DE3515183A1 - Selbstfahrmaschine - Google Patents

Description

PATENTANWALT qjplHPhys. RICHARD LUYKEN

P 95 555-M-61 J 26.4.1985

Selbstfahrmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus, insbesondere auf Selbstfahrmaschinen, auch Selbstfahrer genannt .

Besonders erfolgreich kann die Erfindung in Maschinen angewendet werden, an welche erhöhte Anforderungen im Hinblick auf Geländegängigkeit und Fahrgenauigkeit gestellt werden. Zu solchen Maschinen gehören beispielsweise die meisten Landmaschinen und besonders Maschinen zur Bearbeitung und Ernte von Hackkulturen (Zuckerrüben, Mais und anderen).

Die allgemein bekannten Selbstfahrmaschinen (Traktoren, Kraftfahrzeuge, selbstfahrende Vollerntemaschinen für landwirtschaftliche Kulturen u. dgl.) sind in der Regel mit einem klassischen Fahrwerksystem versehen, das Antriebsräder und gelenkte Riidt?r einschließt. Dabei sind die rochton und die linken Antriebsräder mittels Differentialgetriebe untereinander verbunden, während die gelenkten Rüder an Achsschenkeln mont, i ort sind.

Ein Hauptnachteil derartiger Maschinen ist, daß Lenken, Wenden und Aufrechterhalten einer vorgegebenen Fahrtrichtung nur unter der Wirkung von an den gelenkten Rädern angreifenden Querkraftkomponenten nach dem Einschlag der Räder um den betreffenden Winkel zustandegebracht werden.

Zur Gewährleistung; (I01¹ erfordor 1 lohen Grüßt· dor gtMiaimtüit Kr.'lfte sollen auf die gelenkten Räder bis zu 25$ des Gewichts der

OHlGtHAL

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Maschine entfallen. Eine entsprechende Verminderung der Schwerkraft, die auf die Antriebsräder (Vortriebsorgane) entfällt, verringert die Kraft ihrer Haftung an der Auflagefläche, wodurch die Gefahr des Rutschens der Räder zunimmt und im Endergebnis hoher unproduktiver Aufwand der Motorleistung entsteht.

Überdies verschlechtert die Differentialverbindung zwischen den Antriebsrädern auch die Zugkrafteigenschaften der Maschine und ihre Fahrstabilität.

Besonders wesentlich zeigen sich diese Nachteile bei selbst fahrenden Landmaschinen, deren Arbeitsteile mit dem Boden zusammenwirken. Die? dabei auftretenden Kräfto sollen durch Bodenhaftung Uw Antriebsräder und der gelenkten Rüder ausgeglichen werden. Zudem werden an viele Landmaschinen (beispielsweise an Maschinen zum Anbau und zur Ernte von Hackkulturen) hohe Anforderungen hinsichtlich der Fahrgenauigkeit in einer vorgegebenen Richtung (längs Pflanzenreihen, längs Markfurchen bei der Saat u. dg 1 . ) gestf! lit-.

Bf.s si» rc Fahreigenschaffen haben Sei bstfahrmasch i neu mit einer hydrostatischen Transmission, die nach dem Zwei Stromschema aufgebaut ist, welches z.B. im Buch von V. Y. Anilovich u.a. "Konstruirovanie i raschet selskokhozyaistvennykh traktorov" (Konstruieren und Berechnen von Ackerschleppern), M., I966, S.173, beschrieben ist.

Dadurch, dass eine Differentialverbindung fehlt, wird eine stahl Io geradlinige Bewegung dieser Maschinen gewährleistet , wobei sich der negative Einfluß von Feldunebenheiten und ungleichmäßigen Belastungen, darunter auch von Belastungen, die durch mit dem Boden zusammenwirkende Arbeitsteile erzeugt werden, weniger äußert. Jedoch dadurch, daß das Wenden solcher Maschinen

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nur durch verzögerte Bewegung der rechten oder linken Vortriebsorgane zustandekommt und hierbei die Räder der Maschine relativ /υ ihr nicht, vordroht worden, wirken auf dio R.'Ulor große Seitenkräfte, weshalb die Anwendungsmöglichkeiten dieser Maschinen beschränkt sind.

