DE69701528T2

DE69701528T2 - Wendekontrollsystem für traktor

Info

Publication number: DE69701528T2
Application number: DE69701528T
Authority: DE
Inventors: Timothy Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2017-07-03
Also published as: US5921142A; EP0910517A1; EP0910517B1; AU3595397A; DE69701528D1; WO1998002327A1; CA2207766A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Steuer- bzw. Regel- bzw. Kontrollsystem für eine Bodenpflege- bzw. Bodenbearbeitungsvorrichtung und genauer in der bevorzugten Ausbildung auf ein Standwenden bzw. Nulldrehungsfahrt mit einem Traktor.

Hintergrund der Erfindung

Moderne Bodenpflege- bzw. Bodenbearbeitungsvorrichtungen haben typischerweise bestimmte, durch eine Antriebsvorrichtung angetriebene Radantriebe, welche unter der selektiven Kontrolle bzw. Steuerung eines Steuer- bzw. Regel bzw. Konstrollsystem stehen. Typischerweise umfaßt dieses Kontrollsystem bei Konsumenten- bzw. Verbrauchervorrichtungen zwei Richtungs-Geschwindigkeits- Fußpedale und ein Lenkrad, während in Schwer-Nutzfahrzeugen bzw. -vorrichtungen zwei lange, handbetätigte bzw. mit Griffen versehene Dreh- bzw. Schwenkarme vorgesehen sind. In jeder Vorrichtung hängt die Geschwindigkeit und die Richtung der Bodenpflegevorrichtung von der Richtung und dem Ausmaß der Bewegung von einem oder allen der Kontrollen bzw. Steuerungen ab. Der Betätiger bzw. Benutzer ist so fähig, die Bewegung der Bodenbearbeitungsvorrichtung zu steuern bzw. zu regeln. Obwohl sie funktionell sind, bestehen hier typischerweise bestimmte Arten von komplizierten (Zwischen-) Verbindungssystemen zwischen den Steuerungen bzw. Regelungen und den Antriebseinheiten ebenso wie einige einstellbare, neutrale Vorspann- bzw. Vorbelastungssysteme, um einen ruhigen Zustand für die Vorrichtung sicherzustellen, Zusätzlich ist das einstellbare bzw. setzbare, neutrale Vorbelastungssystem häufig an der Versorgungs- bzw. Antriebseinheit angeordnet, was es erfordert, daß dazwischenliegende Steuer- bzw. Regelverbindungen stark genug sind, um sowohl die Antriebseinheit zu betätigen als auch die Vorbelastungskraft des Neutral- bzw. Leerlaufsystems zu überwinden, wobei eine Vorbelastungskraft typischerweise größer ist als jene, die für die Betätigung der Antriebseinheit notwendig ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Steuer- bzw. Regel bzw. Kontrollsystem für eine Bodenbearbeitungs- bzw. Bodenpflegevorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Konstruktion von Kontrollsystemen für Bodenpflegeeinrichtungen zu vereinfachen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Konstruktion von Kontrollsystemen für Bodenpflegeeinrichtungen zu vereinfachen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Komplexität von Kontrollsystemen zu verringern.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kosten für Kontrollsysteme und zugeordnete Kraft- bzw. Leistungsübertragungen zu verringern.
Andere Aufgaben und ein vollständigeres Verständnis der Erfindung können unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erworben werden, in welchen:

