DE102017214097A1 - Drive system for a header of a harvester with automatic shutdown in case of overload - Google Patents
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Abstract
Ein Antriebssystem für einen Erntevorsatz (20) einer Erntemaschine (10) umfasst einen Antriebsmotor (32) und einen zwischen den Antriebsmotor (32) und einem oder mehreren angetriebenen Elementen des Erntevorsatzes (20) geschalteten Antriebsstrang mit einer verstellbaren Hydropumpe (66) und einem Hydromotor (68) sowie eine elektronische Steuereinheit (70), die mit einem Aktor (76) zur Verstellung der Hydropumpe (66) verbunden ist. Der Steuereinheit (70) sind Daten hinsichtlich eines maximalen Antriebsmoments des Erntevorsatzes (20) und Signale hinsichtlich des Antriebsmoments des Hydromotors (68) zuführbar, basierend auf denen die Steuereinheit (70) im Falle einer Überschreitung des maximalen Antriebsmoments den Aktor (76) kommandiert, die Hydropumpe (66) im Sinne einer Abschaltung des Antriebs des Hydromotors (68) zu verstellen. A drive system for a header (20) of a harvester (10) comprises a drive motor (32) and a drive train connected between the drive motor (32) and one or more driven elements of the header (20) with an adjustable hydraulic pump (66) and a hydraulic motor (68) and an electronic control unit (70) which is connected to an actuator (76) for adjusting the hydraulic pump (66). The control unit (70) can be supplied with data regarding a maximum drive torque of the header (20) and signals with respect to the drive torque of the hydraulic motor (68), based on which the control unit (70) commands the actuator (76) in the event of exceeding the maximum drive torque. to adjust the hydraulic pump (66) in the sense of a shutdown of the drive of the hydraulic motor (68).
Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für einen Erntevorsatz einer Erntemaschine, umfassend einen Antriebsmotor und einen zwischen den Antriebsmotor und einem oder mehreren angetriebenen Elementen des Erntevorsatzes geschalteten, hydraulischen Antriebsstrang mit einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor sowie eine elektronische Steuereinheit, die mit einem Aktor zur Verstellung der Hydropumpe verbunden ist, sowie eine damit ausgerüstete Erntemaschine.The invention relates to a drive system for a harvesting header of a harvesting machine, comprising a drive motor and a connected between the drive motor and one or more driven elements of the header hydraulic drive train with an adjustable hydraulic pump and a hydraulic motor and an electronic control unit with an actuator for adjusting the Hydraulic pump is connected, and a thus equipped harvester.
Stand der TechnikState of the art
Selbstfahrende Erntemaschinen sind üblicherweise mit demontierbaren Erntevorsätzen ausgerüstet, die zum Straßentransport von einem an der Vorderseite der Erntemaschine angebrachten Einzugskanal abgenommen werden und bei Bedarf gegen einen anderen Erntevorsatz zur Ernte einer anderen Fruchtart ausgetauscht werden können. Der Antrieb des Erntevorsatzes erfolgt üblicherweise von der Erntemaschine aus und kann einen rein mechanischen Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor der Erntemaschine und dem Erntevorsatz vorsehen, oder der Erntevorsatz wird mittels eines Hydraulikmotors angetrieben, der durch eine vom Antriebsmotor der Erntemaschine betriebene Hydropumpe mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt wird. Der Hydraulikmotor kann sich an Bord der Erntemaschine oder auf dem Erntevorsatz befinden.Self-propelled harvesters are usually equipped with demountable harvesting attachments, which are removed for road transport from a feeder channel attached to the front of the harvester and, if necessary, exchanged for another harvesting header for harvesting another crop. The drive of the header is usually done by the harvester and can provide a purely mechanical drive train between the drive motor of the harvester and the header, or the header is driven by a hydraulic motor, which is acted upon by a powered by the drive motor of the harvester hydraulic pump with pressurized hydraulic fluid becomes. The hydraulic motor may be on board the harvester or on the header.
Üblicherweise wird der Antrieb des Erntevorsatzes durch eine mechanische Überlastkupplung (vgl. beispielsweise
Es wurde auch vorgeschlagen, das Drehmoment des Antriebs des Erntevorsatzes durch einen Sensor zu erfassen und bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes einen Niederhalter eines Aufnehmers oder eine Haspel eines Schneidwerks selbsttätig anzuheben (
Weiterhin wurde vorgeschlagen, eine Erntemaschine nach Ansprechen eines Metalldetektors selbsttätig anzuhalten (
Die
Die
Aufgabetask
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Antriebssystem für einen Erntevorsatz einer Erntemaschine bereitzustellen, bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht oder in einem verminderten Maße zu erwarten sind.The object underlying the invention is seen in a drive system for to provide a header of a harvester, in which the above-mentioned disadvantages are not expected or to a lesser extent.
