DE102017216831A1

DE102017216831A1 - Antriebsaggregat eines arbeitsfahrzeugs mit elektromotor-überdrehzahlschutz

Info

Publication number: DE102017216831A1
Application number: DE102017216831.5A
Authority: DE
Inventors: Richard M. Sparks
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2018-04-26
Also published as: US10527111B2; US20180112726A1; CN107975593A; BR102017018718A2; CN107975593B

Abstract

Ein Antriebsaggregat für ein Arbeitsfahrzeug umfasst einen Elektromotor, der ausgebildet ist, eine Antriebswelle zu rotieren, und einen Getriebezug, der ausgebildet ist, Drehmoment zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle zu übertragen. Das Antriebsaggregat umfasst ebenfalls ein Kupplungsglied, das über eine eingekoppelte Position und eine ausgekoppelte Position verfügt. Das Kupplungsglied ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu erlauben, wenn es sich in der eingekuppelten Position befindet. Das Kupplungsglied ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu verhindern, wenn es sich in der ausgekuppelten Position befindet. Das Kupplungsglied ist in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt, um eine Drehmomentübertragung in einer Richtung von der Abtriebswelle zur Antriebswelle hin bei Drehzahlüberschreitung des Antriebsaggregates zu verhindern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Nicht zutreffend.
ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Nicht zutreffend.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Arbeitsfahrzeuge und insbesondere auf einen Überdrehzahlschutz für ein elektrisches Antriebsaggregat.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Arbeitsfahrzeuge umfassen üblicherweise ein oder mehrere Antriebsaggregate um verschiedene Komponenten mit Leistung zu versorgen (z. B. Räder, Arbeitsmittel und so weiter). Ein Antriebsaggregat kann ein oder mehrere Getriebezüge umfassen, die verschiedene Übersetzungsstufen zwischen der Leistungsquelle (z. B. dem Verbrennungsmotor, Motor, etc.) und der angetriebenen Komponente bereitstellen. Zum Beispiel kann ein Antriebsaggregat einen Motor umfassen, der eine Eingangswelle bei hoher Drehzahl und geringem Drehmoment rotiert (d. h. eine Antriebswelle), und der Getriebezug kann Drehmoment auf ein Rad übertragen (d. h. die Abtriebswelle oder Ausgangswelle), sodass das Rad, mindestens in einem oder mehreren Betriebsmodi des Antriebsaggregats, bei einer relativ geringeren Drehzahl und einem höherem Drehmoment rotiert. In manchen Fällen kann das Übersetzungsverhältnis des Antriebsaggregats sehr hoch sein. Das Rad kann daher eine mechanische Drehzahlgrenze haben. Wenn das Rad über dieser Drehzahlgrenze rotiert (d. h. bei Überdrehzahl), kann das Rad einen Rückstellmoment des Getriebezugs und/oder des Motors bewirken, dessen Kraft den Getriebezug, den Motor oder andere Komponenten des Antriebsaggregates beschädigen kann. Dies kann, zum Beispiel, vorkommen, wenn das Arbeitsfahrzeug sich bergab bewegt, wenn das Arbeitsfahrzeug abgeschleppt wird, oder in anderen Situationen, wie zum Beispiel, wenn ein Fahrzeug während einer oder mehrerer Betriebsmodi bei hohem Drehmoment und geringer Drehzahl betrieben werden muss, sowie während dem Transport oder anderen Modi bei einem relativ geringem Drehmoment und hoher Drehzahl.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung sieht ein Antriebsaggregat mit Überdrehzahlschutz vor. Das Antriebsaggregat kann eine Kupplung umfassen, die einen Motor und eine Ausgangswelle bei geringer Drehzahl koppelt und die den Motor und die Ausgangswelle bei hoher Drehzahl entkoppelt.
In einem Aspekt sieht die Offenbarung ein Antriebsaggregat für ein Arbeitsfahrzeug vor, wobei das Antriebsaggregat einen Elektromotor umfasst, der ausgebildet ist, eine Antriebswelle zu rotieren, und einen Getriebezug umfasst, der ausgebildet ist, Drehmoment zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle zu übertragen. Das Antriebsaggregat umfasst ebenfalls ein Kupplungsglied, das über eine eingekoppelte Position und eine ausgekoppelte Position verfügt. Das Kupplungsglied ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu erlauben, wenn es sich in der eingekuppelten Position befindet. Das Kupplungsglied ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu verhindern, wenn es sich in der ausgekuppelten Position befindet. Das Kupplungsglied ist in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt, um eine Drehmomentübertragung in einer Richtung von der Abtriebswelle zur Antriebswelle hin bei Drehzahlüberschreitung des Antriebsaggregates zu verhindern.
In einem weiteren Aspekt sieht die Offenbarung ein Antriebsaggregat für ein Arbeitsfahrzeug vor, wobei das Antriebsaggregat einen Motor umfasst, der ausgebildet ist, eine Antriebswelle zu rotieren, und einen Getriebezug umfasst, der ausgebildet ist, Drehmoment zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle zu übertragen. Das Antriebsaggregat umfasst ebenfalls ein Kupplungsglied, das über eine eingekoppelte Position und eine ausgekoppelte Position verfügt. Das Kupplungsglied ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu erlauben, wenn es sich in der eingekuppelten Position befindet. Das Kupplungsglied ist ausgebildet, eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu verhindern, wenn es sich in der ausgekuppelten Position befindet. Das Kupplungsglied ist in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt. Das Antriebsaggregat umfasst zusätzlich einen Aktor, der ausgebildet ist, das Kupplungsglied von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu betätigen. Weiterhin umfasst das Antriebsaggregat ein Regelsystem mit mindestens einem Prozessor und mindestens einem Sensor, bei dem der Prozessor ausgebildet ist, Sensoreingaben von dem Sensor zu erhalten. Die Sensoreingabe lässt auf einen Drehzahlzustand des Antriebsaggregates schließen. Der Prozessor kommuniziert mit dem Aktor. Der Aktor ist ausgebildet, das Kupplungsglied von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen, abhängig, zumindest teilweise, von der Sensoreingabe.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargestellt. Weitere Merkmale und Vorteile sind aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Arbeitsfahrzeugzugs, einschließlich der führenden und folgenden Fahrzeuge, in Form eines landwirtschaftlichen Traktors, einer Sämaschine und einem Wagen für landwirtschaftliche Güter, das ein Antriebsaggregat gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst;
2 ist eine Schnittansicht eines Antriebsaggregates des Arbeitsfahrzeugzugs aus 1 gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
3A ist eine geschnittene Teilansicht des Antriebsaggregates aus 2 und zeigt eine Kupplungsanordnung in einer ausgekuppelten Position;
3B ist eine geschnittene Teilansicht des Antriebsaggregates aus 2 und zeigt eine Kupplungsanordnung in einer eingekuppelten Position; und
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Betriebsverfahren des offenbarten Antriebsaggregates gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung zeigt.

In den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Referenzsymbole gleiche Elemente.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden ein oder mehrere Ausführungsbeispiele des offenbarten Antriebsaggregates für ein Arbeitsfahrzeug wie in den beiliegenden, zuvor kurz beschriebenen Figuren der Zeichnungen gezeigt, beschrieben. Verschiedene Abwandlungen von den Ausführungsbeispielen sind durch einen Fachmann denkbar.
Außer anderweitig begrenzt oder abgeändert, beziehen sich Listen mit Elementen, die durch verbindende Begriffe (z. B., „und“) getrennt sind, und denen auch die Wendung „eine oder mehrere“ oder „mindestens eine“ vorausgeht, hier auf Konfigurationen oder Anordnungen, die möglicherweise individuelle Elemente der Liste oder eine beliebige Kombination derselben umfassen. Zum Beispiel „mindestens eines von A, B und C“ oder „eines oder mehrere von A, B und C“ bezeichnet die Möglichkeiten von nur A, nur B, nur C, oder einer Kombination von zweien oder mehreren aus A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B, und C).
