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Einrichtung zur hydraulischen Hubwerksregelung
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an landwirtschaftlichen Maschinen Stan der Technik Die Erfindung geht
aus von einer Einrichtung zur hydraulischen Hubwerksregelung an landwirtschaftlichen
Maschinen-nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon -eine solche-Einrichtung
aus der DE-AS 27 51 449 bekannt, -bei dem ein hydraulischer Arbeitskreis mit einem
Wegeventil -für einen Kraftheber sowie ein hydraulischer Steuerkreis von derselben
Pumpe mit Druckmittel versorgt werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß in
einen von der Pumpe über das Wegeventil zum Tank geführten Neutralumlauf ein Druckhalteventil
geschaltet ist, wobei stromauSwärts von letzterem der hydraulische Steuerkreis über
Drosselstellen mit Drucknittel von der Pumpe versorgt wird. Die Verluste im Neutralumlauf
sind dabei relativ groß. Weiterhin ist von Nachteil, daß das Wegeventil, über das
der Neutralumlauf geleitet ist, auch die Druckmittelströme zum Heben und Senken
des Krafthebers- steuern muß. Dies erfordert ein Wegeventil entsprechend groß ausgelegter
Nenngröße, wodurch nichtnur.der Aufwand der Einrichtung steigt, sondern auch
die
mit der Größe des Wegeventils zusammenhängende Hysterege. Da das Wegeventil ferner
für beide Funktionen.vorgesehen ist, kann das Zeitverhalten für Heben und Senkendes
Krafthebers schlecht-voneinander getrennt eingestellt werden.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung zur hydraulischen
Hubwerksregelung an landwirtschaftlichen Maschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß sie einen Neutralumlauf mit
geringem Widerstand ermöglicht und damit energie.sparend arbeitet. Als weiterer
Vorteil ist anzusehen, daß bei ihr das Wegeventil eine kleine Nenngröße aufwe-isen
kann, da es nur bei der Funktion Senken des Erafthebers einen Arbeits-Druckmittelstrom
steuert und beim-Heben nur einen Steuer-Druckmittelstrom beeinflußt. Durch das kleiner
bauende Wegeventil wird nicht nur der Aufwand gesenkt, auch die Reibung im Wegeventil
vermindert sich und damit auch die Hysterese der Einrichtung. Ferner ist es vorteilhaft,
daß das Zeitverhalten -für die Funktionen Heben und Senken nunmehr getrennt einstellbar
sind.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und-Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung-möglich.
Sie begünstigen vor allem eine einfach-bauende, voll hydraulisch arbeitende Einrichtung
zur Hubwerksregelung, die eine energiesparende und genaue Arbeitsweise ermöglicht
und sich zudem aus handelsüblichen Bauelementen herstellen läßt. Besonders vorteilhaft
ist eine Ausbildung gemäß- Anspruch 9, wodurch auch beim- Seflkendes
Krafthebers
dem Wegeventil nur noch eine Vorsteuerfunktion zugeordnet ist.
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Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der-nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es ze-igen Figur
1 ein erstes Ausführungsbei-spiel einer Einrichtung zur hydraulischen Hubwerksregelung
an landwirtschaftlichen Maschinen in einer vereinfachten Schaltungsausführung und
Figur 2 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die Figur 1 zeigt eine Einrichtung
10 zurhydraulischen Hubwerksregelung an einem nicht näher dargestellten Traktor,
wobei als Hubwerk ein hydraulischer Kraftheber 11 mit Hubarm 12 und daran angelenktem,
üblichen Dreipunktrege.lgestänge 13 dargestellt ist, wobei an letzterem (13) ein
Pflu-g 14 befestigt ist. Der Kraftheber 11 ist Teil eines hydraulischen Arbeitskreises
15, der von einer Pumpe 16 mit Druckmittel versorgt wird. Die Pumpe 16 saugt Druckmittel
aus einem Tank 17 an und fördert sie in eine Umlaufleitung 18, die mit- dem Eingang.l9
eines verstellbaren Dreiwege-Stromreglers 21 in Verbindung steht. Der Stromregler
21 hat einen ersten Ausgang 22 für konstanten Druckmittelstrom, an dem ein Steuerkreis
23 angeschlossen ist. Ferner hat der Stromregler 21 einen zweiten Ausgang 24 für
den Reststrom, der über eine Leitung 25 mit dem Einlaß 26 eines Hauptventils 27
in Verbindung steht. Von einem Auslaß 28 des Hauptventils 27 führt eine Rücklaufleitung
29 zum Tank 17. Das Hauptventil
27 ist in üblicher Weise als Fatronenventil
ausgebildet und nimmt in seinem Innern ein federbelastetes Schließglied auf, das
über einen Steueranschluß 31 hydraulisch ansteuerbar ist. Von der Umlaufleitung
1 zweigt eine Zulaufleitung 32 ab, die in den Druckraum des Krafthebers 11 führt.
