WO2003094591A1 - Vorrichtung zur kopplung zweier einheiten aneinander - Google Patents

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WO2003094591A1
WO2003094591A1 PCT/EP2003/004955 EP0304955W WO03094591A1 WO 2003094591 A1 WO2003094591 A1 WO 2003094591A1 EP 0304955 W EP0304955 W EP 0304955W WO 03094591 A1 WO03094591 A1 WO 03094591A1
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connecting elements
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adjustable
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Hendrik Nordhoff
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Deere and Co
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B59/00—Devices specially adapted for connection between animals or tractors and agricultural machines or implements
    • A01B59/06—Devices specially adapted for connection between animals or tractors and agricultural machines or implements for machines mounted on tractors
    • A01B59/066—Devices specially adapted for connection between animals or tractors and agricultural machines or implements for machines mounted on tractors of the type comprising at least two lower arms and one upper arm generally arranged in a triangle, e.g. three-point hitches
    • A01B59/068—Devices specially adapted for connection between animals or tractors and agricultural machines or implements for machines mounted on tractors of the type comprising at least two lower arms and one upper arm generally arranged in a triangle, e.g. three-point hitches the lower arms being lifted or lowered by power actuator means provided externally on the tractor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24008—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including fastener for attaching to external surface
    • Y10T428/24017—Hook or barb

Definitions

  • the invention relates to a device for coupling two units to one another, in particular an implement to a work vehicle.
  • Coupling devices of this type are used, for example, for coupling an implement to an agricultural or industrial utility vehicle.
  • an implement designed in the form of a plow is coupled to an implement designed in the form of a tractor.
  • Different attachment interfaces - also called device coupling devices - are known, by means of which an agricultural implement can be attached to an agricultural utility vehicle.
  • a device coupling is, for example, a three-point device attachment as defined by the German standard ISO 730 or DIN 9674.
  • the three-point implement attachment defined in the German standard ISO 730 or DIN 9674 allows practically no rotation of the work vehicle and the work implement against each other around the longitudinal connection axis or around the vehicle longitudinal axis, since at least the lifting struts would have to be controlled accordingly.
  • the device coupling known from the article “Mechatronics in Mobile Hydraulics” published in the journal Landtechnik, 3/2002, Vol. 57, pages 140 and 141 represents a further development of a conventional three-point device attachment, in which the lifting struts and the upper link are formed by length-adjustable connecting elements.
  • rotation of the work vehicle and of the implement relative to one another about the connecting longitudinal axis or about the longitudinal axis of the vehicle is only possible if the two length-adjustable lifting cylinders provided there are controlled accordingly.
  • the object underlying the invention is seen in specifying and developing a device for coupling two units to one another of the type mentioned at the outset, by means of which the aforementioned problems are overcome.
  • the arrangement of the connecting elements between the two units should make it possible to twist the one unit - in the form of a work vehicle - and the other unit - in the form of an implement - against the longitudinal axis of the connection or the longitudinal pocket of the vehicle, with improved power transmission , in particular when cornering.
  • a device for coupling two units to one another of the type mentioned at the beginning comprises at least five Connecting elements, the first end of which can be attached in an articulated manner to a connecting point of the one unit and the other end of which can be articulated in each case to a connecting point of the other unit, with only one length-adjustable, essentially centered in the upper area of the, being able to perform tilting movements between the two units
  • Device arranged connecting element is provided, two connecting elements arranged in the lower region of the device being provided for transmitting tensile or pushing forces between the two units, two length-adjustable connecting elements being provided for executing lifting movements between the two units, each essentially on the one hand are articulated at a connection point of a connection element arranged in the lower region of the device on one unit and on the other hand at an upper region of the other unit, and for the control of Pendulum movements between the two units, a length-adjustable stabilizer element is provided which interacts with at least one of the two connecting elements arranged in
  • connection points at which the connection elements can be attached can be assigned to the one unit or the two units.
  • An assignment of the connection points to the coupling device according to the invention would also be conceivable.
  • a frame assigned to a unit could be provided, which can be adapted to this unit and which has the connection points assigned to this unit, for example in the form of cardan connections.
  • Tilting movements in the sense of the present invention mean, above all, movements which take place in the operating position about an axis which is arranged essentially horizontally and which is arranged essentially perpendicular to the longitudinal axis of the connection.
  • the tilt axis is arranged in the region of the rear axle on the tractor or on the coupling device.
  • a pendulum movement in the sense of the present invention means relative movements between the two units, which take place in the operating position in a substantially horizontal direction, as occurs, for example, in a combination of tractor and implement when the combination travels on a slalom course. Due to the length-adjustable stabilizer element, the degree of freedom of the pendulum movement can be brought about directly by actuating it. It is therefore advantageously not necessary to provide and to control a plurality of elements or actuators.
  • the length-adjustable stabilizer element can be articulated with one end directly on the one unit and can engage with its other end on a connecting element arranged in the lower region of the device. It would also be conceivable to link the length-adjustable stabilizer element with one end directly to the one unit and with its other end directly to the other unit, with at least one end of the length-adjustable stabilizer element in the immediate vicinity of an end of a connecting element arranged in the lower region of the device is articulated. This allows the interaction of the adjustable length Stabilizer element can be realized with the connecting element arranged in the lower region of the device.
  • the connecting elements used to carry out lifting movements are each articulated on the one hand essentially at a connecting point of a connecting element arranged in the lower region of the device on the one unit and on the other hand on an upper region of the other unit.
  • the connection point arranged on the one unit of the connection element serving to execute the lifting movement acts on this unit in the immediate vicinity of the connection point of the corresponding connection element.
  • both connecting elements could also attack at the same point in one point.
  • connecting elements used to carry out the lifting movement Due to the arrangement of the connecting elements used to carry out the lifting movement according to the invention, even in the rotated state of the units when cornering, tensile or shear forces can be applied not only via the connecting elements arranged in the lower region of the device - which mainly serve to transmit tensile and shear forces but also via the connecting elements used for the lifting movement are transmitted, since these directly connect the one unit to the other unit.
  • the stabilizer element is articulated with one end to one unit and with its other end to one of the two connecting elements arranged in the lower region of the device.
  • a pendulum movement between the two units can be prevented if the length-adjustable stabilizer element is kept constant in length.
  • a pendulum movement between the two units can be realized by appropriately controlling the length-adjustable stabilizer element in such a way that a predeterminable or defined pendulum movement between the two units is advantageously possible.
  • Efficient power transmission of the length-adjustable stabilizer element can advantageously be achieved if the stabilizer element is arranged essentially in one plane together with the two connecting elements arranged in the lower region of the device.
  • the force introduced or absorbed by the length-adjustable stabilizer element acts in the same plane in which the connecting elements which are arranged in the lower region of the device and are used to absorb or transmit tensile and thrust forces.
  • the stabilizer element is arranged together with the two connecting elements arranged in the lower region of the device in such a way that the three elements form a closed kinematic chain.
  • a closed kinematic chain is a transmission consisting of links (legs) and joints, in which the chain end points are articulated on a common base body.
  • the connecting elements represent the links of the kinematic chain, the connecting points represent the joints.
  • a closed kinematic chain is particularly advantageous with regard to the degrees of freedom that can be achieved thereby.
  • the stabilizer element is arranged with its one end slightly apart from a connection point arranged on the one unit of an end of a connection element arranged in the lower region. With its other end, it is arranged slightly from a connection point arranged on the other unit of one end of the other connection element arranged in the lower region.
  • One or both ends of the stabilizer element can also be arranged at the same location of the connection points of one end of a connection element arranged in the lower region.
  • the one connection point of the stabilizer element is on one unit colocalized with the connection point of a connection element arranged in the lower region, ie located at the same point.
  • the other connection point of the stabilizer element can be arranged in a colocalized manner with the connection point of the other connection element arranged in the lower region. If the latter is also fulfilled, a concrete form of a closed kinematic chain consisting of the three elements is formed.
  • At least one end of the stabilizer element can be hinged directly to a connecting element arranged in the lower region, for example in the middle thereof.
  • the two connecting elements arranged in the lower region of the device and / or the connecting elements provided for carrying out lifting movements can be arranged essentially parallel, converging, V-shaped or crossed over to one another.
  • a converging arrangement of the connecting elements is preferably provided, which is designed as is usually the case with the lower links of a three-point implement attachment. If the one unit is in the form of a work vehicle and the other unit is in the form of an implement, it is preferably provided that the connection points of the two connection elements arranged in the lower region of the device are further apart on the implement side than is the case on the vehicle side.
  • connection points are provided on the one unit, which span a triangle.
  • the two connection points arranged at the bottom can be arranged on a substantially horizontal straight line.
  • the connection points are preferably arranged on the device side in this way, so that, for example, by arranging the connection points, a device interface corresponding to the German standard ISO 730 or DIN 9674 can be formed.
  • a device according to the invention is advantageously also compatible with conventional work tools.
  • connection points arranged at the top and two at the bottom are provided on the one unit.
  • the three connection points arranged above are preferably arranged on a substantially horizontal straight line.
  • the two connection points arranged below can be arranged on a substantially horizontal straight line.
  • Such an arrangement can be provided, for example, on the vehicle side, in which case the connecting elements on the vehicle side can be arranged according to the German standard ISO 730 or DIN 9674.
  • connection points arranged at the top of the connection elements serving for the lifting movement are arranged on one unit at a distance from the plane which is spanned by the other connection points assigned to the unit.
  • the connecting points spaced apart from the plane are arranged between the two units, this results in an arrangement of the connecting elements serving for the lifting movement, which points almost in the direction of the resulting lifting movement. In this way, the efficiency of the lifting movement to be carried out can be improved in an advantageous manner.
  • connection points assigned to a unit are not arranged directly but indirectly on the unit.
  • the connection points could be attached to a unit via a removable adapter interface.
  • the adaptation interface could have a coupling frame, which in turn has coupling means for fastening a working device.
  • a modular design of the device is possible, so that it can be advantageously adapted to existing interfaces, for example of a tractor.
  • this also enables the device according to the invention to be compatible with a device coupling described in the German standard ISO 730 or DIN 9674.
  • the connection points each assigned to a unit are essentially arranged in a plane, preferably arranged vertically.
  • Such an arrangement enables, for example, the lifting and / or lifting out of the implement, only the length-adjustable connecting elements provided for executing lifting movements being actively controlled.
  • the length of the other connecting elements can remain unchanged. Lateral oscillation between the two units is also possible by activating or depressurizing the stabilizer element, with an additional length adjustment of the other connecting elements advantageously not having to be carried out here, and therefore the actuation of the coupling device according to the invention can be carried out more simply.
  • the two connecting elements arranged in the lower region of the device can be designed in the usual way as rigid lower links. In a very particularly preferred embodiment, however, these connecting elements are designed to be adjustable in length. In this way, for example, the one unit connected by the coupling device according to the invention can be aligned at an angle other than 180 degrees to the other unit, which enables versatile applications. This is particularly advantageous if a mower is attached to a tractor by means of a coupling device according to the invention, and the area passed by the mower is laterally offset in the direction of travel to the area passed by the tractor.
