DE19743801A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbstfahrenden Erntemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbst fahrenden Erntemaschine mit einer Verstellpumpe zum Fördern einer Hydraulikflüssig­ keit und mit mindestens einem dem Hydraulikzylinder zuge­ ordneten Ventil.

Zur Betätigung von Hydraulikzylindern, denen beispielsweise ein Vorsatz einer Erntemaschine oder ein Förderer derselben zugeordnet ist, ist ein hydraulischer Regelkreis bekannt, der Verstellpumpen und proportionale Wegeventile aufweist und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bedarf eines mit dem Hydraulikzylinder verbundenen Verbrauchers ein entsprechen­ des Fördervolumen einstellt.

Ferner ist aus der WO 97 02 432 A1 ein hydraulischer Regel­ kreis bekannt, der in Abhängigkeit von mehreren Zustands­ größen die Stellung eines Steuerventils einerseits und den von der Pumpe gelieferten Volumenstrom andererseits derart bestimmt, daß der Kolben des Hydraulikzylinders eine ge­ wünschte Lage einnimmt. Die aus dem Stand der Technik be­ kannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie für den Einsatz in selbst fahrenden Erntemaschinen rela­ tiv aufwendig und kostenintensiv sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbst fahrenden Erntemaschine anzugeben, die auf einfache Weise eine ko­ stengünstige und effektive Steuerung von Hydraulikzylindern gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil als Schaltventil ausgebildet ist und daß das Schaltventil und die Verstellpumpe derart elek­ trisch ansteuerbar sind, daß das von der Verstellpumpe ge­ lieferte Fördervolumen an den Bedarf des Hydraulikzylinders angepaßt ist.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß auf Anforderung schnell und in ausreichendem Maße das er­ forderliche Fördervolumen zur Betätigung des Hydraulikzy­ linders bereitgestellt werden kann. Dies wird ermöglicht durch die Kombination eines schnellschaltenden Schaltven­ tils und einer Verstellpumpe, die jeweils elektrisch betä­ tigbar sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Verstell­ pumpe einerseits und das Schaltventil andererseits mit ei­ ner elektrischen Steuereinheit verbunden, die Mittel zur Erzeugung von Stellsignalen in Abhängigkeit von einem vor­ gegebenen Betätigungssignal aufweist. Die elektrische Steu­ ereinheit ermöglicht eine bedarfsgerechte Ansteuerung der Verstellpumpe, so daß zentral eine verbraucherabhängige An­ steuerung des entsprechend zugeordneten Hydraulikzylinders bewirkt wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung erzeugt die elektri­ sche Steuereinheit ein Pumpen-Stellsignal, das eine stufen­ lose Einstellung des von der Verstellpumpe gelieferten För­ dervolumens ermöglicht. Hierdurch kann den unterschiedli­ chen Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Länge des Hubes Rechnung getragen werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die elektri­ sche Steuereinheit Mittel zur Speicherung von Steuerkurven für mehrere Hydraulikzylinder auf, so daß Hydraulikzylinder automatisch in vorgegebener Reihenfolge betätigt werden können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind den Schaltven­ tilen jeweils ein Stromventil vorgeschaltet, mittels dessen der zu den jeweiligen Hydraulikzylindern geleitete Förder­ strom eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist ein Strom­ ventil als 3-Wege-Stromregelventil ausgebildet, das einem ersten Hydraulikzylinder zugeordnet ist, wobei ein konstan­ ter Volumenstrom zu weiteren Hydraulikzylindern abgezweigt wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach ei­ nem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach ei­ nem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Betätigung von Verbrauchern von selbstfahrenden Erntemaschinen verwendet werden. Beispielsweise kann ein Erntemaschinenvorsatz in vertikaler Richtung bewegt oder um eine horizontale Achse verschwenkt werden. Weiterhin kann die Vorrichtung zur Be­ tätigung eines schwenkbaren Korntankauslaufrohres, Förde­ rers bzw. Schrägförderers für das Erntegut oder für das Verschwenken eines Anbauhäckslers als Verbraucher verwendet werden.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung einen einzigen Hydraulikzylinder 1 auf zur Betätigung eines Verbrauchers. Eine Verstellpumpe 2 ist vorgesehen zur Förderung einer Hydraulikflüssigkeit in ei­ ner Förderleitung 3 von einem Tank 4 zu einem Schaltventil 5. Das Schaltventil 5 ist mittels einer weiteren Förderlei­ tung 6 mit einem Anschluß des Hydraulikzylinders 1 verbun­ den. Eine auf der gegenüberliegenden Seite des Hydraulikzy­ linders 1 angeschlossene Ablaufleitung 7 führt die Hydrau­ likflüssigkeit drucklos über das Schaltventil 5 zurück zu dem Tank 4.

