FI122061B - Arrangement in connection with forestry machine power source - Google Patents
Arrangement in connection with forestry machine power source Download PDFInfo
- Publication number
- FI122061B FI122061B FI20070419A FI20070419A FI122061B FI 122061 B FI122061 B FI 122061B FI 20070419 A FI20070419 A FI 20070419A FI 20070419 A FI20070419 A FI 20070419A FI 122061 B FI122061 B FI 122061B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- machine
- power
- power source
- forestry
- forestry machine
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013138 pruning Methods 0.000 description 3
- 241001124569 Lycaenidae Species 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000012840 feeding operation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/48—Parallel type
- B60K6/485—Motor-assist type
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G23/00—Forestry
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/30—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of auxiliary equipment, e.g. air-conditioning compressors or oil pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
- B60W30/1886—Controlling power supply to auxiliary devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
- B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/40—Special vehicles
- B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
Järjestely metsäkoneen voimanlähteen yhteydessäArrangement in connection with forestry machine power source
Keksinnön taustaBackground of the Invention
Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista järjestelyä metsäkoneen tehonsiirron toteuttamiseksi.The present invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1 for implementing a power transmission of a forest machine.
5 Koneellisen puunkorjuun suorittamiseksi tunnetaan useita erityyppi siä puunkorjuukoneita, kuten niin sanotun tavaralajimenetelmän toteuttamiseksi esimerkiksi kuormatraktoreita ja hakkuukoneita, eli harvestereita. Toisaalta niin kutsutun kokopuumenetelmän toteuttamiseksi tunnetaan lukuisia erilaisia puunkorjuukoneita kuten kaatokasauskone, juontokone ja esimerkiksi kuor-10 mauskone. Näitä koneita käsitellään jatkossa yhteisnimikkeellä metsäkone.Several different types of harvesting machines are known to perform mechanical harvesting, such as forwarders and harvesters, i.e. harvesters, to implement the so-called cut-off method. On the other hand, to implement the so-called whole-wood method, a number of different harvesting machines are known, such as a feller, a skimmer and, for example, a peeling machine. These machines will be referred to collectively as forestry machinery.
Yleisellä tasolla tarkasteltuna metsäkone käsittääkin maastossa liikkumaan kykenevän alustan tai alustakoneen, joka voi olla esimerkiksi pyörä-tai tela-alustainen. Lisäksi metsäkone, erityisesti tavaralajimenetelmää toteuttava kone, käsittää lähes poikkeuksetta jonkinlaisen puomiston tai manipulaatio torin, jolla kannatellaan ja siirretään varsinaista puunkäsittelylaitetta tai -työkalua, kuten harvesteripäätä tai esimerkiksi kahmaria, kulloisenkin käsiteltävän puunrungon luokse. Nämä puomiston päässä kannateltavaksi sovitetut laitteet vuorostaan vastaavat suurelta osin käsiteltävälle puunrungolle varsinaisesti tehtävistä toimenpiteistä. Harvesteripään tyypillisesti toteuttamia toiminto-20 ja ovat esimerkiksi puun kaatosahaus, puun syöttö- ja karsintatoiminnot sekä käsiteltävän puunrungon katkonta halutun mittaisiksi kappaleiksi.In general, the forest machine comprises a ground-moving platform or a ground machine, which may be wheeled or tracked, for example. In addition, a forest machine, particularly a machine for cutting material, almost invariably comprises some form of boom or manipulation platform for supporting and moving an actual woodworking device or tool, such as a harvester head or, for example, a grapple, to the respective tree body. These devices, which are adapted to be supported at the end of the boom, are in turn largely responsible for the actual operations on the tree trunk being processed. Typically, the harvester head performs function-20 and includes, for example, felling sawing, logging and pruning functions, and cutting the trunk to be processed into desired lengths.
Näiden liikkuvien työkoneiden, joilla tässä yhteydessä siis erityisesti ymmärretään metsäkoneita, tehonsiirrossa on tekniikan kehittyessä käytetty useita erilaisia voimansiirtotapoja. Metsäkoneiden tapauksessa tällaisen te-25 honsiirron voidaan katsoa jakautuvan käyttötarkoituksen perusteella kahteen o eri pääluokkaan, toisaalta metsäkoneen itsensä liikkumiseen, niin sanottuun ^ propulsioon, eli tarvittavaan metsäkoneen pyörien tai telojen kautta tapahtu-The power transmission of these mobile implements, which in this context is particularly understood to be forestry machinery, has been used in technology as a result of a variety of power transmission methods. In the case of forest machines, such a transmission of the te-25 can be considered to be divided into two main categories on the basis of its intended use, on the one hand, the movement of the forest machine itself, the so-called ^ propulsion, i.e.
