DE3017554C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Steuern eines Hubwerks an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist schon eine solche Einrichtung zum Steuern eines Hubwerks an einem Traktor aus der AT-PS 2 49 433 bekannt, bei der als Regelgröße die Belastung des Verbrennungsmotors benutzt wird. Dabei wird die Einspritzmenge von der Einspritzpumpe, die einem Dieselmotor zugeordnet ist, gemessen und daraus ein Signal für die Belastung des Dieselmotors hergeleitet. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß hier unkontrollierte Bewegungen des Hubwerks dann auftreten können, wenn der Dieselmotor abgeschaltet wird. Je nach Kennlinienverlauf wird dieses Abschalten des Motors von der zugehörigen Regelvorrichtung als Änderung der Belastung interpretiert und das Hubwerk im Sinne einer Verringerung der Regelgröße verstellt. Solche unkontrollierten Bewegungen eines Hubwerks sind besonders unerwünscht, wenn das Hubwerk an einem Traktor zur Regelung der Eindringtiefe des Pfluges dient, da sie eine beträchtliche Unfallgefahr darstellen können. Ferner kann es von Nachteil sein, daß die Regeleinrichtung rein hydraulisch arbeitet.

Weiterhin ist aus der DE-OS 26 55 906 eine elektronische Sicherheitsschaltung bekannt, die für eine Verstelleinrichtung zur Regelung der Eindringtiefe eines von einem Traktor gezogenen Pfluges verwendbar ist. Mit dieser Sicherheitsschaltung kann bei Intriebnahme der Verstelleinrichtung und Vorliegen einer Differenz zwischen Soll- und Istwert das auslenkbare Hubwerk auf dem Istwert verriegelt werden, um unkontrollierte Bewegungen des Hubwerks zu vermeiden. Ein Vermeiden von unkontrollierten Bewegungen des Hubwerks beim Abschalten der Antriebsmaschine ist hier jedoch nicht vorgesehen.

Ferner ist aus der DE 28 37 795 A1 eine Einrichtung zur Hubwerksregelung an einem Traktor bekannt, die vollhydraulisch arbeitet und als Regelgröße die Zugkraft verwendet. Um hier beim Abschalten der Hydraulik ungewollte Stellbewegungen zu vermeiden, ist zwischen ein Regelventil und den Kraftheber ein federzentriertes Umschaltventil geschaltet, zu dessen Betätigung ein zusätzlicher hydraulischer Steuerkreis erforderlich ist. Auch weist das Regelventil einen einseitig hydraulisch gegen Federkraft betätigten Steuerschieber auf, der bei Ausfall der hydraulischen Ansteuerung in einer Stellung Senken zentriert wird. Ein Hinweis zur Vermeidung unkontrollierter Stellbewegungen beim Abschalten eines Verbrennungsmotors, von dem Regelgrößen für ein hydraulisches Hubwerk abgeleitet werden, wird hier nicht gegeben.

Aus der DE-OS 19 56 123 ist ferner eine Hubwerksregelung bekannt, bei der ein Kreiselkompaß eine Pflugtiefenregelung unabhängig von Bodenkrümmungen steuern soll, wobei eine zusätzliche Belastungsbegrenzung des Verbrennungsmotors über dessen Einspritzpumpe gesteuert wird. Auch hier können beim Abschalten des Verbrennungsmotors unkontrollierte Stellbewegungen auftreten.

Fernerhin ist aus der GB-PS 15 03 592 eine Einrichtung zur Hubwerksregelung bekannt, die als Regelgrößen die Lage des Hubwerks und den Druck im Kraftheber verwendet. Die Motorbelastung wird nicht als vergleichbare Regelgröße verwendet, sondern dient lediglich für eine Belastungsbegrenzung, indem deren Signale an einem Summenpunkt vor dem Regler, neben schlupfabhängigen Signalen, wahlweise aufschaltbar sind.

Das Vermeiden unerwünschter Stellbewegungen beim Abschalten des Motors ist hier nicht beabsichtigt.

