DE1164731B - Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugkraft zwischen einem Ackerschlepper und einem Anbaugeraet bei einem hydraulischen Kraftheber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: A Ol b

Deutsche Kl.: 45 a-65/06

Nummer: 1164 731

Aktenzeichen: M 39212 III / 45 a

Anmeldetag: 8. Oktober 1958

Auslegetag: 5. März 1964

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugkraft zwischen einem Ackerschlepper und einem Anbaugerät bei einem hydraulischen Kraftheber.

Ackerschlepper sind im allgemeinen mit einem hydraulischen Kraftheber mit Dreipunktaufhängung ausgerüstet. Das Eigengewicht des Gerätes und seine Bodenreaktionen werden über die Dreipunktaufhängung auf das Hubgestänge des Krafthebers übertragen. Ein Bestandteil dieser Bodenreaktionen ist die Zugkraft.

Bei Bodenbearbeitungsgeräten, beispielsweise bei einem Pflug, sinkt oder steigt die Größe der Zugkraft in dem Maße, wie sich die Eindringtiefe des Werkzeuges verringert oder vergrößert.

Bei Krafthebern mit automatischer Zugkraftsteuerung kann durch Konstanthaltung der Zugkraft eine im wesentlichen konstant bleibende Eindringtiefe des Werkzeuges erreicht werden.

In der Praxis stellen sich jedoch unerwünschte Nebenerscheinungen ein, die sich in Vibrationen und anderen mehr oder weniger instabilen Zuständen des Krafthebers und der Zugkraftsteuerung äußern. Die Nebenerscheinungen treten als Folge starker und plötzlicher Änderungen der Zugkraft meist, wenn auch nicht ausschließlich, nach einer plötzlichen Steigerung der Zugkraft auf, weil dann übermäßig rasche Korrekturbewegungen des Krafthebers ausgelöst werden, die so schnell ablaufen, daß sich Trägheitskräfte aus dem Gerät und dem Hubgestänge auf die Steuerglieder des Krafthebers übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstanthaltung der Zugkraft zwischen einem Ackerschlepper und einem Anbaugerät bei einem hydraulischen Kraftheber in dem Sinne zu erzielen, daß die Änderungen der Zugkraft, die von den Neben- und Instabilitätserscheinungen ausgelöst werden, vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich eine Vorrichtung erfindungsgemäß durch eine Feder, die einen sich abhängig von der Zugkraft bewegenden und durch seine Bewegung den Zufluß von Druckflüssigkeit von der Pumpe zum Arbeitszylinder beeinflussenden Kolben abstützt und so bemessen ist, daß sie bei den normalerweise auftretenden langsamen Änderungen der Zugkraft nicht merklich nachgibt, aber bei übermäßig rascher Zunahme der Zugkraft durch Nachgeben den Anstieg der Druckflüssigkeitszufuhr zum Arbeitszylinder verlangsamt.

Die genannten Nebenerscheinungen werden von der neuen Vorrichtung dadurch vermieden, daß hef-Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugkraft
zwischen einem Ackerschlepper und einem
Anbaugerät bei einem hydraulischen Kraftheber

Anmelder:

Massey-Ferguson (Great Britain),

Limited, Stretford, Manchester (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Thieleke, Patentanwalt,

Braunschweig, Jasperallee la

Als Erfinder benannt:

Henry Edward Merritt, Ciaverdon, Warwick,

Warwickshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 10. Oktober 1957
(Nr. 31666)

tige und übermäßig rasche Bewegungen des Gerätes, des Hubgestänges und des Krafthebers verhindert werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die den Zuflußanstieg verlangsamende Feder zwischen einen auf Zugkraft ansprechenden Arm und den an dem Kolben des Steuerventils angeschlossenen Kolben eines Dämpfers eingeschaltet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der neuen Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen dem auf Zugkraft ansprechenden Arm und dem Dämpferkolben noch eine weitere Feder eingeschaltet ist, die so angeordnet und bemessen ist, daß sie bei den normalerweise auftretenden langsamen Änderungen der Zugkraft nicht merklich nachgibt, aber bei übermäßig rascher Abnahme der Zugkraft zusammengedrückt wird.

Schließlich ist bei einer anderen, weiteren Ausgestaltung der neuen Vorrichtung vorgesehen, daß der Dämpferkolben mit seiner Kolbenstange an einem

Betätigungshebel des Steuerventis angreift und der auf Zugkraft ansprechende Arm mit einem Endstück an einem Schieber gleitet, der auf der Kolbenstange

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geführt ist und durch die Feder beim normalen Be- der 62 gleitend geführt ist, welcher mit einem trieb gegen einen festen Bund der Kolbenstange ge- strömungsfähigen Medium, wie Öl, gefüllt ist. Eine drückt wird. Durchlaßöffnung 63 mit einem bestimmten Quer-

Die beiden letztgenannten Ausgestaltungen der schnitt, die in dem Kolben 61 vorgesehen ist, sorgt neuen Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, daß 5 dafür, daß bei Bewegungen des Kolbens 61 ein ölbei ihnen sowohl eine plötzliche Steigerung als auch austausch zwischen dem Innenraum des Zylinders 62 eine plötzliche Senkung der Größe der Zugkraft er- und der Umgebung stattfindet und daß der Kolben faßt und dahingehend beeinflußt wird, daß das Auf- der ihn bewegenden Kraft einen bestimmten Widertreten der genannten Nebenerscheinungen vermieden stand entgegensetzt.

wird. ίο Die auf diese Weise gedämpften oder gebremsten

Eine Verhinderung übermäßig rasch ablaufender Bewegungen des Kolbens 61 werden von der Kolben-Absenkbewegungen des Gerätes usw. bei plötzlichem stange 46 auf einen Steuerhebel 30 übertragen, der starkem Absinken der Zugkraft ist zwar bereits vor- »schwimmend« angeordnet ist und der zur Betätigeschlagen worden. Zur Lösung der der Erfindung gung des Ventils 12 dient. An einem Ende 31 ist der zugrunde liegenden Aufgabe reicht diese Maßnahme 15 Steuerhebel 30 in bekannter Weise mit einem Handjedoch nicht aus, weil sie plötzliche Steigerungen der hebel zur Betätigung des Krafthebers verbunden. Größe der Zugkraft nicht berücksichtigt. Die bisher beschriebenen Teile der Zugkraftsteue-

Bei einer anderen weiteren Ausgestaltung der rung und des Krafthebers entsprechen dem bekannneuen Vorrichtung sieht die Erfindung vor, daß ein ten Aufbau.

zweiter auf der Kolbenstange geführter Schieber 20 Zur Vermeidung der eingangs genannten Nebendurch die zweite Feder auf der anderen Seite des erscheinungen sind zwischen dem Arm 45 und der Endstückes und des festen Bundes ebenfalls gegen Kolbenstange 46 eine Feder 68 und eine weitere Fediesen Bund gedrückt wird. der 67 eingeschaltet. Beide Federn sind auf die KoI-

Schließlich kennzeichnet sich noch eine Ausge- benstange 46 aufgeschoben. Auf der Länge der KoI-staltung der neuen Vorrichtung dadurch, daß die 25 benstange 46, zwischen den beiden Federn ist ein Feder einen in die Leitung zwischen der Pumpe fester Anschlag 64 vorgesehen, gegen den jede der und dem Arbeitszylinder eingeschalteten Kolben ab- Federn einen Schieber 65 bzw. 66 drückt. Dabei stützt, der bei normalem Betrieb über enge Bohrun- stützt sich die Feder 68 auf dem Kolben 61 und die gen und einen Auslaß Druckflüssigkeit zum Arbeits- Feder 67 auf einem an der Kolbenstange 46 bef estigzylinder gelangen läßt, aber bei übermäßig rascher 30 ten Bund 70 ab. Die zu beiden Seiten des Anschlages Zunahme der Zugkraft und dadurch bedingter Ver- 64 angeordneten Schieber 65 und 66 sind auf der stellung des Steuerventils einen zu den engen Boh- Kolbenstange 46 gleitend geführt und können gegen rungen parallel geschalteten zweiten, zunächst engen, den Widerstand der zugehörigen Feder verschoben aber bei zunehmender Verschiebung des Kolbens sich werden.

erweiternden Durchlaß nach und nach freigibt. 35 Der Arm 45, der die zugkraftabhängigen Bewegun-

Für die Merkmale der Unteransprüche 3 und 4 gen der Welle 41 auf die Kolbenstange 46 zu überwird ein Schutz nur in Verbindung mit den Merk- tragen hat, weist an seinem Ende eine Rolle 69 od. malen des Hauptanspruches beansprucht. Ein Aus- dgl. auf, die zwischen den beiden Schiebern 65 und führungsbeispiel der neuen Vorrichtung ist in den 66 liegt.

