CN109572421A - 用于动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的控制部 - Google Patents

用于动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的控制部 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的控制部，动力输出轴离合器布置在由内燃机驱动的输入轴与以传动方式同动力输出轴末端连接的输出轴之间，液压的控制部具有比例阀，比例阀将动力输出轴离合器操作到其接合的状态中。此外，动力输出轴离合器被用作过载离合器，其中，在超过由该动力输出轴离合器传递的转矩的极限值时，获知动力输出轴离合器上能够由测量值接受器和电子控制单元检测到的滑转，这导致经由电子控制单元将动力输出轴离合器操作到其脱开的位置中。应当能够借助控制单元和比例阀在动力输出轴驱动器的限制功率的等级中，自动地调整出动力输出轴离合器在其接合位置中的减小了的操作压力。

Description

用于动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的控制部
技术领域
本发明涉及一种用于可农用或建筑业用的作业车辆的动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的控制部，在其中，动力输出轴离合器布置在由内燃机驱动的输入轴与以传动方式同动力输出轴末端连接的输出轴之间，其中，力锁合地(kraftschlüssig)作用的动力输出轴离合器液压地能够经由比例阀操作到其被接合的状态中，并且此外被用作过载离合器，并且其中，在超过由该动力输出轴离合器传递的转矩的极限时获知动力输出轴离合器上能够由测量值接受器和电子控制单元检测到的滑转，这导致经由电子控制单元将动力输出轴离合器操作到其脱开的位置中。
此外，本发明还涉及一种用于控制用于可农用或建筑业用的作业车辆的动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的方法，在其中，动力输出轴离合器布置在由内燃机驱动的输入轴与同动力输出轴末端以传动方式连接的输出轴之间，其中，力锁合地作用的动力输出轴离合器液压地能够经由比例阀操作到其被接合的状态中，并且此外被用作过载离合器，并且其中，在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转矩的极限时获知能够由测量值接受器和电子控制单元检测到的滑转，这导致经由电子控制单元将动力输出轴离合器操作到其脱开的位置中。
背景技术
可农用或建筑业用的作业车辆在后侧或前侧设有被称为动力输出轴或PTO(动力输出power take-off)的副从动端。该副输出端具有设有花键轴型廓的动力输出轴末端，从动力输出轴末端可以经由万向轴驱动作业设备。在这些作业设备中的一些中，在运行期间可能会出现转矩峰值，这会导致在作业车辆的传动系中或作业设备的构件上发生显着的损害。当作业设备的受驱动的结构单元的运行受阻时，通常会出现突然的转矩提升。因此，例如在旋转式驱动的耕作设备，如例如旋转犁或圆盘耙中，石头或异物被这些工具捕获到并且使整个耕作设备受阻。在构造为收割机的作业设备中可能会出现类似的状态。因此，例如由于作物的状态或作物数量过多，而在收割机内可能会形成堵塞，这同样会导致突然的转矩提升。对此的示例是打包机和玉米粉碎机。
出于该原因，相应的作业设备的制造商向其客户指出，在作业机械的动力输出轴末端与作业设备的传动装置输入端之间设置有过载保护部。该过载保护部尤其在结构上可以与万向轴组合，并且构造为星形棘轮，凸子切换离合器或摩擦离合器。但是，相应的过载保护部却具有显著的缺点。星形棘轮不具有足够的抗疲劳强度并随着时间推移而磨损。在在动力输出轴末端与作业设备之间布置摩擦离合器的情况下，被称为撕裂(Aufreiβen)的突然出现的滑转无法被驾驶员立即检测到，从而该摩擦离合器磨损相对较快。