Lösungsolution
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 10 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.This object is achieved by the teaching of
Ein Antriebssystem für einen Erntevorsatz einer Erntemaschine umfasst einen Antriebsmotor und einen zwischen den Antriebsmotor und einem oder mehreren angetriebenen Elementen des Erntevorsatzes geschalteten, hydraulischen oder hydrostatischen Antriebsstrang mit einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor sowie eine elektronische Steuereinheit, die mit einem Aktor zur Verstellung der Hydropumpe verbunden ist. Der Steuereinheit sind Daten hinsichtlich eines maximalen Antriebsmoments des Erntevorsatzes und mit dem Drehmoments des Hydromotors korrelierte Signale von einem Sensor zuführbar, basierend auf denen die Steuereinheit im Falle einer Überschreitung des maximalen Antriebsmoments den Aktor kommandiert, die Hydropumpe im Sinne einer Abschaltung des Antriebs des Hydromotors zu verstellen.A drive system for a header of a harvesting machine comprises a drive motor and a connected between the drive motor and one or more driven elements of the header, hydraulic or hydrostatic drive train with an adjustable hydraulic pump and a hydraulic motor and an electronic control unit connected to an actuator for adjusting the hydraulic pump is. The control unit is data with respect to a maximum drive torque of the header and correlated with the torque of the hydraulic motor signals supplied from a sensor, based on which the control unit commands the actuator in case of exceeding the maximum drive torque, the hydraulic pump in the sense of a shutdown of the drive of the hydraulic motor adjust.
Mit anderen Worten wird eine mit dem Antriebsmoment des Hydromotors korrelierte Größe beispielsweise mittels eines entsprechenden Drehmomentsensors an der Welle der Hydropumpe oder des Hydromotors oder einer von ihm angetriebenen Welle direkt erfasst, oder diese Größe wird indirekt gemessen, indem z.B. ein hydraulischer Betriebsparameter des hydraulischen Antriebsstrangs und insbesondere der Druck im Hydrauliksystem oder eine andere Größe erfasst wird, aus welcher das Antriebsmoment ableitbar ist, mit dem der Hydromotor die von ihm angetriebenen Elemente des Erntevorsatzes antreibt, wie beispielsweise die Drehzahlen der Pumpe und des Motors (vgl.
Der Hydromotor kann sich an Bord der Erntemaschine oder auf dem Erntevorsatz befinden.The hydraulic motor may be on board the harvester or on the header.
Die Steuereinheit kann mit einem die Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine beeinflussenden Aktor verbunden und betreibbar sein, im Falle einer detektierten Überschreitung eines zweiten Antriebsmoments des Erntevorsatzes, das kleiner als das maximale Antriebsmoment ist, den Aktor im Sinne einer Verminderung der Vortriebsgeschwindigkeit zu kommandieren. Auf diese Weise wird einerseits einer Überlastung des Erntevorsatzes und der Erntemaschine mit Erntegut vorgebeugt und andererseits kann eine selbsttätige Regelung der Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine im Sinne einer Erzielung eines gewünschten Durchsatzes bewerkstelligt werden.The control unit may be connected and operable with an actuator influencing the propulsion speed of the harvesting machine, in the event of a detected overshoot of a second drive torque of the header, which is smaller than the maximum drive torque, to command the actuator in the sense of reducing the propulsion speed. In this way, an overload of the header and the harvester with crop is prevented on the one hand and on the other hand, an automatic control of the forward speed of the harvester in terms of achieving a desired throughput can be accomplished.
Der Steuereinheit können die Daten hinsichtlich des maximalen und ggf. des zweiten Antriebsmoments des Erntevorsatzes durch eine elektronische Speichereinheit des Erntevorsatzes zuführbar oder mittels einer Bedienereingabeeinrichtung eingebbar sein. Diese Speichereinheit kann auch andere Daten zur erntevorsatzspezifischen Ansteuerung der Erntemaschine, wie Antriebsgeschwindigkeit o.ä. enthalten und über ein Bussystem mit der Steuereinheit verbunden sein.The control unit can be supplied to the data in terms of the maximum and possibly the second drive torque of the header by an electronic storage unit of the header or fed by means of an operator input device. This storage unit may also contain other data for harvesting attachment specific control of the harvester, such as drive speed or the like. contained and connected via a bus system to the control unit.
Figurenlistelist of figures
Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers, -
2 eine schematische Draufsicht auf das Antriebssystem des Erntevorsatzes der Erntemaschine und die zugehörige Hydraulik, und -
3 ein Flussdiagramm, nach dem die Steuereinheit der Erntemaschine arbeitet.
