DE2943994B1 - Hydraulsiche Hubvorrichtung fuer Arbeitsgeraete,insbesondere an Schleppern - Google Patents

Description

Eine hydraulische Hubvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bereits aus der DE-PS 968 218 bekannt. In dieser Hubvorrichtung ist außer dem normalen Steuerschieber, mit welchem die gesamte Hydraulikanordnung auf dem Schlepper geschaltet wird, noch ein weiterer Steuerschieber vorgesehen, der allein durch ein am Schlepper befestigtes Tastrad verstellbar ist. Die Relativbewegungen des über den Boden bewegten Tastrades in bezug zu dem von der Hubhydraulik getragener Gerätes werden auf den Steuerschieber übertragen und so die Arbeitstiefe des Gerätes unabhängig von der Stellung des normalen Steuerschiebers reguliert. Die den Stellzylinder versorgende Pumpe steht dabei immer unter Druck, was mit einem relativ hohen Leistungsaufwand und einer unerwünschten Erwärmung der umlaufenden Olmenge verbunden ist. Ist das Tastrad der bekannten Vorrichtung beispielsweise unmittelbar am Arbeitsgerät befestigt, so ist es dabei nachteilig, daß drei an- und abkoppelbare Versorgungsleitungen zum Steuerschieber des Tastrades verlegt werden müssen.

Eine weitere Tastregelung für die Hubvorrichtung eines Mähdreschers ist in der DE-AS 1582161 (Fig. 3) beschrieben. Hier sind auf beiden Seiten des Mähtisches je eine Kufe an einer Schwenkachse gelagert. Die den Boden abtastenden Kufen sind über Bowdenzüge und Führungsteile an ein Ende eines Übertragungshebels angeschlossen. Das andere Ende des Übertragungshebels steht mit einem von der im Hubzylinder herrschenden Druckkraft beeinflußbaren Glied in Verbindung. Auf den Übertragungshebel wirken außerdem Gestängeglieder der Lageregelung des Mähtisches ein. Das druckabhängige Glied ist seinerseits über eine Koppelstange mit einem Steuergerät für die Ölversorgung des Hubzylinders verbunden.

Dieses Steuergerät ist auch manuell betätigbar. Hier erfolgt eine Regelung des Mähtisches in Abhängigkeit vom Druck im Hubzylinder und dem mit diesem verbundenen druckabhängigen Glied. Eine derartige Hubregelung, in welcher der durch die Kufen aufgenommene Istwert über Bowdenzüge übertragen wird, ist schmutz- und verschleißanfällig und arbeitet mit verhältnismäßig hoher Reibung. Die nötige Feinfühligkeit einer solchen Tastregelung ist daher nicht gesichert. Abgesehen davon weist die bekannte Hubvorrichtung einen verhältnismäßig hohen Bauaufwand auf.

In Fig. S der vorgenannten Druckschrift ist eine weitere Ausführungsform für eine Hubeinrichtung beschrieben, bei der an Stelle des als Übertragungsmittel der einzelnen Regeleinflüsse auf das Steuergerätdienenden mechanischen Regelgestänges ein Bickirischer Schaltkreis tritt. Die elektrischen Bauteile eines derartigen Schaltkreises sind störanfällig und für den rauhen Fahrbetrieb eines landwirtschaftlichen Schleppers wenig geeignet.

ORIGINAL INSPECTED"

Weiterhin ist aus der DE-PS 1000624 eine Steuereinrichtung für die Axialkolbenpumpe eines Krafthebers bekannt. Die Fördermenge einer solchen Pumpe ist auf einfache Weise durch Hubveränderung beeinflußbar. Um die Pumpe den Stellungen des Krafthebers entsprechend ein- und ausschalten zu können, ist daher eine sogenannte Rückführung vorgesehen. Die Rückführung sorgt auch dafür, ein mit dem Kraftheber verbundenes Arbeitsgerät in der oberen Hublage zu halten, ohne daß ein störender Öldruck auf der Pumpe lastet. Eine solche Axialkolbenpumpe, die die Fördermenge entsprechend dem jeweiligen ölbedarf einregelt, ist verhältnismäßig teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hubvorrichtung zu schaffen, mittels welcher ein konstanter Abstand zwischen dem Boden und dem Arbeitsgerät einstellbar ist und die ein schnelles Ausheben des Arbeitsgerätes ermöglicht. Dabei soll die Hubhydraulik einfach aufgebaut sein und mit einem möglichst geringen Energieverbrauch arbeiten. Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmalskombination gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Nach der Erfindung ist der Hochdruckpumpe ein Regelventil zugeordnet, welches den Ansaugstrom der Pumpe in Abhängigkeit vom Druck im Hubzylinder regelt. Das Regelventil versorgt das am Arbeitsgerät befestigte Vergleicherventil mit einem konstanten Steuerstrom. Der Druck des konstanten Steuerstroms wirkt in Öffnungsrichtung auf die eine Seite eines Schließkörpers ein. Auf der anderen Seite des Schließkörpers stützt sich der Höhentaster über eine vorgespannte Feder ab. die dem Höhentaster zugewandte Seite des Schließkörpers unterliegt außerdem der Druckkraft eines Vorsteuerdnickes, der durch ein die Regelhöhe des Arbeitsgerätes bestimmendes Vorsteuerventil einstellbar ist. Um den Schließkörper in einer Gleichgewichtslage zu halten, müssen die in Öffnungsrichtung des Schließkörpers wirkende Druckkraft aus dem Steuerstrom und die in Schließrichtung wirkende Summe der Kräfte aus Feder und Vorsteuerdruck gleich groß sein. Eine Veränderung dieses Gleichgewichtszustandes durch Ein- oder Auswärtsbewegen des Höhentasters hat daher eine Veränderung des im Hubzylinder wirksamen Pumpendruckes zur Folge. Daraus ergibt sich ein Anheben oder Absenken des Arbeitsgerätes auf die durch das Vorsteuerventil eingestellte Regelhöhe.

Durch die Verwendung eines Regelventils für die Pumpe arbeitet die Hubhydraulik mit einem geringen Energieverbrauch. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich aus der einfachen Leitungsführung, da vom festen Führerstand des Schleppers zu dem am beweglichen Arbeitsgerät befestigten Vergleicherventil nur zwei Steuerleitungen geringen Querschnitts verlegt werden müssen. Eine weitere Hochdruckleitung ist von der Pumpe zum Stellmotor des Arbeitsgerätes geführt. Das Vergleicherventil ist einfach und robust aufgebaut.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Schleppers mit einem Anbaugerät und der zugehörigen Leitungsführung einer Hubvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 das Schema der gesamtne Hubvorrichtung, und

Fig. 3 einen Teilschnitt in Richtung des Pfeiles IH-III der Fig. 2 gesehen.

In Fig. 1 ist an Gelenkpunkten 1 eines Schleppers 2 ein Arbeitsgerät 3 befestigt. Die Betätigung des Arbeitsgerätes erfolgt durch einen Hubzylinder 4, der über eine Druckleitung 5 und ein Regelventil 6 an eine Hochdruckpumpe 7 angeschlossen ist. Die vom Schleppermotor angetriebene Hochdruckpumpe 7 fördert das Drucköl über das Regelventil 6 aus einem Tank 8. Auf dem Schlepper befindet sich für jede Fahrtrichtung ein Bedienungsstand 9 und 10. Am Bedienungsstand 10 befindet sich ein Steuergerät 11 für das Arbeitsgerät 3 mit einem Mehrfunktionenhebel 12. Dieses Steuergerät 11 enthält neben einem Druckbegrenzungsventil 34, ein Aushebeventil 13 und ein Vorsteuerventil 14 (Fig. 2) für die Einstellung der Regelhöhe des Arbeitsgerätes 3. Eine Rücklaufleitung 15 verbindet das Steuergerät 12 mit dem Tank 8. Das Steuergerät 11 steht über eine Steuerleitung 16 mit einem am Arbeitsgerät 3 befestigten Vergleicherventil 17 in Verbindung. Ebenso ist das Regelventil 6 über eine weitere Steuerleitung 19 an das Vergleicherventil 17 angeschlossen. Als Höhentaster 18 ist eine auf das Vergleicherventil 17 einwirkende Kufe vorgesehen, welche die Bodenoberfläche abtastet.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß in eine Ansaugleitung 20, welche die Pumpe 7 mit dem Tank 8 verbindet, ein als Druckwaage wirkendes Regelventil 6 eingesetzt ist. Die Druckleitung 5 führt zu dem einseitig beaufschlagten Druckzylinder 4. Das Regelventil 6 besteht aus einem in einer Bohrung verschieblichen Kolben 21 mit Steuerkanten 22 und 23. Eine Stirnseite 24 des Kolbens 21 ist durch eine Feder 25 belastet. Die andere Stirnseite 26 steht über eine Axialbohrung 27 mit der Druckleitung 5 in Verbindung. Die Axialbohrung 27 hat außerdem über Querbohrungen 28 Verbindung mit der Druckseite der Pumpe 7. Die beiden Stirnseiten 24 und 26 sind durch eine Drosselbohrung 30 miteinander verbunden. Die Steuerleitung 19 ist an einen Federraum 31 des Regelventils 6 angeschlossen.

Das am Arbeitsgerät 3 befestigte Vergleicherventil 17 weist zwei Anschlüsse 32 und 33 auf. An dem Anschluß 32 liegt die einen konstanten Steuerstrom liefernde Steuerleitung 19. Der Anschluß 33 steht über die Steuerleitung 16 mit dem Steuergerät 11 in Verbindung. Mit Hilfe des im Steuergerät 11 enthaltenen Vorsteuerventils 14 ist in der Steuerleitung 16 ein Vorsteuerdruck einstellbar, der die Regelhöhe des Arbeitsgerätes 3 bestimmt. Als Vorsteuerventil ist beispielsweise ein durch eine Feder unterschiedlich belastbares Kugelventil verwendbar. Das ebenfalls im Steuergerät 11 enthaltene Aushebeventil 13 ist stromaufwärts mit dem Vorsteuerventil 14 in Reihe geschaltet. In die Steuerleitung 19 ist ein auf einen bestimmten Höchstwert eingestelltes Druckbegrenzungsventil 34A eingesetzt. Das Druckbegrenzungsventil 34 im Steuergerät 11 dient hingegen zur Begrenzung des Vorsteuerdruckes in der Steuerleitung 16.

Das Vergleicherventil 17 weist einen Einsatz 35 mit einem Schließkörper 36 auf. Am Einsatz 35 ist ein Ventilsitz 37 vorgesehen, der mit dem Schließkörper zusammenwirkt. Außerdem befindet sich im Einsatz 35 ein Raum 40, der über den Anschluß 32 an die zum Regelventil 6 führende Steuerleitung 19 angeschlossen ist. Das Vergleicherventil 17 hat einen

Gehäusefortsatz 45, über welchen eine axial bewegliche Kappe 44 gestülpt ist. Ein in der Kappe 44 fester Querstift 42 erstreckt sich durch öffnungen 38 und 3SA im Gehäusefortsatz 45. In einer Aussparung 39 des Querstifts 42 ist der Schließkörper 36 abgestützt. Stromabwärts hinter dem Ventilsitz 37 gelangt das Drucköl in einen Federraum 48, der über den Anschluß 33 und die Steuerleitung 16 mit dem Steuergerät 11 in Verbindung steht. Durch eine Dichtung 47 im Gehäusefortsatz 45 und die Kappe 44 ist eine druckentlastete Kammer 43 vom Federraum 48 getrennt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, erfolgt die Druckentlastung der Kammer 43 über eine Axialbohrung 51 und eine Radialbohrung 52. Eine Feder 50 in der Kammer 43 belastet die Kappe 44 in der Öffnungsrichtung des Schließkörpers 36. Der Höhentaster 18, welcher hier der Einfachheit halber als Stößel dargestellt ist, stützt sich über eine Feder 46 und einen Federteller 49 an der Kappe 44 ab. Über den Querstift 42 ist damit der Schließkörper 36 in Schließrichtung belastet. Der in der Steuerleitung 16 eingestellte Vorsteuerdruck wirkt im Federraum 48 als zusätzliche Druckkraft in Schließrichtung auf die Kappe 44 bzw. den Schließkörper 36 ein.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Durch das Vergleicherventil 17 soll die Schnitthöhe beispielsweise eines Mähwerks konstant gehalten werden. Dabei ist die jeweilige Regelhöhe durch einen am Vorsteuerventil 14 eingestellten Vorsteuerdruck bestimmt. Das Vergleicherventil 17 befindet sich in Fig. 2 in einer Regelstellung. Der Höhentaster trifft auf eine Bodenerhebung auf und spannt dabei die Feder 46 stärker vor. Die Kraft der Feder 46 plus die Kraft des in dem Federraum 48 herrschenden Vorsteuerdruckes auf die Kappe 44 versuchen den Schließkörper 36 gegen die Kraft der Feder 50 und gegen die im Raum 40 wirkende Druckkraft des Steuerstromes in die Schließstellung zu bewegen. Die Pumpe muß nunmehr, um den Schließkörper 36 geöffnet zu halten, in dem Raum 40 einen höheren Druck aufbauen, der die Summe der im Federraum 48 auf den Schließkörper 36 wirkenden Kräfte überwindet. Durch die vorgenannte Schließbewegung des Schließkörpers 36 steigt der Steuerdruck in der Steuerleitung 19 bzw. im Federraum 31 des Regelventils 6 an. Die auf die Stirnseite 24 des Kolbens 21 wirkende Druckkraft und die zusätzliche Kraft der Feder 25 verstellen den Kolben 21 nach unten. Dadurch wird der Ansaugquerschnitt an der Steuerkante 22 vergrößert und die Pumpe 7 führt über die Querbohrungen 28, die Axialbohrung 27 und über die Druckleitung 5 dem Hubzylinder 4 eine höhere Fördermenge zu. Dadurch steigt der Pumpendruck auch im Hubzylinder 4 an, und das Arbeitsgerät 3 wird ausgehoben. Das Arbeitsgerät 3 hat seine neue Höhe erreicht, wenn der Druck des über die Drosselbohrung 30 und die Steu-

erleitung 19 in den Raum 40 fließenden Steuerstromes eine Druckkraft erzeugt, die den auf den Schließkörper 36 im Federraum 48 wirkenden Kräften das Gleichgewicht halten kann. Das Steueröl strömt über den den niedrigeren Vorsteuerdruck führenden Federraum 48, die Steuerleitung 16 und über das Steuergerät 11 zum Tank 8 ab.

Trifft der Höhentaster 18 auf eine Bodensenke, so entlastet dieser die Feder 46. Die Summe der Kräfte aus dem Vorsteuerdruck im Federraum 48 und der Feder 46 auf den Schließkörper 36 ist damit verringert. Der im Raum 40 wirkende Steuerdruck drückt daher den Schließkörper 36 weiter nach unten, so daß der Ventilsitz 37 weiter geöffnet wird. Dadurch tritt im Federraum 31 ein Druckabfall ein. Der auf die Stirnfläche 26 wirkende Druck im Hubzylinder 4 verschiebt nunmehr den Kolben 21 des Regelventils so weit nach oben, daß zunächst die Steuerkante 22 geschlossen und anschließend die Steuerkante 23 etwas geöffnet wird. Ein Teil des ölvolumens des Hubzylinders 4 kann somit über die Querbohrungen 28 und die Steuerkante 23 zum Tank 8 abfließen, bis die Feder 25 den Kolben 21 wieder nach links schieben kann. Das Arbeitsgerät 3 hat seine neue Absenkstellung erreicht, wenn die auf den Schließkörper 36 einwirkenden Kräfte wieder ausgeglichen sind.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß das Regelventil 6 als Druckwaage im Sinne eines Strombegrenzungsventils arbeitet. Dabei ist der in der Steuerleitung 19 fließende Steuerstrom dem Differenzdruck an der Druckwaage und dem Querschnitt an der Drosselbohrung 30 exakt zugeordnet. Der Steuerstrom und der den Hubzylinder 4 betätigende Pumpenstrom werden bei einem ölfluß in Richtung zum Hubzylinder an der Steuerkante 22 und bei einem ölfluß in Richtung Regelventil 6 an der Steuerkante 23 geregelt. Daraus ergibt sich eine beträchtliche Energieersparnis.

Durch eine Betätigung des Aushebeventils 13 wird ein Rückstrom des Drucköls durch die Steuerleitung 16 blockiert. Dies bedeutet einen Anstieg des Steuerdruckes im Raum 40 bzw. in der Steuerleitung 19 auf einen Höchstwert. Dabei steigt der Vorsteuerdruck im Federraum 48 bzw. in der Steuerleitung 16 auf den durch das Druckbegrenzungsventil 34 begrenzten Wert an. Wie bereits erläutert, wird dabei der Kolben 21 des Regelventils 6 nach unten verstellt und dabei die Steuerkante 22 weit geöffnet. Die Pumpe 7 fördert nunmehr eine große ölmenge in den Hubzylinder 4, bis das Arbeitsgerät 3 seine obere Endlage erreicht hat. Der im Hubzylinder 4 herrschende Druck wirkt dabei auf die Stirnfläche 26 des Kolbens 21 nach oben, so daß dieser die den Ansaugquerschnitt regelnde Steuerkante 22 wieder in eine Drosselstellung bringt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hubvorrichtung für Arbeitsgeräte an Fahrzeugen, insbesondere landwirtschaftlichen > Schleppern, mit einer Hochdruckpumpe, einem Hubzylinder und einer Regeleinrichtung, die mit einem mechanischen Höhentaster am Arbeitsgerät verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß >o

- die Hochdruckpumpe (7) durch ein saugseitig angeordnetes Regelventil (6) in Abhängigkeit vom Druck im Hubzylinder regelbar ist,

- das Arbeitsgerät (3) ein durch den Höhenta- ι * ster (18) beeinflußbares Vergleicherventil (17) mit einem Schließkörper (36) trägt, und

- das Vergleicherventil (17) an das einen konstanten Steuerstrom liefernde Regelventil (6) sowie an ein die Regelhöhe bestimmendes, *> einen Steuerdruck lieferndes Vorsteuerventil (14) angeschlossen ist.

2. Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein Schließkörper (36) einen an das Regel- 2> ventil (6) angeschlossenen Raum (40) abschließt,

- ein mit dem Raum (40) verbindbarer Federraum (48) des Vergleicherventils (17) an das Vorsteuerventil (14) angeschlossen ist, n>

- auf der dem Raum (40) abgekehrten Seite des Schließkörpers (36) eine druckentlastete Kammer (43) vorgesehen ist, die durch eine axial bewegliche und am Schließkörper (36) abgestützte Kappe (44) verschlossen ist, s>

- die Kappe (44) in Offnungsrichtung des Schließkörpers (36) durch eine Federkraft belastet ist,

- zwischen die Kappe (44) und den Höhentaster (18) in einen Federraum (48) eine in Schließrichtung des Schließkörpers (36) wirkende Feder (46) eingesetzt ist, und

- der Federraum (48) an das Vorsteuerventil (14) angeschlossen sowie mit einem einstellbaren Vorsteuerdruck beaufschlagt ist. 4>

3. Hubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitung (16) zwischen das Vergleicherventil (17) und das Vorsteuerventil (14) ein Aushebeventil (13) eingesetzt ist. κι

4. Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitung (16) parallel zum Vorsteuerventil (14) und zum Aushebeventil (13) ein Druckbegrenzungsventil (34) eingebaut ist. v,

5. Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

- auf einem Gehäusefortsatz (45) des Vergleicherventils (17) eine alxial bewegliche Kappe (44) geführt ist, w>

- in der Kappe (44) ein Querstift (42) mit einer Aussparung (39) gehalten ist,

- der Querstift (42) durch Offnungen (38, 3SA) des Gehäusefortsatzes (45) hindurchgeführt ist,

- ein mit einem Ventilsitz (37) zusammenwirkender Schließkörper (36) in der Aussparung (39) liegt und über den Querstift (42) an der

Kappe (44) abgestützt ist,

- zwischen der Kappe (44) und dem Gehäusefortsatz (45) in einer druckentlasteten Kammer (43) eine Feder (50) eingesetzt ist, und

- der Höhentaster (18) sich über eine Feder (46) an einem an der Kappe (44) festen Federteller (49) abstützt.