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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein landwirtschaftliches Arbeitsgerät, umfassend:
- einen Antriebsmotor,
- einen zwischen den Antriebsmotor und einem oder mehreren angetriebenen Elementen des Arbeitsgeräts eingefügten Antriebsstrang,
- eine in den Antriebsstrang eingefügte, mittels eines fremdkraftbetätigten Aktors abschaltbare Einrichtung,
- eine in den Antriebsstrang eingefügte, mechanische Überlastkupplung,
- und eine elektronische Steuereinheit, die mit dem fremdkraftbetätigten Aktor verbunden und konfiguriert ist, den Aktor anzuweisen, den Antriebsstrang zu öffnen, falls ein gemessenes, vom Antriebsstrang übertragenes Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, der von einem maximalen von der Überlastkupplung übertragbaren Drehmoment abhängt,
- sowie eine Kombination aus einem Trägerfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem lösbar daran anbringbaren Arbeitsgerät mit einer derartigen Antriebsanordnung.
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Stand der Technik
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Landwirtschaftliche Maschinen umfassen in vielen Fällen antreibbare Arbeitsgeräte, die mit Erntegut oder dem Boden zusammenwirken und gegen Überlast abzusichern sind, um bei Überlastung (z.B. Verstopfung eines Erntevorsatzes oder Anprall eines Bodenbearbeitungsgeräts gegen einen Stein) eine Beschädigung des Arbeitsgeräts oder des Antriebsstrangs zu vermeiden.
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Als Überlastsicherung verwendet man üblicherweise in den Antriebsstrang des Arbeitsgeräts eingefügte, mechanische Überlastkupplungen, die beispielsweise als Nockenschaltkupplung (s.
DE 36 35 163 A1 ) oder Reibkupplung (s.
DE 31 51 486 C1 ) ausgeführt sein können. Die Nockenschaltkupplungen haben den Nachteil, dass beim Öffnen im Überlastfall relativ große Drehmomentspitzen entstehen, die den Antriebsstrang zusätzlich belasten und dessen Lebensdauer reduzieren können. Bei Verwendung einer Reibscheibenkupplung entstehen diese Drehmomentspitzen nicht. Allerdings entsteht während des Rutschens Wärme, welche in kurzer Zeit zu Beschädigungen der Kupplung führen kann.
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Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Zug- oder Trägerfahrzeuge, die ein landwirtschaftliches Arbeitsgerät über ein Feld bewegen und einen Antriebsmotor umfassen, der über eine trennbare Zapfwellenkupplung mit einem Zapfwellenausgang zum Anschluss des Antriebsstrangs des Arbeitsgeräts in Verbindung steht, mit einem Sensor zur Erfassung des Drehmoments am Zapfwellenausgang auszustatten, der mit einer Steuereinheit verbunden ist, die bei Überschreitung eines Schwellenwerts die Zapfwellenkupplung ausschaltet, um Schäden im Zapfwellenantrieb zu verhindern (s.
DE 101 45 588 A1 ), wobei das aktuelle Drehmoment anhand der Drehzahlunterschiede am Ein- und Ausgang einer Überlastkupplung erfasst werden kann (
DE 39 06 050 C2 ). Bei derartigen Anordnungen kann das Abschaltmoment auch vom Arbeitsgerät (
DE 29 10 365 A1 ) und dessen Betriebszustand abhängen (
DE 34 34 825 A1 ). Hier befindet sich die Überlastkupplung demnach an Bord des Trägerfahrzeugs, während das Gerät nicht mit einer eigenen Überlastkupplung versehen ist, was den Nachteil hat, dass das Gerät beschädigt werden kann, wenn die trägerfahrzeugseitige Abschaltung nicht funktionieren sollte.
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Anstelle einer schaltbaren Zapfwellenkupplung kann auch ein hydrostatisches Getriebe treten, das im Falle eines Überschreitung eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet wird, welches anhand des Drucks im hydrostatischen Getriebe erfasst und mit einem Maximalwert verglichen wird, der für einen anzutreibenden Erntevorsatz anhand einer Eingabeeinrichtung oder eines dem Arbeitsgerät zugeordneten Speichers definierbar ist (
EP 3 348 135 A1 ). Auch hier ist das Gerät nicht mit einer eigenen Überlastkupplung versehen, sodass die im vorhergehenden Absatz aufgeführten Nachteile vorliegen. Zudem wird durch Trägheiten im Hydrauliksystem, der Signalauswertung und der Aktorik eine gewisse Zeit zum Abschalten des Antriebs benötigt. Im Falle einer abrupten Überlast (z.B. durch einen großen Fremdkörper im Einzug des Erntevorsatzes) kann die Verzögerung zwischen Eintreten der Überlast und tatsächlich abgeschaltetem Antrieb ebenfalls zu Beschädigungen an Antriebselementen führen.
