CN102596626B - 拖拉机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种拖拉机(10)包括动力输出短轴(20)，该动力输出短轴通过传动系统(14)而与发动机(12)驱动连接。动力输出离合器(16)布置在传动系统中，用于选择地向动力输出短轴提供动力。第一液压泵(26)在发动机和动力输出离合器之间与传动系统驱动连接，而液压泵/马达(30)在动力输出离合器和动力输出短轴之间与传动系统驱动连接。泵/马达能够作为通过与传动系统连接而驱动的泵操作，以便当例如需要高负载农具时供给附加液压输出(B)。PTO离合器(16)能够用于选择地控制泵/马达的操作。也可选择，泵/马达能够用作通过与第一液压泵液压连接(35)而驱动的马达。与PTO离合器的脱开相组合，泵/马达能够提供用于PTO短轴的静液压驱动。

Description

拖拉机
技术领域
本发明涉及装配在农业拖拉机上的液压供给系统。
背景技术
拖拉机通常包括至少一个液压泵，该液压泵由发动机的输出部来驱动，以便对车辆上的各种消耗装置进行供给。很多拖拉机系统为液压动力，例如转向、制动和辅助消耗装置，该辅助消耗装置向具有液压马达的附装农具供给增压流体。农具和拖拉机尺寸的持续增加将越来越要求拖拉机制造商增加用于农具的液压供给能力。例如，现代播种机通常包括较大的液压马达，以便产生用于气动种子传送系统所需的空气供给。该液压流量需求超过了一些现有拖拉机的供给。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种拖拉机，它具有提高的液压供给系统。
根据本发明，一种拖拉机包括动力输出(PTO)短轴，该动力输出短轴通过传动系统而与发动机驱动连接，该传动系统包括：PTO离合器，用于选择地向动力输出短轴提供动力；第一液压泵，该第一液压泵在发动机和PTO离合器之间与传动系统驱动连接；以及液压泵/马达，该液压泵/马达在PTO离合器和PTO短轴之间与传动系统驱动连接，其中，泵/马达能够作为通过与传动系统连接而驱动的泵操作或者作为通过与第一液压泵液压连接而驱动的马达操作。
过去，拖拉机制造商通过(a)增加现有液压泵的尺寸；和/或(b)提供附加液压泵(该附加液压泵能够在较高需求时使用)来增加可用液压供给。后一种方法带来的缺点是需要能够选择地接合和脱开的额外机械传动。根据本发明，该泵/马达在PTO离合器的输出侧与传动系统驱动连接。因此，泵马达能够通过PTO离合器的简单接合而在需要时提供附加液压供给。优选是，PTO离合器的功能用于选择地驱动附加液压泵。
而且，通过提供也能够用作马达的液压泵，相同部件能够用于通过从第一液压泵“抽出”液压流而以液压方式向PTO短轴提供动力。优选是，该静液压PTO驱动能够用于向需要低功率的农具提供动力。例如，它可以包括肥料施撒机。通过切断在发动机速度和PTO短轴速度之间的机械关系，发动机能够在低速下运行用于这些低功率农具，从而提高燃料效率。
优选是，拖拉机还包括电子控制单元(ECU)，该电子控制单元控制动力输出离合器的接合以及在所述液压连接上控制在第一液压泵和泵/马达之间的液压流量。
拖拉机还可以包括PTO齿轮箱，该PTO齿轮箱在与液压泵/马达的驱动连接和动力输出轴之间连接至传动系统中，该PTO齿轮箱包括至少一个输入输出驱动比和空档模式。优选是，所述硬件使得PTO离合器能够用于选择地驱动液压泵/马达，而并不影响动力输出短轴的输出速度。例如，PTO离合器可以接合，同时PTO齿轮箱提供空档模式，从而驱动液压泵马达，而并不驱动PTO短轴。
ECU还可以控制PTO齿轮箱的输入-输出比。
如上所述，在PTO离合器的输出侧提供液压泵/马达提高了部件自身提供多种操作模式的功能性。根据本发明的另一方面，提供了一种操作上述拖拉机的方法，它包括以下步骤：接收表示液压流量需求超过第一界限值的信号；以及使得PTO离合器响应所述信号而接合。
所述操作模式使用液压泵/马达作为向由第一液压泵供给的液压流量提供附加液压流量的泵。该操作模式可以在接收所述信号时自动起动，或者响应驾驶员的指令而人工起动。该方法还可以包括组合来自两个液压泵的液压输出的步骤，以便供给单个液压输出。也可选择，两个泵可以在需要时供给不同液压线路。
该方法还可以包括响应接收到表示液压流量需求低于第二界限值的信号而脱开PTO离合器的步骤。与上述类似，所述脱开可以自动或人工起动。
根据本发明的还一方面，上述拖拉机可以根据这样的方法来操作，该方法包括以下步骤：接收低PTO负载信号，该低PTO负载信号表示具有低于负载界限值的操作PTO需求的农具附装在PTO短轴上；接收PTO-on需求信号；响应接收的所述低PTO负载信号和PTO-on信号而使得PTO离合器脱开；以及使得液压泵/马达通过由所述液压连接来向它供给液压流量而作为马达操作，以便以静液压方式来驱动PTO轴。
优选是，在该操作模式中，泵/马达用作马达，它通过来自第一液压泵的液压供给而提供动力。与PTO离合器的脱开组合，提供了全静液压PTO驱动。在PTO齿轮箱布置于通向液压泵马达的驱动连接部件和PTO短轴之间的情况下，也能够在该液压模式下选择合适的输入-输出比。这种操作模式特别适合有较低负载的农具，例如离心撒布机。
在本发明的还一方面中，根据本发明的上述拖拉机可以根据这样一种方法来操作，该方法包括以下步骤：接收高惯性PTO负载信号，该高惯性PTO负载信号表示具有高于起动惯性界限值的操作PTO需求的农具附装在PTO短轴上；接收PTO-on需求信号；响应接收的所述高惯性PTO负载信号和PTO-on需求信号而使得PTO离合器脱开；然后，使得液压泵/马达通过由所述液压连接来向它供给液压流量而作为马达操作，以便以静液压方式来驱动PTO轴；以及当检测PTO轴的输出速度为超过界限值时，使得PTO离合器接合。
已知当驱动具有高惯性特征的农具时与PTO离合器的突然接合相关的问题。例如，PTO与大型压捆机的驱动连接突然接合将在传动系统上产生很大的应变量，有时导致剪切螺栓失效(最佳情况)和传动系统自身失效(最差情况)。根据本发明提供的泵/马达能够有利地用于在PTO离合器接合之前起动PTO短轴的旋转，从而减小在整个传动系统上的应变。一旦PTO离合器完全接合和PTO短轴与发动机输出驱动连接，泵/马达能够根据需要而停止驱动PTO短轴。
附图说明
通过下面参考附图对特定实施例的说明，将清楚本发明的其它优点。
图1以高度示意的形式表示了根据本发明示例实施例的拖拉机。
具体实施方式
参考图1，农业拖拉机由虚线框10表示。拖拉机10自身是已知结构，且普通特征将不再详细介绍。
拖拉机10包括发动机12，该发动机12可以是内燃机，或者也可选择是电马达。在任何情况下，发动机12向第一驱动轴14a供给成扭矩形式的输出动力，该第一驱动轴14a通过动力输出(PTO)离合器16而与第二驱动轴14b驱动连接。在它的输出端，第二驱动轴14b与PTO齿轮箱18连接，该PTO齿轮箱18控制在第二驱动轴14b和第三驱动轴14c之间的输入-输出传动比。三个驱动轴14a、14b和14c与PTO离合器16和PTO齿轮箱18一起提供动力传动系统14，该动力传动系统14使得发动机12的输出与PTO短轴(powertakeoffstub)20驱动连接。尽管图1中表示为对齐，但是动力传动系统14可以由不需要轴向对齐的多个部分形成。
由框22表示的农具可以是压捆机、肥料施撒机或播种机(只列出了多种可能性中的三个)。农具22包括农具PTO轴24，该农具PTO轴24可以安装在拖拉机10的PTO短轴20上。因此，PTO短轴20的从动旋转向农具20提供了动力输入，以便驱动各种操作功能。
拖拉机10还包括可变排量液压泵26，该可变排量液压泵26通过齿轮27、28和驱动轴29而与第一驱动轴14a驱动连接。而且，拖拉机10包括液压泵/马达30，该液压泵/马达30通过齿轮31、32和驱动轴33而与第二驱动轴14b驱动连接。
可变排量泵26的输出与两位置方向控制阀34连接，该两位置方向控制阀34通过液压连接件35而将增压流体选择地引向液压输出A或固定排量泵马达30的输入侧。可变排量泵26通过储存器36a来供给流体，通常为油。