Gegenstand der Erfindung

Die Struktur, Betätigung bzw. Betriebsweise und Vorteile der gegenwärtig geoffenbarten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich werden, in welchen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Steuer- bzw. Regel- bzw. Kontrollsystems, umfassend die Erfindung der Anmeldung, ist;
Fig. 2 eine Vorderansicht des Kontrollsystems von Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Kontrollsystems von Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine Rückansicht des Kontrollsystems von Fig. 1 ist;
Fig. 5 eine perspektivische Rückansicht des Kontrollsystems, vollständig mit Handgriffen und sekundären Steuerstangen, von Fig. 1 ist;
Fig. 6 eine Draufsicht eines beanspruchten Antriebssystems zur Verwendung mit dem Kontrollsystem von Fig. 1 ist; und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu Fig. 1 einer alternativen Ausbildung ist.
Das Steuer- bzw. Regel- bzw. Kontrollsystem dieser Erfindung ist zur Verwendung mit einer Bodenbearbeitungs- bzw. Bodenpflegevorrichtung ausgebildet. Diese Bodenpflegevorrichtung hat einen Rahmen für ein gesteuertes bzw. geregeltes Fahren über einen Rasen oder andere Bodenarten. Diese Vorrichtung kann ein Sitzmäher, ein Mäher zum Dahintergehen, ein Traktor, ein Nutzfahrzeug oder eine andere Vorrichtung, die zur Bodenpflege verwendet wird, sein. Da die spezielle Art der Einrichtung für das Verständnis bzw. die Würdigung der Erfindung des Anmelders unnotwendig ist, werden diese Vorrichtungen durch einen Wendetraktor bzw. Standwendetraktor dargestellt, der in einer teilweise dargestellten Form gefunden wird (Fig. 6). Dieser umfaßt in der Darstellungsform Rahmen- bzw. Körperschienen bzw. Fahrwerksträger 4, einen Motor 5, Räder 6, ein angetriebenes oder getragenes Werkzeug 7 (Doppelklingenmäher mit Kupplung dargestellt) und Steuer- bzw. Regeleinheiten 9 (Geschwindigkeit/Richtung, Bremse, Drehzahl und Mäher sind gezeigt). Die gezeigten Vorderräder 6 sind an einer seitlich winkeligen bzw. gelenkigen, vorderen Schwebeachsenanordnung angelenkt, um die Bewegungsrichtung der Vorrichtung mit der minimalen Belastung zu steuern.
Die Richtung und die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Bodenpflegevorrichtung unterliegt der Steuerung bzw. Regelung eines Antriebssystems, welches eine einstellbare bzw. setzbare Neutral- bzw. Leerlaufposition aufweist. Dieses Antriebssystem kann Riemen- bzw. Bandantriebssysteme, Zahnradsysteme, hydraulische Systeme und/oder Kombinationen davon umfassen. Die Systeme können eine einzige Richtung, einzige Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen bzw. Einzelgänge für mehrere Richtungen, unbegrenzte Geschwindigkeiten zur Verfügung stellen. Der mechanische Gangwechsel des "Fly Drive Systems" der US-PS 5,408,896, das Power Transmission Drive System genannt wird, mit oder ohne einem Mehrfachgang-Endantrieb, würde insbesondere geeignet sein.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem asymmetrischen Antriebssystem 10 beschrieben, welches eine Endstufe bzw. Verhältnis bzw. Übersetzung 15 (Planetenuntersetzungsantrieb ist gezeigt) und eine Antriebseinheit 50 (Modell # BDR-301 hydrostatische Übertragung von AGRIFAB ist gezeigt) beinhaltet.
Die gezeigte Endstufe 15 kombiniert die Ziele eines Bereitstellens einer Drehzahlreduktionsfunktion zusätzlich zu dem Festlegen des Rades und einer Leistungs- bzw. Krafteinheit an den Körperschienen der Bodenbearbeitungseinheit.
Die bevorzugte Endstufe 15 ist in Spiegelbildform als ein Paar von andererseits identen Antrieben festgelegt. Das Antriebssystem umfaßt weiters einen Weg zum Kompensieren für die andererseits unterscheidende bzw. unterschiedliche Drehrichtung der Räder, falls dieser Typ des Antriebs mit einem Motor, der in einer einzigen Richtung rotiert, verbunden ist. Der Planetenreduktionsantrieb 15 selbst umfaßt eine äußere Hülle oder ein Gehäuse 16, ein Planetenreduktionsgetriebesystem 20 und eine Abtriebswelle 40.
Das äußere Gehäuse 16 dient dazu, die verschiedenen anderen Elemente des Planetenreduktionsantriebs 15 miteinander relativ zueinander zu montieren. In der bevorzugten, geoffenbarten Ausbildung dient das äußere Gehäuse zusätzlich dazu, die rückwärtigen Antriebsräder 6 an den Rahmenschienen 4 anzulenken, stellt eine Bremse zur Verfügung und unterstützt das Montieren der später beschriebenen Antriebseinheit an den Rahmen. Das äußere Gehäuse dient zusätzlich dazu, das Schmiermittel für den Untersetzungsantrieb zu enthalten.
Das Planetenreduktionssystem 20 reduziert die Drehzahl der später beschriebenen Antriebseinheit auf diejenige, welche besser für das Antreiben einer Vorrichtung über die Böden geeignet ist. Das Planetenreduktionsgetriebesystem selbst umfaßt eine Stirnrad- bzw. Stirnradgetriebe-Antriebswelle, eine Innenverzahnung, ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenstirnrädern und eine Abtriebs- bzw. Ausgangsschlitten- bzw. Fahrgestelleinheit.
Die Stirnrad-Antriebswelle nimmt die Rotationskraft der später beschriebenen Antriebseinheit auf und verbindet sie mechanisch mit einem Ritzel bzw. Zahnrad an der Innenseite der Innenverzahnung. In der geoffenbarten, bevorzugten Ausbildung stellt dies im wesentlichen eine 3,641 : 1 Drehzahlreduktion zur Verfügung.
Die Innenverzahnung selbst treibt ein Sonnenrad an, das drehbar an der Abtriebswelle durch Nadellager festgelegt ist. Die Abtriebsschlitteneinheit ist axial mit dem Zentrum der Abtriebs- bzw. Hauptwelle 40, die dieselbe umgibt, ausgerichtet. Eine Serie von vier weiteren Planetenstirnrädern ist zwischen dem Sonnenrad und einer weiteren Innenverzahnung, die an dem Außengehäuse durch Stifte festgelegt ist, angeordnet, sodaß die Abtriebsschlitteneinheit über Stifte rotiert wird. Dies verbindet das Planentgetriebereduktionssystem 20 mit den Rädern, um mit diesen durch ein zusätzliches Reduktionsverhältnis von 3,3 : 1 zum Antreiben in Eingriff zu gelangen (gesamte Reduktion ist 12,021 : 1 Reduktionsverhältnis bzw. Untersetzung).
Die Hauptwelle 40 selbst ist an dem Außengehäuse 16 des Untersetzungs- bzw. Reduktionssystems durch ein innenkugellager und ein Außenkugellager festgelegt. Eine Öldichtung unmittelbar benachbart zu dem Außenkugellager stellt sicher, daß das im Planetengetriebereduktionssystem 20 enthaltene Schmiermittel nicht in die Atmosphäre austritt. Aufgrund des Einschlusses von winkeligen Lasten bzw. Belastungen ist das äußere Kugellager vorzugsweise größer als das innere Kugellager.
Die Radmontagescheibe 45 mit Innenmuttern an der Außenseite des Planeten getriebereduktionssystems erlaubt es einem derartigen System, daß es selektiv mit einem Rad verbunden wird. Aufgrund der Tatsache, daß der Planetenreduktionsantrieb 15 selbst fest an dem Rahmen der Bodenbearbeitungsvorrichtung festgelegt ist (mittels eines Bolzens an dem später zu beschreibenden Rahmenverbindungsarm bzw. Zwischenverbindungsarm und der Festlegungsklammer bzw. Stütze bzw. Winkelstück), sind die Lager zusätzlich physikalisch an der Bodenbearbeitungsvorrichtung auf den Rädern abgestützt. Dies zusätzlich zu dem zuvor erläuterten Radantrieb.