Oo
^ vaan ajovoimansiirtoon ja toisaalta metsäkoneen käsittämien työlaitteiden, ku- ^ ten kuormainten, nostureiden, harvesteripäiden ja vastaavien, tehonsiirtoon.but only for traction and on the other hand for transmission of implements such as loaders, cranes, harvester heads and the like comprised in a forestry machine.
XX
£ 30 Tavanomaisimmin tämänkaltaisten metsäkoneiden primäärisenä o) voimanlähteenä käytetään dieselmoottoria, jonka tuottama teho välitetään o edellä mainituille eri toiminnoille lähes poikkeuksetta hydraulisesti. Tätä tarkoi- N· § tusta varten primäärinen voimanlähde käyttää metsäkoneeseen sovitettua ^ voimansiirtolaitteistoa. Tämä muodostuu muun muassa yhdestä tai useam- 35 masta hydraulipumpusta, jotka muuntavat voimanlähteen aikaansaaman mekaanisen akselitehon hydraulitehoksi eli tilavuusvirraksi ja paineeksi 2 hydraulipumppuihin liittyvässä hydraulijärjestelmässä. Tätä hydraulitehoa käytetään puunkäsittelytehtävien tai muidenkin toimintojen toteuttamiseen halutussa sijainnissa metsäkoneen eri osissa hydraulisten toimilaitteiden kuten hydraulisylintereiden ja -moottoreiden välityksellä. Näitä hydraulipumppuja ja -5 järjestelmiä varataan haluttu määrä metsäkoneen eri osatoimintoja varten. Tyypillinen ratkaisu onkin, että ainakin ajovoimansiirrolle on varattu oma järjestelmänsä ja työlaitteiden tehonsiirtoon on varattu vähintään yksi järjestelmä.£ 30 The most commonly used (o) power source for this type of forestry machine is a diesel engine, the power of which is transmitted o to the various functions mentioned above, almost invariably hydraulically. For this purpose, the primary power source uses the power transmission equipment fitted to the forestry machine. This consists, inter alia, of one or more hydraulic pumps which convert the mechanical shaft power provided by the power source into hydraulic power, i.e. volume flow and pressure 2, in the hydraulic system associated with the hydraulic pumps. This hydraulic power is used to perform woodworking tasks or other functions at a desired location in various parts of the forest machine through hydraulic actuators such as hydraulic cylinders and motors. These hydraulic pumps and -5 systems are reserved for the desired number of different parts of the forestry machine. A typical solution is that at least one propulsion system has its own system and at least one system is devoted to the power transmission of the implements.
Joissakin tapauksissa primäärisen voimanlähteen tuottamaa tehoa voidaan siirtää myös mekaanisesti esimerkiksi ajovoimansiirron tarpeisiin. Telo hoa on myös tunnettua hyödyntää pienemmissä määrin metsäkoneen sähköjärjestelmän, kuten esimerkiksi valojen ja ohjausjärjestelmien käytettäväksi. Mekaanisen voimansiirron käyttö yhdessä hydraulisen eli hydrostaattisen tai hydrodynaamisen voimansiirron kanssa sarjassa on myös tavallista ja perusteltua, jolloin voidaan hyödyntää molempien voimansiirtotapojen tiettyjä etuja.In some cases, the power provided by the primary power source may also be mechanically transferred, for example, to the drive train. It is also known to utilize the telo hoa to a lesser extent for use in a forest machine electrical system such as lights and control systems. The use of mechanical transmission in combination with hydraulic, hydrostatic or hydrodynamic transmission in the series is also common and well-founded, thus reaping the benefits of both types of transmission.
