DE3342007C2 - Regeleinrichtung für ein Hubwerk bei einer Zugmaschine mit Übersetzungsgetriebe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung für ein Hubwerk bei einer Zugmaschine mit Übersetzungsgetriebe, für ein verstellbar an der Zugmaschine angelenktes Arbeitsgerät nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Werden landwirtschaftliche Zugmaschinen, beispielsweise Acker­ schlepper, mit einem angebauten oder angehängten Arbeitsgerät, bei­ spielsweise einem Pflug, zur Bodenbearbeitung eingesetzt, so ist ein solches Gespann einer Vielzahl von laufend wechselnden Belastungen ausgesetzt. Beim Pflügen können sich die Bodenverhältnisse und damit die auf den Schlepper wirkenden Zugkräfte ändern; das Gelände kann hügelig sein und Steigung oder Gefälle können eine Erniedrigung oder Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Schleppers erfordern. Zur Bo­ denbearbeitung stellt der Schlepperführer üblicherweise mit Hilfe eines Sollwertgebers eine gewünschte Arbeitstiefe des Pfluges ein. Über ein Hubwerk, das durch ein elektrohydraulisches Regelsystem be­ tätigt wird, wird der Pflug dann in der eingestellten Arbeitstiefe gehalten. Wird die Stellung des Hubwerks in Abhängigkeit vom Ar­ beitswiderstand geregelt, so hat eine Änderung der Bodenverhältnisse oder eine Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Schleppers jeweils eine Änderung der Arbeitstiefe des Pfluges zur Folge. Bei Schleppern mit Schaltgetrieben erfolgt die Änderung der Arbeitstiefe sogar sprunghaft.

Aus der DE 12 36 261 A1 ist eine gattungsgemäße Regeleinrichtung be­ kannt, bei der sprunghafte Änderungen der Pflugtiefe durch eine au­ tomatische Anpassung des Sollwerts an die Schaltgetriebestellung vermieden wird. Dabei sorgt jeweils beim Umschalten des Getriebes auf eine andere Schaltstufe ein Geber für die Istwerte der Fahrge­ schwindigkeit, der zugleich Geber für den Sollwert der Fahrgeschwin­ digkeit ist, über den Steuerschieber des Krafthebers dafür, daß die Arbeitstiefe des Pfluges unverändert bleibt. Die Wirkung des Pflug­ tiefenreglers wird durch die Stellungen des Schaltgetriebes beein­ flußt. Dafür ist ein zusätzliches mechanisches Gestänge erforder­ lich, das nachträglich in das Hubwerk und an das Schaltgetriebe des Schleppers eingebaut werden muß. Diese mechanischen Maßnahmen sind - falls sie nachtraglich überhaupt durchgeführt werden können - aufwendig. Weiter ist die Anwendung dieses bekannten Systems auf Schlepper mit Schaltgetriebe beschränkt. Bei Schleppern, die ein stufenloses Übersetzungsgetriebe, beispielsweise ein hydro­ statisches Getriebe, aufweisen, ist das bekannte System nicht ein­ setzbar.

Aus der DE 29 49 237 A1 ist eine Regeleinrichtung bekannt, bei der das Übersetzungsverhältnis des Wechselgetriebe des Schleppers dann ausgeregelt wird, wenn wenigstens eines der angetriebenen Schlepper­ räder durchrutscht. Dazu sind an den angetriebenen Rädern und an einem nicht angetriebenen Rad, beispielsweise einem Vorderrad oder einem zusätzlichen Tastrad, Drehzahlaufnehmer angebracht. Gleich­ zeitig wird in Abhängigkeit vom Durchrutschen eines angetriebenen Schlepperrads die Stellung der Hebevorrichtung geregelt. Der Rad­ schlupf wird also dazu benutzt, die Pflugtiefe zu regeln und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes anzupassen. Weiter fehlen die Rückführungen für die Lage des Hubwerks und die vom Pflug auf den Schlepper ausgeübte Zugkraft, die dem Regelsystem erst ein stabiles Verhalten geben konnten. Im normalen Betrieb, wenn also ein Schlepperrad nicht durchrutscht, bleibt die nachteilige Abhängigkeit der Arbeitstiefe des Pflugs von der Fahrgeschwindigkeit des Schleppers erhalten.

