in einen hydraulischen Druck umgesetzt werden kann. Neben diesem hohen, mechanischen Aufwand ist ferner von Nachteil, daß das Drosselventil selbst eine Verbindung vom Kraftheber zu einem Rücklauf steuert und damit unmittelbar im hydraulischen Arbeitskreis liegt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie ohne mechanische Federelemente auskommt und dabei eine kontinuierliche Meßwertumwandlung ermöglicht. Ferner begünstigt sie eine schwingungsarme Arbeitsweise der Hubwerksregeleinrichtung. Darüber hinaus baut sie relativ einfach und damit billig und kann unmittelbar in kräfteübertragende Gestängeteile eingesetzt werden. Zudem läßt

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sie sich bei vollhydraulischen Hubwerksregeleinrichtungen besonders vorteilhaft anwenden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Eine besonders einfache und kompakte Bauweise der Einrichtung ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 2 die Drosselstelle im Arbeitszylinder integriert wird. Eine besonders genau arbeitende und robuste Einrichtung wird erreicht, wenn gemäß Anspruch k die Drosselstelle als ein vom Zylinder gesondertes Drosselventil ausgebildet wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste Einrichtung zur Keßwertumformung für ein hydraulisches Pflugregelsystem eines Traktors in vereinfachter Darstellung und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Meßwertumformung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Pflug 10 über ein übliches Dreipunktgestänge 11 mit einem Oberlenker 12 und einem Unterlenker 13 an einem Fahrgestell I^ eines nicht näher gezeichneten Traktors befestigt. In den Unterlenker 13 ist ein doppeltwirkender, hydraulischer Zylinder 15 eingeschaltet, der einen Teil der Einrichtung 16 zur Meßwertumwandlung bildet

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Der Zylinder 15 hat ein Gehäuse 17, das am Fahrgestell angelenkt ist sowie einen Differentialkolben 18, dessen zugeordnete Kolbenstange 19 einen Teil des Unterlenkers bildet und am Pflug 10 angreift. Am Gehäuse 17 greift ferner eine Kubstange 21 an, die über einen Hubarm 22 nit einem Kraftheber 23 in Wirkverbindung steht. Der kleinen wirksamen Fläche des Differentialkolbens 18 ist im Zylinder 15 ein erster Druckraum 24 zugeordnet, der über einen ersten Anschluß 25 und eine Leitung 26 mit dem Ausgang einer Steuerölpumpe 27 Verbindung hat. Ferner ist am Gehäuse 17 des Zylinders 15 ein zweiter Anschluß 28 vorgesehen, dem eine Drosselstelle 29 zugeordnet ist. Die Drosselstelle 29 wird von einer länglichen Feinsteuerfase im Gehäuse sowie vom Differentialkolben 18 gebildet, der die Feinsteuerfase überfährt und damit die Drosselstelle 29 verstellbar macht. Die Drosselstelle 29 ist so ausgebildet, daß ihr Querschnitt bei ausfahrender Kolbenstange 19 verringert und bei einfahrender Kolbenstange vergrößert wird. In eine vom zweiten Anschluß 28 zu einem Tank 31 führende Rücklaufleitung 33 ist ein Druckhalteventil 33 geschaltet. Der Druck in der Rücklaufleitung 32 stromaufwärts vom Druckhalteventil 33 wird über einen dritten Anschluß 3^ einem zweiten Druckraum 35 zugeführt, der der großen wirksamen Fläche des Differentialkolbens 18 zugeordnet ist. Der druckmittelgefüllte Raum des Krafthebers 23 steht über eine Leitung 36 mit dem Ausgang eines an sich bekannten Regelventils 37 in Verbindung, an das ferner eine Druckmittelquelle 38 sowie ein Rücklauf 39 angeschlossen sind. Der Steuerschieber des Regelventils 37 ist federzentriert und wird von den Drücken eines hydromechanischen Sollwertgebers und der Leitung 26 beaufschlagt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung 16 zur Meßwertumwand-

