DE69820956T2 - Verfahren für einen hydraulischen heber, welcher hinsichtlich position und aufgebrachter kraft steuerbar ist, zum einsatz in traktoren und landwirtschaftlichen maschinen - Google Patents

Verfahren für einen hydraulischen heber, welcher hinsichtlich position und aufgebrachter kraft steuerbar ist, zum einsatz in traktoren und landwirtschaftlichen maschinen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verteiler für einen hydraulischen Heber, der hinsichtlich Position und aufgebrachter Kraft steuerbar ist, zum Einsatz in Traktoren und landwirtschaftlichen Maschinen, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert. Dieser Verteiler kann insbesondere verwendet werden, um die Bewegung einer Dreipunktkupplung, die am Traktor oder der landwirtschaftlichen Maschine montiert und mit der ein Gerät zum Bearbeiten oder Präparieren des Bodens verbunden ist, zu regulieren und zu steuern.
  • Es sind verschiedene Heberausführungen für Dreipunktkupplungen und verschiedene Verteilerausführungen, mit denen die Bewegung davon gesteuert werden kann, bekannt. Einer dieser bekannten Verteiler ist beispielsweise in der von derselben Anmelderin stammenden italienischen Patentanmeldung MO91A000137 beschrieben. Der Verteiler in der bekannten Ausführung umfaßt im Grunde einen im wesentlichen zylindrischen und kompakten Körper, in dem verschiedene Ventilelemente vorgesehen sind, von denen das wichtigste ein Schieberventil ist, dessen Schieber durch die Heberhebel betätigt wird, und das eine Modulierung einer spezifischen Strömungsmenge von druckbeaufschlagtem Fluid zu einem Betätigerzylinder oder alternativ das Austragen einer spezifischen Fluidmenge aus diesem Betätigerzylinder zuläßt. Heber sind normalerweise mit dem druckbeaufschlagten Ölverteilungssystem verbunden, das für andere Geräte bereits an der landwirtschaftlichen Maschine vorhanden ist.
  • Ölverteilungssysteme umfassen normalerweise Verdrängerpumpen, bei denen es sich bei den meisten Traktoren um Konstantpumpen handelt, weil diese weit weniger teuer als Verstellpumpen sind. Es geschieht oft, daß die für die Zusatzgeräte des Traktors erforderliche Ölströmung sehr hoch ist; in einem solchen Fall, insbesondere bei Vorhandensein von Konstantverdrängerpumpen und bei mittlerer bis niedriger Verdrängung der Heberzylinder, können Verteiler in der bekannten Ausführung ein Schwingungsverhalten zeigen, das auf eine durch die übermäßige Ansprechrate des Systems bewirkte Instabilität zurückzuführen ist. Zusätzlich unterliegt der Verteiler-Druckspitzen, die sich sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch der Präzision des Systems als nachteilig erweisen können.
  • Um die vorstehenden Probleme zu lösen, haben die bekannten Lösungen notwendigerweise eine wesentliche Vergrößerung der Abmessungen des Verteilers oder eine kompliziertere Ausführung des Systems mit zusätzlichen separaten Ventilen in schwer zugänglichen Positionen zur Folge.
  • In der GB-2 016 652 ist ein Verteiler beschrieben, der ein Hauptsteuerventil zur Modulierung einer druckbeaufschlagten Fluidströmung zu einer Last hin umfaßt. Die Bewegung eines Pilotschiebers bewirkt, daß ein Betätigungselement einen ersten Fluiddurchgang zur Bewegung des Hauptsteuerventils öffnet. Dann wird ein zweiter Pilotdurchgang parallel zum ersten Durchgang mittels eines im Pilotschieber eingebetteten Pilotschieberventils geöffnet.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend erwähnten Nachteile mittels eines verbesserten Verteilers zu überwinden, der sich einfach und wirtschaftlich herstellen und einbauen läßt und eine kompakte Konfiguration aufweist sowie eine sehr genaue Regulierung der aufgebrachten Kraft und der Position zuläßt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es in der Tat möglich, in einem gesteuerten Positionsbetrieb mehr als 150 unterschiedliche Positionen der Heberarme zu realisieren.
  • Um die vorstehend angegebenen Aufgaben zu erfüllen, betrifft die Erfindung einen Verteiler in der im Anspruch 1 beschriebenen Ausführung.