Ferner ist nach der DE 29 49 237 A1, Fig. 2, eine Regeleinrichtung für die automatische Überwachung einer Reibungskupplung bekannt, welche die Verbindung einer vom Motor angetriebenen Hauptwelle und einer Antriebswelle für eine Zapfwelle des Schleppers herstellt. Auf den beiden Wellen, die zusammen mit der Kupplung einen Antriebs­ strang bilden, ist je ein Drehzahlaufnehmer angeordnet, und es ist eine Vergleichsvorrichtung für die von den Drehzahlaufnehmern er­ zeugten Ausgangssignale vorgesehen. Wird das Drehmoment, das zum An­ trieb einer über die Zapfwelle angetriebenen Maschine benötigt wird zu groß, so rutscht die Kupplung und die Vergleichsvorrichtung er­ mittelt eine Drehzahldifferenz. Überschreitet diese Drehzahldiffe­ renz einen vorbestimmten Wert, so liefert die Vergleichsvorrichtung ein Signal, das über einen Verstärker einer Bedienungsvorrichtung zugeführt wird- die daraufhin die Reibungskupplung druckentlastet und damit die beiden Wellen trennt. Eine Überlastung, die das zu hohe Drehmoment verursacht hat, kann zum Beispiel durch Ausheben des angetriebenen Geräts mittels der Hebevorrichtung eines Traktors be­ seitigt werden. Im übrigen nimmt diese Zapfwellen-Überlastvorrich­ tung keinen direkten Einfluß auf die Hubwerksregeleinrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße lastabhängig ar­ beitende Pflugtiefenregeleinrichtung mit geschwindigkeitsabhängiger Sollwertkorrektur möglichst einfach so auszubilden, daß sie bei ge­ ringem Aufwand vielseitiger anwendbar ist.

Ausgehend von der gattungsbildenden Regeleinrichtung wird dies Auf­ gabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine derartige Regeleinrichtung hat den Vorteil, daß ein Pflügen mit konstanter Pflugtiefe unabhängig von der Schleppergeschwindigkeit erfolgt. Dabei ist als vorteilhaft anzusehen, daß die Regeleinrich­ tung für alle Getriebearten geeignet ist. Gerade für stufenlose Ge­ triebe, beispielsweise hydrostatische Getriebe, ist die erfindungs­ gemäße Regeleinrichtung anwendbar. Bestehende Schleppersysteme sind mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung leicht nachrüstbar, und zwar auch dann, wenn der Schlepper bereits eine elektronische Hub­ werksregelung besitzt. Der in der Regeleinrichtung enthaltene Ver­ stärker kann dann ohne einen großen Aufwand in dem Bedienteil des Schleppers mit eingebaut werden. Bei neuen Schleppersystemen kann der Verstärker selbstverständlich von Anfang an in die Elektronik­ schaltkreise integriert werden. Weiter ist von Vorteil, daß die Re­ geleinrichtung in Verbindung mit allen gebräuchlichen Hubwerksrege­ lungen verwendet werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Regeleinrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist die Stabilität der Regeleinrichtung auch bei stufenlosen Übersetzungen, die wegen der Elastizität der Über­ setzung leicht ein Aufschaukeln der Regelung mit sich bringen können. Durch den Einbau eines elektrischen Filters im Steuersignal­ kreis entsteht ein glattes Steuersignal, das nur den tatsächlichen Übersetzungsänderungen folgt.

Zum Nachführen des Sollwerts kann bei der erfindungsgemäßen Regel­ einrichtung in vorteilhafter Weise auch die Zugkraft, die das Ar­ beitsgerät auf die Zugmaschine ausübt, als Steuergröße benützt wer­ den. Damit ist die Erfindung nicht auf Hubwerksregelungen be­ schränkt, die lediglich von der Motorbelastung, der Motordrehzahl oder der zugeführten Treibstoffmenge ausgehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Die einzige Zeichnungs­ figur zeigt schematisch einen Ackerschlepper mit einem angebauten Pflug, der über ein Hubwerk elektrohydraulisch verstellt werden kann; in den Ackerschlepper ist ein erfindungsgemäßes Regel­ system eingebaut.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnungsfigur umfaßt ein Ackerschlepper 11 einen Antriebsmotor 12, dem ein Getriebe 13 nachge­ schaltet ist. Über geeignete Verbindungsmittel, beispielsweise eine Kardanwelle 14, kann das in der Figur sichtbare Antriebsrad 15 angetrieben werden. Zwischen den Motor 12 und das Getriebe 13 ist ein erster Drehzahlaufnehmer 16 eingefügt. Am Ausgang des Getriebes 13 ist ein zweiter Drehzahlaufnehmer 17 angeordnet. Ist das Getriebe 13 als Schaltgetriebe ausgebildet, so weist es einen Schalthebel 18 auf. In diesem Fall ist mit dem Schalthebel 18 ein Stufen­ schalter 19 gekoppelt.