Der Hydraulikzylinder 1 weist eine Kolbenstange 8 mit einem an demselben endseitig anschließenden Kolben 9 auf, die be­ weglich in dem Hydraulikzylinder 1 gelagert sind. Ein frei­ es Ende der Kolbenstange 8 erstreckt sich außerhalb des Hy­ draulikzylinders 1 und ist mit einem nicht dargestellten Verbraucher wirkverbunden.

Die Verstellpumpe 2 ist als Axialkolbenpumpe ausgebildet und ist elektrisch betätigbar. Zu diesem Zweck ist die Ver­ stellpumpe 2 durch eine elektrische Leitung 10 mit einer elektrischen Steuereinheit 11 elektrisch verbunden. Das Schaltventil 5 ist als 4/3-Wegeventil ausgebildet und elek­ tromagnetisch betätigbar. Zu diesem Zweck weist das Schalt­ ventil 5 eine elektrische Verbindungsleitung 12 zu der elektrischen Steuereinheit 11 auf. Die Steuereinheit 11 ist eingangsseitig mit einem Tastenelement 13 elektrisch ver­ bunden, das vorzugsweise in einem Führerhaus der Erntema­ schine angeordnet ist.

Durch Betätigung des Tastenelements 13 kann beispielsweise ein mit dem Hydraulikzylinder 1 verbundener Verbraucher in eine vorgegebene Position verschwenkt werden. Das Ta­ stenelement 13 gibt ein Betätigungssignal an die Steuerein­ heit 11 ab, das Mittel zur Erzeugung eines Pumpen- Stellsignals einerseits und zur Erzeugung eines Ventil- Stellsignals andererseits aufweist. Das Pumpen-Stellsignal wird über die elektrische Leitung 10 an die Verstellpumpe 2 übertragen, wobei die Größe des Pumpen-Stellsignals zu ei­ nem verbraucherabhängigen Volumenstrom korrespondiert. Das über die elektrische Verbindungsleitung 12 das Schaltventil 5 beaufschlagende Ventil-Stellsignal schaltet das Ventil 5 derart, daß der Kolben 9 in eine vorgegebene Richtung be­ wegt wird.

Alternativ kann die Steuereinheit 11 auch zur Steuerung mehrerer Verstellpumpen 2 bzw. Schaltventile 5 dienen, wo­ bei verbraucherabhängige Daten den jeweiligen Verstellpum­ pen 2 und Ventilen 5 zugeordnet sind. Zu diesem Zweck weist die elektrische Steuereinheit 11 einen integrierten Schalt­ kreis auf.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist eine elektrische Steuereinheit 15 vorgesehen, die zur An­ steuerung einer Verstellpumpe 16 und mehrerer Schaltventile 17, 17', 17'' dient. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 15 über eine Steuerleitung 18 mit der Verstellpumpe 16 und Steuerleitungen 19, 19', 19'' mit den Schaltventilen 17, 17', 17'' verbunden. Die Verstellpumpe 16 ist druckseitig mit einem 3-Wege-Stromregelventil 20 verbunden, dessen er­ ster Ausgang über das Schaltventil 17 mit einem ersten Hy­ draulikzylinder 21 verbunden ist. Ein zweiter Ausgang des 3-Wege-Stromregelventils 20 ist jeweils über ein 2-Wege- Stromregelventil 22, 22' sowie entsprechenden Schaltventi­ len 17', 17'' mit einem zweiten Hydraulikzylinder 21' bzw. einem dritten Hydraulikzylinder 21'' verbunden. Das 3-Wege- Stromregelventil 20 ist derart ausgebildet, daß ein kon­ stanter Volumenstrom in Richtung der beiden Hydraulikzylin­ der 21', 21'' abgezweigt wird, wobei die 2-Wege- Stromregelventile 22, 22' eine gleichmäßige Verteilung auf Hydraulikzylinder 21', 21'' bewirken.

