BR102016027933B1

BR102016027933B1 - DIRECTION AND POSITION CONTROL SYSTEM OF A SOIL WHEEL ON A MACHINE OR AGRICULTURAL IMPLEMENT

Info

Publication number: BR102016027933B1
Application number: BR102016027933-0A
Authority: BR
Inventors: Hudson Ramos
Original assignee: Matão Equipamentos Industriais E Agrícolas Ltda
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2021-08-10
Also published as: BR102016027933A2

Abstract

sistema de controle de direção e posição de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola. o presente invento pertence ao campo das máquinas e implementos agrícolas, mais particularmente implementos agrícolas que se deslocam em um ambiente de cultivo de uma cultura agrícola a partir de sistemas de roda de solo, trazendo como principal vantagem em relação aos implementos conhecidos no estado da técnica o fato de possuir um sistema de alinhamento das rodas de solo de acordo com a trajetória de deslocamento da unidade tratora, de modo que a medida em que o implemento seja manobrado em trajetória frontal ou em marcha ré, um meio hidráulico acionado a partir da sensorização da caixa de câmbio da unidade tratora possa atuar sobre a posição das rodas de solo e adequá-las a posição das rodas da unidade tratora, provendo manobras muito mais fácies, bem como, a diminuição da demanda de potência do implemento em relação a unidade tratora durante a fase de manobras.steering and position control system of a ground wheel on a machine or agricultural implement. the present invention belongs to the field of agricultural machines and implements, more particularly agricultural implements that move in an environment of cultivation of an agricultural crop from soil wheel systems, bringing as the main advantage over the implements known in the state of the art the fact that it has a ground wheel alignment system according to the displacement trajectory of the tractor unit, so that as the implement is maneuvered in front trajectory or in reverse, a hydraulic means is activated from the sensing of the tractor unit gearbox can act on the position of the ground wheels and adjust them to the position of the tractor unit wheels, providing much easier maneuvers, as well as reducing the power demand of the implement in relation to the tractor unit during the maneuver phase.

Description

FIELD OF THE INVENTION

[0001] O presente invento pertence ao campo das máquinas e implementos agrícolas, mais particularmente implementos agrícolas que se deslocam em um ambiente de cultivo de uma cultura agrícola a partir de sistemas de roda de solo, trazendo como principal vantagem em relação aos implementos conhecidos no estado da técnica o fato de possuir um sistema de direção e alinhamento das rodas de solo de acordo com a trajetória de deslocamento da unidade tratora, de modo que a medida em que o implemento seja manobrado ou deslocado em trajetória frontal ou em marcha ré, um meio hidráulico acionado a partir de sensores da caixa de câmbio da unidade tratora possa atuar sobre a posição das rodas de solo e adequá-las a posição das rodas da unidade tratora, provendo manobras muito mais fácies, bem como, a diminuição de demanda de potência do implemento em relação a unidade tratora durante a fase de manobras.[0001] The present invention belongs to the field of agricultural machinery and implements, more particularly agricultural implements that move in a cultivation environment of an agricultural crop from soil wheel systems, bringing as the main advantage over the implements known in the state of the art the fact that it has a steering system and alignment of the ground wheels according to the displacement trajectory of the tractor unit, so that as the implement is maneuvered or displaced in front trajectory or in reverse, a hydraulic means activated from sensors of the tractor unit gearbox can act on the position of the ground wheels and adjust them to the position of the tractor unit wheels, providing much easier maneuvers, as well as reducing power demand of the implement in relation to the tractor unit during the maneuvering phase.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0002] A presente invenção diz respeito a um implemento agrícola, engatável a uma unidade tratora, mais particularmente um trator agrícola ou outro meio bem conhecido e adequado, de forma que possa deslocar o referido implemento ou máquina agrícola em um ambiente de cultivo de uma cultura agrícola. Implementos agrícolas são bem conhecidos no estado da técnica, e, normalmente tracionados por uma unidade tratora em sistema de simples arrasto, onde o chassis precede meios de engate a respectiva unidade tratora ou através de sistema de terceiro ponto por meio dos braços hidráulicos dispostos na porção traseira de uma unidade tratora.[0002] The present invention concerns an agricultural implement, attachable to a tractor unit, more particularly an agricultural tractor or other well-known and suitable means, so that it can displace said agricultural implement or machine in a cultivation environment of a agricultural culture. Agricultural implements are well known in the state of the art, and usually pulled by a tractor unit in a simple drag system, where the chassis precedes means of coupling the respective tractor unit or through a third point system by means of hydraulic arms arranged in the portion rear of a tractor unit.

