DE4001398A1 - Zapfwellenkupplung fuer traktoren - Google Patents
Zapfwellenkupplung fuer traktorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zapfwellenkupplung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Schulungsunterlage 02 986 235 (1984) für den
Traktor DX 8.30 der Klöckner-Humboldt-Deutz AG, Deutz-
Mülheimer-Straße 111, 5000 Köln 80, ist auf den Seiten
36 bis 38 eine Zapfwellenkupplung gezeigt, welche
zwischen dem Leistungsstrang eines Antriebsmotors und
einem zum Antrieb von Anbaugeräten dienenden Zapf
wellenstummel angeordnet ist. Diese Zapfwellenkupplung
ist hydraulisch ein- bzw. auskuppelbar. Eine Hydraulik
pumpe fördert hierbei eine Hydraulikflüssigkeit über
ein Steuerventil zur Zapfwellenkupplung. Ist das
Steuerventil geöffnet, so ist die Zapfwellenkupplung
mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt und einge
kuppelt. Das Steuerventil ist über einen Schalter
betätigbar.
Ein Nachteil dieser bekannten Zapfwellenkupplung tritt
bei einer Überlastung durch ein zu hohes Abtriebsmoment
und ein Abfallen des Steuerdruckes auf, da diese Über
lastung zu einem Schlupf in der Zapfwellenkupplung
führt, welcher zu erhöhtem Verschleiß und schließlich
zur Zerstörung der Zapfwellenkupplung sowie der im
Kraftfluß befindlichen Anbaugeräte führen kann.
Ferner kommt es bei niedriger Drehzahl des Motors und
eingerückter Zapfwellenkupplung oft zu starken
Torsionsschwingungen im gesamten Antriebsstrang, was zu
unerwünschten Geräuschen und zu Schädigungen der Zahn
flanken führen kann.
Ein weiterer Nachteil ist, daß es bei plötzlichen
kritischen Betriebsbedingungen des Anbaugerätes über
die eingerückte Zapfwellenkupplung zu Schäden am
Antriebsstrang und am Anbaugerät kommen kann. Dies ist
besonders dann der Fall, wenn das Anbaugerät bzw. eine
hydraulische Hubvorrichtung plötzlich vertikal aus
gelenkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zapf
wellenkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
derart weiterzubilden, daß in der Zapfwellenkupplung,
im Antriebsstrang des Motors und an der Zapfwelle
kritische Betriebszustände vermieden werden und es zu
keinem erhöhten Verschleiß oder sogar zur Zerstörung
der Zapfwellenkupplung kommen kann.
Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden
Merkmale des patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß eine Elektronik-Auswerteeinheit fahr
zeugspezifische Werte über Sensoren erfaßt, auswertet
und das Steuerventil zusätzlich in Abhängigkeit von
vorgegebenen Grenzwerten betätigt, werden in der Zapf
wellenkupplung, im Antriebsstrang des Motors und an der
Zapfwelle kritische Betriebszustände vermieden und es
kommt zu keinem erhöhten Verschleiß oder sogar zur Zer
störung der Zapfwellenkupplung.
Erfindungsgemäß erfaßt ein Sensor motorspezifische
Werte wie Drehzahl oder Drehmoment. Sinkt die Drehzahl
des Motors unter einen Grenzwert von z. B. 1200 U/min,
so wird die Zapfwellenkupplung durch die Elektronik-
Auswerteeinheit geöffnet. Steigt die Drehzahl wieder
über diesen vorgegebenen Grenzwert, so wird die Zapf
wellenkupplung wieder über die Elektronik-Auswerte
einheit eingekuppelt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
greifen Sensoren die Drehzahl des Zapfwellenkupplungs
eingangs und -ausgangs ab und die Elektronik-Auswerte
einheit vergleicht diese beiden Werte unter Berücksich
tigung des Übersetzungsverhältnisses der Zapfwellen
kupplung zur Ermittlung des Schlupfes. Übersteigt der
Schlupf einen vorgegebenen Wert, so schaltet auch in
diesem Fall die Elektronik-Auswerteeinheit die Zapf
wellenkupplung über das Steuerventil aus. Fällt der
Schlupf wieder ab, so schaltet die Elektronik-Auswerte
einheit die Zapfwellenkupplung wieder ein, falls vom
Fahrer nicht willkürlich die Zapfwellenkupplung ausge
schaltet wird.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
greifen Sensoren Drehschwingungen am Zapfwellen
kupplungseingang und/oder -ausgang ab. Hierdurch wird
auch bei erhöhten Drehschwingungen die Zapfwellen
kupplung ausgekuppelt.