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lung wird im Zusammenhang mit der Zugkraftregelung am Pflug 10 wie folgt erläutert: Mit dem Sollwertgeber 41 wird eine bestimmte Größe der Zugkraft am Pflug 10 vorgewählt. Es sei davon ausgegangen, daß ein Gleichgewichtszustand herrsche, bei dem der Druck vom Istwertgeber ¹Jl gleich groß ist wie der Druck in der Leitung 26. Dabei befindet sich der Steuerschieber des Regelventils 37 in seiner gezeichneten Mittelstellung und blockiert hydraulisch den Kraftheber 23. Letzterer hält über den Kubarm 22 und die Eubstange 21 den Unterlenker 13 in einer solchen Lage, daß auf den in das Erdreich tauchenden Pflug 10 eine Zugkraft wirkt, deren Größe dem am Sollwertgeber 41 eingestellten Wert entspricht. Dabei fließt von'der Steuerölpumpe 27 ein ständiger Druckmittelstrom über die Leitung 26, den ersten Druckraum 24 im Zylinder 15, die Drosselstelle 29, den zweiten Anschluß 28, die Rücklaufleitung 32 und das Druckhalteventil 33 zum Tank 31. Die Zugkraft am Pflug 10 erzeugt eine proportionale Kraft im Unterlenker 13, die über die Kolbenstange 19 auf den Differentialkolben l8 wirkt. Dementsprechend steuert der Differentialkolben l8 die Feinsteuerfase der Drosselstelle 29 mehr oder weniger stark auf oder zu, wobei im ersten Druckraum 24 ein Druck angedrosselt wird. Dieser Druck im ersten Druckraum 24 ist, sieht man zunächst von der Wirkung des Druckhalteventils 33 ab, stets proportional zu der am Pflug 10 auftretenden Zugkraft. Zusätzlich wirkt jedoch auf die große wirksame Fläche des Differentialkolbens 18 im zweiten Druckraum 35 eine Vorspannkraft, deren Größe von dem am Druckhalteventil 33 eingestellten Wert abhängt. Dadurch wird erreicht, daß die Einrichtung l6 zur Meßwertumformung auch dann wirksam bleibt, wenn die auf den Pflug 10 wirkende Zugkraft negativ wird, d.h. also, wenn anstelle der Zugkraft eine Druckkraft auf den Pflug 10 wirkt. Unab-

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hängig davon, ob eine Zug- oder Druckkraft einwirkt, wird

der Druck im ersten Druckraum 2^ stets so angedrosselt, daß seine Größe proportional ist zur Summe aus Arbeitskraft und Vorspannkraft auf den Differentialkolben 18. Da die Vorspannkraft infolge des auf einen kostanten Wert eingestellten Druckhalteventils 33 gleich bleibt, ist die Druckänderung im ersten Druckraum 2*t stets proportional zu der auf den Differentialkolben 18 wirkenden Änderung der- Arbeitskraft. Die Einrichtung 16 arbeitet nach einer linearen Kennlinie und wandelt so eine im Unterlenker 13 v.'irksame Kraft in einen dazu gehörenden Druck in der Leitung 2 6 um.

Übersteigt die auf den Pflug 10 ausgeübte Zugkraft und damit die auf den Differentialkolben 18 ausgeübte Arbeitskraft den am Sollwertgeber kl eingestellten Wert, se wird die verstellbare Drosselstelle 29 vom Differentialkclben 18 stärker zugesteuert. Dabei erhöht sich der im ersten Druckraum 2^ angedrosselte Druck, der über die Leitung 26 auf den Steuerschieber des Regelventils 37 wirkt. Dieser Steuerschieber wird nun so ausgelenkt, daß von der Verstellpumpe 38 über das Regelventil 37 und die Leitung 36 Druckmittel zum Kraftheber 23 strömt. Letzterer hebt über den Hubarm 22, die Hubstange 21 und das Dreipunktgestänge 11 den Pflug 10 so lange aus, bis der als Druck in der Leitung 26 zurückgemeldete Istwert dem eingestellten Sollwert entspricht und damit ein Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Verringert sich die Zugkraft am Pflug IC und damit die Arbeitskraft am Differentialkolben l8, oder wird gar die Zugkraft 10 am Pflug negativ, so wird in entsprechender Weise ein niedrigerer Druck im ersten Druckraum 2k angedrosselt. Demzufolge wird das Regelventil 37 so ausgelenkt, daß Druckmittel vom Kraftheber 23 über die Leitung

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36, das Regelventil 37 zum Rücklauf 39 strömt. Über den Hubarm 22 und das Dreipunktgestänge 11 wird der Pflug tiefer in das Erdreich gesenkt, bis die an ihm auftretende Zugkraft dem eingestellten Wert am Sollwertgeber Hl entspricht.