  • the tractor can corner with a working device - and especially the turning - through length-adjustable in the lower area of the Device arranged connecting elements can be improved with respect to a smaller turning circle, since this enables a pendulum deflection between the two units corresponding to a pendulum movement.
  • each cylinder or pair of cylinders is assigned a degree of freedom, so that the full functionality of a device interface in the sense of the German standard ISO 730 or DIN 9674 can also be provided in a particularly advantageous manner without an active control function of all length-adjustable connecting elements or the stabilizer element.
  • a length-adjustable connecting element and / or the stabilizer element could have a cylinder, which can preferably be controlled hydraulically.
  • this cylinder could be double-acting, so that such a cylinder can exert or transmit both thrust and tensile forces.
  • a length-adjustable connecting element and / or the stabilizer element has a displacement measuring system, possibly a pressure sensor and / or a force sensor.
  • a control unit assigned to the displacement measuring system always knows the relative position of the two units with respect to one another, which can be a prerequisite for the control of the coupling device for some applications. If the connecting elements and / or the stabilizer element are each equipped with a pressure sensor, damping between the two units can be realized as a result, which advantageously leads to improved driving comfort in a tractor with a working device.
  • the coupling device according to the invention is particularly versatile when one end of a connecting element and / or one end of a stabilizer element has an articulated coupling, by means of which a relative movement in at least two degrees of freedom is possible. If each end of a connecting element or of the stabilizer element has such an articulated coupling, an almost unlimited relative positioning of the two units to one another is possible.
  • the articulated coupling could have a universal joint.
  • the one unit has an agricultural or industrial vehicle.
  • the other unit has an agricultural or industrial implement. So the vehicle could in particular be a tractor.
  • the implement and could be a towed implement or a implement carried by the tractor.
  • An implement pulled by the tractor is, for example, a plow, an implement carried by the tractor can have a sprayer, for example.
  • the length-adjustable connecting elements are controlled in such a way that a traction point of the working device acting on the vehicle can be changed in its spatial position relative to the vehicle.
  • the pulling point acting on the vehicle means in particular the intersection of the extension of at least three connecting elements of the device.
  • the three connecting elements relevant for this are the two connecting elements arranged in the lower region of the device and the connecting element arranged essentially centrally in the upper region. As soon as one of these three connecting elements is adjusted in length, the intersection of their extension also changes and thus the spatial position of the pulling point, provided that these connecting elements are arranged in such a way that their extension results in a common intersection.
  • the coupling plane on the device side is swiveled around a pulling point by regulating the length of the connecting elements, the pulling point does not lie in the intersection of the extended lines of action of the lower and the upper connecting element.
  • the location of the pull point can be chosen freely.
  • the pull point for a team consisting of a tractor and a working implement is usually between the front axle and the rear axle of the tractor.
  • the relative The location of the point of pull of the implement to the vehicle is particularly relevant for the force application of the implement to the vehicle. Appropriate control of the length-adjustable connecting elements therefore enables a shifting of the pulling point and thus an optimal application of force of the vehicle to the implement can be advantageously achieved.
  • the pull point is created when the implement orbits around a point when moving relative to the tractor. If these circular paths are changed by appropriate control of the length-adjustable connecting elements, the pull point can be changed independently of the geometric structure. Accordingly, a spatial change in the position of the traction point in a substantially vertical and / or horizontal direction can be achieved by controlling the length-adjustable connecting elements in that the one unit on a circular path, which can be varied by regulating the length-adjustable connecting elements, in the vertical and / or horizontal direction Level can swing freely around the pull point. If both movements are superimposed, a unit swings freely on a spherical path around the train point, which means that a large number of additional operating modes can be implemented in a particularly advantageous manner.
  • a floating position and / or a pendulum movement between the two units can be achieved by depressurizing at least one individual length-adjustable connecting element.
  • a floating position during operation is present in particular when a carried implement is essentially uneven in its vertical movement of the underground.
  • a pendulum movement between the implement and the vehicle is usually only possible to a limited extent in a conventional three-point implement attachment, since the lower link and the upper link can only be deflected in a certain range, which allows a pendulum movement between the vehicle and the implement.
  • the length-adjustable connecting element which is arranged essentially in the center in the upper region of the device, can also be depressurized, which enables a tilting between the two units. This is particularly possible if it is a towed implement.
  • a relative positioning of the two units that is matched to the respective operating mode of the vehicle and the working device is very particularly preferred adjusted to each other.
  • all length-adjustable connecting elements could be actively controlled in order to realize a special relative positioning between the two units. This could include, for example, the lateral offset of the area passed by a mower in the direction of travel to an area passed by a tractor.
  • a regulation adapted to the respective situation could take place, where, for example, when turning the team at the end of a field, the implement does not have to be raised and a small turning circle can nevertheless be achieved.
  • each length-adjustable connecting element has a degree of freedom of relative movement between the two units in a very particularly advantageous manner.
  • a degree of freedom can thus be controlled by controlling a length-adjustable connecting element. This considerably simplifies the control of the length-adjustable connecting elements, which ultimately reduces the overall production costs of the coupling device according to the invention.
  • a coupling movement between the two units can be realized by coupling the two connecting elements arranged in the lower region of the device.
  • a coupling means in particular a crossed connection of the cylinder chambers, which results in an opposite piston movement of the two cylinders.
  • the two connecting elements arranged in the lower region of the device can In a particularly advantageous manner, a narrower cornering or a smaller turning circle can be achieved since the other connecting element is lengthened by the amount by which the one connecting element is shortened.
  • the same principle enables the two connecting elements that perform the lifting function to realize the degree of freedom around the longitudinal axis of the tractor and at the same time to absorb the drawbar load applied by the implement.
  • the piston chambers of the length-adjustable connecting elements provided for carrying out lifting movements between the two units can be coupled to the piston chamber of the upper connecting unit which is arranged essentially in the center. In this way, a front axle load can be achieved depending on the drawbar load. Furthermore, the effect of this circuit which supports the driving dynamics is further supported by an activated spring or damper element.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in a perspective, three-dimensional view
  • FIG. 2 shows the exemplary embodiment from FIG. 1, with the coupling frame on the implement side deviating from FIG. 1, 3 shows a second exemplary embodiment of the present invention in a perspective, three-dimensional view,
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of the present invention in a perspective, three-dimensional view
  • Fig. 5 is a schematic representation of a
  • Hydraulic circuit diagram for controlling four length-adjustable connecting elements of a coupling device according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a working device in top view, which is coupled to a working vehicle via a coupling device according to the invention, the working vehicle cornering,
  • FIG. 7 is a schematic top view of an implement that is coupled to a work vehicle via a coupling device according to the invention, the work vehicle cornering,
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a working device in plan view, which is coupled to a working vehicle via a coupling device according to the invention, the working device being positioned laterally offset from the working vehicle and 9 shows a schematic illustration of a working device in a side view, which is coupled to a working vehicle via a coupling device according to the invention.
  • FIG. 1 shows an axle housing 10 of a work vehicle (not shown further) to which a coupling device 12 according to the invention is adapted.
  • the work vehicle shown in FIG. 1 is a tractor, which at the same time is a unit in the sense of claim 1.
  • An implement can be adapted to the tractor via the coupling device 12 according to the invention, the implement representing the other unit within the meaning of claim 1.
  • the work tool also not shown in FIG. 1, is adapted to the coupling frame 14 via coupling means 16 designed as hooks open at the top.
  • the three-point functionality of a conventional three-point device attachment is ensured by the coupling frame 14 with its coupling means 16.
  • the coupling device comprises five connecting elements 18, 20, 22, 24 and 26 as well as a stabilizer element 28.
  • the connecting elements 18, 20, 22, 24 and 26 are each articulated with their first end on the axle housing 10 of the work vehicle at a connecting point 30, 32 , 34, 36 and 38 attached. With their other end, the connecting elements 18, 20, 22, 24 and 26 are each articulated at a connecting point 40, 42, 44, 46 and 48 on the coupling frame 14.
  • a length-adjustable connecting element 18 is provided, which is arranged essentially centrally in the upper area of the coupling device 12.
  • Two length-adjustable connecting elements 20 and 22 are provided for carrying out lifting movements between the tractor and the implement.
  • the connecting element 20 is articulated with its connecting point 32 to the connecting point 36 of the connecting element 24 arranged in the lower region of the coupling device 12.
  • the connecting elements 20 and 24 therefore ideally have the same pivot point on the work vehicle side.
  • the connecting element 20 is articulated at its other end to an upper region of the coupling frame 14, namely at the connecting point 42.
  • the connecting points 32, 36 and 34, 38 are close to the rear vehicle axle of the tractor arranged, which in particular in the case of pendulum movements about the y axis advantageously brings about an efficient introduction of force between the tractor and the implement.
  • the length-adjustable stabilizer element 28 is provided for controlling pendulum movements between the tractor and the implement, and its one end is articulated at the connection point 46 on the coupling frame 14. With its other end, it is articulated at the connection point 50 in a central region of the connection element 26.
  • the coupling device 12 according to the invention thus realizes passive degrees of freedom around the y-axis indicated in FIG. 1 with the coordinate axes, in that the length-adjustable connecting element 18 is correspondingly activated or switched off. These are tilting movements between the tractor and the implement.
  • Appropriate activation of the connecting elements 20, 22 permits passive turning of the implement relative to the tractor about the x-axis, so that the coupling device 12 according to the invention advantageously also provides a degree of freedom in this regard.
  • the x-axis shown in FIG. 1 is arranged parallel to the longitudinal axis of the coupling device 12 and to the longitudinal axis of the work vehicle.
  • the two connecting elements 24, 26 are arranged converging to one another, in such a way that the ends of the connecting elements 24, 26 arranged on the tractor side are closer together than the ends of the connecting elements 24, 26 arranged on the coupling frame. Accordingly, the point of convergence of the connecting elements 24, 26 is approximately in the middle of the tractor.
  • the connecting elements 20, 22 are also arranged converging to one another, so that their ends arranged on the tractor side are closer together than their ends arranged on the coupling frame side.
  • connection points 40, 42 and 44 are provided, which are ideally arranged on a straight line running horizontally in the operating position. Furthermore, two coupling points 46 and 48 arranged at the bottom are provided on the coupling frame 14 are also arranged on a horizontal straight line.
  • FIG. 2 shows a modification of the exemplary embodiment from FIG. 1, wherein it is only indicated schematically that a work tool, not shown in FIG. 2, is coupled to the coupling frame 14.
  • the implement is a towed trailer, only the part of the implement assigned to the coupling frame 14 and being shown in FIG. 2.
  • This part thus comprises a frame 52 which is suspended and fixed in the coupling means 16 of the coupling frame 14.