Zeichnungen dargestellt. 40 Die beiden Federn 68 und 67 sind so bemessen,

F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung der daß sie bei normalem Betrieb des Krafthebers, d. h. neuen Vorrichtung mit den zugehörigen Teilen des bei normalen Zugkraftänderungen, nicht nachgeben, Krafthebers; so daß die Bewegungen des Armes 45 so auf die

F i g. 2 stellt die konstruktive Ausbildung der Vor- Kolbenstange 46 übertragen werden, als wäre diese richtung gemäß F i g. 1 dar; 45 ohne Zwischenschaltung der Federn mit dem Arm 45

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer verbunden. Dementsprechend ändert sich auch an weiteren Ausgestaltung der neuen Vorrichtung. der Betätigung des Steuerventils 12 gegenüber dem

In den Figuren sind nur die wesentlichen, insbe- bekannten Arbeiten durch die beiden Federn nichts, sondere zum Verständnis der neuen Vorrichtung not- Die beiden Federn 67 und 68 werden erst dann

wendigen Teile des Krafthebers und der Zugkraft- 5° wirksam, wenn die Zugkraft plötzlichen großen Ansteuerung dargestellt. derungen unterworfen ist und der Arm 45 schnelle, Dies sind eine Pumpe 10, ein Steuerventil 12 und plötzliche Bewegungen ausführt. Der Widerstand, ein Arbeitszylinder 15. Der Kolben des Arbeitszylin- den der Kolben 61 derartig schnellen Bewegungen ders 15 hebt und senkt in bekannter Weise das Hub- entgegensetzt, ist so groß, daß die Kraft der Federn gestänge. 55 überwunden wird und der betreffende Schieber 65 Die Zugkraft wird im dargestellten Beispiel vom oder 66 auf der Kolbenstange 46 gleitet und die zuunteren Lenker 13 auf einen Arm 40 übertragen, der gehörige Feder 67 oder 68 zusammendrückt. Der an einer drehbar gelagerten Querwelle 41 angreift. raschen und plötzlichen Bewegung des Armes 45 Ein zweiter Arm 52 dieser Welle 41 wirkt mit einer folgt die Kolbenstange 46 daher nur allmählich, doppeltwirkenden Ausgleichsfederung 50, 54 zusam- 60 Dementsprechend wird auch der Steuerhebel 30 nur men. Unter Einwirkung der Zugkraft führt die Welle allmählich und sanft bewegt und das Ventil 12 nur Drehbewegungen gegen den Widerstand der Aus- langsam verstellt, so daß keine unzulässig raschen gleichsfederung 50, 54 aus. und die eingangs genannten Nebenerscheinungen aus-Ein weiterer drehfest mit der Welle 41 ver- lösenden Bewegungen des Hubgestänges möglich bundener Arm 45 überträgt diese zugkraftabhän- 65 sind. Bei der beschriebenen Ausgestaltung der Vorgigen Bewegungen der Welle 41 auf eine Kolben- richtung (F i g. 1) gibt die Feder 68 bei plötzlichem stange 46. An einem Ende dieser Kolbenstange 46 Zugkraftanstieg und die Feder 67 bei plötzlichem ist ein Kolben 61 befestigt, der in einem Zylin- Absinken der Zugkraft nach.

Die Fig. 2 zeigt eine praktische Ausführung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Die Teile, die den bereits erwähnten Teilen entsprechen, tragen in Fig. 2 die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1.

Die Unterschiede zwischen den beiden Darstellungen sind nur geringfügig. An Stelle des Armes 45 in Fig. 1 tritt in Fig. 2 ein als kräftige Blattfeder ausgebildeter Arm 45, der in einer Hülse 69 endet, die auf dem Anschlag 64 der Kolbenstange 46 gleitend geführt ist und gegen die die Schieber 65 und 66 sinngemäß wie in Fig. 1 drücken. Es ergibt sich die gleiche Funktion, wie sie in F i g. 1 bereits beschrieben ist. Die Durchlaßöffnung 63 ist bei dieser Ausgestaltung der Vorrichtung nicht im Kolben 61, sondern im Zylinder 62 vorgesehen.

