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Hydraulischer Kraftheber für Schlepper
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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftheber für Schlepper
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.
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Mit solchen, am Heck der Ackerschlepper angeordneten Krafthebern mit
Regelhydraulik lassen sich widersprüchliche Forderungen der landtechnischen Praxis
nach einem schweren Schlepper für schwere Zugarbeit einerseits und leichte Schlepper
für Pflegearbeiten andererseits in Grenzen erfüllen. Bei bekannten Krafthebern erfüllt
die Regelhydraulik dabei drei Funktionen: die Regelung des Zugwiderstandes, die
Regelung der Lage des Anbaugerätes und eine Kombination beider Regelungsarten. Die
Wahl der Regelungsart wird an einem Vorwahlhebel vorgenommen und richtet sich nach
dem Einsatz des Schleppers. Dabei kommt die Zugwiderstandsregelung bei Anbaugeräten,
z.B. Plügen, Tiefenlockerer, zur Anwendung, die große Zugleistung erfordern. Eine
Erhöhung der Zugkraft bewirkt eine Hubbewegung des Krafthebers, eine Verringerung
einer Senkbewegung. Die Lageregelung wird für Anbaugeräte benötigt, die in einer
bestimmten Höhe über dem Boden arbeiten sollen und/oder keine große Zugleistung
erfordern.
Auch werden Anbaupflüge in Lageregelung betrieben, wenn
bei stark wechselndem Boden und ebenen Gelände eine in etwa gleichmäßige Furchentiefe
erzielt werden soll. Die Kombination aus Zugwiderstands- und Lageregelung schwächt
durch Verstellen des Vorwahlhebels den Einfluß der Zugwiderstandsregelung auf den
Regel vorgang zu Gunsten der Lageregelung ab und umgekehrt.
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Hohe Ernteerträge und gleichbleibende ßo&'enfruchtbarkeit können
bei immer stärker geforderter sparsamster Verwendung von Düngemitteln nur durch
optimales Aufbereiten des Bodens erzielt werden, wozu u.a. ein bodengerechtes Pflügen
mit Sicherstellung einer über große Strecken konstanten Furchentiefe von wesentlicher
Bedeutung ist. Die bisherigen mit Anbaupflügen betriebenen Kraftheber garantieren
mit ihrer in Zugwiderstands- oder Lageregelung arbeitenden Regelhydraulik die Gleichmäßigkeit
der Furchentiefe nur unter sehr eingeschränkten Bedingungen, nämlich bei annähernd
gleichmäßiger Bodenstruktur und im ebenen Gelände. Bei wechselnden Böden erhöht
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verringert sich der Zugwiderstand laufend. Die Folge ist ein Anheben
oder Absenken des Pfluges, so daß die Furchen sehr unterschiedlich tief gepflügt
werden. Das gleiche gilt für stark welligem oder feuchtem Boden, womit Nickbewegungen
bzw. Einsinken des Schleppers zu rechnen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Kraftheber
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß unter allen realistischen Boden-und
Geländebedingungen im Pflugbetrieb eine Furchentiefe mit relativ hoher Konstanz
erzielt werden kann.
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Die Aufgabe ist bei einem hydraulischen Kraftheber der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil
des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftheber führen Abstandsänderungen der
Arbeitsgerät-Ankopplungspunkte zur Bodenoberfläche, die z.B. bedingt sind durch
Nickbewegungen oder Einsinken des Schleppers, zu Änderungen der Lage des Bodenabtasters
relativ zu dessen Anlenkpunkt am Schlepper oder am Arbeitsgerät. Diese Lageänderung
des Bodenabtasters wird über das Hebelgetriebe auf den Istwerthebel übertragen,
der im Regelventil einen Hub- oder Senkimpuls auslöst, dessen Dauer durch die Istwerthebel-Rückführvorrichtung
begrenzt wird. Nach Rückführung des Istwerthebels bleibt der Hubzylinder in der
neuen Position hydraulisch verriegelt, bis der Bodenabtaster seine Lage relativ
zum Schlepper oder Arbeitsgerät wieder ändert.
