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Einrichtung zum Steuern eines Hubwerks an einem landwirtschaftlichen
Fahrzeug, insbesondere eines Pfluges an einem Traktor Stand der Technik Die Erfindung
geht aus von einer Einrichtung zum Steuern eines Hubwerks an einem landwirtschaftlichen
Fahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Einrichtung
bekannt (AT-PS 249 433), bei der als Regelgröße die Belastung des Verbrennungsmotors
benutzt wird. Dabei wird die Einspritzmenge von der Einspritzpumpe, die einem Dieselmotor
zugeordnet ist, gemessen und daraus ein Signal für die Belastung des Dieselmotors
hergeleitet. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß hier unkontrollierte Bewegungen
des Hubwerks dann auftreten, wenn der Dieselmotor abgeschaltet wird. Je nach Kennlinienverlauf
wird dieses Abschalten des Motors von der zugehörigen Regelvorrichtung als Änderung
der Belastung interpret-iert und das Hubwerk im Sinne einer Verringerung der Regelgröße
verstellt. Solche unkontrollierten Bewegungen eines Hubwerks sind besonders unerwünscht,
wenn das Hubwerk an einem-Traktor zur Regelung der Eindringtiefe des Pfluges dient,
da sie eine beträchtliche Unfallgefahr darstellen können.
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Weiterhin ist aus der DE-OS 26 55 906 eine elektronische Sicherheitsschaltung
bekannt, die für eine Verstelleinrichtung zur Regelung der Eindringtiefe eines von
einem Traktor gezogenen Pfluges verwendbar ist. Mit dieser Sicherheitsschaltung
kann erreicht werden, daß bei Inbetriebnahme der Verstelleinrichtung und Vorliegen
einer Differenz zwischen Soll- und Istwert das auslenkbare Hubwerk auf dem Istwert
verriegelt wird. Mit dieser Sicherheitsschaltung können somit nur unkontrollierte
Bewegungen des Hubwerks vermieden werden, die bei Inbetriebnahme der Verstelleinrichtung
sonst auftreten könnten. Ein Vermeiden von unkontrollierten Auslenkungen des Hubwerks
beim Abschalten der Antriebsmaschine ist hier nicht vorgesehen.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es beim Abschalten
des Verbrennungsmotors' das Hubwerk verriegelt und damit unkontrollierte Bewegungen
verhindert. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn das Hubwerk auf einem Traktor
in einen Regelkreis geschaltet ist, bei dem als Regelgröße die Belastung des Verbrennungsmotors
benutzt wird. Zudem baut diese Einrichtung relativ einfach und läßt sich in vorhandenen
Anlagen leicht nachrüsten.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung
möglich. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung
sowie der Zeichnung.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die
Figur 1 in vereinfachter Darstellung einen Traktor mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zum Steuern des Pfluges und Figur 2 ein Prinzipschaltbild der Einrichtung nach Figur
1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles Die Figur 1 zeigt einen Traktor
10 mit einer Einrichtung 11 zur Steuerung der Eindringtiefe eines vom Traktor gezogenen
Pfluges 12. Der Pflug 12 ist in an sich bekannter Weise über ein Dreipunktgestänge
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 Neutralstellung 21 die Pumpe 19 über eine Rücklaufleitung zum Tank
22. Der Steuerschieber des Wegeventils 18 ist in der gezeichneten Neutralstellung
21 von Federn zentriert und blockiert hydraulisch in dieser Stellung den Kraftheber
16. Ferner weist das Wegeventil 18 noch eine Heben-Stellung 23 und eine Senken-Stellung
24 auf. In die letztgenannten Stellungen ist der Steuerschieber des Wegeventiles
18 durch Magnete auslenkbar, welche über elektrische Leitungen 25 mit den Ausgängen
26 eines elektronischen Steuergeräts 27 verbunden sind. Das elektronische Steuergerät
27 hat einen ersten Eingang 28, der mit einem ersten Geber 29 in Verbindung steht,
mit
welchem ein Last-Sollwert vorgegeben wird. Ein zweiter Eingang
31 des elektronischen Steuergeräts 27 ist mit einem Regler 32 der Einspritzpumpe
33 verbunden, welche dem Dieselmotor 34 des Traktors 10 zugeordnet ist. Dem Regler
32 an der Einspritzpumpe 33 wird ferner von einem als Gaspedal ausgebildeten zweiten
Geber 35 ein Drehzahl-Sollwert für den Dieselmotor 34 vorgegeben. Ferner ist am
Traktorgehäuse 14 ein Schalter 36 vorgesehen, der einerseits zum Ausschalten des
Dieselmotors 34 mit dem Regler 32 der Einspritzpumpe 33 und andererseits mit einem
dritten Eingang 37 des elektronischen Steuergeräts 27 Verbindung hat. Letzteres
weist ferner einen vierten Eingang 38 auf, an dem eine erste Rückführung 39 angeschlossen
ist. In entsprechender Weise ist an einem fünften Eingang 41 des Steuergeräts 27
eine zweite Rückführung 42 angeschlossen. Während die erste Rückführung 39 für Signale
abhängig vom Druck im Kraftheber 16 verwendet wird, werden über die zweite Rückführung
42 Signale abhängig von der Lage des Hubwerks 13, 15 relativ zum Traktorgehäuse
14 gemeldet.