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Es wurde auch vorgeschlagen (
EP 2 151 156 A2 ), eine mechanische Überlastkupplung im Antriebsstrang einer Ballenpresse mit einer Zapfwellenkupplung eines Traktors zu kombinieren, um zur Verhinderung von Verstopfungen der Ballenpresse die Zapfwellenkupplung bereits dann zu öffnen, wenn das Signal eines Sensors zur Erfassung des Drehmoments im Antriebsstrang einen ersten Schwellenwert überschreitet, der kleiner als das Abschaltmoment der Überlastkupplung ist. Anschließend veranlasst eine Steuereinheit wieder ein Schließen der Zapfwellenkupplung, nunmehr jedoch mit einem vergrößerten Abschaltmoment, das größer als das Abschaltmoment der Überlastkupplung ist. Eine Beseitigung einer Verstopfung kann somit mit einem höheren Drehmoment als im normalen Arbeitsbetrieb erfolgen, das auch größer als das Abschaltmoment der Überlastkupplung sein kann. Der erste Schwellenwert kann als Absolutwert oder Prozentsatz des Abschaltmoments der Überlastkupplung durch den Bediener über eine Bedienerschnittstelle des Traktors eingegeben oder gemeinsam mit dem Abschaltmoment der Überlastkupplung aus einer Speichereinrichtung der Ballenpresse ausgelesen werden. Hier wird davon ausgegangen, dass das Abschaltmoment der Überlastkupplung fest vorgegeben ist und sich nicht über die Zeit verändert. Durch ein (zumindest im Falle des Beseitigens der Verstopfung mögliches) Rutschen der Kupplung kommt es jedoch zu Verschleiß an den Reibelementen der Überlastkupplung, was zur Reduzierung des Auslösemoments führt. Es kann der Punkt erreicht werden, an dem das Auslösemoment soweit reduziert ist, dass der erste Schwellenwert unterschritten wird und somit eine Drehmomentbegrenzung nur noch durch die mechanische Überlastkupplung erfolgt, mit den eingangs genannten Nachteilen des dann entstehenden Verschleißes.
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Aufgabe
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Antriebsanordnung für ein landwirtschaftliches Arbeitsgerät sowie eine Kombination aus einem Trägerfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einem lösbar daran anbringbaren Arbeitsgerät mit einer derartigen Antriebsanordnung bereitzustellen, bei dem und der die oben erwähnten Nachteile nicht oder in einem verminderten Maße zu erwarten sind.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 8 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Eine Antriebsanordnung für ein landwirtschaftliches Arbeitsgerät umfasst einen Antriebsmotor, einen zwischen den Antriebsmotor und einem oder mehreren angetriebenen Elementen des Arbeitsgeräts eingefügten Antriebsstrang, eine in den Antriebsstrang eingefügte, mittels eines fremdkraftbetätigten Aktors abschaltbare Einrichtung, eine in den Antriebsstrang eingefügte, mechanische Überlastkupplung, die insbesondere als Reibkupplung ausgeführt ist, und eine elektronische Steuereinheit, die mit dem fremdkraftbetätigten Aktor verbunden und konfiguriert ist, den Aktor anzuweisen, den Antriebsstrang zu öffnen, falls ein gemessenes, vom Antriebsstrang übertragenes Drehmoment einen Schwellenwert überschreitet, der von einem maximalen von der Überlastkupplung übertragbaren Drehmoment abhängt. Die Steuereinheit ist konfiguriert, das maximale von der Überlastkupplung übertragbare Drehmoment selbsttätig anhand eines sensorisch erfassten Unterschieds der Ein- und Ausgangsdrehzahlen der Überlastkupplung und des dabei gemessenen, vom Antriebsstrang übertragenen Drehmoments zu erfassen.
