CN109455087B - 动力输出轴驱动装置和运行动力输出轴离合器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力输出轴驱动装置和运行动力输出轴离合器的方法。由内燃机驱动的输入轴能通过动力输出轴离合器与和动力输出轴端连接的输出轴联接。动力输出轴离合器被操纵到接合的位置中，在超过由该动力输出轴离合器传递的扭矩的极限值时，在动力输出轴离合器上能获知滑差。滑差的出现通过电子的控制单元和比例阀导致了动力输出轴离合器被操纵到其脱开的位置中。在动力输出轴离合器的液压的操纵装置中存在的压力pk，被假设为与能借助动力输出轴离合器传递的扭矩MA成正比，经由电子的控制单元借助特性曲线能为每一个可传递的扭矩分配相应的压力pk，用该压力来运行动力输出轴驱动装置的动力输出轴离合器。

Description

动力输出轴驱动装置和运行动力输出轴离合器的方法
技术领域
本发明涉及一种针对农业或建筑业可用的作业车辆的动力输出轴驱动装置，在该动力输出轴驱动装置中，由内燃机驱动的输入轴能够借助能液压地通过比例阀操纵的动力输出轴离合器与和动力输出轴端以传动的方式连接的输出轴联接，其中，力锁合地作用的动力输出轴离合器用作过载离合器，在该动力输出轴离合器上，在超过由该动力输出轴离合器传递的扭矩的极限值时，获知能由测量值传感装置和电子控制单元检测到的滑差，所述滑差导致，经由电子控制单元和比例阀将动力输出轴离合器操纵到其脱开的位置中。
此外，本发明也涉及一种用于运行动力输出轴驱动装置的用作过载离合器的动力输出轴离合器的方法，在该动力输出轴离合器上，在超过由该动力输出轴离合器传递的扭矩的极限值时，获知能由测量值传感装置和电子控制单元检测到的滑差，所述滑差导致，经由电子控制单元和比例阀将动力输出轴离合器操纵到其脱开的位置中。
背景技术
农业或建筑业可用的作业车辆在尾部或前部配设有称为动力输出轴或PTO(powertake-off(取力器))的辅助驱动装置。该辅助驱动装置具有配设有花键轴断面的动力输出轴端，作业装置从该动力输出轴端起可以经由万向轴被驱动。在一些这样的作业装置中，可能在运行期间出现扭矩峰值，扭矩峰值可能导致在作业车辆的传动系内或作业装置的构件处的巨大的损伤。大多在作业装置的被驱动的构件的运行被闭锁时才出现了突然的扭矩上升。因此例如可能的是，在旋转式驱动的地面处理装置，例如旋转犁或旋转耙中，由工具检测到石头或异物并且整个地面处理装置被闭锁。类似的状态可能在一种构造成收割机的作业装置中出现。因此可能例如由于收获物的状态或过大的收获量在收割机内形成了阻塞，阻塞同样导致突然的扭矩上升。针对此的示例有圆捆机和玉米碎茎机。
出于这个原因，相应的作业装置的制造商告知他们的客户，在作业机械的动力输出轴端和作业装置的传动机构输入端之间设有过载保险装置。这一过载保险装置此外可以在结构上与万向轴组合并且构造成星形棘轮、凸轮操纵离合器或摩擦离合器。但相应的过载保险装置具有巨大的缺陷。星形棘轮没有足够的疲劳强度并且会随时间磨损。在布置在动力输出轴端和作业装置之间的摩擦离合器中，称为断裂的突然出现的滑差不会立即被驾驶员识别到，因而这种摩擦离合器会较快地磨损。
此外，这种过载保险装置承受了强烈的污染和更强的腐蚀，因而它们在较长时间的使用后不再有效。但也由作业装置的部分生产商推荐，购置单独的过载离合器，所述过载离合器应当优选布置在动力输出轴端和万向轴之间。因为在作业车辆的这个区域中有三点式千斤顶的可升降的构件和用于钩挂挂车的联接元件，所以没有相应的空间可供布置这种过载保险装置。