Ist am Zapfwellenkupplungsausgang bzw. am Zapfwellen
stummel eine hydraulische Hubvorrichtung angeschlossen,
so greift vorteilhafterweise ein Sensor ein der Höhen
auslenkung dieser hydraulischen Hubvorrichtung propor
tionales Signal ab. Übersteigt die Höhenauslenkung der
hydraulischen Hubvorrichtung einen vorgegebenen Grenz
wert, so schaltet die Elektronik-Auswerteeinheit die
Zapfwellenkupplung ab, wodurch unter anderem die
Arbeitssicherheit von Traktor und Anbaugerät wesentlich
verbessert ist.
In bevorzugter Ausführungsform ist das Steuerventil ein
Proportionalventil und die Elektronik-Auswerteeinheit
steuert das Steuerventil getaktet an. Hierdurch
erübrigt sich ein Relais zur Steuerung des Steuer
ventils. Ferner kann das Steuerventil kontinuierlich
die Zapfwellenkupplung ein- bzw. ausschalten.
In weiterer bevorzugter Ausführungsform hält bei Unter
bzw. Überschreiten eines Grenzwertes, über einen
vorgegebenen Mindestzeitraum hinaus, die Elektronik-
Auswerteeinheit die Zapfwellenkupplung über das Steuer
ventil dauerhaft ausgekuppelt. Die Zapfwellenkupplung
kann dann erst wieder durch ein Signal von außen
betätigt werden.
Vorteilhafterweise erfolgt der Anfahrvorgang der Zapf
wellenkupplung nach einer vorgegebenen Kennlinie, die
in der Elektronik-Auswerteeinheit gespeichert ist.
Durch dieses elektronisch geregelte Anfahren und recht
zeitige Ausschalten der Zapfwellenkupplung wird der
gesamte Antriebsstrang des Traktors und auch des Anbau
gerätes wesentlich weniger durch Stöße und Schläge
belastet, was der Lebensdauer zugute kommt. Eine Über
lastung kann nicht mehr stattfinden, kapitale Schäden
am Zapfwellenstrang werden weitgehend verhindert.
Zur Information des Fahrers zeigt vorteilhafterweise
eine Anzeigevorrichtung den Schaltzustand der Zapf
wellenkupplung an.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der Zeichnung, die im folgenden näher
erklärt wird.
Mit 2 ist eine Zapfwellenkupplung bezeichnet, die
hydraulisch schaltbar ist. Die Zapfwellenkupplung 2 ist
zwischen dem Leistungsstrang eines Antriebsmotors
(nicht gezeigt) und einem zum Antrieb von Anbaugeräten
dienenden Zapfwellenstummel 1 angeordnet. Ein Ein- bzw.
Ausrücken der Zapfwellenkupplung 2 erfolgt über eine
von einer Pumpe 3 geförderte Hydraulikflüssigkeit. In
der Hydraulikleitung ist zwischen Hydraulikpumpe 3 und
Zapfwellenkupplung 2 ein Steuerventil 4 angeordnet. Zur
Absteuerung der Hydraulikflüssigkeit führt diese in
Strömungsrichtung hinter der Zapfwellenkupplung z. B. in
ein Reservoir 8. Geschaltet wird das Steuerventil 4
über ein Relais 10, welches vom Fahrer über einen
Schalter 9 willkürlich betätigt werden kann. Zur
Anzeige des Schaltzustandes der Zapfwellenkupplung 2
ist hinter dem Relais eine Anzeigevorrichtung 7, z. B.
eine Lampe angeordnet.
Zwischen dem Schalter 9 und dem Relais 10 ist eine
Elektronik-Auswerteeinheit 5 angeordnet, an die
Sensoren 6 angeschlossen sind. Diese Sensoren 6 greifen
fahrzeugspezifische Werte auf und leiten sie der
Elektronik-Auswerteeinheit zu, welche diese Werte aus
wertet und das Steuerventil 4 zusätzlich in Abhängig
keit von vorgegebenen Grenzwerten betätigt. Die
Elektronik-Auswerteeinheit 5 dient hierbei zur
Sicherung des Antriebsstranges des Motors, der Zapf
wellenkupplung und der Zapfwelle, da sie bei kritischen
fahrzeugspezifischen Werten die Zapfwellenkupplung über
das Steuerventil 4 zumindest zeitweilig auskuppelt.
Desgleichen wird auch der Anfahrvorgang der Zapfwellen
kupplung durch die Elektronik-Auswerteeinheit
gesteuert.
Welche fahrzeugspezifischen Werte zur Steuerung der
Zapfwellenkupplung eingesetzt werden, hängt vom jewei
ligen Einsatzfall ab. Es hat sich als vorteilhaft her
ausgestellt, drei Sensoren 6 zu verwenden. Dieser Fall
ist in der Zeichnung dargestellt. Ein Sensor 6 greift
hierbei die Drehzahl des Motors ab, ein anderer Sensor
die Zapfwellendrehzahl und ein dritter Sensor ein der
Höhenauslenkung einer hydraulischen Hubvorrichtung
proportionales Signal. Eine solche hydraulische Hubvor
richtung ist üblicherweise an einem Traktor am Zapf
wellenstummel 1 angeordnet.
Die am Motor abgegriffene Drehzahl wird nach Betätigen
des Schalters 9 und damit manuellem Einschalten der
Zapfwellenkupplung, ständig von der Elektronik-
Auswerteeinheit mit der Zapfwellendrehzahl verglichen.
Hierbei berücksichtigt vorteilhafterweise die
Elektronik-Auswerteeinheit das Übersetzungsverhältnis
der Zapfwellenkupplung. Aus dem Vergleich dieser beiden
Drehzahlwerte ergibt sich der Schlupf. Wenn während des
Betriebes Schlupf in der Zapfwellenkupplung auftritt,
d. h. eine Drehzahldifferenz zwischen Motor und Zapf
welle, wird das Relais 10 so angesteuert, daß es den
Steuerstrom zum Steuerventil 4 unterbricht und die
Kupplung öffnet. Es wird hier in der Beschreibung davon
ausgegangen, daß die Zapfwellenkupplung bei Beauf
schlagung durch die Hydraulikflüssigkeit geschlossen
ist. Es kann jedoch auch der umgekehrte Fall genutzt
werden, daß die Zapfwellenkupplung geschlossen ist,
wenn sie nicht mit der Hydraulikflüssigkeit beauf
schlagt ist.
Fällt der Schlupf wieder unter einen vorgegebenen
Grenzwert, steuert die Elektronik-Auswerteeinheit die
Zapfwellenkupplung über das Steuerventil 4 so, daß
diese geschlossen wird. Erst bei Unterschreiten bzw.
Überschreiten des Schlupfes über einen vorgegebenen
Mindestzeitrum hinaus hält die Elektronik-Auswerte
einheit 5 die Zapfwellenkupplung 2 über das Steuer
ventil 4 dauerhaft ausgekuppelt. Zum erneuten Anfahren
der Zapfwelle muß der Fahrer dann den Schalter 9 erneut
betätigen.
Es kann auch sinnvoll sein, das Relais 10 zu streichen
und das Steuerventil 4 als ein einfaches Schwarz-Weiß-
Ventil auszubilden, welches als Vorsteuerventil für das
eigentliche Zapfwellen-Steuergerät (nicht gezeichnet)
dient. Vorteilhafter ist es jedoch, das Steuerventil 4
als Proportionalventil auszubilden.
Sinkt die Motordrehzahl unter einen Grenzwert von z. B.
1200 U/min, so öffnet gleichfalls die Elektronik-
Auswerteeinheit die Zapfwellenkupplung. Stellt der
Fahrer den Schalter 9 nicht aus, weil z. B. die Arbeit
beendet ist, wird der Anfahrvorgang - siehe oben -
innerhalb eines vorgegebenen Zeitlimits automatisch
nach Überschreiten der Grenzdrehzahl wiederholt.
Der dritte Sensor dient - wie schon erwähnt - zur
Messung der Höhenauslenkung einer hydraulischen Hub
vorrichtung, die am Zapfwellenstummel 1 angeschlossen
ist. Überschreitet auch dieser Wert einen vorgegebenen
Grenzwert, so wird gleichfalls die Zapfwellenkupplung
ausgekuppelt. Dies ist besonders wichtig, da die
Kinematik der Gelenkwelle - dies ist die Verbindung
zwischen der Zapfwelle und dem Anbaugerät - nur geringe
Winkeländerungen, d. h. Änderungen der Arbeitshöhe des
Anbaugerätes, zuläßt, da die Drehbewegung sonst sehr
ungleichförmig wird und die Welle zu schlagen beginnt.
Schäden am Antriebsstrang und am Anbaugerät sind die
Folge.
Claims (9)
1. Zapfwellenkupplung an einem Landfahrzeug,
insbesondere Traktor, welche zwischen dem Leistungs
strang eines Antriebsmotors und einem zum Antrieb von
Anbaugeräten dienenden Zapfwellenstummel (1)
angeordnet ist, wobei ein Ein- bzw. Ausrücken der
Zapfwellenkupplung (2) über eine von einer Pumpe (3)
geförderte Hydraulikflüssigkeit und ein willkürlich
betätigbares Steuerventil (4) erfolgt,
gekennzeichnet durch eine Elektronik-Auswerteeinheit
(5), die fahrzeugspezifische Werte über Sensoren (6)
erfaßt, auswertet und das Steuerventil (4) zusätzlich
in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwerten betätigt.
2. Zapfwellenkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (6) motor
spezifische Werte wie Drehzahl oder Drehmoment erfaßt.
3. Zapfwellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (6) die Drehzahl
des Zapfwellenkupplungseinganges und -ausganges
abgreifen und die Elektronik-Auswerteeinheit (5) diese
beiden Werte unter Berücksichtigung des Übersetzungs
verhältnisses der Zapfwellenkupplung (2) zur Ermittlung
des Schlupfes vergleicht.
4. Zapfwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (6) Drehschwin
gungen am Zapfwellenkupplungseingang und/oder -ausgang
abgreifen.
5. Zapfwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 4 mit einer am Zapfwellenstummel (1) angeschlos
senen hydraulischen Hubvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (6) ein der
Höhenauslenkung der hydraulischen Hubvorrichtung
proportionales Signal abgreift.
6. Zapfwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (4) ein
Proportionalventil ist und die Elektronik-Auswerte
einheit (5) das Steuerventil (4) getaktet ansteuert.
7. Zapfwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten bzw.
Überschreiten eines Grenzwertes über einen vorgegebenen
Mindestzeitraum hinaus die Elektronik-Auswerteeinheit
(5) die Zapfwellenkupplung (2) über das Steuerventil
(4) dauerhaft ausgekuppelt hält.
8. Zapfwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anfahrvorgang nach
einer vorgegebenen Kennlinie, die in der Elektronik-
Auswerteeinheit (5) gespeichert ist, erfolgt.
9. Zapfwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (7)
den Schaltzustand der Zapfwellenkupplung (2) anzeigt.
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