Traktorenlexikon: Entwicklung: Dreipunkthydraulik

Was ist ein Dreipunkt-Kraftheber

Ein Dreipunkt-Kraftheber, auch als Dreipunkthydraulik bekannt, ist eine im 20. Jahrhundert entwickelte hydraulische Vorrichtung an Traktoren, um Anbaugeräte anzukuppeln und anzuheben. Das auch kurz als Dreipunkt bezeichnete Bauteil ist häufig an der Rückseite eines Traktors zu finden (Heckhubwerk). An der Front des Traktors angebracht wird von einem Fronthubwerk gesprochen. Die Abwärtsbewegung erfolgt entweder hydraulisch oder bei einfacheren Systemen durch das eigene Gewicht seiner Elemente (Unterlenker) bzw. der Anbaugeräte. Dreipunkt heißt das System, weil die Arbeitsgeräte an drei Punkten am Traktor befestigt werden.

Aufbau

Tief am Heck des Traktors sind zwei Hebel in Längsrichtung montiert. Diese werden als Unterlenker bezeichnet. Die Unterlenker werden mit waagerechten, quer zur Fahrtrichtung orientierten Wellen bzw. Bolzen am Traktor befestigt. An den freien Enden der Unterlenker werden die Feldgeräte angehängt. Sie stellen die unteren zwei Punkte der Dreipunktaufhängung dar. Durch den tiefen Anbau werden Zugkräfte auf die Antriebsachse übertragen, was die Zugleistung erhöht. Die Unterlenker werden, entweder direkt oder über ein Hebelsystem mit einem Hydraulikzylinder angehoben. Bei größeren Traktoren wird jeweils ein Hydraulikzylinder pro Unterlenker verwendet. Dies erhöht die Hubleistung. Zur Verwendung kommen Einfach- oder doppeltwirkende Hydraulikzylinder. Doppeltwirkende Hydraulikzylinder haben den Vorteil, das auch Druck auf das Anbaugerät ausgeübt werden kann. Bei einfachwirkenden Hydaulikzylindern wirkt nur das Eigengewicht des Anbaugerätes.

Weiter oberhalb der Unterlenker ist mittig ein weiterer Hebel angebracht. Er wird als Oberlenker bezeichnet. Das nach hinten weisende Ende ist der dritte Punkt an einer Dreipunkt-Aufhängung. Der Oberlenker wird als Gewindespindel ausgeführt oder bei schwereren Traktoren und Feldgeräten als doppelt wirkender Hydraulikzylinder. Durch die Längenveränderung lässt sich die Neigung des Anbaugerätes einstellen.

Die Aufhängungspunkte der Ober- und Unterlenker werden häufig als Fanghaken ausgeführt. Dies ermöglicht ein schnelleres Ankoppeln der Anbaugeräte.

Am Anbaugerät ist ein sogenannter „A-Rahmen“ vorhanden; an diesem werden die Fanghaken eingehängt. Beim Anheben in die Transportstellung wird das Anbaugerät durch die Kinematik der ungleich langen Anlenkung in Richtung des Traktors gekippt und somit der Schwerpunkt des Anbaugeräts zur Standfläche des Fahrzeugs verlagert. So wird eine für den Straßentransport erwünschte Fahrstabilität des Traktors erreicht.

Funktion

Mit der hydraulischen Dreipunktaufhängung lassen sich die Feldgeräte

stabil und sicher transportieren auf dem Feld einfach und schnell in Arbeitsstellung bringen, auf eine bestimmte Arbeitstiefe einstellen und bei der Bodenbearbeitung automatisch genau regulieren.

Vorteile einer automatischen Hubwerksregelung:

Je nach Voreinstellung der Hydraulik sorgt das Eigengewicht des Feldgerätes für eine Verbesserung der Traktion an den Hinterrädern des Schleppers. Es wirkt mehr Druck auf die Hinterräder, was den Schlupf, und somit den Reifenverschleiß verringert. Auch bei hohen Zugkräften wird die Vorderachse nicht angehoben. Eine bessere Lenkbarkeit ist die Folge. Bei Allradantrieb kann die Traktion aller Räder ausgenutzt werden. Entlastung des Fahrers und eine bessere Arbeitsqualität durch gleichbleibende Geräteposition. Weniger Verschleiß an der Dreipunktaufhängung und den Arbeitsgeräten.