Des Weiteren können bei der Beschreibung der Offenbarung Begriffe der Richtung verwendet werden, wie zum Beispiel „vorwärts“, „heckwärts“, „seitlich“, „horizontal“ und „vertikal“. Solche Begriffe werden zumindest teilweise durch die Richtung definiert, in die das Arbeitsfahrzeug oder Werkzeug sich bei der Verwendung bewegt. Der Begriff „vorwärts“ und der abgekürzte Begriff „vorne“ (und jegliche Ableitungen und Variationen) beziehen sich auf eine Richtung, die der Fahrtrichtung des Arbeitsfahrzeugs entspricht, während sich der Begriff „heckwärts“ (und Ableitungen und Variationen) auf eine entgegengesetzte Richtung bezieht. Der Begriff „Längsachse“ kann sich auch auf eine Achse beziehen, die sich in Längsrichtung erstreckt. Dagegen kann sich der Begriff „Querachse“ auf eine Achse beziehen, die sich senkrecht zu der Längsachse befindet und sich auf einer horizontalen Ebene erstreckt, also einer Ebene, auf der sich sowohl die Längs- als auch die Querachse befindet. Der Begriff „vertikal“ wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Achse oder eine Richtung, die sich orthogonal zu der horizontalen Ebene mit den Längs- und Querachsen erstreckt.
Der Begriff „Modul“ wie er hier verwendet wird bezieht sich auf beliebige Hardware, Software, Firmware, elektronische Regelkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombination, einschließlich und ohne Einschränkung: Application Specific Integrated Circuit (ASIC), eine elektronische Schaltung, ein (gemeinsamer, eigener, oder Gruppen-)Prozessor und Speicher, der eine oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionsweise bieten.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können im Vorliegenden anhand der Funktions- oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verfahrensschritten beschrieben werden. Es sollte sich verstehen, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl an Hardware, Software, und/oder Firmwarekomponenten realisiert werden können, die ausgebildet sind, die vorgegebenen Funktionen auszuführen. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Lookup-Tabellen oder ähnliches verwenden, die, geregelt durch einen oder mehrere Mikroprozessoren oder andere Regelgeräte, verschiedene Funktionen ausführen. Weiterhin versteht es sich für den Fachmann, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen verwendet werden können, und dass die Arbeitsfahrzeuge und Regelsysteme und Verfahren, die hier beschrieben werden, nur Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind.
Herkömmliche Techniken in der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signaltechnik, Regelung, und andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) werden möglicherweise der Knappheit halber hier nicht ausführlich beschrieben. Des Weiteren sollen die in den hier vorliegenden verschiedenen Figuren gezeigten Verbindungsleitungen beispielhafte, funktionale Beziehungen darstellen und/oder physische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen. Es sollte angemerkt werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physische Kopplungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
Im Folgenden werden ein oder mehrere Ausführungsbeispiele des offenbarten Antriebsaggregates für ein Arbeitsfahrzeug beschrieben. Das Antriebsaggregat kann einen Motor umfassen, zum Beispiel einen Elektromotor, der Drehmoment auf ein Rad des Arbeitsfahrzeugs überträgt. Das Antriebsaggregat kann auch einen Getriebezug umfassen, der eine relativ hohe Getriebeuntersetzung bietet. Dies erlaubt es dem Motor und anderem zugehörigem Gerät, relativ klein und leicht zu sein. Trotzdem erhöht der Getriebezug das Drehmoment bei der Übertragung vom Motor auf das Rad.
Das Antriebsaggregat kann eine Kupplungsanordnung umfassen, die einkuppelt, um eine Drehmomentübertragung vom Motor auf das Rad zu erlauben, und die auskuppelt, um solch eine Drehmomentübertragung zu verhindern. Das Antriebsaggregat kann auch einen Aktor umfassen (z. B. einen hydraulischen Aktor), der ausgebildet ist, die Kupplungsanordnung wahlweise von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu betätigen.
Das Kupplungsglied kann in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt sein, um Drehmomentübertragung in einer Richtung von dem Rad zum Motor hin zu verhindern (d. h. bei einer Drehzahlüberschreitung des Antriebsaggregates). Zum Beispiel kann die Kupplung ein Vorspannungsglied umfassen, das den Aktor zu der ausgekuppelten Position hin vorspannt. Wird das Fahrzeug über einer Drehzahlschwelle bewegt (d. h., eine mechanische Drehzahlgrenze des Antriebsaggregates) während die Kupplung eingekuppelt ist, so kuppelt die Kupplung aus, um das Antriebsaggregat vor dieser Drehzahlüberschreitung zu schützen.
Dieser Überdrehzahlschutz, der von der Kupplung vorgesehen ist, erlaubt es dem Arbeitsfahrzeug, sich bei höheren Drehzahlen zu bewegen (z. B. während dem Transport, bei Bergabfahrten, etc.). Wenn es zu einem Leistungsausfall kommt, einem Hydraulikdruckverlust oder einem anderen Ausfall, so kann weiterhin die Kupplung in die voreingestellte, ausgekuppelte Position übergehen, wodurch Schaden an dem Motor, dem Getriebezug, der Kupplung und/oder anderen Komponenten des Antriebsaggregates verhindert wird.
Zusätzlich kann ein Regelsystem zur Regelung der Kupplung umfasst sein (z. B. Regeln des Aktors, der die Kupplung aus der ausgekuppelten Position in die eingekuppelte Position bewegt). In machen Ausführungsformen kann das Regelsystem die Kupplung abhängig von einer oder mehreren Sensoreingaben regeln (z. B. der Drehzahl einer oder mehrerer Komponenten innerhalb des Antriebsaggregates, und/oder einem verfügbaren Leistungspegel für das Antreiben des Motors). In manchen Ausführungsformen können redundante Kontrollen dieser Variablen stattfinden, um sicherzugehen, dass das Einkuppeln der Kupplung nicht das Antriebsaggregat beschädigen wird.
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden jetzt eine oder mehrere Ausführungsbeispiele eines Antriebsaggregates für ein Arbeitsfahrzeug und Verfahren für den Betrieb des Antriebsaggregates beschrieben. Während landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge dargestellt und hier als beispielhafte Arbeitsfahrzeuge beschrieben werden, wird ein Fachmann erkennen, dass Grundsätze des Antriebsaggregates und seine hier offenbarten Betriebsverfahren leicht für die Verwendung in anderen Arten von Arbeitsfahrzeugen angepasst werden können, darunter Baufahrzeuge, Arbeitsfahrzeuge für die Forstwirtschaft und Ähnliches. Die vorliegende Offenbarung sollte daher nicht auf die Anwendung mit Bezug auf gezeigte und beschriebene landwirtschaftliche Geräte beschränkt werden.
stellt einen Konvoi 10 an Arbeitsfahrzeugen 12, 18, 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Wie gezeigt, können die Fahrzeuge 12, 18, 20 für eine Bewegung als Einheit und für den Tandembetrieb verbunden werden. Die Fahrzeuge 12, 18, 20 sind in Reihe verbunden, sodass ein erstes oder führendes Fahrzeug 12 die anderen führt. Das führende Fahrzeug 12 kann mindestens eines der anderen Fahrzeuge 18, 20 ziehen (abschleppen). Ein zweites oder mittleres Fahrzeug 18 kann mit dem führenden Fahrzeug 12 verbunden sein und dem führenden Fahrzeug 12 folgen. Weiterhin kann ein drittes oder folgendes Fahrzeug 20 mit dem mittleren Fahrzeug 18 verbunden sein und sowohl dem ersten Fahrzeug 12 als auch dem zweiten Fahrzeug 18 folgen. In der Ausführungsform sind die Fahrzeuge 12, 18, 20 im Wesentlichen hintereinander angeordnet (d. h., im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung), sodass die Fahrzeuge 12, 18, 20 sich im Wesentlichen hintereinander entlang dem selben Weg bewegen. In anderen Ausführungsformen können die Fahrzeuge 12, 18, 20 nebeneinander angeordnet sein (d. h. quer zur Fahrtrichtung). Auch kann, obwohl drei Arbeitsfahrzeuge 12, 18, 20 gezeigt werden, der Konvoi. 10 weniger oder mehr als die in 1 gezeigten drei Arbeitsfahrzeuge 12, 18, 20 umfassen.
Wie in 1 gezeigt kann das erste Fahrzeug 12 ein Traktor 14 sein. Wie noch beschrieben wird, kann der Traktor 14 ausgebildet sein, das zweite Fahrzeug 18 und/oder das dritte Fahrzeug 20 abzuschleppen oder zu ziehen. Zusätzlich kann der Generator 15 des Traktors 14 das zweite Fahrzeug 18 und/oder das dritte Fahrzeug 20 mit Betriebsleistung in Form von hydraulischer, elektrischer und/oder mechanischer Leistung versorgen.