当用作液压泵操作时，泵/马达30通过止回阀37而由储存器36b供给液压流体。泵/马达30的输出传送给第二方向控制阀38，该第二方向控制阀将增压流体引向液压输出B或储存器36c。尽管表示为三个单独部件，但是三个储存器36a、36b和36c可以由单个公共储存器来提供，且优选是位于拖拉机10的传动装置壳体内的某处。
拖拉机10还包括电子控制单元(ECU)100，该电子控制单元100控制离合器16的接合、可变排量泵26的输入-输出比、PTO齿轮箱18的输入-输出比以及方向控制阀34、38的驱动(该方向控制阀34、38由螺线管驱动)。为了简化，在ECU100和相连部件之间的连接未示出。
拖拉机10可以多种不同模式来操作，下面将介绍其中的一些模式。
低液压需求，零PTO负载
当液压流量需求低于预定界限值时，供给只由可变排量泵26来提供。在这种情况下，第一方向控制阀34设置在第一位置(图1中所示)，PTO离合器16脱开。因此，固定排量泵马达和PTO短轴20保持不活动。
低液压需求，非零PTO负载
当附装了农具22并要求PTO驱动时，PTO离合器16接合，以便使得PTO短轴20与发动机输出驱动连接。在这种情况下，对液压流量只有较低需求，方向控制阀38切换至第二位置，这将倾卸液压泵/马达30的输出，该液压泵/马达30由第二驱动轴14b驱动，因此作为液压泵操作。泵/马达30的输出倾卸至液压储存器36c中。
将PTO齿轮箱18控制成提供合适的输入-输出比，该输入-输出比在正常发动机操作速度下通常为540、750或1000rpm。
高液压需求
为了满足高于预定界限值的高液压需求，使用泵/马达30来向可变排量泵26的液压流量提供附加液压流量。当检测到超过预定界限值的液压流量需求时，ECU100接收信号，然后该ECU100使得PTO离合器16自动接合，以便由发动机12驱动泵/马达30。方向控制阀34、38都设置在第一位置，如图1中所示，该第一位置将来自液压泵26、30的各输出引向液压输出A、B。这些输出A、B可以组合，以便提供单个液压输出，或者保持分离，以便驱动各个液压线路。
在该操作模式中，向PTO短轴20的传动能够根据需要控制PTO齿轮箱18而选择地接合。当不需要PTO输出时，PTO齿轮箱18简单地采取空档模式。
零液压需求，低PTO负载
在该操作模式中，泵/马达30作为马达操作，它由通过液压连接件35而从可变排量泵26的输出引入的增压液压流体来提供动力。响应来自ECU100的信号，第一方向控制阀34转换至第二位置，在该第二位置中，来自可变排量泵26的液压输出引向泵/马达30的输入侧。这有驱动轴33和齿轮32、31的作用。ECU100还使得离合器16脱开，以便使得驱动轴14b的旋转只由泵马达30来提供动力。
将第二方向控制阀38也切换至第二位置，其中，泵马达30的输出流量倾卸至储存器36c中。
这提供了用于PTO短轴20的静液压驱动，并特别适合低负载农具，例如离心撒布机。优选是，PTO短轴20的输出速度只取决于由可变排量泵26提供的流体。这使得PTO短轴20能够以合适速度来驱动，同时发动机速度保持较低，从而提高燃料效率。
这种操作模式可以响应ECU100接收表示具有较低PTO负载的农具22附装在拖拉机10上的信号而自动起动。也可选择，该模式可以由驾驶员人工起动，该驾驶员能够确定静液压PTO驱动是否足够用于即将进行的任务。
高惯性PTO起动模式
当具有高惯性PTO的农具附装在拖拉机10上时，泵/马达30可以在PTO离合器16接合之前用作马达来起动PTO短轴20的旋转。有利的是，这避免了作用在PTO离合器16上的应变，并减小了剪切螺栓等的受损危险。
在一个示例操作顺序中，ECU100接收“高惯性PTO负载”信号，该信号可以是对自动检测到例如大型压捆机附装在拖拉机上的响应，也可选择是对驾驶员人工输入存在压捆机的响应。响应从驾驶员处接收的PTO-on需求信号，ECU100将第一方向控制阀34切换至第二位置，因此将增压流体供给泵/马达30，从而使得驱动轴14b旋转，同时PTO离合器16保持脱开。当PTO短轴20的输出速度达到预定值(例如100rpm)时，ECU100命令PTO离合器16接合，以便在发动机12和PTO齿轮箱18之间提供直接机械连接。该作用可以与使得方向控制阀34转向至第一位置相结合，或者可以随后使得方向控制阀转向至第一位置，因此停止泵/马达30的马达操作。