Eine Bremswelle 32 zwingt bzw. beaufschlagt einen Bremsschuh gegen den Außendurchmesser der Innenverzahnung bzw. des Innenritzels (über einen Nocken), um das selektive Bremsen des Rades zur Verfügung zu stellen.
Eine Leistungs- bzw. Antriebseinheit 50 ist mit der Endstufe verbunden, um die Rotationsleistung bzw. -antrieb hiefür zur Verfügung zu stellen.
In der geoffenbarten, besonders bevorzugten Ausbildung ist diese Antriebseinheit 50 eine hydrostatische L-Antriebs-Leistungseinheit, die von AGRIFAB hergestellt wird und unter der Bezeichnung Modell # BDR-301 verkauft wird. Diese hydrostatische Antriebs- bzw. Leistungseinheit hat ein Gehäuse 52. Dieses Gehäuse 52 dient dazu, um die beweglichen Teile der hydraulischen Einheit aufzunehmen als auch um als Festlegung für die hydrostatische Einheit an dem Außengehäuse 16 des Planetenreduktionssystems 20 (mittels eines Flansches) zu dienen. Die hydrostatische Antriebseinheit 50 umfaßt zusätzlich eine Pumpen- Eingangs bzw. -Antriebswelle, eine Motor-Abtriebs- bzw. -Hauptwelle (in dem Gehäuse 16) und eine Richtungs-Drehzahl- bzw. -Gangsteuerung bzw. -regelung 58.
Die Pumpen-Antriebswelle 56 wird verwendet, um die hydrostatische Einheit mit einem Motor zu verbinden. Aufgrund der Erfindung der besonderen Anwendung wird dies einfach mittels eines einzelnen Treibriemens 60 durchgeführt. Diese Pumpen-Antriebswelle 56 wird typischerweise in einer einzigen Richtung gedreht. In der geoffenbarten, bevorzugten Ausbildung weist die Pumpe der hydrostatischen Einheit eine Leistung von 10 ccs pro Umdrehung auf.
Die Motor-Hauptwelle stellt die Abtriebs- bzw. Ausgangsleistung für die hydrostatische Einheit 50 zur Verfügung. In der geoffenbarten, bevorzugten Ausbildung wird dies durch Festlegung der Stirnrad-Antriebswelle des Planetenreduktionssystems 20 direkt an der Motorwelle erreicht. Ein Vorsprung mit einem O- Ring, der die Motorwelle eng umgibt, dichtet das Außengehäuse 16 an diesem Ort ab, um es der hydrostatischen Einheit zu ermöglichen, daß sie an dem Planetengetriebereduktionssystem in einer lösbaren Weise ohne Lecken festgelegt wird.
Da der mit der Hauptwelle verbundene Motor eine Kapazität von einigen 21 ccs pro Umdrehung der Abtriebs- bzw. Hauptwelle aufweist, stellt diese hydrostatische Einheit zusätzlich eine Drehzahlreduktion von im wesentlichen 2,1 : 1 von Antrieb zu Abtrieb (bzw. Eingang zu Ausgang) zur Verfügung, was weiters zum Erhöhen des für die Endstufe 15 verfügbaren Drehmoments dient.
Die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und die Richtung der Motor-Hauptwelle der hydrostatischen Leistungseinheit wird von einer Richtungs- und Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits-Kontroll- bzw. -Regeleinheit 58 geregelt bzw. gesteuert. In der im wesentlichen neutralen Position (Fig. 6) ist die Motor-Hauptwelle bewegungslos. Wenn die Drehzahl- und Richtungs-Steuer- bzw. -Regeleinheit 58 im Uhrzeigersinn winkelig bewegt wird, wird eine Hauptwelle in einer Richtung rotieren, wobei die Umdrehungen pro min bei Ansteigen der winkeligen Ablenkung von der gezeigten Neutralposition ansteigen. Eine Bewegung der Richtungs-Drehzahl- Kontrolle bzw. -Steuerung 58 im Gegenuhrzeigersinn wird bewirken, daß die Motorhauptwelle in der anderen Richtung rotiert, wobei ebenfalls die Umdrehungen pro min bei ansteigender Winkelbewegung der Steuerung bzw. Regelung ansteigen. Daher ist die Rotation der Radmontagescheibe 45 direkt unter der Steuerung bzw. Regelung dieser hydrostatischen Richtungs- und Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits-Steuerung bzw. -Regelung 58.
Ein Entleerventil 59 ist vorzugsweise an der hydrostatischen Übertragung so angeordnet, um die Räder frei laufen zu lassen. Dies würde eine Bewegung der Bodenbearbeitungsvorrichtung ohne Betätigen bzw. Betrieb der Maschine und/oder Zerstörung von Komponenten derselben erlauben.
Die spezielle Antriebseinheit 50 und die Endstufe 15 sind asymmetrisch (Fig. 6). Dies bringt sowohl Komplikationen als auch Vorteile. Ein ungeheurer Vorteil dieser asymmetrischen Orientierung ist jener, daß beim Reorientieren der Komponenten in bezug auf einander Leistungseinheiten für beide seitlichen Seiten der Bodenbearbeitungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden können, welche dieselben identen, physikalischen Komponenten benutzen. Dies halbiert im wesentlichen die Lagerhaltungserfordernisse für einen Hersteller und/oder eine Reperaturwerkstatt, während dies zur selben Zeit paradoxerweise die Regel- und Steuersysteme für die Einrichtung vereinfacht werden (in Fig. 6 gezeigtes Beispiel). Indem der Endantrieb 15 im wesentlichen um 180º um eine Linie senkrecht zu der Hauptwelle 40 gedreht wird, ist im wesentlichen ein Spiegelbild des Endantriebs 15 zwischen den gegenüberliegenden, lateralen Seiten der Bodenpflegevorrichtung vorhanden. Gleichzeitig mit diesem Auftreten wird die von dem Endantrieb 15 gelöste Antriebseinheit 50 im wesentlichen um 180º um die Pumpenwelle 56 gedreht, bevor sie an den zweiten asymmetrischen Endantrieb geschraubt wird (vgl. den Pumpeneinheit-Spielbuckel bzw. -vorsprung 63 der hydrostatischen Übertragung 50 auf der linken Seite von 53 mit derselben Komponente auf der rechten Seite von Fig. 6). Diese Antriebseinheitsorientierung bewirkt, daß die Motoren an gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung in entgegengesetzten Richtungen rotieren (der Motor auf der einen Seite rotiert im Uhrzeigersinn für eine Vorwärtsbewegung der Räder, wohingegen der andere Motor im Gegenuhrzeigersinn für dieselbe Vorwärtsbewegung rotiert.
Mit dieser Ausrichtung bzw. Orientierung heben sich die Umkehr der Richtung der Antriebseinheiten 50 auf. Damit ist gemeint, daß bei Bewegung des Steuer- bzw. Regelhebels 58 nach vorne auf einer beliebigen Seite der Vorrichtung der entsprechende Radantrieb die Einheit in derselben Richtung antreiben wird. Weiters wird dies dadurch erreicht, daß lediglich eine der Steuerstangen betätigt wird, welche den Richtungs- und Geschwindigkeits-Kontroll- bzw. -Steuerhebel 58 mit den zugehörigen Kontrollen bzw. Steuerungen verbindet, etwa 3 Zoll länger an dieser speziellen Stelle ausgebildet wird. Alle anderen Teile von jeglichen doppelten Kontrollen bzw. Steuerungen können im wesentlichen zwischen den zwei Seiten ident sein. Weiters kann der einzige Riemen 60, der die entsprechende Antriebseinheit 50 mit dem Motor verbindet, kurz und einfach sein (wie in Fig. 6 gezeigt) ohne Erfordernis der Notwendigkeit einer Kompensation für asymmetrischen Einheiten.
Es besteht auch eine Montageklammer 8 für das Kontrollsystem, die fix an die Rahmenschienen 4 angelenkt ist. Wenn das Kontrollsystem der vorliegenden Erfindung auf der Klammer bzw Halterung 8 montiert ist und mit den Leistungseinheits-Kontrollhebeln verbunden ist, ist die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und die Richtung der Bodenpflegevorrichtung direkt unter der Steuerung bzw. Regelung des Steuer- bzw. Kontrollsystems durch einen Betätiger bzw. Benutzers, der an der Oberseite des Rahmens direkt vor der lateralen Achse der zwei Antriebs- bzw. Hauptwellen sitzt.