Es ist eine Selbstfahrmaschine bekannt, die einen Tragrahmen, ein Fahrwerk mit gelenkten Rädern an Achsschenkeln und mit Vortriebsorganen, eine hydrostatische Transmission und ein Steuersystem zur Steuerung der Transmission umfaßt.

Die Fahrstabilität dieser Maschine in einer gewählten Richtung und das Wenden werden durch Veränderung der Einschlagwinkel der gelenkten Räder zustandegebracht, während die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der hydrostatischen Transmission lediglich zur Änderung der Fahrgeschwindigkeit der gesamten Maschine ausgenutzt wird. Das hierbei angewandte Steuersystem zur Steuerung der hydrostatischen Transmission besitzt konstantes

.'l I Ln i η .

Die bekannten Maschinen mit hydrostatischer Transmission passen sich besser den sich ändernden äußeren Straßenverhältnissen und Belastungen an, im übrigen sind ihnen aber alle im vorstehenden angegebenen Nachteile von Maschinen mit mechanischem Antrieb der Vortriebsorgane eigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Selbstfahrmaschine mit einem Fahrwerkssystem und Steuerorganen zu schaffen, welche ein minimales Rutschen der Vortriebsorgane, eine stabile Bewegung der Maschine in einer vorgegebenen Richtung und zugleich eine hohe Fahrgenauigkeit in den gewählten Richtungen sicherstellt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Selbstfahrmaschine, die einen Tragrahmen, ein Fahrwerk mit gelenkten Hadern an Achsschenkeln und mit Vortriebsorganen, eine hydrostatische

Transmission iiricl nin St<Miorsys(.rm /.uv St.ouorurift (l«r Transmission umfaßt, erfindungsgemäß das Steuersystem mit den Achsschenkeln der gelenkten Räder in kinematischer Verbindung steht und eine Vorrichtung mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis enthält.

Es ist zweckmäßig, die Vorrichtung mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis in Form eines zweiarmigen Schwenkhebels auszubilden, dor mit VprechLebtingemöglichke i t. in bezug auf soine Schwenkachse zur Veränderung der Länge seiner Arme angebracht ist.

Vorteilhaft ist die kinematische Verbindung des zweiarmigen Schwenkhebels mit den Achsschenkeln der gelenkten Räder vermittels eines Bowdenzugkabel hergestellt.

In einigen Fa" 1 J on ist es zweckmaßi ß, gl ο i chnain ige Hydraul I ik — leitungen, nämlich die Ölleitungen der hydrostatischen Transmission über Drosseln untereinander zu verbinden.

Dank der synchronen Steuerung der hydrostatischen Transmission und der gelenkten Räder wird das Rutschen der Vortriebsorgane vermindert und dadurch die wirksame Ausnutzung der Motorleistung erhöht; es wird ferner die Stabilität der gewählten Fahrtrichtung der Maschine und die Fahrgenaii i&kc i t derselben längs einer vorgegebenen Bewegungsbahn, beispielsweise Längs der Reihen von landwirtschaftlichen Pflanzen, längs Markfurchen bei der Saat und desgl. erhöht, was wiederum die Möglichkeit bietet, die Qualität der Ausführung von landwirtschaftlichen Arbeiten, für welche diese Maschine eingesetzt wird, zu verbessern.

Das Wesen der Erfindung benteht in folgendem.

Die Selbstfahrermaschine umfaßt einen Tragrahmen, ein Fahrwerk mit gelenkten Rädern an Achsschenkeln und mit Vortriebsorganen, eine hydrostat i seht* Transmission und ein Steuersystem zur Steuerung der hydrostatischen Transmission, welches mit den Achsschenkeln der gelenkten Räder kinematisch verbunden ist und eine Vorrichtung mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis enthält. In einer konkreten Ausführungsform ist ein zweiarmiger Schwenkhebel verwendet, der mit Verschiebungsmöglichkeit in bezug auf seine Schwenkachse zur Veränderung der Längen der Arme angebracht ist.