  • the end of the frame 52 on the tractor side is fastened to the drawbar 54 of the trailer in such a way that the drawbar 54 can rotate about the axis 56, the axis 56 being arranged vertically or parallel to the z-axis.
  • the degree of freedom of a relative movement between the tractor and implement around the z-axis is passively provided by the implement.
  • the components shown with reference numerals in FIG. 2 correspond to the components from FIG. 1 with the same reference numerals.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of the coupling device 12 according to the invention.
  • all the connecting elements 18, 20, 22, 24 and 26 and the stabilizer element 28 are made adjustable in length.
  • the interface to the work vehicle is schematically indicated by a plate 58.
  • the connecting points 40, 42, 44, 46 and 48 of the length-adjustable connecting elements 18, 20, 22, 24 and 26 assigned to the work vehicle are all arranged on the plate 58.
  • On the coupling frame 14 is also a not shown in Fig. 3 Tool adaptable, with the coupling means not being shown.
  • the stabilizer element 28 is arranged with its tractor-side connection point 60 on the plate 58 and directly next to the connection point 46 of the connection element 24.
  • the other end of the stabilizer element 28 is arranged with its connection point 62 on the coupling frame 14 directly next to the connection point 38 of the length-adjustable connection element 26.
  • the connection points 32, 34 of the length-adjustable connection elements 20, 22 are arranged directly next to the connection points 36, 38 of the length-adjustable connection elements 24, 26 on the implement side. However, these could also lie on an axis with 36, 38 and 62.
  • the length-adjustable connecting element 28 is arranged together with the length-adjustable connecting element 24 and 26 - at least in the operating state shown - in one plane.
  • connection points 40, 42, 44, 46, 40 and 48 of the length-adjustable connecting elements 20, 22, 24 and 26 and of the length-adjustable stabilizer element 28 are arranged on the plate 58, essentially in a plane arranged horizontally in the operating position.
  • the connection points 30, 32, 36, 34, 38 and 62 of the length-adjustable connecting elements 20, 22, 24 and 26 and of the length-adjustable stabilizer element 28 arranged on the implement side are all ideally also arranged on the coupling frame 14 in a horizontal plane and essentially form a triangle.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a coupling device 12 according to the invention, which is very similar to the exemplary embodiment shown in FIG. 3.
  • connection points 42, 44 of the connection elements 20, 22 are arranged at a distance from the plate 58 with the aid of frame struts 64. Since the connecting elements 20, 22 essentially serve to carry out lifting movements, the spaced arrangement of the connecting points 42, 44 advantageously makes it possible - compared to the exemplary embodiment from FIG. 3 - to better apply force to the implement.
  • connection points 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 60, 62 shown in FIGS. 1 to 4 are - with the exception of the connection points 36 and 34 in FIGS 1 and 2 - in each case by an articulated coupling, by means of which a relative movement in at least two degrees of freedom is possible.
  • an articulated coupling is designed in the form of a universal joint. 1 and 2, the connection points 34 and 36 have three rotational degrees of freedom.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a hydraulic circuit diagram according to which the length-adjustable connecting elements 18, 20, 22 and 28 are controlled.
  • the length-adjustable connecting elements 18, 20, 22 and 28, which correspond to the length-adjustable connecting elements shown in FIGS. 1 to 4, are designed in the form of hydraulic cylinders which act on both sides.
  • Fig. 5 shows a rigid operating state of the length-adjustable connecting elements 18, 20, 22 and 28, since due to the position of the three 4/4-way valves 66, 68, 69 and 70 shown, there is no connection to the connecting elements 18, 20, 22, 28 either to the pressure line 72 or to the sump line 74.
  • the individual cylinder chambers of the connecting elements 18, 20, 22, 28 are also separated from one another in this valve position.
  • the 4/4-way valve 66 is assigned to the length-adjustable connecting element 18, the 4/4-way valve 68 to the length-adjustable connecting element 20, the 4/4-way valve 69 to the length-adjustable connecting element 22 and the 4/4-way valve 70 to the length-adjustable connecting element 28 , If the first switching position from the left of a 4/4-way valve 66, 68, 69 or 70 is activated, the piston of the corresponding cylinder is extended. Accordingly, the piston of a cylinder is retracted when the third switch position from the left of a 4/4-way valve 66, 68, 69 or 70 is activated.
  • the corresponding cylinder is depressurized.
  • one or the other chamber of the cylinder of the connecting element 18 can be connected to the pressure accumulator 78 via the 2/2-way valve 76.
  • the first switch position from the left of the 4/4-way valve 66 and the lower switch position of the 2/2-way valve 76 must be activated.
  • the 2/2-way valve 80 must be activated in its right switch position. This operating mode is also possible for the other connecting elements 20, 22, 28 with the corresponding valve position of the 4/4-way valves 68, 69 or 70.
  • the corresponding cylinder can dampen relative movements between an implement and a tractor, which is advantageous Way improved driving comfort. It is also possible to switch the cylinders 18, 20 and 22 with the pressure accumulator into a closed circuit. This advantageously results in a damping of the vertical load and the tilting of the tractor relative to the implement around the transverse axis of the tractor. With this gearshift, a load on the front axle depending on the vertical load is also possible. This leads to improved driving comfort and higher tractive forces of the tractor.
  • 6 and 7 each show a team consisting of a tractor 82 and an implement 84 which is cornering, the direction of travel being indicated by arrow 86.
  • the coupling device 12 is controlled such that the weight of the towed implement 84 acts on the tractor 82 at the pull point 88, which is indicated by the arrow 90.
  • the coupling device 12 is controlled such that the weight of the towed implement 84 acts on the tractor 82 at the pull point 88, which in this case is laterally offset from the longitudinal axis of the tractor.
  • the direction of force is indicated by arrow 90.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a team consisting of a tractor 82 and an implement 84 in a straight-ahead drive.
  • the coupling device 12 controlled in such a way that the implement 84 is laterally offset with respect to the direction of travel 86 to the tractor 82 and is pulled in a freely oscillating manner around the pull point.
  • Such an operating mode is particularly advantageous in the case of devices which require an oscillating connection and which are to be guided to the tractor with a track offset.
  • the circle 92 is shown in broken lines, around which the coupling device 12 and thus the implement 84 can swing or pivot when the length of individual connecting elements is adjusted.
  • the center of the circle of the circle 92 corresponds to the pull point
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a side view of a tractor 82, to which a work implement 84 in the form of a plow is adapted via a coupling device 12.
  • the pulling point 88 acting on the tractor 82 can be changed in its vertical position relative to the tractor 82.
  • the pull point 88 can also be shifted along the longitudinal axis of the tractor, which is indicated by the pull point 88 arranged at the top left.
  • the straight lines marked with the reference number 94 represent the lines of action of the resulting plowing force on the tractor 82.
  • the plow coupled to the tractor 82 with the coupling device 12 can be regulated in depth via the coupling device 12, although it is driven in a freely oscillating manner.
  • the fact that the coupling device 12 according to the invention can transmit the weight of the working device 84 to the tractor 82 is very particularly advantageous without in this case lifting the floating position. This also makes it possible, among other things, for the implement 84 and the tractor 82 to rotate relative to one another about the longitudinal axis of the tractor. Furthermore, a convergence of the connecting elements is fundamentally not necessary in order to generate an intersection through which the line of action of the resultant runs.

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Abstract

Vorrichtung zur Kopplung zweier Einheiten aneinander mit mindestens fünf Verbindungselementen (18,20,22,24,26), deren jeweils erstes Ende gelenkig an jeweils einer Verbindungsstelle (30,32,34,36,38) der einen Einheit und deren jeweils anderes Ende gelenkig an jeweils einer Verbindungsstelle (40,42,44,46,48) der anderen Einheit anbringbar ist, wobei lediglich ein längenverstellbares, im Wesentlichen mittig im oberen Bereich der Vorrichtung (12) angeordnetes Verbindungselement (18) vorgesehen ist, wobei zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordnete Verbindungselemente (24,26) vorgesehen sind, wobei zwei längenverstellbare Verbindungselemente (20;22) vorgesehen sind, die jeweils einerseits im Wesentlichen an einer Verbindungsstelle (36;38) eines im unteren Bereich der Vorrichtung (12) an der einen Einheit angeordneten Verbindungselements (24;26) und andererseits an einem oberen Bereich (42;44) der anderen Einheit angelenkt sind, und wobei ein längenverstellbares Stabilisatorelement (28) vorgesehen ist, das mit mindestens einem der zwei, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselemente (24,26), mit mindestens einer Verbindungsstelle (38,46;36,48) und/oder mit mindestens einer Einheit zusammenwirkt.

Description

Vorrichtung zur Kopplung zweier Einheiten aneinander
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kopplung zweier Einheiten aneinander, insbesondere ein Arbeitsgerät an ein Arbeitsfahrzeug. Solche Kopplungsvorrichtungen werden beispielsweise zur Kopplung eines Arbeitsgeräts an ein landwirtschaftliches oder industrielles Nutzfahrzeug eingesetzt. Insbesondere wird ein in Form eines Pflugs ausgeführtes Arbeitsgerät an ein in Form eines Traktors ausgeführtes Arbeitsfahrzeug gekoppelt.
Es sind unterschiedliche Anbauschnittstellen - auch Gerätekopplungs-Vorrichtungen genannt - bekannt, durch die ein landwirtschaftliches Arbeitsgerät an einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug befestigbar ist. Eine derartige Gerätekopplung ist beispielsweise ein Dreipunkt- Geräteanbau, wie er durch die deutsche Norm ISO 730 oder DIN 9674 definiert ist. Mit einer solchen herkömmlichen Kopplungsvorrichtung ist jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Bewegungsfreiheitsgraden zwischen dem Arbeitsfahrzeug und dem Arbeitsgerät - also zwischen den beiden Einheiten - möglich. So ermöglicht beispielsweise der in der deutschen Norm ISO 730 oder DIN 9674 definierte Dreipunkt-Geräteanbau so gut wie keine Verdrehung des Arbeitsfahrzeugs und des Arbeitsgeräts gegeneinander um die Verbindungslängsachse bzw. um die Fahrzeuglängsachse, da hierzu zumindest die Hubstreben entsprechend anzusteuern wären.
