DE60016356T2

DE60016356T2 - Multifunktions-Steuermechanismus und Fahrzeug mit einem Steuermechanismus

Info

Publication number: DE60016356T2
Application number: DE60016356T
Authority: DE
Inventors: Van Earl Waggoner; William Damm Zopf; Douglas Brian Stickney
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: EP1096357A2; DE60016356D1; US6213244B1; EP1096357A3; EP1096357B1

Description

Die Erfindung ist auf einen Multifunktions-Steuermechanismus für ein Arbeitsfahrzeug, welcher durch die Handhabung eines einzigen Steuerhebels hydraulische Steuerventile unabhängig voneinander einstellt, sowie auf ein Arbeitsfahrzeug, welches einen Steuermechanismus enthält, gerichtet.
Beim Betrieb von Arbeitsfahrzeugen, wie beispielsweise Planierraupenschleppern, beeinflusst die Bedienungsperson eine Vielzahl von Arbeitsvorgängen durch Betätigung verschiedenartiger Steuerhebel, welche die Einstellungen von hydraulischen Steuerventilen und damit den Hydraulikflüssigkeitsfluss zu den Hydraulikzylindern eines Arbeitsgeräts steuern. Es ist wünschenswert, eine Reihe von Arbeitsvorgängen durch einen einzigen Steuerhebel zu beeinflussen. Üblicherweise haben Drei-Funktions-Steuerhebel einen T-förmigen Steuergriff, der sich entlang orthogonaler Steuerbögen bewegen lässt, um die ersten beiden Funktionen zu betätigen, und der sich verdrehen lässt, um eine dritte Funktion zu betätigen. Es ist wünschenswert, dass der Steuerhebel betätigt wird, um jede der Funktionen unabhängig voneinander oder im Einklang mit den anderen Funktionen zu beeinflussen.
Derartige Drei-Funktions-Steuerhebel werden in durch die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Anmeldung hergestellten und vermarkteten Planierraupenscheppern verwendet, um die Lage des Arbeitsplanierschildes zu steuern. Diese Steuerhebel sind durch eine Reihe von Kreuzgelenken und/oder Kugelgelenken funktionsfähig an den Tragrahmen des Planierschleppers gekoppelt. Siehe die US-Patente 3,131,574, 3,388,609 und 4,938,091 (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1), welche alle auf die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragen wurden. Die US-Patente 4,526,055, 4,978,273, 5,429,037, 5,316,435 und 5,497,847 offenbaren andere Beispiele von Drei-Funktions-Steuermechanismen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgestänge und ein Arbeitsfahrzeug bereitzustellen, durch welche die vorgetragenen Probleme überwunden und die Wünsche erfüllt werden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Steuermechanismus bereitzustellen, bei dem eine Kreuzkopplung zwischen den gesteuerten Funktionen sowie der Ansprechschwellenwert beim Steuern einer speziellen Funktion minimiert sind.
Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die Lehre eines der Ansprüche 1 oder 11 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden drei unabhängige Funktionen durch einen einzigen Steuerhebel gesteuert. Der Hebel ist auf einem Kreuzgelenk montiert, welcher ein Gleitjoch, ein Flanschjoch und ein sich zwischen den beiden Jochen erstreckendes Kreuzelement enthält, welches eine erste Querschwenkachse und eine zweite Querschwenkachse definiert. Das Gleitjoch ist in derselben Ebene wie das Kreuzelement mit einer ersten Haltevorrichtung und ebenfalls in derselben Ebene wie das Kreuzelement mit einer zweiten Haltevorrichtung versehen.
Die erste Funktion wird durch eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Steuerhebels angesteuert. Eine solche Vorwärts- und Rückwärtsbewegung verschwenkt das Gleitjoch um die erste Querschwenkachse, wodurch die erste Haltevorrichtung bewegt wird, welche mit einem ersten Verbindungsglied gekoppelt ist. Das erste Verbindungsglied wiederum bewegt ein erstes Hydrauliksteuerventil. Das erste Hydrauliksteuerventil wird entlang einer ersten Verstellachse verschoben. Das erste Hydrauliksteuerventil ist mit einem ersten Steuerventilkugelgelenk versehen, welches mit dem ersten Verbindungsglied gekoppelt ist. Das erste Steuerventilkugelgelenk liegt in einer Linie mit der ersten Verstellachse.
Die zweite Funktion wird durch eine Bewegung des Steuerhebels von einer Seite zur anderen Seite angesteuert. Eine solche seitliche Bewegung verschwenkt das Gleitjoch um die zweite Querschwenkachse, wodurch die zweite Haltevorrichtung bewegt wird, welche mit einem zweiten Verbindungsglied gekoppelt ist. Das zweite Verbindungsglied wiederum bewegt ein zweites Hydrauliksteuerventil. Das zweite Hydrauliksteuerventil wird entlang einer zweiten Verstellachse verschoben. Das zweite Hydrauliksteuerventil ist mit einem zweiten Steuerventilkugelgelenk versehen, welches mit dem zweiten Verbindungsglied gekoppelt ist. Das zweite Steuerventilkugelgelenk liegt in einer Linie mit der zweiten Verstellachse.
Die dritte Funktion wird durch die Verdrehbewegung des Steuerhebels angesteuert. Eine sich nach unten erstreckende Lasche ist mit dem Steuerhebel verschweißt und mit einer dritten Haltevorrichtung versehen. Die dritte Haltevorrichtung ist zur Steuerung der Bewegung des dritten Hydrauliksteuerventils mit einem dritten Gestänge verbunden. Das dritte Gestänge beinhaltet einen Stab, der mit der dritten Haltevorrichtung gekoppelt ist und sich zu dem ersten Arm eines Winkelhebels erstreckt. Der zweite Arm des Winkelhebels ist mit einem dritten Verbindungsglied gekoppelt, welches mit dem dritten Hydrauliksteuerventil verstiftet ist.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert, in denen:
1 eine Seitenansicht eines Planierraupenschleppers ist.
2 ist eine aufwärtsgerichtete Perspektivansicht des Drei-Funktions-Steuermechanismus.
3 ist eine abwärts gerichtete Perspektivansicht des Drei-Funktions-Steuermechanismus.
1 illustriert ein Arbeitsfahrzeug in Form eines Planierraupenschleppers 10. Der Planierraupenschlepper 10 ist mit einem Tragrahmen 12 sowie mit mit dem Boden in Eingriff tretenden Raupenlaufbahnen 14 versehen. Es können anstelle der mit dem Boden in Eingriff tretenden Raupenlaufbahnen 14 auch mit dem Boden in Eingriff stehende Räder verwendet werden. Der Planierschlepper 10 ist mit einem Arbeitsbauteil oder Planierschild 16 versehen, dessen Lage durch Hydraulikzylinder gesteuert wird. Genauer gesagt, wird das Planierschild angehoben und abgesenkt durch Hydraulikzylinder 18, deren Positionen durch die Bedienungsperson mittels eines im Bereich 22 der Bedienungsperson angeordneten T-förmigen Steuerhebels 20 beeinflusst wird. Durch Betätigung des Steuerhebels 20 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung wird das Planierschild 16 angehoben und abgesenkt. Um das Planierschild 16 um die Längsachse zu verkippen, wird der Steuerhebel 20 seitlich verstellt, was einen anderen das Planierschild kippenden Hydraulikzylinder antreibt. Um das Planierschild 16 um eine laterale Achse anzuwinkeln, wird der Steuerhebel 20 verdreht. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Drei-Funktions-Steuermechanismus dargestellt, als sei er an einem Planierraupenschlepper angeordnet, für den er besondere gut geeignet ist, jedoch ist die Erfindung nicht derart begrenzt und kann bei anderen Steuersystemen, die einen einzelnen Hebel mit drei Funktionssteuerungen erfordern, angewendet werden.
Der Drei-Funktions-Steuermechanismus steuert die Lage von drei Hydrauliksteuerventilen 24, 26 und 28, die in einem Ventilblock 30 angeordnet sind. Das erste Hydrauliksteuerventil 24 ist das Hebe/Senk-Steuerventil und wird durch Bewegen des Steuerhebels 20 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung manipuliert, um das Planierschild 16 anzuheben und abzusenken. Das zweite Hydrauliksteuerventil 26 ist das Kippsteuerventil und wird durch Bewegen des Steuerhebels 20 von einer Seite zur anderen Seite manipuliert, um das Planierschild 16 um die Längsachse des Fahrzeugs zu kippen. Das dritte Hydrauliksteuerventil 28 ist das Winkelsteuerventil und wird durch Verdrehen des Steuerhebels 20 manipuliert, um das Planierschild 16 um eine vertikale Achse anzuwinkeln.
Der Steuerhebel 20 legt eine Hebelachse 32 fest. Der Hebel 20 ist an ein Kreuzgelenk 34 gekoppelt. Das Kreuzgelenk wird durch ein Flanschjoch 36 und ein Gleitjoch 38 gebildet, welche durch ein Kreuzelement 40 miteinander verbunden sind. Das Flanschjoch 36 ist durch Befestigungsschrauben 42 an dem Tragrahmen 12 befestigt. Das Flanschjoch 36 ist mit zwei sich nach oben erstreckenden Ösen 44 versehen, welche jede parallel zu der Steuerhebelachse 32 verlaufen und an welchen das Kreuzelement 40 gelenkig befestigt ist, wodurch eine erste Querschwenkachse festlegt wird. Das Gleitjoch 38 ist mit zwei sich nach unten erstreckenden Ösen 46 versehen, welche parallel zu der Steuerhebelachse 32 verlaufen und welche an das Kreuzelement 40 gelenkig befestigt sind, wodurch eine zweite Querschwenkachse festlegt wird, welche orthogonal zur ersten Querschwenkachse des Flanschjochs 36 ist. Beide Querschwenkachsen kreuzen sich und verlaufen senkrecht zu der Steuerhebelachse 32. Das Gleitjoch 38 bildet eine Hülse 47, deren Inneres mit zwei Laufringen, nicht gezeigt, versehen ist, welche den Steuerhebel 20 aufnehmen, so dass dieser in der Hülse 47 verdreht werden kann. Das Gleitjoch ist auch mit einem sich radial erstreckenden Flansch 48 versehen. Die Hülse 47, die beiden sich nach unten erstreckenden Ösen 46 und der sich radial erstreckende Flansch 48 bilden ein einziges integrales Bauteil. Erste und zweite sich nach unten erstreckende Haltevorrichtungen 50 und 52 sind an Befestigungsöffnungen des sich radial erstreckenden Flansches 48 befestigt. Die erste Haltevorrichtung 50 ist mit einem ersten Kugelgelenk 54 versehen, und die zweite Haltevorrichtung 52 ist mit einem zweiten Kugelgelenk 56 versehen. Die Kugelgelenke 54 und 56 der Haltevorrichtungen 50 und 52 sind zueinander orthogonal, und sie sind auf den beiden Querschwenkachsen, die durch die Ösen der entsprechenden Joche definiert werden, lokalisiert. Das erste Kugelgelenk 54 der ersten Haltevorrichtung 50 ist in der Nähe zur Querschwenkachse, welche durch die sich nach unten erstreckenden Ösen des Gleitjochs 38 gebildet ist, positioniert. Auf entsprechende Weise ist das zweite Kugelgelenk 56 der zweiten Haltevorrichtung 52 in der Nähe zur Querschwenkachse, welche durch die sich nach oben erstreckenden Ösen des Flanschjochs 36 gebildet ist, positioniert. Dadurch, dass die Kugelgelenke 54 und 56 auf einer Linie mit den orthogonalen Schwenkachsen liegen, wird Kreuzkopplung beim Betätigen des Steuerhebels 20 minimiert. Es sollte beachtet werden, dass der sich radial erstreckende Flansch 48 aus einem einzigen Segment, wie dargestellt, oder aus zwei Segmenten, die jedes eine Befestigungsöffnung zur Befestigung der Haltevorrichtungen definieren, bestehen kann.
Das erste Kugelgelenk 54 ist mit einem ersten Verbindungsglied 58 gekoppelt. Das erste Verbindungsglied 58 ist durch ein erstes Steuerventilkugelgelenk 60 mit dem ersten Hydrauliksteuerventil 24 gekoppelt. Das zweite Kugelgelenk 56 ist mit einem zweiten Verbindungsglied 62 gekoppelt. Das zweite Verbindungsglied 62 ist durch ein zweites Steuerventilkugelgelenk 64 mit dem zweiten Hydrauliksteuerventil 26 gekoppelt. Beide Steuerventilkugelgelenke 60 und 64 liegen auf der Verstellachse des zugehörigen Steuerventils ausgerichtet, so dass wiederum Kreuzkopplung zwischen den Steueroperationen minimiert ist.
Die obige Diskussion konzentrierte sich auf die Steuerung der ersten beiden Funktionen durch Bewegen des Steuerhebels 20 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung sowie nach rechts und links. Die dritte Steuerfunktion wird durch Verdrehen des Steuerhebels 20 ausgeführt, wodurch eine dritte Haltevorrichtung 66 manipuliert wird. Die dritte Haltevorrichtung ist durch eine sich nach unten erstreckende Lasche 70 mit dem Steuerhebel 20 gekoppelt. Die Lasche 70 ist an dem Steuerhebel 20 angeschweißt. Die dritte Haltevorrichtung 66 enthält ein drittes Kugelgelenk, das wirksam mit einem dritten Gestänge gekoppelt ist. Das dritte Gestänge wird durch einen Steuerstab 72 gebildet, dessen erstes Ende mit dem dritten Kugelgelenk der dritten Haltevorrichtung 66 verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende ein viertes Kugelgelenk 74 hat, welches mit dem ersten Arm 76 eines Winkelhebels 78 verbunden ist. Der Winkelhebel 78 ist drehbar am Tragrahmen 12 befestigt und enthält einen zweiten Arm 80, der an ein drittes Verbindungsglied 82 gekoppelt ist, welches durch einen Stift 84 an dem Steuerventil 28 befestigt ist. Es sollte beachtet werden, dass das dritte Steuerventil 28 auf ähnliche Weise wie die ersten beiden Steuerventile ebenfalls mit einem Steuerventilkugelgelenk versehen sein kann. In der vorliegenden Anmeldung wird die dritte Steuerfunktion jedoch nicht umfangreich genutzt, und eine Stiftverbindung wird als ausreichend erachtet.
Die Erfindung soll nicht durch die obenstehenden Ausführungsbeispiele, sondern lediglich durch die folgenden Patentansprüche begrenzt sein.

Claims

Ein Drei-Funktions-Steuermechanismus für ein Arbeitsfahrzeug, der Mechanismus enthält: einen Steuerhebel (20), der eine Hebelachse (32) definiert, ein Gleitjoch (38) zur Aufnahme des Steuerhebels (20), eine erste Haltevorrichtung (50) versehen mit einem ersten Verbindungsglied (58), welches die erste Haltevorrichtung (50) mit einem ersten Hydraulikventil (24) koppelt, eine zweite Haltevorrichtung (52) versehen mit einem zweiten Verbindungsglied (62), welches die zweite Haltevorrichtung (52) mit einem zweiten Hydraulikventil (26) koppelt, und eine dritte Haltevorrichtung (66) versehen mit einem dritten Gestänge (82), welches die dritte Haltevorrichtung (66) mit einem dritten Hydraulikventil (26) koppelt, eine Lasche (70), die mit dem Steuerhebel (20) gekoppelt ist und sich radial von diesem erstreckt, die sich radial erstreckende Lasche (70) ist mit der dritten Haltevorrichtung (66) versehen, wobei der Steuerhebel (20) um die Hebelachse (32) verdreht werden kann, so dass er sich relativ zum Gleitjoch (38) dreht, gekennzeichnet durch ein Flanschjoch (36), das unterhalb des Gleitjochs (38) lokalisiert ist, das Flanschjoch (36) hat zwei sich nach oben erstreckende Ösen (44), die parallel zur Hebelachse (32) sind, ein Kreuzelement (40), welches an den sich nach unten erstreckenden Ösen (46) des Gleitjochs (38) und den beiden sich nach oben erstreckenden Ösen (44) des Flanschjochs (36) befestigt ist, um es dem Steuerhebel (20) und dem Gleitjoch (38) zu ermöglichen, sich um eine erste Querachse relativ zum Steuerhebel (32) und um eine zweite Querachse relativ zum Steuerhebel zu verschwenken, die erste Querachse und die zweite Querachse verlaufen senkrecht zueinander und sind derart angeordnet, dass die Schwenkbewegung des Steuerhebels (20) um die erste Querachse die erste Haltevorrichtung (50) betätigt, ohne die zweite Haltevorrichtung (52) zu betätigen, und dass die Schwenkbewegung des Steuerhebels (20) um die zweite Querachse die zweite Haltevorrichtung (52) betätigt, ohne die erste Haltevorrichtung (50) zu betätigen, und des Weiteren gekennzeichnet durch, das Gleitjoch (38), dass zwei sich nach unten erstreckende Ösen (46), die parallel zur Hebelachse (32) sind, sowie einen sich radial erstreckenden Flansch (48) hat, wobei der sich radial erstreckende Flansch (48) mit der ersten Haltevorrichtung (50) und der zweiten Haltevorrichtung (52) versehen ist.
Ein Steuermechanismus wie in Anspruch 1 definiert, worin das Gleitjoch (38) eine sich nach oben erstreckende Hülse (47) aufweist, die mit einer Bohrung versehen ist, von welcher der Steuerhebel (20) aufgenommen wird.
Ein Steuermechanismus wie in Anspruch 2 definiert, worin die sich nach unten erstreckenden Ösen (46), der Flansch (48) und die Hülse (47) des Gleitjochs (38) ein einzelnes integrales Teil sind.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, worin die erste Haltevorrichtung (50) mit einem ersten Kugelgelenk (54) versehen ist, die zweite Haltevorrichtung (52) mit einem zweiten Kugelgelenk (56) versehen ist und die dritte Haltevorrichtung (66) mit einem dritten Kugelgelenk versehen ist.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert, worin das dritte Gestänge (82) einen Winkelhebel (78) enthält, der einen ersten Arm (76), welcher durch einen Stab (72) mit der dritten Haltevorrichtung (66) gekoppelt ist, sowie einen zweiten Arm (80) hat, der durch ein drittes Verbindungsglied (82) mit dem dritten Hydraulikventil (28) gekoppelt ist.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert, worin sich das erste Verbindungsglied (58) und das zweite Verbindungsglied (62) von dem Gleitjoch (38) aus nach unten erstrecken und/oder sich das dritte Verbindungsglied (82) von dem Winkelhebel (78) aus nach unten erstreckt.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, worin das erste Kugelgelenk (54) und das zweite Kugelgelenk (56) in derselben Ebene des Kreuzelements (40) liegen und das erste Kugelgelenk (54) zur zweiten Querachse ausgerichtet ist und das zweite Kugelgelenk (56) zur ersten Querachse ausgerichtet ist.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert, worin das erste Steuerventil (24) eine erste Verstellachse hat und das erste Steuerventil (24) mit einem ersten Steuerventilkugelgelenk (60) versehen ist, welches auf einer Linie mit der ersten Verstellachse liegt und mit dem ersten Verbindungsglied (58) gekoppelt ist.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert, worin das zweite Steuerventil (24) eine zweite Verstellachse hat und das zweite Steuerventil (26) mit einem zweiten Steuerventilkugelgelenk (64) versehen ist, welches auf einer Linie mit der zweiten Verstellachse liegt und mit dem zweiten Verbindungsglied (62) gekoppelt ist.
Ein Steuermechanismus wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert, worin der Steuerhebel (20) mit einem Handgriff versehen ist, durch welchen die Hebelachse (32) verläuft und welcher sich von der Hebelachse (32) aus radial nach außen erstreckt.
Ein Arbeitsfahrzeug zur Ausführung einer Arbeitsoperation, das Arbeitsfahrzeug (10) enthält: einen Tragrahmen (12); mit dem Boden in Eingriff stehende Mittel (14) zum Tragen und Antreiben des Tragrahmens (12); ein Arbeitselement (16) zur Ausführung einer Arbeitsoperation, welches operativ mit dem Tragrahmen (12) gekoppelt ist; und einen Drei-Funktions-Steuermechanismus, wie er durch einen der Ansprüche 1 bis 10 definiert ist.
Ein Arbeitsfahrzeug wie es durch Anspruch 11 definiert ist, worin das Flanschjoch (36) starr an dem Tragrahmen (12) befestigt ist.
Ein Arbeitsfahrzeug wie es durch Anspruch 11 oder 12 definiert ist, worin das dritte Gestänge einen Winkelhebel (78) enthält, der verschwenkbar an den Tragrahmen (12) gekoppelt ist.