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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer Nebenabtriebskupplung bei einem Anlaufabbruch wegen zu hoher Anlaufbelastung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Nebenabtriebskupplung, einen Nebenabtrieb sowie eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
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Im Stand der Technik sind sog. Nebenabtriebe bzw. Power-Take-Off-Abtriebe (PTO-Abtriebe) bekannt, welche insbesondere bei Nutzfahrzeugen und landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen Verwendung finden. Diese Nebenabtriebe weisen Kupplungen auf, die üblicherweise als nasse Mehrscheiben-Lamellenkupplungen ausgebildet sind und über eine Kühlölzuschaltung bei geschlossener Kupplung mit Schmieröl zur Rückkühlung versorgt werden. Dadurch wird gewährleistet, dass nach einem Kupplungsanlauf die in die Kupplungslamellen eingebrachte thermische Energie durch das Kühlöl wieder abgeführt wird. Bei offener Kupplung ist die Kühlölzufuhr hingegen üblicherweise deaktiviert, um das Auftreten störender Schleppmomente zu verhindern. Diese Kühlölabschaltung ist dabei mechanisch bzw. hydraulisch mit dem Öffnen bzw. dem Schließen der Kupplung gekoppelt und kann nicht unabhängig davon betätigt werden. Insbesondere über derartige Nebenabtriebskupplungen von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen werden oftmals sehr hohe Rotationsmassen von Anbaugeräten sanft zum Anlaufen gebracht. Im praktischen Einsatz von PTO-betriebenen Anbaugeräten, wie z.B. Ballenpressen, Ladewagen oder Futtermischwagen, kommt es immer wieder zu Blockaden, welche das Auslösen eines Überlastschutzes im Anbaugerät verursachen, wodurch auch der Nebenabtrieb deaktiviert werden muss. Anschließend sollte die Blockade manuell beseitigt werden. Dies ist aber meist sehr zeitaufwändig und nur begrenzt möglich. Einfacher und schneller ist es, durch einen Neustart des Nebenabtriebs unter vollem Motormoment zu versuchen, die Blockade zu beseitigen. Hierbei wird die Kupplung jedoch thermisch sehr hoch belastet. Bei hartnäckigen Blockaden reicht ein Anlaufversuch gegen das blockierte Anbaugerät oftmals nicht aus und der Vorgang muss mehrmals wiederholt werden. Gleiches gilt wenn die zu beschleunigenden Massenträgheiten generell zu hoch sind oder eine Kombination aus einer hohen Massenträgheit und einer Anlaufblockade vorliegt. Dies führt zu nochmals höheren thermischen Belastungen.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2013 215 079 A1 eine Doppelkupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes und mit einem Nebenabtrieb des Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einer Zapfwelle. Die Doppelkupplung umfasst eine erste Reibungskupplung zum reibschlüssigen Verpressen einer mit der Getriebewelle koppelbaren ersten Kupplungsscheibe zwischen einer ersten Anpressplatte und einer ersten Gegenplatte, wobei die erste Anpressplatte zum Schließen der ersten Reibungskupplung in eine Axialrichtung verlagerbar ist. Weiterhin umfasst die Doppelkupplung eine zweite Reibungskupplung zum reibschlüssigen Verpressen einer mit dem Nebenabtrieb koppelbaren zweiten Kupplungsscheibe zwischen einer zweiten Anpressplatte und einer zweiten Gegenplatte, wobei die zweite Anpressplatte zum Schließen der zweiten Reibungskupplung ebenfalls in Axialrichtung verlagerbar ist.
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Die
DE 10 2009 003 107 A1 offenbart eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer eingangsseitigen Kupplungsvorrichtung, mit einem Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle, mit Getriebegänge bildenden sowie auf Getriebewellen angeordneten Los- und Festrädern, mit Schaltvorrichtungen zum bedarfsweise drehfesten Koppeln der Losräder an zumindest einer der Getriebewellen, mit einem Nebenabtriebszahnrad, welches von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung antreibbar ist, und mit einer Nebenabtriebskupplung zum Einschalten des Nebenabtriebszahnrads in den Momentenfluss. Die Nebenabtriebskupplung ist dabei axial benachbart zu dieser Anfahr- und Schaltkupplung angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung ist als Doppelkupplungsvorrichtung ausgebildet, welche die Anfahr- und Schaltkupplung, die Nebenabtriebskupplung sowie zwei den beiden Kupplungen jeweils zugeordnete Kupplungsaktuatoren umfasst.