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Der erfindungsgemäße Kraftheber hat beim Pflügen mit Anbaupflügen
den Vortell des Tragens des Pfluges wie bei der Zugwiderstandsregelung, verbunden
mit einer weitgehenden Konstanz der Furchentiefe. Nickbewegungen oder Einsinken
des Schleppers können ebensowenig wie stark welliges Gelände die Gleichmäßigkeit
der Furchentiefe beeinträchtigen. Dieser Regelung auf Furchentiefenkonstanz ist
die Zugwiderstandsregelung je nach Vorwahl mehr oder weniger stark überlagert, so
daß beim Pflügen ein guter Kompromiß zwischen hoher Flächenleistung und großer Gleichmäßigkeit
der Furchentiefe erzielt wird. Insgesamt wird eine gleichmäßige Bodenbearbeitung
und Führung des Arbeitsgerätes erzielt. Dadurch werden Arbeitsqualität und Bodenfruchtbarkeit
verbessert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2 - 5.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines hydraulischen
Krafthebers mit angebautem Pflug, teilweise schematisch dargestellt, Fig. 2 eine
Schemazeichnung von Bodenabtaster und Hebelgetriebe im Kraftheber gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt eines Regelventils im Kraftheber gemäß Fig. 1 in schematischer
Darstellung.
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In Fig. 1 ist ein hydraulischer Kraftheber dargestellt, der am Heck
eines nur angedeuteten Ackerschleppers 10 angeordnet ist. Der Kraftheber weist ein
Dreipunktgestänge 11 mit zwei Unterlenkem 12 auf, die um eine quer zur Längsachse
des Ackerschleppers 10 sich erstreckende horizontale Schwenkachse 13 schwenkbar
an dem Ackerschlepper 10 befestigt sind. Die Unterlenker 12 sind über eine verstellbare
Hubstrebe 14 jeweils an eine.lKraftheberarm 15 angelenkt. Die Kraftheberarme 15
sitzen drehfest auf einer Hubwelle 16, die von einem Hydraulikzylinder 17 über einen
mit der Hubwelle 16 drehfest verbundenen Schwenkhebel 18 gedreht werden kann, wodurch
am freien Ende der Unterlenker 12 vorhandene Ankoppelungspunkte 19 für Arbeitsgeräte
ihre horizontale Lage verändern. An den Ankop-
pelungspunkten 19
ist im Ausführungsbeispiel ein Anbaupflug 20 angekoppelt.
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Zum Anheben bzw. Absenken der Unterlenker 12 ist eine auf den Hubzylinder
17 wirkende hydraulische Regelvorrichtung, kurz Regelhydraulik 21 genannt, vorgesehen.
Diese weist ein Regelventil 22 auf, das über in Fig. 1 nur strichliniert angedeutete
Druckleitungen 23 mit dem Hydraulikzylinder 17 verbunden ist. Das Regelventil 22
wird von einem Istwerthebel 24 in der Weise beaufschlagt, daß ein Verschwenken des
Istwerthebels einen hydraulischen Hub- oder Senkimpuls für den Hydraulikzylinder
17 auslöst. Der Istwerthebel 24 ist über ein Regelgestänge 25 mit einem den Zugwiderstand
an den Unterlenkern 12erfassendenSensor 26 verbunden.