Angehend von der eingangs genannten Einrichtung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Hubwerksregelung, bei der als Regelgröße die Belastung des Verbrennungsmotors benutzt wird, möglichst einfach so auszubilden, daß bei deren Ausbildung in elektrohydraulischer Bauart beim Abschalten des Verbrennungsmotors keine unkontrollierten Bewegungen auftreten können.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsbildenden Einrichtung durch die im Anspruch 1 näher angegebenen, kennzeichnenden Merkmale.

Somit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß trotz Verwendung der Belastung des Verbrennungsmotors als Regelgröße beim Abschalten des Verbrennungsmotors das Hubwerk verriegelt und unkontrollierte Bewegungen verhindert werden. Die Einrichtung baut relativ einfach und läßt sich in vorhandenen Anlagen leicht nachrüsten. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 8.

Fortsetzung: Ursprüngliche Beschreibung, Seite 3, Zeile 2: "Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung . . . "

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen Traktor mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Steuern des Pfluges und Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Einrichtung nach Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Traktor 10 mit einer Einrichtung 11 zur Steuerung der Eindringtiefe eines vom Traktor gezogenen Pfluges 12. Der Pflug 12 ist in an sich bekannter Weise über ein Dreipunktgestänge 13 an einem Traktorgehäuse 14 sowie an einem Hubraum 15 angelenkt. Der Hubraum 15 wird von einem Kraftheber 16 betätigt, der über eine hydraulische Leitung 17 mit einem elektrohydraulisch vorgesteuerten 3/3-Wegeventil 18 in Verbindung steht. Das Wegeventil 18 wird von einer Pumpe 19 mit Druckmittel versorgt und entlastet in der gezeichneten Neutralstellung 21 die Pumpe 19 über eine Rücklaufleitung zum Tank 22. Der Steuerschieber des Wegeventils 18 ist in der gezeichneten Neutralisierung 21 von Federn zentriert und blockiert hydraulisch in dieser Stellung den Kraftheber 16. Ferner weist das Wegeventil 18 noch eine Heben- Stellung 23 und eine Senken-Stellung 24 auf. In die letztgenannten Stellungen ist der Steuerschieber des Wegeventils 18 durch Magnete auslenkbar, welche über elektrische Leitungen 25 mit den Ausgängen 26 eines elektronischen Steuergeräts 27 verbunden sind. Das elektronische Steuergerät 27 hat einen ersten Eingang 28, der mit einem ersten Geber 29 in Verbindung steht, mit welchem ein Last-Sollwert vorgegeben wird. Ein zweiter Eingang 31 des elektronischen Steuergeräts 27 ist mit einem Regler 32 der Einspritzpumpe 33 verbunden, welche dem Dieselmotor 34 des Traktors 10 zugeordnet ist. Dem Regler 32 an der Einspritzpumpe 33 wird ferner von einem als Gaspedal ausgebildeten zweiten Geber 35 ein Drehzahl- Sollwert für den Dieselmotor 34 vorgegeben. Ferner ist am Traktorgehäuse 14 ein Schalter 36 vorgesehen, der einerseits zum Ausschalten des Dieselmotors 34 mit dem Regler 32 der Einspritzpumpe 33 und andererseits mit einem dritten Eingang 37 des elektronischen Steuergeräts 27 Verbindung hat. Letzteres weist ferner einen vierten Eingang 38 auf, an dem eine erste Rückführung 39 angeschlossen ist. In entsprechender Weise ist an einem fünften Eingang 41 des Steuergeräts 27 eine zweite Rückführung 42 angeschlossen. Während die erste Rückführung 39 für Signale abhängig vom Druck im Kraftheber 16 verwendet wird, werden über die zweite Rückführung 42 Signale abhängig von der Lage des Hubwerks 13, 15 relativ zum Traktorgehäuse 14 gemeldet.