-
1 a schematic side view of a self-propelled harvester in the form of a forage harvester, -
2 a schematic plan view of the drive system of the header of the harvester and the associated hydraulics, and -
3 a flow chart according to which the control unit of the harvester works.
Erntemaschine und ErntevorsatzHarvester and header
In der
Antriebsanordnungdrive arrangement
Die
Die Ausgangswelle 36 ist an ihrem vorderen Ende mit einem Winkelgetriebe 38 verbunden, das sich aus einem ersten Kegelzahnrad 40, welches über eine Kupplung 42 mit der Längswelle 36 verbunden ist, und aus einem zweiten Kegelzahnrad 44 zusammensetzt, das mit dem ersten Kegelzahnrad 40 kämmt. Die Drehachse des zweiten Kegelzahnrads 44 erstreckt sich horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung. Das zweite Kegelzahnrad 44 ist mit einer Welle 46 verbunden, die eine Riemenscheibe 48 antreibt. Die Riemenscheibe 48 wird von einem Treibriemen 50 umschlungen, der auch eine Riemenscheibe 52 für den Antrieb der Fördereinrichtung 28 und eine Riemenscheibe 54 zum Antrieb der Häckseleinrichtung 26 umschlingt. Das Winkelgetriebe 38, die Welle 46, die Riemenscheiben 48 und 54 und der Triebriemen 50 bilden einen Antriebsstrang, der die Ausgangswelle 36 mit der Häckseleinrichtung 26 verbindet.The
Die Längswelle 36 trägt zwischen der Kupplung 42 und dem Gehäuse des Verbrennungsmotors 32 zusätzlich ein am Umfang verzahntes Zahnrad 56, das mit einem weiteren Zahnrad 58 kämmt, welches über eine Welle 60 ein Pumpenaggregat 62 antreibt, das zur Versorgung der Hydromotoren zum Antrieb der Räder 14, 16, eines über ein Getriebe 64 zum Antrieb des Einzugsförderers 22 dienenden Hydromotors 78 und anderer hydraulisch angetriebener Komponenten der Erntemaschine 10 dient. Einzelheiten zu einem möglichen Antrieb des Hydromotors 78, dessen Pumpe ebenfalls durch die Welle 46 angetrieben werden könnte, lassen sich der
Die Welle 46 steht in der dargestellten Ausführungsform permanent mit einer Hydropumpe 66 mit verstellbarer Verdrängung und Flussrichtung in Antriebsverbindung. Die Hydropumpe 66 ist hydraulikfluidleitend in einem geschlossenen Kreis mit einem Hydromotor 68 verbunden, der ein festes Schluckvolumen aufweist und zum Antrieb der angetriebenen Elemente des Erntevorsatzes 20 dient, bei dem es sich auch um einen Mähvorsatz zur Maisernte oder Erzeugung von Ganzpflanzensilage handeln könnte.The shaft 46 is in the illustrated embodiment permanently in drive connection with a
Ein Auslass 82 der Hydropumpe 66 und ein Einlass 86 des Hydromotors 68 sind durch eine erste Druckleitung 84 direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von weiteren Ventilen o. ä., untereinander verbunden. Ein Einlass 80 der Hydropumpe 66 und ein Auslass 72 des Hydromotors 68 sind durch eine zweite Druckleitung 84' direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von Ventilen o. ä. untereinander verbunden. Der Hydromotor 68 kann sich an Bord der Erntemaschine 10 befinden und über eine Kupplungsanordnung mechanisch mit den angetriebenen Elementen des Erntevorsatzes gekoppelt werden (vgl.