  • Der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellte Verteiler läßt sich aufgrund seines geringen Platzbedarfs problemlos in den Heber einbauen. Zusätzlich umfaßt der Verteiler einen kompletten Hydraulikkreis, um sowohl die Strömung als auch den an einen Betätigerzylinder geförderten Druck zu steuern.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache, daß der Verteiler die Bewegung der Heberarme und folglich der Dreipunktkupplung und somit der damit verbundenen landwirtschaftlichen Geräte steuert, um ein sanftes Starten und ein gedämpftes Stoppen sowohl in der Anhebungs- als auch in der Absenkungsphase sicherzustellen. Das Risiko eines Zurückprallens auf die landwirtschaftliche Maschine und daraus resultierender Schwingungen wird somit verhindert, wodurch der Komfort für den Fahrer der landwirtschaftlichen Maschine erhöht wird.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der leichten Wartung und der Steuerung der ausgezeichneten Funktionalität des Verteilers.
  • Weitere kennzeichnende Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die lediglich als nicht einschränkende Beispiele dienen; dabei sind:
  • 1 ein Vertikalschnitt durch einen Verteiler gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein schematischer Vertikalschnitt durch eine Variante einer Ventileinheit der vorliegenden Erfindung.
  • Wie aus 1, auf die nunmehr Bezug genommen wird, ersichtlich, umfaßt ein Verteiler 1 einen kompakten Körper 2, der vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, im wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist, und um den herum ein erster ringförmiger Kanal 3, um von einer Pumpe 4 kommendes druckbeaufschlagtes Fluid zuzuführen, sowie ein zweiter ringförmiger Kanal 5 vorgesehen ist, der mit einem einfachwirkenden Betätigerzylinder 6, der in der Lage ist, das Anheben oder Absenken der Arme eines Hebers in allgemein bekannter Ausführung zu bewirken, verbunden ist. Der ringförmige Einlaßkanal 3 ist mit einem strömungsmodulierenden Ventil 7 verbunden, das im Inneren des Körpers 2 des Verteilers vorgesehen ist. Abhängig von der Position eines geformten Schiebers 16, der nachstehend ausführlicher beschrieben ist, schickt das modulierende Ventil 7 das von der Pumpe 4 kommende Fluid zu einem Austragskanal 8 oder zu einem querverlaufenden Hauptkanal 9, 9a, der über ein Einlaßrückschlagventil 10 in den zweiten ringförmigen Kanal 5 und somit in den Zylinder 6 führt. Der querverlaufende Hauptkanal ist durch ein variables Betätigungsventil 16c, das am Schieber 16 vorgesehen ist, in zwei Abschnitte 9 und 9a unterteilt.
  • Der zweite ringförmige Kanal 5 zur Verbindung mit dem Zylinder 6 ist über eine Austragsventileinheit 12 und eine Vorrichtung 13, die die Absenkungsrate des Zylinders 6 begrenzt, auch mit einem Hauptaustragskanal 11 verbunden. Insbesondere ist die in 1 dargestellte begrenzende Vorrichtung 13 als eine manuell zu regulierende Vorrichtung ausgeführt, die mittels eines externen Reglers 14, der beispielsweise mit einem Handrad ausgestattet ist, betätigt werden kann. Die begrenzende Vorrichtung 13 kann natürlich auch so ausgeführt sein, daß sie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fluids, das nach seinem Austritt aus dem Zylinder 6 zum Austragskanal 11 hin gefördert wird, automatisch reguliert werden kann.
  • Der Befehl zum Anheben oder Absenken der Arme des Hebers mittels des Zylinders 6 erfolgt durch den geformten Schieber 16, der mit einem aus dem Körper 2 herausragenden Endkopf 17 ausgestattet ist. Die Position des Kopfes 17 wird durch einen externen Regler, der vom Fahrer betätigt werden kann, oder durch die Position eines Systems interner Hebel des Hebers bestimmt, der in bekannter Weise das Rückmeldesystem für einen Betrieb mit gesteuerter Position und aufgebrachter Kraft darstellt. Der Schieber 16 hat eine neutrale Position N, aus der er nach oben (Richtung C) oder nach unten (Richtung S) bewegt werden kann, um das Füllen bzw. Leeren des Zylinders 6 und somit das Anheben bzw. Absenken der Heberarme zu bewirken.
