DE2731164C2 - Einrichtung zur Hubwerksregelung bei Schleppern und Mähdreschern - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Einrichtung zur Hubwerksregelung bei Schleppern und Mähdreschern nach der Gattung des Anspruchs 1.

Es ist schon eine derartige Einrichtung aus dem »Schlußbericht über die Arbeiten im Zeitraum vom 1. 1. 1970 bis 31.12.1974 zum Förderungsvorhaben NT 68 des Bundesministeriums für Forschung und Technologie, Seiten 1 bis 5, 47, 48, 154, 155 und 159« bekannt, bei der die Geber für Istwert und Sollwert sowie Festwiderstände in einem hydraulischen, nach Art⁵⁵ einer Brückenschaltung ausgebildeten Steuerkreis liegen. Da.hier der Steuerkreis lediglich einen einzigen Istwertgeber aufweist, liegt das Problem, zwei oder mehr Istwertsignale in einer Mischregelung zu verarbeiten nicht vor und wird auch in keiner Weise⁶⁰ angesprochen.

Auch ist aus der GB-PS 8 47 656 eine Vorrichtung zur Regelung einer hydraulisch betätigten Einrichtung bekannt, bei der ein im hydraulischen Arbeitskreis enthaltenes Wegeventil von einem hydraulischen⁶⁵ Steuerkreis angesteuert wird, der als Brückenschaltung ausgebildet ist und Istwert- und Sollwertgeber aufweist. Auch hier wird lediglich die vollhydraulische Signalverarbeitung mit einem einzigen Istwertgeber gelehrt so daß das Problem des Mischens zweier Istwertsignale nicht auftritt.

Ferner ist es aus der US-PS 39 54 046 bekannt, eine hydraulische Brückenschaltung zu verwenden, bei der vier vorgesteuerte Ventile in die vier Brückenzweige und ein Hydromotor in die Brückendiagonale geschaltet sind. Zur Vorsteuerung sind zwei proportional arbeitende Druckregelventile vorgesehen, von denen jedes auf zwei Ventile in gegenüberliegenden Brückenzweigen einwirkt Bei dieser bekannten Einrichtung ist die Brückenschaltung für einen Arbeitskreis und nicht für einen Steuerkreis vorgesehen; auch wird sie nicht zur Hubwerksregelung bei einem Ackerschlepper oder Mähdrescher eingesetzt Das Problem der Mischung zweier Istwertsignale spielt demzufolge keine Rolle.

Weiterhin ist aus der DE-AS 1129751 eine Einrichtung zur Hubwerksregelung bei Ackerschleppern bekannt, mit der eine Mischregelung durchführbar ist Dabei können zwei Istwerte, wie z. B. für Lage und Zugkraft, so verarbeitet werden, daß unabhängig von der Art der gewählten Regelung der Sollwert immer konstant ist. Zudem erfüllt diese Mischregelung die Forderung, daß die Summe der Istwerte beim Mischen stets gleich groß bleibt. Außerdem ist mit ihr eine stufenlose Einstellung des Mischverhältnisses beider Istwerte möglich. Von Nachteil ist jedoch, daß diese Einrichtung zur Mischungsregelung rein mechanisch arbeitet und somit keine vollhydraulische Signalverarbeitung ermöglicht

Ferner ist aus der DE-AS 12 76 959 eine vollhydraulisch arbeitende Einrichtung bekannt, bei der hydraulische Istwert- und Sollwertgeber vorgesehen sind, die nach Art eines hydraulischen Gestänges auf das den Kraftheber des Ackerschleppers steuernde Wegeventil einwirken können. Dabei sind auch Steuerventile zwischen die Geber geschaltet, mit denen die Signale zweier Istwertgeber für Lage und Zugkraft wahlweise getrennt oder gemeinsam zur Wirkung gebracht werden können. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sich das hydraulische Gestänge nicht für eine schnelle und genaue Hubwerksregelung eignet, da hier Druckmitteivolumen in relativ langen Steuerieitungen verschoben werden. Durch Temperaturschwankungen können dabei Volumenänderungen eintreten, die ein genaues Ansprechen der Einrichtung stören. Vor allem aber eignet sich diese Einrichtung nicht zum Mischen verschiedener Istwertsignale, wie dies bei der zuvor erwähnten Mischregelung möglich ist. Werden durch den Schieber von einem der Steuerventile beide Istwertgeber zusammengeschaltet, so addieren sich bei gleichbleibendem Sollwertsignal beide Istwertsignale. Da der Hauptsteuerschieber des Regelventils dann nicht mehr in Neutralstellung zurückführbar ist, kann die Einrichtung nur bei Einzelregelung oder bei kombinierter Regelung funktionieren, nicht aber bei beiden Regelungsarten. Die Summe der Istwertsignale bleibt somit nicht konstant, sondern ändert sich abhängig vom Schalten des zusätzlichen Steuerventils. Auch das vorgegebene Sollwertsignal bleibt nicht konstant, wenn derselbe Sollwertgeber für einfache wie für kombinierte Regelung benutzt wird. Ferner ist keine stufenlose Einstellung eines Verhältnisses der beiden Istwertsignale zueinander möglich, so daß hier keine vergleichbare Mischungsregelung möglich ist. Mit dem hydraulischen Gestänge ist ferner auch keine Verstärkung innerhalb des Steuerkreises durchführbar. Darüber hinaus können bei dieser Einrichtung bei in Sperrstellung befindlichen