此外已知若干带有动力输出轴驱动装置的农业或建筑业可用的作业车辆，在动力输出轴驱动装置中，在由内燃机驱动的输入轴和驱动动力输出轴端的输出轴之间布置着可接合和可脱开的动力输出轴离合器。这种被视作通用的动力输出轴驱动装置由DE 40 01398A1公知。在此，构造成摩擦离合器的动力输出轴离合器应当布置在内燃机的功率线路和用于驱动附加装置的动力输出轴端之间。构造成比例阀的控制阀，控制用于液压地操纵动力输出轴离合器的压力介质输入以及因此控制该动力输出轴离合器的接合过程或脱开过程。此外，所述布置还具有电子器件-评估单元，用于检测车辆专用的值的传感器连接在该电子器件-评估单元上。这些车辆专用的值应当涉及动力输出轴离合器的输入侧或输出侧的转速，它们用于求出离合器的滑差。此外，传感器也应当量取在动力输出轴离合器输入端和/或动力输出轴离合器输出端处的扭振。当在预定的最小时间间隔内求出临界的车辆专有的值，也就是说，例如查明超过了滑差的极限值时，应当持久地脱开动力输出轴离合器。
此外，由DE 101 45 588 A1已知用于控制离合器的一种方法和一种装置，其中，同样借助传感器从在动力输出轴离合器的驱动部分和从动部分之间的转速求出动力输出轴离合器的离合器滑差。在此，离合器滑差应当连续地调整和保持到一个恒定不变的值，其中，由恒定不变的滑差值和对应离合器压力的值求出了通过离合器传递的负载、特别是扭矩。为了调整或调节离合器滑差，离合器压力经由阀、优选比例调压阀改变，并且阀电流用作用于调节滑差的调节量。应当借助这种调节来调整最大的扭矩，所述最大的扭矩在动力输出轴端处在运行期间不会被超过。由此应当为车辆传动系、动力输出轴传动机构和附加装置的驱动器提供保护功能。
发明内容
以形成类属的现有技术为出发点，本发明所要解决的技术问题是，用少量结构性耗费如下地来控制用作过载离合器的动力输出轴离合器，使得一方面在动力输出轴驱动装置的所有的运行工况中都避免了过载，另一方面则避免了导致动力输出轴离合器磨损的滑差。
该技术问题通过权利要求1和8的各特征部分的特征解决。有利的设计方案尤其在从属于权利要求1的权利要求中说明，这些设计方案可以分别独立地或以彼此间不同的组合说明本发明的一个方面。
按照权利要求1，针对农业或建筑业可用的作业车辆的动力输出轴驱动装置具有动力输出轴离合器，由内燃机驱动的输入轴可以通过该动力输出轴离合器与以传动的方式和动力输出轴端连接的输出轴联接。这种动力输出轴离合器被构造成力锁合的离合器，亦即摩擦离合器，并且通过比例阀液压地操纵到接合的位置中。在此，力锁合地作用的动力输出轴离合器用作过载离合器，在该过载离合器中，借助测量值传感装置和电子控制单元在超过由这个过载离合器传递的扭矩的极限值时获知可检测到的滑差。滑差的出现通过电子控制单元和比例阀导致动力输出轴离合器被操纵到其脱开的位置中。
按照本发明，在动力输出轴离合器的液压的操纵装置中存在的压力，应当与能借助这个动力输出轴离合器传递的扭矩成正比以及因此用于确定能借助该动力输出轴离合器传递的扭矩，其中，用所述压力可以在动力输出轴离合器的接合的位置中加载该动力输出轴离合器。由压力与可传递的扭矩的这种关系可以推导出一条特性曲线，该特性曲线表明，在已调整的和由此引起的最大扭矩下，动力输出轴离合器被置于滑差状态。电子控制单元在此应当借助特性曲线将相应的压力分派给由作业装置的生产商预定的每一个允许的扭矩。在这种过载功能中，动力输出轴离合器因此仅还能传递特定的扭矩，因而该动力输出轴离合器在更高的扭矩下，亦即在作业装置闭锁时的冲击下，取消静摩擦。动力输出轴离合器的因此出现的滑差状态通过电子控制单元识别到，因而避免了损伤，其中，所述电子控制单元经由比例阀控制同一动力输出轴离合器的脱开过程。
与此相对，按照DE 40 01 398 A1，当在动力输出轴离合器处出现滑差时，原则上无法通过动力输出轴离合器的脱开过程实现传动系的分离。更确切地说，只有当滑差超过预定的值时才应当是这样的情况。但暂时出现的滑差导致了动力输出轴离合器的过早磨损。
按照DE 101 45 588 A1，动力输出轴离合器在经调节的滑差状态中保持，其中，由恒定不变的滑差值和对应离合器压力的值永久地获知通过动力输出轴离合器传递的扭矩。永久的滑差状态导致，动力输出轴离合器在短的运行持续时间内如下地磨损，使得它不再能履行它的功能。
在本发明的另一种设计方案中，应当能以不同的从动转速驱动动力输出轴端，其中，在输出轴和动力输出轴端之间设有至少一个可切换的传动比级。在此，为每一个从动转速设置一条特性曲线，借助该特性曲线能通过经调整的压力来确定可传递的扭矩。通过相应的动力输出轴传动机构优选以540min-1或1000min-1的从动转速驱动动力输出轴端。此外，可以规定750min-1和1400min-1的从动转速。在预定的540min-1和1000min-1的从动转速下，可以分别设置标准级N和ECO级E，在标准级时，以内燃机的额定转速达到这个从动转速，在ECO级，以内燃机的1500到1600min-1的转速达到相应的从动转速。
此外，应当基于必需的从动转速地由作业车辆的驾驶员借助配属于该从动转速的特性曲线来手动地在控制单元处调整压力。在这种情况下，向驾驶员提供包含特性曲线的曲线图，并且驾驶员可以从这张曲线图中根据从动转速的各个级(驾驶员事先将动力输出轴传动机构切换到该级中)和扭矩的预定的极限值读取离合器压力，驾驶员手动地通过比例阀调整离合器压力。特性曲线本身被储存在传动机构控制器中。这个传动机构控制器独立地识别所有的影响参量(例如所选择的辅助从动级、转速、温度)并且根据由驾驶员选择的力矩借助这些影响参量来调节离合器压力。驾驶员不必察看特性曲线本身，而是可以以简单的方式仅选出期望的最大的可传递的力矩，传动机构控制器然后承担起相应的压力调节。
作为手动调整驱动转速的备选方案，该驱动转速可以经由传感器检测到并且传送给电子控制单元，其中，借助预定的扭矩根据相应的特性曲线在液压地操纵动力输出轴离合器时调整压力。在此也存在这样的可能性，即，额定转速和最大的扭矩属于由作业装置经由接口传送给作业车辆的电子控制单元的专门数据。然后借助特性曲线簇进行自动的调整。至作业车辆的这种接口在一些作业装置，例如圆捆机中以数据缆线的形式存在并且可以相应地加以利用。
用于监控在动力输出轴离合器上出现的滑差的测量值传感装置，可以构造成配属于输入轴和输出轴的转速传感器。然后通过被输入相应转速的电子控制单元，基于可能的转速差求出滑差。此外规定，动力输出轴离合器构造成片式离合器。
在本发明的另一种设计方案中，电子控制单元应当与显示器和/或声学的警告装置连接，可以通过该电子控制单元通知驾驶员有关动力输出轴离合器的滑差状态和该动力输出轴离合器的脱开状态的信息。驾驶员本身在此不必做出反应。若控制器识别到离合器(例如由于力矩冲击)的滑动，那么一方面通知驾驶员，但另一方面控制器也立即做出反应并打开离合器，由此离合器不会受损。倘若人们期待驾驶员的干预，那么离合器可能已经受损了。
最后，按照权利要求8，在用于运行动力输出轴驱动装置的用作过载离合器的动力输出轴离合器的一种方法中，在超过由这个动力输出轴离合器传递的扭矩的极限值时，应当获知可由测量值传感装置和电子控制单元检测到的滑差。这种滑差应当通过电子控制单元和比例阀导致将动力输出轴离合器液压地操纵到其脱开的位置中。
按照本发明，在此规定，获知并使用一条在考虑到转速和温度的情况下求出的针对动力输出轴离合器的压力-扭矩特性曲线，以便基于最大的扭矩和分别为可连接到动力输出轴驱动装置上的作业装置所预定的驱动转速来确定液压的压力并且以比例阀调整这个压力，动力输出轴离合器以该液压的压力被加载到其接合的位置中。
本发明并不局限于独立权利要求1的特征与从属权利要求1的特征的已说明的组合。此外还得出了其它的可能性，即，单独的特征，特别是当它们由权利要求、对实施例的下列说明得出或直接由附图得出时，被彼此组合。此外，权利要求通过使用附图标记对附图的参考在任何情况下都不会将权利要求的保护范围局限于所示的实施例。
附图说明
为了继续阐述本发明，参考对本发明的优选实施方式的下列说明。附图中：
图1是带有构造成片式离合器的动力输出轴离合器的动力输出轴驱动装置的示意图；以及
图2示出了一张曲线图，在该曲线图中标出了动力输出轴传动机构的不同的切换级的特性曲线，用该曲线图的离合器压力能调整可由动力输出轴离合器传递的扭矩的精确的极限值。
具体实施方式
在图1中，用附图标记1来标注农业或建筑业可用的作业车辆、例如农用拖拉机或系统车辆的内燃机，该内燃机驱动动力输出轴离合器3的输入轴2。动力输出轴离合器3被构造成片式离合器并且具有多个摩擦片4，在所述摩擦片之间在动力输出轴离合器3接合之后建立起力锁合。构造成空心轴的输出轴5与输入轴2同心地从动力输出轴离合器3出发，驱动轮6和7在所述输出轴5上能自由转动且能经由滑动套筒8与该输出轴5联接地布置。