Der Traktor 14 kann einen Rahmen 11 und ein Fahrgestell 21 umfasst, das auf dem Rahmen 11 getragen wird. Das Fahrgestell 21 kann eine Fahrerkabine 31 und eine Bedieneroberfläche 33 umfassen. Die Bedieneroberfläche 33 kann eine oder mehrere Eingabegeräte umfassen, mit denen der Benutzer einen Benutzerbefehl eingeben kann. Zum Beispiel kann die Bedieneroberfläche 33 eine oder mehrere Pedale zum Ändern der Geschwindigkeit des Traktors 14 umfassen, ein Lenkrad und/oder Hebel zum Steuern von dem Traktor 14 und Ähnliches. Außerdem kann die Bedieneroberfläche 33 von dem Bediener verwendet werden, um Teilsysteme ein- und auszuschalten. Zum Beispiel kann die Bedieneroberfläche 33 in manchen Ausführungsformen verwendet werden, um angetriebene Räder des dritten Fahrzeugs 20 in manchen Ausführungsformen ein- /auszuschalten.
In manchen Ausführungsformen wird der Rahmen 11 von einer Mehrzahl an Rädern 17 getragen. Weiterhin kann der Traktor 14 eine Kraftmaschine umfassen, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor 13, der Drehmoment auf ein oder mehrere Räder 17 überträgt. Es versteht sich, dass der Traktor 14 ein Antriebsaggregat umfassen kann (z. B. einen Antriebsstrang, ein Schaltgetriebe, einen Getriebezug, ein Getriebegehäuse, etc.), das Leistung vom Motor 13 auf die Räder 17 überträgt, um den Traktor 14 zu bewegen.
In manchen Ausführungsformen kann der Traktor 14 auch mindestens einen Drehzahlsensor 25 umfassen, der ausgebildet ist, eine Drehzahl des Traktors 14 zu ermitteln. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen der Drehzahlsensor 25 einen Fahrgeschwindigkeitssensor umfassen, der ausgebildet ist, die Fahrgeschwindigkeit des Traktors 14 mittels Radar oder anderen Methoden zu ermitteln (d. h., die Bewegungsrate des Traktors 14 relativ zum Boden). In weiteren Ausführungsformen kann der Drehzahlsensor 25 ausgebildet sein, einen Drehzahlausgang vom Verbrennungsmotor 13 zu ermitteln (z. B. die Rotationsgeschwindigkeit einer Motorwelle). Wie beschrieben werden wird, kann der (die) Sensor(en) 25 Eingaben stellen, die Einfluss auf die Verfahren der Regelung des dritten Fahrzeugs 20 haben.
Zusätzlich kann der Traktor 14 einen Stromgenerator 15 umfassen. Der Stromgenerator 15 kann einer bekannten Art sein (z. B. mit einem Wechselrichter und anderen bekannten Komponenten). Der Generator 15 kann in manchen Ausführungsformen mit dem Verbrennungsmotor 13 wirkverbunden sein, und elektrischen Strom erzeugen, indem er mechanische Energie vom Verbrennungsmotor 13 in elektrische Energie umwandelt. Des Weiteren kann der Traktor 14 einen elektrischen Sensor 27 umfassen. Der elektrische Sensor 27 kann bekannte Komponenten umfassen (z. B. einen Spannungsmesser, einen Strommesser, etc.), um einen verfügbaren Leistungspegel, der von dem Generator 15 verfügbar ist, zu ermitteln. Wie noch beschrieben wird, kann der Sensor 27 Eingaben stellen, die Einfluss auf die Verfahren der Regelung des dritten Fahrzeugs 20 haben.
Das zweite Fahrzeug 18 kann als Pflanz- oder Sämaschine 16 ausgebildet sein. Die Darstellung der Sämaschine 16 ist vereinfacht, und es versteht sich, dass die Sämaschine 16 zusätzliche Merkmale umfassen kann, die nicht dargestellt sind. Die Sämaschine 16 ist betreibbar, um eine Rille zu schaffen, Saat in der Rille auszugeben, und die Rille für angemessene Wachstumsbedingungen der Saat zu schließen. Die Sämaschine 16 kann Saat, Dünger, und/oder andere Güter von dem dritten Fahrzeug 20 aufnehmen. Ein Netzwerk an Luftkanälen oder Rohren kann die Luftströme, die die Güter mitführen, in eine Anzahl an Ausgaberohre leiten, die in verschiedenen Reiheneinheiten (nicht dargestellt) in der Sämaschine 16 seitlich beabstandet angeordnet sind. Insbesondere kann eine relativ geringe Anzahl an Hauptluftrohren zunächst die mit Güter gefüllten Luftströme von dem dritten Fahrzeug 20 in eine Anzahl an Verteilertürme leiten, die auf der Sämaschine 16 an verschiedenen Stellen befestigt sind. Die Verteilertürme können dann die Luftströme in eine größere Anzahl an sekundäre Luftrohre verteilen, die dann die Güter für das Pflanzen oder Ausgeben im Boden in die Ausgaberohre leiten. Die Reiheneinheiten der Sämaschine 16 können auch verschiedene Bodenbearbeitungswerkzeuge (von denen nur einige in 1 zu sehen sind) umfassen, die den Ausgabeprozess unterstützen, indem sie, zum Beispiel, Furchen öffnen, den Boden festigen und Furchen über die neu abgelagerten Güter schließen. In anderen Ausführungsformen kann die Sämaschine 16 durch andere landwirtschaftliche Maschinen ersetzt werden oder es kann auf sie verzichtet werden.
Zusätzlich kann das dritte Fahrzeug 20 als Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter ausgebildet sein. Der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter kann einen Rahmen 29 umfassen, der von einer Mehrzahl an Rädern 28 getragen wird. Die Räder 28 können an einer jeweiligen Achse befestigt sein, die hier als Abtriebswelle bezeichnet wird, oder in dem dargestellten Beispiel als Abtriebsnabe 30.
Der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter kann auch einen Behälter 22 umfassen, der von einem Rahmen 29 getragen wird und der ein Produkt enthält (z. B. ein landwirtschaftliches Produkt, wie zum Beispiel Dünger, Saat, etc.). Wie beschrieben werden wird, kann das Produkt in dem Behälter 22 während landwirtschaftlicher Arbeiten nach außen befördert werden (z. B. zu der Sämaschine 16).
Des Weiteren kann der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter mindestens ein Antriebsaggregat 35 umfassen zum antreibenden Rotieren von mindestens einem der Räder 28. In manchen Ausführungsformen ist das Antriebsaggregat 35 ausgebildet, nur eines der Räder 28 anzutreiben (z. B. eines der Hinterräder). Das Antriebsaggregat 35 kann wahlweise das jeweilige Rad 28 antreiben, um Drehmoment auf den Boden auszuüben und den Rollwiderstand auf dem Untergrund zu überwinden. Das Antriebsaggregat 35 kann daher die allgemeine Vorwärtsbewegung des Konvois der Arbeitsfahrzeuge 10 unterstützen. In anderen Worten: Das Antriebsaggregat 35 kann den Traktor 14 dabei unterstützen, den Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter zu bewegen. Wie im Detail beschrieben werden wird, kann das Antriebsaggregat 35 eine Leistungsquelle umfassen, wie zum Beispiel einen eingebauten Motor 32. Das Antriebsaggregat 35 kann auch andere Komponenten umfassen, die im Detail noch beschrieben werden, um Leistung vom Motor 32 zur Abtriebsnabe 30 und letztendlich zum Rad 28 zu übertragen.
In manchen Ausführungsformen kann der Motor 32 ein Elektromotor sein. Der Motor 32 kann in manchen Ausführungsformen mit dem Generator 15 des Traktors 14 wirkverbunden sein. Dementsprechend kann der Motor 32 des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter ausgebildet sein, aus dem elektrischen Strom, der vom Generator 15 des Traktors 14 geliefert wird, Drehmoment zu generieren. Es versteht sich allerdings, dass der elektrische Strom dem Motor 32 durch eine andere Quelle zugeführt werden kann, ohne den Rahmen der Offenbarung zu verlassen. Weiterhin versteht sich, dass, obwohl nur ein Antriebsaggregat 35 in 1 gezeigt wird, der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter mindestens ein zusätzliches Antriebsaggregat 35 umfassen kann, zum Beispiel auf der entgegengesetzten Seite des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter.