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Mit anderen Worten umfasst die Antriebsanordnung einen Antriebsmotor, der als Verbrennungs- oder Elektromotor ausgeführt sein kann und über einen Antriebsstrang, in den in beliebiger Reihenfolge hintereinander (d.h. in Serie) eine mittels eines Aktors abschaltbare Einrichtung und eine mechanische Überlastkupplung eingefügt sind, eines oder mehrere Elemente eines Arbeitsgeräts antreibt. Eine Steuereinheit erfasst im Betrieb selbsttätig das maximale Drehmoment, das von der mechanischen Überlastkupplung übertragen werden kann, indem das aktuelle Drehmoment und die Drehzahlen am Ein- und Ausgang der Überlastkupplung durch Sensoren gemessen werden und die Steuereinheit bei einem erstmaligem Vorliegen eines Drehzahlunterschieds am Ein- und Ausgang der Überlastkupplung von einem Ansprechen der Überlastkupplung ausgeht und das in diesem Fall vorliegende Drehmoment als maximales Drehmoment erkennt und letzteres nachfolgend als Grundlage für die Kontrolle des Aktors zwecks Abschaltung der abschaltbaren Einrichtung verwendet, um den Antriebsstrang zum Schutz der Überlastkupplung und des angetriebenen Elements aufzutrennen, falls das vom Antriebsstrang übertragene Drehmoment oberhalb eines Wertes (der einen Bruchteil oder Prozentsatz von weniger als 100 % des maximalen Drehmoments betragen kann, z.B. 90 % davon) liegt, der vom maximalen Drehmoment abhängt.
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Auf diese Weise wird der Antriebsstrang sowohl mechanisch (durch die mechanische Überlastkupplung) als auch elektronisch (durch die Steuereinheit und die mittels des Aktors abschaltbare Einrichtung) geschützt, wobei das Abschaltmoment der abschaltbaren Einrichtung selbsttätig an den Verschleißzustand der mechanischen Überlastkupplung angepasst wird. Die oben erwähnten Nachteile werden somit vermieden oder liegen nur noch in vermindertem Umfange vor.
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Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, Daten hinsichtlich des erfassten, maximalen von der Überlastkupplung übertragbaren Drehmoments in einer Speichereinrichtung abzulegen, der physisch mit dem Arbeitsgerät oder einem mit dem Antriebsmotor gekoppelten Trägerfahrzeug assoziiert ist, und im nachfolgendem Betrieb (auch nach Abschalten und Wiederanfahren des Antriebsmotors der Antriebsanordnung, d.h. unter Umständen auch noch nach Tagen, Wochen oder Jahren) aus der Speichereinrichtung auszulesen und bei der Ansteuerung des Aktors zu berücksichtigen.
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Die abschaltbare Einrichtung kann ein hydrostatisches Getriebe mit einer verstellbaren Hydropumpe und einem Hydromotor umfassen und der Aktor zur Verstellung der Hydropumpe eingerichtet sein, wie es in der
EP 3 348 135 A1 im Detail offenbart wird, deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Bei einer anderen Ausführungsform ist die abschaltbare Einrichtung eine abschaltbare, mechanische Zapfwellenkupplung, wie sie in der
EP 2 151 156 A2 beschrieben wird, deren Offenbarung ebenfalls durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.
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Die Steuereinheit kann mit einem zur Erzeugung von mit dem Antriebsmoment des Hydromotors korrelierten Signalen eingerichteten Sensor verbunden sein, welche Signale das vom Antriebsstrang übertragene Drehmoment repräsentieren, und die Steuereinheit betreibbar sein, basierend auf den Signalen des Sensors und den Daten hinsichtlich des erfassten, maximalen von der Überlastkupplung übertragbaren Drehmoments im Falle einer Überschreitung des maximalen vom Antriebsstrang übertragenen Drehmoments den Aktor zu kommandieren, die Hydropumpe im Sinne einer Abschaltung des Antriebs des Hydromotors zu verstellen. Der Sensor kann eingerichtet sein, einen hydraulischen Betriebsparameter des hydraulischen Antriebsstrangs zu erfassen, insbesondere den am Hydromotor anliegenden Druck. Das Drehmoment kann jedoch auch durch einen beliebigen, anderen Sensor (s.
EP 2 151 156 A2 ) erfasst werden.