In die Zulaufleitung 32 ist ein den Kraftheber 11 absicherndes Rückschlagventll:33
geschaltet. Von der Zulaufleitung- 32 stromabwärts vom Rückschlagventil 33 zweigt
eine Senken-Leitung 34 ab, die zu einem-ersten Anschluß 35 eines Wegeventils- 36
führt. Ein zweiter-Anschluß 37 des Wegeventils 36 ist über eine zweite Leitung 38
mit dem Reststrom-Aus-gang 24 des Stromreglers 21 verbunden. Von einem dritten Anschluß
39 des Wegeventils 36 führt eine dritte Leitung 41 zum Tank 17. Ein vierter Anschluß
42 des Wegeventils 36 ist über eine'vierte Leitung 43 mit dem Steueranschluß 31
des Hauptventils 27 verbunden. Das Wegeventil 36 ist somit als Vierwege-Dreistellungs-yentil
ausgebildet, dessen Schieber 44 einerseit.s von der Kraft einer Fed-er 45 und andererseits
vom Steuerdruck im Steuerkrei-s 23 betätigbar ist, wozu das Wegeventil 36 noch einen
Steuert anschluß 45 aufweist. Der Schieber 44 blockiert in einer gezeichneten Mittelstellung
46 den ersten (35) und zweiten Anschluß 37, während es den dritten.Anschluß 39 mit
dem vierten Anschluß 42 verbindet.. Der Schieber 44 ist bei nachlassendem Druck
im Steue;ranschluß 45 von der Feder 47 in eine Senken-Stellung 48 bewegbar, in der
er den ersten Anschluß 35 in gedrosselter Weise mit dem dritten Anschluß 39 und
damit mit dem Tank 17 verbindet, während er den zweiten Anschluß 37 und den vierten
Anschluß 42 jeweils hydraulisch blockiert. Entgegen der Kraft der Feder 47 kann
der Schieber 44 vom Druck im Steueranschluß 45 in-eine Heben-Stellung 49 ausgelenkt
werden,
in der er den ersten Anschluß 35 sowie den dritten Anschluß 39 jeweils hydraulisch
blockiert, während erzwischen dem zweiten Anschluß 37 und dem vierten Anschluß 42
eine gedrosselte Verbindung herstellt.
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In die Senken-Leitung 34 ist eine Senkdrossel 51 eingeschaltet, die
die ausgeführt ist, daß sie beim Schließen über einen Sitz ohne Leckspalte dichtet.
In die vierte Leitung 43 zwischen Wegeventil 36 und Hauptventil 27 ist eine Dämpfungsdrossel
52 geschaltet, mit der sich die Schließgeschwindigkeit des Hauptventils 27 einstellen
läßt. Die Pumpe 16 ist über ein Druckbegrenzungsventil 53 zum'Tank 17 hin abgesichert.
Ferner ist in den Arbeitskreis 15 parallel zum Dreiwege-Stromregler 21 und zum Hauptventil27
eine Drosselstelle 54 zwischen den Ausgang der Pumpe 16 und den Tank 17 geschaltet.
Diese Drosselstelle 54 dient dazu, um einen zu harten Druckanstieg beim Umschalten
auf Heben zu vermeiden; zudem trägt sie auch dazu bei, den Neutralumlaufdruck möglichst
niedrig zu halten, wenn die Einrichtung zur Regelung des Pfluges 14 nicht in Betrieb
ist.
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Der mit dem Konstantstrom-Ausgäng 22 des Stromreglers 21 sowie mit
dem Steueranschluß 45 des Wegeventils 36 verbundene Steuerkreis 23 ist über fünf
Zweigleitungen 55 bis 59 mit dem Tank 17 verbunden. In der ersten Zweigleitung 55
ist eine erste Drossel 61 geschaltet, die als Sollwertgeber dient. Die zweite Zweigleitung
56 ist nochmals verzweigt und nimmt jeweils eine verstellbare, zweite Drossel 62,
62' auf, die als Istwertgeber bei einer Zugkraftregelung für den Pflug 14 dienen.