In der bevorzugten, geoffenbarten Ausbildung ist die Klammer 8 an den Körperschienen an der Vorderseite der Bodenpflegeeinheit angeordnet (als 8 in der in Fig. 6 dargestellten Form gezeigt).
Die Erfindung dieser vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Kontrollsystem für ein Bodenpflege- bzw. -bearbeitungssystem, worin vorzugsweise der Neutral- Vorbelastungsmechanismus und ein Kontroll- bzw. Steuerdämpfer entfernt von der Antriebseinheit nahe bei den entsprechenden Steuerungen bzw. Regelungen angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung kann das Kontrollsystem direkt den Neutral-Vorbelastungsmechanismus mit den nachfolgenden Verbindungen betätigen, indem nur ausreichende Kraft aufgebracht wird, um die Antriebseinheit in den Leerlauf bzw. in die Neutralposition zu bringen. Dies reduziert die Kräfte und den zugehörigen Verschleiß an den nachfolgenden Verbindungen. Weiters wird jeglicher Verschleiß zwischen den Kontroll- bzw. Regeleinrichtungen und dem Neutral-Vorbelastungsmechanismus nicht die Vorbelastung der Antriebseinheit in die Neutralposition beeinflussen. Da weiters die meisten Teile des Kontrollsystems an einem vor Verunreinigungen (Grasschnippel, Schmutz etc.), dem Wetter und einer physikalischen Beschädigung oder dgl. geschützten Ort angeordnet sind, wird andererseits eine größere Langlebigkeit bewirkt. Es ist festzuhalten, daß in der bevorzugten Ausbildung die meisten Teile des Kontrollsystems an der Steuer- bzw. Regelsäule angeordnet sind. Dies umfaßt den Neutral-Vorbelastungsmechanismus für die Übertragung ebenso wie den Kontrolldämpfer. Diese modulare Konstruktion erleichtert die Herstellung und die Reparatur und minimiert die Anzahl von Teilen. Da beide Seiten des Systems virtuell ident sind, wird zusätzlich der Lagerbestand signifikant reduziert.
Es ist festzuhalten, daß diese in sich abgeschlossene Anordnung entfernt sowohl von dem Kontrollsystem als auch der Antriebseinheit angeordnet sein kann, um ein Dämpfersystem für eine integrierte Rückkehr zur Neutralstellung zur Verfügung zu stellen.
Das Kontrollsystem selbst umfaßt einen Rahmen 150, ein Neutral-Vorbelastungssystem 160, eine Steuerstangenanordnung 170, eine Steuerung bzw. Regelung 180 und eine Verbindung 190 zu der Antriebseinheit (Fig. 1 bis 5).
Der Rahmen ist so ausgebildet, um die wirksamen Teile des Kontroll- bzw. Steuersystems in geeigneten Positionen zueinander und zusätzlich zu den Körperschienen 4 der Bodenpflegevorrichtung zu halten.
Der spezielle, geoffenbarte Rahmen 150 ist eine gepreßte Metallstruktur, die eine im wesentlichen U-förmige Querschnittsform mit zwei Seitenplatten 151, 152, einer vorderen Oberfläche 155, einer rückwärtigen Ausnehmung 156 und einem Satz von Montageklammern bzw. -trägern 157 aufweist.
Die Seitenplatten 151, 122 erhöhen die strukturelle Steifigkeit der vorderen Oberfläche 155 zusätzlich dazu, daß sie einen Ort für die später zu beschreibenden Schwenkpunkte liefern. Andere Verstärkungen und Montagen könnten ebenfalls verwendet werden.
Die vordere Oberfläche 155 dient zum Montieren des Neutral-Vorbelastungssystems 160 auf dem Rahmen 150.
Die rückwärtige Ausnehmung bzw. Vertiefung 156 dient als ein Ort für die später zu beschreibenden Drehpunkte bzw. Schwenkzapfen und Steuer- bzw. Kontrollhebel ebenso wie dazu, daß sie eine Position für zusätzliche Kontroll- bzw. Regeleinrichtungen, wie eine Drossel, Blattkupplung, Feststellbremse und dgl. zur Verfügung stellt.
Das Neutral-Vorbelastungssystem 160 ist der hauptsächlich rückfedernde, Neutral-Vorbelastungsmechanismus für das Steuer- bzw. Regelsystem.
Die Neutral-Vorbelastungs- bzw. Vorspannungsfeder stellt einen Neutral-Vorbelastungsmechanismus, in Kombination mit dem anderen, später zu beschreibenden Verbinder 190 zur Verfügung, welcher dazu dient, um die Steuer- bzw. Regelhebel 58 der Antriebseinheiten in vordefinierte, voreingestellte, neutrale Positionen vorzubelasten und dann zu halten.
Der Dämpfer stellt die Federkraft für die später beschriebenen Kontroll- bzw. Steuerhebel zur Verfügung, indem er einen Widerstand gegenüber einer Bewegung von derartigen Steuer- bzw. Regelhebeln aus einer vordefinierten Position zur Verfügung stellt.
Das spezielle, geoffenbarte System kombiniert beides durch eine Verwendung eines federbelasteten, pneumatischen Zylinders 161, der zwischen Drehpunkten 163, 165 an dem Rahmen 150 bzw. der später zu beschreibenden Steuerstange 170 angelenkt ist. Es ist festzuhalten, daß die relative Verlagerung um 90º zwischen der Achse der zwei Drehpunkte 162, 165 eine geeignete, starke und leicht erreichbare Position für den Zylinder 161 zur Verfügung stellt.
Der spezielle, pneumatische Zylinder 161 ist der selbstzentrierende, bidirektionale AVM-Dämpfer, der von AVM Inc. in Marion, South Carolina, verkauft wird. Diese Vorrichtung enthält allgemein einen bidirektionalen Kolben in einem Zylinder, der konzentrisch von einer einzelnen, Neutral-Vorbelastungsfeder umgeben ist, die selbst innerhalb einer Staubabdeckung enthalten ist. Die Feder dient dazu, den Kolben in eine bekannte, zentrierte Position vorzuspannen bzw. zu beaufschlagen, wohingegen der Kolben mit dem umgebenden Zylinder und kleinen, leckenden Bypasslöchern zusammenwirkt, um jegliche Bewegung zu dämpfen, welche die Länge des Zylinders zwischen den zwei Schwenk- bzw. Drehpunkten 161, 165 ändert. Dies dient dazu, eine bekannte, neutrale Positionierung für den Mechanismus zur Verfügung zu stellen. Es stellt auch ein angenehmes Gefühl niedriger Vibration bzw. Feedback für den Operator zur Verfügung.
Diese Anordnung zeigt keine direkten Behinderungen in bezug auf die Steuerstangen 170 und dahingehend, daß die Steuerstangen in bezug darauf aufgrund der Existenz der Führungen in dem Zylinder bewegt werden können.
Die Steuerstangen 170 helfen beim Verbinden des Systems mit der Antriebseinheit.
Die speziellen Steuerstangen 170 sind gerade mit einer im wesentlichen longitudinalen, linearen Bewegung. Alternierende Bewegungen könnten verwendet werden, wie z. B. Rotieren, kreisförmige Bewegungen, winkelige Bewegungen usw.
Ein Ende der Steuerstangen 170 ist mit einer selektiv betätigten Steuer- bzw. Regeleinheit 180 verbunden, während das andere Ende der Steuerstangen mit einer Leistungs- bzw. Antriebseinheit verbunden ist. Die Position und Art dieser Verbindungen kann in Abhängigkeit von der aktuellen Steuerung bzw. Regelung, dem aktuellen Antriebssystem und der aktuellen Verbindung variieren.