Die aus dem in der Zeitschrift Landtechnik, 3/2002, Vol. 57, Seite 140 und 141 veröffentlichten Artikel „Mechatronik in der Mobilhydraulik" bekannte Gerätekopplung stellt eine Weiterbildung eines herkömmlichen Dreipunkt-Geräteanbaus dar, bei dem die Hubstreben und der Oberlenker durch längenverstellbare Verbindungselemente ausgebildet sind. Hier ist eine Verdrehung des Arbeitsfahrzeugs und des Arbeitsgeräts gegeneinander um die Verbindungslängsachse bzw. um die Fahrzeuglängsachse nur dann möglich, wenn die beiden dort vorgesehenen längenverstellbaren Hubzylinder entsprechend angesteuert werden. Aber selbst wenn dies der Fall sein sollte, ist hierbei eine Kraftübertragung zwischen Arbeitsfahrzeug und Arbeitsgerät insbesondere bei einer Kurvenfahrt nur begrenzt möglich, da die Zugstreben Biegemomente aufnehmen müssen und hierzu die Gerätekopplung nur begrenzt ausgelegt ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Vorrichtung zur Kopplung zweier Einheiten aneinander der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch die die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll durch die Anordnung der Verbindungselemente zwischen den zwei Einheiten eine Verdrehung der einen - in Form eines Arbeitsfahrzeugs ausgeführten - Einheit und der anderen - in Form eines Arbeitsgeräts ausgeführten - Einheit gegeneinander um die Verbindungslängsachse bzw. um die Fahrzeuglängsasche möglich sein, wobei eine verbesserte Kraftübertragung, insbesondere bei einer Kurvenfahrt möglich sein soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß umfasst eine Vorrichtung zur Kopplung zweier Einheiten aneinander der eingangs genannten Art mindestens fünf Verbindungselemente, deren jeweils erstes Ende gelenkig an jeweils einer Verbindungsstelle der einen Einheit und deren jeweils anderes Ende gelenkig an jeweils einer Verbindungsstelle der anderen Einheit anbringbar ist, wobei zur Ausführung von Kippbewegungen zwischen den beiden Einheiten lediglich ein längenverstellbares, im Wesentlichen mittig im oberen Bereich der Vorrichtung angeordnetes Verbindungselement vorgesehen ist, wobei zur Übertragung von Zug- oder Schubkräften zwischen den beiden Einheiten zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordnete Verbindungselemente vorgesehen sind, wobei zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen den beiden Einheiten zwei längenverstellbare Verbindungselemente vorgesehen sind, die jeweils einerseits im Wesentlichen an einer Verbindungsstelle eines im unteren Bereich der Vorrichtung an der einen Einheit angeordneten Verbindungselements und andererseits an einem oberen Bereich der anderen Einheit angelenkt sind, und wobei zur Steuerung von Pendelbewegungen zwischen den beiden Einheiten ein längenverstellbares Stabilisatorelement vorgesehen ist, das mit mindestens einem der zwei, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselemente, mit mindestens einer Verbindungsstelle und/oder mit mindestens einer Einheit zusammenwirkt.
Grundsätzlich können die Verbindungsstellen, an denen die Verbindungselemente anbringbar sind der einen Einheit bzw. den beiden Einheiten zugeordnet sein. Eine Zuordnung der Verbindungsstellen zu der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung wäre ebenfalls denkbar. So könnte beispielsweise ein einer Einheit zugeordneter Rahmen vorgesehen sein, der an diese Einheit adaptiert werden kann und der die dieser Einheit zugeordneten Verbindungsstellen - beispielsweise in Form von Kardanverbindungen ausgeführt - aufweist. Mit Kippbewegungen im Sinn der vorliegenden Erfindung sind vor allem Bewegungen gemeint, die in Betriebsstellung um eine im Wesentlichen horizontal angeordnete Achse erfolgen, die im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungslängsachse angeordnet ist. Insbesondere ist die Kippachse im Bereich der Hinterachse am Traktor oder an der Kopplungsvorrichtung angeordnet.
Mit einer Pendelbewegung im Sinn der vorliegenden Erfindung sind Relativbewegungen zwischen den zwei Einheiten gemeint, die in Betriebsstellung in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung erfolgen, wie sie beispielsweise bei einem Gespann aus Traktor und Arbeitsgerät erfolgen, wenn das Gespann einen Slalomparcours durchfährt. Durch das längenverstellbare Stabilisatorelement kann somit der Freiheitsgrad der Pendelbewegung unmittelbar durch dessen Ansteuerung bewirkt werden. Es sind also in vorteilhafter Weise nicht mehrere Elemente oder Aktuatoren vorzusehen und anzusteuern.
Ganz allgemein kann das längenverstellbare Stabilisatorelement mit seinem einen Ende unmittelbar an der einen Einheit angelenkt sein und mit seinem anderen Ende an einem im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselement angreifen. Ebenfalls wäre es denkbar, das längenverstellbare Stabilisatorelement mit seinem einen Ende unmittelbar an der einen Einheit und mit seinem anderen Ende unmittelbar an der anderen Einheit anzulenken, wobei zumindest ein Ende des längenverstellbaren Stabilisatorelements in der unmittelbaren Nähe eines Endes eines im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselements angelenkt ist. Hierdurch kann die Zusammenwirkung des längenverstellbaren Stabilisatorelements mit dem im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselement realisiert werden.
Eine verbesserte Kraftübertragung bei gegeneinander um die Verbindungslängsachse verkippten Einheiten bei Kurvenbewegungen kann durch die erfindungsgemäße Anordnung der zu Hubbewegungen dienenden Verbindungselemente erzielt werden. Es ist daher vorgesehen, die zur Ausführung von Hubbewegungen dienenden Verbindungselemente jeweils einerseits im Wesentlichen an einer Verbindungsstelle eines im unteren Bereich der Vorrichtung an der einen Einheit angeordneten Verbindungselements und andererseits an einem oberen Bereich der anderen Einheit gelenkig anzuordnen. Dies bedeutet, dass die an der einen Einheit angeordnete Verbindungsstelle des zur Ausführung der Hubbewegung dienenden Verbindungselements in unmittelbarer Nähe zur Verbindungsstelle des entsprechenden Verbindungselements an dieser Einheit angreift. Vorzugsweise könnten auch beide Verbindungselemente an der gleichen Stelle in einem Punkt angreifen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der zur Ausführung der Hubbewegung dienenden Verbindungselemente können auch im verdrehten Zustand der Einheiten bei einer Kurvenfahrt Zug- oder Schubkräfte nicht nur über die im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente - die hauptsächlich zur Übertragung von Zug- und Schubkräften dienen sondern auch über die zur Hubbewegung dienenden Verbindungselemente übertragen werden, da diese unmittelbar die eine Einheit mit der anderen Einheit verbinden.
Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass an einer Einheit die Verbindungsstelle des einen Endes eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements und die Verbindungsstelle des Endes eines zur Hubbewegung vorgesehenen Verbindungselements an der gleichen Einheit geringfügig voneinander beabstandet oder an der gleichen Stelle angeordnet sind.
Das Stabilisatorelement ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit seinem einen Ende an der einen Einheit und mit seinem anderen Ende an einem der zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselementen angelenkt. Hierdurch kann eine Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten verhindert werden, wenn nämlich das längenverstellbare Stabilisatorelement in seiner Länge konstant gehalten wird. Andererseits kann eine Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten durch entsprechendes Ansteuern des längenverstellbaren Stabilisatorelements derart realisiert werden, dass in vorteilhafter Weise eine vorgebbare oder definierte Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten möglich ist. Zudem ergeben sich keine Relativbewegungen des Stabilisatorelementes zu den unteren Verbindungselementen beim Ein- und Ausheben von Geräten.
Eine effiziente Kraftübertragung des längenverstellbaren Stabilisatorelements kann in vorteilhafter Weise dann erzielt werden, wenn das Stabilisatorelement zusammen mit den zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselementen im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet ist. Hierbei wirkt die vom längenverstellbaren Stabilisatorelement eingeleitete oder aufgenommene Kraft in der gleichen Ebene, in der sich die im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente befinden, die zur Aufnahme bzw. Übertragung von Zug- und Schubkräften dienen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Stabilisatorelement zusammen mit den zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselementen derart angeordnet, dass durch die drei Elemente eine geschlossene kinematische Kette gebildet ist. Es handelt sich hierbei um eine parallel strukturierte Anordnung, deren theoretische Grundlagen in "Kinematik und Robotik" von Manfred Husty, Adolf Karger, Hans Sachs, Walde ar Steinhilper, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York (1997), Seiten 491 - 524, ISBN 3- 540-63181 erörtert werden. Eine geschlossene kinematische Kette ist ein Getriebe bestehend aus Gliedern (Beinen) und Gelenken, bei dem die Kettenendpunkte an einem gemeinsamen Grundkörper angelenkt sind. Im hier vorliegenden Fall stellen die Verbindungselemente die Glieder der kinematischen Kette dar, die Verbindungsstellen stellen die Gelenke dar. Eine geschlossene kinematische Kette ist insbesondere hinsichtlich der hierdurch erzielbaren Freiheitsgrade vorteilhaft.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Stabilisatorelement mit seinem einen Ende geringfügig von einer an der einen Einheit angeordneten Verbindungsstelle eines Endes eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements angeordnet. Mit seinem anderen Ende ist es geringfügig von einer an der anderen Einheit angeordneten Verbindungsstelle eines Endes des anderen, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements angeordnet.
Ein oder beide Enden des Stabilisatorelements kann bzw. können auch jeweils an der gleichen Stelle der Verbindungsstellen eines Endes eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements angeordnet sein. Insoweit ist an der einen Einheit die eine Verbindungsstelle des Stabilisatorelements mit der Verbindungsstelle eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements kolokalisiert, d.h. an der gleichen Stelle befindlich, angeordnet. An der anderen Einheit kann die andere Verbindungsstelle des Stabilisatorelements mit der Verbindungsstelle des anderen, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements kolokalisiert angeordnet sein. Wenn letzteres ebenfalls erfüllt ist, ist eine konkrete Form einer geschlossenen kinematischen Kette bestehend aus den drei Elementen gebildet . Durch die Anordnung der Enden des Stabilisatorelements in unmittelbarer Nähe zu den Verbindungsstellen der im unteren Bereich angeordneten Verbindungselemente wirkt eine Veränderung der Länge des Stabilisatorelements nahezu unmittelbar an den entsprechenden Verbindungsstellen der im unteren Bereich angeordneten Verbindungselemente. Bei einer konstanten Länge des Stabilisatorelements kann durch diese Anordnung in vorteilhafter Weise eine Pendelbewegung wirksam verhindert werden, da das Stabilisatorelement wie auch die Verbindungselemente die beiden Einheiten unmittelbar miteinander verbindet.
Weiterhin kann mindestens ein Ende des Stabilisatorelements unmittelbar an einem im unteren Bereich angeordneten Verbindungselement angelenkt sein, so beispielsweise in dessen Mitte.