In Fig. 2 ist die Einrichtung 11 nach Fig. 1 in Form eines Prinzipschaltbildes näher dargestellt. Darin bildet das elektronische Steuergerät 27 zusammen mit dem Wegeventil 18 und dem Kraftheber 16 einen Pflugregler 43. Im Pflugregler 43 führt die erste Rückführung 39 über ein Übertragungsglied 44 mit PID-Verhalten zu einem ersten Summierpunkt 45. Die zweite Rückführung 42 für die lageabhängigen Signale führt über ein zweites Übertragungsglied 46 mit PID-Verhalten ebenfalls zum ersten Summierpunkt 45. Am ersten Summierpunkt 45 wird ferner der Last-Sollwert vom Geber 29 angelegt. Das Ausgangssignal vom ersten Summierpunkt 45 wird dem elektrischen Hubwerksregler 49 eingegeben, dessen Ausgangssignale über einen zweiten elektrischen Schalter 48 das Wegeventil 18 ansteuern können. Das Schließglied des zweiten elektrischen Schalters 48 wird von dem ersten Schalter 36 gesteuert, der zum Ausschalten des Dieselmotors 34 zusätzlich auch mit dem Regler 32 der Einspritzpumpe 33 Wirkverbindung hat. Der zwischen Hubwerksregler 49 und Wegeventil 18 angeordnete zweite Schalter 48 ist so ausgebildet, daß er beim Einschalten des Dieselmotors 34 mit Hilfe des ersten Schalters 36 die Wirkverbindung zwischen Regler 49 und Wegeventil 18 hergestellt und beim Ausschalten des Dieselmotors 34 seine zugeordnete Verbindung sperrt. Das elektrohydraulisch betätigte Wegeventil 18 steuert über den Kraftheber 16 und das Dreipunktgestänge 13, 15 den Pflug 12. Auf letzteren wirkt von außen als Störgröße der Bodenwiderstand, wodurch der Pflug 12 auf den Traktor 10 eine Zugkraft ausübt. Als weitere Störgröße kann auf den Traktor 10 von außen der Schlupf der Antriebsräder des Traktors wirken. Das vom Traktor 10 ausgeübte Lastmoment wird an einem zweiten Summierpunkt 51 mit einem Einspritzmoment verglichen, und deren Differenzsignal wirkt auf die Masse 10′ des Traktors 10 ein. Dies führt am Ausgang des Dieselmotors 34 zu einer Ist-Drehzahl n, die an einem dritten Summierpunkt 52 mit einer von dem Gaspedal 35 vorgegebenen Soll-Drehzahl verglichen wird. Das Ausgangssignal vom dritten Summierpunkt 52 wird dem Regler 32 der Einspritzpumpe 33 eingegeben, der ein für die Belastung des Dieselmotors 34 maßgebliches Istwertsignal s über ein Übertragungsglied 53 mit PID-Verhalten an die erste Summierstelle 45 gibt. Zusätzlich wird dieses Istwertsignal für die Belastung auch auf den zweiten Summierpunkt 51 zurückgeführt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung 11 wird wie folgt erläutert, wobei nur so weit auf deren Funktion eingegangen wird, als zum Verständnis der Erfindung notwendig ist. Beim Anlassen des Dieselmotors 34 wird der erste Schalter 36 betätigt, der dabei auf den Regler 32 an der Einspritzpumpe 33 einwirkt. Zugleich wird beim Betätigen des ersten Schalters 36 das Schließglied des zweiten Schalters 48 in eine nicht gezeichnete Ein-Stellung gesteuert, so daß der Regler 49 auf das Wegeventil 18 einwirken kann. Dabei sind Mittel vorgesehen, die den zweiten Schalter 48 in seiner Ein-Stellung belassen, solange der Dieselmotor 34 läuft. Mit dem zweiten Geber 35, dem Gaspedal, läßt sich die Drehzahl des Dieselmotors 34 vorwählen. Ferner wird am ersten Geber 29 ein gewünschter Sollwert für die Last eingestellt. Beim Pflügen wird nun die Eindringtiefe des Pfluges 12 im Erdreich - solange gerade keine anderen Störgrößen wie Schlupf an den Antriebsrädern des Traktors, Bodenunebenheiten, Berg- und Talfahrt usw. wirken - so gesteuert, daß die Belastung des Dieselmotors 34 der am ersten Sollwert-Geber 29 eingestellten Belastung entspricht. Dabei wird durch die erste (39) und die zweite Rückführung (42) sowie das vierte Übertragungsglied 53 eine stabile Arbeitsweise der Einrichtung 11 erreicht. Wird nun nach dem Pflügen der Dieselmotor 34 durch Betätigen des ersten Schalters 36 ausgeschaltet, so wird zugleich der zweite Schalter 48 im elektronischen Steuergerät 27 in die gezeichnete Aus- Stellung gesteuert. Die Magnete des Wegeventils 18 werden damit stromlos, wodurch der Steuerschieber des Wegeventils 18 von seinen Federn in der Neutralstellung 21 zentriert wird. Damit wird der Kraftheber 16 hydraulisch blockiert und somit das Hubwerk 13, 15 in der jeweiligen Lage verriegelt. Es wird somit verhindert, daß beim Abschalten des Dieselmotors 34 der Pflug 12 kurz angehoben oder gesenkt wird und somit unkontrollierte Bewegungen ausführt, die zu einer beträchtlichen Unfallgefahr führen können. Diese Gefahr besteht vor allem dann, wenn wie bei der Einrichtung 11 als Regelgröße die Belastung des Dieselmotors 34 herangezogen wird. Wird als Einspritzpumpe hier eine Reiheneinspritzpumpe verwendet, so läßt sich die Belastung des Dieselmotors 34 an der Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe 33 abgreifen. Beim Abschalten des Dieselmotors 34 bewegt sich die Regelstange einer solchen Reiheneinspritzpumpe in Richtung Null-Förderung. Eine solche Lage der Regelstange würde als sehr geringe Belastung des Dieselmotors gedeutet und würde somit zu einem Senken des Pfluges 12 führen. Durch das gleichzeitige Abschalten von Dieselmotor und Verriegelung des Hubwerks 13, 15 wird eine solche unkontrollierte Bewegung des Pfluges 12 verhindert.