Mit vorliegender Einrichtung l6 läßt sich somit in vorteilhafter Weise eine Hubwerksregelung in landwirtschaftlichen Fahrzeugen verwirklichen, bei welcher der als eigentlicher Meßwertwandler dienender Zylinder 15 unmittelbar zur Aufnahme von Arbeitskräften herangezogen wird. Sie läßt sich somit nicht nur in einfacher Bauweise realisierer., sondern kommt auch ohne eine zusätzliche, mechanische Feder aus. Die Einrichtung l6 eignet sich daher besonders zum Einsatz in vollhydraulischen Regelsystemen, da sie als Meßwert einen hydraulischen Druck liefert, der unmittelbar weiterverarbeitet werden kann.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Einrichtung 50, die sich von der Einrichtung l6 nach Figur 1 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Bei der Einrichtung 50 ist die Drosselstelle 29 in einem gesonderten Drosselventil 51 ausgebildet, dessen Drosselschieber 52 über eine Querstange 53 mit der Kolbenstange 19 des Zylinders 5^ mechanisch gekoppelt ist. Das Drosselventil 51 ist stromaufwärts über die Leitung 26 mit der Steuerölpumpe 27 verbunden, während stromabwärts die Rücklaufleitung 32 über das Druckhalteventil 33 zum Tank 31 führt. Der Druck stromaufwärts von der Drosselstelle 29 wirkt über den ersten Anschluß 25 im ersten Druckraum 2k des Zylinders 5¹I.

Die Wirkungsweise der Einrichtung 50 nach Figur 2 ist

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im Prinzip gleich wie diejenige der Einrichtung 16. Für eine solche Anordnung können bauliche Gründe sprechen; ferner können bei dieser Bauweise als Drosselventil und als davon getrennter Zylinder an sich vorhandene Elemente verwendet werden.

Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Einrichtung möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So ist die gezeigte Einrichtung zur Meßwertumwandlung nicht auf die Verwendung bei Pflugregelsystemen beschränkt, sondern sie kann auch ganz allgemein bei anderen Hubwerksregelungen in landwirtschaftlichen Fahrzeugen verwendet werden, bei denen gleichartige Probleme auftreten. Ebenso ist es möglich, die Feinsteuerfase der Drosselstelle 29 auch passend an der Kolbenstange 19 des Zylinders anzuordnen. Auch ist die Einrichtung nicht auf die gezeigte Verwendung des Zylinders 15 im Unterlenker beschränkt; unter Umkehrung der Krafrichtungen kann ein entsprechend angepaßter Zylinder ohne weiteres auch im Oberlenker eines Dreipunktgestänges angeordnet werden. Auch andere Änderungen sind möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen, wie er sich aus den Ansprüchen ergibt.

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Claims

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Ansprüche

\.j Einrichtung zur Umwandlung einer zu messenden Kraft in
einen davon abhängigen, hydraulischen Dr_suck für hydraulische Hubwerksregelungen in landwirtschaftlichen Fahrzeugen, mit einem hydraulischen Zylinder, dessen Kolben in einer Richtung von der zu messenden Kraft und von einer Vorspannkraft und in der entgegengesetzten Richtung vom hydraulischen Druck beaufschlagt wird, wobei die vom Druck beaufschlagte Seite des Kolbens einen Druckraum begrenzt, der mit einer Druckmittelquelle Verbindung hat, von der ein Druckmittelstrom
zu einem Tank geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den von der Druckmittelquelle (27) zum Tank (31) führenden Druckmittelstrom eine Drosselstelle (29) geschaltet ist,
die stromabwärts vom Druckraum (2¹I) liegt und abhängig von der Bewegung des Kolbens (18) verstellbar ist und daß im
Druckmittelstrom in Serie zur Drosselstelle (29) und stromabwärts von letzterer ein Druckhalteventil (33) geschaltet ist, dessen Zulaufseite mit einem zweiten Druckraum (35)
am Kolben (18) Verbindung hat.

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2. Einrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (29) von einer Feinsteuerfase im Gehäuse (17) des Zylinders (15) gebildet wird, die vom Kolben (18) übersteuerbar ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Tank geführte Druckmittelstrom durch den ersten Druckraum (24) und über die Drosselstelle (29) zum Druckhalteventil (33) geführt ist.

k. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle von einem gesonderten Drosselventil (51) gebildet wird, dessen Drosselglied (52) mit dem die zu messende Kraft aufnehmenden Kolben (18) gekoppelt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch H₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (51) mit dem Kolben (18) mechanisch gekoppelt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche H und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckkammer (2H) stromaufwärts von dem Drosselventil (51) und die zweite Druckkammer (35) stromabwärts von ihr mit dem Druckmittelstrom Verbindung haben.

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