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Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, das erfasste maximale von der Überlastkupplung übertragbare Drehmoment auf einer Bedienerschnittstelle anzuzeigen und/oder falls es unterhalb eines vorgestimmten Werts liegt, eine entsprechende Information auf der Bedienerschnittstelle anzuzeigen. Der Bediener kann somit nötigenfalls rechtzeitig für einen Austausch einer abgenutzten Überlastkupplung sorgen.
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Das mit dem Antriebsmotor ausgestattete Trägerfahrzeug kann eine selbstfahrende Erntemaschine sein, während das Arbeitsgerät ein Erntevorsatz sein kann. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Trägerfahrzeug ein Ackerschlepper und das Arbeitsgerät ein Bodenbearbeitungsgerät, z.B. eine Kreiselegge.
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Figurenliste
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Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers,
- 2 eine schematische Draufsicht auf die Antriebsanordnung des Erntevorsatzes der Erntemaschine und die zugehörige Hydraulik, und
- 3 ein Flussdiagramm, nach dem die Steuereinheit der Erntemaschine arbeitet.
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Erntemaschine und Erntevorsatz
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In der 1 ist eine Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers in schematischer Seitenansicht dargestellt. Die Erntemaschine 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 in Form eines Aufnehmers einsehbar ist. Mittels eines Aufnehmers 104 des Erntevorsatzes 20 vom Boden aufgenommenes Erntegut, z. B. Gras oder dergleichen wird über eine Querförderschnecke 110 des Erntevorsatzes 20 einem Einzugsförderer 22 mit Vorpresswalzen, die innerhalb eines Einzugsgehäuses 24 an der Frontseite des Feldhäckslers 10 angeordnet sind und einer unterhalb der Fahrerkabine 18 angeordneten Häckseleinrichtung 26 in Form einer Häckseltrommel zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 28 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 30. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsrichtung V der Erntemaschine 10, die in der 1 nach rechts verläuft. Ein Niederhalter 106 des Erntevorsatzes 20 ist mittels eines Aktors 102 höhenverstellbar, um den Niederhalter 106 im Erntebetrieb in einer der Aufnehmertrommel 104 des Erntevorsatzes 20 benachbarten Stellung und beim Reversieren in einer demgegenüber angehobenen Stellung positionieren zu können. Der Niederhalter 106 könnte auch als an sich bekannter Rollenniederhalter ausgeführt sein.
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Antriebsanordnung
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf die Antriebsanordnung der Erntemaschine 10. Im rückwärtigen Bereich der Erntemaschine 10 befindet sich ein als Antriebsmotor 32 dienender Verbrennungsmotor insbesondere in Form eines Dieselmotors, der mit Längsträgern und/oder Querträgern des Rahmens 12 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 32 erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 bis etwa zum rückwärtigen Ende des Rahmens 12 und umfasst eine Kurbelwelle 34, die sich nach vorn aus dem Gehäuse des Verbrennungsmotors 32 heraus erstreckt. Die Kurbelwelle 34 treibt eine sich horizontal und nach vorn erstreckende Ausgangswelle 36 an.
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Die Ausgangswelle 36 ist an ihrem vorderen Ende mit einem Winkelgetriebe 38 verbunden, das sich aus einem ersten Kegelzahnrad 40, welches über eine Kupplung 42 mit der Längswelle 36 verbunden ist, und aus einem zweiten Kegelzahnrad 44 zusammensetzt, das mit dem ersten Kegelzahnrad 40 kämmt. Die Drehachse des zweiten Kegelzahnrads 44 erstreckt sich horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung. Das zweite Kegelzahnrad 44 ist mit einer Welle 46 verbunden, die eine Riemenscheibe 48 antreibt. Die Riemenscheibe 48 wird von einem Treibriemen 50 umschlungen, der auch eine Riemenscheibe 52 für den Antrieb der Fördereinrichtung 28 und eine Riemenscheibe 54 zum Antrieb der Häckseleinrichtung 26 umschlingt. Das Winkelgetriebe 38, die Welle 46, die Riemenscheiben 48 und 54 und der Triebriemen 50 bilden einen Antriebsstrang, der die Ausgangswelle 36 mit der Häckseleinrichtung 26 verbindet.