两个配设有相应的齿轮的中间轴9和10配属于驱动轮6和7的这种布置，其中，中间轴10的齿轮与从动轮11和12啮合。这些从动轮11和12能自由转动地布置在从动轴13上并且能有选择地经由滑动套筒14与这个从动轴联接。前述的轴5、9、10和13以及相应的齿轮形成动力输出轴传动机构15。
通过两个滑动套筒8和14经由切换装置16的相应的切换操纵，可以如在图示中额外说明的那样，切换到针对标准化的从动转速540min-1、750min-1、1000min-1和1400min-1的不同的切换级。从动轴13在它的端部处形成动力输出轴端17，万向轴18能与该动力输出轴端形状锁合地联接。从作业车辆出发，通过这个万向轴18在辅助驱动中驱动作业装置19。
接合或脱开过程以及对离合器压力Pk的控制借助比例阀20和设置在动力输出轴离合器3上的蓄能缸21实现。蓄能缸21经由比例阀20的压力介质供应通过液压泵22实现。由图可知的那样，电磁操纵的比例阀20经由控制线路23和24由电子控制单元25操纵。通过其它的控制线路26和27以及转速传感器28和29将输入轴2和从动轴13的各自的转速作为输入值输送给这个电子控制单元25。
作为对此的备选，也存在这样的可能性，即，将转速传感器29取代设置在从动轴12上地设置在输出轴5上。在当前布置有转速传感器29的情况下在输入轴2和从动轴13之间的预定的转速差发生变化时，那么这种变化就会被电子控制单元25识别为滑差，所述滑差在动力输出轴离合器3上出现并且可以推断出超过了允许的扭矩。
由图1还可知，在电子控制单元25中应当储存有特性曲线簇30，接下来还将结合图2探讨该特性曲线簇。此外，在当前情况下设有数据缆线31，数据缆线将作业装置19的专有的数据输送给电子控制单元25，其中，这些数据应当例如涉及动力输出轴传动机构15的预定的转速级和允许的扭矩的极限值。此外，电子控制单元25与动力输出轴传动机构15的切换装置16经由控制线路32处于连接，借助所述切换装置可以预定传动级，或者，倘若传动级被手动切换，就将这个信息传递给电子控制单元25。
在图2中示出了曲线图，示出了已经结合图1详细说明的特性曲线簇30。在这张曲线图中，坐标系的横坐标示出了以bar为单位的离合器压力Pk，纵坐标则示出了以Nm为单位的可传递的扭矩MA的预定的极限值。用实线示出的第一条曲线，表明了在离合器压力Pk和针对动力输出轴传动机构的具有540min-1的传动级的相应的断裂力矩MA之间的关系。此外，在曲线图中用虚线示出的曲线表示具有750min-1的级，用点划线表示具有1000min-1的级以及用点线表示具有1400min-1的级。
接下来借助示例通过曲线图来解释必需的离合器压力的确定：以最大的扭矩为出发点(该扭矩为500Nm且在动力输出轴传动机构15应当在额定转速为1000min-1的级中运行的前提下)，可以在曲线图的横坐标上读出离合器压力pk为5.4bar。用这个离合器压力pk在动力输出轴离合器3的接合的位置中加载该动力输出轴离合器，因而在超过500Nm的扭矩的极限值时才可能出现离合器滑差，所述离合器滑差然后经由转速传感器28和29以及电子控制单元25被检测到。在这种情况下以此为出发点，即，作业装置19的驱动器被闭锁。因此借助电子控制单元25将动力输出轴离合器3调整到其脱开的状态，因而没有扭矩传递给作业装置。以信号通知驾驶员动力输出轴离合器的这个过载功能。如已经阐述的那样，可以既基于参数，即额定转速和最大的扭矩求出必需的离合器压力，也借助电子控制单元25自动化地调整离合器压力。
附图标记列表
1 内燃机
2 3的输入轴
3 动力输出轴离合器
4 3的摩擦片
5 3的输出轴
6 驱动轮
7 驱动轮
8 滑动套筒
9 中间轴
10 中间轴
11 从动轮
12 从动轮
13 从动轴
14 滑动套筒
15 动力输出轴传动机构
16 切换装置
17 动力输出轴端
18 万向轴
19 作业装置
20 比例阀
21 蓄能缸
22 液压泵
23 控制线路
24 控制线路
25 电子控制单元
26 控制线路
27 控制线路
28 转速传感器
29 转速传感器
30 特性曲线簇
31 数据缆线
32 控制线路
pk 离合器压力[bar]
MA 最大的扭矩(断裂力矩)[Nm]

Claims (6)

1.针对农业或建筑业能用的作业车辆的动力输出轴驱动装置，在其中，由内燃机(1)驱动的输入轴(2)能够借助能液压地通过比例阀(20)操纵的动力输出轴离合器(3)与和动力输出轴端(17)以传动的方式连接的输出轴(5)联接，其中，力锁合地作用的动力输出轴离合器(3)用作过载离合器，在超过由该动力输出轴离合器传递的扭矩的极限值时，在该动力输出轴离合器处获知能由测量值传感装置和电子控制单元(25)检测到的滑差，所述滑差导致：经由电子控制单元(25)和比例阀(20)将动力输出轴离合器(3)操纵到其脱开的位置中，其特征在于，在动力输出轴离合器(3)的液压的操纵装置(21)中存在的压力pk与能借助动力输出轴离合器(3)传递的扭矩MA成正比，在动力输出轴离合器的接合的位置中以所述压力加载动力输出轴离合器；以及经由电子控制单元(25)借助特性曲线能为每一个能传递的扭矩分配相应的压力pk，以该压力来运行动力输出轴驱动装置的动力输出轴离合器(3)，其中，所述动力输出轴端(17)能以不同的从动转速被驱动，其中，在所述输出轴(5)和所述动力输出轴端(17)之间设有至少一个能切换的传动比级，并且为每一个从动转速设置特性曲线，借助所述特性曲线能通过经调整的压力pk确定能传递的扭矩MA，并且其中，通过转速传感器(29)检测到的从动转速被传送给所述电子控制单元(25)，其中，借助预定的扭矩MA根据配属于从动转速的相应的特性曲线在液压地操纵动力输出轴离合器(3)的情况下调整压力pk。
2.按照权利要求1所述的动力输出轴驱动装置，其特征在于，由驾驶员基于动力输出轴驱动装置的必需的从动转速借助配属于该从动转速的特性曲线获知压力pk，并且能手动地在液压的操纵装置(21)处调整该压力。
3.按照权利要求1所述的动力输出轴驱动装置，其特征在于，测量值传感装置构造成配属于所述输入轴(2)和所述输出轴(5)的转速传感器。
4.按照权利要求1所述的动力输出轴驱动装置，其特征在于，所述动力输出轴离合器(3)构造成片式离合器。
5.按照权利要求1所述的动力输出轴驱动装置，其特征在于，所述电子控制单元(25)与显示器和/或声学的警告装置连接，由此能够通知驾驶员有关所述动力输出轴离合器的滑差状态和所述动力输出轴离合器(3)的脱开状态的信息。
6.用于运行动力输出轴驱动装置的用作过载离合器的动力输出轴离合器(3)的方法，在超过由该动力输出轴离合器传递的扭矩MA的极限值时，在该动力输出轴离合器处获知能由测量值传感装置和电子控制单元(25)检测到的滑差，所述滑差导致：经由电子控制单元(25)和比例阀(20)将动力输出轴离合器(3)液压地操纵到其脱开的位置中，其特征在于，获知并使用针对动力输出轴离合器(3)的在考虑到转速和温度的情况下得出的压力-扭矩特性曲线，以便以针对能相应地连接到动力输出轴驱动装置上的作业装置(19)所预定的最大的扭矩MA和驱动转速为出发点地确定液压的压力，在动力输出轴离合器(3)的接合的位置中以该液压的压力来加载动力输出轴离合器；以及用比例阀(20)来调整该压力，其中，动力输出轴端(17)能以不同的从动转速被驱动，其中，在所述输出轴(5)和所述动力输出轴端(17)之间设置至少一个能切换的传动比级，并且为每一个从动转速设置特性曲线，借助所述特性曲线能通过经调整的压力pk确定能传递的扭矩MA，并且其中，将通过转速传感器(29)检测到的从动转速传送给所述电子控制单元(25)，其中，借助预定的扭矩MA根据配属于从动转速的相应的特性曲线在液压地操纵动力输出轴离合器(3)的情况下调整压力pk。
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