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Die bekannten Nebenabtriebskupplungen sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass ein Anlaufvorgang aufgrund des Blockierens eines Anbaugerät nicht abgeschlossen werden kann und die Kupplung wieder öffnen muss um ein Abwürgen des Motors bzw. eine thermische Überlastung der Kupplung zu verhindern. Dadurch jedoch wird auch die Rückkühlung durch das Kühlöl unterbrochen. Die Folge ist, dass die Kupplung bei mehrfachem erfolglosem Anfahren gegen einen blockierten Abtrieb in kurzer Zeit thermisch überhitzt und dabei Schaden nehmen kann. Um dies zu vermeiden, sind mehrminütige Wartezeit zur Rückkühlung der überhitzten Kupplung notwendig, da die Rückkühlung der überhitzten Kupplung ausschließlich über die vergleichsweise schlechte Wärmeübertragung zur Umgebungsluft erfolgt. In diesem Zeitraum steht der Nebenabtrieb nicht zur Verfügung. Diese mehrminütige Wartezeit ist jedoch ist ein großer Nachteil und wird vom Kunden üblicherweise nur schwer akzeptiert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Kühlen einer Nebenabtriebskupplung bei blockierter Nebenabtriebswelle vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Kühlen einer Nebenabtriebskupplung bei blockierter Nebenabtriebswelle gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer Nebenabtriebskupplung bei einem Anlaufabbruch wegen zu hoher Anlaufbelastung, wobei die Nebenabtriebskupplung in einem hydraulisch druckbeaufschlagten Zustand geschlossen ist und in einem hydraulisch drucklosen Zustand geöffnet ist, wobei die Nebenabtriebskupplung im druckbeaufschlagten Zustand mittels Kühlöl gekühlt wird, indem sie einen Ölzuführkanal zum Zuführen von Kühlöl mechanisch freigibt, wobei die Nebenabtriebskupplung im drucklosen Zustand nicht gekühlt wird, indem sie den Ölzuführkanal mechanisch verschließt und wobei die Nebenabtriebskupplung bei blockierter Nebenabtriebswelle automatisiert in den drucklosen Zustand versetzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei blockierter Nebenabtriebswelle ein Nebenabtriebsgetriebe in eine Neutralstellung geschaltet wird und die Nebenabtriebskupplung automatisiert in den druckbeaufschlagten Zustand versetzt wird oder das bei blockierter Nebenabtriebswelle die Nebenabtriebskupplung ausschließlich mit einem hydraulischen Anlegedruck beaufschlagt wird, bei welchem die Nebenabtriebskupplung kraftlos geschlossen ist.
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Bei Erkennen einer blockierten Nebenabtriebswelle wird also zunächst die Nebenabtriebskupplung automatisiert in den drucklosen Zustand versetzt, d.h. die Nebenabtriebskupplung öffnet automatisiert. Dadurch kann eine Beschädigung der Nebenabtriebskupplung vermieden werden, welche andernfalls durch die hohen Reibleistungen und den damit einhergehenden Wärmeeintrag in die Nebenabtriebskupplung auftreten würde. Da im geöffneten Zustand der Nebenabtriebskupplung die Nebenabtriebskupplung jedoch nicht mittels Kühlöl gekühlt werden kann und somit keine effektive Wärmeabfuhr von der Nebenabtriebskupplung erfolgt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Nebenabtriebskupplung zum Zwecke des Kühlens zu schließen. Um trotz blockierte Nebenabtriebswelle die Nebenabtriebskupplung schließen zu können, wird erfindungsgemäß entweder ein Nebenabtriebsgetriebe in eine Neutralstellung geschaltet oder aber die Nebenabtriebskupplung wird ausschließlich mit einem hydraulischen Anlegedruck beaufschlagt, bei welchem die Nebenabtriebskupplung kraftlos geschlossen ist. In beiden Fällen ist die Nebenabtriebskupplung geschlossen und es kann Kühlöl zugeführt werden. Ein weiterer Wärmeeintrag wird dennoch vermieden, da in ersterem Falle das Nebenabtriebsgetriebe kein Drehmoment zur Nebenabtriebskupplung überträgt und in letzterem Falle die Nebenabtriebskupplung kein Drehmoment bzw. nur ein minimales Drehmoment in Form des sog. Schleppmoments überträgt.