[0003] Em alguns implementos, o chassis, que normalmente atua também como um porta-ferramentas dos elementos ativos do implemento, como por exemplo, hastes escarificadoras, discos, entre outros que preparam o solo, fica disposto aereamente em relação ao solo, no caso destes implementos o engate é feito através dos braços hidráulicos, em sistema de terceiro ponto, como anteriormente descrito, permitindo inclusive a regulagem da altura de trabalho destes elementos ativos a partir dos controles hidráulicos da unidade tratora.[0003] In some implements, the chassis, which normally also acts as a tool holder of the implement's active elements, such as scarifying rods, discs, among others that prepare the soil, is arranged aerially in relation to the soil, in the In the case of these implements, the coupling is made through the hydraulic arms, in a third-point system, as previously described, even allowing the adjustment of the working height of these active elements from the hydraulic controls of the tractor unit.

[0004] Em implementos maiores, estes são deslocados em um ambiente de cultivo de uma cultura agrícola com o auxílio de pelo menos um conjunto de rodas de solo que auxiliam o arraste do implemento pelo terreno.[0004] In larger implements, these are moved in a cultivation environment of an agricultural crop with the aid of at least one set of soil wheels that help drag the implement across the land.

[0005] Este sistema de deslocamento é composto por um pneumático montado em uma roda e preso a um conjunto de fixação ao chassis. Este conjunto normalmente é fixamente móvel, de forma que se mantêm fixo em relação ao chassis, mas pode possuir giro, de forma que a roda se adeque ao sentido de deslocamento da unidade tratora, neste sistema fixamente móvel, o sistema de rodeiro é montado em um garfo normalmente em formato de “U” invertido, do qual se projeta um eixo, mancalizado através de rolamentos, que adentra a um cubo disposto verticalmente em relação ao chassis, sendo que dito cubo possui seção circular que permite ao eixo se deslocar para acompanhar a posição das rodas da unidade tratora e facilitar o arraste do implemento durante manobras e trabalho em um ambiente de cultivo ou de operação de uma cultura agrícola.[0005] This displacement system is composed of a tire mounted on a wheel and attached to a fastening set to the chassis. This set is normally fixedly mobile, so that they remain fixed in relation to the chassis, but may have rotation, so that the wheel adapts to the direction of displacement of the tractor unit, in this fixedly mobile system, the wheel system is mounted on a normally inverted "U"-shaped fork, from which a shaft protrudes, supported by bearings, which enters a hub disposed vertically in relation to the chassis, said hub having a circular section that allows the shaft to move to follow the position of the tractor unit's wheels and facilitate the implement's dragging during maneuvers and work in an environment of cultivation or operation of an agricultural crop.