In manchen Ausführungsformen kann der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter auch mindestens einen Geschwindigkeitssensor 36a, 36b umfassen, der ausgebildet ist, einen Geschwindigkeitszustand des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter zu erfassen. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen ein Motordrehzahlsensor 36a umfasst sein, um eine Drehzahl einer Welle des Motors zu erfassen (d. h., der Antriebswelle oder Eingangswelle). Ebenso kann in manchen Ausführungsformen ein Ausgangsdrehzahlsensor 36b umfasst sein, um eine Drehzahl der Abtriebsnabe 30 oder einer anderen Abtriebswelle zu erfassen, die drehfest mit der Abtriebsnabe 30 befestigt ist. Wie noch beschrieben wird, können die Sensoren 36a, 36b Eingaben stellen, die Einfluss auf die Regelung des Antriebsstrangs 34 des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter haben.
Zusätzlich kann ein Verbindungssystem 38 umfasst sein. Im Allgemeinen kann das Verbindungssystem 38 den Traktor 14, die Sämaschine 16 und den Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter für den Tandembetrieb in einem Konvoi verbinden. Das Verbindungssystem 38 kann eine vordere Starrdeichsel 40a umfassen, die sich zwischen dem Traktor 14 und der Sämaschine 16 erstreckt, und eine hintere Starrdeichsel 40b, die sich zwischen der Sämaschine 16 und dem Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter erstreckt. Das Verbindungssystem 38 kann weiterhin ein Güterliefergerät 42 umfassen, das für die Auslieferung des Produkts im Behälter 22 an die Sämaschine 16 wie oben erwähnt ausgebildet ist. Weiterhin können sich in manchen Ausführungsformen zwischen dem Traktor 14 und dem Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter elektrische Kabel 44 erstrecken.
Außerdem kann ein Regelsystem 46 zur Regelung von einem oder mehreren Komponenten umfasst sein. Das Regelsystem 46 kann als Recheneinrichtung ausgebildet sein mit einem zugehörigen Prozessor 48 sowie anderen zugehörigen Recheneinrichtungen (z. B. Speicherarchitekturen, Schaltungen, etc.). Das Regelsystem 46 kann mit dem Antriebsaggregat 35 zur Regelung dessen Betriebs kommunizieren, wie noch beschrieben werden wird. Auch kann das Regelsystem 46 mit einem oder mehreren der oben erwähnten Sensoren 25, 27, 36a, 36b kommunizieren. Zum Beispiel kann das Regelsystem 46 ausgebildet sein, Bus-Daten von den Sensoren 25, 27, 36a, 36b zu erhalten. Wie noch beschrieben wird, können einer oder mehrere der Sensoren 25, 27, 36a, 36b Sensoreingaben stellen (z. B. entsprechend der von den Sensoren 25, 27, 36a, 36b ermittelten Drehzahl und/oder elektrischen Last). Abhängig von diesen Sensoreingaben kann der Prozessor 48 Regelsignale erstellen, die letztendlich das Antriebsaggregat 35 des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter regeln. Auch kann das Regelsystem 46 mit der Bedieneroberfläche 33 kommunizieren. Als solches kann die Bedieneroberfläche 33 Benutzerbefehle vorsehen, die zusammenwirkt, um verschiedene Komponenten des Antriebsaggregats 35 wie im Folgenden beschrieben zu regeln.
Mit Bezug auf 2 wird das Antriebsaggregat 35 des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter in ausführlicherem Detail gemäß Ausführungsbeispielen geschildert. Im Allgemeinen kann das Antriebsaggregat 35 als „Endantrieb“ angesehen werden, da es eine oder mehrere Übersetzungsstufen vorsieht, die Leistung an oder insbesondere Drehmoment und Drehzahlwerte direkt auf das Rad übertragen. Allerdings kann das andere Antriebsaggregat 35 anders ausgebildet sein und in anderen Anwendungen und Anordnungen angewendet werden. Wie gezeigt, kann das Antriebsaggregat 35 den Elektromotor 32 umfassen, der eine Antriebswelle 50 (d. h. Eingangswelle oder Motorwelle) antreibend rotiert. Das Antriebsaggregat 35 kann auch ein Schaltgetriebe 56 mit einem Getriebezug 58 und einem Kupplungsglied 60 umfassen. In manchen Ausführungsformen liefert das Getriebe 56 ein einziges Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor 35 und der Abtriebsnabe 30. Komponenten des Antriebsaggregats 35 können zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 62 eingeschlossen sein. Auch können bewegliche Komponenten des Getriebezuges 58 und/oder Kupplungsglied 60 für die Rotation innerhalb des Gehäuses 62 durch jeweilige Lager (z. B. Wälzlager) abgestützt sein.
Im Allgemeinen kann das Kupplungsglied 60 ein Antriebsglied 64 und ein Abtriebsglied umfassen. Das Antriebsglied 64 kann in manchen Ausführungsformen Zahnräder umfassen und kann in manchen Ausführungsformen mit der Antriebswelle 50 in Eingriff stehen. Das Abtriebsglied 65 kann ebenfalls Zahnradzähne umfassen und mit dem Getriebezug 58, wie noch beschrieben werden wird, in Eingriff stehen. Wie in der Ausführungsform aus 2 gezeigt, kann daher das Kupplungsglied 60 eine Rotationsachse 69 aufweisen, die in einer radialen Richtung von der Rotationsachse 67 der Antriebswelle 50 des Motors 32 beabstandet ist. In manchen Ausführungsformen können die Rotationsachsen 67, 69 im Wesentlichen parallel zueinander sein. In anderen Ausführungsformen kann die Rotationsachse 69 des Kupplungsglieds 60 koaxial zu der Antriebswelle 50 und/oder einer der Rotationsachsen des Schaltgetriebes 56 sein. Andere Komponenten des Kupplungsglieds 60 werden im Folgenden ausführlich beschrieben.
Das Kupplungsglied 60 kann zwischen einer ausgekuppelten Position (3A) und einer eingekuppelten Position (3B) beweglich sein. In der eingekuppelten Position kann das Antriebsaggregat 35 Drehmoment von der Antriebswelle 50 an die Abtriebsnabe 30 liefern. Dagegen kann das Antriebsaggregat 35 Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle 50 und der Abtriebsnabe 30 beschränken (z. B. verhindern), wenn das Kupplungsglied 60 in der ausgekuppelten Position ist.
Das Schaltgetriebe 56 kann einen Getriebezug 58 umfassen, der eine Getriebeuntersetzung zwischen der Antriebswelle 50 und der Abtriebsnabe 30 bereitstellt. Als solches kann die Rotation der Antriebswelle 50 mit hoher Drehzahl, niedrigem Drehmoment in Rotation der Abtriebsnabe 30 mit niedriger Drehzahl, hohem Drehmoment umgewandelt werden. Der Antriebsstrang 58 kann verschiedene Konfigurationen haben, einschließlich der in 2 gezeigten Konfiguration. Der Antriebsstrang 58 kann verschiedene Arten an Zahnrädern umfassen, einschließlich Stirnrad, Kegelrad, Planetengetriebe, oder andere.
In manchen Ausführungsformen kann der Getriebezug 58 ein erstes Zahnrad 82 umfassen, das mit dem Abtriebsglied 65 des Kupplungsglieds 60 verzahnt ist. Als solches kann das erste Zahnrad 82 Drehmoment von dem Kupplungsglied 60 erhalten, wenn das Kupplungsglied 60 in der eingekuppelten Position ist. Das erste Zahnrad 82 kann auch auf einer Zwischenwelle 84 befestigt sein. In anderen Worten, das erste Zahnrad 82 kann drehfest mit der Zwischenwelle 84 befestigt sein. Das erste Zahnrad 82 und die Zwischenwelle 84 können eine Rotationsachse 71 aufweisen, die Achse 71 der Zwischenwelle 84 und erstem Zahnrad 82 kann auch von der Rotationsachse 69 des Kupplungsglieds 60 beabstandet sein und im Wesentlichen parallel dazu sein.
Der Getriebezug 58 kann zusätzlich ein zweites Zahnrad 86 umfassen. Das zweite Zahnrad 86 kann ein Schrägstirnrad sein. Das zweite Zahnrad 86 kann auf der Zwischenwelle 84 befestigt sein. Für die gemeinsame Rotation um die Rotationsachse 71 kann daher das zweite Zahnrad 86 koaxial mit der des ersten Zahnrads 82 sein.