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Die Längswelle
36 trägt zwischen der Kupplung
42 und dem Gehäuse des Verbrennungsmotors
32 zusätzlich ein am Umfang verzahntes Zahnrad
56, das mit einem weiteren Zahnrad
58 kämmt, welches über eine Welle
60 ein Pumpenaggregat
62 antreibt, das zur Versorgung der Hydromotoren zum Antrieb der Räder
14,
16, eines über ein Getriebe
64 zum Antrieb des Einzugsförderers
22 dienenden Hydromotors
78 und anderer hydraulisch angetriebener Komponenten der Erntemaschine
10 dient. Einzelheiten zu einem möglichen Antrieb des Hydromotors
78, dessen Pumpe ebenfalls durch die Welle
46 angetrieben werden könnte, lassen sich der
DE 10 2013 214 986 A1 und dem dort zitierten Stand der Technik entnehmen. Die Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine
10 ist durch einen Aktor
100 steuerbar, der beispielsweise die Stellung einer Schwenkplatte der Pumpe und/oder des Motors im hydrostatischen Antriebssystem der Räder
14 und ggf. 16 beeinflussen kann.
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Die Welle 46 steht in der dargestellten Ausführungsform permanent mit einer Hydropumpe 66 mit verstellbarer Verdrängung und Flussrichtung in Antriebsverbindung. Die Hydropumpe 66 ist hydraulikfluidleitend in einem geschlossenen Kreis mit einem Hydromotor 68 verbunden, der ein festes Schluckvolumen aufweist und zum Antrieb der angetriebenen Elemente des Erntevorsatzes 20 dient, bei dem es sich auch um einen Mähvorsatz zur Maisernte oder Erzeugung von Ganzpflanzensilage handeln könnte. Der Hydromotor 68 umfasst eine Ausgangswelle 118, die über eine an Bord des Erntevorsatzes 20 angeordnete, mechanische Überlastkupplung 112 mit den angetriebenen Elementen des Erntevorsatzes 20 gekoppelt ist, bei denen es sich im dargestellten Beispiel um die Querförderschnecke 110 und die Aufnehmertrommel 104 handelt. Die Drehzahlen an der Ein- und Ausgangsseite der Überlastkupplung 112 werden durch zugeordnete Drehzahlsensoren 114 und 116 überwacht. Die Überlastkupplung 112 ist insbesondere als an sich bekannte Reibscheibenkupplung ausgeführt. Die Drehzahlsensoren müssen nicht direkt mit der Antriebs- und Abtriebsseite der Überlastkupplung 112 zusammenwirken, sondern können an beliebiger Stelle des Antriebsstrangs stromab des Hydromotors 68 bzw. der Überlastkupplung 112 angeordnet sein, wobei ggf. bereits vorhandene Sensorik innerhalb des Antriebsstrangs - z.B.: in vorhandenen Reduziergetrieben o.ä. - verwendet werden und/oder bekannte Übersetzungsverhältnisse genutzt werden kann oder können.
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Ein Auslass
82 der Hydropumpe
66 und ein Einlass
86 des Hydromotors
68 sind durch eine erste Druckleitung
84 direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von weiteren Ventilen o. ä., untereinander verbunden. Ein Einlass
80 der Hydropumpe
66 und ein Auslass
72 des Hydromotors
68 sind durch eine zweite Druckleitung
84' direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von Ventilen o. ä. untereinander verbunden. Der Hydromotor
68 kann sich an Bord der Erntemaschine
10 befinden und über eine Kupplungsanordnung mechanisch mit den angetriebenen Elementen des Erntevorsatzes gekoppelt werden (vgl.
DE 10 2010 028 605 A1 ) oder er befindet sich direkt auf dem Erntevorsatz
20 und wird durch die (in dieser Ausführungsform trennbaren) Leitungen
84,
84' mit der Erntemaschine
10 verbunden.
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Eine Steuereinheit 70 steuert einen Aktor 76 an, der die Flussrate und Flussrichtung der Hydropumpe 66 beeinflusst. Zudem ist die Steuereinheit 70 mit einem Aktor 94, der die Kupplung 42 öffnet und schließt, mit einer in der Fahrerkabine 18 angeordneten Bedienereingabeeinrichtung 98 mit integrierter Anzeigeeinheit, dem die Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine 10 beeinflussenden Aktor 100, dem Aktor 102 des Niederhalters 106 und einem Sensor 110 zur Erfassung der Stellung eines Fahrhebels 108 verbunden.