Beim Einschlag der gelenkten Räder gewährleistet die kinematische Verbindung eine entsprechende Veränderung de§ Übersetzungsverhältnisses des Steuersystems zur Steuerung der hydrostatischen Transmission . Beim Einschlag der gelenkten Räder z.B. nach rechts wird das Übersetzungsverhältnis des Steuersystems zur Steuerung der hydrostatischen Transmission der rechten Vortriebsorgango vergrößert und die Geschwindigkeit dor rechton Vortriebsorgane entsprechend vermindert.. Gleichzeitig wird das Übersetzungsverhältnis des Steuersystems zur Steuerung der hydrostatischen Transmission der linken Vortriebsorgane verkleinert, was zur Erhöhung ihrer Geschwindigkeit führt.

Durch theoretische Berechnungen wurde festgestellt und experimentell bestätigt, daß die Geschwindigkeitsänderungen der rechten und linken Vortriebsorgane bei bestimmten Paramtern dor Einrichtung hinreichend gut mit den Einschlagwinkeln der gelenkten Räder übereinstimmen. Dank diesem Umstand summieren sich die die Maschine lenkenden Momente von durch gelenkten Rädern und Vortriebsorganen erzeugten Kräften.

Für die Verbindung mit den Achsschenkeln der gelenkten Räder des Steuersystems zur Steuerung der hydrostatischen Transmission kann

vorteilhaft ein biegsames Bowdenzugkabel verwendet werden.

In einigen Fällen können die gleichnamigen Hydraulikloitungen die Ölleitungen - der hydrostatischen Transmission über Drosseln untereinander verbunden sein. Wenn hierbei infolge irgendwelcher Ursachen, beispielsweise eines Ungleichwerdens der Rollhalbmesser der Räder der Vortriebsorgane, welches von großen Straßenunebenheiten und dgl. herrührt, die Übereinstimmung zwischen den Einschlagwinkeln der gelenkten Räder und den Geschwxndigkeitsänderungen der Vortriebsorgane etwas gestört wird, so findet eine Umverteilung der Flüssigkeit über die Drosseln zwischen dem linken und dem rechten System der hydrostatischen Transmission statt, wodurch das Fahren mit blockieenden Räder reduziert wird.

Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform einer Selbstfahrmaschine und anhand der Zeichnungen noch besser erkennbar¹; in d JfiHcuj zei

Fig. 1 das Schema einer Gesamtansicht der Selbstfahrmaschine von der Seite,

Fig. 2 dieselbe in Draufsicht,

Fig. 3 das Prinzipschema des Steuersystems zur Steuerung der Selbst.f ahrmasch i ne ,

Fig. 4 i-^m Ausschnitt eine der Stellungen des gelenkten Rades bei dessen Einschlag.

Die Selbstfahrmaschine besitzt einen Tragrahmen 1 (Fig.1,2) der sich auf der Vorderbrücke von gelenkten Rädern 2 sowie auf einem linken Antriebsrad 3 und einem rechten Antriebsrad 4 (Vortriebsorganen) abstützt. Der Antrieb von einem Motor 5 zu den

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Antr iebsradern 3>4 or folgt mitt» Ih οΙγκμ· hydrostat ischon Transmission, die für das linke Antriebsrad 3 eine Pumpe 6, einen Hydromotor 7 und Ölleitungen 8 und für das rechte Antriebsrad 4 eine Pumpe 9> einen Hydromotor 10 und Ölleitungen 11 umfaßt. Die beiden Systeme der hydrostatischen Transmission der linken und der rechten Vortriebsorgane sind mittels der Ölleitungen mit Drosseln 12 untereinander verbunden. Die Selbstfahrmaschine enthält weiter ein Fahrerhaus 13» einen Fahrerplatz mit Lenkung und andere aligemein bekannte Stouermechanismen (in den Schemas nicht gezeigt).

