DE102022003253A1 - Method for determining a cable pulling force of a traction device for a commercial vehicle - Google Patents
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Abstract
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Seilzugkraft (FO), einer von einer Tragstruktur eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs über einen Kraftheber getragene Seil-Zugkrafteinrichtung (6), wobei vereinfacht dargestellt, der Kraftheber mindestens einen Oberlenker (10) und mindestens einen Unterlenker (12) mit Hubstrebe (13) und Verbindungsgelenken aufweist.
[0002] Die Seilzugkraft (FO) wird in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Größen ermittelt:
- einer an einer Verbindung (21) zwischen Oberlenker (10) und Zugkrafteinrichtung (9) angreifenden und entlang des Oberlenkers (10) wirksamer Zuglast (FO)
- einem Winkel (α) (11) mit einem Versatz der Kraftanlenkpunkte und variablen Verbindung zwischen dem Oberlenker (10) und der Seil-Zugkraftrichtung-Horizontalen (7).
The invention relates to a method for determining a cable pulling force (FO), a cable pulling force device (6) carried by a support structure of an agricultural vehicle via a power lift, in which, in simplified form, the power lift has at least one upper link (10) and at least one lower link (12) with lifting strut (13) and connecting joints.
[0002] The cable pulling force (FO) is determined depending on at least one of the following variables:
- a tensile load (FO) acting on a connection (21) between the upper link (10) and the traction device (9) and acting along the upper link (10).
- an angle (α) (11) with an offset of the force articulation points and a variable connection between the top link (10) and the cable tensile force direction horizontal (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Seilzugkraft, einer von einer Tragstruktur eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs über einen Kraftheber getragene Seil-Zugkrafteinrichtung.The invention relates to a method for determining a cable pulling force of a cable pulling force device carried by a support structure of an agricultural vehicle via a power lift.
Ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug ist z.B. ein Traktor oder Schlepper. Bei der Tragstruktur handelt es sich um eine tragende Struktur des Fahrzeugs, z.B. um einen Rahmen oder andere tragende Teile. Oberlenker und Unterlenker des Krafthebers sind an der Tragstruktur vorzugsweise schwenkbar gelagert bzw. angelenkt, um die jeweilige erforderlichenfalls in unterschiedliche Positionen zu überführen. Bei der Zuglast handelt es sich vorzugsweise um eine Zugkrafteinrichtung, wie eine Dreipunkt-Anbauseilwinde mit oder ohne variable Seilzugkraft.An agricultural vehicle is, for example, a tractor or tractor. The supporting structure is a supporting structure of the vehicle, e.g. a frame or other supporting parts. The upper link and lower link of the power lift are preferably pivotally mounted or articulated on the support structure in order to move each into different positions if necessary. The tensile load is preferably a tensile force device, such as a three-point attachment winch with or without variable cable tensile force.
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Seilzugkraft, Bremshaltekraft und Seilzug.- Bremshaltekraftüberschneidung einer Seil-Zugkrafteinrichtung bei einem Nutzfahrzeug mit geringen oder einfachen sensorischen Aufwand bestimmen zu können.The invention is based on the object of being able to determine a cable pull force, brake holding force and cable pull brake holding force overlap of a cable traction device in a commercial vehicle with little or simple sensory effort.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Gemäß Anspruch 1 ist bei dem Verfahren zur Bestimmung einer Seilzugkraft vorgesehen, dass die Seilzugkraft mittels einer in der Richtung vom Seil-Befestigungspunkt zum Kraftangriffspunkt mit Verbindung zur Tragstruktur in die Seilzugrichtung gehalten wird, aufweist. Die Seilzugkraft mit der ein Körper in eine bestimmte Richtung gezogen wird auf der Basis verhältnismäßig einfach ermittelbarer physikalischer Größen vorteilhaft am Oberlenker der Tragstruktur bestimmt. Dabei wird mindestens eine der folgenden Größen ermittelt:This task is solved according to the features of claim 1. According to claim 1, the method for determining a cable pull force provides that the cable pull force is held in the direction from the cable attachment point to the force application point with a connection to the support structure in the cable pull direction. The cable pulling force with which a body is pulled in a certain direction is advantageously determined on the upper link of the support structure on the basis of relatively easy to determine physical variables. At least one of the following variables is determined:
Ein Dreipunkt-Kraftheber ist in der Regel bei Traktoren integriert. Der dazu gehörige Oberlenker ist ein Bestandteil in einer Dreipunkt-Hydraulik. Durch den Oberlenker ist eine Längen- und Neigungswinkelverstellung der Seil-Zugkrafteinrichtung möglich.A three-point power lift is usually integrated into tractors. The associated top link is a component in a three-point hydraulic system. The top link makes it possible to adjust the length and angle of inclination of the cable traction device.
Im einfachsten Fall, bilden die Seilzugrichtung und eine an einer Verbindung zwischen Oberlenker und Seil-Zuglast angreifende und entlang des Oberlenkers wirksame, überwiegend horizontale Haltekraft (FO).
- - ein Winkel (α) zwischen dem Kraftangriffspunkt und einer Zugkrafteinrichtung-Horizontalen,
- - an angle (α) between the force application point and a traction device horizontal,
Abgesehen von der Ermittlung mindestens einer der vorgenannten Größen können noch geeignete Berechnungsvorschriften aufgestellt werden, aus denen sich die Seilzugkraft mit der ein Körper in eine bestimmte Richtung gezogen wird, ergibt. Im Aufbau des verwendeten Krafthebers (z.B. Dreipunkt-Heckkraftheber- oder Dreipunkt-Frontkraftheber) bzw. verschiedene physikalische Größen am Dreipunkt-Kraftheber berücksichtigt. Vorteilhaft werden in den Berechnungsvorschriften je nach verwendetem Sensorkonzept - abgesehen von mindestens einer der vorgenannten Größen - noch mindestens eine der folgenden physikalischen Größen berücksichtigt:
- - momentane Hubhöhe des Krafthebers
- - Standfestigkeit des Nutzfahrzeuges oder/und formschlüssige Abstützung der angebauten Seilzugeinrichtung entgegen der Seilzugrichtung
- - Kraft bzw. Druck in einem Hubzylinder des hydraulischen Oberlenkers oder Tragstruktur des Krafthebers
- - Eine Stützkraft an der angebauten Seilzugeinrichtung und/oder Stütz/Zugkraft am Unterlenker des Krafthebers
- - Dynamik (insbesondere Beschleunigung) mindestens an einem der der Anlenkpunkte des Nutzfahrzeugs, zur Bestimmung der Brems-Reaktionszeit in Abhängigkeit der Seilzugkraft.
- - Ein hydraulischer Oberlenker unterstützt die komfortable Justierung/Verstellung der vertikalen Neigung der angekoppelten Seil-Zugkrafteinrichtung.
- - current lifting height of the power lift
- - Stability of the commercial vehicle and/or positive support of the attached cable pull device against the direction of the cable pull
- - Force or pressure in a lifting cylinder of the hydraulic top link or support structure of the power lift
- - A supporting force on the attached cable pull device and/or supporting/tractive force on the lower link of the power lift
- - Dynamics (in particular acceleration) at least at one of the articulation points of the commercial vehicle, to determine the braking reaction time depending on the cable pull force.
- - A hydraulic top link supports the comfortable adjustment/adjustment of the vertical inclination of the coupled cable traction device.
Die für die Bestimmung der Seilzugkraft mit der ein Körper in eine bestimmte Richtung gezogen wird, benötigten physikalischen Größen bzw. deren Beträge können:The physical quantities or their amounts required to determine the cable pulling force with which a body is pulled in a certain direction can be:
an der Verbindung zwischen Oberlenker und Seilzugkraft mit dem ein Körper in eine bestimmte Richtung gezogen wird, angreifende und entlang des Oberlenkers wirksame Kraft beispielsweise mittels Drucksensoren an einem hydraulischen Oberlenker ermittelt werden.At the connection between the upper link and the cable pull force with which a body is pulled in a certain direction, the force acting and acting along the upper link can be determined, for example by means of pressure sensors on a hydraulic upper link.
Ein Drucksensor wird zur Erfassung von hochfrequenten Seilzug-Spitzenlasten direkt am Zylinderausgang der Zylinderringfläche, vorteilhaft ohne den bei solchen Oberlenkersystemen üblichen Sperrblock angebaut.A pressure sensor is installed directly on the cylinder outlet of the cylinder ring surface to detect high-frequency cable pull peak loads, advantageously without the locking block that is common in such top link systems.
Dem Messsensor/Drucksensor/Datensensor ist ein analoges und/oder digitales Datenerfassungsgerät mit Speicherfunktion und Protokollsoftware zugeordnet Die Daten können mit einem IT Gerät/PC/Smartphone direkt angezeigt/gespeichert, weiter verarbeitet und nach Bedarf über eine Kabelverbindung oder kabellos übermittelt werden. Wobei die Stromversorgung der Datensysteme Netzunabhängig über Batteriebetrieb/Akku aus dem Datenerfassungsgerät erfolgen kann.An analog and/or digital data acquisition device with storage function and protocol software is assigned to the measuring sensor/pressure sensor/data sensor. The data can be displayed/saved directly with an IT device/PC/smartphone, further processed and transmitted via a cable connection or wirelessly as required. The data systems can be powered independently of the mains via battery operation/rechargeable battery from the data acquisition device.
Prüfung einer höheren Bremshaltekraft der Seil-Zugkrafteinrichtung als die maximale Nennzugkraft kann statisch durch verstellen des Oberlenkers entgegen der Seil-Zugkraftrichtung ermittelt werden.Testing a higher braking holding force of the cable traction device than the maximum nominal traction force can be determined statically by adjusting the top link against the direction of the cable traction force.
Der hierfür erforderliche hydraulische Druck erfolgt aus dem integrierten Hydrauliksystem des Nutzfahrzeuges oder wird extern erzeugt.The hydraulic pressure required for this comes from the commercial vehicle's integrated hydraulic system or is generated externally.
Bei der bevorzugten Variante wird nur die Haltekraft (FO) des Oberlenkers ermittelt, während der Winkel α des Oberlenkers nicht gemessen wird, so dass die entsprechende Sensorik überflüssig ist. Mit Hilfe geeigneter, justierbarer Datenaufnahmeeinrichtungen können dann die Werte der Seilzugkraft (FO) bestimmt werden.In the preferred variant, only the holding force (FO) of the upper link is determined, while the angle α of the upper link is not measured, so that the corresponding sensor system is unnecessary. With the help of suitable, adjustable data recording devices, the values of the cable pull force (FO) can then be determined.
Eine Möglichkeit besteht darin, hydraulische Oberlenker mit integrierter Dämpfung durch ein im Zylinder entstehendes Vakuum für eine gleichmäßige Zugkraft und Bestimmung der der Zug- Bremshaltekraft zur Reaktionszeit zu bestimmen. Dadurch ist es möglich, die Dämpfungsrate individuell entsprechend der angehängten Seilzugeinrichtung zu bestimmen.One possibility is to use hydraulic top links with integrated damping through a vacuum created in the cylinder for a uniform pulling force and determining the pulling and braking holding force at the reaction time. This makes it possible to determine the damping rate individually according to the attached cable pull device.
Bei Seilwinden mit Konstantzugeinrichtung, mit denen Seilzug-Transporte durchgeführt werden, ist eine Kenntnis über sich verändernde Zugkräfte sinnvoll und kann erfindungsgemäß für die Sensorik zur Änderung/Kompensation der Seilzugkraft angepasst werden.In the case of cable winches with a constant tension device, with which cable pull transports are carried out, knowledge of changing tensile forces is useful and can be adapted according to the invention for the sensor system to change/compensate the cable pull force.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Kraft an einem anderen Anlenkpunkt, beispielsweise an der Stützkraft der Unterlenker zu bestimmen. Berechnungs- und Übersetzungsdaten und Daten geeigneter Sensoren, wie beispielsweise mit Neigungssensoren, Drucksensoren, Winkelsensoren, Kraftmessbolzen können zudem zur Ermittlung von Seil-Zugkraftwerten eingesetzt werden.Another possibility is to determine a force at a different articulation point, for example at the supporting force of the lower links. Calculation and translation data and data from suitable sensors, such as inclination sensors, pressure sensors, angle sensors, force measuring bolts, can also be used to determine rope tensile force values.
Insgesamt kann mit einer geringen Anzahl als Standardprodukte verfügbarer Sensoren und somit kostengünstig mit wenigen sensierten physikalischen Größen die Seilzugkraft mit der ein Körper in eine bestimmte Richtung gezogen wird, bestimmt werden. Teilweise können die benötigten Sensoren für andere Zwecke ohnehin bereits am Fahrzeug vorhanden sein, so dass in solchen Fällen der Aufwand für die Bestimmung weiter reduziert ist.Overall, the cable pulling force with which a body is pulled in a certain direction can be determined with a small number of sensors available as standard products and thus cost-effectively with a few sensed physical variables. In some cases, the sensors required for other purposes may already be present on the vehicle, so that in such cases the effort required for the determination is further reduced.
In einer weiteren Ausführungsform werden lediglich der Winkel α des Oberlenkers zur Horizontale des Zugkrafteinrichtunges und die Haltekraft (FO) des Oberlenkers zur Messung der Seilzugkraft benötigt, oder mit Hilfe geeigneter Berechnungsvorschriften die Seilzugkraft bestimmt.In a further embodiment, only the angle α of the top link to the horizontal of the traction device and the holding force (FO) of the top link are required to measure the cable pull force, or the cable pull force is determined with the help of suitable calculation rules.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Seilzugkraft eines angebauten Seilzuggerätes wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmende bzw. vergleichbare Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.The method according to the invention for determining a cable pulling force of an attached cable pulling device is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Components that are the same or comparable in terms of their function are marked with the same reference numbers.
Es zeigen:
-
1 in der Seitenansicht ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit einem Dreipunkt-Kraftheber und angebauter Zugkrafteinrichtung in Zugkraft-Messposition, -
2 ein schematischer Freischnitt des Zugkrafteinrichtunges,
-
1 in the side view an agricultural vehicle with a three-point power lift and attached traction device in the traction measurement position, -
2 a schematic free section of the traction device,
Schleppers mit einer Kabine (2), einer Vorderachse (3) und einem Motor (4) zum Antrieb mindestens einerTractor with a cabin (2), a front axle (3) and an engine (4) for driving at least one
Hinterachse (5). An den Heckbereich des Nutzfahrzeugs (1) ist ein nicht maßstabsgetreu und prinzipiell dargestellterRear axle (5). The rear area of the commercial vehicle (1) is not shown to scale and in principle
Dreipunkt-Kraftheber (6) angebracht. Zusätzlich oder alternativ kann ein derartiger Dreipunkt-Kraftheber auch an denThree-point power lift (6) attached. Additionally or alternatively, such a three-point power lift can also be attached to the
Frontbereich des Nutzfahrzeugs (1) angebracht sein. Von dem Dreipunkt-Kraftheber (6) ist eine ebene Kinematik in einerThe front area of the commercial vehicle (1) must be attached. The three-point power lift (6) has flat kinematics in one
Ebene aufgespannt, die Fahrzeug-Längsrichtung bzw. Fahrzeug-Horizontalen (7), während die Vertikale-Richtung einer Fahrzeug-Hochrichtung bzw. Fahrzeug-Vertikalen (8) entspricht. Der Dreipunkt-Kraftheber (6) dient zum Heben bzw. Tragen einer Zugkrafteinrichtunge (9), welche als eine Seilzugeinrichtung bezeichnet wird.Plane spanned, the vehicle longitudinal direction or vehicle horizontal (7), while the vertical direction corresponds to a vehicle vertical direction or vehicle vertical (8). The three-point power lift (6) is used to lift or carry a traction device (9), which is referred to as a cable pull device.
Der Dreipunkt-Kraftheber (6) umfasst mindestens einen Oberlenker (10), der über eine Anlenkung (15) im heckseitigen Bereich einer Tragstruktur (6) des Nutzfahrzeugs (10) gelenkig befestigt ist. Weiterhin umfasst der Dreipunkt-Kraftheber (6) einen Unterlenker (12), der über ein Stützlager (13) ebenfalls am heckseitigen Bereich der Tragstruktur (6) gelenkig befestigt ist.The three-point power lift (6) comprises at least one top link (10), which is articulated via a linkage (15) in the rear area of a support structure (6) of the commercial vehicle (10). Furthermore, the three-point power lift (6) comprises a lower link (12), which is also articulated to the rear area of the support structure (6) via a support bearing (13).
Der Unterlenker (12) ist über eine in einem Unterienkergelenk angreifende Hubspindel mit dem einen Ende eines Hubarmes (11) verbunden, der mit seinem anderen Ende über eine Anlenkung gelenkig mit der Tragstruktur (6) des Nutzfahrzeugs (1) verbunden ist.The lower link (12) is connected via a lifting spindle acting in a lower link joint to one end of a lifting arm (11), which is articulated with its other end via a linkage is connected to the support structure (6) of the commercial vehicle (1).
Der Hubarm (11) ist über einen in einem Hubarmgelenk angreifenden und gegen die Tragstruktur (6) abgestützten Hydraulikzylinder (16) gegenüber der Tragstruktur (6) schwenkbar.The lifting arm (11) can be pivoted relative to the supporting structure (6) via a hydraulic cylinder (16) which engages in a lifting arm joint and is supported against the supporting structure (6).
Das Schwenken des Hubarmes (11) mittels des Hydraulikzylinders (16) wird über die Hubspindel (13) auf den Unterlenker (12) übertragen.The pivoting of the lifting arm (11) by means of the hydraulic cylinder (16) is transmitted to the lower link (12) via the lifting spindle (13).
Die Länge der Hubspindel (13) ist verstellbar, so dass Winkellagen des Hubarmes (11) und des Unterlenkers (12) zueinander verstellt werden können.The length of the lifting spindle (13) is adjustable so that the angular positions of the lifting arm (11) and the lower link (12) can be adjusted relative to one another.
Oberlenker (10) und Unterlenker (12) sind auf der von dem Nutzfahrzeug (1) in Fahrzeug-Längsrichtung abgewandten Seite über einen Oberlenker-Anlenkpunkt bzw. einen Unterlenker-Anlenkpunkt mit dem Zugkrafteinrichtung (9) verbunden.The upper link (10) and lower link (12) are connected to the traction device (9) on the side facing away from the commercial vehicle (1) in the vehicle's longitudinal direction via an upper link articulation point or a lower link articulation point.
Der Oberlenker-Anlenkpunkt kann in Fahrzeug-Hochrichtung verstellt werden, so dass der Oberlenker (10) verschiedene, hier nicht dargestellte vertikale Positionen zur Einstellung einer Masthöhe einnehmen kann.The upper link articulation point can be adjusted in the vertical direction of the vehicle, so that the upper link (10) can assume different vertical positions (not shown here) to adjust a mast height.
In
Weitere Sensormittel können beispielsweise als ein fahrzeugfest angeordneter Beschleunigungssensor Neigungs- oder Drehratensensor) sein. Mittels Sensormittel am Hubzylinder (16) wird vorzugsweise der hydraulische Druck am Hubzylinder (16) gemessen. Hierbei kann vor der Messung des Drucks im Hubzylinder (16) zur Herstellung eines definierten Zustands eine Reibungskompensation durch definiertes, minimales Verfahren des Zylinderkolbens erfolgen.Further sensor means can be, for example, an acceleration sensor (inclination or yaw rate sensor) arranged on the vehicle. The hydraulic pressure on the lifting cylinder (16) is preferably measured by means of sensor means on the lifting cylinder (16). Before measuring the pressure in the lifting cylinder (16) to produce a defined state, friction compensation can be carried out by a defined, minimal movement of the cylinder piston.
Dritte Sensormittel (vorzugsweise Inertial- oder Neigungssensor) ermitteln einen Winkel (α) zwischen dem Oberlenker (10) und der Fahrzeug-Horizontalen (7).Third sensor means (preferably inertial or inclination sensor) determine an angle (α) between the upper link (10) and the vehicle horizontal (7).
Weitere Sensormittel können (z.B. Kraftmessbolzen, Biegestab) eine Zugkraft am Unterlenker messen (12). Sensormittel (vorzugsweise ein vorhandener Sensor zur Messung des Hydraulik-Druckes im hydraulischen Oberlenkers (10).Other sensor means (e.g. force measuring pins, bending rods) can measure a tensile force on the lower link (12). Sensor means (preferably an existing sensor for measuring the hydraulic pressure in the hydraulic top link (10).
Je nach Ausführungsform der Zugkrafteinrichtung (9) kann auf einzelne der genannten Sensormittel verzichtet werden, so dass sich unterschiedliche Anordnungen mit einer unterschiedlichen Kombination von Sensormitteln zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Seilzugkraft bzw. einer davon abgeleiteten Masse ergeben können. Die von den Sensormitteln bereitgestellten Messwerte werden einem Steuergerät zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Diese nimmt zugleich eine Mittelung der Messdaten zur Kompensation von ansonsten nicht berücksichtigten rotatorischen Trägheitskräften vor, die durch dynamische Schwingungen induziert werden.Depending on the embodiment of the tensile force device (9), individual sensor means mentioned can be dispensed with, so that different arrangements with a different combination of sensor means for carrying out the method for determining the cable tensile force or a mass derived therefrom can result. The measured values provided by the sensor means are fed to a control device for further processing. At the same time, this averages the measurement data to compensate for otherwise unconsidered rotational inertia forces that are induced by dynamic vibrations.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Oberlenker-Haltekraft (FO) im Winkel α des Oberlenkers (10) mittels hydraulischer Druckaufnehmer im Zylinder des hydraulischen Oberlenkers (8) ermittelt und der Anzeigewert der Seilzugkraft (25) (FO) mit einer am Anlenkpunkt (19) verbundenen Justiereinrichtung (24) abgeglichen. Eine Ermittlung von anderen Anlenkpunkten ist nicht erforderlich, da diese durch Abstellen der Zugkrafteinrichtung auf einer horizontalen Ebene (7) am Anschlag (22) mit statischer Fixierung am unteren Kraft-Anlagepunkt (23) und Seilverbindung (19), entfällt. Der hydraulische Kraftheber befindet sich hierbei in Schwimmstellung und das Nutzfahrzeug erzeugt über die Achsen keine Bremshaltkraft. Somit können auch die entsprechenden Sensormittel am Stützlager entfallen.In an advantageous embodiment, the upper link holding force (FO) at the angle α of the upper link (10) is determined by means of hydraulic pressure sensors in the cylinder of the hydraulic upper link (8) and the display value of the cable pull force (25) (FO) with a at the articulation point (19) connected adjustment device (24). It is not necessary to determine other articulation points, as this is no longer necessary by placing the traction device on a horizontal plane (7) at the stop (22) with static fixation at the lower force contact point (23) and cable connection (19). The hydraulic power lift is in the floating position and the commercial vehicle does not generate any braking force via the axles. This means that the corresponding sensor means on the support bearing can also be omitted.
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