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Im dargestellten Beispiel umfasst der Antriebsstrang der angetriebenen Elemente 110, 104 des (als Beispiel für ein Arbeitsgerät dienenden) Erntevorsatzes 20 u.a. die Hydropumpe 66 und den Hydromotor 68 (die als in den Antriebsstrang eingefügte, mittels des fremdkraftbetätigten Aktors 76 abschaltbare Einrichtung dienen) sowie die in Serie mit der abschaltbaren Einrichtung geschaltete, mechanische Überlastkupplung 112.
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Betrieb der Erntemaschine
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Die Bedienereingabeeinrichtung 98 ermöglicht es dem Bediener, einen (Straßen-) Fahrbetrieb auszuwählen, in dem die Kupplung 42 geöffnet ist und weder die Häckseleinrichtung 26 noch der Einzugsförderer 22 angetrieben wird, da dann auch der weitere Hydromotor 78 nicht angetrieben wird. Auch die Hydropumpe 66 und somit die angetriebenen Elemente des Erntevorsatzes 20 stehen wegen der geöffneten Kupplung 42 still. Die Räder 14 und ggf. (bei Allradantrieb) auch 16 werden über ihre Hydromotore und das Pumpenaggregat 62 angetrieben.
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Weiterhin ermöglicht die Bedienereingabeeinrichtung
98 dem Bediener, eine erste Betriebsart (Erntebetrieb) auszuwählen, in dem die Kupplung
42 geschlossen ist und die Häckseleinrichtung
26 und die Fördervorrichtung
28 über den Triebriemen
50 angetrieben werden. Die Welle
46 treibt dann auch die Hydropumpe
66 an, welche über die erste Leitung
84 den Hydromotor
68 mit unter Druck stehenden Hydraulikfluid beaufschlagt, der wiederum den Erntevorsatz
20 antreibt. Der Einzugsförderer
22 wird dann vom Pumpenaggregat
62 über den weiteren Hydromotor
78 angetrieben. Der Aktor
76 wird durch die Steuereinheit
70 derart angesteuert, dass sich eine gewünschte Einzugsgeschwindigkeit der angetriebenen Elemente
104,
110 des Erntevorsatzes
20 ergibt, die durch die Bedienereingabeeinrichtung
98 eingegeben werden kann oder selbsttätig durch die Steuerung anhand von Messwerten von Sensoren vorgegeben wird, die Eigenschaften des Ernteguts erfassen, wie Feuchtigkeit oder Verdichtbarkeit, oder durch in einer Speichereinrichtung
90 des Erntevorsatzes
20 abgelegte Daten definiert wird oder von der Vortriebsgeschwindigkeit V und/oder der Schnittlänge abhängt (s.
WO 02/056672 A1 und
EP 1 609 351 A1 ) oder fest vorgegeben ist. Die Speichereinrichtung
90 kann mit der Steuereinheit
70 über ein Bussystem verbunden werden oder drahtlos mit der Steuereinheit
70 kommunizieren, über ein beliebiges Protokoll.
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In der ersten Betriebsart strömt das Hydraulikfluid vom Auslass 82 der Hydropumpe 66 durch die Leitung 84 zum Einlass des Hydromotors 68 und von dessen Auslass 72 durch die Leitung 84' zum Einlass 80 der Hydropumpe. Die Begriffe Einlass und Auslass beziehen sich demnach auf die Flussrichtung des Hydraulikfluids im Erntebetrieb, die auch durch den Pfeil in der 2 repräsentiert wird. Die Steuereinheit 70 ist mit einem Drucksensor 88 verbunden, der den Druck in der Leitung 84 misst, und einem Drucksensor 88' zur Messung des Drucks in der Leitung 84'.
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In der ersten Betriebsart (Erntebetrieb) geht die Steuereinheit 70 nach dem Flussdiagramm der 3 vor. Es ist demnach ein Erntevorsatz 20 mit einer mechanischen Überlastkupplung 112 mit der Erntemaschine 10 verbunden und in der Speichereinrichtung 90 des Erntevorsatzes 20 sind Daten hinsichtlich des Auslösemoments der Überlastkupplung 112 abgelegt, d.h. des maximalen von der Überlastkupplung 112 übertragbaren Drehmoments, das nicht zur Abschaltung der Überlastkupplung 112 führt (Schritt 302). Diese Daten können bei einem fabrikneuen Erntevorsatz 20 werksseitig vorgegeben sein, werden im Betrieb (vgl. unten) aber nötigenfalls angepasst. Zudem ist (Schritt 304) die Erntemaschine 10 mit einem hydraulischen Antrieb (Pumpe 66 und Motor 68) des Erntevorsatzes 20 ausgestattet und (Schritt 306) der Erntevorsatz 20 an der Erntemaschine 10 angebracht.