In der bevorzugten, geoffenbarten Ausbildung ist das Oberende 171 der Steuerstangen mit einem nach außen vorragenden Abschnitt 181 eines L-förmigen Steuer- bzw. Regelhebels 180 durch ein einstellbares Kugelfitting 175 verbunden. Die Steuerstange 180 selbst ist über einen Steuerarm-Drehpunkt 183 an den Seitenplatten 151, 152 des Rahmens 150 festgelegt. Durch diese Verbindung bewirkt die unabhängige Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des oberen Abschnitts 182 der Steuer- bzw. Regelhebel 180 die nach oben bzw. nach unten gerichteten Bewegungen der Steuerstangen 170, wie dies vorher erklärt wurde. Kontrollhandgriffe 185 sind mit den oberen, sich erstreckenden Hebelabschnitten in der bevorzugten Ausbildung verbunden, um diese Bewegung zu erleichtern.
Die unteren Enden 172 der Steuerstangen 170 sind durch einstellbare Kugelfittings 170 mit Winkel- bzw. Kniehebeln 190 verbunden, wobei die Winkelhebel durch einen Richtungsschwenkzapfen 191 mit den Seitenplatten 151, 152 des Rahmens 150 verbunden sind. Mit dieser Ausrichtung wird die unabhängige, nach oben und nach unten gerichtete Bewegung der Winkelhebel 190 in eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung einer Serie von Leistungseinheits-Steuerstangen 195 übertragen, welche selbst mit den Steuerhebeln 158 der Antriebseinheit verbunden sind. Eine untere, einstellbare Kugel 176 erlaubt die relative Positionierung der Winkelhebel 190, um selektiv in bezug auf die Steuerstangen 170 eingestellt zu werden.
Die Antriebsstangen 195 verbinden das Kontrollsystem mit der Antriebseinheit.
Die speziellen Antriebsstangen 190 sind ebenfalls gerade mit einer im wesentlichen longitudinalen, linearen Bewegung. Alternierende Bewegungen könnten verwendet werden, wie Drehen bzw. Schwenken, kreisförmig, winkelig usw.
Die Enden 196, 197 der Antriebseinheitsstangen 195 sind entsprechend mit den Steuerhebeln 158 der Antriebseinheit der linken und rechten Seite verbunden. So betätigt jede Bewegung der Antriebseinheitsstangen 195 das Antriebssystem, um ein Wenden am Stand bzw. ein Wenden mit einem Radius Null der geoffenbarten Bodenpflegevorrichtung zu ermöglichen. Es ist festzuhalten, daß, da die Antriebseinheiten asymmetrisch sind, beide dieselbe Antriebsrichtung für eine ähnliche Bewegung der Kontroll- bzw. Regelhandgriffe 185 bewirken. Es ist nur notwendig, daß eine Antriebseinheitsstange 195 geringfügig länger als die andere ist - eine der wenigen nicht identen Teile zwischen den rechten und linken Seiten des gesamten Kontroll/Antriebssystems.
Einstellbare Kugelgelenke 198, 199 erlauben es, daß die Länge der Antriebseinheitsstangen 195 eingestellt wird.
In der geoffenbarten, bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Antriebseinheits-Steuerstangen 195 winkelig bzw. abgewinkelt zwischen dem Kontrollsystem und den Antriebseinheiten (in Fig. 6 gezeigt). Dies vereinfacht diese Verbindung.
Das gesamte System reduziert auch die Toleranzen, welche einzuhalten sind, indem die Anzahl von zwischengeschalteten, bewegbaren Verbindungen zwischen der Schwenkverbindung 162, an dem Rahmen 150, und der Verbindung der Enden 196, 197 der Antriebseinheitsstangen 195 an dem Steuerhebel 58 reduziert wird. Dies erlaubt es dem Neutral-Vorbelastungssystem, daß die Antriebseinheit 150 entfernt von diesem angeordnet sind. Tatsächlich ist in der geoffenbarten, bevorzugten Ausbildung das Dämpfersystem 160 benachbart den Steuer- bzw. Regeleinrichtungen 180 und dann weiters an dem Hauptsteuersäulenrahmen angeordnet. Zusätzlich arbeitet das Vorbelastungssystem 160 an einer longitudinalen Länge der Steuerbewegung. Auch sind die meisten der kritischen Komponenten für das Kontrollsystem ebenfalls bei einer einfachen Entfernung der Kontrollsäulenabdeckung zugänglich, was die Reparatur erleichtert. Es ist festzuhalten, daß deren Anordnung meisten der beweglichen Teile des Kontrollsystems in der Säule, die Probleme einer Kontaminierung von außen, Hitze, physikalischer Zerstörung und dgl. auch minimiert sind.
Es ist festzuhalten, daß in der geoffenbarten, bevorzugten Ausführungsform ein Schneidausschaltmechanismus 70 zwischen den Stangen 170 an einer Klammer bzw. Halterung vorgesehen ist, die fest an der oberen Oberfläche 155 des Rahmens 150 verbunden ist. Dieser Schneidausschaltmechanismus ist ausgebildet, um Schalter (nicht dargestellt) an den Klammern zu kontaktieren, um dieselben für einen bestimmten Zweck zu betätigen, - um in der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform die Schneidewirkung des Mäherbalkens bei Betätigung des Rückwärtsfahrens auszuschalten.
Der geoffenbarte, bevorzugte Schneidausschaltmechanismus verwendet einen bewegbaren Stift 71, welcher Stift 71 relativ nach oben in bezug auf einen Flansch 73 gegen die Kraft der Feder 72 bewegt werden kann. Da der Stift 71 von der Klammer weg bewegt wird, wenn die Stange 170 nach oben bewegt, ist keine Betätigung vorgesehen. Wenn jedoch die Stange 170 nach unten bewegt wird, kontaktieren die Enden der Stifte 71 die Schalter in den Klammern, um dieselben zu betätigen; wobei sie in der bevorzugten Ausführungsform die Leistung der elektrischen Klingenkupplung an der Motorwelle unterbrechen bzw. abschalten. Die Feder 72 stellt einen Mehrweg zur Verfügung, um so diese Betätigung über die vollständige Steuerbewegung zur Verfügung zu stellen.
In dem geoffenbarten, bevorzugten Kontrollsystem ist das Vorbelastungssystem 160 nicht einstellbar (d. h. die Länge des Zylinders 161 ist ein vorbestimmter Abstand). Wenn es auf der Maschine installiert ist, wird so die Neutral- bzw. Leerlaufposition so eingestellt, daß die Leerlaufstellung der Maschine an demselben Platz wie der Zylinder 161 ist.
Das bevorzugte Anfangs-Setup des geoffenbarten Kontrollsystems ist daher die Abstände zwischen den unteren Enden 172 der Steuerstangen 170 und den Kontroll- bzw. Steuerhebeln 158 der Antriebseinheiten so einzustellen, um die Neutral- bzw. Leerlaufstellung der Übertragung bzw. des Getriebes an die Neutralstellung des Vorbelastungssystems 160 anzupassen. In dem bevorzugten System könnte sich technisch durchgeführt werden durch Einstellen von einem oder mehreren aus: a) den einstellbaren Kugeln 176 zwischen dem Unterende 172 der Steuerstangen 170 und den Winkelhebeln 190, b) den einstellbaren Kugeln 198 zwischen den Antriebseinheitsstangen 195 und den Winkelhebeln 190 und/oder c) den einstellbaren Kugeln 196, 197 zwischen den Antriebseinheitsstangen 195 und den Übertragungssteuerhebeln 58.
Wenn das Vorbelastungssystem auf der Maschine installiert wird, ist die Neutralposition so eingestellt, daß der Leerlauf bzw. die Neutralstellung auf der Maschi ne gegenläufig mit jenen des Vorbelastungssystems ist. Dies verriegelt in der Leerlauf-Beziehung zwischen dem Neutral-Vorbelastungssystem 160 und der Antriebseinheit 50 so, daß nach Freigabe der Steuerhebel 180 die Antriebseinheit zurück zu der Neutralposition durch das Neutral-Vorbelastungssystem 160 gezogen wird.
Es ist bevorzugt, daß die einstellbare Kugel 176 auf das Zentrum des Winkelhebels 190 eingestellt wird. Es ist weiters bevorzugt, daß nachfolgend der Winkelhebel 190 in dieser Position festgesteckt wird und daß die relative Länge der Antriebseinheitsstangen 195 durch Einstellen von einer der einstellbaren Kugeln 198, 196 und 197 verändert wird, wobei die Wahl von der Länge der Einstellbarkeit abhängt, die an jedem Ende erreichbar ist. Dies erlaubt eine Symmetrie der Kraft und des Weges zwischen beiden Seiten.
