DE3342007A1

DE3342007A1 - Regelsystem fuer eine zugmaschine mit einem hubwerk fuer arbeitsgeraete

Info

Publication number: DE3342007A1
Application number: DE19833342007
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Dr. 7000 Stuttgart Hesse; Walter Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Kobald; Jan Dipl.-Ing. 7255 Rutesheim Vlemmings
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1985-05-30
Anticipated expiration: 2003-11-23
Also published as: DE3342007C2

Description

Regelsystem für eine Zugmaschine mit einem Hubwerk
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.
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.
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.
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.
Bei Schleppern, die ein stufenloses Ubersetzungsgetriebe, beispielsweise ein hydrostatisches Getriebe aufweisen, ist das bekannte System nicht einsetzbar.
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.
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.
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.
Gerade für stufenlose Getriebe, beispielsweise hydrostatische Getriebe, ist das erfindungsgemäße Regelsystem anwendbar.
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.
Weiter von Vorteil ist, daß das erfindungsgemäße Regelsystem in Verbindung mit allen gebräuchlichen Hubwerksregelungen verwendet werden kann.
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.
Durch den Einbau eines elektrischen Filters im Steuersignalkreis entsteht ein glattes Steuersignal, das nur den tatsächlichen Übersetzungsänderungen folgt.
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.
Damit ist die Erfindung nicht auf Hubwerksregelungen beschränkt, die lediglich von der Motorbelastung, der Motordrehzahl oder der zugeführten Treibstoffmenge ausgehen.
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.
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.
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.
In diesem Fall ist mit dem Schalthebel 18 ein Stufenschalter 19 gekoppelt.
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.
Der Hydraulikzylinder 24 ist mit Hilfe eines Regelschiebers 25 verstellbar.
Einer Vergleichsvorrichtung 26 wird sowohl das Ausgangssignal des ersten Drehzahlaufnehmers 16 als auch des zweiten Drehzahlaufnehmers 17 zugeführt.
Ausgangsseitig ist die Vergleichsvorrichtung 26 über ein Filter 27 mit einem Verstärker 28 verbunden.
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.
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.
Der Ausgang des Summierers 32 liegt am Eingang eines Hubwerkreglers 34. Über entsprechende Verbindungsleitungen steuert der Hubwerkregler 34 den Regelschieber 25.
Mit Hilfe des Sollwert gebers 29 wird vom Schlepperführer die Arbeitstiefe des Pflugs 21 eingestellt.
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.
Bei stufenlosen Getrieben 13 kann das Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung 26 nicht konstant sein. Die Abweichungen können das Regelsystem instabil machen.
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.
Das Regelsystem erhält damit ein stabiles Verhalten.
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.
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.
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.

Claims

Regelsystem für eine Zugmaschine mit einem Hubwerk für Arbeitsgeräte Patentansprüche X egelsystem für eine Zugmaschine mit einem Hubwerk mit der Zugmaschine verbundene Arbeitsgeräte, insbesondere für einen Ackerschlepper mit angebautem hydraulisch verstellbarem Pflug, bei dem der Antrieb der Zugmaschine mit einem ETbersetzungsgetriebe ausgestattet ist und in dem die Stellung des Hubwerks über einen Hubwerkregler mit Hilfe eines Sollwertgebers vorgebbar und der Sollwert nach Maßgabe der jeweiligen Schaltstellung des Getriebes selbsttätig an die Getriebeübersetzung angepaßt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - es ist ein erster Drehzahlaufnehmer (16) am Eingang des Getriebes (13) vorgesehen, - es ist ein zweiter Drehzahlaufnehmer (17) am Ausgang des Getriebes (13) vorgesehen, - die Ausgangssignale des ersten (i6) und des zweiten (17) Drehzahlaufnehmers werden in einer Vergleichsvorrichtung (26) miteinander verglichen, - zwischen den Sollwertgeber (29) und den Hubwerkregler (34) ist ein Verstärker (28) geschaltet, - der Verstärkungsgrad des Verstärkers (28) ist mit Hilfe des Ausgangssignals der Vergleichsvorrichtung (26) steuerbar.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - zwischen der Zugmaschine (Schlepper ii) und dem Arbeitsgerät (Pflug 21) ist eine Zuglcraftmeßvorrichtung (23) angeordnet, - zwischen den Verstärker (28) und den Hubwerkregler (34) ist ein Summierer (32) geschaltet, - das Ausgangssignal der Zugkraftmeßvorrichtung (23) wird einem Eingang des Summierers (32) zugeführt.
3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Zugmaschine mit Kraftstoffzumeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verstärker (28) und den Hubwerkregler (34) ein Summierer (32) geschaltet ist und ein Ausgangssignal der Kraftstoffzumeßeinrichtung (33) einem Eingang des Summierers (32) zugeführt wird.
4. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche1 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Vergleichsvorrichtung (26) und den zugehörigen Eingang des Verstärkers (28) ein Filter (27) geschaltet ist.
5. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Zugmaschine mit Schaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schalthebel (18) des Getriebes (13) ein Stufenschalter (19) in Wirkungsverbindung steht und das Ausgangssignal des Stufenschalters (19) einem zugehörigen Eingang des Verstärkers (28) zugeführt wird.