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Ein Anlaufabbruch im Sinne der Erfindung wegen zu hoher Anlaufbelastung kann z.B. entstehen bei blockierter Nebenabtriebswelle oder bei zu hohen Anlaufmassen. Auch alle anderen möglichen belastungsbegründeten Anlaufabbrüche können zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führen.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Nebenabtriebskupplung mittels des Kühlöls vergleichsweise schnell auf eine übliche Betriebstemperatur zurück gekühlt werden kann, da die Nebenabtriebskupplung automatisiert in den druckbeaufschlagten Zustand versetzt wird. Eine üblicherweise über die Steuersoftware implementiere Anlaufsperre des Nebenabtriebs kann somit auf eine vergleichsweise kurze Zeitdauer von wenigen Sekunden reduziert werden. Diese Reduzierung der Zeitdauer der Anlaufsperre ist dabei im Wesentlichen zurückzuführen auf die vergleichsweise sehr gute Wärmeleitfähigkeit von Öl gegenüber der Wärmeleitfähigkeit von Luft. Das verwendete Kühlöl weist nämlich in der Regel eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,140 W/mK auf, während Luft eine Wärmeleitfähigkeit von nur ca. 0,026 W/mK aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit von Luft ist also ca. um Faktor 5,4 schlechter als die des Kühlöls. Zudem wird das Kühlöl im Vergleich zu Umgebungsluft mit Zwang aktiv an die zu kühlenden Lamellen gepumpt und anschließend durch einen Ölkühler aktiv gekühlt. Somit fällt der Unterschied zwischen der herkömmlichen Luftkühlung im Vergleich zur Kühlung mittels Kühlöl noch weitaus deutlicher aus als die rein theoretische Wärmeleitfähigkeit vorgibt. Dieser zusätzliche Effekt wird durch einen Strömungsfaktor beschrieben und hängt von verschiedenen Einflussparametern ab. Der Strömungsfaktor kann in etwa mit einem konkreten Wert von 6 belegt werden. Multipliziert man also den Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit von ca. 5 mit dem Unterschied im Strömungsfaktor, so ergibt sich ein Unterschied in der reellen Kühlleistung von ca. Faktor 30.
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Dies bedeutet, dass mit einer Druckkühlölschmierung die Rückkühlzeit im Vergleich zu einer reinen Luftkühlung um ca. den Faktor 30 kürzer ist. Eine bisher 5-minütige Anlaufsperre zur Rückkühlung kann bei Druckkühlölschmierung auf etwa 10 s reduziert werden um den gleichen Kühleffekt zu erreichen. Die Wartezeit aufgrund der Anlaufsperre kann somit um ca. 96-97% reduziert werden.
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Die tatsächlichen Rückkühlzeiten mit Kühlölschmierung hängen hauptsächlich von Kühlölmengen, -drücken, -strömungsgeschwindigkeiten und -temperaturen, ab und können bei Bedarf deutlich beeinflusst werden. Diese Möglichkeit besteht nach dem derzeitigen Stand der Technik bei der 5-minütigen Anlaufsperre nicht.
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Erfindungsgemäß wird es also ermöglicht, die Anlaufsperre auf eine zeitliche Dauer von etwa 10 Sekunden zu reduzieren. Im Vergleich zu im Stand der Technik üblichen Anlaufsperren von etwa 5 Minuten, stellt dies eine wesentliche Verbesserung dar. Dies führt insbesondere zu einer Erhöhung der Kundenakzeptanz.
