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Regelsystem für eine Zugmaschine mit einem Hubwerk
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für Arbeitsgeräte Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem
Regelsystem für eine Zugmaschine mit einem Hubwerk für mit der Zugmaschine verbundene
Arbeitsgeräte nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Werden landwirtschaftliche Zugmaschinen, beispielsweise Ackerschlepper,
mit einem angebauten oder angehängten Arbeitsgerät, beispielsweise einem Pflug,
zur Bodenbearbeitung eingesetzt, so ist ein solches Gespann einer Vielzahl von laufend
wechselnden Belastungen ausgesetzt. Beim Pflügen können sich die Bodenverhältnisse
und damit die auf den Schlepper wirkenden Zugkräfte
ändern; das
Gelände kann hügelig sein und Steigung oder Gefälle können eine Erniedrigung oder
Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Schleppers erfordern.
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Zur Bodenbearbeitung stellt der Schlepperführer üblicherweise mit
Hilfe eines Sollwert gebers eine gewünschte Arbeitstiefe des Pflugs ein. Über ein
Hubwerk, das durch ein elektrohydraulisches Regelsystem betätigt wird, wird der
Pflug dann in der eingestellten Arbeitstiefe gehalten. Wird die Stellung des Hubwerks
in Abhängigkeit vom Arbeitswiderstand geregelt, so hat etne Änderung der Bodenverhältnisse
oder eine Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Schleppers jeweils eine Änderung
der Arbeitstiefe des Pflugs zur Folge. Bei Schleppern mit Schalt getrieben erfolgt
die Änderung der Arbeitstiefe sogar spunghaft.
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Aus der DE-AS 1 236 261 ist ein Regelungssystem bekannt, bei dem sprunghafte
Änderungen der Pflugtiefe durch eine automatische Anpassung des Sollwerts an die
Schaltgetriebestellung vermieden wird. Dabei sorgt jeweils beim Umschalten des Getriebes
auf eine andere Schaltstufe ein Geber für die Istwerte der
Fahrgeschwindigkeit,
der zugleich Geber für den Sollwert der Fahrgeschwindigkeit ist, über den Steuerschieber
des Krafthebers dafür, daß die Arbeitstiefe des Pflugs unverändert bleibt. Die Wirkung
des Pflugtiefenreglers wird durch die Stellungen des Schaltgetriebes beeinflußt.
Dafür ist ein zusätzliches mechanisches Gestänge erforderlich, das nachträglich
in das Hubwerk und an das Schaltgetriebe des Schleppers eingebaut werden muß. Diese
Maßnahmen sind - falls sie nachträglich überhaupt durchgeführt werden können -aufwendig.
Weiter ist die Anwendung dieses bekannten Systems auf Schlepper mit Schaltgetriebe
beschränkt.
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Bei Schleppern, die ein stufenloses Ubersetzungsgetriebe, beispielsweise
ein hydrostatisches Getriebe aufweisen, ist das bekannte System nicht einsetzbar.
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Aus der DE-OS 29 49 237 ist eine Regeleinrichtung bekannt, bei der
das Übersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes des Schleppers dann ausgeregelt
wird, wenn wenigstens eines der angetriebenen Schlepperräder durchrutscht. Dazu
sind an den angetriebenen Rädern und an einem nichtangetriebenen Rad, beispielsweise
einem Vorderrad oder einem zusätzlichen Tastrad, Drehzahlaufnehmer angebracht. Gleichzeitig
wird in Abhängigkeit vom Durchrutschen eines angetriebenen Schlepperrads die Stellung
der Hebevorrichtung geregelt. Der Radschlupf wird also dazu benutzt, die Pflugtiefe
zu regeln und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes anzupassen. Der
eigentliche Hubwerksregler wird jedoch nicht mit beeinflußt.
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Weiter fehlen die Rückführungen für die Lage des Hubwerks und die
vom Pflug auf den Schlepper ausgeübte Zugkraft, die dem Regelsystem erst ein stabiles
Verhalten
geben könnten. Im normalen Betrieb, wenn also ein Schlepperrad nicht durchrutscht,
bleibt die nachteilige Abhängigkeit der Arbeitstiefe des Pflugs von der Fahrgeschwindigkeit
des Schleppers erhalten.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Regelsystem mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Pflügen mit konstanter
Pflugtiefe unabhängig von der Schleppergeschwindigkeit erfolgt. Als weiterer Vorteil
ist anzusehen, daß das Regelsystem für alle Getriebearten geeignet ist.