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Der Sensor 26 wird von Meßwertgeber-Federn 27 gebildet, die bei Erhöhung
des Zugwiderstandes nach hinten gebogen und bei Verringerung des Zugwiderstandes
entlastet werden. Diese Verschwenkung der Meßwertgeber-Federn 27 wird über Zeiger
28 auf einen Waagebügel 29 übertragen, der den Federweg der beiden Meßwertgeber-Federn
27 mittelt. An dem drehbar gelagerten Waagebügel 29 ist eine Kulissenplatte 30 befestigt,
in deren Kulissenführung 31 eine Druckstange 32 des Regelgestänges 25 mit einem
Kulissenstein 33 eingreift. Die Druckstange 32 kann mit ihrem Kulissenstein 33 in
der Kulissenführung 31 verschoben werden, und zwar durch einen Winkelhebel 34, der
über einen Seilzug 35 von einem Vorwahlhebel 36 am Regelventil 22 betätigt wird.
Die Druckstange 32 ist mit einem Umlenkhebel 37 gelenkig verbunden, an dem mit Abstand
von dem Angriffspunkt der Druckstange eine Regelstange 38 angelenkt ist, die ihrerseits
wiederum mit dem Istwerthebel 24 verbunden ist. Der Umlenkhebel 37 ist un eine horizontale
Achse
schwenkbar, wobei die Anlenkpunkte von Druckstange 32 und Regelstange 38 auf der
gleichen Seite der Schwenkachse des Umlenkhebels 37 angeordnet sind.
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Zur Erzielung einer hohen Gleichmäßigkeit in der Furchentiefe ist
ein Bodenabtaster 39 vorgesehen, der zwei Laufräder 40 aufweist, die über jeweils
einen Pendelarm 41 am Ackerschlepper 10 derart angelenkt sind, daß die Berührungspunkte
der Laufräder 40 mit der Bodenoberfläche in Fahrtrichtung gesehen etwas vor der
von den Arbeitsgerät-Ankopplungspunkten 19 aufgespannten vertikalen Ebene liegen.Der
Bodenabtaster 39 wirkt über ein Hebelgetriebe 42 auf den Istwerthebel 24 zur Auslösung
einer Hub- oder Senksteuerung des Regelventils 22. Diese Hub- oder Senksteuerung
wird beendet durch eine im Hebelgetriebe 42 integrierte Istwerthebel-Rückführvorrichtung
43, die nach einer durch die Verstellung des Istwerthebels 24 ausgelösten Senk-
oder Hubbewegung der Unterlenker 12 des Dreipunktgestänges 11 den Istwerthebel 24
in seine Neutralstellung zurücksetzt, in welcher das Regelventil 22 den Hydraulikzylinder
17 verriegelt. Hierzu wirkt die Istwerthebel-Rückführvorrichtung 43 mit einer Kurvenscheibe
44 zusammen, die an der Hubwelle 16 fest angeordnet ist und mit dieser verdreht
wird.
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Im einzelnen weist das in Fig. 2 schematisch dargestellte Hebelgetriebe
42 zwei zweiarmige Hebel 45,46 auf, die an schlepperfesten Drehpunkten 47,48 schwenkbar
gelagert sind. Die beiden Hebel 45,46 sind über eine erste Koppelstange 49 miteinander
gelenkig verbunden.
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Der erste Hebel 45 ist über eine zweite Koppelstange 50 mit den in
den schlepperfesten Schwenkpunkten 51 gelagerten Pendelarmen 41 der Laufräder 40
gelenkig gekoppelt. An dem freien Hebelarm des zweiten Hebels 46 ist
ein
Abtasthebel 52 angelenkt, der mit einer Rolle 53 kraftschlüssig am Umfang der mit
der Hubwelle 16 drehfest verbundenen Kurvenscheibe 44 anliegt. Der Kraftschluß ist
in Fig. 2 durch eine Zugfeder 54 symbolisiert. Der Abtasthebel 52 ist über eine
dritte Koppelstange 55 an dem Umlenkhebel 37 angekoppelt. Eine Verschwenkung des
Bodenabtasters 39 beim Einsinken oder Nicken des Schleppers 10 bewirkt eine Winkeländerung
der Pendelarme 41. Diese Winkeländerung wird über das Hebelgetriebe 42 auf den Umlenkhebel
37 übertragen. Die dadurch hervorgerufene Verschwenkung des Umlenkhebels 37 bewirkt
über die Regelstange 38 ein Verschwenken des Istwerthebels 24 nach vorn, wobei ein
Hubimpuls des Regelventils 22 ausgelöst wird, oder nach hinten, wobei ein Senkimpuls
des Regelventils 22 ausgelöst wird.
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Der an sich bekannte Aufbau des Regelventils 22 ist in Fig. 3 illustriert.
Das über eine Hydraulikpumpe 56 an einem Hydraulik-Vorratsbehälter 57 angeschlossene
Regelventil weist in bekannter Weise ein Druckbegrenzungsventil 58, ein Senkventil
59, ein Rückschlagventil 60, einen äußeren Vorsteuerschieber 61, einen inneren Absperrschieber
62 und einen auf den äußeren Vorsteuerschieber 61 wirkenden Steuerkeil 63 auf, der
einerseits über einen Sollwerthebel 75 und andererseits von einem mit dem Istwerthebel
24 verbundenen Schwenkhebel 64 beaufschlagt wird.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Krafthebers ist wie folgt: In
der in Fig. 3 dargestellten neutralen Stellung des Regelventils 22 schiebt der durch
die Hydraulikpumpe 56
aufgebaute Druck den inneren Absperrschieber
62 entgegen dem Druck einer Rückstellfeder 65 nach rechts, wodurch Querbohrungen
66,67 geöffnet werden. Dadurch fließt Ö1 in praktisch drucklosem Umlauf von der
Hydraulikpumpe 56 über die geöffneten Querbohrungen 66,67 über den Steuerkeil 63
und Schwenkhebel 64 aufnehmenden Steuerkopf 68 zum Vorratsbehälter 57. Das Senkventil
59 und das Rückschlagventil 60 sind geschlossen, so daß der Hydraulik- oder Arbeitszylinder
17 gegen Absinken hydraulisch verriegelt ist.
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Sinkt der Schlepper beim Pflügen ein oder läuft er illit den Vorderrädern
über eine Bodenkuppe, sorverden über die Laufräder 40 die Pendelarme 41 des Bodenabtasters
30 nach oben ge6ch.wit. Dies bewirkt über das Hebelgetriebe 42 eine Schwenkung des
Umlenkhebels 37 in der Weise, daß die Regelstange 38 in Fig. 2 nach vorn in Richtung
"Heben" verschoben wird.
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Gleichzeitig läuft die Rolle 53 des Abtasthebels 52 am Umfang der
Kurvenscheibe 44 entlang, und zwar in Fig. 2 nach rechts. Die Schwenkung des Istwerthebels
24 bewirkt über den Steuerhebel 64 eine Verschiebung des äußeren Vorsteuerschiebers
61 in Fig. 3 nach links. Dadurch schließt eine Steuerkante 69 am äußeren Vorsteuerschieber
61 und öffnet eine Steuerkante 70. Mit Öffnen der Steuerkante 70 wird der auf den
inneren Absperrschieber 62 wirkende Staudruck abgebaut und die Rückstellfeder 65
verschiebt den inneren Absperrschieber 62 in Fig. 3 nach links, wodurch die Querbohrungen
66,67 verschlossen werden. Dadurch steigt der Öldruck und das Öl strömt über das
sich öffnende Rückschlagventil 60 zu dem Hydraulikzylinder 17. Dadurch wird eine
Hubbewegung der Unterlenker 12 eingeleitet, wodurch sich die Kurvenscheibe 44 im
Uhrzeigersinn verdreht.
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Dadurch läuft die Rolle 53 am Abtasthebel 52 ent-
lang
des Umfangs der Kurvenscheibe 44 wieder zurück, und über die Koppelstange 55 wird
der Umlenkhebel 37 zurückgeschwenkt. Dadurch wird auch der Istwerthebel 24 in seine
Neutralstellung zurückgeführt. Der äußere Vorsteuerschieber 61 wird über eine weitere
Rückstellfeder 71 in seine in Fig. 3 dargestellte Neutralstellung zurückgeschoben,
wodurch die Steuerkante 69 wieder öffnet und die Steuerkante 70 wieder schließt.
Der sich aufbauende Staudruck schiebt den inneren Absperrschieber 62 entgegen der
Wirkung der Rückstellfeder 65 in seine in Fig. 3 zu sehende Lage, in welcherdie
Querbohrungen 66,67 geöffnet sind. Das Öl strömt wiederum in praktisch drucklosem
Umlauf in den Vorratsbehälter 57. Der Arbeitszylinder 17 ist gegen Absinken hydraulisch
verriegelt.
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Fährt der Schlepper mit den Hinterrädern über eine Bodenkuppe oder
laufen die Laufräder 43 in eine Bodenwelle ein, so werden die Pendelarme 41 des
Bodenabtasters 33 nach unten geschwenkt. Diese Lage änderung der Pendelarme 41 bewirkt
über das Hebelgetriebe 42 eine Verschwenkung des Umlenkhebels 37, wodurch der Istwerthebel
24 in Fig. 2 nach links in Richtung "Senken" geschwenkt wird. Gleichzeitig läuft
die Rolle 53 des Abtasthebels 52 am Umfang der Kurvenscheibe 44 entlang, und zwar
nach links. Über den Istwerthebel 24 wird der Schwenkhebel 64 im Steuerkopf 68 entgegen
dan Uhrzeigersinn verdreht, so daß der äußere Vorsteuerschieber 61 unter der Wirkung
der Rückstellfeder 71 nach rechts verschoben wird. Dabei bleibt die Steuerkante
69 geöffnet und die Steuerkante 70 geschlossen. Da der Steuerdruck auf den inneren
Absperrschieber 62 nicht abgebaut wird, sind die Querbohrungen 66,67 weiterhin geöffnet
und geben den Rücklauf des Öls zum Vorratsbehälter 57 frei.
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Uber einen am äußeren Vorsteuerschieber 61 angeordneten Mitnehmer
72 wird das Senkventil 59 geöffnet, so daß nunmehr das Öl aus dem Hydraulikzylinder
17 in den Rücklauf
zum Vorratsbehälter 57 abfließen kann. Die nun
einsetzende Absinkgeschwindigkeit des Krafthebers kann über eine Senkdrossel 73
eingestellt werden. Bei der Senkbewegung der Unterlenker 12 dreht sich die Hubwelle
16 und damit die Kurvenscheibe 44 entgegen dem Uhrzeigersinn. Dadurch läuft die
Rolle 53 des Abtasthebels 52 entlang des Umfangs der Kurvenscheibe 44 in Fig. 2
wieder nach rechts. Der Umlenkhebel 37 und damit der Istwerthebel 24 werden zurückgeschwenkt.
Der Schwenkhebel 64 schiebt den äußeren Vorsteuerschieber 61 wieder in seine in
Fig. 3 dargestellte Neutralstellung, wobei der Mitnehmer 72 das Senkventil 59 freigibt
und dieses unter Wirkung einer Ventilschließfeder 74 wieder schließt. Das Regelventil
22 nimmt wiederum seine in Fig. 3 dargestellte Neutralstellung ein, in welcher der
Arbeits- oder Hydraulikzylinder 17 gegen Absinken hydraulisch verriegelt ist.
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Mit dem Sollwerthebel 75 kann per Hand in gleicher Weise wie durch
den Istwerthebel 24 eine Hub- und Senkbewegung eingeleitet werden, so daß damit
die Lage der Arbeitsgerät-Ankopplungspunkte 19 über der Bodenoberfläche und damit
beim Pflügen die Furchentiefe voreingestellt werden kann. Der Steuerkeil 63 mittelt
dabei die Positionen von Sollwerthebel 75 und Istwerthebel 24 bzw. des mit diesem
verbundenen Steuerhebels 64.