Außerdem kann der Getriebezug 58 ein drittes Zahnrad 88 umfassen. Das dritte Zahnrad 88 kann ein Schrägstirnrad sein, das mit dem zweiten Zahnrad 86 in Eingriff steht. Eine Rotationsachse 73 des dritten Zahnrads 88 kann von der Rotationsachse 71 des zweiten Zahnrads 86 beabstandet sein und im Wesentlichen parallel dazu sein. Das dritte Zahnrad 88 kann auf einer Sonnenwelle 92 befestigt sein. Daher kann die Sonnenwelle 92 koaxial zum dritten Zahnrad 88 angeordnet sein.
Der Getriebezug 58 kann weiterhin ein Planetengetriebe 90 umfassen. Das Planetengetriebe 90 kann ein Sonnenrad 94 umfassen, mehrere Planetenräder 96 und ein Hohlrad 98. Daher kann das Sonnenrad 94 auf der Sonnenwelle 92 befestigt werden. Daher kann das Sonnenrad 94 drehfest an dem dritten Zahnrad 88 befestigt sein. Das Sonnenrad 94 kann auch koaxial zum dritten Zahnrad 88 für die gemeinsame Rotation um die Rotationsachse 73 angeordnet sein. Das Planetengetriebe 90 kann zusätzlich mehrere Planetenräder 96 umfassen, die zwischen der Sonnenwelle 92 und dem Hohlrad 98 angeordnet sind und mit beiden in Eingriff stehen. Das Hohlrad 98 kann an dem Gehäuse 62 befestigt sein. Das Planetengetriebe 90 kann auch einen Träger 100 umfassen, der mit den Planetenrädern 96 gekoppelt ist. Die Abtriebsnabe 30 kann an dem Träger 100 befestigt sein. Dementsprechend kann die Abtriebsnabe 30 drehfest mit dem Träger 100 befestigt sein.
Dementsprechend kann, unter der Annahme, dass das Kupplungsglied 60 in der eingekuppelten Position ist (3B), Drehmoment von dem Motor 32 die Antriebswelle 50 antreiben und rotieren. Dieses Drehmoment kann von dem Antriebsglied 64 auf das Abtriebsglied 65 des eingekuppelten Kupplungsglieds 60 übertragen werden. Daher kann das erste Zahnrad 82 des Antriebsstrangs 58 gemeinsam mit der Zwischenwelle 84 und dem zweiten Zahnrad 86 rotieren. Dies führt zu Rotation des dritten Zahnrads 88, Sonnenwelle 92 und Sonnenrad 94. Drehmoment wird auf die Planetenräder 96 übertragen, um den Träger 100 zu rotieren und letztendlich die Abtriebsnabe 30.
In manchen Ausführungsformen kann das Antriebsaggregat 35 zusätzlich eine Bremsanordnung 99 umfassen. Die Bremsanordnung 99 kann von dem Gehäuse 62 getragen werden, nahe dem Planetengetriebe 90. In manchen Ausführungsformen kann die Bremsanordnung 99 ausgebildet sein, die Sonnenwelle 92 abwechselnd zu bremsen und freizugeben.
Mit Bezug auf 3A und 3B wird jetzt das Kupplungsglied 60 in ausführlicherem Detail gemäß Ausführungsbeispielen geschildert. Das Kupplungsglied 60 kann das Antriebsglied 64 umfassen. Das Antriebsglied 64 kann einem Stirnrad ähneln und kann auf einer koaxialen Kupplungswelle 66 angeordnet sein.
Die Kupplungswelle 66 kann ein erstes Ende 68 und ein zweites Ende 70 umfassen. Die Kupplungswelle 66 kann im Wesentlichen auf einer Rotationsachse 69 zentriert sein. Das erste Ende 68 und das zweite Ende 70 der Kupplungswelle 66 kann für die Rotation relativ zu dem Gehäuse 62 von einer Mehrzahl an Lagern (z. B. Wälzlager) getragen werden. Das Antriebsglied 64 kann an der Kupplungswelle 66 nahe dem ersten Ende 68 befestigt sein.
Ein äußerer Zylinder 72 kann an einer Axialfläche des Antriebsglieds 64 befestigt sein. Als solches kann der äußere Zylinder 72 drehfest mit dem Antriebsglied 64 befestigt sein. Der äußere Zylinder 72 kann ringförmig um die Kupplungswelle 66 hervorstehen und koaxial zu dem Antriebsglied 64 und der Kupplungswelle 66 ausgerichtet sein.
Zusätzlich kann eine Scheibe 74 an dem äußeren Zylinder 72 befestigt sein. Die Scheibe 74 kann an einem von dem Antriebsglied 64 entgegengesetzten Ende des äußeren Zylinders 72 angeordnet sein. Auch kann sich die Scheibe 74 ringförmig von dem äußeren Zylinder 72 nach innen zu der Rotationsachse 69 hin erstrecken.
Das Kupplungsglied 60 kann weiterhin eine Kupplungsnabe 76 umfassen. Die Kupplungsnabe 76 kann im Wesentlichen zylindrisch sein und kann um die Welle 66 kreisförmig hervorstehen. Die Kupplungsnabe 76 kann koaxial zu der Welle 66 und dem äußeren Zylinder 72 angeordnet sein. Die Kupplungsnabe 76 kann ein erstes Ende 77 und ein zweites Ende 79 umfassen, die an der Achse 69 zueinander beabstandet sind. Die Kupplungsnabe 76 kann durch eine Mehrzahl an Lagern 81 (z. B. Wälzlager) für die relative Rotation um die Kuppungswelle 66 gelagert sein. Zusätzlich kann das erste Ende 77 der Kupplungsnabe 76 innerhalb der Scheibe 74 und dem äußeren Zylinder 72 aufgenommen werden. Auch kann das erste Ende 77 der Kupplungsnabe 76 dem äußeren Zylinder 72 radial gegenüber stehen. Das zweite Ende 79 der Kupplungsnabe 76 kann das Abtriebsglied 80 umfassen. Das Abtriebsglied 80 kann eine Mehrzahl an zahnradartigen Zähnen aufweisen, die mit dem ersten Zahnrad 82 des Schaltgetriebes 56, wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben, in Eingriff stehen.
Das Kupplungsglied 60 kann zusätzlich ein Kupplungspaket 78 umfassen. Das Kupplungspaket 78 kann zwischen dem äußeren Zylinder 72 und der Kupplungsnabe 76 in radialer Richtung angeordnet sein. Das Kupplungspaket 78 kann auch zwischen der Scheibe 74 und einem Kolben 104 in der Axialrichtung angeordnet sein. Das Kupplungspaket 78 kann ein bekanntes Kupplungspaket sein mit einer Anzahl an sich abwechselnden Reibplatten und Trennplatten, von denen manche an dem äußeren Zylinder 72 und andere an der Kupplungsnabe 76 befestigt sind.
Der Kolben 104 kann ein Teil eines Aktors 105 sein, der verwendet wird, um das Kupplungsglied 60 zwischen den ausgekuppelten und eingekuppelten Positionen zu betätigen. Der Kolben 104 kann innerhalb einer Kammer 102 angeordnet sein. Die Kammer 102 kann zwischen der Kupplungsnabe 76 und dem äußeren Zylinder 72 (in radialer Richtung) sowie dem Antriebsglied 64 und der Scheibe 74 (in Axialrichtung) ausgebildet sein. In manchen Ausführungsformen kann sich der Kolben 104 in Axialrichtung bewegen (d. h. an der Achse entlang und im Wesentlichen parallel zur Achse 69), wenn das Kupplungsglied 60 zwischen den ausgekuppelten und eingekuppelten Positionen bewegt wird. In manchen Ausführungsformen bewegt sich der Kolben 104 in eine Richtung an der Achse 69 entlang, um das Kupplungsglied 60 einzukuppeln und der Kolben 104 bewegt sich entlang der Achse 69 in die entgegengesetzte Richtung, um das Kupplungsglied 60 auszukuppeln.
Der Kolben 104 kann einen Innendurchmesserteil 109 und einen Außendurchmesserteil 107 umfassen, und eine Öffnung 111, die zwischen dem Innendurchmesserteil 109 und Außendurchmesserteil 107 ausgebildet ist. Die Öffnung 111 kann eine kreisförmige Nut oder ein Kanal auf einer Axialfläche des Kolbens 104 sein. Eine Axialfläche des Außendurchmesserteils 107 kann an dem Kupplungspaket 78 anliegen und damit in Eingriff stehen. Eine herkömmliche Axialfläche des Innendurchmesserteils 109 kann an einem Vorspannungsglied 106 des Kupplungsglieds 60 anliegen und damit in Eingriff stehen. Die Öffnung 111 kann ein erstes Ende 77 der Kupplungsnabe 76 aufnehmen wenn sich der Kolben 104 bewegt.