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Gerade für stufenlose Getriebe, beispielsweise hydrostatische Getriebe,
ist das erfindungsgemäße Regelsystem anwendbar.
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Bestehende Schleppersysteme sind mit dem erfindungsgemäßen Regelsystem
leicht nachrüstbar, und zwar sogar dann, wenn der Schlepper bereits eine elektronische
Hubwerksregelung besitzt. Der im Regelsystem enthaltene Verstärker kann dann ohne
einen großen Aufwand in den Bedienteil des Schleppers mit eingebaut werden. Bei
neuen Schleppersystemen kann der Verstärker selbstverständlich von Anfang an in
die Elektronikschaltkreise integriert werden.
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Weiter von Vorteil ist, daß das erfindungsgemäße Regelsystem in Verbindung
mit allen gebräuchlichen Hubwerksregelungen verwendet werden kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Regelsystems
möglich.
Besonders vorteilhaft ist die Stabilität des Regelsystems
auch bei stufenlosen Übersetzungen, die wegen der Elastizität der Übersetzung leicht
ein Aufschaukeln der Regelung mit sich bringen können.
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Durch den Einbau eines elektrischen Filters im Steuersignalkreis entsteht
ein glattes Steuersignal, das nur den tatsächlichen Übersetzungsänderungen folgt.
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Zum Nachführen des Sollwerts kann beim erfindungsgemäßen Regelsystem
in vorteilhafter Weise auch noch die Zugkraft, die das Arbeitsgerät auf die Zugmaschine
ausübt, als Steuergröße benützt werden.
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Damit ist die Erfindung nicht auf Hubwerksregelungen beschränkt, die
lediglich von der Motorbelastung, der Motordrehzahl oder der zugeführten Treibstoffmenge
ausgehen.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur
zeigt schematisch einen Ackerschlepper mit einem angebauten Pflug, der über ein
Hubwerk elektrohydraulisch verstellt werden kann; in den Ackerschlepper ist ein
erfindungsgemäßes Regelsystem eingebaut.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Zeichnungsfigur umfaßt
ein Ackerschlepper 11 einen Antriebsmotor 12, dem ein Getriebe 13 nachgeschaltet
ist. Ueber geeignete Verbindungsmittel,
beispielsweise eine Kardanwelle
14, kann das in der Figur sichtbare Antriebsrad 15 angetrieben werden.
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Zwischen den Motor 12 und das Getriebe 13 ist ein erster Drehzahlaufnehmer
16 eingefügt. Am Ausgang des Getriebes 13 ist ein zweiter Drehzahlaufnehmer 17 angeordnet.
Ist das Getriebe 13 als Schaltgetriebe ausgebildet, so weist es einen Schalthebel
18 auf.
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In diesem Fall ist mit dem Schalthebel 18 ein Stufenschalter 19 gekoppelt.
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In der Zeichnungsfigur ist an den Schlepper 11 ein Pflug 21 über ein
Hubwerk 22 angebaut. Zwischen den Pflug 21 und den Schlepper li ist eine Zugkraftmeßvorrichtung
23 eingefügt. Das Hubwerkgestänge 22 ist über einen Hydraulikzylinder 24 verstellbar.
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Der Hydraulikzylinder 24 ist mit Hilfe eines Regelschiebers 25 verstellbar.
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Einer Vergleichsvorrichtung 26 wird sowohl das Ausgangssignal des
ersten Drehzahlaufnehmers 16 als auch des zweiten Drehzahlaufnehmers 17 zugeführt.
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Ausgangsseitig ist die Vergleichsvorrichtung 26 über ein Filter 27
mit einem Verstärker 28 verbunden.
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Dem Verstärker 28 wird außerdem das Ausgangssignal eines Sollwertgebers
29 zugeführt. Der Verstärker 28 und der Sollwertgeber 29 sind im Bedienteil 31 des
Schleppers 11 enthalten. Für den Fall daß der Schlepper 11 mit einem als Schaltgetriebe
ausgebildeten Getriebe 13 ausgestattet und damit ein Stufenschalter 19 vorgesehen
ist, ist der Ausgang des Stufenschalters 19 mit einem weiteren Eingang des Verstärkers
28 verbunden.