Danach ist es bevorzugt, daß der letzte Schritt der Einstellung ist, die einstellbaren Kugeln 175 zwischen dem oberen Ende 171 der Steuerstangen und den Steuerhebeln 180 zu ändern, um die Steuerhandgriffe 185 in die gewünschte Neutral- bzw. Leerlaufposition zu bringen. Dies stellt einen positiven, fühlbaren Feedback für den Betätiger zur Verfügung ebenso wie eine Sicherung, daß die Neutralposition von beiden Steuerhandgriffen 185 einander entspricht und so eine intuitivere Steuerung der Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird.
Alternativ kann das Setzen bzw. Einstellen durch Feststecken eines der oberen Hebel 180 oder unteren Hebel 190 in einer zentrierten Position und Einstellen der Stangen durchgeführt werden, um diese Position mit dem Vorbelastungssystem im Leerlauf abzustimmen und dann den anderen der Kontroll- bzw. Steuerhebel 180 oder 190 in seiner Kontroll-Leerlaufposition einzustellen. Danach werden die Längen der Stangen 195 eingestellt, um die Antriebseinheit-Neutralstellung auf jene des Kontrollsystems abzustimmen.
Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausbildung mit einem bestimmten Grad an Spezifität beschrieben wurde, ist zu verstehen, daß zahlreiche Änderungen gemacht werden können, ohne die nachfolgend beanspruchte Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können andere Neutral-Vorbelastungsmechanismen und Bewegungsdämpfer verwendet werden. Beispiele umfassen Zentralverbindungs-Vorbelastungsmechanismen mit zwei Federn, rotierende Neutral- Vorbelastungsmechanismen, Offset-Neutral-Vorbelastungssysteme mit aufeinander abgestimmten Paare, Reibungsplattendämpfer, hydraulische Dämpfer usw. Ein alternatives Neutral-Vorbelastungssystem, das spezifisch geoffenbart ist, könnte Federn 261 sein, die zwischen zwei Führungen 262 angeordnet sind, welche Führungen 262 sich selbst zwischen Flanschen 265 erstrecken (Fig. 7). Die Flansche wiederum sind fix zwischen der Vorderoberfläche 255 des Rahmens 250 festgelegt. Es ist festzuhalten, daß, da sich die bevorzugten Federn 261 ununterbrochen für den vollen Abstand zwischen den Führungen 262 erstrecken, ein längerer Weg und eine glattere, lineare Betätigung gebildet wird. Alternativ kann eine einzige, feste Verbindung an dem Zentrum der Feder 261 oder zwischen zwei Federn halber Länge verwendet werden.
Die Führungen 262 und Federn 261 haben keine direkten Behinderung in dem Zentrum derselben, welche Bedingung es erlaubt, daß die Steuerstangen 270 gleitbar durch Führungen 262 und Federn 261 derart angeordnet sind, daß die Steuerstangen frei in bezug auf diese unter Berücksichtigung der Existenz von Anschlägen 266 und Einstellmuttern 267 auf der Steuerstange 270 an jeder Seite der Führungen 262 gleiten können.
Die Stops bzw. Anschläge 266 sind vorzugsweise fest mit den jeweiligen Steuerstangen unmittelbar unter der unteren Führung 262 verbunden, sodaß bei Bewegung der Steuerstange 270 in einer Aufwärtsrichtung die untere Führung 262 nach oben gegen den Druck der Federn 261 verlagert wird. Analog ist die Einstellmutter 267 vorzugsweise unmittelbar über der oberen Führung 262 angeordnet, sodaß bei einer Abwärtsbewegung der Steuerstange die obere Führung 262 nach unten gegen die Feder 261 verlagert wird. Bei beiden Vorgänge dient die Kombination aus Führungen und Federn dazu, die Steuerstange 270 in ihre vordefinierte Anfangsposition zurückzuführen, nachdem der geeignete Steuerhebel losgelassen wurde.
In diesem Zusammenhang wird festgehalten, daß der Abstand zwischen der Einstellmutter 267 und dem Anschlag 266 an der Steuerstange vorzugsweise so eingestellt wird, daß die oberen und unteren Führungen 262 ein geringes oder kein Spiel zu ihren entsprechenden Flanschen 265 aufweisen, wenn das Neutral- Vorbelastungssystem 260 sich in seiner Anfangsneutralposition befindet. Dies dient dazu, um genau und zuverlässig die Steuerstangen 270 in bezug auf den Rest der Vorrichtung zu positionieren, wodurch sie in einer bekannten, neutralen Bedingung zu dem Steuersystem verriegelt werden.
Ein gesonderter, bidirektionaler Dämpfer würde irgendwo auf den Hauptbetätigungsteilen des Kontrollsystems 250 zwischen der Steuerung bzw. Regelung 180 und dem Steuerhebel 58 so angeordnet werden, um Vibrationen zu glätten und eine gute Steuerungsbetätigung zur Verfügung zu stellen. Eine beispielhafte Anordnung würde ein linearer, bidirektionaler, pneumatischer Zylinder zwischen der Steuerstange 172 und dem Rahmen 150 sein (gezeigt in der dargestellten Form als 263, für lediglich eine Steuerstange 272 in Fig. 7 zu setzen). Falls geeignet, könnte ein bidirektionaler Rotationsdämpfer ebenfalls verwendet werden. Eine Anordnung nahe den Steuerungen bzw. Regelungen 180 ist bevorzugt.
Das bevorzugte, anfängliche Setup des alternativen Kontrollsystems ist, die Einstellmuttern 267 zu verwenden, um die Führungen 262 in Kontakt mit oder mit einem sehr kleinen Spiel in der Größenordnung von 0,015 zu den Flanschen 265 zu positionieren. Dies verriegelt eine vorbestimmte, bekannte Position das Neutral-Vorbelastungssystem 260. Zu diesem Zeitpunkt wird die einstellbare Kugel 176 zwischen dem Unterende der Steuerstangen 170 und den Winkelhebeln 190 eingestellt und/oder die Länge der Antriebseinheitsstangen 195 wird derart eingestellt, um die Antriebseinheit in eine enstrechende Leerlauf- bzw. Neutralposition zu setzen. Dies verriegelt die neutrale Beziehung zwischen dem Neutral-Vorbelastungssystem 160 und der Antriebseinheit so, daß bei Freigabe der Steuerhebel 180 die Antriebseinheit zurück in eine neutrale Position durch das Neutral-Vorbelastungssystem 260 gezogen wird (es ist bevorzugt, daß die einstellbare Kugel 176 eingestellt wird, um den Winkelhebel 190 zu zentrieren, und daß dann die Stangen 195 in bezug auf den Leerlauf der Antriebseinheit 50 eingestellt werden. Dies erlaubt eine Symmetrie von Kraft und Weg zwischen beiden Seiten.) Der letzte Schritt der Einstellung ist an der Oberseite 175 der Steuerstangen in einer zu der bevorzugten Ausbildung identen Weise.
Ein zusätzliches Beispiel einer Änderung würde der Ersatz eines Lenkrads für die Steuerung bzw. Regelungen 180 sein, indem es seine Rotationsachse zwischen den Kugelgelenken 175 (in der Darstellungsform als 300 in Fig. 7 gezeigt) angeordnet aufweist. Weiters könnte auf die Steuerungen 185 verzichtet werden, indem die Steuerstangen mit einem Fortsatz der Winkelhebel 190 verbunden werden, um eine nur ein Ende aufweisende Vorrichtung auszubilden (in der dargestellten Form als 301 in Fig. 7 gezeigt). Das Neutral-Vorbelastungssystem könnte selbst dann verwendet werden, wenn seine Position relativ zu der Antriebseinheit geändert würde. Daher sollte realisiert werden, daß Modifikationen ohne Verlassen der beanspruchten Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