15 Metsäkoneelle on tyypillistä, että kuormitus, jonka sen eri toiminnot kulloinkin generoivat koko järjestelmää käyttävälle primääriselle voimanlähteelle, vaihtelee huomattavasti. Nämä vaihtelut voivat jopa olla lähes askelmaisia, metsäkoneen toimintojen vuorotellessa nopeasti puunkorjuutyön työsyklien aikana. Esimerkiksi harvesteripään toiminnoista jotkin ovat hyvin vähän tehoa 20 kuluttavia, mutta siitä huolimatta työn kannalta välttämättömiä. Tällaisia pienen tehonkulutuksen omaavia toimintoja voidaan ajatella olevan karsimaveitsien ja syöttövälineiden puristaminen käsiteltävää puuta vasten, samoin kuin näiden liikuttaminen avattuun asentoonsa. Toisaalta harvesteripään suuria tehonkäyt-täjiä ovat erityisesti puun syöttö ja sen katkaisusahaus. Puomiston toimintoja 25 ovat tyypillisesti nosto, taitto, jatke ja kääntö, joista varsinkin nosto ja kääntö käyttävät merkittäviä tehoja. Näitä toimintoja joudutaan lisäksi usein yhdistäen mään käytännön työssä yhtä aikaa tapahtuviksi.15 It is typical for a forestry machine that the load generated by its various functions on the primary power source using the entire system varies considerably. These fluctuations can even be almost step-by-step, with forest machine operations alternating rapidly during logging work cycles. For example, some of the functions of the harvester head are very low power consuming but nonetheless necessary for the job. Such low-power functions can be thought of as crimping knives and feeders against the wood to be treated, as well as moving them to their open position. On the other hand, the large power users of the harvester head are, in particular, the feeding of wood and its cutting saw. The functions of the boom 25 are typically lifting, folding, extending and swinging, of which lifting and swinging in particular use significant power. In addition, these functions often have to be combined with practical work at the same time.
ώ Metsäkoneen voimanlähteen kuormituksen kannalta yleisesti käytet- 4- tävä kuormantunteva LS (Load Sensing) -järjestelmä aikaansaa omat ongel- 30 mansa. Tällä järjestelmällä tavoitellaan energian säästöä, mutta sen toiminta ei £ kuitenkaan ole edullista tilanteissa, joissa yhtä aikaa käytettävien toimintojen hydraulijärjestelmän painetasot vaihtelevat huomattavasti. Tämä ongelma saa-o tetaan usein havaita esimerkiksi puomiston noston ja käännön yhtäaikaisessa § käytössä. Niinpä puomiston nosto vaatii huomattavan korkean paineen ja ehkä 35 vain kohtalaisen tilavuusvirran. Samanaikaisesti tapahtuva puomiston kääntö saattaa vuorostaan vaatia suuren tilavuusvirran ja ehkä vain kohtalaisen tai 3 vähäisenkin paineen. Tästä seuraa, että puomistoa käyttävä hydraulijärjestel-mä joutuu tuottamaan toimintojen tarvitseman yhteenlasketun tilavuusvirran ja korkeimman vaikuttavan paineen, jolloin primääriseltä voimanlähteeltä vaadittava teho on oleellisesti näiden kahden arvon tulo. Tarkemmin ottaen vaaditta-5 vaan tehoon tulee lisätä LS-järjestelmälle tyypillisen paine-eron vaikutus. Jotta järjestelmä voisi toimia tarkoitetulla tavalla, edellytetään siltä nimittäin noin 25 bar suuruinen paine-ero korkeimman kuormanpaineen ja järjestelmäpaineen välille.ώ The load-sensing LS (Load Sensing) system, which is commonly used in the forestry machine, poses its own problems. This system aims to save energy, but is not advantageous in situations where the hydraulic system pressure levels of the functions used simultaneously vary considerably. This problem can often be detected, for example, by simultaneous operation of the boom lifting and turning section. Thus, lifting the boom requires significantly high pressure and maybe 35 only moderate volume flow. The simultaneous rotation of the boom may in turn require a high volume flow and perhaps only moderate or 3 slight pressures. It follows that the hydraulic system using the boom will have to produce the combined volume flow and the highest effective pressure required by the functions, whereby the power required from the primary power source is essentially the product of these two values. More specifically, the power required should be supplemented by the effect of the pressure difference typical of the LS system. For the system to function as intended, it requires a differential pressure of about 25 bar between the maximum load pressure and the system pressure.