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In der Zeichnungsfigur ist weiter ein Summierer 32 vorgesehen. An
einen Eingang des Summierers 32 ist der Ausgang des Verstärkers 28 angeschlossen.
Bei Schleppersystemen, deren Motor 12 mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung 33 ausgestattet
ist, kann ein Ausgangssignal der Kraftstoffzumeßeinrichtung 33 einem anderen Eingang
des Summierers 32 zugeführt werden. Ist ein Schlepper 11 mit einer Zugkraftmeßvorrichtung
23 ausgestattet, so kann ein Ausgangssignal der Zugkraftmeßvorrichtung 23 an einen
weiteren Eingang des Summierers 32 geschaltet werden.
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Der Ausgang des Summierers 32 liegt am Eingang eines Hubwerkreglers
34. Über entsprechende Verbindungsleitungen steuert der Hubwerkregler 34 den Regelschieber
25.
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Mit Hilfe des Sollwert gebers 29 wird vom Schlepperführer die Arbeitstiefe
des Pflugs 21 eingestellt.
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Diese Steuerung erfolgt vom Sollwertgeber 29 über den Verstärker 28,
den Summierer 32, den Hubwerkregler 34, den Steuerschieber 25, den Hubzylinder 24
und das Hubwerkgestänge 22. Der erste Drehzahlaufnehmer 16 mißt nun die Eingangsdrehzahl
des Getriebes 13, der zweite Drehzahlaufnehmer 17 die Ausgangsdrehzahl des Getriebes
13. Mit Hilfe der Vergleichsvorrichtung 26 wird das momentane Übersetzungsverhältnis
des Getriebes 13 ermittelt. Mit dem Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung 26
wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers 28 gesteuert. Bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 13 wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers 28 und damit der dem
Hubwerkregler 34 effektiv zugeführte Sollwert des Sollwertgebers 29 verstellt. Durch
die Korrektur des
Sollwerts mit Hilfe des Verstärkers 28 ist es
möglich, die Arbeitstiefe des Pflugs 21 konstant zu halten.
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Bei stufenlosen Getrieben 13 kann das Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung
26 nicht konstant sein. Die Abweichungen können das Regelsystem instabil machen.
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Durch das Filter 27 wird das Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung
26 geglättet, und das Ausgangssignal des Filters 27 folgt im wesentlichen den tatsächlichen
Übersetzungsänderungen des Getriebes 13.
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Das Regelsystem erhält damit ein stabiles Verhalten.
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Ist der Schlepper 11 mit einem als Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebe
13 ausgestattet, so kann als zusätzliche oder alternative Steuerung des Verstärkungsgrads
des Verstärkers 28 die Schaltstellung des Stufenschalters 19 herangezogen werden,
der mit dem Schalthebel 18 gekoppelt ist.
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Da die Arbeitstiefe des Pflugs 21 nicht nur vom Übersetzungsverhältnis
des Getriebes 36, sondern - wie oben schon geschildert - auch von der Fahrgeschwindigkeit
und/oder der Motorlast und/oder Zugkraft abhängig ist, wird dem Ausgangssignal des
Verstärkers 28 noch wenigstens ein Signal aufgeschaltet, das mindestens einer dieser
Größen äquivalent ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind dazu zwei Möglichkeiten
angegeben, die für sich oder gemeinsam angewandt werden können.
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Wird der Schlepper 11 beispielsweise mit einem als Dieselmotor ausgebildeten
Motor 12 angetrieben und ist dafür eine als Einspritzpumpe vorgesehene Kraftstoffzumeßvorrichtung
53 vorgesehen, so kann ein Ausgangssignal der Kraftstoffzumeßvorrichtung 33 dem
Summierer
32 zugeführt werden. Ist eine Zugkraftmeßvorrichtung 23 vorhanden, so kann das Ausgangssignal
der Zugkraftmeßvorrichtung 23 auf den Summierer 32 geschaltet werden. Dem vom Verstärker
28 abgegebenen Steuersignal wird dann wenigstens eines der beiden Signale aus der
Kraftstoffzumeßvorrichtung 33 oder aus Zugkraftmeßvorrichtung 23 gewonnenen Signale
überlagert, bevor es den Hubwerkregler 34 erreicht.