此外，这种过载保护部还遭受极强的污染和提高了的腐蚀，从而使其在长时间使用后不再可以正常工作。然而，部分地，由作业设备的制造商推荐购买单独的过载离合器，其优选应当布置在动力输出轴末端与万向轴之间。因为在作业车辆的该区域中存在有用于联接拖车的三点连杆以及离合器元件的可升降的构件，所以不提供用于布置这种过载保护部的相应的空间。
此外，公知有具有动力输出轴驱动器的可农用或建筑业用的作业车辆，在其中，在由内燃机驱动的输入轴与驱动动力输出轴末端的输出轴之间布置有可接合和可脱开的动力输出轴离合器。由DE 40 01 398A1公开了这种被认为是按类属的动力输出轴驱动器。在此，构造为摩擦离合器的动力输出轴离合器布置在内燃机的功率链与用于驱动添置设备的动力输出轴末端之间。构造为比例阀的控制阀控制压力介质到动力输出轴离合器的液压操作部中的输送，并且因此控制其接合或脱开过程。此外，该系统具有电子评估单元，与之联接有传感器用来检测车辆特定的值。这些车辆特定的值应当是动力输出轴离合器的输入侧和输出侧的被用于获知离合器的滑转的转速。此外，传感器还应当量取在动力输出轴离合器输入端和/或输出端处的转动波动。当获知关键的车辆特定的值，也就是说例如超过在预设的最小时间段期间的滑转的极限值时，则动力输出轴离合器应当持久地脱开。
此外，由DE 101 45 588A1公知有用于控制离合器的方法和设备，其中，动力输出轴离合器的离合器滑转同样借助传感器从动力输出轴离合器的驱动端与从动端之间的转速获知。在此，离合器滑转应当被连续调整到恒定的值并保持，其中，从恒定的滑转值和相应于离合器压力的值获知通过离合器传递的负载，尤其是转矩。为了调整或调节离合器滑转，经由阀(优选是比例的压力调节阀)改变离合器压力，并且将阀流量考虑用作用于滑转调节的调节变量。借助该调节应当调整最大的转矩，在运行期间，该最大转矩在动力输出轴末端上不被超过。由此应当提供针对车辆传动系的、动力输出轴传动装置的和添置设备的驱动端的保护功能。
发明内容
从按类属的现有技术出发，本发明的任务是提供一种可靠的过载保护部，其中，在用于此的动力输出轴离合器上避免导致动力输出轴离合器的过早磨损的滑转。
该任务通过权利要求1和8的各自的具有区分性特征的部分的特征来解决。有利的设计方案尤其在从属于权利要求1的权利要求中予以说明，所述权利要求分别可以自己地或以彼此组合的方式表示本发明的方面。
根据权利要求1，在用于可农用或建筑业用的作业车辆的动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的控制部中，动力输出轴离合器布置在由内燃机驱动的输入轴与以传动方式同动力输出轴末端连接的输出轴之间。在此，力锁合地作用的动力输出轴离合器液压地能够经由比例阀操作到其接合的状态中，并且此外还被用作过载离合器。在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转矩的极限时获知能够由测量值接受器和电子控制单元检测到的滑转，这导致经由电子控制单元将动力输出轴离合器操作到其脱开的位置中。
根据本发明，应当能够借助控制单元和比例阀在动力输出轴驱动器的于其中动力输出轴末端可以具有540min-1的从动转速地受驱动的限制功率的等级中，自动地调整出动力输出轴离合器在其接合位置中减小了的操作压力，该操作压力与能够借助动力输出轴离合器传递的转矩等效。针对作业设备的驱动端预设的驱动端转速的上述的等级在动力输出轴传动装置中进行调整。
在其过载功能中，动力输出轴离合器仅仍能够传递特定的转矩，从而在超过可传递的转矩的预设的极限值时，即在作业设备被阻挡的情况下发生碰撞时，提高静摩擦。动力输出轴离合器的于是出现的滑转状态通过电子控制单元来识别，该控制单元经由比例阀控制动力输出轴离合器的脱开过程，从而避免损伤。该监控应在限制功率的等级540E和540N中进行。在这些等级中所预设的从动转速为540min-1时，在正常等级N中能够实现具有内燃机的额定转速的从动转速，而在ECO等级E中实现了具有内燃机的转速为1500-1600min-1的相应的从动转速。