Nun können ganz allgemein die zwei im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente und/oder die zur Ausführung von Hubbewegungen vorgesehenen Verbindungselemente im Wesentlichen parallel, konvergierend, V-förmig oder überkreuzt zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise ist eine konvergierende Anordnung der Verbindungselemente vorgesehen, die derart ausgebildet ist, wie es üblicherweise bei den Unterlenker eines Dreipunkt-Geräteanbaus der Fall ist. Falls die eine Einheit in Form eines Arbeitsfahrzeugs und die andere Einheit in Form eines Arbeitsgeräts ausgeführt ist, ist vorzugsweise vorgesehenen, dass die Verbindungsstellen der zwei im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente arbeitsgeräteseitig weiter beabstandet zueinander sind als das auf der Fahrzeugseite der Fall ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind an der einen Einheit eine obere und zwei untere Verbindungsstellen vorgesehen, die ein Dreieck aufspannen. Hierbei können die zwei unten angeordnete Verbindungsstellen auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Verbindungsstellen auf der Geräteseite in dieser Weise angeordnet, so dass beispielsweise durch die Anordnung der Verbindungsstellen eine der deutschen Norm ISO 730 oder DIN 9674 entsprechende Geräteschnittstelle ausgebildet werden kann. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch zu herkömmlichen Arbeitsgeräten kompatibel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an der einen Einheit drei oben und zwei unten angeordnete Verbindungsstellen vorgesehen. Vorzugsweise sind die drei oben angeordneten Verbindungsstellen auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Gerade angeordnet. Die zwei unten angeordnete Verbindungsstellen können auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann beispielsweise fahrzeugseitig vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die Verbindungselemente an der Fahrzeugseite entsprechend der deutschen Norm ISO 730 oder DIN 9674 angeordnet sein können.
Für eine effiziente Kraftübertragung ist es von Vorteil, wenn die oben angeordneten Verbindungsstellen der zur Hubbewegung dienenden Verbindungselemente an der einen Einheit von der Ebene beabstandet angeordnet sind, die von den anderen, an der Einheit zugeordneten Verbindungsstellen aufgespannt wird. Insbesondere wenn die von der Ebene beabstandeten Verbindungsstellen zwischen den zwei Einheiten angeordnet sind, ergibt sich hierdurch eine Anordnung der zur Hubbewegung dienenden Verbindungselemente, die nahezu in die Richtung der resultierenden Hubbewegung zeigt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der Wirkungsgrad der auszuführenden Hubbewegung verbessert werden.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind die einer Einheit zugeordneten Verbindungsstellen nicht unmittelbar, sondern mittelbar an der Einheit angeordnet. So könnten beispielsweise die Verbindungsstellen über eine demontierbare Adaptionsschnittstelle an einer Einheit befestigt werden. Die Adaptionsschnittstelle könnte einen Kopplungsrahmen aufweisen, der seinerseits Kopplungsmittel zur Befestigung eines Arbeitsgeräts aufweist. Insoweit ist eine modulare Bauweise der Vorrichtung möglich, so dass diese in vorteilhafter Weise an bereits bestehende Schnittstellen beispielsweise eines Traktors angepasst werden kann. Letztendlich kann auch hierdurch eine Kompatibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer in der deutschen Norm ISO 730 oder DIN 9674 beschriebenen Gerätekopplung hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die jeweils einer Einheit zugeordneten Verbindungsstellen im Wesentlichen in einer - vorzugsweise vertikal angeordneten - Ebene angeordnet. Eine solche Anordnung ermöglicht beispielsweise das Ein- und/oder Ausheben des Arbeitsgeräts, wobei lediglich die zur Ausführung von Hubbewegungen vorgesehenen längenveränderbaren Verbindungselemente aktiv anzusteuern sind. Die anderen Verbindungselemente können hierbei in ihrer Länge unverändert bleiben. Auch ein seitliches Pendeln zwischen den beiden Einheiten ist durch Ansteuerung oder Drucklos-Schalten des Stabilisatorelements möglich, wobei auch hierbei eine zusätzliche Längenverstellung der anderen Verbindungselemente in vorteilhafter Weise nicht erfolgen muss und daher die Ansteuerung der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung einfacher ausgeführt werden kann.
Die zwei im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente können auf übliche Weise als starre Unterlenker ausgebildet sein. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind diese Verbindungselemente jedoch längenverstellbar ausgebildet. Hierdurch kann beispielsweise die durch die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung verbundene eine Einheit in einem von 180 Grad abweichenden Winkel zur anderen Einheit ausgerichtet werden, was vielseitige Anwendungen ermöglicht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn an einen Traktor ein Mähwerk mittels einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung angebaut wird, und der von dem Mähwerk überfahrene Bereich in Fahrtrichtung seitlich zu dem vom Traktor überfahrenen Bereich versetzt ist. Auch kann in besonders vorteilhafter Weise eine Kurvenfahrt des Traktors mit einem Arbeitsgerät - und speziell das Wenden - durch längenverstellbare, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente hinsichtlich eines kleineren Wendekreises verbessert werden, da hierdurch ein einer Pendelbewegung entsprechenden Pendelausschlag zwischen den beiden Einheiten möglich ist. In dieser Anordnung ist jedem Zylinder oder Zylinderpaar ein Freiheitsgrad zugeordnet, so dass in besonders vorteilhafter Weise auch ohne eine aktive Regelfunktion aller längenverstellbarer Verbindungselemente bzw. des Stabilisatorelements auch die volle Funktionalität einer Geräteschnittstelle im Sinn der deutschen Norm ISO 730 oder DIN 9674 bereitgestellt werden kann.
Nun könnte ein längenverstellbares Verbindungselement und/oder das Stabilisatorelement einen Zylinder aufweisen, der vorzugsweise hydraulisch ansteuerbar ist. Insbesondere könnte dieser Zylinder doppelseitig wirkend ausgebildet sein, so dass ein solcher Zylinder sowohl Schub- als auch Zugkräfte ausüben bzw. übertragen kann. Einen hydraulisch ansteuerbaren Zylinder für eine .erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung vorzusehen und beispielsweise an einen Traktor zu adaptieren, ist mit geringem Zusatzaufwand möglich, da ein Traktor üblicherweise für andere hydraulisch betriebene Aktuatoren sowieso schon die entsprechenden Aggregate aufweist, z.B. eine Hydraulikpumpe, Leitungen und Anschlussstücke.
Zur Optimierung der Kraftübertragung könnten die Zylinder eine unterschiedliche Länge und eine Kolbenfläche aufweisen, die gegebenenfalls durch Streben verlängert sind. So könnte der unterschiedlichen Belastung der Zylinder der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung Rechnung getragen werden und eine Anpassung der Kopplungsvorrichtung an die speziellen Anforderungen erzielt werden. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist ein längenverstellbares Verbindungselement und/oder das Stabilisatorelement ein Wegmesssystem, eventuell einen Drucksensor und/oder einen Kraftsensor auf. Durch das Ausstatten der Verbindungselemente mit einem Wegmesssystem ist einer dem Wegmesssystem zugeordneten Steuereinheit stets die Relativposition der beiden Einheiten zueinander bekannt, was für die Ansteuerung der Kopplungsvorrichtung für einige Applikationen eine Voraussetzung darstellen kann. Falls die Verbindungselemente und/oder das Stabilisatorelement mit jeweils einem Drucksensor ausgestattet sind, können hierdurch Dämpfungen zwischen den beiden Einheiten realisiert werden, was sich bei einem Traktor mit einem Arbeitsgerät in vorteilhafter Weise zu einem verbesserten Fahrkomfort führt.
Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung ist insbesondere dann vielseitig einsetzbar, wenn ein Ende eines Verbindungselements und/oder ein Ende eines Stabilisatorelements eine gelenkige Kopplung aufweist, durch die eine Relativbewegung in mindestens zwei Freiheitsgrade möglich ist. Wenn jedes Ende eines Verbindungselements bzw. des Stabilisatorelements eine solche gelenkige Kopplung aufweist, ist eine nahezu uneingeschränkte Relativpositionierung der beiden Einheiten zueinander möglich. Im Konkreten könnte die gelenkige Kopplung ein Kreuzgelenk aufweisen.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist die eine Einheit ein landwirtschaftliches oder industrielles Fahrzeug auf. Die andere Einheit weist ein landwirtschaftliches oder industrielles Arbeitsgerät auf. So könnte es sich bei dem Fahrzeug insbesondere um einen Traktor handeln. Bei dem Arbeitsgerät und könnte es sich um ein gezogenes oder um ein vom Traktor getragenes Arbeitsgerät handeln. Ein vom Traktor gezogenes Arbeitsgerät ist beispielsweise ein Pflug, ein vom Traktor getragenes Arbeitsgerät kann beispielsweise einen Sprayer aufweisen.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden die längenverstellbaren Verbindungselemente derart angesteuert, dass hierdurch ein auf das Fahrzeug wirkender Zugpunkt des Arbeitsgeräts in seiner räumlichen Lage zum Fahrzeug veränderbar ist. Unter dem auf das Fahrzeug wirkenden Zugpunkt ist insbesondere der Schnittpunkt der Verlängerung mindestens dreier Verbindungselemente der Vorrichtung gemeint. Die drei hierzu relevanten Verbindungselemente sind die zwei im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente und das im Wesentlichen mittig im oberen Bereich angeordnete Verbindungselement. Sobald eines dieser drei Verbindungselemente in seiner Länge verstellt wird, ändert sich auch der Schnittpunkt deren Verlängerung und somit die räumliche Lage des Zugpunkts, vorausgesetzt, dass diese Verbindungselemente derart angeordnet sind, dass deren Verlängerung einen gemeinsamen Schnittpunkt ergeben. Wird die geräteseitige Koppelebene beim Ausschwenken durch eine Regelung der Länge der Verbindungselemente auf einer Kreisbahn um einen Zugpunkt geführt, rauss der Zugpunkt nicht im Schnittpunkt der verlängerten Wirklinien des unteren und des oberen Verbindungselementes liegen. Der Zugpunkt kann bezüglich seiner räumlichen Lage frei gewählt werden. Der Zugpunkt bei einem Gespann, bestehend aus einem Traktor und einem Arbeitsgerät, liegt üblicherweise zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Traktors . Die relative Lage des Zugpunkts des Arbeitsgeräts zum Fahrzeug ist insbesondere für die Krafteinleitung des Arbeitsgeräts auf das Fahrzeug relevant. Eine entsprechende Ansteuerung der längenverstellbaren Verbindungselemente ermöglicht daher eine Verlagerung des Zugpunkts und somit kann in vorteilhafter Weise eine optimale Krafteinleitung des Fahrzeugs auf das Arbeitsgerät erzielt werden.