Wenn als Einspritzpumpe 33 eine hydraulisch geregelte Verteilereinspritzpumpe verwendet wird, wie sie zum Beispiel aus dem obenerwähnten Buch, Seite 297 bekannt ist, so kann dort die Belastung des Dieselmotors 34 durch die jeweilige Einspritzmenge ermittelt werden. Bei dieser Pumpenbauart läßt sich die Einspritzmenge aus der Hubdifferenz des Regelschiebers zwischen seinem mechanischen Anschlag und seinem flüssigen Anschlag herleiten. Diese Hubdifferenz ist proportional dem jeweiligen Drehmoment und damit der Belastung des Dieselmotors 34. Zur Ermittlung dieser Hubdifferenz kann in der an sich bekannten Verteilereinspritzpumpe ein induktiver Wegaufnehmer in deren Gehäuse vorgesehen werden, der mit einer geeigneten Auswerteschaltung in Verbindung steht. Wird bei dieser hydraulisch geregelten Verteilereinspritzpumpe der Dieselmotor 34 abgeschaltet, so bewegt sich der Regelschieber dabei in Richtung Vollast, d. h. der Regelschieber kommt auf seinen mechanischen Anschlag. Eine derartige Vollaststellung des Regelschiebers würde in der Einrichtung 11 als Anstieg der Belastung interpretiert und könnte damit zu einem Anheben des Pfluges 12 führen. Eine solche unkontrollierte Hubbewegung des Pfluges 12 beim Ausschalten des Dieselmotors 34 wird durch den zweiten Schalter 48 in Verbindung mit dem Wegeventil 18 verhindert, das den Kraftheber 16 in seiner jeweiligen Lage verriegelt.

Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Einrichtung 11 möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann der zweite Schalter 48 ohne weiteres auch vor dem elektrischen Hubwerksregler 49 angeordnet werden. Der Schalter 48 kann auch außerhalb des elektronischen Steuergeräts 27 liegen und dabei ebenfalls vom ersten Schalter 36 angesteuert werden. Bei der letztgenannten und bei der gezeigten Anordnung kann es ferner zweckmäßig sein, mit dem zweiten Schalter 48 die Versorgungsspannung für das elektronische Steuergerät 27 abzuschalten, womit derselbe Erfolg erreicht wird. Anstelle der erwähnten Einspritzpumpen können auch andere Bauarten z. B. mit Fliehkraftregler verwendet werden, bei denen stets in der Pumpe selbst oder im zugehörigen Regler ein Stellglied vorhanden ist, von dem ein der Belastung des Dieselmotors proportionales Signal ableitbar ist. Vorliegende Einrichtung 11 ist auch nicht auf eine Belastungsregelung begrenzt, bei der die Belastung des Dieselmotors über die Position einer Regelstange oder eines Regelschiebers ermittelt wird. Die Einrichtung 11 ist vielmehr auch für eine Belastungsregelung anwendbar, bei welcher die Regelung über die Drehzahl des Dieselmotors erfolgt, wobei die an sich bekannten Zusammenhänge zwischen Drehmoment und Drehzahl beim Dieselmotor ausgenutzt werden.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Steuern eines Hubwerks an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug, insbesondere eines Pfluges an einem Traktor, mit einer Regelvorrichtung zum Nachführen des Hubwerks von einem Ist- auf einen Sollwert, wobei als Regelgröße die Belastung des das Fahrzeug antreibenden Verbrennungsmotors benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung einen elektrischen Hubwerks-Regler (27) und ein von letzterem gesteuertes, elektrohydraulisches Wegeventil (18) aufweist, daß Mittel (48, 18, 36) vorgesehen sind, die beim Abschalten des Verbrennungsmotors (34) das auslenkbare Hubwerk (13, 15, 16) auf dem Istwert verriegeln, welche Mittel einen ersten Schalter (36) zum Abschalten des Verbrennungsmotors (34) aufweisen und dieser erste Schalter (36) mit einem zweiten, elektrischen Schalter (48) in einer dessen Ein- und Ausschalten steuernden Wirkverbindung steht, und daß der zweite Schalter (48) im Belastungs-Regelkreis wirkungsmäßig vor das Wegeventil (18) geschaltet ist und bei abgeschaltetem Dieselmotor seine Wirkverbindung unterbricht, wodurch das Wegeventil (18) eine den Kraftheber (16) des Hubwerks (13, 15, 16) blockierende, federzentrierte Neutralstellung (21) einnimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (10) einen Dieselmotor (34) mit einer zugeordneten Einspritzpumpe (33) aufweist, von der ein die Belastung des Dieselmotors (34) anzeigendes Stellglied mit dem ersten elektrischen Schalter (36) in Wirkverbindung steht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe eine Reihenpumpe ist, an deren zugehörige Regelstange die Belastung des Dieselmotors (34) abgegriffen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpe eine Einkolben-Verteilerpumpe ist, bei der die Belastung bei einer hydraulisch geregelten Pumpe vom Regelschieber und bei einer fliehkraftgeregelten Pumpe von einem zugeordneten Hebel des Fliehkraftreglers abgegriffen wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Dieselmotor mit zugeordneter Lichtmaschine aufweist, von deren Spannung die Belastung des Motors abgeleitet wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) eine Rückführung (42) für von der Lage des Hubwerks (13, 15) relativ zum Fahrzeug (10) abhängige Signale aufweist, in die insbesondere ein Übertragungsglied (46) mit PID-Verhalten geschaltet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) eine Rückführung (39) für vom Druck im Kraftheber (16) des Hubwerks (13, 15) abhängige Signale aufweist, in die insbesondere ein Übertragungsglied mit PID-Verhalten (44) geschaltet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (48) in ein elektronisches Steuergerät (27) integriert ist.