Während die Vorrichtungen gemäß F i g. 1 und 2 eine zu rasche Druckölzufuhr zum Arbeitszylinder dadurch verhindern, daß das Steuerventil 12 durch mechanische Einrichtungen, insbesondere die Federn 67 und 68 und den Kolben 61, vor einer zu raschen Betätigung im Sinne einer Druckölzufuhr oder eines Abfließens geschützt wurde, wird bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung eine hydraulisch arbeitende Einrichtung verwendet, um eine zu rasche Betätigung des Krafthebers zu verhindern.

Soweit es sich um gleiche oder gleich wirkende Teile handelt, sind in Fig. 3 die gleichen Bezugszahlen gültig wie in den Fig. 1 und 2.

Bei der in der F i g. 3 gezeigten Vorrichtung bleibt das Steuerventil 12 unbeeinflußt, und die Verbindung des Steuerventils mit einem zugkraftabhängig bewegten Glied ist in üblicher Weise ausgebildet.

Eine zu rasche Betätigung des Krafthebers wird bei der in der F i g. 3 dargestellten Vorrichtung durch ein Ventil 80 verhindert, welches zwischen dem Arbeitszylinder 15 und der Pumpe 10 in einem Strang 16 A der Förderleitung 16 der Pumpe 10 eingeschaltet ist. Die Förderleitung 16 verzweigt sich in gewohnter Weise und weist einen zweiten zum Steuerventil 12 führenden Strang 16 B auf. Die Pumpe 10 ist weiterhin mit einem Saugrohr 14 ausgerüstet.

Das Ventil 80 weist ein als geschlossener Zylinder 83 ausgebildetes Gehäuse auf, in welches auf einer Stirnseite die von der Pumpe 10 kommende Förderleitung 16 A einmündet und auf dessen Länge der zum Arbeitszylinder 15 führende Strang 16^4 der Förderleitung angeschlossen ist. Das Gehäuse 83 weist eine innere zylindrische Bohrung 85 auf, in welcher ein Ventilschieber 84 dicht geführt ist. Der Drucköleintrittsöffnung 81 auf der Stirnseite des Gehäuses kehrt der Ventilschieber 84 ein konisch verjüngtes Ende 88 zu, während das andere Ende des Ventilschiebers 84 auf einer Druckfeder 89 ruht, die sich auf dem Gehäuse 83 bzw. dessen innerer Wandung abstützt. Unter dem Einfluß dieser Feder 89 ruht der Ventilschieber bei konstanten Arbeitsbedingungen des Krafthebers auf der Stirnseite des Gehäuses, welche die Eintrittsöffnung 81 aufweist. In Verlängerung der Eintrittsöffnung 81 ist der Ventilschieber 84 auf seiner gesamten Länge von einer axialen Bohrung 86 durchsetzt, die sich in den die Feder 89 aufnehmenden Teil des Ventilinnenraumes öffnet. Zum Anschluß der zum Arbeitszylinder 15 führenden Rohrleitung 16 A ist auf der Länge des Gehäuses 83 eine Austrittsöffnung 82 vorgesehen, die bei der bereits genannten normalen Lage des Ventilschiebers 84 mit einer radial verlaufenden Bohrung 87 kommuniziert, die den Ventilschieber 84 hinter dem konisch verjüngten Teil 88 durchsetzt und die in die axial verlaufende Bohrung 86 einmündet. So ist beim Ruhe- oder Gleichgewichtszustand des Krafthebers eine Verbindung der Pumpe 10 mit dem Arbeitszylinder 15 sichergestellt.

Wenn eine Veränderung der Zugkraft eintritt oder eine Betätigung des Krafthebers erwünscht ist, wird das Steuerventil 12 betätigt und sucht die Druckölzufuhr zum Arbeitszylinder 15 in gleichem Sinne zu steigern. Das führt zu einem Druckabfall in den Bohrungen 86 und 87 des Ventilschiebers 84, durch welchen sich auf den beiden Stirnflächen des Ventilschiebers ein unterschiedlicher Druck aufbaut. Die Druckdifferenz wirkt der Kraft der Feder 89 entgegen und verschiebt den Ventilschieber 84 so weit, daß der konisch verjüngte Teil 88 vor die Austrittsöffnung 82 gelangt und in Abhängigkeit von der herrschenden Druckdifferenz einen mehr oder weniger großen Durchströmquerschnitt freigibt.

Durch entsprechende Dimensionierung der Feder 89, des konisch verjüngten Teiles 88 des Ventilschiebers 84 und durch entsprechende Bemessung der Querschnitte der Bohrungen 86 und 87 kann erreicht werden, daß jeweils nur eine allmähliche und sanfte Steigerung der Druckölzufuhr möglich ist, bei der eine übermäßig rasche Betätigung des Krafthebers nicht eintritt.