In der Zeichnungsfigur ist an den Schlepper 11 ein Pflug 21 über ein Hubwerk 22 angebaut. Zwischen den Pflug 21 und den Schlepper 11 ist eine Zugkraftmeß­ vorrichtung 23 eingefügt. Das Hubwerkgestänge 22 ist über einen Hydraulikzylinder 24 verstellbar. Der Hydraulikzylinder 24 ist mit Hilfe eines Regel­ schiebers 25 verstellbar.

Einer Vergleichsvorrichtung 26 wird sowohl das Aus­ gangssignal des ersten Drehzahlaufnehmers 16 als auch des zweiten Drehzahlaufnehmers 17 zugeführt. Ausgangsseitig ist die Vergleichsvorrichtung 26 über ein Filter 27 mit einem Verstärker 28 verbunden. Dem Verstärker 28 wird außerdem das Ausgangssignal eines Sollwertgebers 29 zugeführt. Der Verstärker 28 und der Sollwertgeber 29 sind im Bedienteil 31 des Schleppers 11 enthalten. Für den Fall, daß der Schlepper 11 mit einem als Schaltgetriebe ausge­ bildeten Getriebe 13 ausgestattet und damit ein Stufenschalter 19 vorgesehen ist, ist der Ausgang des Stufenschalters 19 mit einem weiteren Eingang des Verstärkers 28 verbunden.

In der Zeichnungsfigur ist weiter ein Summierer 32 vorgesehen. An einen Eingang des Summierers 32 ist der Ausgang des Verstärkers 28 angeschlossen. Bei Schleppersystemen, deren Motor 12 mit einer Kraft­ stoffzumeßeinrichtung 33 ausgestattet ist, kann ein Ausgangssignal der Kraftstoffzumeßeinrichtung 33 einem anderen Eingang des Summierers 32 zugeführt werden. Ist ein Schlepper 11 mit einer Zugkraft­ meßvorrichtung 23 ausgestattet, so kann ein Aus­ gangssignal der Zugkraftmeßvorrichtung 23 an einen weiteren Eingang des Summierers 32 geschaltet werden. Der Ausgang des Summierers 32 liegt am Eingang eines Hubwerkreglers 34. Über entsprechende Verbindungs­ leitungen steuert der Hubwerkregler 34 den Regel­ schieber 25.

Mit Hilfe des Sollwertgebers 29 wird vom Schlepper­ führer die Arbeitstiefe des Pflugs 21 eingestellt. Diese Steuerung erfolgt vom Sollwertgeber 29 über den Verstärker 28, den Summierer 32, den Hubwerk­ regler 34, den Steuerschieber 25, den Hubzylinder 24 und das Hubwerkgestänge 22. Der erste Drehzahlauf­ nehmer 16 mißt nun die Eingangsdrehzahl des Getriebes 13′ der zweite Drehzahlaufnehmer 17 die Ausgangsdreh­ zahl des Getriebes 13. Mit Hilfe der Vergleichsvor­ richtung 26 wird das momentane Übersetzungsverhältnis des Getriebes 13 ermittelt. Mit dem Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung 26 wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers 28 gesteuert. Bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 13 wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers 28 und damit der dem Hubwerkregler 34 effektiv zugeführte Sollwert des Sollwertgebers 29 verstellt. Durch die Korrektur des Sollwerts mit Hilfe des Verstärkers 28 ist es möglich, die Arbeitstiefe des Pflugs 21 konstant zu halten.

Bei stufenlosen Getrieben 13 kann das Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung 26 nicht konstant sein. Die Abweichungen können das Regelsystem instabil machen. Durch das Filter 27 wird das Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung 26 geglättet, und das Ausgangs­ signal des Filters 27 folgt im wesentlichen den tat­ sächlichen Übersetzungsänderungen des Getriebes 13. Das Regelsystem erhält damit ein stabiles Verhalten.