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In Figur 2 ist die Einrichtung 11 nach Figur 1 in Form eines Prinzipschaltbildes
näher dargestellt. Darin bildet das elektronische Steuergerät 27 zusammen mit dem
Wegeventil 18 und dem Kraftheber 16 einen Pflugregler 43. Im Pflugregler 43 führt
die erste Rückführung 39 über ein übertragungsglied 44 mit PID-Verhalten zu einem
ersten Summierpunkt 45. Die zweite Rückführung 42 für die lageabhängigen Signale
führt über ein zweites Übertragungsglied 46 mit PID-Verhalten ebenfalls zum ersten
Summierpunkt 45. Am ersten Summierpunkt 45 wird ferner der Last-Sollwert vom Geber
29 angelegt. Das Ausgangssignal
vom ersten Summierpunkt 45 wird
dem elektrischen Hubwerksregler 49- eingegeben, dessen Ausgangssignale über einen
zweiten elektrischen Schalter 48 das Wegeventil 18 ansteuern können. Das Schließglied
des zweiten elektrischen Schalters 48 wird von dem ersten Schalter 36 gesteuert,
der zum Ausschalten des Dieselmotors 34 zusätze lich auch mit dem Regler 32 der
Einspritzpumpe 33 Wirkverbindung hat. Der zwischen Hubwerksregler 49 und Wegeventil
18 angeordnete zweite Schalter 48 ist so ausgebildet, daß er beim Einschalten des
Dieselmotors 34 mit Hilfe des ersten Schalters 36 die Wirkverbindung zwischen Regler
49 und Wegeventil 18 herstellt und beim Ausschalten des Dieselmotors 34 seine zugeordnete
Verbindung sperrt. Das elektrohydraulisch betätigte Wegeventil 18 steuert über den
Kraftheber 16 und das Dreipunktgestänge 13, 15 den Pflug 12. Auf letzteren wirkt
von außen als Störgröße der Bodenwiderstand, wodurch der Pflug 12 auf den Traktor
10 eine Zugkraft ausübt. Als weitere Störgröße kann auf den Traktor 10 von außen
der Schlupf der Antriebsräder des Traktors wirken. Das vom Traktor 10 ausgeübte
Lastmoment wird an ,einem zweiten Summierpunkt 51 mit einem Einspritz moment verglichen,
und deren Differenzsignal wirkt auf die Masse 10' des Traktors 10 ein. Dies fAhrt
am Ausgang des Dieselmotors 34 zu einer Ist-Drehzahl n, die an einem dritten Summierpunkt
52 mit einer von dem Gaspedal 35 vorgegebenen Soll-Drehzahl verglichen wird.
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Das Ausgangssignal vom dritten Summierpunkt 52 wird dem Regler 32
der Einspritzpumpe 33 eingegeben, der ein für die Belastung des Dieselmotors 34
maßgebliches Istwert signal s über ein Übertragungsglied 53 mit PID-Verhalten an
die erste Summierstelle 45 gibt. Zusätzlich wird dieses Istwertsignal für die Belastung
auch auf den zweiten Summierpunkt 51 zurückgeführt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung 11 wird wie folgt erläutert, wobei
nur so weit auf deren Funktion eingegangen wird, als zum Verständnis der Erfindung
notwendig ist.
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Beim Anlassen des Dieselmotors 34 wird der erste Schalter 36 betätigt,
der dabei auf den Regler 32 an der Einspritzpumpe 33 einwirkt. Zugleich wird beim
Betätigen des ersten Schalters 36 das Schließglied des zweiten Schalters 48 in eine
nicht gezeichnete Ein-Stellung gesteuert, so daß der Regler 49 auf das Wegeventil
18 einwirken kann. Dabei sind Mittel vorgesehen, die den zweiten Schalter 48 in
seiner Ein-Stellung belassen, solange der Dieselmotor 34 läuft. Mit dem zweiten
Geber 35, dem Gaspedal, läßt sich die Drehzahl des Dieselmotors 34 vorwählen. Ferner
wird am ersten Geber 29 ein gewünschter Sollwert für die Last eingestellt. Beim
Pflügen wird nun die Eindringtiefe des Pfluges 12 im Erdreich - solange gerade keine
anderen Störgrößen wie Schlupf an den Antriebsrädern des Traktors, Bodenunebenheiten,
Berg- und Talfahrt usw. wirken - so gesteuert, daß die Belastung des Dieselmotors
34 der am ersten Sollwert-Geber 29 eingestellten Belastung entspricht. Dabei wird
durch die erste (39) und die zweite Rückführung (42) sowie das vierte übertragungsglied
53 eine stabile Arbeitsweise der Einrichtung 11 erreicht. Wird nun nach dem Pflügen
der Dieselmotor 34 durch Betätigen des ersten Schalters 36 ausgeschaltet, so wird
zugleich der zweite Schalter 48 im elektronischen Steuergerät 27 in die gezeichnete
Aus-Stellung gesteuert. Die Magnete des Wegeventils 18 werden damit stromlos, wodurch
der Steuerschieber des Wegeventils 18 von seinen Federn in der Neutralstellung 21
zentriert wird. Damit wird der Kraftheber 16 hydraulisch blockiert und somit das
Hubwerk 13, 15 in der jeweiligen
Lage verriegelt. Es wird somit
verhindert, daß beim Abschalten des Dieselmotors 34 der Pflug 12 kurz angehoben
oder gesenkt wird rund somit unkontrollierte Bewegungen ausführt, die zu einer beträchtlichen
Unfallgefahr führen können. Diese Gefahr besteht vor allem dann, wenn wie bei der
Einrichtung 11 als Regelgröße die Belastung des Dieselmotors 34 herangezogen wird.