Steuerventilen Betriebszustände auftreten, bei denen über Rückschlagventile und ein Druckbegrenzungsventil aus dem hydraulischen Gestänge Steueröl zum Tank entweicht, das nicht mehr ersetzt wird und die Einrichtung funktionsunfähig macht, weil der Regelschieber nicht mehr in seine Neutralstellung zurückgeführt wird.

Ausgehend von der eingangs genannten Einrichtung liegt dem Anmeldegegenstand die Aufgabe zugrunde, die rein hydraulisch arbeitende Signalverarbeitung möglichst einfach so auszubilden, daß sie eine genaue Mischregelung erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik durch die im Anspruch 1 näher angegebenen, kennzeichnenden Merkmale.

Auf diese Weise wird bei einem vollhydraulisch arbeitenden Steuerkreis auf relativ einfache Weise eine steuerbare Regelungs-Mischwirkung wenigstens zweier Istwertgeber auf die Regelungseinrichfc-ng erzielt, wobei die an eine Mischregelung gestellten Bedingungen erfüllt werden. Dabei werden in dem Steuerkreis Drücke verarbeitet, so daß im Steuerkreis eine Verstärkung der Signale stattfinden kann. Die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Regeleinrichtung wird insbesondere von Temperaturänderungen, auftretenden Lecköl- oder Lufteinflüssen im Steueröl nicht mehr störend beeinflußt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldegegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen, von denen Anspruch 2 eine bessere Dynamik sowie größere Genauigkeit der Mischregelung ermöglicht während Anspruch 3 eine einfache Bauweise begünstigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung zur Hubwerksregelung bei einem Schlepper in vereinfachter Darstellung,

F i g. 2, 3 und 4 den Steuerkreis einer zweiten, dritten bzw. vierten Ausführungsform der Einrichtung in vereinfachter Darstellung.

F i g. 1 zeigt eine Einrichtung 10 zur Regelung eines Dreipunkt-Regelgestänges 11 eines Ackerschleppers. Ein Unterlenker 12 des Regelgestänges 11 ist über eine an einem Gehäuse 13 des Schleppers befestigte Blattfeder 14 beweglich aufgehängt. Ein Hubarm 15 ist an einem Schwenkpunkt 16 gehäusefest gelagert und steht mit einem Kraftheber 17 in Wirkverbindung. Der Kraftheber 17 ist Teil eines hydraulischen Arbeitskreises 18, zu dem ein Wegeventil 19 sowie ein Druckmittel-Versorgungssystem 21 zählt. Das Wegeventil 19 ist zugleich Teil eines Steuerkreises 22, da es hydraulisch angesteuert wird. Der Steuerkreis 22 ist als Vollbrücke ausgeführt und hat vier Brückenz-veige 23, 24, 25, 26 sowie eine Brückendiagonale 27, in der das Wegeventil 19 liegt. Der erste (23) und zweite Brückenzweig 24 steht jeweils mit einer Druckmittelquelle 28 in Verbindung und nimmt jeweils eine Konstant-Drossel 29, 31 auf. In den dritten Brückenzweig 25 ist ein Sollwert-Geber 32 geschaltet. Der vierte Brückenzweig 26 ist von einem druckändernden Steuerventil 33 in einen vorgeschalteten Abschnitt 34 und einen nachgeschalteten Abschnitt 35 unterteilt; im ersteren (34) liegt ein dem Schnellaushub dienendes Sperr- oder Drosselglied 36. Der nachgeschaltete Abschnitt 35 besteht aus einer ersten (38), zweiten (37) und dritten Leitung 39. In der zweiten Leitung 37 liegt ein als Druck-Weg-Wandler ausgebildeter Istwertgeber 41, der zugkraftabhängige Signale ei-zeugt In die zweite Leitung 38 ist ein Istwertgeber 42 geschaltet, der lageabhängige Signale gibt Zu diesem Zweck haben beide Istwertgeber 41, 42 einen Nocken 43, mit dem sie einen Hub von der Blattfeder 14 bzw. dem Oberlenker 15 abnehmen. Die dritte Leitung 39 ist unmittelbar mit einer den Kraftheber 17 mit dem Wegeventil 19 verbindenden Arbeitsleitung 44 verbunden und dient zum Abgreifen eines druckabhängigen Signals.

ίο Die Wirkungsweise der Einrichtung 10 ist wie folgt Es sei davon ausgegangen, daß sich die Einrichtung 10 im Gleichgewicht befinde, wobei das Wegeventil 19 den Kraftheber 17 hydraulisch blockiert während das Versorgungssystem 21 das Wegeventil 19 mit Druckmittel versorgt Gleichzeitig fließt Druckmittel von der Druckmittelquelle 28 über die Brückenzweige 23, 25 bzw. 24,26 zu einem Tank 45 ab, wobei das Stellglied 36 nicht betätigt sei und mit dem Steuerventil 33 nur der zugkraftabhängige Istwertgeber 41 in den Steuerkreis 22 geschaltet sei. Dabei bewirken der Sollwertgeber 32 einerseits und andererseits der Istwertgeber 4) gleiche Drücke in beiden Seiten der Brückendiagonale 27, wodurch das Steuerglied des Wegeventils 19 in seiner Mittelstellung bleibt und die Arbeitsleitung.44 blockiert.

Eine Änderung der Zugkraft am Unterlenker 12 führt über die Blattfeder 14 zu einer Hubänderung am Nocken 43 und damit zu einer Änderung des vom Istwert-Geber 41 in der Leitung 37 angedrosselten Drucks. Die nun in der Brückendiagonale 27 wirksame Druckdifferenz bewirkt eine Auslenkung des Steuerglieds des Wegeventils 19 in der Weise, daß durch Zu- oder Abströmen von Druckmittel zu oder aus dem Kraftheber 17 der Unterlenker 12 so bewegt wird, bis die sich ändernde Zugkraft am Unterlenker 12 über den Istwertgeber 41 wieder zu einem Gleichgewichtszustand in der hydraulischen Brücke des Steuerkreises 22 führt. Es kann somit entsprechend dem am Sollwertgeber 32 eingestellten Signal die Zugkraft im Unterlenker 12 geregelt werden.

Durch Umschalten des Steuerventils 33 kann in entsprechender Weise die Lage allein oder auch der Druck im Kraftheber 17 geregelt werden. Auch können mit einem entsprechend ausgebildeten Steuerventil 33 zwei oder mehrere Istwertsignale gemischt werden.

-t5 Durch Betätigen des Stellglieds 36 wird der vierte Brückenzweig 26 blockiert und damit ein schnelles Heben des Unterlenkers 12 bewirkt, um beispielsweise beim Wenden des Schleppers am Feldrand ein schnelles Ausheben eines Pfluges zu erreichen.

Fig. 2 zeigt als Teil einer zweiten Einrichtung 50 einen Steuerkreis 51 in vereinfachter Darstellung, der sich von demjenigen nach F i g. 1 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Teile gleiche Pezugszeichen verwendet werden:

Im ersten Brückenzweig 23 ist der Sollwert-Geber 32 angeordnet, während im dritten Brückenzweig 25 ein zweiter Sollwert-Geber 52 liegt. Im zweiten Brückenzweig 24 liegt die Konstant-Drossel 31, während in die Leitung 37 der erste Istwertgeber 41 und in die Leitung 38 der zweite, lageabhängige Istwertgeber 42 geschaltet sind. In jede der Leitungen 37,38, die an einem Punkt 53 miteinander, mit dem zweiten Brückenzweig 24 und auch mit der Brückendiagonale 27 verbunden sind, ist eine Mischdrossel 54 bzw. 55 zwischen den Punkt 53 und die Istwertgeber 41, 42*geschaltet. Beide Mischdrosseln 54, 55 sind mechanisch miteinander so gekoppelt, daß sie gegenläufig arbeiten. Der erste (23) und zweite Brückenzweig 24 sind über eine zweite Konstantdrossel

56 gemeinsam mit der Druckmittelquelle 28 verbunden, die eine konstante Druckmittelmenge bei konstantem Druck zur Verfügung stellt.

Die Wirkungsweise des Steuerkreises 51 gleicht im Prinzip weitgehend der Wirkungsweise des Steuerkreises 22 nach Fig. 1; unterschiedlich dazu ist einmal, daß mit dem zweiten Sollwert-Geber 52 ein zweiter Sollwert vorgegeben werden kann, um beispielsweise den Schlupf an den Arbeitsrädern des Schleppers zu begrenzen oder um eine Überlastsicherung für den ₁₍) Motor des Schleppers vorzusehen. Vor allem aber kann mit Hilfe der gegenläufig arbeitenden Mischdrosseln 54, 55 der zugkraftabhängige Istwertgeber 41 oder der lageabhängige Istwertgeber 42 oder auch beide zusammen in beliebigem Verhältnis zueinander zur Wirkung kommen.

F i g. 3 zeigt als Teil einer dritten Einrichtung 60 einen Steuerkreis 61, der sich von demjenigen nach F i g. 2 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden: Im ersten Brückenzweig 23 ist lediglich eine dritte Konstantdrossel 62 vorgesehen, während im dritten Brückenzweig 25 der erste Sollwertgeber 32 als verstellbares Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist. Ferner führt vom Punkt 53 eine Steuerleitung 63 zum Tank, in die nun der zweite Sollwertgeber 52 geschaltet ist. Die Wirkungsweise des Steuerkreises 61 gleicht im wesentlichen derjenigen des Steuerkreises 50 nach F i g. 2.

F i g. 4 zeigt als Teil einer vierten Einrichtung 70 einen Steuerkreis 71, der als Halbbrücke ausgebildet ist und sich von demjenigen nach F i g. 2 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden: Das Wegeventil 19 wird nur vom Punkt 53 aus über die halbe Brückendiagonale 27 mit Druck beaufschlagt, entgegen der Kraft einer Feder. Die Konstantdrossel 31 entfällt und der den Sollwertgeber 32 enthaltende erste Brückenzweig 23 ist unmittelbar zum Tank 45 geführt. Im Prinzip arbeitet der nach Art einer Halbbrücke aufgebaute Steuerkreis 71 wie der Steuerkreis 50 nach F i g. 2; er kommt jedoch mit geringerem Aufwand aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Hubwerksregelung bei Schleppern und Mähdreschern, mit einem ein Wegeventil aufweisenden hydraulischen Arbeitskreis und einem hydraulischen Steuerkreis zur rein hydraulischen Signalverarbeitung mit in den Steuerkreis geschalteten Istwert- und Sollwertgebern, und bei welcher Einrichtung der Steuerkreis in der Form einer die Istwert- und Sollwertgeber sowie Festwiderstände Ό aufnehmenden Brückenschaltung ausgebildet ist, in deren Brückendiagonale das Wegeventil geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der der Istwerterfassung zugeordnete Brückenzweig (26) wenigstens eine zweite Leitung (37) aufweist, in die ein zweiter Istwertgeber (41) geschaltet ist, und daß die beiden Leitungen (37,38) dieses Brückenzweiges

(26) über die Mischung beider Istwert-Signale steuernde, druckändernde Ventil- oder Drosseleinrichtungen (33; 54, 55) miteinander verbunden sind, wobei die Ventil- oder Drosseleinrichtungen eine eine gegenläufige Drucksteuerung verursachende Wirkverbindung aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Leitungen (37, 38) Teile einer Vollbrücke sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Leitungen (37, 38) Teile einer Halbbrücke sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einen der den Istwert- oder Sollwertgebern zugeordneten Brükkenzweige (26) ein zur Schnellbetätigung des Hubwerks dienendes, den Druck in der Brückendiagonale (27) beeinflussendes Sperr- oder Drosselglied (36) geschaltet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis (51, 61) ein zweiter, den Druck in der Brückendiagonale

(27) beeinflussender Sollwertgeber (52) geschaltet ist.