Der Aktor 105 kann in manchen Ausführungsformen ein hydraulischer Aktor sein. Als solcher kann das Kupplungsglied 60 eine Hydraulikleitung 108 und eine Hydraulikpumpe 112 umfassen. Die Hydraulikleitung 108 kann sich im Wesentlichen axial durch die Kupplungswelle 66 hindurch erstrecken. Ein Ende der Leitung 108 kann sich radial nach außen erstrecken, um eine Fluidverbindung mit der Kammer 102 herzustellen. Das entgegengesetzte Ende 108 kann ein Ventil 110 umfassen. Das Ventil 110 kann mit einer Hydraulikpumpe 112 wirkverbunden sein. In manchen Ausführungsformen kann das Ventil 110 ein proportionales Ventil sein, das eine proportionale Steuerung des Hydraulikdrucks zum Bewegen des Kolbens 104 bereitstellt. In anderen Ausführungsformen kann das Ventil 110 ein EIN/AUS-Ventil sein.
Das Vorspannungsglied 106 kann zwischen der Kupplungswelle 66 und der Kupplungsnabe 76 in Radialrichtung angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen kann das Vorspannungsglied 106 eine Reihe an Tellerfedern sein. Wie erwähnt kann der Innendurchmesserteil 109 des Kolbens 104 an dem Vorspannungsglied 106 bei Bewegung des Kolbens 104 anliegen. Es versteht sich, dass das Vorspannungsglied 106 den Kolben 104 von der Scheibe 74 axial weg vorspannen kann. Daher kann, wie im Folgenden noch beschrieben werden wird, das Vorspannungsglied 106 eine Vorspannkraft bereitstellen, die das Kupplungsglied 60 in Richtung der ausgekuppelten Position vorspannt (3A).
Der Aktor 105 kann das Kupplungsglied 60 von der ausgekuppelten Position (3A) zur eingekuppelten Position (3B) entgegen der von dem Vorspannungsglied 106 bereitgestellten Vorspannkraft betätigen. Insbesondere kann die Pumpe 112 wahlweise den Druck in der Leitung 108 und der Kammer 102 erhöhen, wodurch sich der Kolben 104 im Wesentlichen parallel zu der Achse 69 (3B) entgegen der Vorspannkraft des Vorspannungsglieds 106 in Richtung der Scheibe 74 bewegt. Dementsprechend wird das Kupplungspaket 78 zwischen dem Innendurchmesserteil 109 des Kolbens 104 und der Scheibe 74 komprimiert. Schließlich verrasten Reib- und Trennplatten des Kupplungspakets 78 miteinander in Rotation, sodass das Kupplungsglied 60 eingekuppelt ist.
Dementsprechend kann in der eingekuppelten Position Drehmoment von der Motorantriebswelle 50 auf das Antriebsglied 64, auf den äußeren Zylinder 72, auf die Kupplungsnabe 76 und auf das Abtriebsglied 80 übertragen werden. Dieses Drehmoment kann, wie oben ausführlich beschrieben, durch das Schaltgetriebe 56 auf die Abtriebsnabe 30 übertragen werden.
Wenn der Druck auf der Hydraulikleitung 108 reduziert wird, kann das Vorspannungsglied 106 den Kolben 104 von der Scheibe 74 weg und zum Antriebsglied 64 hin vorspannen. Dementsprechend können die Reib- und Trennplatten des Kupplungspakets 78 gelöst werden, wodurch relative Rotation zwischen dem inneren Zylinder und der Kupplungsnabe 72, 76 zugelassen wird und wodurch das Kupplungsglied 60 in seine ausgekuppelte Position bewegt wird.
Mit Bezug auf 4 wird ein Verfahren 1000 für den Betrieb des Antriebsaggregats 35 des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter gemäß Ausführungsbeispielen geschildert. In manchen Ausführungsformen kann das Verfahren 1000 von dem Regelsystem 46 verwendet werden (1).
Das Verfahren 1000 kann bei 1002 beginnen, wo das Kupplungsglied 60 ausgekuppelt ist. Das Kupplungsglied 60 kann wieder in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt sein. Daher kann 1002 des Verfahrens 1000 in manchen Ausführungsformen ausgelassen werden. Das Verfahren 1000 kann bei 1004 fortfahren, wo eine Bedieneranfrage empfangen wird (mittels der Bedieneroberfläche 33), das Kupplungsglied 60 einzukuppeln.
Bei 1006 kann der Prozessor 48 bestimmen, dass der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter langsam genug fährt, um das Kupplungsglied 60 einzukuppeln, ohne Schaden an des Antriebsaggregates 35 zu verursachen. In manchen Ausführungsformen kann bei 1006 der Prozessor 48 eine oder mehrere Sensoreingaben bezüglich der Drehzahl des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter und/oder der Drehzahl des Traktors 14 empfangen. Zum Beispiel kann der Prozessor 48 von dem Sensor 36a Eingaben des Motordrehzahlsensors bezüglich der Eingangsdrehzahl der Antriebswelle 50 erhalten. Auch kann der Prozessor 48 Raddrehzahlsensoreingaben von dem Sensor 36b bezüglich der Ausgangsdrehzahl der Abtriebsnabe 30 erhalten. Zusätzlich kann der Prozessor 48 Sensoreingaben von dem Sensor 25 bezüglich dem Geschwindigkeitszustand erhalten (z. B. Fahrgeschwindigkeit) des Traktors 14. In manchen Ausführungsformen kann der Prozessor 48 Sensoreingaben von jedem der Sensoren 36a, 36b, 25 erhalten und der Prozessor 48 kann diese Eingaben mit jeweiligen Drehzahlschwellen vergleichen. Wenn eine der ermittelten Drehzahlen von den Sensoren 36a, 36b, 25 größer ist als die jeweiligen Schwellenwerten, so kann das Verfahren 1006 auf 1002 zurück gehen, um das Kupplungsglied 60 in der ausgekuppelten Position zu halten. Wenn allerdings bei 1006 die ermittelten Drehzahlen größer oder gleich den jeweiligen Schwellenwerten sind, so kann das Verfahren 1000 bei 1008 fortfahren. Es versteht sich, dass die Schwellenwerte von 1006 eine beliebige Drehzahl sein können. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen der Antriebsstrang 54 und/oder der Motor sicher betrieben werden (d. h. ohne Schaden), wenn der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter bei Geschwindigkeiten von unter etwa 40 km/h fährt. Daher können die Schwellenwerte 1006 auf dieser Drehzahlgrenze basieren oder, in manchen Ausführungsformen, auf einer sicheren Spanne unter dieser Drehzahlgrenze. Insbesondere kann die Drehzahlgrenze für die Sensoren 36a, 36b, 25 in manchen Ausführungsformen einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 20-30 km/h entsprechen.
Bei 1008 kann der Prozessor 48 feststellen, ob eine ausreichende Stromversorgung vorhanden ist, um den Elektromotor 32 angemessen anzutreiben. Der Prozessor 48 kann Sensoreingaben vom elektrischen Sensor 27 erhalten. Auch kann der Prozessor 48 den von dem Sensor 27 ermittelten, verfügbaren Leistungspegel mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen. Wenn die ermittelte Leistung weniger als der Schwellwert beträgt, so kann das Verfahren 1000 zu 1002 zurückgehen, um das Kupplungsglied 60 in der ausgekuppelten Position zu halten. Wenn allerdings bei 1008 der ermittelte Leistungspegel größer oder gleich dem Schwellenwert ist, so kann das Verfahren bei 1010 fortfahren.
Bei 1010 kann der Prozessor 48 mit dem Aktor 105 kommunizieren (z. B. Regelsignale senden), um das Kupplungsglied 60 von der ausgekuppelten Position ( 3A) in die eingekuppelte Position zu bewegen (3B). Wie oben erwähnt, kann das Regelsystem 46 die Hydraulikpumpe 112 veranlassen, die Hydraulikleitung 108 mit Druck zu beaufschlagen, wodurch der Kolben 104 gegen die von dem Vorspannungsglied 106 aufgebrachte Vorspannkraft bewegt wird und das Kupplungsglied 60 einkuppelt.