Ist der Schlepper 11 mit einem als Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebe 13 ausgestattet, so kann als zusätzliche oder alternative Steuerung des Verstärkungs­ grads des Verstärkers 28 die Schaltstellung des Stufen­ schalters 19 herangezogen werden, der mit dem Schalt­ hebel 18 gekoppelt ist.

Da die Arbeitstiefe des Pflugs 21 nicht nur vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes 36, sondern - wie oben schon geschildert - auch von der Fahrgeschwindig­ keit und/oder der Motorlast und/öder Zugkraft abhängig ist, wird dem Ausgangssignal des Verstärkers 28 noch wenigstens ein Signal aufgeschaltet, das mindestens einer dieser Größen äquivalent ist. Im gezeigten Aus­ führungsbeispiel sind dazu zwei Möglichkeiten angegeben, die für sich oder gemeinsam angewandt werden können.

Wird der Schlepper 11 beispielsweise mit einem als Dieselmotor ausgebildeten Motor 12 angetrieben und ist dafür eine als Einspritzpumpe vorgesehene Kraft­ stoffzumeßvorrichtung 33 vorgesehen, so kann ein Ausgangssignal der Kraftstoffzumeßvorrichtung 33 dem Summierer 32 zugeführt werden. Ist eine Zugkraft­ meßvorrichtung 23 vorhanden, so kann das Ausgangs­ signal der Zugkraftmeßvorrichtung 23 auf den Summierer 32 geschaltet werden. Dem vom Verstärker 28 abgegebenen Steuersignal wird dann wenigstens eines der beiden Signale aus der Kraftstoffzumeßvorrichtung 33 oder aus Zugkraftmeßvorrichtung 23 gewonnenen Signale über­ lagert, bevor es den Hubwerkregler 34 erreicht.

Claims (5)

1. Regeleinrichtung für ein Hubwerk bei einer Zugmaschine mit Über­ setzungsgetriebe, für ein verstellbar an der Zugmaschine angelenktes Arbeitsgerät, insbesondere für einen an einem Ackerschlepper über ein hydraulisch betätigbares Hubwerk angelenkten Pflug, bei welcher Regeleinrichtung die Stellung des abhängig von wenigstens einer lastabhängigen Regelgröße gesteuerten Arbeitsgerätes über einen Hub­ werkregler mit Hilfe eines Sollwertgebers vorgebbar ist, wobei der Sollwert nach Maßgabe der jeweiligen Schaltstellung des Über­ setzungsgetriebes selbsttätig an die Getriebeübersetzung anpaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Drehzahlaufnehmer (16) am Eingang des Getriebes (13) und ein zweiter Drehzahlaufnehmer (17) am Ausgang des Getriebes (13) vorgesehen sind, daß eine Vergleichs­ vorrichtung (26) vorgesehen ist, in der die Ausgangssignale des ersten (16) und des zweiten (17) Drehzahlaufnehmers miteinander ver­ glichen werden, daß zwischen den Sollwertgeber (29) und den Hub­ werksregler (34) ein Verstärker (28) geschaltet ist und der Ver­ stärkungsgrad des Verstarkers (28) mit Hilfe des Ausgangssignals der Vergleichsvorrichtung (26) steuerbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bei einer Zugmaschine mit einer zwischen Zugmaschine und Arbeitsgerät angeordneten Zugkraftmeßvor­ richtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verstärker (28) und den Hubwerkregler (34) ein Summierer (32) geschaltet ist, und das Ausgangssignal der Zugkraftmeßvorrichtung (23) als lastabhängige Regelgröße einem Eingang des Summierers (32) zugeführt ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bei einer Zugmaschine mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung am Motor, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verstärker (28) und den Hubwerkregler (34) ein Summierer (32) geschaltet ist und ein Ausgangssignal der Kraftstoff­ zumeßeinrichtung (33) als lastabhängige Regelgröße einem Eingang des Summierers (32) zugeführt ist.

4. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Vergleichsvorrichtung (26) und den zugehörigen Eingang des Verstärkers (28) ein Filter (27) geschaltet ist.

5. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer Zugmaschine mit Schaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Schalthebel (18) des Schaltgetriebes (13) zusammen­ wirkender Stufenschalter (19) vorgesehen ist, und daß ein Ausgangs­ signal des Stufenschalters (19) einem zugehörigen Eingang des Ver­ stärkers (18) zugeführt ist.