[0006] No entanto, a medida em que o implemento é deslocado pela unidade tratora, em especial durante as manobras, a posição das rodas de solo do implemento não se alinham de maneira satisfatória com a unidade tratora. Em alguns casos a roda de solo do implemento fica disposta em uma posição essencialmente transversal em relação ao sentido de trabalho da unidade tratora, isto faz com que o implemento seja arrastado sem a impressão de giro nas rodas de solo, o que aumenta drasticamente a demanda de potência, e, consequentemente, o consumo de combustível. Em alguns casos mais extremos, onde há buracos ou com trabalhos em terrenos acidentados em geral, a roda de solo do implemento pode ser danificada, o que gera parada para manutenção e aumenta o custo operacional do produtor.[0006] However, as the implement is moved by the tractor unit, especially during maneuvers, the position of the implement's ground wheels do not align satisfactorily with the tractor unit. In some cases, the implement's ground wheel is arranged in an essentially transverse position in relation to the working direction of the tractor unit, this causes the implement to be dragged without the impression of rotation on the ground wheels, which drastically increases the demand of power, and, consequently, fuel consumption. In some more extreme cases, where there are holes or work on rough terrain in general, the implement's ground wheel can be damaged, which causes maintenance downtime and increases the producer's operating cost.

[0007] Assim, é objetivo do presente invento, a provisão de um sistema de controle de direção e posição uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola, o qual posiciona a roda adequadamente em relação a roda da unidade tratora na qual o implemento está acoplado.[0007] Thus, it is the purpose of the present invention, the provision of a steering and position control system for a ground wheel on a machine or agricultural implement, which positions the wheel properly in relation to the wheel of the tractor unit in which the implement is docked.

[0008] É também objetivo do presente invento, a provisão de um sistema de controle de direção e posição de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola, o qual possui um meio de sensorização da posição da caixa de câmbio para que as rodas de solo sejam direcionadas para a posição mais adequada durante o deslocamento frontal ou em marcha ré.[0008] It is also an object of the present invention to provide a control system for the direction and position of a ground wheel on a machine or agricultural implement, which has a means of sensing the position of the gearbox for the wheels are directed to the most suitable position during forward or reverse travel.

[0009] É finalmente objetivo do presente invento, a provisão de um sistema de controle de direção e posição de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola que seja de fácil operação, custo e manutenção competitiva.[0009] It is finally object of the present invention, the provision of a control system of direction and position of a ground wheel in a machine or agricultural implement that is easy to operate, cost and competitively maintenance.

[00010] Considerando os inconvenientes dos sistemas de rodas de solo conhecidos no estado da técnica, tal como acima comentado, e , de acordo com os objetivos e vantagens alcançados pelo presente invento, os mesmos são obtidos pela provisão de uma roda de solo a ser montada em uma máquina ou implemento agrícola, sendo que dita roda de solo é montada em suporte confeccionado em chapa de aço ou outro material conhecido e adequado, de forma que dita roda está operativamente associada a um conjunto de mancalização, por meios de rolamentos, que permitem a impressão de giro no conjunto durante a tração do implemento através da unidade tratora. Na porção superior do suporte está disposto um meio de articulação do suporte em relação ao chassis, de modo que o suporte possa ser direcionado em trajetória ascendente ou descente para se adaptar ao engrenamento da caixa de câmbio da unidade tratora.[00010] Considering the inconveniences of ground wheel systems known in the state of the art, as discussed above, and, according to the objectives and advantages achieved by the present invention, they are obtained by the provision of a ground wheel to be mounted on a machine or agricultural implement, wherein said ground wheel is mounted on a support made of steel plate or other known and suitable material, so that said wheel is operatively associated with a bearing assembly, by means of bearings, which allow the impression of rotation in the set during the pull of the implement through the tractor unit. On the upper portion of the support, a means of articulation of the support with respect to the chassis is arranged, so that the support can be directed in an upward or downward trajectory to adapt to the gearbox engagement of the tractor unit.

[00011] Superiormente ao conjunto do suporte está um eixo de características semelhantes aos descritos anteriormente no estado da técnica, de modo que possa permitir o giro do conjunto da roda no plano horizontal, sendo que este eixo interopera com um sistema de correção composto por um mecanismo elástico de escora que, na construção aqui idealizada, é uma mola helicoidal transpassada por um varão.[00011] Superior to the support assembly is an axis with characteristics similar to those described above in the prior art, so that it can allow the rotation of the wheel assembly in the horizontal plane, and this axis interoperates with a correction system composed of a elastic strut mechanism which, in the construction idealized here, is a helical spring crossed by a rod.

[00012] O conjunto conta ainda com pelo menos um cilindro hidráulico em cada uma das rodas, o que permite o posicionamento de acordo com o engrenamento da caixa de câmbio, sendo que este cilindro imprime movimento linear a partir de sua haste no suporte do rodeiro.[00012] The set also has at least one hydraulic cylinder on each of the wheels, which allows positioning according to the gearbox gearing, and this cylinder prints linear movement from its rod on the wheel support .

[00013] Assim, de acordo com a construção acima idealizada, um sensor lê a posição de engrenamento da caixa de câmbio da unidade tratora, obtida a posição e sendo esta posição para o deslocamento em marcha ré, o sensor abre uma eletroválvula de modo a alimentar a admissão de fluído hidráulico no cilindro hidráulico para que sua haste se expanda e coloque a roda de solo em posição compatível com a roda do trator; caso operador deseje o deslocamento frontal do conjunto, a haste do cilindro hidráulico é recolhida e a roda de solo do implemento é posicionada de modo compatível com o sistema de deslocamento.[00013] Thus, according to the construction idealized above, a sensor reads the gearing position of the gearbox of the tractor unit, the position being obtained and this position being for the displacement in reverse gear, the sensor opens a solenoid valve in order to feed the hydraulic fluid inlet in the hydraulic cylinder so that its rod expands and puts the ground wheel in a position compatible with the tractor wheel; if the operator wants the front displacement of the set, the hydraulic cylinder rod is retracted and the implement's ground wheel is positioned in a way compatible with the displacement system.

[00014] Este ajuste permite que a roda de solo do implemento ou máquina agrícola se mantenha sempre em uma posição compatível com a roda da unidade tratora, a qual o implemento está acoplado, eliminando o arraste da roda sem impressão de giro e provendo um centro de gravidade mais estável para o implemento.[00014] This adjustment allows the ground wheel of the implement or agricultural machine to always remain in a position compatible with the wheel of the tractor unit, to which the implement is coupled, eliminating wheel drag without rotation impression and providing a center stable gravity for the implement.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[00015] O invento será melhor descrito a seguir, com base nos desenhos anexos, dados a título exemplificativo de uma possível forma de idealização, nos quais:[00015] The invention will be better described below, based on the attached drawings, given as an example of a possible form of idealization, in which:

[00016] Figura 01 - Representa uma vista perspectiva frontal do sistema de controle de direção e posição de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola, objeto do presente invento;[00016] Figure 01 - Represents a front perspective view of the steering and position control system of a ground wheel on a machine or agricultural implement, object of the present invention;

[00017] Figura 02 - Representa uma vista perspectiva traseira do sistema de controle de direção e posição de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola, objeto do presente invento.[00017] Figure 02 - Represents a rear perspective view of the steering and position control system of a ground wheel on a machine or agricultural implement, object of the present invention.

PREFERRED SETTING

[00018] Com base nos desenhos e figuras acima representados, o presente invento compreende um controle de posição e de direção de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola, sendo que dito implemento pode ser um guincho agrícola, conforme o representado nas figuras acima, bem como uma unidade plantadeira, uma grade para trabalhos agrícolas ou outro implemento ou máquina agrícola conhecido e adequado que comporte este sistema.[00018] Based on the above represented drawings and figures, the present invention comprises a control of the position and direction of a ground wheel on an agricultural machine or implement, said implement can be an agricultural winch, as shown in the figures above, as well as a planter unit, a harrow for agricultural work, or other known and suitable agricultural implement or machine that supports this system.

[00019] O presente invento compreende um sistema de estabilização de um conjunto de roda de solo (01), sendo que esta roda de solo é composta por um pneumático e o conjunto é montado em um suporte (02) através de eixos, cubos e rolamentos, sendo presos por meios de junção não permanentes, mais propriamente parafusos e porcas. Este suporte (02) possui em sua extremidade superior um meio de articulação, o qual permite com que o mesmo possa se deslocar em sentido angular, tanto em trajetória ascendente como descendente, em relação a uma segunda peça (03), sendo que este conjunto pode ainda interoperar com um segundo eixo que permite a regulagem da roda no sentido transversal em relação à direção de deslocamento da unidade tratora.[00019] The present invention comprises a stabilization system of a ground wheel set (01), and this ground wheel is composed of a tire and the set is mounted on a support (02) through axles, hubs and bearings, being secured by non-permanent joining means, namely bolts and nuts. This support (02) has at its upper end a means of articulation, which allows it to move in an angular direction, both in ascending and descending trajectory, in relation to a second piece (03), and this set it can also interoperate with a second axle that allows the adjustment of the wheel in the transverse direction in relation to the displacement direction of the tractor unit.

[00020] Do suporte (02) projeta-se um olhal que recebe em seu perímetro interno a extremidade de uma haste de um cilindro hidráulico (04), sendo transpassado por um pino e travado por um contrapino ou uma cupillha, de forma que a outra extremidade do cilindro hidráulico (04) se prende a uma longarina do chassis ou outro ponto que permita a impressão de movimento angular no suporte (02) a partir do deslocamento da haste do respectivo cilindro hidráulico.[00020] From the support (02) an eye is projected that receives in its internal perimeter the end of a rod of a hydraulic cylinder (04), being pierced by a pin and locked by a cotter pin or a cotter pin, so that the the other end of the hydraulic cylinder (04) attaches to a frame spar or other point that allows the impression of angular movement on the support (02) from the displacement of the rod of the respective hydraulic cylinder.

[00021] O conjunto de rodas de solo do implemento, objeto do presente invento, conta ainda com um sistema de estabilização mecânico da posição da roda, onde cada um dos lados do implemento dispõe de um meio elástico de escora, preferencialmente uma mola helicoidal (05a) traspassada por um varão que regula sua compressão de modo a manter a roda em uma posição essencialmente estabilizada no plano transversal em relação a unidade tratora (não representada).[00021] The set of ground wheels of the implement, object of the present invention, also has a mechanical stabilization system of the wheel position, where each side of the implement has an elastic means of prop, preferably a helical spring ( 05a) pierced by a rod that regulates its compression in order to keep the wheel in an essentially stabilized position in the transverse plane in relation to the tractor unit (not shown).

[00022] Em estágio de trabalho o implemento é rebocado pela unidade tratora, onde um sensor lê a posição de engrenamento da caixa de câmbio da unidade tratora, estando em posição de deslocamento frontal, o sensor mantêm as hastes do cilindro hidráulico (04) recolhidas, fazendo com que o suporte (02) seja direcionado em trajetória descendente em relação ao chassis do implemento ou máquina agrícola com o qual passa a interoperar. Uma vez invertido o sentido de deslocamento da unidade tratora para marcha ré, o suporte passa a ser deslocado em ângulo com trajetória ascendente onde a haste do cilindro hidráulico (04) se expande de modo a colocar as rodas de solo na posição desejada, sendo que este movimento angular do suporte (02) é limitado por um batedor (06).[00022] In the work stage, the implement is towed by the tractor unit, where a sensor reads the gearing position of the tractor unit gearbox, being in the front displacement position, the sensor keeps the hydraulic cylinder rods (04) retracted , causing the support (02) to be directed in a downward trajectory in relation to the chassis of the implement or agricultural machine with which it starts to interoperate. Once the direction of displacement of the tractor unit to reverse gear is reversed, the support is shifted at an angle with an upward trajectory where the hydraulic cylinder rod (04) expands in order to place the ground wheels in the desired position, and this angular movement of the support (02) is limited by a beater (06).

[00023] Conforme já descrito anteriormente, o sistema interopera a partir da leitura da posição da caixa de câmbio da unidade tratora. Este sistema de leitura pode ocorrer a partir de sensores dispostos na própria caixa de câmbio ou através da leitura de indicadores da posição da caixa de câmbio no painel da unidade tratora ou por meio da própria corrente elétrica gerada durante a operação em marcha ré para alimentar as luzes sinalizadoras.[00023] As previously described, the system interoperates from the reading of the tractor unit gearbox position. This reading system can occur from sensors arranged in the gearbox itself or through the reading of indicators of the gearbox position on the tractor unit panel or through the electric current generated during the operation in reverse gear to power the signal lights.

[00024] Uma vez energizados os sensores, estes passam a interoperar com eletroválvulas controladas por relés ou outros meios de acionamento bem conhecidos e adequados, que permitem a abertura ou fechamento seletivo de determinados canais do circuito hidráulico, de modo a expandir ou retrair as hastes dos cilindros hidráulicos (04), sendo que estas peças se conectam a partir de barramentos de dados que podem variar de simples fios para transferência de pulsos elétricos até barramentos de dados mais complexos, como por exemplo, barramentos do tipo CANBUS.[00024] Once the sensors are energized, they start to interoperate with electrovalves controlled by relays or other well-known and suitable actuation means, which allow the selective opening or closing of certain channels of the hydraulic circuit, in order to expand or retract the rods of hydraulic cylinders (04), and these parts connect from data buses that can vary from simple wires for transferring electrical pulses to more complex data buses, such as CANBUS-type buses.

[00025] O movimento angular do suporte (02), conta ainda com pelo menos dois sensores de posição do suporte ou sensores de fim de curso, respectivamente um em cada suporte, podendo interoperar com as eletroválvulas de maneira individualizada ou conjugada, neste último caso dependente de múltiplos acionamentos para iniciar as respectivas instruções ao sistema hidráulico, as eletroválvulas que podem inclusive se inter-relacionar com um processador de dados ou outro meio computacional conhecido e adequado.[00025] The angular movement of the support (02) also has at least two support position sensors or end-of-stroke sensors, respectively one in each support, being able to interoperate with the solenoid valves individually or in conjunction, in the latter case dependent on multiple drives to initiate the respective instructions to the hydraulic system, the solenoid valves that can even interrelate with a data processor or other computational means known and suitable.

[00026] Tendo descrito a configuração preferencial, fica óbvio que eventuais mudanças nas formas construtivas podem ocorrer em especial, nas diversas formas de controlar a posição do suporte (02), sendo que estas formas podem ser desde sensores de fim de curso até sensores mais complexos como sensores de distância a partir de sinais digitais ou analógicos. Estas e outras eventuais mudanças nas formas construtivas do controle de posição e de direção de uma roda de solo em uma máquina ou implemento agrícola devem estar abrangidas pelo escopo de uma ou mais reivindicação que acompanham o presente relatório descritivo.[00026] Having described the preferred configuration, it is obvious that any changes in constructive forms can occur, in particular, in the various ways of controlling the position of the support (02), and these forms can be from end-of-stroke sensors to more complexes such as distance sensors from digital or analog signals. These and other possible changes in the constructive ways of controlling the position and direction of a ground wheel on a machine or agricultural implement must be covered by the scope of one or more claims that accompany this descriptive report.

Claims

1. CONTROL SYSTEM FOR THE DIRECTION AND POSITION OF A GROUND WHEEL ON A MACHINE OR AGRICULTURAL IMPLEMENT engageable with a tractor unit in a simple drag system or in a third point through a chassis (01) equipped with wheels mounted on a support (02 ) with an elastic strut (5a) for the alignment of the wheels, characterized by presenting: a) a support (02) articulatedly fixed to a second part (03) by means of a hydraulic cylinder (04) arranged between the support ( 02) and the chassis (01); b) at least one position or end-of-stroke movement sensor installed on each support (02); c) sensors installed in the tractor unit gearbox; d) a data processor or other known and suitable computational means.