Der Zugpunkt entsteht, wenn das Arbeitsgerät bei Relativbewegungen zum Traktor um einen Punkt kreist. Werden diese Kreisbahnen durch entsprechende Ansteuerung der längenverstellbaren Verbindungselemente verändert, so kann der Zugpunkt unabhängig vom geometrischen Aufbau verändert werden. Dementsprechend kann eine räumliche Lageveränderung des Zugpunkts in im Wesentlichen vertikaler und/oder horizontaler Richtung durch Ansteuerung der längenverstellbaren Verbindungselemente dadurch erreicht werden, dass die eine Einheit auf einer Kreisbahn, die durch die Regelung der längenverstellbaren Verbindungselemente variierbar ist, in der vertikalen und/oder horizontalen Ebene frei um den Zugpunkt pendeln kann. Werden beide Bewegungen überlagert, pendelt eine Einheit frei auf einer sphärischen Bahn um den Zugpunkt, wodurch in besonders vorteilhafter Weise eine Vielzahl zusätzlicher Betriebsmodi realisierbar sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist durch eine Drucklosschaltung mindestens eines einzelnen längenverstellbaren Verbindungselements eine Schwimmstellung und/oder eine Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten erzielbar. Eine Schwimmstellung während des Betriebs liegt insbesondere dann vor, wenn sich ein getragenes Arbeitsgerät in seiner vertikalen Bewegung im Wesentlichen einer Unebenheit des Untergrunds anpasst. Eine Pendelbewegung ist zwischen Arbeitsgerät und Fahrzeug üblicherweise bei einem herkömmlichen Dreipunkt-Geräteanbau lediglich begrenzt möglich, da die Unterlenker und der Oberlenker nur in einem gewissen Bereich ausgelenkt werden können, was eine Pendelbewegung zwischen Fahrzeug und Arbeitsgerät erlaubt.
Falls nun das längenverstellbare Stabilisatorelement drucklos geschaltet wird, ist hierdurch eine Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten realisierbar. Unter Drucklos-Schalten ist am Beispiel eines Hydraulikzylinders zu verstehen, dass sein Kolben sich frei bewegen kann und hierzu die Zylinderkammer mit dem Sumpf verbunden sein kann.
Mit einer Drucklosschaltung und/oder mit einer Verbindung der Kolbenkammern der zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen den zwei Einheiten vorgesehenen längenverstellbaren Verbindungselementen ist eine Aufnahme von Stützlasten und/oder eine Verdrehung um die Verbindungslängsachse zwischen den zwei Einheiten realisierbar.
Weiterhin kann auch das längenverstellbare, im Wesentlichen mittig im oberen Bereich der Vorrichtung angeordnete Verbindungselement drucklos geschaltet werden, was eine Verkippung zwischen den zwei Einheiten ermöglicht. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn es sich um ein gezogenes Arbeitsgerät handelt.
Ganz besonders bevorzugt wird durch aktive Ansteuerung einzelner längenverstellbarer Verbindungselemente eine auf den jeweiligen Betriebsmodus des Fahrzeugs und des Arbeitsgeräts abgestimmte Relativpositionierung der zwei Einheiten zueinander eingestellt. Letztendlich könnten alle längenverstellbaren Verbindungselemente aktiv angesteuert werden, um so eine spezielle Relativpositionierung zwischen den zwei Einheiten zu realisieren. Dies könnte beispielsweise den seitlichen Versatz des von einem Mähwerk überfahrenen Bereichs in Fahrtrichtung zu einem von einem Traktor überfahrenen Bereich umfassen. Weiterhin könnte eine der jeweiligen Situation angepassten Regelung erfolgen, wo beispielsweise beim Wenden des Gespanns am Ende eines Felds das Arbeitsgerät nicht angehoben werden muss und trotzdem ein kleiner Wendekreis erzielt werden kann.
Es sei noch angemerkt, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der längenverstellbaren Verbindungselemente in ganz besonders vorteilhafter Weise jedem längenverstellbaren Verbindungselement ein Freiheitsgrad der Relativbewegung zwischen den zwei Einheiten zukommt. Somit kann durch die Ansteuerung eines längenverstellbaren Verbindungselements ein Freiheitsgrad angesteuert werden. Hierdurch wird die Ansteuerung der längenverstellbaren Verbindungselemente erheblich vereinfacht, was letztendlich die gesamten Produktionskosten der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung reduziert .
In einer weiteren Ausführungsform ist durch Kopplung der zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente eine Pendelbewegung zwischen den beiden Einheiten realisierbar. Unter einer Kopplung ist insbesondere eine gekreuzte Verbindung der Zylinderkammern gemeint, wodurch eine entgegengesetzte Kolbenbewegung der beiden Zylinder resultiert. Mit einer solchen Kopplung der zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung angeordneten Verbindungselemente kann in besonders vorteilhafter Weise eine engere Kurvenfahrt oder ein kleinerer Wendekreis erzielt werden, da um den Betrag, um den sich das eine Verbindungselement verkürzt, sich das andere Verbindungselement verlängert. Das gleiche Prinzip ermöglicht es den beiden die Hubfunktion ausübenden Verbindungselementen den Freiheitsgrad um die Traktorlängsachse zu realisieren und gleichzeitig die vom Gerät aufgebrachte Stützlast aufzunehmen.
Weiterhin können die Kolbenkammern der zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen den zwei Einheiten vorgesehenen längenverstellbaren Verbindungselementen mit der Kolbenkammer der oberen im wesentlichen mittig angeordneten Verbindungseinheit gekoppelt werden. Hierdurch kann eine Vorderachsbelastung in Abhängigkeit von der Stützlast erzielt werden. Weiterhin wird die die Fahrdynamik unterstützende Wirkung dieser Schaltung durch ein zugeschaltetes Feder- bzw. Dämpferelement weiter unterstützt.
Anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen, dreidimensionalen Ansicht,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1, wobei der arbeitsgeräteseitige Kopplungsrahmen zu Fig. 1 abweichend ausgebildet ist, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen, dreidimensionalen Ansicht,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen, dreidimensionalen Ansicht,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines
Hydraulikschaltplans zur Ansteuerung vier längenverstellbarer Verbindungselemente einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Arbeitsgeräts in der Draufsicht, das an ein Arbeitsfahrzeug über eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei das Arbeitsfahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Arbeitsgeräts in der Draufsicht, das an ein Arbeitsfahrzeug über eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei das Arbeitsfahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Arbeitsgeräts in der Draufsicht, das an ein Arbeitsfahrzeug über eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei das Arbeitsgerät seitlich versetzt zum Arbeitsfahrzeug positioniert ist und Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Arbeitsgeräts in der Seitenansicht, das an ein Arbeitsfahrzeug über eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung gekoppelt ist.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Bauteile mit den selben Bezugszeichen belegt. In Fig. 1 ist ein Achsgehäuse 10 eines nicht weiter gezeigten Arbeitsfahrzeugs gezeigt, an das eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 12 adaptiert ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Arbeitsfahrzeug handelt es sich um einen Traktor, der gleichzeitig eine Einheit im Sinn des Patentanspruchs 1 darstellt. An den Traktor ist über die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 12 ein Arbeitsgerät adaptierbar, wobei das Arbeitsgerät die andere Einheit im Sinn des Patentanspruchs 1 darstellt. Das ebenfalls in Fig. 1 nicht gezeigte Arbeitsgerät wird an den Kopplungsrahmen 14 über als nach oben offene Haken ausgebildete Kopplungsmittel 16 adaptiert. Durch den Kopplungsrahmen 14 mit seinen Kopplungsmitteln 16 wird die Dreipunktfunktionalität eines herkömmlichen Dreipunkt-Geräteanbaus gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung umfasst fünf Verbindungselemente 18, 20, 22, 24 und 26 sowie ein Stabilisatorelement 28. Die Verbindungselemente 18, 20, 22, 24 und 26 sind mit jeweils ihrem ersten Ende am Achsgehäuse 10 des Arbeitsfahrzeugs gelenkig jeweils an einer Verbindungsstelle 30, 32, 34, 36 und 38 angebracht. Mit ihrem anderen Ende sind die Verbindungselemente 18, 20, 22, 24 und 26 jeweils gelenkig an einer Verbindungsstelle 40, 42, 44, 46 und 48 am Kopplungsrahmen 14 angebracht. Zur Ausführung von Kippbewegungen zwischen dem Traktor und dem Arbeitsgerät ist lediglich ein längenverstellbares Verbindungselement 18 vorgesehen, das im Wesentlichen mittig im oberen Bereich der Kopplungsvorrichtung 12 angeordnet ist. Zur Übertragung von Zug- oder Schubkräften sind zwischen Traktor und Arbeitsfahrzeug zwei, im unteren Bereich der Kopplungsvorrichtung 12 angeordnete starre Verbindungselemente 24 und 26 vorgesehen. Zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen Traktor und Arbeitsgerät sind zwei längenverstellbare Verbindungselemente 20 und 22 vorgesehen.
Das Verbindungselement 20 ist mit seiner Verbindungsstelle 32 an der Verbindungsstelle 36 des im unteren Bereich der Kopplungsvorrichtung 12 angeordneten Verbindungselements 24 gelenkig angebracht. Die Verbindungselemente 20 und 24 haben daher arbeitsfahrzeugseitig idealerweise den selben Drehpunkt. Das Verbindungselement 20 ist mit seinem anderen Ende an einem oberen Bereich des Kopplungsrahmen 14 angelenkt, nämlich an der Verbindungsstelle 42. Das Gleiche gilt entsprechend für das Verbindungselement 22. Die Verbindungsstellen 32, 36 bzw. 34, 38 sind nahe an der hinteren Fahrzeugachse des Traktors angeordnet, was insbesondere bei Pendelbewegungen um die y Achse in vorteilhafter Weise eine effiziente Krafteinleitung zwischen Traktor und Arbeitsgerät bewirkt.
Zur Steuerung von Pendelbewegungen zwischen Traktor und Arbeitsgerät ist das längenverstellbare Stabilisatorelement 28 vorgesehen, das mit seinem einen Ende an der Verbindungsstelle 46 am Kopplungsrahmen 14 angelenkt ist. Mit seinem anderen Ende ist es an der Verbindungsstelle 50 in einem mittleren Bereich des Verbindungselements 26 angelenkt. Somit realisiert die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 12 passive Freiheitsgrade um die in Fig. 1 mit den Koordinatenachsen angedeutete y-Achse, indem das längenverstellbare Verbindungselement 18 entsprechend angesteuert bzw. drucklos geschaltet wird. Es handelt sich hierbei um Kippbewegungen zwischen dem Traktor und dem Arbeitsgerät. Durch entsprechendes Ansteuern der Verbindungselemente 20, 22 ist ein passives Verdrehen des Arbeitsgeräts relativ zum Traktor um die x-Achse möglich, so dass die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 12 in vorteilhafter Weise auch einen diesbezüglichen Freiheitsgrad zur Verfügung stellt. Die in Fig. 1 eingezeichnete x-Achse ist parallel zur Längsachse der Kopplungsvorrichtung 12 und zur Arbeitsfahrzeug-Längsachse angeordnet .
Die zwei Verbindungselemente 24, 26 sind konvergierend zueinander angeordnet, und .zwar derart, dass die traktorseitig angeordneten Enden der Verbindungselemente 24, 26 näher beieinander liegen als die kopplungsrahmenseitig angeordneten Enden der Verbindungselemente 24, 26. Dementsprechend liegt der Konvergenzpunkt der Verbindungselemente 24, 26 ungefähr in der Traktormitte. Auch die Verbindungselemente 20, 22 sind konvergierend zueinander angeordnet, so dass deren traktorseitig angeordnete Enden näher beieinander liegen als ihre kopplungsrahmenseitig angeordneten Enden.