Die gelenkten Räder 2 sind mittels Achsschenkeln 14 (Fig·3) am Körper der Vorderbrücke 15 angelenkt und über eine Vorrichtung 16 kinematisch miteinander verbunden. Für den Antrieb der Pumpen 6 und 9 vom Motor 5 ist ein Getriebe 17 verwendet. Hebel 18 und 19 zur Betätigung von bekannten Mechanismen für die Änderung dos Fördorstroms dor Pumpen ή und 0 stehen über Zugstangen 20 und 21 mit einem zweiarmigen Hebel 22 in Verbindung, der mit einem Schwinglager 23 mit Verschiebungsmöglichkeit in bezug auf das Lager längs eines Führungselements 24 verbunden ist. Der Hebel 22 ist mittels des Führungselements 24 über eine Zugstange 2 5 mit einem Bedienungspedal 26 kinematisch verbunden und steht mittels eines Bowdenzugkabels 27 mit den Achsschenkeln 14 der gelenkten Räder 2 in Verbindung.

Die erfindungsgemäße Selbstfahrmaschine arbeitet in folgender Weise.

Die vom Motor 5 angetriebenen Hydraulikpumpen 6 und 9 der hydrostatischen Transmission fördern die Arbeitsfiüssigkeit über die Ölleitungen 8 und 11 jeweils zu den Hydromotoren 7 und 10 dos linken Vortriebsorgans 3 bzw.des rochton Vortrίobsorgans 4 der Maschine. Die Hydromotoren vorsetzen die Vortriobsorgano in Umdrehungen und teilen der Maschine eine fortschreitende Bewegung mit, wenn die Hebel 18 und 19 aus der Neutralstellung

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ausgelenkt sind. Die Verschwenkung der Hebel 18 und 19 wird durch Drücken auf das Bedienungspedal 26 bewerkstelligt, wodurch der zweiarmige Hebel 22 um einen gewissen Winkel schwenkt und dementsprechend über die Zugstangen 20 und 21 die Hebel 18 und 19 verwchwenkt, welche auf die allgemein bekannten Mechanismen für die Änderung des Förderstroms der Pumpen einwirken. Bei Axialkolbenpumpen z.B. verändern die Hebel l8 und 19 den Neigungswinkel einer die Kolben steuernden Scheibe.

Wenn die gelenkten Räder 2 zu den Antriebsrädern 3 und 4 parallel sind, sind die Arme r. und r_ des Hebels 22 gleich, wodurch die Hebel 18 und 19 beim Drücken'auf das Pedal 26 um gleiche Winkel verschwenkt werden und die Pumpen eine in der Sekunde gleiche Arbeitsflüssigkeitsmenge zu den Hydromotoren 7 und 10 fördern. Hierbei bewegt sich die Maschine geradeaus.

Wenn die gelenkten Räder unter der Wirkung der Lenkung um einen gewissen Winkel *f (Fig. 4) beispielsweise nach rechts verdreht sind, so verschiebt der Achsschenkel 14 über das Bowdenzugseil 27 den Hebel 22 um einen gewissen Betrag in bezug auf das Gelenk 23· Hierbei vergrößert sich der Arm r· um einen gewissen BetragA^P sin] , worin / den Halbmesser des Hebels am Achsschenkel 14 bedeutet, während sich der Arm r„ um denselben Betragt verringert. Nunmehr sind die Hebel zur Steuerung der Pumpen 19 und 18 bei der Schwenkung des Hebels 22 um verschiedene Winkel verschwenkt, wobei infolgedessen dem rechten Hydromotor 10 weniger Flüssigkeit als dem linken Hydromotor 7 zugeführt wird. Dementsprechend wird sich das rechte Vortriebsorgan 4 langsamer drehen als das linke 3.

Das Verhältnis der Glieder der Mechanismen ist so gewählt, daß

Änderungen der Drehgeschwindigkeiten der Vortriebsorgane 3 und

4 mit ausreichender Genauigkeit mit den Wendekreisradien der

Maschine übereinstimmen, welche durch die Einschlagwinkel der gelenkten Räder 2 bestimmt werden.