  • Insbesondere steuert der Schieber 16 gleichzeitig die Austragsventileinheit 12, das variable Betätigungselement 16c und ein Schieberventil 18, das wiederum ein Bestätigungsventil 19 steuert. Genauer gesagt: Das Bestätigungsventil 19 steuert, indem es druckbeaufschlagtes Fluid zum zweiten querverlaufenden Kanal 20 oder alternativ zum Austrag 19a ableitet, die Position des modulierenden Ventils 7. Die Position des Bestätigungsventils 19 wird durch den Fluiddruck bestimmt, der in der oberen Kammer 21 vorherrscht, die mit dem querverlaufenden Hauptkanal 9 oder alternativ mit dem Austrag 22 verbunden ist, und zwar abhängig von der Position des Schiebers 16 und insbesondere der ringförmigen Nuten 16a, 16b.
  • Ein Ventil 23 zur Begrenzung des Drucks im Zylinder 6 vervollständigt den Verteiler. Im Beispiel der 1 ist ein weiteres Ventil 24 zur Begrenzung des Förderdrucks der Pumpe außerhalb des Verteilers vorgesehen, beispielsweise im Körper des Hebers, es ist aber auch möglich, die Begrenzungsfunktion dieses weiteren Ventils 24 im Inneren des Verteilers zu integrieren. So wirkt beispielsweise, wie in 2 dargestellt, ein zweites gesteuertes Druckbegrenzungsventil 30 mit dem strömungsmodulierenden Ventil 7 zusammen, das somit auch die Funktion eines Ventils zur Begrenzung des Maximaldrucks des von der Pumpe 4 kommenden Öls übernimmt. Insbesondere fühlt das gesteuerte Ventil 30 den Druck im zweiten querverlaufenden Kanal 20 ab, der mittels des feststehenden Betätigungselements 31 immer in Verbindung mit dem ringförmigen Einlaßkanal 3 steht. Wenn der Druck im zweiten Kanal 20 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, öffnet sich das gesteuerte Ventil 30 und bewirkt als Folge davon ein Öffnen des modulierenden Ventils 7, das es ermöglicht, daß das von der Pumpe 4 kommende Öl zum Austragskanal 8 ausgetragen wird.
  • Wenn der geformte Schieber 16 in der neutralen Position N ist, ist der Zylinder 6 stationär, weil die Austragsventileinheit 12 durch den Schieber 16 mechanisch in der geschlossenen Position gehalten wird, während das modulierende Ventil 7 offen ist, so daß bewirkt wird, daß die von der Pumpe 4 kommende gesamte Fluidströmung weg zum Austrag 8 strömt. In der neutralen Position N befindet sich die Kammer 21 tatsächlich im Austragsmodus, und das Bestätigungsventil 19 ist daher zum Austrag 19a hin offen.
  • Wenn das mit dem hydraulischen Heber verbundene Gerät angehoben werden soll, wird der Endkopf 17 nach oben in der Richtung des Pfeils C geschoben, so daß die Bewegung des Schiebers 16 eine Erhöhung des Drucks in der oberen Kammer 21 des Bestätigungsventils 19, das seine eigene Verbindung zum Austrag 19a hin schließt, bewirkt, wodurch eine Erhöhung des Drucks im zweiten querverlaufenden Kanal 20 bewirkt wird und das modulierende Ventil 7 dadurch die Austragsöffnung 8 schließt. Somit ist eine mehr oder weniger große Strömung von druckbeaufschlagtem Fluid, reguliert durch das feststehende Betätigungselement 31 und das variable Betätigungselement 16c, in der Lage, den Widerstand des Rückschlagventils 10 zu überwinden und in den Zylinder 6 einzuströmen, wodurch bewirkt wird, daß das mit der landwirtschaftlichen Maschine verbundene Gerät angehoben wird. Insbesondere ermöglicht es das variable Betätigungselement 16c, daß die Zufuhr zum Zylinder 6 mit einer variablen Rate erfolgt, wodurch ein sanftes Starten und Stoppen der Heberarme sichergestellt wird. Für kleine Abweichungen des Schiebers 16 von der neutralen Position N ist das variable Betätigungselement 16c sehr schmal, während es breiter wird, wenn der Schieber 16 in der Richtung des Pfeils C deutlich von der neutralen Position N abweicht.