Am Kopplungsrahmen 14 sind drei oben angeordnete Verbindungsstellen 40, 42 und 44 vorgesehen, die idealerweise auf einer in Betriebsstellung horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sind. Weiterhin sind am Kopplungsrahmen 14 zwei unten angeordnete Verbindungsstellen 46 und 48 vorgesehen, die ebenfalls auf einer horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1, wobei lediglich schematisch angedeutet ist, dass am Kopplungsrahmen 14 ein in Fig. 2 nicht gezeigtes Arbeitsgerät angekoppelt ist. Bei dem Arbeitsgerät handelt es sich um einen gezogenen Anhänger, wobei lediglich der dem Kopplungsrahmen 14 zugeordnete Teil des Arbeitsgeräts und in Fig. 2 eingezeichnet ist. So umfasst dieser Teil einen Rahmen 52, der in die Kopplungsmittel 16 des Kopplungsrahmens 14 eingehängt und fixiert ist. Das traktorseitige Ende des Rahmens 52 ist mit der Deichsel 54 des Anhängers derart befestigt, dass die Deichsel 54 um die Achse 56 drehen kann am wobei die Achse 56 vertikal bzw. parallel zur z-Achse angeordnet ist. Somit wird der Freiheitsgrad einer Relativbewegung zwischen Traktor und Arbeitsgerät um die z-Achse passiv vom Arbeitsgerät zur Verfügung gestellt. Die mit Bezugszeichen in Fig. 2 gezeigten Bauteile entsprechen den Bauteilen aus Fig. 1 mit übereinstimmenden Bezugszeichen.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 12. Hierbei sind sämtliche Verbindungselemente 18, 20, 22, 24 und 26 sowie das Stabilisatorelement 28 längenverstellbar ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle zu dem Fig. 3 nicht gezeigten Arbeitsfahrzeug durch eine Platte 58 schematisch angedeutet. Die dem Arbeitsfahrzeug zugeordneten Verbindungsstellen 40, 42, 44, 46 und 48 der längenverstellbaren Verbindungselemente 18, 20, 22, 24 und 26 sind allesamt an der Platte 58 angeordnet. An den Kopplungsrahmen 14 ist ein ebenfalls in Fig. 3 nicht gezeigtes Arbeitsgerät adaptierbar, wobei diesbezügliche Kopplungsmittel nicht eingezeichnet sind. Das Stabilisatorelement 28 ist mit seiner traktorseitigen Verbindungsstelle 60 an der Platte 58 und unmittelbar neben der Verbindungsstelle 46 des Verbindungselements 24 angeordnet. Das andere Ende des Stabilisatorelements 28 ist mit seiner Verbindungsstelle 62 am Kopplungsrahmen 14 unmittelbar neben der Verbindungsstelle 38 des längenverstellbaren Verbindungselements 26 angeordnet. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsstellen 32, 34 der längenverstellbaren Verbindungselemente 20, 22 unmittelbar neben den Verbindungsstellen 36, 38 der längenverstellbaren Verbindungselemente 24, 26 arbeitsgeräteseitig angeordnet. Diese könnten aber auch auf einer Achse mit 36, 38 und 62 liegen. Das längenverstellbare Verbindungselement 28 ist zusammen mit dem längenverstellbaren Verbindungselement 24 und 26 - zumindest in dem gezeigten Betriebszustand - in einer Ebene angeordnet .
Die Verbindungsstellen 40, 42, 44, 46, 40 und 48 der längenverstellbaren Verbindungselemente 20, 22, 24 und 26 sowie des längenverstellbaren Stabilisatorelements 28 sind auf der Platte 58 angeordnet, und zwar im Wesentlichen in einer in Betriebsstellung horizontal angeordneten Ebene. Die arbeitsgeräteseitig angeordneten Verbindungsstellen 30, 32, 36, 34, 38 und 62 der längenverstellbaren Verbindungselemente 20, 22, 24 und 26 sowie des längenverstellbaren Stabilisatorelements 28 sind allesamt am Kopplungsrahmen 14 ebenfalls idealerweise in einer horizontalen Ebene angeordnet und bilden im Wesentlichen ein Dreieck. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 12, das zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich ist. Die mit Bezugszeichen in Fig. 4 gezeigten Bauteile entsprechen den Bauteilen aus Fig. 3 mit übereinstimmenden Bezugszeichen. Im Konkreten sind lediglich die Verbindungsstellen 42, 44 der Verbindungselemente 20, 22 mit Hilfe von Rahmenstreben 64 von der Platte 58 beabstandet angeordnet. Da die Verbindungselemente 20, 22 im Wesentlichen zur Ausführung von Hubbewegungen dienen, ist durch die beabstandete Anordnung der Verbindungsstellen 42, 44 in vorteilhafter Weise eine - verglichen zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 - verbesserte Krafteinleitung auf das Arbeitsgerät möglich.
Bei den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Verbindungsstellen 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 60, 62 handelt es sich - mit Ausnahme der Verbindungsstellen 36 und 34 in den Fig. 1 und Fig. 2 - jeweils um eine gelenkige Kopplung, durch die eine Relativbewegung in mindestens zwei Freiheitsgrade möglich ist. Im Konkreten ist eine solche gelenkige Kopplung in Form eines Kreuzgelenks ausgeführt. In den Fig. 1 und 2 haben die Verbindungsstellen 34 und 36 drei rotatorische Freiheitsgrade.
Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Hydraulikschaltplan, gemäß dem die längenverstellbaren Verbindungselemente 18, 20, 22 und 28 angesteuert werden. Die längenverstellbaren Verbindungselemente 18, 20, 22 und 28, die den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten längenverstellbaren Verbindungselementen entsprechen, sind in Form von hydraulischen Zylindern ausgebildet, die doppelseitig wirken. Fig. 5 zeigt einen starren Betriebszustand der längenverstellbaren Verbindungselemente 18, 20, 22 und 28, da aufgrund der eingezeichneten Stellung der drei 4/4-Wegventile 66, 68, 69 und 70 sowohl zur Druckleitung 72 als auch zur Sumpfleitung 74 keine Verbindung zu den Verbindungselementen 18, 20, 22, 28 besteht. Auch die einzelnen Zylinderkammern der Verbindungselemente 18, 20, 22, 28 sind in dieser Ventilstellung voneinander getrennt.
Das 4/4-Wegventil 66 ist hierbei dem längenverstellbaren Verbindungselement 18, das 4/4-Wegventil 68 dem längenverstellbaren Verbindungselement 20, das 4/4-Wegventil 69 dem längenverstellbaren Verbindungselement 22 und das 4/4- Wegventil 70 dem längenverstellbaren Verbindungselement 28 zugeordnet. Falls die erste Schaltstellung von links eines 4/4- Wegventils 66, 68, 69 oder 70 aktiviert ist, wird der Kolben des entsprechenden Zylinders ausgefahren. Dementsprechend wird der Kolben eines Zylinders dann eingefahren, wenn die dritte Schalterstellung von links eines 4/4-Wegventils 66, 68, 69 oder 70 aktiviert ist. Ist die vierte Schalterstellung von links eines 4/4-Wegventils 66, 68, 69 oder 70 aktiviert, so ist der entsprechende Zylinder drucklos geschaltet. Je nach Stellung des 4/4-Wegventils 66 kann die eine oder die andere Kammer des Zylinders des Verbindungselements 18 über das 2/2-Wegventil 76 mit dem Druckspeicher 78 verbunden werden. Hierzu ist beispielsweise die erste Schalterstellung von links des 4/4- Wegventils 66 und die untere Schalterstellung des 2/2- Wegventils 76 zu aktivieren. Gleichzeitig ist das 2/2-Wegventil 80 in seiner rechten Schalterstellung zu aktivieren. Dieser Betriebsmodus ist auch für die anderen Verbindungselemente 20, 22, 28 bei entsprechender Ventilstellung der 4/4-Wegventile 68, 69 oder 70 möglich. In diesem Betriebsmodus kann der entsprechende Zylinder Relativbewegungen zwischen einem Arbeitsgerät und einem Traktor dämpfen was in vorteilhafter Weise den Fahrkomfort verbessert. Weiter ist es möglich, die Zylinder 18, 20 und 22 mit dem Druckspeicher in einen geschlossenen Kreislauf zu schalten. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Dämpfung der Stützlast und des Kippens des Traktors relativ zum Arbeitsgerät um die Traktorquerachse. Weiterhin ist bei dieser Schaltung eine von der Stützlast abhängende Belastung der Vorderachse möglich. Dies führt zu einem verbesserten Fahrkomfort und höheren Zugkräften des Traktors .
Die Fig. 6 und 7 zeigen jeweils ein Gespann, bestehend aus einem Traktor 82 und einem Arbeitsgerät 84, das sich in einer Kurvenfahrt befindet, wobei die Fahrtrichtung durch den Pfeil 86 angedeutet ist. In Fig. 6 ist die Kopplungsvorrichtung 12 derart angesteuert, dass das Gewicht des gezogenen Arbeitsgeräts 84 auf den Traktor 82 im Zugpunkt 88 wirkt, was mit dem Pfeil 90 angedeutet ist. In Fig. 7 ist die Kopplungsvorrichtung 12 derart angesteuert, dass das Gewicht des gezogenen Arbeitsgeräts 84 auf den Traktor 82 im Zugpunkt 88 wirkt, der in diesem Fall zur Traktorlängsachse seitlich versetzt angeordnet ist. Auch hier ist die Kraftrichtung mit dem Pfeil 90 angedeutet. Durch eine Verlagerung des Zugpunkts 88 kann in vorteilhafter Weise die Fahreigenschaft des Gespanns verbessert werden, insbesondere die Krafteinleitung zwischen Traktor und Arbeitsgerät bei einer Kurvenfahrt. Es ist möglich, den Traktor bei der Kurvenfahrt zu unterstützen, oder wie in Fig. 7 gezeigt, der Kurvenfahrt durch ein Gegenmoment zum Lenkmoment entgegen zu wirken.
Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Gespann, bestehend aus einem Traktor 82 und einem Arbeitsgerät 84 in einer Geradeaus-Fahrt . Hierbei ist die Kopplungsvorrichtung 12 derart angesteuert, dass das Arbeitsgerät 84 bezüglich der Fahrtrichtung 86 zum Traktor 82 seitlich versetzt und um den Zugpunkt frei pendelnd gezogen wird. Ein solcher Betriebsmodus ist insbesondere bei Geräten die eine pendelnde Anbindung benötigen und spurversetzt zum Traktor geführt werden sollen vorteilhaft .