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Wenn in einzelnen Fällen infolge irgendwelcher Ursachen, beispielsweise eines Ungleichwerdens der Rollhalbmesser der Vortriebsorgane, welches von Straßenunebenheiten und dgl. herrührt, die Übereinstimmung etwas gestört wird, so findet eine Umverteilung der Flüssigkeit zwischen dem linken und dom rechten System des Hydraulikantriebs statt, wodurch das Fahren mit blockierenden Rädern reduziert wird. Hierbei wird dadurch, daß die Flüssigkeit über die Drosseln 12 strömt, in den Systemen eine Druckdifferenz erzeugt, welche ein die Maschine lenkendes Moment herbeiführt.

Falls die Konstruktion der Maschine und ihre Einsatzbedingungen eine hinreichend stabile Synchronisierung der Fahrgeschwindigkeiten mit dem Einschlag der gelenkten Räder gewährleisten, so können die Verbindungsölleitungen mit den Drosseln 12 ausgeschaltet bzw. gesperrt sein.

Die erforderliche Lenkbarkeit wird selbst bei vollständiger Entlastung der vorcleron Räder s i chot'ftcstel 11.

Fs sei bemerkt, daß auch andere Varianten der konstruktiven Ausführung der Vorrichtung mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis möglich sind, beispielsweise mit Anwendung von elektrotechnischen Einrichtungen.

Wenn zur Gewährleistung der Grenzstabilität der Maschine die Belastung der Vorderräder 10$ von der Kraft der Gesamtmasse betragen soll, so steigt in diesem Fall die Haftkraft der Treibriider um mindestens 1 <$% und nimmt dementsprechend der Grad ihres Rutschen« ab. Infolgedessen köniuni für viele selbst fahrmtdo Landmaschinen die Arbeitsgeschwindigkeit und -leistung um mindestens 5 % gesteigert werden. Nach Schätzungen von Sachverständigen können dank einer Verringerung der Bodenverdichtung durch die Vorderräder und einer Verbesserung der Fahrgenauigkeit Verluste und Beschädigungen von Hackfrüchten durch im

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Achsabstand zwischen den Vorder- und Hinterrädern befindliche Arbeitsteile einer Rübenerntemaschine ungefähr um 30$ herabgesetzt werden. In demselben Maße wird auch eine Verringerung des Verunreinigungsgrades des Rohguts durch Bodenbeimischungen beim Arbeiten auf feuchtem Boden erwartet.

Claims (3)

PATENTANWALT Djpi^PhyS RICHARD LUYKEN P 95 555-M-61 26.4.1985 L/bj UKRAINSKY NAUCHNO-ISSLEDOVATF.LSKY INSTITUT SELSKOKHOZYA1STVEiNNOGO MASHlNOSTROINiA (UKRNIlSKUüM) Kharkow/UdSSR, Prospekt Gagarina, 201 Patentansprüche Selbstfahrmaschine

1. Selbstfahrmaschine, die einen Tragrahmen (1), fin Fahrwerk mit gelenkten Rädern (2) an Achsschenkeln (14) und mit Vortriebsorganen (3j4)) eine hydrostatische Transmission und ein Steuersystem zur Steuerung der Transmission umfaßt, d a
durch gekennzeichnet, daß das Steuersystem mit den Achsschenkeln (I4) der gelenkten Räder (2) in kinematischer Verbindung steht und eine Vorrichtung mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis enthält .

2. Selbstfahrmaschine nach Anspruch I, dadurch gekenn/,e i chnot, daß die Vorrichtung mit stufenlos veränderbarem Übersetzungsverhältnis einen zweiarmigen Schwenkhebel (22) aufweist, der· mit Verschiebemöglichkeit in bezug auf seine Schwenkachse (23) zur Veränderung der Längen der Arme r und r angebracht ist.

3. Selbstfahrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Verbindung des zweiarmigen

Schwenkhebels (22) mit den Achsschenkeln (14) der gelenkten Räder (2) vermittels eines Bowdenzugkabels (27) hergestellt ist.

4· Selbstfahrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der hydrostatische.: Transmission gleichnamige Hydraulikleitungen - Ölleitungen (8 und 11) über Drosseln (12) untereinander verbunden sind.

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