1. Steuer- bzw. Regel- bzw. Kontrollsystem zur Verwendung mit einer Bodenpflege- bzw. Bodenbearbeitungsvorrichtung, welche eine Leistungs- bzw. Antriebseinheit (50) umfaßt, wobei das Steuer- bzw. Regel- bzw. Kontrollsystem einen Rahmen (150), eine Steuerstange (170) mit ersten und zweiten Enden (171, 172), Einrichtungen zum bewegbaren Montieren der Steuerstange (170) an dem Rahmen (150) und selektiv betätigbare Steuer- bzw. Regeleinrichtungen (180), die wirksam bzw. betätigbar mit dem ersten Ende (171) verbunden sind, um selektiv die Steuerstange (170) zu bewegen, umfaßt, wobei das Steuersystem gekennzeichnet ist durch:

ein Neutral-Vorbelastungs- bzw. Vorspannungssystem (160), welches sich zwischen der Steuerstange (170) und dem Rahmen (150) erstreckt, wobei das Neutral-Vorbelastungssystem (160) eine neutrale Position in bezug auf den Rahmen (150) aufweist, und Einrichtungen zum wirksamen bzw. betätigbaren Verbinden des zweiten Endes (172) mit der Antriebseinheit (50) aufweist, die Antriebseinheit (50) eine weitere einstellbare Neutral- bzw. Leerlaufstellung bzw. Leerlaufstelleinrichtung (58) und Einrichtungen zum Einstellen der weiteren einstellbaren Leerlaufstellung aufweist, um im wesentlichen mit der Neutral- bzw. Leerlaufposition des Neutral-Vorbelastungssystems (160) zusammenzufallen.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Neutral-Vorbelastungssystem (160) eine federbelastete, Leerlaufeinstellung bzw. -einstelleinrichtung aufweist und die Einrichtungen zum Einstellen der weiteren einstellbaren Leerlaufstellung das Einstellen von einem der ersten und zweiten Enden (171, 172) beinhaltet, um im wesentlichen mit der federbelasteten Leerlaufstellung zusammenzufallen.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Neutral-Vorbelastungssystem (160) Dämpferelemente zum Dämpfen von jeder bzw. einer beliebigen Bewegung der Steuerstange (170) umfaßt.