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Abhängig von der spezifischen Auslegung der Nebenabtriebskupplung kann die zeitliche Dauer auch länger oder kürzer als 10 Sekunden betragen. Der tatsächliche Wert der zeitlichen Dauer stellt dabei immer einen Kompromiss zwischen Kundenakzeptanz und Schutz für die Nebenabtriebskupplung dar.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der tatsächliche Wert der zeitlichen Dauer abhängig von der tatsächlichen Belastung der Kupplung, d.h. abhängig von einer Differenzdrehzahl, einem Kupplungsdruck und einer Rutschdauer, gewählt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren führt also zu schnelleren Rückkühlzeiten der Nebenabtriebskupplung und damit zu geringeren Stillstandszeiten des Nebenabtriebs. Dies ermöglicht vorteilhaft eine höhere Nettoeinsatzzeit des Nebenabtriebs. Durch die insgesamt geringere thermische Belastung der Nebenabtriebskupplung ergibt sich zudem eine erhöhte Lebensdauer der Nebenabtriebskupplung. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass durch die geringere thermische Belastung auch geringere Wartungskosten der Nebenabtriebskupplung entstehen. Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Erweiterung des Einsatzspektrums der Nebenabtriebskupplung auch in höheren Leistungsklassen. Nicht zuletzt ergibt sich durch die schnelleren Rückkühlzeiten und die damit einhergehenden Stillstandszeiten eine deutlich erhöhte Kundenakzeptanz.
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Bei dem Nebenabtriebsgetriebe handelt es sich bevorzugt um ein elektrohydraulisch und automatisiert betätigbares Nebenabtriebsgetriebe.
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Alternativ bevorzugt handelt es sich bei dem Nebenabtriebsgetriebe um ein manuell durch einen Fahrer betätigbares Nebenabtriebsgetriebe. Dem Fahrer wird dabei vorteilhaft mittels Software-Algorithmen die Möglichkeit gegeben, die Nebenabtriebskupplung trotz aktiver Anlaufsperre schließen zu können, wenn durch den Fahrer das Nebenabtriebsgetriebe zuvor in eine Neutralstellung geschaltet wurde und dies über geeignete Sensoren erkannt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch für Nebenabtriebskupplungen verwendet werden kann, die nicht mit einem automatisierten Nebenabtriebsgetriebe gekoppelt sind.
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Alternativ zu einem vollständigen Schließen der Nebenabtriebskupplung kann die Nebenabtriebskupplung nur auf oder kurz unter den Anlegedruck zurückgefahren werden. Bei Erreichen des Anlegedrucks wird nur ein minimales Drehmoment bzw. überhaupt kein Drehmoment übertragen und somit auch nur minimal Wärme in die Nebenabtriebskupplung eingetragen. Da die Nebenabtriebskupplung aber dennoch geschlossen ist, ist die Ölkühlung der Lamellen aktiv und die Nebenabtriebskupplung kann innerhalb weniger Sekunden wieder abkühlen. Nach Abkühlen wird die Nebenabtriebskupplung dann ganz geöffnet. Da die Nebenabtriebswelle ohnehin blockiert ist, wirkt sich durch das bei Anlegedruck geringe anstehende Drehmoment nicht in einer unerwünschte Bewegung eines angeschlossenen Anbaugeräts aus. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich sowohl für automatisiert schaltende Nebenabtriebsgetriebe als auch für manuell zu schaltende Nebenabtriebsgetriebe.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Nebenabtriebskupplung mittels eines einfach wirkenden hydraulischen Aktuators betätigbar ist. Die Nebenabtriebskupplung wird dabei mittels einer mechanischen Feder federkraftbeaufschlagt, wobei die Federkraftbeaufschlagung die Nebenabtriebskupplung in einen Ruhezustand drängt.
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Die Federkraftbeaufschlagung bewirkt vorteilhaft, dass die Nebenabtriebskupplung im hydraulisch drucklosen Zustand geöffnet ist. Erst bei einer hydraulischen Druckbeaufschlagung, welche der Federkraftbeaufschlagung entgegenwirkt und die Federkraftbeaufschlagung übersteigt, schließt die Nebenabtriebskupplung.