Die verstellbaren Drosseln 62, 62' werden in nicht
näher gezeichneter,
an sich bekannter Weise von den federnd aufgehängten Unterlenkern 63 im Regelgestänge
13 betätgt. In die dritte~Zweigleitung 57 ist eine dritte, verstellbare Drossel
64 geschaltet., die als Istwertgeber bei einer Lageregelung des Pfluges 14 dient.
Die verstellbare Drossel.6-4 ist zu diesem Zweck in nicht näher gezeichneter'Weise
mit dem Oberlenker des Regelgestänges 13 verbünden, dessen Lage ein Maß für die
Lage des Pfluges relativ zum Traktor ist. In die zweite und dritte Zweigleitung
56 bzw. 57 sind vierte Drosseln 65 geschaltet, die über ein Gestänge miteinander
gegenläufig gekoppelt sind und ein Umschalten von einer Zugkraftregelung auf eine
Lageregelung bzw. ein stufenloses Mischen von beiden Regelungsarten ermöglichen.
In der vierten Zweigleitung 58 sitzt eine fünfte Drossel 66, mit welcher der Einfluß
des Radschlupfes berücksichtigt werden kann. Ferner ist in die fünfte Zweigleitung
59 eine sechste Drossel 67 geschaltet, welche als Istwertgeber für die Belastung
des Antriebsmotors des Traktors dient.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung 10 wird wie folgt erläutert: Es
sei davon.ausgegangen, daß sich die Einrichtung 10 im Gleichgewicht befinde, wobei
der -Kraftheber 11 durch das Rückschlagvent.il 33 einerseits und andererseits durch
dieSenkdrossel 51 und das Wegeventil 36 hydraulisch blockiert ist. Das von der Pumpe
16 geförderte Druckmittel fließt über die Umlaufleitung 18 zum Stromregler 21. Von
ihm gelangt ein einstellbarer Konstantstrom über den ersten Ausgang 22 in den Steuerölkreis
23. Im Steuerkreis 23 seien alle Drosseln so eingestellt.,. daß nurdie-Zugkra.
ftregelung
mit Hilfe der zweiten Drosseln 62, 62' wirksam sei. Der in den Steuerkreis 23 fließende
Konstantstrom strömt über die erste Zweigleitung 55 und die erste Drossel 61 sowie'über
die zweite Zweigleitung-56 mit den zweiten Drosseln 62, 62' zum Tank 17 ab. Dabei
wird im Steuerkreis -23 von den Istwert-und Sollwertgebern 62 bzw. 61 ein Druck
angedrosselt, der im Steueranschluß 45 des Wegeventils 36 wirkt und dessen Schieber
44 gegen die Kraft der Feder 47 in-seiner gezeichneten Mittelstellung 46 hält. In
der Mittelstellung 46 des Schiebers 44 ist der Steueranschluß 31 des Hauptventi-ls
27 über die Leitungen 43, 41 zum .Tank 17 entlastet. Somit kann der größere Teil
des von der Pumpe 16 geförderten Druckmittelstroms vom Stromregler 22 über die Leitung
25, das Hauptventil 27 und die Rücklaufleitung 29 zum Tank 17 abströmen. Das Hauptventil
27 kann dabei leicht so groß ausgelegt werden, daß es dem von der Pumpe 16 über
den Stromregler 21 und das'Hauptventil 27 zum Tank geführten Neutralumlauf nur einen
geringen Widerstand.entgegensetzt. Zusätzlich kann bei nicht betätigter Regeleinrichtung
die Drosselstelle 54 geöffnet werden, so daß ein weiterer Teilstrom parallel zum
erwähnten Neutralumlauf von der Pumpe 16 zum Tank 17 abströmen kann und damit die
Energieverluste der Pumpe -16 bei nicht regelnder Einrichtung gering gehalten werden.
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Eine Anderung der Zugkraft in den federnd aufgehängten Unterlenkern
63 im Regelgestänge 13 führt zu-einer Verstellung'der zweiten Drosseln 62, 62' und
damit zu einer Änderung des im Steuerkreis 23 angedrosselten Drucks.. Diese Druckänderung
bewirkt ein-e Auslenkung des Schiebers des Wegeventils 36 in einer Weise, daß durch
Zu-
oder Abströmen von Druckmittel zu oder aus dem Kraftheber 11, der Hubarm 12 und
damit das Dreipunktgestänge 13 mit dem angelenkten Pflug so bewegt wird, bis die
sich ändernde Zugkraft am Unterlenker 63 über die als Istwertgeber wirkenden Drosseln'62,
62' wieder zu einem-Gleichgewichtszustand führen. Wird bei diesen Regelvorgängen
z.B. die Zugkraft im Unterlenker .63- größer-als der am Sollwertgeber 61 eingestellte
Wert, so wird der freie Durchflußquerschnitt in den Drosseln 62> -62' verringert.