相应地，根据DE 40 01 398 A1，当在动力输出轴离合器上出现滑转时，原则上并不通过动力输出轴离合器的脱开过程来分离传动系。而是只有当滑转超过预设的值时才发生这种情况。但是，有时出现的滑转将导致动力输出轴离合器的过早磨损。
根据DE 101 45 588 A1，动力输出轴离合器保持在被调节的滑转状态中，其中，从恒定的滑转值和相应于离合器压力的值来持续地获知通过动力输出轴离合器传递的转矩。持久的滑转状态导致的是，在短的运行持续时间之内动力输出轴离合器受到磨损，使得其不再能够履行其功能。
在本发明的另外的设计方案中，动力输出轴末端应当能够具有不同的从动转速地受驱动，其中，在输出轴与动力输出轴末端之间设置有至少一个可切换的传动比等级，并且其中，能够向控制单元输送表征从动转速或已切换的传动比等级的测量变量。限制功率的等级经由内燃机的转速和在动力输出轴末端上的从动转速的转速比来识别。对此替选地，也存在经由用于挡位选择的档杆上的切换传感器来确定是否已选择限制功率的等级。由此在接入动力输出轴驱动器之前就已经可以识别出该等级。
因此，只有当接入了动力输出轴并且达到稳定的传动比时，才能够实现经由转速比进行的识别。在作业车辆的经由动力输出轴离合器关断动力输出轴驱动器的一次循环中，电子控制单元记住了所挂入的等级并且在重新起动时并不需要重新识别。在此背景下，尽管如此，对所选择的等级的识别仍然有效，这是因为驾驶员可能中途已选择其他的等级。利用电子控制单元经由比例阀调整离合器上的压力。因此，在控制器中保存有流量压力特征曲线。因此可以在离合器上调整出在0-20bar的范围内的任意的压力。
此外，测量值接受器可以构造为配属于输入轴或输出轴的转速传感器，经由测量值接受器获知在动力输出轴离合器中与转矩有关地出现的滑转。动力输出轴离合器优选构造为膜片式离合器。
在本发明的另外的设计方案中，电子控制单元应当与显示器和/或声学报警装置连接，经由它们可以向驾驶员通知关于动力输出轴离合器的滑转状态和其脱开的状态的信息。给驾驶员的相应的信息是非常重要的，这是因为驾驶员一方面必须停止作业车辆，并且另一方面必须消除导致转矩提升的原因。在自动监控作业设备的动力输出轴驱动器的过载的范围内，在此情况下出现的滑转可以经由传感器来检测，并且传输给电子控制单元。经由离合器压力预设的转矩在此被超过。也存在如下可能性，即，将限制功率的转速等级和另外的特定的数据譬如作业设备的转矩的极限值经由接口传送给作业车辆的电子控制单元。这种通向作业设备的接口在一些作业设备譬如圆捆打包机中以数据线缆形式存在并且可以相应地被使用。
最后，在用于控制用于可农用或建筑业用的作业车辆的动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器的方法中，动力输出轴离合器布置在由内燃机驱动的输入轴与以传动方式同动力输出轴末端连接的输出轴之间。在此，力锁合地起作用的输出功率离合器液压地能够经由比例阀操作到其接合的状态中，并且此外被用作过载离合器，其中，在超过由该动力输出轴离合器传递的转矩的极限值时获知动力输出轴离合器上能够由测量值接受器和电子控制单元检测到的滑转。所述滑转导致经由电子控制装置将动力输出轴离合器操作到其脱开的位置中。
在此根据本发明设置的是，借助控制单元和比例阀在动力输出轴驱动器的限制功率的等级中自动地调整有效的、减小的操作压力，在该限制功率的等级中，动力输出轴末端能够具有540min-1的从动转速地受驱动，该操作压力使动力输出轴离合器保持在其接合的位置中并且与能够借助动力输出轴离合器传递的转矩等效，其中，经由控制单元识别540min-1的传动比等级，并且在检测到离合器滑转时使动力输出轴离合器脱开。
本发明并不限于独立权利要求1的特征与从属权利要求的特征的说明的组合。此外，还得到如下可能性，即，将各个特征组合，尤其是从权利要求、下面的对优选的实施形式的描述或直接从附图中得到的特征彼此组合。此外，权利要求通过使用附图标记对附图的引用绝不是使权利要求的保护范围受限于所示出的实施例。
附图说明
为了进一步阐述本发明，参考本发明的优选的实施形式的如下描述。其中：
