DE3620475A1 - Kombinierte hydro-mechanische rberlastsicherung und aushebevorrichtung fuer bodenbearbeitungswerkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Kombination einer Überlastsicherung und Aushebevorrichtung für Bodenbearbeitungswerkzeuge, ins­ besondere Pflugkörper aus hydraulischen und mechanischen Bauteilen.

Es sind mechanische Überlastsicherungen, z. B. auf der Basis eines Kniehebelsystems entsprechend der Patentschriften US 34 83 930 und DRP 5 53 666, hydraulische Überlastsiche­ rungen entsprechend DD-WP 39 070 oder kombinierte hydro- mechanische Überlastsicherungen entsprechend DE-OS 19 08 381 für nach oben schwenkbare Bodenbearbeitungswerkzeuge bekannt. Das Ziel aller bekannten Vorrichtungen dieser Art ist, eine definierte, relativ hohe Auslösekraft für den Überlastfall zu entwickeln, danach eine möglichst kraftlose Schwenkphase für das Werkzeug einzufügen und anschließend, nach Überwin­ dung des Hindernisses, eine selbsttätige und rasche Rück­ führung des Werkzeuges in den Boden zu bewirken.

Unter den mechanischen Vorrichtungen entspricht diesen Be­ dingungen das Kniehebelsystem, wobei die Rückführung des Werkzeuges durch die Kraft einer Feder bewirkt wird, die auf den Kniehebel einwirkt. Die hydraulischen Überlastsicherungen bringen das Werkzeug zwar rasch und mit großer Kraft wieder in Arbeitsstellung, stehen aber über den ganzen Ausweichvor­ gang des Werkzeuges und auch während der Arbeit unter vollem hydraulischen Druck, was Probleme der Abdichtung, Leckölver­ luste und Funktionsstörungen hervorruft.

In der DE-OS 19 08 381 wird die Kombination einer mechanischen Überlastsicherung auf Kniehebelbasis mit einer hydraulischen Rückführung des Werkzeuges durch einen Hydraulikzylinder be­ schrieben. Bei dieser Vorrichtung, die auch bei entsprechen­ der Schaltung vollhydraulisch ausgelegt werden kann, wird ein Hydraulikzylinder über ein Wegeventil gesteuert, welches mit mechanischen Mitteln in den Endlagen des nach oben schwenkbar gelagerten Werkzeuges geschaltet wird. Dies erfolgt derart, daß der Hydraulikzylinder nach Überwindung der Auslösekraft im Überlastfall drucklos geschaltet bzw. mit der hydraulischen Rücklaufleitung verbunden wird und nach Erreichen der oberen Endlage des Werkzeuges wieder an die hydraulische Druckleitung geschaltet wird, so daß das Werkzeug nach Überwindung des Hin­ dernisses hydraulisch in den Boden zurückgedrückt werden kann. Diese Vorrichtung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß das Werkzeug stets den vollen Hub zurücklegen muß, um in der oberen Endstellung den Hydraulikzylinder an die Druckleitung zu schalten. In den meisten Fällen wird aber bei Überwindung eines Hindernisses nicht der volle Hub benötigt, so daß das Werkzeug gar nicht in die oberste Endlage gelangt. Damit ist diese Vorrichtung funktionsunfähig. Allen bekannten Vorrich­ tungen haftet außerdem der Nachteil an, daß sie die Werkzeuge in ihrer oberen Endlage nicht halten können, was dann wün­ schenswert ist, wenn beispielsweise ein Werkzeug außer Betrieb gesetzt werden soll, die Bodenfreiheit für die Transportfahrt vergrößert oder überhaupt eine Transportstellung realisiert werden soll.