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Unter dem Begriff kraftlos geschlossen wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Lamellen der Nebenabtriebskupplung aneinander anliegen, jedoch derart kraftlos aneinander anliegen, dass sie kein Drehmoment übertragen können. Allenfalls wird ein nur geringfügiges Schleppmoment übertragen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Eingangsdrehzahl der Nebenabtriebskupplung und eine Ausgangsdrehzahl der Nebenabtriebskupplung erfasst werden. Indem die Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl verglichen wird, ergibt sich der Vorteil, dass eine blockierte Nebenabtriebswelle vergleichsweise einfach und zuverlässig erkannt werden kann. Wenn nämlich der Nebenabtriebskupplung eine Eingangsdrehzahl zugeführt wird, jedoch die Ausgangsdrehzahl im Vergleich zur Eingangsdrehzahl deutlich geringer ist oder eine Ausgangsdrehzahl von 0 erkannt wird, ist dies ein Hinweis darauf, dass die Nebenabtriebswelle blockiert oder die Anlaufmasse zu hoch ist. Durch die in der Nebenabtriebskupplung entstehende Reibleistung, wird die Nebenabtriebskupplung dann einer sehr hohen thermischen Belastung ausgesetzt, welche innerhalb kurzer Zeit zur Zerstörung der Nebenabtriebskupplung führen kann. In dem das Blockieren der Nebenabtriebswelle erkannt wird, kann also eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Nebenabtriebskupplung vermieden werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Blockieren der Nebenabtriebswelle nach Maßgabe einer Differenz der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl erkannt wird. Sofern die Eingangsdrehzahl über ein gewisses vorgebbares Maß von der Ausgangsdrehzahl abweicht, so ist dies ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Nebenabtriebswelle blockiert ist bzw. die zu beschleunigende Masse zu hoch. Die Differenz kann dabei abhängig von der spezifischen Ausbildung der Kupplung vorgegeben werden.
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In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt nur erkannt, ob eine Differenz der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl vorliegt, indem die Ausgangsdrehzahl erfasst wird. Weist die Ausgangsdrehzahl den Wert Null auf, obwohl ein Motor der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine in Betrieb ist und somit zwangsläufig eine Eingangsdrehzahl größer Null vorhanden ist, kann ebenfalls erkannt werden, dass die Nebenabtriebswelle blockiert ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren ausgeführt wird, wenn für eine vorgebbare Anzahl von Anläufen, insbesondere einen Anlauf, der Nebenabtriebswelle in Folge auf eine blockierte Nebenabtriebswelle erkannt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren bedarfsweise und ausschließlich dann ausgeführt wird, wenn eine Überhitzung und eine daraus resultierende Beschädigung oder Zerstörung der Nebenabtriebskupplung drohen. Mit jedem erfolglosen Anlauf der Nebenabtriebswelle entsteht in der Nebenabtriebskupplung nämlich Reibungsenergie, die zu einer Erwärmung der Nebenabtriebskupplung führt. Sofern eine bestimmte Anzahl von Anläufen der Nebenantriebswelle bei blockierter Nebenabtriebswelle durchgeführt wird, führt dies zu einer immer weiter ansteigenden Temperatur in der Nebenabtriebskupplung. Die Anzahl von erfolglosen Anläufen, welche letztlich zur Beschädigung oder Zerstörung der Nebenabtriebskupplung führen, ist dabei abhängig von der Ausbildung der Nebenabtriebskupplung. Besonders belastbar ausgebildete Nebenabtriebskupplungen neigen dabei weniger schnell zu Erhitzung und Zerstörung als vergleichsweise weniger belastbar ausgebildete Nebenabtriebskupplungen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren ausgeführt wird, wenn für eine vorgebbare Zeitspanne auf eine blockierte Nebenabtriebswelle erkannt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass abhängig von der Zeitspanne, während der auf eine blockierte Nebenabtriebswelle erkannt wird, während der also Reibleistung in der Nebenabtriebskupplung entsteht, das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Je länger nämlich die Nebenabtriebswelle blockiert ist, bzw. je länger in der Nebenabtriebskupplung die Reibleistung entsteht, desto weiter nimmt die Erhitzung der Nebenabtriebskupplung zu, wobei mit der Erhitzung auch das Risiko einer Beschädigung bzw. Zerstörung der Nebenabtriebskupplung zunimmt.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die vorgebbare Zeitspanne vier Sekunden beträgt. Dies hat sich für die meisten bekannten Nebenabtriebskupplungen zur Vermeidung von Beschädigungen oder gar Zerstörungen als geeignet erwiesen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Temperatur und/oder ein Energieeintrag der Nebenabtriebskupplung gemessen oder errechnet wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die tatsächliche Temperatur der Nebenabtriebskupplung jederzeit bekannt ist. Dies wiederum ermöglicht eine realistische Beurteilung der Gefahr einer Zerstörung oder Beschädigung der Nebenabtriebskupplung durch Temperatureinfluss. Entsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft temperaturgesteuert ausgeführt werden.
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Ein Messen der Temperatur ist beispielsweise mittels eines geeigneten Temperatursensors möglich, wobei der Temperatursensor entweder in der Nebenabtriebskupplung, an der Nebenabtriebskupplung oder im Bereich der Nebenabtriebskupplung angeordnet sein kann.
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Das Errechnen der Temperatur der Nebenabtriebskupplung ist beispielsweise möglich, indem die in die Nebenabtriebskupplung eingebrachte Reibleistung unter Berücksichtigung der Wärmekapazität der Stahllamellen, der Nebenabtriebskupplung sowie weitere Bauteile gemäß bekannter physikalischer Zusammenhänge bestimmt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren nach einem vorangegangenen fehlgeschlagenen Anlauf und unmittelbar vor einer hydraulischen Druckbeaufschlagung ausgeführt wird. Bei einem fehlgeschlagenen Anlauf und dem daraus resultierenden Abwürgen des Antriebsmotors kann das erfindungsgemäße Verfahren nämlich nicht mehr ausgeführt werden. Deshalb wird es vorteilhaft nach dem erneuten Starten des Antriebsmotors und vor der hydraulischen Druckbeaufschlagung ausgeführt. Die erhitzte Kupplung wird somit auch in diesem Fall vor dem Folgeanlauf zurückgekühlt, um für den Folgeanlauf die vollen thermischen Reserven zu haben.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Nebenabtriebskupplung mit einer Kühlvorrichtung, wobei die Nebenabtriebskupplung hydraulisch druckbeaufschlagbar ist und die Kühlvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Nebenabtriebskupplung mittels Kühlöl zu kühlen. Die erfindungsgemäße Nebenabtriebskupplung zeichnet sich dadurch aus, dass die Nebenabtriebskupplung dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Daraus ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile auch für die erfindungsgemäße Nebenabtriebskupplung.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Nebenabtrieb, umfassend eine erfindungsgemäße Nebenabtriebskupplung.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Nebenabtrieb.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 schematisch und beispielhaft einen möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebs,
- 2 beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform einer Nebenabtriebskupplung im drucklosen Zustand,
- 3 beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform einer Nebenabtriebskupplung im druckbeaufschlagten Zustand und
- 4 beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
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Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
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1 zeigt schematisch und beispielhaft einen möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebs 1. Der in 1 dargestellte Nebenabtrieb 1 umfasst beispielsgemäß eine Nebenabtriebskupplung 2 sowie Schaltelemente 3 und 4. Die Schaltelemente 3 und 4 sind beispielsgemäß elektrohydraulisch betätigbar. Je nach Schaltstellung ermöglichen die Schaltelemente 3 und 4 eine Leistungsübertragung von der Nebenabtriebskupplung 2 über jeweils eines der Zahnradpaare 5 und 6, 7 und 8 oder 9 und 10 zur Nebenabtriebswelle 11. Indem eine Eingangsdrehzahl in die Nebenabtriebskupplung 2 und eine Ausgangsdrehzahl aus der Nebenabtriebskupplung 2 erfasst und miteinander verglichen werden, kann anhand der Differenz der Drehzahlen und des Kupplungsdrucks die in der Nebenabtriebskupplung 2 entstehende Reibleistung bestimmt werden. Anhand dieser Reibleistung und der Wirkdauer wiederum kann die jeweilige Temperatur der Nebenabtriebskupplung 2 errechnet werden. Das Schaltelement 3 ermöglicht beispielsgemäß das Einnehmen von drei verschiedenen Zuständen. In einem ersten Zustand ist das Zahnrad 7 mit der Welle 12 drehfest gekoppelt. In einem zweiten Zustand ist das Zahnrad 9 mit der Welle 12 drehfest gekoppelt. In einem dritten Zustand schließlich befindet sich das Schaltelement 3 in einer Neutralstellung in welcher weder das Zahnrad 7 noch das Zahnrad 9 mit der Welle 12 gekoppelt sind. Das Schaltelement 4 ermöglicht beispielsgemäß das Einnehmen von zwei verschiedenen Zuständen. In einem ersten Zustand ist das Zahnrad 6 mit der Welle 13 drehfest gekoppelt. In einem zweiten Zustand befindet sich das Schaltelement 4 in einem Neutralzustand, in welchem das Zahnrad 6 nicht mit der Welle 13 gekoppelt ist. Die Eingangsdrehzahl der Nebenabtriebskupplung 2 wird beispielsgemäß von einem Verbrennungsmotor bereitgestellt.
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2 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform einer Nebenabtriebskupplung 2 im drucklosen Zustand, das heißt im geöffneten Zustand. Die Nebenabtriebskupplung 2 umfasst Außenlamellen 15 und Innenlamellen 16, welche im geöffneten Zustand der Nebenabtriebskupplung 2 nicht aneinander anliegen. Im geöffneten Zustand der Nebenabtriebskupplung 2 wird eine Drehzahl der Außenlamellen 15 also nicht auf die Innenlamellen 16 übertragen. Weiterhin umfasst die Nebenabtriebskupplung 2 einen Druckkanal 17, welcher dazu ausgebildet ist, die Nebenabtriebskupplung 2 mit einem hydraulischen Druck zu beaufschlagen und somit zu schließen. Da es sich beispielsgemäß um eine einfach wirkende Nebenabtriebskupplung 2 handelt, weist diese weiterhin eine mechanische Feder 18 auf, welche einer hydraulischen Druckbeaufschlagung entgegenwirkt. Die durch die mechanische Feder 18 verursachte Federkraftbeaufschlagung drängt die Nebenabtriebskupplung 2 in den geöffneten Zustand. Schließlich umfasst die Nebenabtriebskupplung 2 einen Ölzuführkanal 19 zum Zuführen von Kühlöl. Die Fließrichtung des Kühlöls ist in der 2 dabei durch Pfeile dargestellt. Ein ebenfalls von der Nebenabtriebskupplung 2 umfasster Kolben 20 wird einerseits mit einer Federkraft der mechanischen Feder 18 sowie andererseits gegebenenfalls mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt. Je nachdem, ob ein hydraulischer Druck zugeführt wird oder nicht, versetzt der Kolben 20 die Nebenabtriebskupplung 2 in den geschlossenen oder den geöffneten Zustand. Außerdem verschließt der Kolben 20 im geöffneten Zustand der Nebenabtriebskupplung 2 den Ölzuführkanal 19. Somit kann das Kühlöl aus dem Ölzuführkanal 19 nicht in den weiterführenden Ölzuführkanal 21 im Kolben 20 gelangen. Die Nebenabtriebskupplung 2 wird somit nicht gekühlt.
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3 zeigt die bereits in 2 beschriebenen Nebenabtriebskupplung 2 im geschlossenen, das heißt im druckbeaufschlagten Zustand. Wie in 3 zu sehen ist, gibt der Kolben 20 im geschlossenen Zustand der Nebenabtriebskupplung 2 den Ölzuführkanal 19 frei, sodass das Kühlöl aus dem Ölzuführkanal 19 in den weiteren Ölzuführkanal 21 gelangen kann. Aus dem Ölzuführkanal 21 schließlich gelangt das Kühlöl zu den Innenlamellen 16 und den Außenlamellen 15. Somit wird eine Kühlung der Innenlamellen 16 und der Außenlamellen 15 ermöglicht. Im Falle eines blockierten Nebenabtriebs entsteht durch die auftretende Reibleistung eine rasche Erwärmung der Innenlamellen 16 und der Außenlamellen 15. Der Ölzuführkanal 19 wird bereits dann durch den Kolben 20 freigegeben wenn dieser ausschließlich mit dem hydraulischen Anlegedruck beaufschlagt wird. Eine Beaufschlagung mit dem maximalen hydraulischen Druck ist nicht notwendig, um den Ölzuführkanal 19 freizugeben. Bei Beaufschlagung mit dem hydraulischen Anlegedruck werden die Innenlamellen 16 und die Außenlamellen 15 aneinander angelegt, jedoch nur kraftlos aneinander angelegt. Das Übertragen eines Drehmoments ist somit nicht möglich. Entsprechend ist die entstehende Reibleistung, die bei einer blockierten Nebenabtriebswelle und gleichzeitiger Druckbeaufschlagung mit dem Anlegedruck auftritt, vergleichsweise minimal.