Parallel zum Ventil 80 ist in die Rohrleitung 16 A ein zweites sogenanntes Rückschlagventil 91 eingeschaltet, welches normalerweise geschlossen ist und erst beim Absenken des Krafthebers öffnet. Wenn dieses Ventil 91 zugleich als Drosselventil ausgebildet ist, dann kann durch Begrenzung der Strömung auch ein übermäßig rasches Absenken des Krafthebers verhindert werden.

Das Ventil 91, das über Rohrleitungen 90 in den Strang 16 A eingeschaltet ist, weist eine federbelastete Kugel 92 auf, die das Ventil so lange geschlossen hält, wie der auf der Kugel lastende Druck die Kraft der Feder 93 nicht überwindet.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Zugkraft vom unteren Lenker auf eine zugkraftabhängig bewegbare Einrichtung übertragen. Diese Übertragung der Zugkraft ist für die neue Vorrichtung nicht bindend, es kann auch eine normale Übertragung durch den bekannten oberen oder Steuerlenker des Hubgestänges erfolgen.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist weiterhin das Steuerventil druckseitig an die Pumpe 10 angeschlossen, und es regelt in bekannter Weise die Bewegungen des Krafthebers durch Veränderung der aus diesem Ventil in den Sumpf zurückfließenden Ölmenge.

Auch diese Ausgestaltung ist für die Funktion der neuen Vorrichtung nicht bindend; sie arbeitet mit dem gleichen Erfolg auch bei einem in die Saugleitung 14 der Pumpe 10 eingeschalteten Steuerventil 12.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Konstanthaltung der Zugkraft zwischen einem Ackerschlepper und einem Anhängegerät bei einem hydraulischen Kraftheber, gekennzeichnet durch eine Feder (68, 89), die einen sich abhängig von der Zugkraft bewegenden und durch seine Bewegung den Zufluß von Druckflüssigkeit von der Pumpe (10) zum Arbeitszylinder (15) beeinflussenden Kolben

(61, 84) abstützt und so bemessen ist, daß sie bei den normalerweise auftretenden langsamen Änderungen der Zugkraft nicht merklich nachgibt, aber bei übermäßig rascher Zunahme der Zugkraft durch Nachgeben den Anstieg der Druckflüssigkeitszufuhr zum Arbeitszylinder (15) verlangsamt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zuflußanstieg verlangsamende Feder (68) zwischen einem auf Zugkraft ansprechenden Arm (45) und den an dem Kolben (20) des Steuerventils (12) angeschlossenen Kolben (61) eines Dämpfers (60) eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auf Zugkraft ansprechenden Arm (45) und dem Dämpferkolben (61) noch eine weitere Feder (67) eingeschaltet ist, die so angeordnet und bemessen ist, daß sie bei den normalerweise auftretenden langsamen Änderungen der Zugkraft nicht merklich nachgibt, aber bei übermäßig rascher Abnahme der Zugkraft zusammengedrückt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkolben (61) mit seiner Kolbenstange (46) an einem Betätigungshebel (30) des Steuerventils (12) angreift und der auf Zugkraft ansprechende Arm (45) mit einem Endstück (69) an einem Schieber (66) gleitet, der auf der Kolbenstange (46) geführt ist und durch die Feder (68) beim normalen Betrieb gegen einen festen Bund (64) der Kolbenstange (46) gedrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter auf der Kolbenstange (46) geführter Schieber (65) durch die zweite Feder (67) auf der anderen Seite des Endstückes (69) und des festen Bundes (64) ebenfalls gegen diesen Bund gedrückt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (89) einen in die Leitung zwischen der Pumpe (10) und dem Arbeitszylinder (15) eingeschalteten Kolben (84) abstützt, der bei normalem Betrieb über enge Bohrungen (86, 87) und einen Auslaß (82) Druckflüssigkeit zum Arbeitszylinder (15) gelangen läßt, aber bei übermäßig rascher Zunahme der Zugkraft und dadurch bedingter Verstellung des Steuerventils (12) einen zu den engen Bohrungen (86, 87) parallel geschalteten zweiten, zunächst engen, aber bei zunehmender Verschiebung des Kolbens (84) sich erweiternden Durchlaß (88) nach und nach freigibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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