Eine Steuereinheit 70 steuert einen Aktor 76 an, der die Flussrate und Flussrichtung der Hydropumpe 66 beeinflusst. Zudem ist die Steuereinheit 70 mit einem Aktor 94, der die Kupplung 42 öffnet und schließt, mit einer in der Fahrerkabine 18 angeordneten Bedienereingabeeinrichtung 98 mit integrierter Anzeigeeinheit, dem die Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine 10 beeinflussenden Aktor 100, dem Aktor 102 des Niederhalters 106 und einem Sensor 110 zur Erfassung der Stellung eines Fahrhebels 108 verbunden.A
Betrieb der ErntemaschineOperation of the harvester
Die Bedienereingabeeinrichtung 98 ermöglicht es dem Bediener, einen (Straßen-) Fahrbetrieb auszuwählen, in dem die Kupplung 42 geöffnet ist und weder die Häckseleinrichtung 26 noch der Einzugsförderer 22 angetrieben wird, da dann auch der weitere Hydromotor 78 nicht angetrieben wird. Auch die Hydropumpe 66 und somit die angetriebenen Elemente des Erntevorsatzes 20 stehen wegen der geöffneten Kupplung 42 still. Die Räder 14 und ggf. (bei Allradantrieb) auch 16 werden über ihre Hydromotore und das Pumpenaggregat 62 angetrieben.The
Weiterhin ermöglicht die Bedienereingabeeinrichtung 98 dem Bediener, eine erste Betriebsart (Erntebetrieb) auszuwählen, in dem die Kupplung 42 geschlossen ist und die Häckseleinrichtung 26 und die Fördervorrichtung 28 über den Triebriemen 50 angetrieben werden. Die Welle 46 treibt dann auch die Hydropumpe 66 an, welche über die erste Leitung 84 den Hydromotor 68 beaufschlagt, der wiederum den Erntevorsatz 20 antreibt. Der Einzugsförderer 22 wird dann vom Pumpenaggregat 62 über den weiteren Hydromotor 78 angetrieben. Der Aktor 76 wird durch die Steuereinheit 70 derart angesteuert, dass sich eine gewünschte Einzugsgeschwindigkeit des Erntevorsatzes 20 ergibt, die durch die Bedienereingabeeinrichtung 98 eingegeben werden kann oder selbsttätig durch die Steuerung anhand von Messwerten von Sensoren vorgegeben wird, die Eigenschaften des Ernteguts erfassen, wie Feuchtigkeit oder Verdichtbarkeit, oder durch in der Speichereinrichtung 90 abgelegte Daten definiert wird. Die Speichereinheit 90 kann mit der Steuereinheit über ein Bussystem verbunden werden.Furthermore, the
In der ersten Betriebsart strömt das Hydraulikfluid vom Auslass 82 der Hydropumpe 66 durch die Leitung 84 zum Einlass des Hydromotors 68 und von dessen Auslass 72 durch die Leitung 84' zum Einlass 80 der Hydropumpe. Die Begriffe Einlass und Auslass beziehen sich demnach auf die Flussrichtung des Hydraulikfluids im Erntebetrieb, die auch durch den Pfeil in der
In der ersten Betriebsart (Erntebetrieb) geht die Steuereinheit 70 nach dem Flussdiagramm der
Im Falle, dass der Sensor 88 eine Überschreitung des festgelegten Drehmoments des Antriebs des Erntevorsatzes 20 nachweist, wird demnach der Antrieb des Erntevorsatzes 20 und des Einzugsförderers 22 angehalten und die Erntemaschine 10 gestoppt. Es folgt der Schritt
Sollte sich im Schritt
Der Schritt
Die vorhergehenden Ausführungen gehen davon aus, dass der Druck in der jeweils rückführenden Leitung (84' bei der Ernte und 84 beim Reversieren) sehr gering ist. Sollte diese Annahme nicht zutreffen, kann die Steuereinheit 70 die Druckdifferenz zwischen Einlass 86 und Auslass 72 des Hydromotors 68 anhand der Messwerte beider Drucksensoren 88, 88' erfassen.The preceding explanations assume that the pressure in the respectively returning line (84 'at harvest and 84 at reversing) is very low. If this assumption does not apply, the
Variantenvariants
Es sei noch angemerkt, dass die Drehmomente τmax und τSchwelle bei Bedarf auch mittels der Bedienereingabeeinrichtung 98 eingegeben oder editiert werden können, z.B. falls der Erntevorsatz 20 keine Speichereinrichtung 90 aufweisen sollte oder eine Anpassung an besondere Erntebedingungen sinnvoll erscheint.It should also be noted that the torques τ max and τ threshold can also be entered or edited as required by means of the
Der Schritt
Gemäß der
Der Schritt
Es wäre auch denkbar, die Reihenfolge der im Schritt
Der Erntevorsatz 20 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Aufnehmer. Er könnte auch durch einen Erntevorsatz für Mais (vgl. beispielsweise
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 300300
- Startbegin
- 302302
- Erntebetrieb?Harvesting operation?
- 304304
- Antriebsmoment τ v. 68 berechnenDrive torque τ v. 68 calculate
- 306306
- τ > τ max?τ> τ max?
- 308308
- 100 auf v=0, 86+76 auf Stopp100 on v = 0, 86 + 76 on stop
- 309309
- v=0?v = 0?
- 310310
- 102 hebt 106 an102 starts 106
- 312312
- 68+78 rev.68 + 78 rev.
- 314314
- ok?OK?
- 316316
- τ > τSchwelle?τ> τthreshold?
- 318318
- 100 langsamer100 slower
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |