DE102018117560A1 - Device for torque transmission - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bzw. eine Vorrichtung (31) zur Drehmomentübertragung von einer Antriebseinheit (30) zu einem Arbeitsgerät (41), insbesondere von einer Zugmaschine zu einem Arbeitsgerät (41), über ein Getriebe (39) mit einem Drehmomentschalter (38), zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des durch eine Antriebswelle (40) betreibbaren Getriebes (39) in Abhängigkeit einer Drehmomentdifferenz zwischen der Antriebswelle (40) und einer Getriebeeingangswelle (45) des Getriebes (39), wobei die Antriebswelle (40) von der Antriebseinheit (30) antreibbar ist. Die Aufgabe, eine entsprechende Vorrichtung (31) bereitzustellen, welche möglichst einfach und robust ausgeführt ist und eine Beschädigung des Arbeitsgerätes (41) während des bestimmungsgemäßen Betriebs durch das Übertragen eines zu großen Drehmoments von der Antriebseinheit (30) verhindert und/oder eine optimale Schaltung des Getriebes (39) ermöglicht, wird dadurch gelöst, dass der Drehmomentschalter (38) eine Einrichtung zur Erzeugung eines hydraulischen Ausgangssignals aufweist, bzw. dass vom Drehmomentschalter (38) bei zumindest einem definierten Drehmoment ein hydraulisches Ausgangssignal erzeugt wird und an das Getriebe (39) gesendet wird.The invention relates to a method or a device (31) for transmitting torque from a drive unit (30) to a working device (41), in particular from a tractor to a working device (41), via a transmission (39) with a torque switch (38 ), for changing the transmission ratio of the transmission (39) operable by a drive shaft (40) in dependence on a torque difference between the drive shaft (40) and a transmission input shaft (45) of the transmission (39), wherein the drive shaft (40) of the drive unit (40) 30) is drivable. The object to provide a corresponding device (31), which is designed to be as simple and robust and prevents damage to the implement (41) during normal operation by transmitting too large torque from the drive unit (30) and / or optimal circuit of the transmission (39) is achieved in that the torque switch (38) has a device for generating a hydraulic output signal, or that the torque switch (38) at least one defined torque, a hydraulic output signal is generated and to the transmission (39 ) is sent.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung von einer Antriebseinheit zu einem Arbeitsgerät, insbesondere von einer Zugmaschine zu einem Arbeitsgerät, über ein Getriebe mit einem Drehmomentschalter, zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des durch eine Antriebswelle betreibbaren Getriebes in Abhängigkeit einer Drehmomentdifferenz zwischen der Antriebswelle und einer Getriebeeingangswelle des Getriebes, wobei die Antriebswelle von der Antriebseinheit antreibbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Arbeitsgeräts, wobei von einer Antriebseinheit, insbesondere einer Zugmaschine, ein Drehmoment an das Arbeitsgerät übertragen wird, das Arbeitsgerät ein Getriebe aufweist, das durch eine Antriebswelle betrieben wird, und das Getriebe durch einen Drehmomentschalter in Abhängigkeit des Drehmomentes der Antriebswelle selbstständig geschalten wird.The invention relates to a device for transmitting torque from a drive unit to a working device, in particular from a tractor to a working device, via a transmission with a torque switch, for changing the transmission ratio of the drive operable by a drive shaft in response to a torque difference between the drive shaft and a transmission input shaft Transmission, wherein the drive shaft is driven by the drive unit, and a method for operating a working device, wherein from a drive unit, in particular a tractor, a torque is transmitted to the implement, the implement has a transmission, which is operated by a drive shaft, and the transmission is automatically switched by a torque switch as a function of the torque of the drive shaft.
Von Antriebseinheiten betriebene Arbeitsgeräte werden in vielen Teilen der Wirtschaft, insbesondere jedoch in der Landwirtschaft in Form von durch Traktoren oder ähnliche Zugmaschinen gezogene und angetriebene Arbeitsgeräten wie Eggen, Pflüge und anderen angewendet. Unter Arbeitsgeräte werden alle Arbeitsmaschinen oder angetriebene Vorrichtungen insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich verstanden, welche Energie in Form von mechanischer Arbeit aufnehmen und zur Durchführung einer bestimmten Arbeit oder eines bestimmten Arbeitsschrittes dienen und dafür von einer Antriebseinheit zumindest mit einem Drehmoment versorgt werden müssen. Unter Antriebseinheiten werden Kraftmaschinen verstanden, welche mechanische Energie abgeben und zum Antreiben von Arbeitsgeräten geeignet sind. Unter Antriebseinheiten fallen damit beispielsweise Brennkraftmaschinen samt Antriebsstränge. Dabei kann oft, jedoch nicht immer das Arbeitsgerät im betriebenen Zustand von der Antriebseinheit bewegt werden, Balkenmäher beispielsweise finden während der Fahrt des Traktors Anwendung. Jedoch ist dies nicht bei allen Antriebseinheiten vorteilhaft, beispielsweise bei Kreissägen oder Holzspalter, welche im stehenden Zustand von Traktoren mit einem Drehmoment versorgt werden. In den meisten Fällen ist das Arbeitsgerät von der Antriebseinheit trennbar, bzw. kann eine Antriebseinheit gegebenenfalls verschiedene Arbeitsgeräte gleichzeitig oder nacheinander betreiben. In der Regel erfolgt die Übertragung des Drehmoments über eine Zapfwelle bzw. einen Nebenantrieb an der Antriebseinheit, an welche das Arbeitsgerät angeschlossen wird.Drives powered implements are used in many parts of the economy, but especially in agriculture, in the form of tractors or similar traction towed and driven implements such as harrows, plows, and others. Work implements are understood to mean all working machines or driven devices, in particular in the agricultural sector, which absorb energy in the form of mechanical work and serve to carry out a particular work or a specific work step and which must be supplied with torque by a drive unit. Drive units are understood to mean power machines which deliver mechanical energy and are suitable for driving implements. Drive units thus include, for example, internal combustion engines together with drive trains. It can often, but not always the implement are moved in the operated state of the drive unit, bar mowers, for example, find while driving the tractor application. However, this is not advantageous in all drive units, for example in circular saws or wood splitters, which are supplied with torque in the stationary state of tractors. In most cases, the implement can be separated from the drive unit, or a drive unit can optionally operate different implements simultaneously or in succession. In general, the transmission of torque via a PTO or a PTO to the drive unit, to which the implement is connected.
Das Drehmoment, mit dem das Arbeitsgerät betrieben wird, sollte einen gewissen Maximalwert nicht überschreiten, um Beschädigungen der Mechanik des Arbeitsgerätes sowie der Zapfwelle zu vermeiden. Dazu ist es sinnvoll ein Getriebe im Arbeitsgerät vorzusehen. Oft wird dafür ein Drehmomentschalter vorgesehen, welcher ein Drehmoment einer Antriebswelle misst und ein durch die Antriebswelle betreibbares Getriebe auf Basis dieses Messwertes geschalten wird, um ein Überschreiten des Maximalwertes zu verhindern.The torque at which the implement is operated should not exceed a certain maximum value in order to avoid damaging the mechanics of the implement and the PTO. For this purpose it makes sense to provide a gearbox in the implement. Often, a torque switch is provided for this, which measures a torque of a drive shaft and a drive operable by the drive shaft is switched on the basis of this measurement value to prevent exceeding the maximum value.
Die
Aus der
In der
Aufgabe der Erfindung ist damit, eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung von einer Antriebseinheit zu einem Arbeitsgerät bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines Arbeitsgerätes bereitzustellen, welche möglichst einfach und robust ausgeführt ist und eine Beschädigung des Arbeitsgerätes während des bestimmungsgemäßen Betriebs durch das Übertragen eines zu großen Drehmoments von der Antriebseinheit verhindert und/oder während des bestimmungsgemäßen Betriebs eine optimale Schaltung des Getriebes ermöglicht.The object of the invention is thus to provide a device for transmitting torque from a drive unit to a working device or a method for operating a working device, which is designed to be as simple and robust and damage to the implement during normal operation by transferring a too large torque of prevents the drive unit and / or during normal operation allows an optimal circuit of the transmission.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Drehmomentschalter eine Einrichtung zur Erzeugung eines hydraulischen Ausgangssignals aufweist, bzw. dass vom Drehmomentschalter bei zumindest einem definierten Drehmoment ein hydraulisches Ausgangssignal erzeugt wird und an das Getriebe gesendet wird.This object is achieved in that the torque switch has a device for generating a hydraulic output signal, or that the torque switch at least one defined torque, a hydraulic output signal is generated and sent to the transmission.
Durch das Erzeugen eines hydraulischen Ausgangssignals bzw. durch das Senden hydraulischer Ausgangssignale wird auf sehr einfache Art und Weise eine Signalweiterleitung zwischen Drehmomentschalter und Getriebe hergestellt. Da hydraulische Systeme sehr robust und langlebig sind, sowie so die Verwendung von elektrischen System sowie konstruktiv aufwendigen und fehleranfälligen mechanischen Vorrichtungen vermieden wird, kann so eine möglichst lange Lebensdauer des Arbeitsgeräts sichergestellt werden. Außerdem entfällt damit die mitunter komplizierte Versorgung mit Strom. Da die meisten Antriebseinheiten ohnehin eine hydraulische Schnittstelle zur Bereitstellung hydraulischer Kraft aufweisen, ist die Verwendung eines hydraulischen Systems besonders vorteilhaft, da die hydraulische Kraft so meist nicht vom Arbeitsgerät selbst generiert werden muss. Die Integration der Schaltfunktion in das Arbeitsgerät macht das System außerdem sehr kostengünstig und schnell.By generating a hydraulic output signal or by sending Hydraulic output signals is produced in a very simple way a signal transmission between torque switch and gearbox. Since hydraulic systems are very robust and durable, and so the use of electrical system and structurally complex and error-prone mechanical devices is avoided, as long as possible life of the implement can be ensured. It also eliminates the sometimes complicated supply of electricity. Since most drive units anyway have a hydraulic interface for providing hydraulic power, the use of a hydraulic system is particularly advantageous because the hydraulic force so usually does not have to be generated by the implement itself. The integration of the switching function in the implement also makes the system very inexpensive and fast.
In vielen bekannten Systemen mit vergleichbarer Einfachheit und möglichst reduzierten Verbindungen zwischen Antriebseinheit und Arbeitsgerät ist oft nur eine manuelle Schaltung des Getriebes durch eine den Vorrichtungsaufbau durchführende Person möglich, welche direkt am Arbeitsgerät erfolgen muss. Dies ist unvorteilhaft, da meist nur eine Person den Arbeitsaufbau betreibt und diese in der Regel mit der Antriebseinheit beschäftigt ist, beispielsweise im Falle eines Traktors diesen lenkt. Dadurch muss diese seine Position verlassen, an dem Arbeitsgerät die Schaltung direkt vornehmen und kann erst dann seine Arbeit fortsetzen. Dies ist bei den beschriebenen Vorrichtungen bzw. Verfahren nicht notwendig und die Arbeit muss deswegen nicht mehr unterbrochen werden.In many known systems with comparable simplicity and reduced possible connections between drive unit and implement often only a manual transmission of the transmission is possible by a person performing the device structure, which must be done directly on the implement. This is unfavorable, since usually only one person operates the work structure and this is usually busy with the drive unit, for example, in the case of a tractor directs this. As a result, this must leave its position on the implement to make the circuit directly and then can continue his work. This is not necessary in the described devices or methods and the work must therefore not be interrupted.
Durch eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren kann auch ein optimales Schaltverhalten erreicht werden, da die Getriebeschaltung automatisch erfolgt und durch das Drehmoment der Antriebswelle bestimmt wird, was den optimalen Parameter zur Bestimmung des Schaltzeitpunkts darstellt.Optimal switching behavior can also be achieved by such a device or such a method, since the transmission circuit takes place automatically and is determined by the torque of the drive shaft, which represents the optimum parameter for determining the switching time.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung ist das Getriebe ausschließlich durch den Drehmomentschalter schaltbar. Durch die Unabhängigkeit von der Antriebseinheit wird einerseits der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht, andererseits wird eine unvorteilhafte Schaltung des Getriebes verhindert. Die Person, die die Antriebseinheit betreibt, kann nicht mehr durch aktives Schalten solche Getriebezustände hervorrufen, welche für das Arbeitsgerät unvorteilhaft sind, da sie diese unnötigerweise belasten. Gleichzeitig muss sich die betreibende Person nicht mehr um die Schaltung des Getriebes kümmern und kann sich auf andere Aspekte der Arbeit konzentrieren, was für sie eine Entlastung darstellt. In a preferred embodiment of the device, the transmission is exclusively switchable by the torque switch. The independence of the drive unit on the one hand simplifies the construction of the device, on the other hand, a disadvantageous circuit of the transmission is prevented. The person operating the drive unit can no longer cause, by actively shifting, those transmission states that are unfavorable to the implement as they unnecessarily burden them. At the same time, the operator no longer has to worry about shifting the transmission and can focus on other aspects of the work, which is a relief for them.
Gleichzeitig muss das Arbeitsgerät nicht zusätzlich mit der Antriebseinheit verbunden werden, da es keine Übertragung von Schaltsignalen bedarf. Dadurch kann das Arbeitsgerät auch bei einfach ausgeführten Antriebseinheiten verwendet werden, welche keine komplexe Logik zum Schalten des Getriebes des Arbeitsgerätes besitzen. Außerdem werden so auch Schnittstellenproblematiken bei Vorhandensein derartiger Logiken verhindert.At the same time the implement does not need to be additionally connected to the drive unit, since there is no need for transmission of switching signals. As a result, the implement can also be used in simple drive units, which do not have complex logic for switching the transmission of the implement. In addition, interface problems are prevented in the presence of such logic.
Wenn das Getriebe als Lastschaltgetriebe ausgeführt ist, so verbessert dies die Arbeitsleistung des Arbeitsgerätes, da die Arbeit nicht während des Schaltvorganges unterbrochen werden muss. Insbesondere zweistufige Lastschaltgetriebe sind einfach auszuführen und oft ausreichend, um eine gute Funktion zu gewährleisten.If the transmission is designed as a power shift, so this improves the performance of the implement, since the work does not have to be interrupted during the switching process. In particular, two-stage powershift transmission are easy to perform and often sufficient to ensure a good function.
Um ein unnötiges ständiges Hin- und Herschalten des Getriebes zu verhindern, wenn sich das Drehmoment der Antriebswelle zwischen Werten knapp oberhalb und knapp unterhalb des Schwellenwertes, bei dem geschalten wird, bewegt, ist es vorteilhaft eine Drehmomenthysterese vorzusehen. Darunter wird ein Schaltverhalten verstanden, bei dem der Schwellenwert zum Schalten in eine Richtung und der Schwellenwert zum Schalten in die andere Richtung unterschiedlich sind. Wird kein zweistufiges sondern ein mehrstufiges Getriebe verwendet, so bezieht sich dies auf den Übergang zweier aufeinander folgende Stufen. Dabei können unterschiedliche Hysteresen für verschiedene Stufenübergänge vorgesehen sein.In order to prevent unnecessary constant switching of the transmission, when the torque of the drive shaft is moved between values just above and just below the threshold at which switching occurs, it is advantageous to provide a torque hysteresis. This is understood to mean a switching behavior in which the threshold value for switching in one direction and the threshold value for switching in the other direction are different. If no two-stage transmission is used, but a multi-stage transmission, this refers to the transition between two successive stages. Different hystereses can be provided for different step transitions.
In welcher Form die erzeugten Signale das Getriebe beeinflussen, kann abhängig von der Ausführungsform variieren. Es kann zum Beispiel sinnvoll sein, bei einer Ausführungsform mit zwei Signalen und einem zweistufigen Getriebe ein Signal solange zu emittieren, bis eine Schaltung hervorgerufen werden soll. Tritt dies ein, so wird das Signal beendet und ein zweites Signal begonnen zu emittieren. Ist die Schaltung vollzogen, so bleibt das zweite Signal bestehen, bis wieder ein Schaltvorgang erwünscht ist, was durch Wechsel zum ersten Signal angezeigt wird. Eine andere Möglichkeit sieht vor, dass die Signale nur kurze Sequenzen darstellen, die kurz nach dem gewünschten Schaltvorgang oder gegebenenfalls auch davor wieder beendet werden.The form in which the generated signals affect the transmission may vary depending on the embodiment. It may be useful, for example, to emit a signal in an embodiment with two signals and a two-stage transmission until a circuit is to be produced. If this occurs, the signal is terminated and a second signal started to emit. If the circuit is completed, the second signal remains until a switching operation is desired again, which is indicated by changing to the first signal. Another possibility provides that the signals represent only short sequences, which are terminated shortly after the desired switching operation or possibly before it.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Drehmomentschalter einen Drehschieber mit einer ersten Welle, welche vorzugsweise mit der Antriebswelle in Verbindung steht und mit einer zweiten Welle, welche vorzugsweise mit dem Getriebe in Verbindung steht, auf, wobei diese eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Dabei können die Wellen zumindest teilweise konzentrisch zueinander oder hintereinander angeordnet sein, oder sich auch nur an einer Stirnseite berühren, jedenfalls sind sie gegeneinander verdrehbar gelagert und über eine erste Feder gekoppelt.In a preferred embodiment, the torque switch has a rotary valve with a first shaft, which is preferably in communication with the drive shaft and with a second shaft, which is preferably in communication with the transmission, wherein they have a common axis of rotation. The waves may be at least partially concentric with each other or arranged one behind the other, or even touching only one end face, anyway, they are rotatably mounted against each other and coupled via a first spring.
Vorzugsweise weist die erste Welle zumindest einen ersten hydraulischen Zulaufkanal und einen ersten hydraulischen Rücklaufkanal mit jeweils zumindest einer Kanalöffnung auf, und die zweite Welle zumindest einen zweiten hydraulischen Zulaufkanal und einen zweiten hydraulischen Rücklaufkanal mit jeweils zumindest einer Kanalöffnung. Abhängig von der Ausführungsvariante können auch mehrere Kanäle vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn das Getriebe mehr als zwei Stufen aufweist. Wesentlich ist, dass der erste Zulaufkanal und der zweite Zulaufkanal in zumindest einer ersten Drehstellung der beiden Wellen relativ zueinander miteinander über deren Kanalöffnungen strömungsverbunden sind, während der erste Rücklaufkanal und der zweite Rücklaufkanal in dieser Stellung über deren Kanalöffnungen nicht strömungsverbunden, also getrennt sind, sowie dass der erste Rücklaufkanal und der zweite Rücklaufkanal in zumindest einer zweiten Drehstellung der beiden Wellen relativ zueinander miteinander über deren Kanalöffnungen strömungsverbunden sind, während der erste Zulaufkanal und der zweite Zulaufkanal in dieser Stellung über deren Kanalöffnungen nicht strömungsverbunden, also getrennt sind. Die Kanalöffnungen können abhängig von der Ausführungsform entweder an dem inneren bzw. äußeren Mantel der Wellen liegen, falls die Wellen zumindest teilweise ineinander verlaufen, oder können auch an den einander zugewandten Stirnseiten liegen. Die Öffnungen müssen nicht zwangsläufig rund sein, sie können auch beispielsweise längliche Form haben, um den Drehbereich in Bezug auf die Wellen zueinander, in dem die Zulaufkanäle, bzw. Rücklaufkanäle strömungsverbunden sind, zu vergrößern. Gegebenenfalls können die Wellen im Bereich nahe der anderen Welle ihre Form oder Durchmesser ändern. Sie können beispielsweise verstärkt ausgeführt werden oder flanschähnliche Enden aufweisen, um mehr Platz für die Zulaufkanäle und Rücklaufkanäle, bzw. deren Öffnungen zu bieten. Für die Herstellung der Zulaufkanäle und Rücklaufkanäle ist eine beispielhafte, günstige und einfache Herstellungsform das Einbohren der Kanäle in die Wellen.Preferably, the first shaft has at least a first hydraulic inlet channel and a first hydraulic return channel, each having at least one channel opening, and the second shaft at least a second hydraulic inlet channel and a second hydraulic return channel, each having at least one channel opening. Depending on the embodiment, several channels may be provided, especially if the transmission has more than two stages. It is essential that the first inlet channel and the second inlet channel in at least a first rotational position of the two shafts are fluidly connected to each other via the channel openings, while the first return channel and the second return channel are not fluidly connected in this position on the channel openings, so separated, and the first return channel and the second return channel are fluidly connected to one another via their channel openings in at least one second rotational position of the two shafts, while the first inlet channel and the second inlet channel are not flow-connected in this position via their channel openings, ie are separated. Depending on the embodiment, the channel openings can lie either on the inner or outer jacket of the shafts, if the shafts run at least partially into one another, or can also lie on the mutually facing end faces. The openings do not necessarily have to be round, they may also have, for example, an elongated shape in order to increase the rotational range with respect to the corrugations with respect to one another, in which the inlet channels or return channels are flow-connected. Optionally, the waves in the region near the other wave can change their shape or diameter. For example, they may be reinforced or have flange-like ends to provide more space for the inlet channels and return channels, or their openings. For the preparation of the inlet channels and return channels is an exemplary, cheap and simple production form drilling the channels in the waves.
Durch Verwendung eines derartigen Drehmomentschalters kann die Drehmomentdifferenz der Drehmomente der ersten Welle und der Drehmomente der zweiten Welle ein Verdrehen der beiden Wellen gegeneinander bewirken. Der Grad der Verdrehung spiegelt damit die Größe der Drehmomentdifferenz wieder. Wirkt nun eine Drehmomentdifferenz, die so groß ist, dass die Wellen die beschriebene erste Drehstellung relativ zueinander einnehmen, so kann über zumindest einen ersten und zweiten Zulaufkanal ein hydraulischer Fluss des Betätigungsfluids stattfinden, während dies über zumindest einem ersten und zweiten Rücklaufkanal nicht der Fall ist. Ändert sich das Drehmoment derart, dass die Wellen relativ zueinander in die zweite Drehstellung gehen, so kann über zumindest einen ersten und zweiten Rücklaufkanal ein hydraulischer Fluss des Betätigungsfluids stattfinden, während dies über zumindest einen ersten und zweiten Zulaufkanal nicht der Fall ist. Dadurch können zumindest zwei unterschiedliche Signale abhängig vom wirkenden Drehmoment generiert werden. Das Gleiche gilt für ein Verfahren, bei dem es zur Verbindung von Druckquellen bzw. Drucksenken mit hydraulischen Steuerleitungen des Getriebes, abhängig vom Drehmoment der Antriebswelle kommt.By using such a torque switch, the torque difference of the torques of the first shaft and the torques of the second shaft can cause a twisting of the two shafts against each other. The degree of rotation thus reflects the magnitude of the torque difference again. If a torque difference which is so great that the shafts assume the described first rotational position relative to one another, then a hydraulic flow of the actuating fluid can take place via at least one first and second inlet channel, while this is not the case via at least one first and second return channel , If the torque changes in such a way that the shafts move into the second rotational position relative to one another, a hydraulic flow of the actuating fluid can take place via at least one first and second return channel, while this is not the case via at least one first and second inlet channel. As a result, at least two different signals can be generated depending on the torque acting. The same applies to a method in which it comes to the connection of pressure sources or pressure sinks with hydraulic control lines of the transmission, depending on the torque of the drive shaft.
Um ein hydraulisches Signal zu erzeugen kann im Drehmomentschalter selbst eine Druckquelle, bzw. Drucksenke vorgesehen werden, welche den Druck des Betätigungsfluids für das Signal selbstständig erhöht, bzw. absenkt, es könnte aber auch eine entsprechende Druckquelle bzw. -senke an anderer Stelle im Arbeitsgerät vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn sich die Druckquelle, bzw. Drucksenke in der Antriebseinheit befindet und durch hydraulische Verbindungen dieser mit dem ersten hydraulischen Zulaufkanal bzw. ersten hydraulischen Rücklaufkanal der Drehmomentschalter mit zumindest zwei unterschiedlichen Druckniveaus des Betätigungsfluids beaufschlagt wird. Im Falle von mehr als einem Zulaufkanal und einem Rücklaufkanal kann es auch vorteilhaft sein, die unterschiedlichen Zulaufkanäle bzw. Rücklaufkanäle mit unterschiedlichen hydraulischen Druckstärken zu versorgen, oder überhaupt mehrere Druckquellen oder Drucksenken vorzusehen, welche sich gegebenenfalls in der Größe des Druckes bzw. Unterdruckes unterscheiden.In order to generate a hydraulic signal, a pressure source or pressure sink can be provided in the torque switch itself, which automatically increases or decreases the pressure of the actuating fluid for the signal, but it could also be a corresponding pressure source or sink elsewhere in the implement be provided. However, it is particularly advantageous if the pressure source or pressure sink is located in the drive unit and is acted upon by hydraulic connections of these with the first hydraulic inlet channel or first hydraulic return channel of the torque switch with at least two different pressure levels of the actuating fluid. In the case of more than one inlet channel and one return channel, it may also be advantageous to supply the different inlet channels or return channels with different hydraulic pressure intensities, or even provide a plurality of pressure sources or pressure sinks, which may differ in the size of the pressure or negative pressure.
Um eine definierte Drehstellung der ersten und zweiten Welle bis zum Wirken von definierten Mindestdrehmomenten zu fixieren, können in einer vorteilhaften Ausführungsform Arretierungskörper vorgesehen sein, welche in mindestens einer Drehstellung der beiden verdrehbaren Wellen zueinander in eine Arretierungsposition gebracht werden. Diese sollten in der Regel so geschaffen sein, dass die Drehstellung innerhalb eines bestimmten ersten Mindestdrehmoments in eine Richtung und eines zweiten Mindestdrehmoments in die andere Richtung zwischen den Wellen nicht verändert wird. Meist sollte das erste Mindestdrehmoment und zweite Mindestdrehmoment so gewählt sein, dass diese während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Arbeitsgerätes auftreten können. Gegebenenfalls kann jedoch der Arretierungskörper auch dazu bestimmt sein, ein zu starkes Verdrehen der Wellen zueinander zu verhindern und nur in einer Drehrichtung wieder lösbar sein. Je nach Anwendung können demnach das erste Mindestdrehmoment und das zweite Mindestdrehmoment symmetrisch gewählt werden, also so, dass beide Mindestdrehmomente den gleichen Betrag aufweisen und sich nur in der Drehrichtung unterscheiden, oder auch asymmetrisch gewählt werden. Ähnliches kann auch erreicht werden, wenn ein Verfahren angewendet wird, bei dem ein Arretierungskörper in mindestens einer Drehstellung der beiden verdrehbaren Wellen zueinander in eine Arretierungsposition gebracht wird.In order to fix a defined rotational position of the first and second shaft until the action of defined minimum torques, locking bodies may be provided in an advantageous embodiment which are brought into a locking position in at least one rotational position of the two rotatable shafts. These should generally be designed so that the rotational position within a certain first minimum torque in one direction and a second minimum torque in the other direction between the waves is not changed. Most of the first minimum torque and second minimum torque should be chosen so that they can occur during the intended use of the implement. Optionally, however, the locking body may also be intended to prevent excessive rotation of the shafts to one another and be releasable again only in one direction of rotation. Accordingly, depending on the application, the first minimum torque and the second minimum torque can be selected symmetrically, so that both minimum torques the have the same amount and differ only in the direction of rotation, or be chosen asymmetrically. The same can also be achieved if a method is used in which a locking body is brought in at least one rotational position of the two rotatable shafts to each other in a locking position.
Die Ausführung eines derartigen Arretierungskörpers kann vorsehen, dass der Arretierungskörper auf einer Welle sitzt und in eine dafür vorgesehene Ausnehmung in der anderen Welle in einer bestimmten Drehstellung verschoben wird. Dadurch ist eine leicht zu konstruierende Ausführungsform gefunden, die eine Drehstellung innerhalb eines bestimmten Drehmomentbandes zwischen dem ersten Mindestdrehmoment und dem zweiten Mindestdrehmoment festlegt. Der Arretierungskörper kann vorzugsweise durch eine Feder in die Ausnehmung verschoben werden. Dabei wird das Drehmomentband von der Form des Arretierungskörpers, der Form und vor allem der Tiefe der Ausnehmung sowie anderen Faktoren, wie beispielsweise der Kennlinie der gegebenenfalls vorgesehenen Feder, bestimmt.The execution of such a locking body may provide that the locking body is seated on a shaft and is displaced in a recess provided for this purpose in the other shaft in a specific rotational position. As a result, an easy to construct embodiment is found, which defines a rotational position within a certain torque band between the first minimum torque and the second minimum torque. The locking body can preferably be moved by a spring into the recess. In this case, the torque band of the shape of the Arretierungskörpers, the shape and especially the depth of the recess and other factors, such as the characteristic of the optionally provided spring determined.
Die Kennlinie der ersten Feder bestimmt maßgeblich das Drehverhalten der zwei Wellen zueinander. Demnach ist es vorteilhaft, zumindest eine Einstellschraube vorzusehen, um die Verspannkraft der ersten Feder genau einstellen zu können. Diese Einstellschrauben können jeweils an den mechanischen Anschlägen angebracht werden und üben durch Verdrehen eine zusätzliche Kraft auf die erste Feder aus. Somit kann die Empfindlichkeit und der Federweg eingestellt werden.The characteristic of the first spring significantly determines the rotational behavior of the two shafts to each other. Accordingly, it is advantageous to provide at least one adjusting screw in order to be able to set the tensioning force of the first spring accurately. These adjustment screws can each be attached to the mechanical stops and exert by twisting an additional force on the first spring. Thus, the sensitivity and the travel can be adjusted.
Um ein Überdrehen der Wellen zueinander zu verhindern kann auch in einer vorteilhaften Ausführungsform zumindest ein Anschlag zur Begrenzung der Drehbewegung der ersten Welle und der zweiten Welle relativ zueinander vorgesehen sein. Beispielsweise können direkt an der ersten Feder bzw. an dessen Aufhängung derartige Anschläge in Form von vorstehenden Fingern vorgesehen werden. Dies stellt eine sehr einfache und kostengünstige Variante dar, um so eine maximale Verdrehung darzustellen. Befinden sich die Wellen in einer Stellung, in der zumindest ein Anschlag ein weiteres Verdrehen in eine Richtung verhindert, so muss kein Mindestdrehmoment aufgebracht werden, damit sich die Wellen in die andere Richtung gegenseitig verdrehen können - vorausgesetzt die Drehstellung wird nicht zusätzlich von einem gegebenenfalls vorhandenen Arretierungskörper festgelegt.In order to prevent over-rotation of the shafts relative to one another, at least one stop for limiting the rotational movement of the first shaft and the second shaft relative to one another can also be provided in an advantageous embodiment. For example, such stops in the form of projecting fingers can be provided directly on the first spring or on its suspension. This represents a very simple and cost-effective variant, so as to represent a maximum twist. Are the waves in a position in which at least one stop prevents further rotation in one direction, so no minimum torque must be applied so that the waves in the other direction can rotate each other - provided that the rotational position is not in addition to any existing Locking body set.
Vorteilhaft ist, wenn in einer Drehstellung, in der sich zumindest ein Arretierungskörper in einer Arretierungsposition befindet, zumindest zwei in jeweils verschiedenen Wellen verlaufende Zulaufkanäle bzw. Rücklaufkanäle strömungsverbunden sind. Durch die Festlegung der ersten Welle und zweiten Welle in einer Drehstellung, wenn zumindest ein Kanal strömungsverbunden ist, wird sichergestellt, dass ein Durchfluss des Betätigungsfluid durch die entsprechenden Kanäle in dieser Drehstellung über längere Zeit vorliegt und damit ein ausreichend langes und eindeutiges Signal an das Getriebe weitergegeben werden kann. Außerdem hat dies zur Folge, dass das Signal so lange besteht, bis ein Mindestdrehmoment auf den Arretierungskörper wirkt und sich dieser aus seiner Arretierungsposition bewegt.It is advantageous if, in a rotational position in which at least one locking body is in a locking position, at least two inlet channels or return channels running in different waves are flow-connected. By fixing the first shaft and second shaft in a rotational position, when at least one channel is flow-connected, it is ensured that a flow of the actuating fluid through the corresponding channels in this rotational position for a long time is present and thus a sufficiently long and clear signal to the transmission can be passed on. In addition, this has the consequence that the signal persists until a minimum torque acts on the locking body and this moves from its locking position.
Besonders vorteilhaft ist, wenn ein Arretierungskörper zwei Arretierungspositionen einnehmen kann und bei Einnehmen einer ersten Arretierungsposition der erste Zulaufkanal und der zweite Zulaufkanal miteinander über deren Kanalöffnungen strömungsverbunden sind, während der erste Rücklaufkanal und der zweite Rücklaufkanal in dieser Arretierungsposition über deren Kanalöffnungen nicht strömungsverbunden sind, sowie dass bei Einnehmen der zweiten Arretierungsposition der erste Rücklaufkanal und der zweite Rücklaufkanal miteinander über deren Kanalöffnungen strömungsverbunden sind, während der erste Zulaufkanal und der zweite Zulaufkanal in dieser Arretierungsposition über deren Kanalöffnungen nicht strömungsverbunden sind. Ähnliches kann auch erreicht werden, wenn ein Verfahren angewendet wird, bei dem es bei zwei Drehmomenten einerseits zu einer Verbindung einer Druckquelle mit einer Steuerleitung und einer Trennung einer Steuerleitung von einer Drucksenke, bzw. andererseits zu einer Trennung einer Steuerleitung von einer Druckquelle und einer Verbindung einer Drucksenke mit einer Steuerleitung kommt. Diese Ausführungsformen bzw. diese Verfahren sind insbesondere bei zweistufigen Getrieben vorteilhaft, da so bei einer reduzierten Ausführungsform sichergestellt werden kann, dass in zwei verschiedenen Drehstellungen zumindest zwei verschiedene Schaltsignale durch den Drehmomentschalter erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist hier, wenn die Schaltsignale verschiedenen hydraulischen Druckniveaus des Betätigungsfluids zugeordnet sind, bei denen über hydraulische Steuerleitungen Aktuatoren von Schaltkupplungen des Getriebes betätigt werden. Damit handelt es sich um eindeutige Schaltsignale für das Getriebe, um das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Besonders vorteilhaft ist in diesem Sinne, wenn das Drehverhalten der Wellen zueinander so gewählt wird, dass das Mindestdrehmoment, das aufgebracht werden muss, damit der Arretierungskörper die erste Arretierungsposition in Richtung zweite Arretierungsposition verlässt, dem Drehmoment entspricht, bei dem ein Schalten des Getriebes erwünscht ist. So verlässt bei Wirken eines derartigen Drehmoments der Arretierungskörper die erste Arretierungsposition, die davor strömungsverbundenen Zulaufkanäle werden derart drehverschoben, dass sie nicht mehr strömungsverbunden sind, und das durch die Strömungsverbindung an die Steuerleitung emittierte hydraulische Signal wird beendet. Die erste und zweite Welle verdrehen sich durch das Wirken des Drehmoments gegeneinander weiter in die Richtung, die das Drehmoment vorgibt. Dabei setzt sich in der Regel dieses Drehmoment aus der Differenz von den äußeren Drehmomenten, die durch die Antriebswelle bzw. das Getriebe auf die erste und zweite Welle übertragen werden, zusammen und wirkt vor allem entgegen dem Federdrehmoment, das die erste Feder ausübt, entgegen. Die Wellen verdrehen sich also weiter, bis der Arretierungskörper die zweite Arretierungsposition erreicht, und in diese hineingeschoben wird. Dadurch werden die Rücklaufkanäle strömungsverbunden, welche ein vorzugsweise gegenteiliges Signal in Bezug auf das beschriebene Signal der ersten Drehstellung generieren. Dadurch kann bei dem Getriebe ein Schaltvorgang ausgelöst werden. Bei Vermindern des Drehmoments, wird diese zweite Drehstellung durch die Arretierungsvorrichtung beibehalten, bis das Drehmoment in entgegengesetzter Richtung ein Mindestdrehmoment übersteigt, damit den Arretierungskörper aus seiner zweiten Arretierungsposition löst und sich die Wellen wieder gegenseitig in Richtung erster Drehstellung drehen. Dabei können die beschriebene erste und zweite Drehstellung so nahe aneinander liegen, dass sich bei Wechsel der Drehstellung ein direkter Übergang von der Strömungsverbindung der Zulaufkanäle zu der Strömungsverbindung der Rücklaufkanäle ergibt. Dies wird erreicht, indem der Winkelunterschied zwischen den beschriebenen Drehstellungen abhängig von der Größe der Kanalöffnungen nur wenige Grad, zum Beispiel 45° beträgt. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, eine Distanz von mehr als nur wenigen Grad vorzusehen und damit eindeutig ein Signal zu beenden bevor das andere Signal beginnt generiert zu werden.It is particularly advantageous if a locking body can assume two locking positions and, when a first locking position is taken, the first inlet channel and the second inlet channel are flow-connected to each other via their channel openings, while the first return channel and the second return channel are not flow-connected in this locking position via their channel openings, as well when the second locking position is taken up, the first return channel and the second return channel are flow-connected to one another via their channel openings, while the first inlet channel and the second inlet channel are not flow-connected in this locking position via their channel openings. The same can also be achieved if a method is used in which, at two torques, on the one hand, a connection of a pressure source to a control line and a separation of a control line from a pressure sink, and, on the other hand, a separation of a control line from a pressure source and a connection a pressure sink comes with a control line. These embodiments or these methods are particularly advantageous in the case of two-stage transmissions, since it is thus possible to ensure in a reduced embodiment that at least two different switching signals are generated by the torque switch in two different rotational positions. It is particularly advantageous here if the switching signals are assigned to different hydraulic pressure levels of the actuating fluid, in which actuators of clutches of the transmission are actuated via hydraulic control lines. These are unique shift signals for the transmission to change the gear ratio. It is particularly advantageous in this sense, when the rotational behavior of the shafts to each other is chosen so that the minimum torque that must be applied so that the locking body leaves the first locking position toward the second locking position corresponds to the torque at which a shift of the transmission is desired , Thus, when such a torque of the Arretierungskörper leaves the first locking position, the flow-connected inlet channels upstream are rotationally displaced so that they are no longer flow-connected, and by the Flow connection to the control line emitted hydraulic signal is terminated. The first and second shaft rotate by the effect of torque against each other further in the direction that dictates the torque. As a rule, this torque is composed of the difference between the external torques which are transmitted to the first and second shafts by the drive shaft or the transmission and, in particular, counteracts the spring torque exerted by the first spring. The waves continue to rotate until the locking body reaches the second locking position, and is pushed into this. As a result, the return channels are flow-connected, which generate a preferably opposite signal with respect to the described signal of the first rotational position. This can be triggered in the transmission, a switching operation. Upon decreasing the torque, this second rotational position is maintained by the locking device until the torque in the opposite direction exceeds a minimum torque, so that the locking body releases from its second locking position and the shafts rotate again toward each other in the first rotational position. The described first and second rotational position can be so close to each other that results in a change of the rotational position, a direct transition from the flow connection of the inlet channels to the flow connection of the return channels. This is achieved by the angular difference between the described rotational positions depending on the size of the channel openings only a few degrees, for example 45 °. However, it may also be advantageous to provide a distance of more than a few degrees and thus clearly finish a signal before the other signal starts to be generated.
Es kann ein ähnliches System auch bei mehrstufigen Getrieben Anwendung finden. In solchen Fällen würden für einen Arretierungskörper mehrere Arretierungspositionen vorliegen, bzw. es würden mehr Arretierungskörper mit unterschiedlichen Arretierungspositionen vorgesehen werden, sodass mehr als zwei Drehstellungen durch die Arretierungskörper festgelegt werden können. In jeder Drehstellung, in der sich zumindest ein Arretierungskörper in einer Arretierungsposition befindet, sind zumindest zwei in jeweils verschiedenen Wellen verlaufende Zulaufkanäle bzw. Rücklaufkanäle strömungsverbunden.A similar system can also be used in multi-stage transmissions. In such cases, there would be a plurality of locking positions for a locking body, or more locking bodies would be provided with different locking positions, so that more than two rotational positions can be determined by the locking body. In each rotational position in which at least one locking body is in a locking position, at least two inlet channels or return channels running in different waves are flow-connected.
Es ist auch eine Ausführungsvariante möglich, in der ein Arretierungskörper zumindest eine Arretierungsposition in einer Drehstellung zwischen der ersten und der zweiten Drehstellung einnehmen kann. In dieser Zwischendrehstellung sind vorzugsweise weder Zulaufkanäle, noch Rücklaufkanäle strömungsverbunden, wodurch kein Ausgangssignal erzeugt wird. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung derart ausgeführt ist, dass das Getriebe in diesem Zustand nicht schaltet, während es bei Erhalt eines der beiden Signale eine Stufe höher oder niedriger schaltet. Gegebenenfalls kann es zwar vorteilhaft sein, auch in dieser Zwischenstellung Zulaufkanäle bzw. Rücklaufkanäle strömungstechnisch zu verbinden, allerdings kann schon die Führung nur eines ersten und zweiten Zulaufkanals sowie nur eines ersten und zweiten Rücklaufkanals ausreichend sein, um eine Vorrichtung zu erhalten, die ein dreistufiges oder noch mehr stufiges Getriebe schalten kann.A variant embodiment is also possible, in which a locking body can assume at least one locking position in a rotational position between the first and the second rotational position. In this intermediate rotary position, preferably neither inlet channels nor return channels are flow-connected, whereby no output signal is generated. This may be advantageous if the device is designed such that the transmission does not switch in this state, while it switches one level higher or lower upon receipt of one of the two signals. Although it may be advantageous to fluidly connect inlet channels or return channels also in this intermediate position, however, even the guidance of only a first and second inlet channel and only a first and second return channel may be sufficient to obtain a device having a three-stage or can switch even more multi-stage transmission.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung; -
2 einen Drehmomentschalter einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Drehstellung in einem Schnitt gemäß einer LinieI -I in3 ; -
3 den Drehmomentschalter in einem Schnitt gemäß der LinieIII -III in2 ; -
4 diesen Drehmomentschalter in einer Zwischendrehstellung in einemSchnitt analog zu 2 ; -
5 den Drehmomentschalter in einer zweiten Drehstellung in einem Schnitt gemäß der LinieV -V in5 ; -
6 den Drehmomentschalter in einem Schnitt gemäß der LinieVI -VI in5 .
-
1 a device according to the invention in a schematic representation; -
2 a torque switch of a device according to the invention in a first rotational position in a section along a lineI -I in3 ; -
3 the torque switch in a section along the lineIII -III in2 ; -
4 this torque switch in an intermediate rotational position in a section analogous to2 ; -
5 the torque switch in a second rotational position in a section along the lineV -V in5 ; -
6 the torque switch in a section along the lineVI -VI in5 ,
Das Getriebe
Die erste Schaltkupplung
In den
In der in
In
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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Owner name: AVL LIST GMBH, AT Free format text: FORMER OWNER: AVL COMMERCIAL DRIVELINE & TRACTOR ENGINEERING GMBH, STEYR, AT |
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R018 | Grant decision by examination section/examining division |