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Bei der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise des Krafthebers steht
der Vorwahlhebel 36 für die Regelung art in Stellung L in Fig. 1. Dadurch wird über
den Winkelhebel 34 die Druckstange 32 derart verstellt, daß der Kulissenstein 33
sich am unteren Ende der Kulissenführung 31 befindet. Hierdurch ist die Wirkung
der Zugwiderstandsregelung nahezu aufgehoben.
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Wird der Vorwahlhebel 36 in die Stellung M oder Z überführt, so gleitet
der Kulissenstein 33 in der Kulissenführung 31 je nach Stellung des Vorwahlhebels
36 nach oben und nimmt in der Stellung Z des Vorwahlhebels 36 die obere Endlage
ein. Dadurch wird der beschriebenen Wirkungsweise des Krafthebers die Zugwiderstandsregelung
weniger oder mehr überlagert.
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Erhöht sich der Zugwiderstand, z.B. durch eine örtliche Bodenverfestigung,
werden die Meßwertgeber-Federn 27 nach hinten gebogen. Über die Zeiger 28 werden
der Waagebügel 29 mit der Kulissenplatte 30 und die Druckstange 32 nach vorn gedrückt,
der Umlenkhebel 37 geschwenkt und über die Regelstange 38 der Istwerthebel 24 nach
vorn in Richtung "Heben" geschoben. Dadurch schiebt der Steuerhebel 64 im Regelventil
22 den äußeren Vorsteuerschieber 61 nach links, und es wird in der beschriebenen
Weise eine Hubbewegung des Dreipunktgestänges 11 eingeleitet. Die Massenkräfte beim
Anheben des Anbaupfluges 20 und der nunmehr geringer werdende Zugwiderstand des
angehobenen Anbaupfluges 20 entlasten die Meßwertgeber-Federn 27. Dies bewirkt über
die Zeiger 28 eine Verstellung des Regelgestänges 25 nach hinten, wodurch der Istwerthebel
24 zurückgeschwenkt wird und der äußere Vorsteuerschieber 61 unter der Wirkung seiner
Rückstellfeder 71 wieder in seine Neutralstellung geschoben wird.
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Sinkt der Zugwiderstand, z.B. durch Wechsel von Lehmauf Sandboden,
werden die Meßwertgeber-Federn 27 entlastet und das Regelgestänge 25 über die Zeiger
28 nach hinten verstellt, so daß der Istwerthebel 24 in Richtung "Senken" gezogen
wird und in der beschriebenen Weise im Regelventil 22 eine Senksteuerung auslöst.
Durch das Absinken des Anbaupfluges 20 steigt der Zugwiderstand,
die
Meßwertgeber-Federn 27 werden nach hinten verstellt und über den wieder vorwärts
gedrückten Istwerthebel 24 wird der äußere Vorsteuerschieber 61 im Regelventil 22
in die Neutralstellung gebracht.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann der Bodenabtaster 39 auch pendelnd am Anbaupflug 20 oder einem anderen Anbaugerät
angeordnet werden und beim Ankoppeln des Anbaupflugs 20 an die Unterlenker 12 des
Dreipunktgestänges 11 in entsprechender Weise mit dem Hebelgetriebe 42 verbunden
werden.
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Wird der Bodenabtaster 39 mittels Schnellverschluß abgebaut, so gelangt
der Umlenkhebel 46 am schlepperfesten Teil 10 zur Anlage und die Einrichtung wirkt
als bekannte normale Lageregelung. In diesem Zustand wird die Lage des Krafthebers
zum Schlepper gemäß des eingestellten Sollwertes auch bei Leckölverlusten des Hydraulikzylinders
konstant gehalten.