Als nächstes kann bei 1012 der Prozessor 48 mit dem Motor 32 kommunizieren (z. B. Regelsignale senden), um den Motor 32 mit Energie zu versorgen. Wie oben erwähnt kann von dem Motor 32 erzeugtes Drehmoment durch das Kupplungsglied 60, durch das Schaltgetriebe 56 hin zu der Abtriebsnabe 30 und dem Rad 28 übertragen werden.
Als nächstes kann bei 1014 das Regelsystem 46 weiterhin die Geschwindigkeit des Wagens 26 für landwirtschaftliche Güter mittels der Sensoren 36a, 36b, 25 überwachen, während das Kupplungsglied 60 eingekuppelt ist und/oder der Motor 32 mit Energie versorgt wird. Bei 1014 kann das Regelsystem 46 Arbeitsvorgänge durchführen, die den bei 1006 durchgeführten ähneln. Insbesondere kann das Regelsystem 46 bestimmen, ob die Drehzahlbedingungen, die von dem einen oder mehreren Sensoren 36a, 36b, 25 erfasst wurden, geringer oder gleich der Schwellendrehzahl(en) sind. Wenn die von den Sensoren 36a, 36b, 25 erfassten Drehzahlen unter dem jeweiligen Schwellenwert(en) bleiben, so kann das Verfahren 1000 zu 1010 zurückgehen, sodass das Kupplungsglied 60 in der eingekuppelte Position gehalten wird. Sollte allerdings die erfasste Geschwindigkeit den vorbestimmten Schwellenwert übersteigen, so kann das Verfahren zu 1002 zurückgehen, um das Kupplungsglied 60 zu entkoppeln. Insbesondere kann das Regelsystem 46 mit der Hydraulikpumpe 112 zur Reduzierung des Drucks in der Hydraulikleitung 108 kommunizieren, wodurch die Vorspannkraft von dem Vorspannungsglied 106 den Kolben 104 von dem Kupplungspaket 78 weg vorspannt. Dementsprechend kann das Kupplungsglied 60 in einer Überdrehzahl automatisch ausgekuppelt werden, wodurch Rückstellmoment von dem Rad 28 verhindert wird (d. h. es wird verhindert, dass Drehmoment von der Abtriebsnabe 30 zu dem Motor 32 übertragen wird).
In dieser Ausführungsform kann das Regelsystem 46 eine Redundanzkontrolle durchführen (z. B. bei 1006), um sicherzustellen dass der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter langsam genug fährt, um das Kupplungsglied 60 einzukuppeln. Der Aktor 105 betätigt das Kupplungsglied 60 von der ausgekuppelten Position weg zu der eingekuppelten Position hin abhängig von mehreren verschiedenen Sensoreingaben von den Sensoren 36a, 36b, 25. Sobald das Kupplungsglied 60 eingekuppelt ist und dem Motor 32 Strom zugeführt wird, kann auf ähnliche Weise der Aktor 105 weiter redundant die Ausgabe der Sensoren 36a, 36b, 25 überprüfen, um sicherzustellen, dass der Wagen 26 für landwirtschaftliche Güter langsam genug fährt, um das Kupplungsglied 60 eingekuppelt zu lassen. Diese Redundanz kann dabei helfen, die Regelgenauigkeit zu verbessern und das Risiko von Schäden an dem Motor 32 und/oder dem Antriebsstrang 54 aufgrund von hohen Drehzahlen zu verringern.
Da das Kupplungsglied 60 zu der ausgekuppelten Position hin vorgespannt ist, kann zusätzlich das Antriebsaggregat 35 in anderen Situationen geschützt sein. Zum Beispiel kann im Falle eines Stromausfalls, eines unbeabsichtigten Druckabfalls in den Hydraulikleitungen 108 oder anderen Ausfällen, das Kupplungsglied 60 vorgespannt auskuppeln und Schäden an dem Antriebsaggregat 35 verhindern.
Weiterhin kann das Antriebsaggregat 35 eine relativ hohe Untersetzung stellen. Dies erlaubt es dem Motor 32 und zugehörigen elektrischem Zubehör, relativ leicht und kompakt zu sein. Zusätzlich kann das Antriebsaggregat 35 und das Kupplungsglied 60 relativ kompakt und leicht sein.
Es versteht sich, dass die Merkmale und Verfahren der vorliegenden Offenbarung von den dargestellten abweichen können. Zum Beispiel kann das Regelsystem 46 bei der Bestimmung, ob das Kupplungsglied 60 eingekuppelt werden soll, eine Eingabe von anderen Sensoren erhalten. Insbesondere kann das Regelsystem 46 in manchen Ausführungsformen Sensoreingaben von einem Drucksensor erhalten, der Hydraulikdruck innerhalb der Hydraulikleitung 108 oder der Kammer 102 erfasst. Wenn der Druck einen Schwellenwert übersteigt, so kann das Regelsystem 46 dem Kupplungsglied 60 erlauben, in Richtung der ausgekuppelten Position vorzuspannen. Andere Sensoren können andere Bedingungen erfassen, wie zum Beispiel verfügbare Kühlmittelstände für die Kühlung von Komponenten des Antriebsstrangs 54 und/oder des Motors 32 und diese Eingabe ebenfalls dem Regelsystem 46 zur Regelung des Kupplungsglieds 60 bereitstellen.
Flussdiagramme und Blockschaltbilder in den Abbildungen, oder ähnliche Beschreibungen im Vorstehenden können Aufbau, Funktionsweise und Betrieb möglicher Umsetzungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen. In dieser Hinsicht kann jeder Block in dem Flussdiagramm beziehungsweise Blockschaltbilder einem Modul, Segment oder Programmiercodeanteil entsprechen, der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen für die Umsetzung der genannten logischen Funktion(en) umfasst. Es wird auch darauf hingewiesen, dass, in manchen alternativen Umsetzungen, die in den Blöcken angegebenen (oder anderweitig hier beschriebenen) Funktionen in einer Reihenfolge stattfinden können, die sich von der in den Abbildungen angegebenen unterscheidet. Zum Beispiel können zwei in Folge gezeigte Blöcke (oder zwei in Folge beschriebene Arbeitsvorgänge) im Wesentlichen nacheinander ausgeführt werden oder die Blöcke (oder Arbeitsvorgänge) können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der involvierten Funktionsweise. Es sollte auch angemerkt werden, dass jeder Block des Blockschaltbildes und/oder Flussdiagramms, und Kombinationen von Blöcken in jedem Blockschaltbild und/oder Flussdiagramm durch auf Hardware basierende Spezialsysteme umgesetzt werden kann, die die angegebenen Funktionen oder Handlungen durchführen, oder eine Kombination von Spezialhardware und Computeranweisungen.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht einschränken. Die hier verwendeten Singularformen „ein/eine“, „einer“ und „der/die/das“ sollen den Plural ebenso umfassen, außer der Kontext zeigt eindeutig das Gegenteil. Es versteht sich ferner, dass die Verwendung von Begriffen „umfasst“ und/oder „umfassend“ in dieser Beschreibung das Vorhandensein von genannten Merkmalen, Einheiten, Schritten, Arbeitsvorgängen, Elementen, und/oder Komponenten beschreibt, jedoch das Vorhandensein oder das Hinzufügen einer oder mehrerer anderer Merkmale, Einheiten, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente, Bauteile, und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zu Zwecken der Darstellung und Beschreibung gegeben, soll aber nicht erschöpfend oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkend sein. Viele Variationen und Modifikationen werden für den durchschnittlichen Fachmann offensichtlich sein, ohne den Rahmen und Geist der Offenbarung zu verlassen. Hier ausdrücklich genannte Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Offenbarung und deren praktische Anwendung bestmöglich zu beschreiben, und um es anderen durchschnittlichen Fachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Modifikationen und Variationen der beschriebenen Beispiele beziehungsweise des (der) beschriebenen Beispiels (Beispiele) zu erkennen. Dementsprechend fallen verschiedene Ausführungsformen und Umsetzungen neben den ausdrücklich beschriebenen in den Umfang der folgenden Ansprüche.