Eingangsseitig ist die Steuereinheit 15 jeweils mit einem Tastenelement 23, einem Hebelelement 24 und einem Multi­ funktionsgriff 25 als Eingabeelemente verbunden. Diese Ein­ gabeelemente 23, 24, 25 sind jeweils einem Hydraulikzylin­ der 21, 21', 21'' zugeordnet. Bei Ansteuerung eines einzi­ gen Hydraulikzylinders 21 mittels Betätigung des Tastenele­ ments 23 erfolgt ein an die Verstellpumpe 16 gerichtetes Pumpen-Stellsignals solcher Höhe, daß ein bedarfsgerechter Volumenstrom erzeugt wird, der über ein mittels eines Ven­ til-Stellsignals der Steuereinheit 15 angesprochenes Schaltventil 17 zu dem Hydraulikzyliner 21 gefördert wird. Bei gleichzeitiger Betätigung aller Eingabeelemente 23, 24, 25 wird ein entsprechend höheres Pumpen-Stellsignal an die Verstellpumpe 16 abgegeben. Das 3-Wege-Stromregelventil 20 in Verbindung mit den 2-Wege-Stromregelventilen 22, 22' ge­ währleistet eine gleichmäßige Verteilung des Volumenstroms an die Hydraulikzylinder 21, 21', 21''.

Zusätzlich kann ein Sensor 26 mit der elektrischen Steuer­ einheit 15 elektrisch verbunden sein, so daß in Abhängig­ keit von einem Sensorsignal ein bestimmter Hydraulikzylin­ der 21, 21', 21'' angesprochen wird. Beispielsweise kann mittels des Sensors 26 die Kontur des Bodens detektiert werden, wobei in der Steuereinheit 15 ein korrespondierend langes Pumpen-Stellsignal bestimmter Höhe und ein dem ent­ sprechenden Ventil zugeordnetes Ventil-Stellsignal erzeugt wird, so daß der entsprechend dem Schneidwerk zugeordnete Hydraulikzylinder eine bestimmte Schnitthöhe gewährleisten kann. Zu diesem Zweck weist die Steuereinheit 15 einen Mi­ krocontroller 28 auf, in dem die Rechenoperationen zur Er­ zeugung der Stellsignale durchgeführt werden. Weiterhin können in einem Speicher des Mikrocontrollers 28 verbrau­ cherabhängige Steuerungsdaten abgelegt sein, die bei Ände­ rung oder Erweiterung der zu betätigenden Verbraucher her­ angezogen werden können.

Beispielsweise kann der Sensor 26 zusammen mit dem Multi­ funktionsgriff 25 auf einen ersten Hydraulikzylinder 21 wirken. Dabei bewirkt das Sensorsignal eine Voreinstellung des Schneidwerks bei Vorliegen einer Bodenunebenheit. Mit­ tels des Multifunktionsgriffs 25 kann die Bedienperson die Richtung der Schneidwerkbewegung korrigierend durch Ver­ schwenken eines Haltegriffs 29 des Multifunktionsgriffs 25 in eine oder in eine entgegengesetzte Richtung nachstellen. Bei dieser Ausführung dient der Sensor 26 im Zusammenwirken mit der Steuereinheit 15 als Vorstellglied, während später oder gleichzeitig eine genaue Einstellung des Verbrauchers manuell vorgenommen wird. Auf diese Weise kann schneller auf äußere Störeinflüsse reagiert werden, wobei die Bedien­ person in seiner Konzentration entlastet wird.

Alternativ kann der Multifunktionsgriff 25 mit der Steuer­ einheit 15 derart verbunden sein, daß durch Drücken einer Taste 30 des Multifunktionsgriffs 25 ein den Hydraulikzy­ linder 21 steuerndes Pumpen-Stellsignal abgegeben wird, währenddessen durch Verschwenken des Haltegriffes 29 zu­ sätzlich die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 9 des Hydraulikzylinders 21 beeinflußt wird. Beispielsweise kann durch Bewegung des Haltegriffes 29 aus einer Nullstellung nach vorne eine erhöhte Geschwindigkeit des Kolbens in eine erste Richtung und durch Bewegung des Haltegriffs 29 nach hinten eine erhöhte Geschwindigkeit des Kolbens in eine entgegengesetzte Richtung bewirkt werden. Zu diesem Zweck wird in Abhängigkeit von dem Steuersignal des Multifunkti­ onsgriffs 25 ein entsprechendes Pumpen-Stellsignal an die Pumpe abgegeben, die stufenlos einstellbar ist und einen entsprechend angepaßten Volumentstrom erzeugt.

Ein weiterer Vorteil der nach der erfindungsgemäßen Vor­ richtung vorgesehenen schaltungstechnischen Verknüpfung der Verstellpumpe 2 einerseits mit dem Schaltventil 5 anderer­ seits liegt darin, daß Geräusche infolge von Bewegungen der Hydraulikleitungen 3, 6, 7 oder weiteren bei starken Druck­ schwankungen in dem Hydraulikkreis weitgehend vermieden werden.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Anzahl von Hy­ draulikzylindern beschränkt. Es können selbstverständlich noch weitere Verbraucher an den Hydraulikkreis angeschlos­ sen werden, wobei entsprechende Stromregelventile vorge­ schaltet sind.

Alternativ kann die Verstellpumpe 2 durch ein rampenförmi­ ges Pumpen-Stellsignal angesteuert werden, wobei ein vorge­ gebener Kolbenhub der Verstellpumpe 2 fest eingestellt wird. Der Kolben der Verstellpumpe 2 wird hierbei nach ei­ ner bestimmten Kennlinie in die eine Richtung und dann wie­ der in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Danach kann das entsprechende Schaltventil abgeschaltet werden.

Aufgrund der hohen Frequenz der Verstellpumpe 2, die zu der Schaltzeit des Schaltventils korrespondiert, kann die Ver­ stellpumpe 2 innerhalb der Schaltzeit des Schaltventils in den Nullhub zurückgeschwenkt werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbst fahrenden Erntemaschine mit einer Verstell­ pumpe zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit und mit min­ destens einem dem Hydraulikzylinder zugeordneten Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Schaltventil (5, 17, 17', 17'') ausgebildet ist und daß das Schaltven­ til (5, 17, 17', 17'') und die Verstellpumpe (2, 16) der­ art elektrisch ansteuerbar sind, daß das von der Ver­ stellpumpe (2, 16) gelieferte Fördervolumen an den Bedarf des Hydraulikzylinders (1, 21, 21', 21'') angepaßt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellpumpe (2, 16) und das Schaltventil (5, 17, 17', 17'') mit einer elektrischen Steuereinheit (11, 15) elektrisch verbunden ist, die Mittel zur Erzeugung von Stellsignalen in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Be­ tätigungssignal eines Eingabeelements (23, 24, 25) auf­ weist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinheit (11, 15) ein Pumpen- Stellsignal an die Verstellpumpe (2, 16) abgibt, so daß die Verstellpumpe (2, 16) in Abhängigkeit von der Größe des Pumpen-Stellsignals stufenlos einen entsprechenden Fördervolumenstrom erzeugt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydraulikzylinder (21, 21', 21'') jeweils ein Stromregelventil (20, 22, 22') zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einer einzigen Verstellpumpe (16) mehrere Hydraulikzy­ linder (21, 21', 21'') angeschlossen sind, wobei ein ei­ nem ersten Hydraulikzylinder (21) zugeordnetes Stromre­ gelventil als 3-Wege-Stromregelventil (20) und die weite­ ren jeweils den Hydraulikzylindern (21', 21'') zugeordne­ ten Stromregelventile als 2-Wege-Stromregelventile (22, 22') ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (11) einen integrierten Schaltkreis aufweist, der die durch ein Eingabeelement (13) angesprochenen Steuerfunktionen an die Verstellpumpe (2) weiterleitet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (15) einen Mikrocontroller aufweist, der in Abhängigkeit von der Anzahl und Art der zu betätigenden Verbraucher ein entsprechendes Stellsignal generiert zur Steuerung einer Verstellpumpe (16).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (15) eingangsseitig mit einem Sensor (26) elektrisch verbunden ist und in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des Sen­ sors (26) ein Stellsignal zur Ansteuerung der Verstell­ pumpe (16) und an das entsprechende Schaltventil (17, 17', 17'') generiert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (15) mit einem Multifunktionsgriff (25) bestehend aus minde­ stens einer Taste (30) und einem bewegbaren Haltegriff (29) verbunden ist, wobei die Betätigungssignale des Hal­ tegriffs (29) und der Taste (30) in der elektrischen Steuereinheit (15) zur Erzeugung eines Stellsignals ver­ arbeitet werden.