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Im Betrieb entnimmt die Steuereinheit
70 aus der Speichereinrichtung
90 die dort abgelegten Daten hinsichtlich des maximalen Drehmoments (Schritt
308) und aus einem Speicher der Steuereinheit
70 Antriebsparameter der Erntemaschine
10 (Schritt
310), um im Schritt
312 Druckgrenzen dp und dp' zu bestimmen. Das maximale Drehmoment der Überlastkupplung
112 (Schritt
308) wird in einen Druckunterschied dp in den Leitungen
84 und
84' umgerechnet, der anhand der Antriebsparameter der Erntemaschine
10 (Schritt
310) bestimmt wird (hierzu Näheres in
EP 3 348 135 A1 ). Zur Überlastabschaltung der Antriebsanordnung wird eine Druckgrenze dp' unterhalb von dp festgelegt, welche auch Toleranzen der Überlastkupplung
112 berücksichtigen kann, um ein Auslösen der Überlastkupplung
112 während des normalen Erntebetriebs zu vermeiden. So kann die Druckgrenze dp' beispielsweise 90 % von dp betragen.
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Im Betrieb der Erntemaschine 10 (Schritt 314) wird dann im Schritt 316 der Unterschied der Drücke in den Leitungen 84 und 84' bestimmt, anhand der Signale der Sensoren 88 und 88'. Ist der Unterschied im Schritt 318 nicht größer als die Druckgrenze dp', folgt wieder der Schritt 316 und ansonsten der Schritt 320, in dem die Steuereinheit 70 den Aktor 76 kommandiert, den Antrieb des Erntevorsatzes 20 abzuschalten.
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Parallel zu den Schritten 316 und 318 wird im Schritt 322 die Drehzahldifferenz am Ein- und Ausgang der Überlastkupplung 112 mittels der Drehzahlsensoren 114 und 116 durch die Steuereinheit 70 ermittelt, und solange im Schritt 324 keine erkennbare Drehzahldifferenz vorliegt, folgt wieder der Schritt 322. Anderenfalls erfolgt der Schritt 326, in dem ein neuer Differenzdruck dp'' bestimmt wird. Dieser neue Differenzdruck dp'' ist jener Druck, bei dem die Überlastkupplung 112 (zum Zeitpunkt einer erkannten Drehzahldifferenz) angefangen hat, den Antriebsstrang zu trennen. Auf den Schritt 326 folgen die Abschaltung des Antriebs im Schritt 320 und gleichzeitig die Schritte 312 und 328. In letzterem wird (analog zu Schritt 312) ein neues Drehmoment bestimmt, bei dem die Überlastkupplung 112 ausgelöst hat und in der Speichereinrichtung 90 abgelegt. Im weiteren Betrieb wird der neue Differenzdruck dp'' als dp verwendet (oder der Differenzdruck dp in Richtung von dp'' angepasst, zum Beispiel mit einer gewissen Trägheit, um Fehlmessungen, Rauschen o.ä. nicht zu stark zu berücksichtigen), um im Schritt 312 wieder eine neue Druckgrenze dp' festzulegen, analog zu Schritt 312. Der Abschaltdruck des Aktors 76 wird demnach basierend auf einer Messung des Abschaltmoments der Überlastkupplung 112 selbsttätig festgelegt.
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Im Schritt
320 kann eine Warnung an den Bediener über die Anzeigeeinheit der Bedienereingabeeinrichtung
98 ausgegeben werden, um den Bediener über die Abschaltung des Erntevorsatzes
20 zu informieren. Zudem kann die Steuereinrichtung
70 den Aktor
100 anweisen, die Erntemaschine
10 anzuhalten und ein weiterer Aktor angewiesen werden, den Hydromotor
78 zum Stillstand zu bringen. Der weitere Aktor kann eine Taumelscheibe der dem Hydromotor
78 zugeordneten Pumpe im Pumpenaggregat
62 und/oder des Hydromotors
78 verstellen (vgl. 10 2013 214 986 A1). Im Falle, dass die Sensoren
88,
88' eine Überschreitung des Drehmoments der Überlastkupplung
112 nachweisen, kann demnach der Antrieb des Erntevorsatzes
20 und des Einzugsförderers
22 angehalten und die Erntemaschine
10 gestoppt werden. Auch kann die in der
EP 3 348 135 A1 beschriebene Vorgehensweise zum Reversieren des Erntevorsatzes
20 und/oder zur Geschwindigkeitssteuerung der Erntemaschine
10 im Erntebetrieb zur Anwendung kommen.
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Durch die Kenntnis von dp'', welches dem tatsächlichen Auslösemoment der Überlastkupplung 112 zugeordnet ist, ist es möglich zu erkennen, wann die Überlastkupplung 112 soweit verschlissen ist, dass sie ersetzt werden muss. Hierzu kann eine weitere Schwelle dp''' (oder ein zugehöriges Drehmoment) in der Steuereinheit 70 und/oder in der Speichereinheit 90 hinterlegt werden. Sobald dp'' nicht mehr größer als dp''' ist, wird über die Anzeigeeinheit der Bedienereingabeeinrichtung 98 eine Meldung an den Fahrer gegebenen, dass die Überlastkupplung 112 verschlissen ist und ersetzt werden muss. Ebenso ist es möglich, bereits vor Erreichen dieser Schwelle das Verhältnis (dp' - dp'')/(dp' - dp''') - was dem momentanen Verschleißgrad der Überlastkupplung 112 entspricht - für den Fahrer über die Anzeigeeinheit der Bedienereingabeeinrichtung 98 einsehbar zu machen. Da es vorkommen kann, dass eine Erntemaschine 10 mit unterschiedlichen Erntevorsätzen 20 vom gleichen Typ (und derselbe Erntevorsatz 20 mit unterschiedlichen Erntemaschinen 20) betrieben werden kann, ist es zweckmäßig, dass zumindest der Wert dp bzw. dessen zugeordnetes Auslösemoment auf der Speichereinrichtung 90 des Erntevorsatzes 20 hinterlegt wird und nach Anbringung des Erntevorsatzes 20 an der Erntemaschine 10 an die Steuereinheit 70 der Erntemaschine 10 übermittelt wird, wie oben ausgeführt. In Situationen, in denen dp durch dp'' (bzw. das zugehörige maximale Drehmoment, Schritt 328 und 302) aktualisiert wird, wird auch der in der Speichereinheit 90 des Erntevorsatzes 20 gespeicherte Wert angepasst werden. Es wäre alternativ oder zusätzlich denkbar, das maximale Drehmoment der Überlastkupplung 112 in einem Speicher der Steuereinheit 70 der Erntemaschine 10 abzulegen, gemeinsam mit einer eindeutigen Identifikation des zugehörigen Erntevorsatzes 20, z.B. der Seriennummer, oder ihn für die Steuereinheit 70 drahtlos, z.B. über eine Internetverbindung und eine Cloud verfügbar zu machen.
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Der Erntevorsatz
20 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Aufnehmer. Er könnte auch durch einen Erntevorsatz für Mais (vgl. beispielsweise
EP 0 760 200 A1 ) oder ein Schneidwerk eines Mähdreschers ersetzt werden. Auch könnte die hier als Beispiel für ein Trägerfahrzeug beschriebene Erntemaschine
10 ein Mähdrescher oder ein Baumwollpflücker oder ein Zuckerrohrernter oder eine Mähmaschine sein, d.h. das Erntegut muss nicht unbedingt vom Erntevorsatz
20 in die Erntemaschine
10 gefördert werden. Auch könnte das Trägerfahrzeug als Ackerschlepper ausgeführt sein, während das Arbeitsgerät ein beliebiges, damit verbundenes Gerät zur Ernte oder Bodenbearbeitung oder einen beliebigen anderen Zweck sein könnte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3635163 A1 [0003]
- DE 3151486 C1 [0003]
- DE 10145588 A1 [0004]
- DE 3906050 C2 [0004]
- DE 2910365 A1 [0004]
- DE 3434825 A1 [0004]
- EP 3348135 A1 [0005, 0013, 0030, 0033]
- EP 2151156 A2 [0006, 0013, 0014]
- DE 102013214986 A1 [0021]
- DE 102010028605 A1 [0023]
- WO 02/056672 A1 [0027]
- EP 1609351 A1 [0027]
- EP 0760200 A1 [0035]