应当知道，与车辆的推进相关联的传动装置部件并不与本发明直接相关，因此，图1省略了全部传动装置部件和这些齿轮箱。不过应当知道，推进传动装置通常由第一驱动轴14a来驱动，尽管并不排他。
尽管表示为两个位置装置，方向控制阀34也可以由能够同时提供液压流量输出A和向泵马达30提供液压流量的阀来代替。换句话说，第一液压泵26的操作不需要使得提供液压输出A和驱动泵/马达30相互排斥。
在所述实施例的还一可选形式中，ECU100可以省略，而提供用于各个阀、离合器和齿轮箱的人工控制。例如，PTO离合器16可以通过操作杆来人工控制，同时方向控制阀34、38也可以人工切换。
总之，这里提供了一种包括动力输出短轴的拖拉机，该动力输出短轴通过传动系统而与发动机驱动连接。动力输出离合器布置在传动系统中，用于向动力输出短轴选择地提供动力。第一液压泵在发动机和动力输出离合器之间与传动系统驱动连接，而液压泵/马达在动力输出离合器和动力输出短轴之间与传动系统驱动连接。当例如需要高负载农具时，泵/马达能够作为通过与传动系统连接而驱动的泵操作，以便提供附加液压输出。PTO离合器能够用于选择地控制泵/马达的操作。也可选择，泵/马达能够用作通过与第一液压泵液压连接而驱动的马达。与PTO离合器的脱开组合，泵/马达能够提供用于PTO短轴的静液压驱动。

Claims (9)

1.一种拖拉机，包括动力输出短轴，该动力输出短轴通过动力传动系统而与发动机驱动连接，该传动系统包括：动力输出离合器，用于选择地向动力输出短轴提供动力；第一液压泵，该第一液压泵在发动机和动力输出离合器之间与传动系统驱动连接；以及液压泵/马达，该液压泵/马达在动力输出离合器和动力输出短轴之间与传动系统驱动连接，其中，液压泵/马达能够操作为通过与传动系统连接而驱动的液压泵或者操作为通过与第一液压泵液压连接而驱动的马达。
2.根据权利要求1所述的拖拉机，还包括：电子控制单元，该电子控制单元控制动力输出离合器的接合以及在所述液压连接上控制在第一液压泵和液压泵/马达之间的液压流量。
3.根据权利要求1或2所述的拖拉机，还包括：动力输出齿轮箱，该动力输出齿轮箱在与液压泵/马达的驱动连接和动力输出短轴之间连接至传动系统中，该动力输出齿轮箱包括至少一个输入输出驱动比和空档模式。
4.根据权利要求3所述的拖拉机，其中：电子控制单元还控制动力输出齿轮箱的输入-输出比。
5.一种操作根据前述任意一项权利要求所述的拖拉机的方法，包括以下步骤：
接收表示液压流量需求超过第一界限值的信号；以及
使得动力输出离合器响应所述信号而接合。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：组合来自第一液压泵和液压泵/马达的液压输出的步骤。
7.根据权利要求5或6所述的方法，还包括：响应接收到表示液压流量需求低于第二界限值的信号而脱开动力输出离合器。
8.一种操作根据权利要求1-4中任意一项所述的拖拉机的方法，包括以下步骤：
－接收低PTO负载信号，该低PTO负载信号表示具有低于负载界限值的操作动力输出需求的农具附装在动力输出短轴上；
－接收PTO-on信号；
－响应接收的所述低PTO负载信号和PTO-on信号而使得动力输出离合器脱开；以及
－使得液压泵/马达通过由所述液压连接来向液压泵/马达供给液压流量而作为马达操作，以便以静液压方式来驱动动力输出轴。
9.一种操作根据权利要求1-4中任意一项所述的拖拉机的方法，包括以下步骤：
－接收高惯性PTO负载信号，该高惯性PTO负载信号表示具有高于起动惯性界限值的操作动力输出需求的农具附装在动力输出短轴上；
－接收PTO-on信号；
－响应接收的所述高惯性PTO负载信号和PTO-on信号而使得动力输出离合器脱开；然后
－使得液压泵/马达通过由所述液压连接来向液压泵/马达供给液压流量而作为马达操作，以便以静液压方式来驱动动力输出轴；以及
当检测动力输出轴的输出速度超过界限值时，使得动力输出离合器接合。
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