Claims

Antriebsaggregat für ein Arbeitsfahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Elektromotor (32), der ausgebildet ist, eine Antriebswelle (50) zu drehen; ein Getriebezug (58), der ausgebildet ist, ein Drehmoment zwischen der Antriebswelle (50) und einer Abtriebswelle zu übertragen, und ein Kupplungsglied (60), das über eine eingekuppelte Position und eine ausgekoppelte Position verfügt, wobei das Kupplungsglied (60) ausgebildet ist, die Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle (50) und der Abtriebswelle zu erlauben, wenn es sich in der eingekuppelten Position befindet, und wobei das Kupplungsglied (60) ausgebildet ist, die Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle (50) und der angetriebenen Welle zu verhindern, wenn es sich in der ausgekuppelten Position befindet; wobei das Kupplungsglied (60) in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt ist, um eine Drehmomentübertragung in einer Richtung von der Abtriebswelle zur Antriebswelle (50) bei Drehzahlüberschreitung des Antriebsaggregates (35) zu verhindern.
Antriebsaggregat nach Anspruch 1, wobei das Kupplungsglied (60) Folgendes umfasst: ein Vorspannungsglied, das eine Vorspannkraft stellt, die das Kupplungsglied (60) in Richtung der ausgekuppelten Position vorspannt; und ein Aktor, der ausgebildet ist, das Kupplungsglied (60) entgegen der Vorspannkraft von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen.
Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebswelle (50) ausgebildet ist, um eine erste Rotationsachse zu rotieren; wobei das Kupplungsglied (60) eine Kupplungswelle umfasst, die um eine zweite Rotationsachse rotiert; und wobei die zweite Rotationsachse im Wesentlichen parallel zu der ersten Rotationsachse und von dieser beabstandet ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch 3, wobei das Kupplungsglied (60) Folgendes umfasst: ein Antriebsglied, das drehfest mit der Antriebswelle (50) verbunden ist; einen Zylinder, der sich ringförmig um die Kupplungswelle erstreckt und drehfest mit dem Antriebsglied verbunden ist; eine Kupplungsnabe, die sich ringförmig um die Kupplungswelle erstreckt; ein Abtriebsglied, das drehfest mit der Kupplungsnabe verbunden ist, bei dem das Abtriebsglied mit einem Zahnrad des Getriebezuges in Eingriff steht; ein Kupplungspaket, das zwischen dem Zylinder und der Kupplungsnabe angeordnet ist; und einen Kolben, der ausgebildet ist, sich entlang der Rotationsachse in eine erste Richtung zu bewegen,wodurch das Kupplungspaket zusammengepresst wird, um das Kupplungsglied (60) in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen, wobei der Kolben ausgebildet ist, sich entlang der Rotationsachse entlang in eine zweite Richtung zu bewegen, wodurch das Kupplungspaket gelöst wird, um das Kupplungsglied (60) in Richtung der ausgekuppelten Position zu bewegen, und wobei das Vorspannungsglied den Kolben in eine zweite Richtung vorspannt.
Antriebsaggregat nach Anspruch 4, wobei das Kupplungsglied (60) eine Radialrichtung definiert, die im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung ist; wobei der Kolben einen ersten Teil umfasst, der ausgebildet ist, an dem Kupplungspaket anzuliegen; wobei der Kolben einen zweiten Teil umfasst, der ausgebildet ist, an dem Vorspannungsglied anzuliegen; und wobei der erste Teil und der zweite Teil in einer radialen Richtung relativ zu der zweiten Rotationsachse getrennt sind.
Antriebsaggregat nach Anspruch 5, wobei der erste Teil ein Außendurchmesserteil des Kolbens und der zweite Teil ein Innendurchmesserteil des Kolben ist; und wobei der Innendurchmesserteil zwischen dem Außendurchmesserteil und der zweiten Rotationsachse angeordnet ist.
Antriebsaggregat für ein Arbeitsfahrzeug das Folgendes umfasst: einen Motor (32), der ausgebildet ist, eine Antriebswelle zu drehen; einen Getriebezug (58), der ausgebildet ist, Drehmoment zwischen der Antriebswelle (50) und einer Abtriebswelle zu übertragen; ein Kupplungsglied (60), das über eine eingekuppelte Position und eine ausgekoppelte Position verfügt, wobei das Kupplungsglied (60) ausgebildet ist, die Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle (50) und der Abtriebswelle zu erlauben, wenn es sich in der eingekuppelten Position befindet, und wobei das Kupplungsglied (60) ausgebildet ist, die Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle (50) und der Antriebswelle zu verhindern, wenn es sich in der ausgekuppelten Position befindet, wobei das Kupplungsglied (60) in Richtung der ausgekuppelten Position vorgespannt ist; ein Aktor, der ausgebildet ist, das Kupplungsglied (60) von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen; und ein Regelsystem (46) mit mindestens einem Prozessor (48) und mindestens einem Sensor, bei dem der Prozessor (48) ausgebildet ist, Sensoreingaben von dem Sensor zu erhalten, wobei die Sensoreingaben auf einen Drehzahlzustand des Antriebsaggregats (35) hinweisen, wobei der Prozessor (48) mit dem Aktor in Kommunikation steht; wobei der Aktor ausgebildet ist, das Kupplungsglied (60) von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen, zumindest teilweise abhängig von den Sensoreingaben.
Antriebsaggregat nach Anspruch 7, wobei die Antriebswelle (50) ausgebildet ist, bei einer Motordrehzahl zu rotieren; wobei der Sensor ausgebildet ist, die Motordrehzahl (32) zu erfassen, wobei die Sensoreingaben der erfassten Motordrehzahl entsprechen; wobei der Prozessor (48) ausgebildet ist, die erfasste Motordrehzahl und eine vorbestimmte Motordrehzahlschwelle zu vergleichen und zu bestimmen, wenn eine erfasste Motordrehzahl weniger oder gleich der Motordrehzahlschwelle ist; und wobei der Aktor ausgebildet ist, das Kupplungsglied (60) von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen, zumindest teilweise abhängig von der Feststellung, dass die erfasste Motordrehzahl weniger oder gleich der Motordrehzahlschwelle ist.
Antriebsaggregat nach Anspruch 7, wobei die Abtriebswelle ausgebildet ist, bei einer Abtriebsdrehzahl zu rotieren; wobei der Sensor ausgebildet ist, die Ausgangsdrehzahl zu erfassen, wobei die Sensoreingaben der erfassten Ausgangsdrehzahl entsprechen; wobei der Prozessor (48) ausgebildet ist, die erfasste Ausgangsdrehzahl und eine vorbestimmte Ausgangsdrehzahlschwelle zu vergleichen und zu bestimmen, wenn eine erfasste Ausgangsdrehzahl weniger oder gleich der Ausgangsdrehzahlschwelle ist; und wobei der Aktor ausgebildet ist, das Kupplungsglied (60) von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen, zumindest teilweise abhängig von der Feststellung, dass die erfasste Ausgangsdrehzahl weniger oder gleich der Ausgangsdrehzahl ist.
Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Motor (32) ein Elektromotor ist; wobei der Sensor ein erster Sensor des Regelsystems (46) ist; wobei der erste Sensor ausgebildet ist, eine Drehzahl eines Teils des Antriebsaggregat (35) zu erfassen und dem Prozessor eine erste Sensoreingabe bereitzustellen, die auf die erfasste Drehzahl hinweist; wobei das Regelsystem (46) einen zweiten Sensor umfasst, der ausgebildet ist, ein dem Elektromotor (32) zur Verfügung stehenden Leistungspegel zu erfassen und dem Prozessor eine zweite Sensoreingabe bereitzustellen, die den erfassten Leistungspegel anzeigt; wobei der Prozessor (48) ausgebildet ist, die erfasste Drehzahl und eine vorbestimmte Drehzahlschwelle zu vergleichen und zu bestimmen, wenn eine erfasste Drehzahl weniger oder gleich der Drehzahlschwelle ist; wobei der Prozessor (48) ausgebildet ist, den erfassten Leistungspegel und eine vorbestimmte Leistungspegelschwelle zu vergleichen und zu bestimmen, wenn ein erfasster Leistungspegel größer oder gleich der Leistungspegelschwelle ist; und wobei der Aktor ausgebildet ist, das Kupplungsglied (60) von der ausgekuppelten Position in Richtung der eingekuppelten Position zu bewegen, abhängig von: der Feststellung, dass die erfasste Drehzahl weniger oder gleich der Drehzahlschwelle ist; und der Feststellung, dass der erfasst Leistungspegel größer oder gleich der Leistungspegelschwelle ist.