In Abhängigkeit von eingestellter Arbeitstiefe und Bodenbeschaffenheit wirken unterschiedliche Kräfte auf Ober- und Unterlenker. Die Lenker übertragen die zur Steuerung der Hydraulik erforderlichen Druck-und Zugkräfte. Werden nur die Kräfte bzw. die Bewegungen des Oberlenkers berücksichtigt, spricht man von „oberlenkergesteuert“. Mit „unterlenkergesteuert“ bezeichnet man Hubwerksregelungen, bei denen am Unterlenker die Steuersignale abgegriffen werden.

Nach folgendem Schema wird die Ansteuerung der Hydraulikzylinder geregelt:

• mehr Zugwiderstand = das Hubwerk hebt den Pflug an
• weniger Zugwiderstand = das Hubwerk senkt den Pflug tiefer ab.

Arten

• Mechanische Hubwerkregelung. Die Ober- oder Unterlenker wirken über ein Gestänge auf die Hebel der Hubwerksbetätigung. Die MHR ist die älteste Form der Zugkraftregelung.

• Vollhydraulische Hubwerkregelung. Die Gestänge wirken direkt auf ein hydraulisches Steuerventil, welches die Ansteuerung der Hydraulikzylinder regelt. Die SHR wurde 1983 von Case-IH am Markt eingeführt.

• Bei der elektronischen Hubwerksregelung werden die Bewegungen und Kräfte an der Aufhängung elektronisch erfasst. Die Lenker sind mit Kraftmessbolzen am Traktor befestigt. Im Bolzen sind zwei Magnetspulen vorhanden. Die Primärspule wird bestromt. Durch die Krafteinwirkung verändern sich die magnetischen Eigenschaften des Materials und in der Sekundärspule wird eine Spannung erzeugt. Anhand dieser Spannung wird von einem elektronischen Steuergerät der Lastzustand berechnet. Mit einem Positionssensor an der Dreipunktaufhängung kann die genaue Höhe ermittelt und eingestellt werden.

Die elektronische Regelung ist im Allgemeinen feinfühliger und schneller als eine mechanische Regelung. Durch den Wegfall von mechanischen Komponenten ist eine elektronische Hubwerksregelung verschleißarm und weniger wartungsintensiv. Die EHR ist Standard bei modernen Traktoren. Die Hubwerksregelung kann zugkraftabhängig oder lageabhängig regeln. Auch eine Mischung aus beiden Regelungsarten sind möglich.

Zugkraft-Regelung

Als Parameter für die Regelung wird die Zugkraft an den Gestängen abgegriffen. Die zugkraftabhängige Regelung wird generell nur beim Pflügen eingesetzt.

Lage-Regelung

Das Hubwerk wird nach seiner relativen Höhenänderung zum Traktor gesteuert. Das Anbaugerät wird fix auf einer bestimmten Höhe gehalten. Lage Regelung wird beispielsweise für Düngerstreuer angewendet.

Schwimmstellung

Schwimmstellung bedeutet keine Regelung. Die Hydraulikzylinder werden zum Hydraulikrücklauf freigeschaltet. Die Anbaugeräte können sich frei nach oben und unten bewegen. Bei der Schwimmstellung wird die Arbeitshöhe durch Stützräder am Anbaugerät eingestellt. Einsatz zum Beispiel bei Drillmaschinen.

Durch den Einsatz der Elektronik können auch weitere Funktionen realisiert werden.

Einstellung unterschiedliche Transporthöhen für unterschiedliche Geräte. Schwingungsdämpfung beim Transport. Schwimmstellung mit elektronisch begrenzten Endpunkten. Antriebsschlupfregelung Programmierbare Arbeitsabfolgen - z.B. automatisches Anheben und Absenken für das Drehen des Wendepfluges am Vorgewende Regelung der Arbeitsstellung und programmierter Arbeitsabfolgen mit Hilfe von GPS-Navigationsdaten.

An den Unterlenkern kann bei Bedarf eine Ackerschiene befestigt werden. Bei alten Traktoren ohne Dreipunkt war die Ackerschiene starr mit dem Traktor verbunden.