  • Wenn andererseits das Gerät abgesenkt werden soll, bewegt sich der Schieber 16 in der Richtung des Pfeils S, wodurch das Austragsventil 12 geöffnet wird. Die Absenkungsrate des Geräts wird durch das Ventil 13 gesteuert und wird, abhängig von der Ausführung des im Verteiler vorgesehenen Ventils 13, automatisch oder manuell mittels des externen Reglers 14 eingestellt. Wenn sich der Verteiler in diesem Betriebszustand befindet, weisen das modulierende Ventil 7 und das Bestätigungsventil 19 ein Verhalten auf, das mit dem vorstehend un ter Bezugnahme auf die neutrale Position N des Schiebers 16 beschriebenen Verhalten identisch ist.
  • Obwohl natürlich das Prinzip der Erfindung unverändert bleibt, können sich Ausführungsformen und Details der Konstruktion von denjenigen, wie sie vorstehend beschrieben und dargestellt wurden, stark unterscheiden, ohne damit vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims (9)

  1. Verteiler für einen hydraulischen Heber, der hinsichtlich Position und aufgebrachter Kraft steuerbar ist, zum Einsatz in Traktoren und landwirtschaftlichen Maschinen, und der einen kompakten Körper (2) mit mindestens einem Einlaßkanal (3) für ein druckbeaufschlagtes Fluid, mindestens einen Austragskanal (8, 22, 11, 19a) sowie mindestens einen Kanal (5) zur Verbindung mit einem hydraulischen Zylinder (6) zum Anheben der Heberarme umfaßt, wobei im Körper (2) ein Ventilmittel (7) zur Modulierung der Strömung von druckbeaufschlagtem Fluid angeordnet und ein Schieber (16) im Inneren des zylindrischen Körpers (2) in zwei entgegengesetzten Richtungen (C, S) im Verhältnis zu einer neutralen Position (N) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem hydraulischen Steuerpfad Bestätigungsventilmittel (19) zwischen dem Schieber (16) und dem modulierenden Ventilmittel (7) vorgesehen sind, wobei der Schieber (16) die dazwischen angeordneten Bestätigungsventilmittel (19) hydraulisch steuert, die wiederum das modulierende Ventilmittel (7) hydraulisch steuern.
  2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestätigungsventilmittel (19) eine Steuerungskammer (21) umfassen, die entsprechend der Bewegung des Schiebers (16) aus der neutralen Position (N) heraus wahlweise in Verbindung mit dem mindestens einen Einlaßkanal (3, 9) oder dem mindestens einen Austragskanal (19a) gebracht wird.
  3. Verteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungskammer (21), wenn sich der Schieber (16) in der neutralen Position (N) befindet, im Austragsmodus ist.
  4. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierende Ventilmittel (7) über einen internen Hauptkanal (9, 9a) mit dem Verbindungskanal (5) in Verbindung steht, wobei eine Ventileinheit (12) vorgesehen ist, um das vom hydraulischen Hebezylinder (6) kommende Fluid auszutragen, wobei der Schieber (16) gleichzeitig folgende Elemente steuert: – die Austragsventileinheit (12), – das modulierende Ventilmittel (7) und – das variable Betätigungselement (16c) im internen Hauptkanal (9, 9a).
  5. Verteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Betätigungselement (16c) direkt am Schieber (16) angeordnet ist.
  6. Verteiler nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (16) die Austragsventileinheit (12) direkt in einer mechanischen Weise steuert.
  7. Verteiler nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Körper (2) gesteuerte Ventilmittel (30) angeordnet sind, die mit dem modulierenden Ventilmittel (7) zusammenwirken, um den Förderdruck der Pumpe (4) zu begrenzen.
  8. Hydraulischer Heber, der hinsichtlich Position und aufgebrachter Kraft steuerbar ist, zum Einsatz in Traktoren und landwirtschaftlichen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Verteiler nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche umfaßt.
  9. Hydraulischer Heber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gesteuerten Positionsbetrieb mehr als 150 unterschiedliche Positionen der Heberarme realisiert werden können.
DE1998620956 1997-05-13 1998-05-07 Verfahren für einen hydraulischen heber, welcher hinsichtlich position und aufgebrachter kraft steuerbar ist, zum einsatz in traktoren und landwirtschaftlichen maschinen Expired - Lifetime DE69820956T2 (de)

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