Metsäkonetta tarkasteltaessa on sen kunkin toiminnon tehontarve 10 laskennallisesti suhteellisen helposti määritettävissä johtuen hydraulisesta te-honsiirrosta, tehontarpeen muodostuessa toimintokohtaisen tilavuusvirran ja toiminnon aikana vaikuttavan suurimman järjestelmäpaineen tulona.When looking at a forest machine, the power requirement 10 for each of its functions is relatively easy to calculate due to hydraulic power transfer, the power requirement being the product of the volume flow per function and the maximum system pressure during operation.
Verrattaessa metsäkonetta esimerkiksi tieliikenteessä käytettäviin raskaisiin tai kevyempiinkin ajoneuvoihin, tai moniin muihinkin työkoneisiin, on 15 juuri metsäkoneen tehontarvevaihtelu poikkeuksellisen suurta. Tästä johtuen metsäkoneissa primäärinä voimanlähteenä tyypillisesti käytettävän dieselmoottorin valinnassa onkin jouduttu noudattamaan erityistä huolellisuutta. Näin on voitu varmistua siitä, että valittu ja mitoitettu moottori on riittävän nopeasti reagoiva näihin nopeisiin kuormitusvaihteluihin, kuitenkin niin, että kulloinkin voi-20 massa olevat päästömääräykset ovat täyttyneet.When comparing a forestry machine to heavy or lighter vehicles used in road traffic, for example, or to many other work machines, there is an exceptionally large variation in the power requirement of a forestry machine. As a result, special care has to be taken in the selection of the diesel engine typically used as the primary source of power in forest machines. This has ensured that the selected and rated engine is responsive enough to these fast load variations, while still complying with the current emissions regulations.
Suurimmat kuormitusvaihtelut muodostuvat sahaus- ja syöttötoimin-noista. Ne ovat myös niitä toimintoja, jotka kuormittavat hydraulijärjestelmää ja voimanlähdettä eniten. Sekä sahauksen että syötön voimantarve on hyvin hetkellistä, mutta samalla niiden tehontarve on hyvin suurta. Näiden toimintojen 25 hetkellisyyttä kuvaa se, että sahaustoiminnon kesto pääosin on alle sekunnin mittainen, eikä syöttötoiminnon kesto sekään ole kuin joitakin sekunteja. Koska o puun kaadon aikana ei metsäkoneessa juurikaan käytetä muita toimintoja, las- ώ kee voimanlähteeseen kohdistuva tehontarve näiden toimintojen välillä oleelli- 4 sesti nollaan. Tällaiset hetkelliset tehontarpeen piikit asettavat erityisen suuria ^ 30 vaatimuksia juuri metsäkoneen tehonhallinnalle. Toisaalta kuormatraktorin ta- £ pauksessa voimanlähdettä kuormittavat erityisesti puomiston nostotoiminto se- kä ajovoimansiirto.The largest load variations consist of sawing and feeding operations. They are also the functions that place the greatest pressure on the hydraulic system and the power source. The power requirement for both sawing and feeding is very instantaneous, but at the same time their power requirement is very high. The instantaneous nature of these operations is illustrated by the fact that the duration of the sawing operation is essentially less than one second, and that of the feeding operation is not more than a few seconds. Since there are very few other functions performed by the forest machine during felling, ώ the power requirement for the power source between these functions is reduced to substantially zero. Such instantaneous power demand peaks place particularly high ^ 30 demands on the power management of a forestry machine. On the other hand, in the case of a forwarder, the power source is particularly loaded by the boom lifting function and the traction transmission.
o Tyypillisesti esimerkiksi harvesterin primääri voimanlähde joudutaan o mitoittamaan siten, että se kykenee kohtuudella suoriutumaan hetkellisistäo Typically, for example, the primary power source of the harvester o needs to be dimensioned so that it can reasonably handle momentary
CMCM
35 suurista kuormituksista. Näitä ovat erityisesti syötön tai karsinnan käynnistyksen tai esimerkiksi katkaisusahauksen aiheuttama kuormitus. Muu tyypillinen 4 voimanlähdettä huomattavasti kuormittava työtilanne on kuormaimen tai nosturin useamman toiminnon ajaminen erityisesti samanaikaisesti ja suurella liike-nopeudella.35 heavy loads. These include, in particular, the load caused by starting the feed or pruning or, for example, by cutting the cut. Another typical workload that significantly loads 4 power units is to run multiple functions of the loader or crane, especially at the same time and at high speeds.