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Funktion der Über­ lastsicherung und deren Nutzung als Aushebevorrichtung für die Bodenbearbeitungswerkzeuge, als zusätzliches Mittel zur Ver­ größerung der Bodenfreiheit bzw. zur Erreichung der Transport­ lage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kniehebelsystem der mechanischen Überlastsicherung mit der Einrichtung zu ver­ sehen, die es ermöglicht, daß das Werkzeug auch bei kleinen Hindernissen seine volle Hubhöhe erreicht und in dieser ausgehobenen Stellung bei Bedarf festgehalten oder wieder in die Arbeitsstellung zurückgedrückt wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß ein Kniehebel­ system zwischen dem nach oben schwenkbaren Werkzeug und dem Geräterahmen als Überlastsicherung angeordnet ist, dessen federbelasteter Hebel als Kipphebel ausgebildet ist, an dem ein Hydraulikzylinder angreift und Anschläge zur Begrenzung des Schwenkbereiches des Kipphebels unter Umkehrung des von der Feder auf ihn einwirkenden Drehmomentes dem Schwenkbereich des Werkzeuges von einer Endlage in die andere Endlage ent­ spricht. Als Hydraulikzylinder kann sowohl ein einfach wir­ kender Zylinder wie auch doppelt wirkender Zylinder vorge­ sehen sein, die mit entsprechenden schaltbaren Wegeventilen verbunden sind, die über hydraulische oder elektrische Schalt­ einheiten einzeln oder in Gruppen schaltbar sind. Hierzu wer­ den in den Ansprüchen vorteilhafte Lösungen aufgezeigt, die jedoch entsprechend dem bekannten Stand der Technik für Schaltungsvorgänge an Hydrauliksystemen ergänzt und von der Erfindung erfaßt werden.

Der Kipphebel ist als Winkelhebel ausgebildet, zwischen dessen Schenkeln eine Stellvorrichtung zur Veränderung des Schenkel­ winkels angeordnet ist.

Die Anordnung des Winkelhebels kann so getroffen sein, daß sein mittlerer Gelenkpunkt das Kniegelenk des Kniehebelsystems bil­ det, an dem der Hydraulikzylinder angreift. Der eine äußere Gelenkpunkt ist im Sinne des Kniehebelsystems am Geräterahmen gelagert, am anderen äußeren Gelenkpunkt greift eine Druckfe­ der an, die sich gegen das schwenkbare Werkzeug abstützt.

Eine andere Variante der Erfindung sowie die zugehörigen hy­ draulischen und elektrischen Steuerteile sind in den weiteren Patentansprüchen genannt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist, daß als Überlast­ sicherung das Kniehebelsystem verwendet wird, welches kurz nach Überwindung der Auslösekraft das Werkzeug ohne weitere Krafteinwirkung nach oben schwenken läßt. Der erfindungsge­ mäß im Kniehebelsystem eingefügte Winkelhebel drückt dabei die Feder zusammen, wobei er gleichzeitig die Feder schwenkt, deren auf den Hebel wirkendes Drehmoment überkippt und dann entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch wird der Pflugkörper durch die Feder in die obere Endlage gedrückt und gehalten. Der Moment des Überkippens kann durch die Änderung des Win­ kels zwischen den Schenkeln des Winkelhebels verändert wer­ den, so daß die entsprechende Hubhöhe des Werkzeuges einge­ stellt werden kann. Anschläge begrenzen den Schwenkbereich des Kipphebels. Die Anschläge können je nach Zweckmäßigkeit an beliebiger Stelle zwischen dem Geräterahmen und einem der schwenkbaren Teile des Kniehebelsystems bzw. des Werkzeuges angebracht werden.

Der Hydraulikzylinder wirkt allein auf den Kipp- und Winkel­ hebel und hat nur die Aufgabe, den Kipphebel aus der einen Endlage gegen den Federdruck in die andere Endlage zu bringen. Dazu sind nur geringe Kräfte notwendig, die Hauptkräfte, die das Werkzeug in den Endlagen halten, werden durch das Knie­ hebelsystem mit Hilfe der Feder aufgebracht.

Verbindet man diese erfindungsgemäße Anordnung mit entspre­ chenden hydraulischen und elektrischen Schaltelementen, wie z. B. Wegeventilen zur Umsteuerung der Hydraulikzylinder, elektrische Endschalter für die Umschaltung oder Zuschaltung der Hydraulikzylinder, Fernbedienungseinrichtungen, die die Einzelschaltung oder Gruppenschaltung der Hydraulikzylinder ermöglichen usw., so wird eine Überlastsicherung geschaffen, die auch zum Ausheben der Werkzeuge für die Transportstellung geeignet ist oder einzelne Werkzeuge zur Reduzierung der Arbeitsbreite außer Betrieb setzen kann, ohne daß dazu große hydraulische Kräfte aufgewendet werden müssen.

Das verringert den Konstruktions- und Kostenaufwand, erhöht die Funktionssicherheit und den Bedienkomfort der Bodenbe­ arbeitungsgeräte gegenüber bekannten Lösungen wesentlich.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 kombinierte Überlastsicherung mit Druckfeder - Arbeitsstellung -,

Fig. 2 kombinierte Überlastsicherung - angehoben/Transport­ stellung -,

Fig. 3 schematische Darstellung der kombinierten Überlast­ sicherung mit Zugfeder,

Fig. 4 schematische Darstellung der kombinierten Überlast­ sicherung mit Zugfeder - ausgehoben/Transport­ stellung -.

Das Bodenbearbeitungswerkzeug, d. h. der Pflugkörper 1 ist mit dem Grindel 2 am Geräterahmen 3 im Gelenk 4 schwenkbar gelagert. Gegen den Geräterahmen 3 ist der Pflugkörper 1 mit einem Kniehebelsystem abgestützt. Das Kniehebelsystem umfaßt den Hebel 5, der mit dem Gelenk 6 am Grindel 2 befestigt ist und den Kipphebel 7, der mit dem Gelenk 8 am Geräterahmen 3 angelenkt ist. Die Hebelarme 5 und 7 sind mit dem Kniegelenk 9 verbunden. Am Hebel 7 ist der Winkelarm 10 befestigt, an dem die Druckfeder 11 angreift, die sich ihrerseits auf dem Grindel 2 im Gelenk 6 abstützt.

Der Kipphebel 7 und der Winkelarm 10 des Winkelhebels sind gegeneinander schwenkbar, aber durch die Stellvorrichtung 12 zu einer starren Einheit verbunden. Mit der Stellvorrichtung 12 kann der Winkel 13 des Winkelhebels verändert werden. Am Kniegelenk 9 greift der Hydraulikzylinder 14 an, der sich gegen den Geräterahmen 3 abstützt. Die Anschläge 15 und 16 begrenzen den Schwenkbereich 17 des Kipphebels 7, der dem Schwenkbereich 18 des Pflugkörpers 1 zwischen seinen beiden Endlagen entspricht. In der unteren Endlage, d. h. in der Arbeitsstellung (Fig. 1), nimmt das Kniehebelsystem 5, 7, 9 seine Strecklage ein, in der oberen Endlage des Pflugkörpers 1 , d. h. der ausgehobenen Stellung (Fig. 2), dagegen die Faltlage.

Zur Steuerung des Hydraulikzylinders 14 ist ein zentrales Wegeventil 19 angeordnet, das an die Druckleitung 20 und die Rücklaufleitung 21 angeschlossen ist. Vom Wegeventil 19 führt eine hydraulische Leitung 22 zu dem Hydraulikzylinder 14, wo sie sich über das Umschaltventil 23 auf beide Seiten des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 14 aufteilt.

Am Geräterahmen 3 ist in der oberen Endstellung des Pflug­ körpers 1 ein elektrischer Schalter 24 angebracht, der über die elektrische Leitung 25 das Wegeventil 19 schaltet. Das Umschaltventil 23 ist über die elektrische Leitung 26 an eine Schalteinrichtung 27 angeschlossen, die beispielsweise im Zugtraktor angebracht sein kann.