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Dadurch steigt der Druck im Steuerkreis 23 und damit auch im Steueranschluß
45, wodurch der Schieber 44 des Wegeventils 36 gegen die Kraft der Feder 47 in seine
Heben-Stellung 49 ausgelenkt wird. Der SteueranschluR.
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31 des Hauptventils 27 wird dadurch in seiner Verbindung zum Tank
17 unterbrochen und statt dessen mit dem zweiten Ausgang 24 des S.tromreglers 21
verbunden. Der von der Pumpe -16 über den Stromregler 21 und das Hauptventil 27
geführte Neutralumlauf wird somit unterbrochen, wobei der Druck in der Umlaufleitung
18 und damit der Zulaufleitung 32 steigt. Ist der Druck am Ausgang der Pumpe 16
schließlich höher als der Druck im-Kraftheber li, so strömt Druckmittel über die
Zulåufleitung 32 und das RUcks.chlagventil 33 zum Kraftheber.
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11. Der Kolben des Krafthebers- 11 hebt über den Hubarm 12 und das
Dreipunktgestänge den Pflug 14 aus dem Erdreich aus. Durch die dabei sinkende Kraft
auf die Unterienker 63- werden die Drosseln 62, 62' wieder weiter aufgesteuert,
wobei der Druck im Steuerkreis 23 sinkt und schließlich der Schieber 44 des Wegeventils
36 schließlich in seine Mittelstellung 46 zurückgeführt werden kann. Beim Heben-Vorgang
des, Krafthebers 11 übernimmt somit das Wegeventil 36 lediglich eine Vorsteuerfunktion
für
das Hauptventil 27. Bei diesem Heben-Vorgang bremst die Dämpfungsdrossel 52 die
Schließgeschwindigkeit des -Schließgliedes im Hauptvent.il 27, so daß Druckstöße
weitgehend vermieden werden. Auch kann durch öffnen der Drosselstelle 54 ein zu
harter Druckanstieg, beim Umschalten in den Heben-Vorgang vermieden werden.
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Sinkt in umgekehrter Weise die Kraft im Unterlenker 63 unter den am
Sollwertgeber 61 eingestellten Wert, so wird der freie Durchflußquerschnitt in den
freien Drosseln 62, 62' weiter aufgesteuert. Der Druck im Steuerkreis 23 und damit
im Steueranschluß 45im-Wegeventil 36 sinkt, wodurch schließlich die Feder. 47 den
Schieber 44 in seine Senken-Stellung 48 drücken-kann. Aus dem Druckraum-des Krafthebers-
11 kann nunmehr Druckmittel über .die Senken-Leitung 34; das Wegeventil 3.6 und
die dritte Leitung 41 zum Tank 17 abströmen. Der aus dem Kraftheber 11 abfließende
ölstrom wird mit Hilfe der Senkdrossel 51 unabhängig von der jeweiligen Last auf
einen konstanten Wert begrenzt. Zudem wird über eine nicht näher gezeichnetze Feinsteuerfase
am Schieber 44 des Wegeventils 36 -ein zur Große des Drucks im Steuerkreis 23 zugeordnetes
Proportionalverhalten beim Senkvorgang erreicht. Ferner läßt sich die -Senkdrossel
51 so ausbilden, daß sie beim Schließen über einen Sitz ohne Leckspalte abdichtet
und somit der Kraftheber 11 trotz Verwendung eines Wegeventils-36 inSchieberbauweise
sicher abgedichtet ist. Es kann somit analog zu dem an der. ersten Drossel 61 eingestellten
Sollwertsignal .die Zugkraft in den Unterlenkern-63 geregelt werden.
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Anstelle der beschriebenen Zugkraftregelung kann die Einrichtung 10
mit Hilfe der dritten Drossel 64 auch
nach Art einer Lageregelung
arbeiten. Mit Hilfe der vierten Drosseln 65, die miteinander gegenläufig gekoppelt
sind, kann wahlweise von einer Zugkraftregelung auf- eine Lageregelung umgeschaltet
werden oder auch die Einflüsse beider Regelungsarten in stetiger Weise miteinander
gemischt werden. Uber die beiden weiteren Drosseln 66, 67 lassen sich ferner auch
Radschlupf sowie Antriebsmotorbelastung berücksichtigen.