In den Fig. 6 bis 8 ist gestrichelt der Kreis 92 eingezeichnet, um den die Kopplungsvorrichtung 12 und somit das Arbeitsgerät 84 pendeln bzw. schwenken kann, wenn einzelne Verbindungselemente in ihrer Länge verstellt werden. Der Kreismittelpunkt des Kreises 92 entspricht hierbei dem Zugpunkt
Fig. 9 zeigt in einer schematischen Darstellung eine seitliche Ansicht eines Traktors 82, an den über eine Kopplungsvorrichtung 12 ein in Form eines Pflugs ausgebildetes Arbeitsgerät 84 adaptiert ist. Durch entsprechende Ansteuerung der längenverstellbaren Verbindungselemente der Kopplungsvorrichtung 12, indem die Kreisbahn, auf der das Gerät vertikal pendelt, verändert wird, lässt sich der auf den Traktor 82 wirkende Zugpunkt 88 in seiner vertikalen Position relativ zum Traktor 82 verändern. Weiterhin kann der Zugpunkt 88 auch entlang der Traktorlängsachse verlagert werden, was mit dem links oben angeordneten Zugpunkt 88 angedeutet ist. Die mit dem Bezugszeichen 94 gekennzeichneten Geraden stellen die Wirklinien der resultierenden Pflugkraft auf den Traktor 82 dar. Der mit der Kopplungsvorrichtung 12 an den Traktor 82 gekoppelte Pflug kann in der Tiefe über die Kopplungsvorrichtung 12 geregelt werden, obwohl er frei pendelnd gefahren wird. Ganz besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 12 das Gewicht des Arbeitsgeräts 84 auf den Traktor 82 übertragen kann, ohne hierbei die Schwimmstellung aufzuheben. Hierdurch ist es unter anderem auch möglich, dass das Arbeitsgerät 84 und der Traktor 82 relativ zueinander um die Traktorlängsachse drehen können. Weiterhin ist eine Konvergenz der Verbindungselemente grundsätzlich nicht erforderlich, um einen Schnittpunkt, durch den die Wirklinie der Resultierenden verläuft, zu erzeugen.
Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Kopplung zweier Einheiten aneinander - insbesondere ein Arbeitsgerät (84) an ein Arbeitsfahrzeug (82) - mit mindestens fünf Verbindungselementen (18, 20, 22, 24, 26) , deren jeweils erstes Ende gelenkig an jeweils einer Verbindungsstelle (30, 32, 34, 36, 38) der einen Einheit und deren jeweils anderes Ende gelenkig an jeweils einer Verbindungsstelle (40, 42, 44, 46, 48) der anderen Einheit anbringbar ist, wobei zur Ausführung von Kippbewegungen zwischen den beiden Einheiten lediglich ein längenverstellbares, im Wesentlichen mittig im oberen Bereich der Vorrichtung (12) angeordnetes Verbindungselement (18) vorgesehen ist, wobei zur Übertragung von Zug- oder Schubkräften zwischen den beiden Einheiten zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordnete Verbindungselemente (24, 26) vorgesehen sind, wobei zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen den beiden Einheiten zwei längenverstellbare Verbindungselemente (20; 22) vorgesehen sind, die jeweils einerseits im Wesentlichen an einer Verbindungsstelle (36; 38) eines im unteren Bereich der Vorrichtung (12) an der einen Einheit angeordneten Verbindungselements (24; 26) und andererseits an einem oberen Bereich (42; 44) der anderen Einheit angelenkt sind, und wobei zur Steuerung von Pendelbewegungen zwischen den beiden Einheiten ein längenverstellbares Stabilisatorelement (28) vorgesehen ist, das mit mindestens einem der zwei, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselemente (24, 26) , mit mindestens einer Verbindungsstelle (38, 46; 36, 48) und/oder mit mindestens einer Einheit zusammenwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei an einer Einheit die Verbindungsstelle (36; 38) des einen Endes eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements (24; 26) und die Verbindungsstelle (32; 34) des Endes eines zur Hubbewegung vorgesehenen Verbindungselements (20; 22) an der gleichen Einheit geringfügig voneinander beabstandet sind oder an der gleichen Stelle angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stabilisatorelement (28) mit seinem einen Ende an der einen Einheit und mit seinem anderen Ende entweder an einem der zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordneten Verbindungselementen (24; 26) oder an der anderen Einheit angelenkt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Stabilisatorelement (28) zusammen mit den zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordneten Verbindungselementen (24, 26) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Stabilisatorelement (28) zusammen mit den zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordneten Verbindungselementen (24, 26) derart angeordnet sind, dass durch die drei Elemente (28, 24, 26) eine geschlossene kinematische Kette gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Stabilisatorelement (28) mit seinem einen Ende geringfügig von einer an der einen Einheit angeordneten Verbindungsstelle (38) eines Endes eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements (26) beabstandet angeordnet ist und mit seinem anderen Ende geringfügig von einer an der anderen Einheit angeordneten Verbindungsstelle (46) eines Endes des anderen, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements (24) beabstandet angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei an der einen Einheit die eine Verbindungsstelle (62) des Stabilisatorelements (28) mit der Verbindungsstelle (38; 36) eines im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements (26; 24) kolokalisiert angeordnet ist und wobei an der anderen Einheit die andere Verbindungsstelle (60) des Stabilisatorelements (28) mit der Verbindungsstelle (46; 48) des anderen, im unteren Bereich angeordneten Verbindungselements (26; 24) kolokalisiert angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zwei im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordneten Verbindungselemente (24, 26) und/oder die zur Ausführung von relativen Hubbewegungen vorgesehenen Verbindungselemente (20, 22) im Wesentlichen parallel, konvergierend, V-förmig oder überkreuzt zueinander angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an der einen Einheit eine obere und zwei untere Verbindungsstellen (30; 36, 38) vorgesehen sind, die ein Dreieck aufspannen, wobei vorzugsweise die zwei unten angeordneten Verbindungsstellen (36, 38) auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei an der einen Einheit drei oben und zwei unten angeordnete Verbindungsstellen (40, 42, 44; 46, 48) vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die drei oben angeordneten Verbindungsstellen (40, 42, 44) auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sind und/oder die zwei unten angeordneten Verbindungsstellen (46, 48) auf einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Gerade angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die oben angeordneten Verbindungsstellen (42, 44) der zur Hubbewegung dienenden Verbindungselemente (20, 22) an der einen Einheit von der Ebene beabstandet angeordnet sind, die von den anderen, an dieser Einheit zugeordneten Verbindungsstellen (40, 46, 48) aufgespannt wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die einer Einheit zugeordneten Verbindungsstellen (30, 32, 34, 36, 38; 40, 42, 44, 46, 48) mittelbar an der Einheit angeordnet sind, vorzugsweise über eine demontierbare Adaptionsschnittstelle .
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Adaptionsschnittstelle einen Kopplungsrahmen (14) aufweist, der vorzugsweise Kopplungsmittel (16) zur Befestigung eines Arbeitsgeräts aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die jeweils einer Einheit zugeordneten Verbindungsstellen (30, 32, 34, 36, 38; 40, 42, 44, 46, 48) im Wesentlichen in einer - vorzugsweise vertikal angeordneten - Ebene angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die zwei im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordneten Verbindungselemente (24, 26) längenverstellbar ausgebildet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei ein längenverstellbares Verbindungselement (18, 20, 22, 24, 26) und/oder das Stabilisatorelement (28) einen Zylinder aufweist, der vorzugsweise hydraulisch ansteuerbar ist und/oder doppelseitig wirkend ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Zylinder eine unterschiedliche Länge und eine Kolbenfläche aufweisen, die gegebenenfalls durch Streben verlängert sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei ein längenverstellbares Verbindungselement (18, 20, 22, 24, 26) und/oder das Stabilisatorelement (28) ein Wegmesssystem, einen Drucksensor und/oder einen Kraftsensor aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ein Ende eines Verbindungselements (18, 20, 22, 24, 26) und/oder ein Ende eines Stabilisatorelements (28) eine gelenkige Kopplung aufweist, durch die eine Relativbewegung in mindestens zwei Freiheitsgrade möglich ist, wobei die gelenkige Kopplung vorzugsweise ein Kreuzgelenk aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die eine Einheit ein landwirtschaftliches oder industrielles Fahrzeug (82) und die andere Einheit ein landwirtschaftliches oder industrielles Arbeitsgerät (84) aufweist .
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die längenverstellbaren Verbindungselemente (18, 20, 22, 24, 26) derart angesteuert werden, dass hierdurch ein auf das Fahrzeug (82) wirkender Zugpunkt (88) des Arbeitsgeräts (84) in seiner räumlichen Lage zum Fahrzeug (82) veränderbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei eine räumliche Lageveränderung des Zugpunkts (88) in im Wesentlichen vertikaler und/oder horizontaler Richtung durch Ansteuerung der längenverstellbaren Verbindungselemente
(18, 20, 22, 24, 26) dadurch erreichbar ist, dass die eine Einheit (84) auf einer Kreisbahn (92), die durch die Regelung der längenverstellbaren Verbindungselemente (18, 20, 22, 24, 26) variierbar ist, in der vertikalen und/oder horizontalen Ebene frei um den Zugpunkt (88) pendeln kann.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei durch eine Drucklosschaltung mindestens eines einzelnen längenverstellbaren Verbindungselements (18; 20, 22) eine Schwimmstellung und/oder eine Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten (82, 84) erzielbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei mit einer Drucklosschaltung des längenverstellbaren Stabilisatorelements (28) eine Pendelbewegung zwischen den zwei Einheiten (82, 84) realisierbar ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, wobei mit einer Drucklosschaltung und/oder mit einer Verbindung der Kolbenkammern der zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen den zwei Einheiten (82, 84) vorgesehenen längenverstellbaren Verbindungselementen (20, 22) eine Aufnahme von Stützlasten und/oder eine Verdrehung um die Verbindungslängsachse zwischen den zwei Einheiten (82, 84) realisierbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei mit einer Drucklosschaltung des längenverstellbaren, im Wesentlichen mittig im oberen Bereich der Vorrichtung
(12) angeordneten Verbindungselements (18) eine Verkippung zwischen den zwei Einheiten (82, 84) realisierbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei durch aktive Ansteuerung einzelner längenverstellbarer Verbindungselemente (18, 20, 22, 24, 26) und/oder des Stabilisatorelements (28) eine auf den jeweiligen Betriebsmodus des Fahrzeugs (82) und des Arbeitsgeräts (84) abgestimmte Relativpositionierung der zwei Einheiten (82, 84) zueinander einstellbar ist, vorzugsweise eine Höhenregelung eines in Form eines Pflugs ausgeführten Arbeitsgeräts (84) .
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei durch Kopplung der zwei, im unteren Bereich der Vorrichtung (12) angeordneten Verbindungselemente (24, 26) eine Pendelbewegung zwischen den beiden Einheiten (82, 84) realisierbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei die Kolbenkammern der zur Ausführung von Hubbewegungen zwischen den zwei Einheiten (82, 84) vorgesehenen längenverstellbaren Verbindungselementen (20, 22) mit der Kolbenkammer der oberen im wesentlichen mittig angeordneten Verbindungseinheit (18) koppelbar sind.
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