Die Funktionsweise der kombinierten Überlastsicherung ist folgende:

In Arbeitsstellung ist der Pflugkörper 1 in der unteren End­ stellung, der Grindel 2 liegt auf dem Geräterahmen 3 auf. Das Kniehebelsystem 5, 7, 9 ist in Strecklage und wird in dieser durch die Druckfeder 11 gehalten.

Stößt der Pflugkörper 1 auf ein Hindernis 28, so wird das Kniehebelsystem 5, 7, 9 ausgeknickt, d. h. der Kipphebel 7 schwenkt aus, wobei die Druckfeder 11 zusammengedrückt wird. Sobald die Druckfeder 11 mit ihrer Wirkungslinie über die gedachte Linie zwischen dem Gelenk 6 am Grindel 2 und dem Gelenk 8 am Geräterahmen 3 hinwegschwenkt, kehrt sich das durch die Druckfeder 11 auf den Kipphebel 7 wirkende Dreh­ moment um und der Kipphebel 7 springt in die obere Endlage (Fig. 2). Das Kniehebelsystem 5, 7, 9 nimmt die Faltlage ein und hält den Pflugkörper 1 unter Wirkung der Druckfeder 11 in der oberen Endlage fest. Der Punkt des Umschlagens des Kipphebels 7 läßt sich durch die Stellvorrichtung 12 ändern. Je größer der Winkel 13 zwischen den Schenkeln 7, 10 des Winkelhebels eingestellt wird, desto kürzer ist der Hubweg, den der nach oben ausweichende Pflugkörper 1 braucht, um schlagartig in die obere, d. h. ausgehobene Endlage von der Druckfeder 11 gedrückt zu werden.

Der Hydraulikzylinder 14 ist nur als Steuerhilfe vorgesehen. Er braucht lediglich den durch die Hebelverhältnisse geringen Druck der Druckfeder 11 zu überwinden, um den Kipphebel 7 aus der oberen Endlage herauszudrücken, bis er wiederum um­ schlägt und das Kniehebelsystem 5, 7, 9 streckt. Es sind also nur kleine Stellkräfte zu bewältigen, d. h. es genügt ein kleiner Hydraulikzylinder und geringer Öldruck.

Zur automatisch sofortigen Rückführung des Pflugkörpers 1 ist der Schalter 24 vorgesehen. Sobald der Grindel 2 in der oberen Endlage anschlägt, betätigt er den Schalter 24, der das Wegeventil 19 schaltet. Der Hydraulikzylinder 14 erhält Druck und schiebt den Kipphebel 7 wieder zurück in Arbeits­ stellung.

Inzwischen ist das Hindernis 28 überfahren.

Soll der Pflugkörper 1 bewußt ausgehoben werden, z. B. zum Zwecke des Transportes oder der Reduzierung der Arbeitsbrei­ te, wird der Schalter 24 außer Betrieb gesetzt und mit der Schalteinrichtung 27 und dem Umschaltventil 23 der Kipphe­ bel 7 vom Hydraulikzylinder 14 in die obere Endstellung ge­ bracht.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Statt einer Druckfeder findet hier die Zug­ feder 29 Anwendung. Die Anordnung der zur Überlastsicherung gehörenden Teile kann von Fall zu Fall verschieden sein, was nicht außerhalb der Erfindung steht. Wesentlich ist die Ver­ wendung eines Kipphebels im Kniehebelsystem, der durch eine Feder belastet ist und durch einen Hydraulikzylinder in seine Endlagen gebracht werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Überlastsicherung wird eine sichere Arbeitslage und eine sichere ausgehobene Lage des Pflugkörpers 1 erreicht, wobei ein kurzer Ansprechweg bei Überlastung realisiert wird, der größte Weg des Schwenkbereichs vom Pflug­ körper jedoch von der Druckfeder unterstützt wird. Das er­ möglicht ein vollständiges Ausheben und sicheres Rückführen unabhängig von der Größe des Hindernisses bei kleinen hydrau­ lischen Stellkräften.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen  1 = Pflugkörper (Bodenbearbeitungswerkzeug)
   2 = Grindel
   3 = Geräterahmen
   4 = Gelenk
   5 = Hebel (lang)
   6 = Gelenk (Grindel)
   7 = Kipphebel (Gerät)
   8 = Gelenk (Gerät)
   9 = Kniegelenk
  10 = Winkelarm
  11 = Druckfeder
  12 = Stellvorrichtung
  13 = Winkel (Winkelhebel)
  14 = Hydraulikzylinder
  15 = Anschlag (unten)
  16 = Anschlag (oben)
  17 = Schwenkbereich (Kipphebel 7)
  18 = Schwenkbereich (Grindel 2)
  19 = Wegeventil
  20 = Druckleitung
  21 = Rücklaufleitung
  22  = hydraulische Leitung
  23 = Umschaltventil
  24 = Schalter
  25 = elektrische Leitung
  26 = elektrische Leitung
  27 = Schalteinrichtung
  28 = Hindernis
  29 = Zugfeder