Wird als Einspritzpumpe hier eine Reiheneinspritzpumpe verwendet, wie sie z.B. aus
dem Bosch-Kraftfahrtechnischen Taschenbuch, 18.
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Auflage, Seite 289 ff bekannt ist, so läßt sich die Belastung des
Dieselmotors 34 an der Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe 33 abgreifen.
Beim Abschalten des Dieselmotors 34 bewegt sich die Regelstange einer solchen Reiheneinspritzpumpe
in Richtung Null-Förderung.
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Eine solche Lage der Regelstange würde als sehr geringe Belastung
des Dieselmotors gedeutet und würde somit zu einem Senken des Pfluges 12 führen.
Durch das gleichzeitige Abschalten von Dieselmotor und Verriegelung des Hubwerks
13, 15 wird eine solche unkontrollierte Bewegung des Pfluges 12 verhindert, Wenn
als Einspritzpumpe 33 eine hydraulisch geregelte Verteilereinspritzpumpe verwendet
wird wie sie z.B, aus dem obenerwähnten Buch, Seite 297 bekannt ist, so kann dort
die Belastung des Dieselmotors 34 durch die jeweilige Einspritzmenge ermittelt werden.
Bei dieser Pumpenbauart läßt sich die Einspritzmenge aus der Hubdifferenz des Regelschiebers
zwischen seinem mechanischen Anschlag und seinem flüssigen Anschlag herleiten. Diese
Hubdifferenz ist proportional dem jeweiligen Drehmoment und damit der Belastung
des Dieselmotors 34. Zur Ermittlung dieser Hubdifferenz kann in der an sich bekannten
Verteilereinspritzpumpe ein induktiver Wegaufnehmer in deren Gehäuse vorgesehen
werden,
der mit einer geeigneten Auswerteschaltung in Verbindung steht. Wird bei dieser
hydraulisch geregelten Verteilereinspritzpumpe der Dieselmotor 34 abgeschaltet,
so bewegt sich der Regelschieber dabei in Richtung Vollast, d.h. der Regelschieber
kommt auf seinen mechanischen Anschlag. Eine derartige Vollaststellung des Regelschiebers
würde in der Einrichtung 11 als Anstieg der Belastung interpretiert und könnte damit
zu einem Anheben des Pfluges 12 führen. Eine solche unkontrollierte Hubbewegung
des Pfluges 12 beim Ausschalten des Dieselmotors 34 wird durch den zweiten Schalter
48 in Verbindung mit dem Wegeventil 18 verhlndert, das den Kraftheber 16 in seiner
jeweiligen Lage verriegelt.
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Selbstverständlich sind änderungen an der gezeigten Einrichtung 11
möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann der zweite Schalter
48 ohne weiteres auch vor dem elektrischen Hubwerksregler 49 angeordnet werden.
Der Schalter 48 kann auch außerhalb des elektronischen Steuergeräts 27 liegen und
dabei ebenfalls vom ersten Schalter 36 angesteuert werden. Bei der letztgenannten
und bei der gezeigten Anordnung -kann es ferner zweckmäßig sein, mit dem zweiten
Schalter 48 die Versorgungsspannung für das elektronische Steuergerät 27 ab zum
schalten, womit derselbe Erfolg erreicht wirdv Anstelle der erwähnten Einspritzpumpen
können auch andere Bauarten z.B. mit Fliehkraftregler verwendet werden, bei denen
stets in der Pumpe selbst oder im zugehörigen Regler ein Stellglied vorhanden ist,
von dem ein der Belastung des Dieselmotors proportionales Signal ableitbar ist.
Vorliegende Einrichtung 11 ist auch nicht auf eine Belastungsregelung begrenzt,
bei der die Belastung des Dieselmotors über die Position einer Regelstange oder
eines Regelschiebers
ermittelt wird. Die Einrichtung 11 ist vielmehr
auch für eine Belastungsregelung anwendbar, bei welcher die Regelung über'die Drehzahl
des Dieselmotors erfolgt, wobei die an sich bekannten Zusammenhänge zwischen Drehmoment
und Drehzahl beim Dieselmotor ausgenutzt werden