图1示出具有构造为膜片式离合器的动力输出轴离合器的动力输出轴驱动器的示意图；
图2示出如下图表，在其中示出了离合器压力、动力输出轴转速(PTO转速)和转矩走向的时间走向；以及
图3示出如下框图，从其中可以得知对动力输出轴末端的限制功率的从动转速的获知和对动力输出轴离合器的控制。
具体实施方式
在图1中，用1标记了可农用或建筑业用的作业车辆的，如例如农业牵引车或者系统车辆的内燃机，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构造为膜片式离合器并且具有多个摩擦片4，在接驳动力输出轴离合器3之后在摩擦片之间建立动力流。相对输入轴2同心地从动力输出轴离合器3起是构造为空心轴的输出轴5，在其上可自由转动地且可经由滑动套筒8与输出轴5离合地布置有驱动轮6和7。
为驱动轮6和7的该布置配属有两个设有相应的齿轮的副轴9和10，其中，副轴10的齿轮与从动轮11和12咬合。这些从动轮11和12可自由转动地布置在从动轴13上并且可选择地可经由滑动套筒14与该从动轴离合。上述的轴5、9、10和13和相应的齿轮形成了动力输出轴传动装置15。
通过两个滑动套筒8和14经由切换装置16进行相应的切换操作，如在该视图中附加说明的那样可以切换用于540mm-1、1000min-1以及1400min-1的标准化的从动转速的不同的切换等级。从动轴13在其端部上形成动力输出轴末端17，万向轴18可形状锁合地与动力输出轴末端联接。经由该万向轴18从作业车辆出来地在副从动端中驱动作业设备19。
接合和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(Nehmerzylinder)21来实现。经由比例阀20对蓄能缸21的压力介质供给经由液压泵22来实现。如可以从图中得知地，受电磁操作的比例阀20经由控制线路23和24由电子控制单元25来操作。经由另外的控制线路26和27以及转速传感器28和29将输入轴2和输出轴5的各自的转速作为输入值输送给电子控制单元25。
当在转速传感器28和29的当前布置的情况下获知在输入轴2与输出轴5之间的转速差时，则由电子控制单元25将该改变识别为滑转，该滑转出现在动力输出轴离合器3上并且可以推断出超过了许可的转矩。
如此外从图1中获悉地，在电子控制单元25中应当根据图表30进行对输入数据的处理，在下文中还将结合图2探讨该图表。此外，在当前情况下设置有数据线缆31，该数据线缆将作业设备19的特定的数据输送给电子控制单元25，其中，这些数据应当是指预设的转速等级，即具有动力输出轴传动装置15的540min-1的转速和许可的转矩的极限值的转速等级。电子控制单元25在此可以经由控制线路32与动力输出轴传动装置15的切换装置16连接，借助控制线路可以预设传动等级，或只要传动等级被手动地切换，则将该信息传输到电子控制单元25上。
在图2中借助点划线示出了如下曲线，该曲线阐明了在突然发生转矩提升期间的转矩走向。实线用于阐明在动力输出轴离合器3中的压力走向的曲线。最后，虚线用于在动力输出轴末端17上的从动转速的曲线走向。从动转速提高直至由电子控制单元25确定的540min-1的转速，其中，离合器压力提升到预先调整的8bar。这些曲线平行延伸，直至出现转矩提升，其触发了在动力输出轴离合器3上的滑转状态。如从这些曲线中获悉地，于是离合器压力和从动转速降低到0。
最后，图3的框图示出了相应的流程。在动力输出轴(PTO)接入之后，该动力输出轴在其传动比方面稳定运行。在时间阶段之后，电子器件识别出，挂入了540min-1的等级并且促使将离合器压力pK相应地限制到例如8bar的值。现在，如果突然出现转速提升导致使动力输出轴离合器3置于滑转状态中，则这将导致断开，即动力输出轴离合器3的脱开过程。
附图标记
1 内燃机
2 动力输出轴离合器的输入轴
3 动力输出轴离合器
4 动力输出轴离合器的摩擦片
5 动力输出轴离合器的输出轴
6 驱动轮
7 驱动轮
8 滑动套筒
9 副轴
10 副轴
11 从动轮
12 从动轮
13 从动轴
14 滑动套筒
15 动力输出轴传动装置
16 切换装置
17 动力输出轴末端
18 万向轴
19 作业设备
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 图表
31 数据线缆
32 控制线路
PK 离合器压力[bar]
M 在动力输出轴末端上的转矩[Nm]

Claims (8)

1.一种用于可农用或建筑业用的作业车辆的动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器(3)的控制部，在其中，所述动力输出轴离合器(3)布置在由内燃机(1)驱动的输入轴(2)与以传动方式同动力输出轴末端(17)连接的输出轴(5)之间，其中，力锁合地作用的动力输出轴离合器(3)液压地能够经由比例阀(20)操作到其接合的状态中并且也被用作过载离合器，并且其中，在超过由所述动力输出轴离合器传递的转矩的极限值时，获知所述动力输出轴离合器(3)上能够由测量值接受器和电子控制单元(25)检测到的滑转，所述滑转导致经由所述电子控制单元(25)将所述动力输出轴离合器(3)操作到其脱开的位置中，其特征在于，能够借助所述控制单元(25)和所述比例阀(20)在动力输出轴驱动器的于其中所述动力输出轴末端(17)能够具有540min-1的从动转速地受驱动的限制功率的等级中，能自动地调整出动力输出轴离合器(3)在其接合位置中减小了的操作压力pK，所述操作压力与能够借助动力输出轴离合器(3)传递的转矩等效。
2.根据权利要求1所述的动力输出轴离合器的控制部，其特征在于，所述动力输出轴末端(17)能够具有不同的从动转速地受驱动，其中，在所述输出轴(5)与所述动力输出轴末端(17)之间设置有至少一个能切换的传动比等级，并且能够向所述控制单元(25)输送表征所述从动转速或已切换的传动比等级的测量变量。
3.根据权利要求2所述的动力输出轴离合器的控制部，其特征在于，相应于所述限制功率的等级的传动比等级能够经由所述内燃机(1)的马达转速与所述动力输出轴末端(17)的从动转速的转速比来获知。
4.根据权利要求2所述的动力输出轴离合器的控制部，其特征在于，相应于限制功率的等级的传动比等级能够经由配属于用于选定传动比等级的切换装置(16)的切换器来获知。
5.根据权利要求2所述的动力输出轴离合器的控制部，其特征在于，所述测量值接受器构造为配属于输入轴(2)和输出轴(5)的转速传感器(28和29)。
6.根据权利要求1所述的动力输出轴离合器的控制部，其特征在于，所述动力输出轴离合器(3)构造为膜片式离合器。
7.根据权利要求1所述的控制部，其特征在于，所述电子控制单元(25)与显示器和/或声学报警装置连接，经由显示器和/或声学报警装置能够向驾驶员通知所述动力输出轴离合器(3)的滑转状态和其脱开的状态。
8.一种用于控制可农用或建筑业用的作业车辆的动力输出轴驱动器的动力输出轴离合器(3)的方法，在其中，所述动力输出轴离合器(3)布置在由内燃机(1)驱动的输入轴(2)与以传动方式同动力输出轴末端(17)连接的输出轴(5)之间，其中，力锁合地作用的动力输出轴离合器(3)液压地能够经由比例阀(20)操作到其接合的状态中并且也被用作过载离合器，并且其中，在超过由所述动力输出轴离合器传递的转矩的极限值时，获知所述动力输出轴离合器(3)上能够由测量值接受器和电子控制单元(25)检测到的滑转，所述滑转导致经由所述电子控制单元(25)将所述动力输出轴离合器(3)操作到其脱开的位置中，其特征在于，借助所述控制单元(25)和所述比例阀(20)在动力输出轴驱动器的于其中所述动力输出轴末端(17)能够具有540min-1的从动转速地受驱动的限制功率的等级中，自动地调整出在动力输出轴离合器(3)的接合位置中有效的、减小了的操作压力pK，所述操作压力与能够借助动力输出轴离合器(3)传递的转矩等效，经由所述控制单元识别540min-1的传动比等级，并且在检测到离合器滑转时使所述动力输出轴离合器(3)脱开。
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