4. Steuersystem nach Anspruch 1, worin die selektiv betätigte Steuer- bzw. Regeleinrichtungen (180) wenigstens zwei individuell einstellbare Steuer- bzw. Regelhandgriffe (185, 185) umfassen.

5. Steuersystem nach Anspruch 1, worin die Antriebseinheit (50) entfernt von dem Rahmen (150) angeordnet ist.

6. Steuersystem nach Anspruch 1, worin die Bodenpflegevorrichtung Rahmen- bzw. Körperschienen (4) aufweist, wobei der Rahmen (150) wirksam mit den Körperschienen (4) verbunden ist.

7. Verfahren zum Einstellen der Neutral- bzw. Leerlaufposition eines Antriebssystems (10) mit einer mit einer einstellbaren Leerlaufstellung bzw. Einstellungen (58) versehenen Leistungs- bzw. Antriebseinheit (50), wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Anordnung eines Vorbelastungssystems (160) mit einer bekannten Leerlaufstellung an einer Position entfernt von der Antriebseinheit (50);

Anordnen eines zugehörigen, zwischengeschalteten Leistungskontrollsystems (195, 176 oder 198 oder 196 und 197) zwischen dem Vorbelastungssystem (160) und der einstellbaren Leerlaufstellung (58) der Antriebseinheit (50); und

Einstellen des zugeordneten, zwischengeschalteten Leistungskontrollsystems (195, 176 oder 198 oder 196 und 197), um die Leerlaufstellung der Antriebseinheit (50) in den Leerlauf entsprechend zu der bekannten Leerlaufpositionierung des Vorbelastungssystems (160) zu setzen.

8. Verfahren zum Einstellen der Leerlaufposition eines Antriebssystems (10), gekennzeichnet durch die Schritte:

Einstellen eines Vorbelastungssystems (160) in eine im wesentlichen nichtvorbelastete Position;

Einstellen einer Antriebseinheit (50) in eine Leerlaufposition; und

Einstellen eines zugeordneten, zwischengeschalteten Leistungskontrollsystem (195, 176 oder 198 oder 196 und 197) in eine im wesentlichen zentrische bzw. routierte Position entsprechend der gewünschten Leerlaufposition des Vorbelastungssystems (160) und der Antriebseinheit (50).