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4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 30 wird zunächst erfasst, ob eine Eingangsdrehzahl der Nebenabtriebskupplung 2 größer Null vorhanden ist. Dies ist automatisch dann der Fall, wenn ein Motor der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, welche die Nebenabtriebskupplung 2 aufweist, in Betrieb ist. Gleichzeitig wird in Verfahrensschritt 31 eine Ausgangsdrehzahl der Nebenabtriebskupplung 2 erfasst. Im folgenden Verfahrensschritt 32 wird eine Differenz der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl bestimmt. Es ist dabei nicht zwingend notwendig, einen genauen Wert der Differenz zu bestimmen, vielmehr ist es bereits ausreichend, zu erkennen, ob eine Differenz der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl besteht. Dies ist bei Motorbetrieb stets dann der Fall, wenn die Nebenabtriebswelle blockiert ist und eine entsprechende Ausgangsdrehzahl von Null aufweist. Zu hohe Anlaufmassen hingegen können über einen zu geringen Drehzahlausgleich erkannt werden, wobei hierfür der tatsächliche Wert der Differenz bestimmt werden muss. In Verfahrensschritt 39 wird gleichzeitig ein Kupplungsdruck der Nebenabtriebskupplung 2 erfasst. In Schritt 40 wird erfasst, über welche zeitliche Dauer die Drehzahldifferenz vorliegt. Sofern in Schritt 32 das Vorhandensein einer Differenz erkannt wurde, wird in Schritt 33 auf ein Blockierung bzw. eine zu hohe Anlaufmasse erkannt. In Schritt 35 wird dann aus der Drehzahldifferenz, dem erfassten Druck und der zeitlichen Dauer eine Reibenergie bestimmt, welche zur Erwärmung der Nebenabtriebskupplung 2 führt. Wenn die Reibenergie eine vorgegebene Grenze überschreitet, wird ein Nebenabtriebsgetriebe in Schritt 36 automatisiert in eine Neutralstellung geschaltet. Anschließend wird in Schritt 37 die Nebenabtriebskupplung 2 mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt, sodass die Nebenabtriebskupplung 2 schließt. Dadurch wird in Verfahrensschritt 38 ein Ölzuführkanal mechanisch freigegeben, sodass die Nebenabtriebskupplung 2 mittels einer Kühlölzufuhr gekühlt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nebenabtrieb
- 2
- Nebenabtriebskupplung
- 3
- Schaltelement
- 4
- Schaltelement
- 5
- Zahnrad
- 6
- Zahnrad
- 7
- Zahnrad
- 8
- Zahnrad
- 9
- Zahnrad
- 10
- Zahnrad
- 11
- Nebenabtriebswelle
- 12
- Welle
- 13
- Welle
- 15
- Außenlamellen
- 16
- Innenlamellen
- 17
- Druckkanal
- 18
- Mechanische Feder
- 19
- Ölzuführkanal
- 20
- Kolben
- 21
- Ölzuführkanal
- 30
- Erfassen der Eingangsdrehzahl
- 31
- Erfassen der Ausgangsdrehzahl
- 32
- Bestimmen der Differenz der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl
- 33
- Erkennen auf Blockieren der Nebenabtriebswelle
- 34
- Erkennen auf Nicht-Blockieren der Nebenabtriebswelle
- 35
- Bestimmen der Reibenergie
- 36
- Schalten des Nebenabtriebsgetriebes in eine Neutralstellung
- 37
- Schließen der Nebenabtriebskupplung
- 38
- Freigeben des Ölzuführkanals
- 39
- Erfassen des Kupplungsdrucks
- 40
- Erfassen der zeitlichen Dauer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013215079 A1 [0003]
- DE 102009003107 A1 [0004]