Claims (8)

1. Kombinierte hydro-mechanische Überlastsicherung und Aus­ hebevorrichtung für Bodenbearbeitungswerkzeuge, insbeson­ dere Pflugkörper, mit einem federbelasteten Kniehebel­ system und einem Hydraulikzylinder zur Rückführung des Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Druckfeder (11) belastete Hebel des Kniehebelsystems als Kipphebel (7) ausgebildet ist, an dem ein Hydraulikzylin­ der (14) angreift und Anschläge (15, 16) zur Begrenzung des Schwenkbereiches (17) des Kipphebels (7) unter Um­ kehrung des von der Druckfeder (11) auf ihn ausgeübten Drehmomentes dem Schwenkbereich (18) des Werkzeuges (1) von einer Endlage in die andere Endlage entspricht.

2. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (7) mit dem Winkelarm (10) einen Winkelhebel bildet, zwischen dessen Schenkeln eine Stellvorrichtung (12) zur Änderung des Winkels (13) angeordnet ist.

3. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel mit seinem mittleren Gelenkpunkt das Kniegelenk (9) des Kniehebel­ systems bildet, der Kipphebel (7) im Gelenkpunkt (8) im Sinne des Kniehebelsystems am Geräterahmen (3) gelagert ist, am Winkelarm (10) eine Druckfeder (11) angreift, die sich ihrerseits im Gelenkpunkt (6) des Kniehebel­ systems am Werkzeug (1) abstützt und der Hydraulikzylin­ der (14) am mittleren Gelenkpunkt des Winkelhebels an­ greift.

4. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel mit seinem mittleren Gelenkpunkt auf dem Geräterahmen (3) gelagert ist, einerseits am Kniegelenk (9) des Kniehebelsystems angeschlossen ist, andererseits eine Zugfeder (29) und der Hydraulikzylinder (14) angreifen, die ihrerseits am Geräterahmen (3) befestigt ist.

5. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß elektrische Schalter (24) im Wirkungsbereich der oberen Endlage der Werkzeuge (1) ange­ ordnet sind.

6. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß in der hydraulischen Leitung (22) vor dem Hydraulikzylinder (14) ein von dem Schalter (24) betätigtes elektrisch schaltbares Wegeventil (19) zum wechselseitigen Anschluß der Leitung an die Druckleitung (20) oder Rücklaufleitung (21) des Hydrauliksystems ange­ ordnet ist.

7. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß ein doppelt wirkender Hydraulik­ zylinder (14) angeordnet ist, dem jeweils ein Umschalt­ ventil (23) zur wechselseitigen Druckbeaufschlagung zuge­ ordnet ist.

8. Kombinierte Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (23) mit einer elektrischen Schalteinrichtung (27) verbunden ist, die ein einzelnes oder gemeinsames Betätigen mehrerer Umschaltventile erlaubt.