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Die Figur 2 zeigt einen Teil einer zweiten Einrichtung 70, die sich
von derjenigen nach Figur 1 wie folgt unterscheidet, wobei -für gleiche Teile gleiche
Bezugszeichen verwendet werden. Bei der zweiten Einrichtung 70 führt die Senken-Leitung
34 über ein entsperrbares Rückschla-gventil 71 zum Tank 17, wobei der Steueranschluß
des Rückschlagventils 71 über eine Leitung 72 mit dem ersten Anschluß 35 eines Wegeventils
73 verbunden ist. Das Wegeventil 73 hat wie das Wegeventil 36 nach-Figur 1 einen
zweiten (37), einen dritten (39) sowie einen vierten Anschluß 42. Zusätzlich hat
es einen fünften Anschluß 74, der über eine Leitung 75 mit dem Steueranschluß 31
des Hauptventils 27 verbunden ist.
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In diese Leitung 75 ist ein den Steueranschluß -31 absicherndes, zweites
Druckbegrenzungsventil 76 so geschaltet, daß es parallel zu der Dämpfungsdrossel
52 liegt. Ein Schieber 77 des Wegeventils 73 unterscheidet sich von demjenigen nach
Figur 1 durch folgende unterschiedliche Verbindungen in seinen Stellungen: In der
Heben-Stellung 49 ist der fünfte Anschluß 74 hydraulisch blockiert. In der Mittelstellung
sind der erste Anschluß 35 sowie der fünfte Anschluß 74 zusåtzlich.~mit dem dr-itten
Anschluß 39 und damit mit dem- Tank 17 verbunden. In der Senken-Stellung 48 ist
der dritte'Anschluß 37 in
gedrosselter Weise mit dem vierten Anschluß
42 verbunden, der seinerseits mit dem ersten Anschluß 35 Verbindung hat. Ferner
ist in der letztgenannten Stellung (48) der fünfte Anschluß 74 mit dem dritten Anschluß
39 verbunden.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung 70 entspricht im wesentlichen derjenigen
der Einrichtung 10 nach Figur 1 und untersc.heidet sich vor allem dadurch, daß das
Wegeventil 73 auch beim Senkvorgang lediglich eine Vorsteuerfunktion ausübt. In
der Senken-Stellung -48 drosselt das Wegeventil 73 mit Hilfe des Hauptventils 27
den Neutralumlauf an, wobei die Höhe dieses Drucks am zweiten Druckbegrenzungsventil
76 eingestellt werden kann. Dieser Dru-ck kann z.B. 20 bar. betragen und reicht
damit aus, um d-as hydraulisch-entsperrbare Rückschlagventil 71 aufzusteuern, so
daß öl aus dem Druckraum des Krafthebers 11 über die Senken-Leitung 34 zum Tank
17 abfließen kann.
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Ober das Wegeventil 73 wird sowohl beim Heben wie beim Senken des
Krafthebers 11 somit kein- Arbe.it-sdruckmittelstrom geführt, so daß es entsprechend
klein bauen kann.
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Einrichtung zur hydraulischen Hubwerksregelung an landwirtschaftlichen
Maschinen Zusammenfassung Es wird eine Einrichtung (10, -70) zur vollhydraulischen
Hubwerksregelung vorgeschlagen, die zur Kraft- und/oder Lageregelung eines Pfluges
(14) an einem Traktor dient.
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Eine Pumpe (16) versorgt über einen Dreiwege-Stromregler (21) einen
Steuerkreis (23) mit einem konstanten Druckmittelstrom, während der Reststrom über
ein von einem Wegeventil (36, 73) vorgesteuertes Hauptventil (27) zum Tänk (17)
geführt ist, so daß Stromregler und Hauptventil in einen von der Pumpe (16) zum
Tank (17) geführten Neutralumlauf geschaltet sind. Von der Pumpe (16) führt parallel
zum Stromregler (21) eine Leitung (32) mit Rückschlagventil (.33) zum Kraftheber
(11), dessen Verbindung zum Tank (17) vom Wegeventil (3'6, 73) beeinflußt wird.
Obwohl der Arbeitskreis (15) und der Steuerkreis (23) von der gleichen Pumpe (16)
mit Druckmittel versorgt werden, arbeitet das Wegeventil (36, 73) beim Heben sowie
bei nichtbetätigtem Kraftheber (11) lediglich als Vorsteuerventil, wodurch eine
energiesparende und genaue Arbeitsweise der Einrichtung erreicht wird.
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