Tällainen edellä mainitun kaltainen primäärisen voimanlähteen mi-5 toittamisperiaate johtaa kuitenkin erityisesti metsäkoneen tapauksessa keskimääräiseen tehontarpeeseen nähden huomattavaan ylimitoitukseen. Tämä vuorostaan tarkoittaa sitä, että merkittävän osan käyntiajastaan voimanlähde toimii huomattavan pienellä osateholla, joka samalla tarkoittaa sekä heikentynyttä hyötysuhdetta että polttoainetaloutta.However, such a principle of supplying the primary power source mi-5, as mentioned above, results in a significant oversize, especially in the case of a forestry machine, in relation to the average power requirement. This, in turn, means that for a significant part of its operating time, the power source operates at a remarkably low power output, which means both reduced efficiency and fuel economy.
10 Näin ollen ei ole ollenkaan tavatonta, että erityisesti harvesteria tar kasteltaessa sen keskimääräinen tehontarve voimanlähteeltä voi olla esimerkiksi 40 kW, kun sen hetkelliset suurimmat tehontarpeet voivat olla huomattavasti yli 100 kW. Joissakin tilanteissa toimintojen nopeutta voidaankin joutua rajoittamaan sen vuoksi, että primääristä voimanlähdettä ei ylikuormitet-15 taisi ja sen kierrosluku alkaisi haitallisesti vaipua. Tämäntyyppisen kierrosluvun vaipumisen onkin havaittu olevan erityisen haitallista niin tehtävän puunkorjuu-työn tuottavuudelle kuin myös metsäkoneen polttoainetaloudelle. Lisäksi kierrosluvun vaipumisen on havaittu aiheuttavan taipumusta myös lisääntyneisiin pakokaasupäästöihin. Koska nykyaikaisen dieselmoottorin päästöjä - kuten 20 esimerkiksi savutusta - toisaalta pyritään aktiivisesti kontrolloimaan ja estämään, hankaloituu samalla mainitun vaipumisen korjaaminen. Jotta raskaasti kuormitetun voimanlähteen kierroslukua voitaisiin nostaa, edellytetään käytännössä suurten polttoainemäärien ruiskuttamista. Tämä taas on toimenpide, joka luonnollisesti on omiaan lisäämään voimanlähteen päästöjä. Nykyiset tiukat 25 päästömääräykset eivät toisin sanoen enää mahdollista niin voimakasta polt-toaineen ruiskutusta tämäntyyppisessä tilanteessa, jossa voimanlähteen kier-° rosluku ja tämän vuoksi esimerkiksi ahtoilmanpaine on alkanut laskea, kuin ώ aiempi tekniikka ja lievemmät päästömääräykset.10 Thus, it is not at all uncommon for an harvester, in particular, to have an average power requirement of 40 kW per power source when its current maximum power requirements are well above 100 kW. In some situations, the speed of operations may need to be limited because the primary power source would not be overloaded and its RPM would adversely begin to sink. Indeed, this type of loss of RPM has been found to be particularly detrimental to both the productivity of the harvesting work done and the fuel economy of the forest machine. In addition, RPM has also been found to cause a tendency to increased exhaust emissions. On the other hand, the active control and prevention of emissions from a modern diesel engine, such as 20 for instance smoke, makes it difficult to correct said decay. In order to increase the RPM of a heavily loaded power source, large volumes of fuel injection are required in practice. This, in turn, is a measure which, of course, is likely to increase emissions from the power source. In other words, the current stringent emission regulations no longer allow for such a high level of fuel injection in this type of situation where the engine RPM and hence, for example, the charge air pressure have begun to decline than the prior art and less stringent emission regulations.
4· Tunnetussa tekniikassa esiintyy eräitä ratkaisuja metsäkoneen voi- ^ 30 manlähteen ohjaamiseksi, joilla ohjausparametreja muuttamalla sinänsä tunneli tun voimanlähteen ominaisuuksia, kuten tehotuottovalmiutta ja -kykyä, ^ pyritään sopeuttamaan kulloisenkin työvaiheen asettamalle tasolle. Eräs esi- o merkki tämänkaltaisesta menetelmästä metsäkoneen moottorin ohjauksessa § on esitetty patenttijulkaisussa FI111183. Sinällään tässä julkaisussa esitetty C\1 35 tekniikka ei kuitenkaan ratkaise esillä olevaa ongelmaa metsäkoneen voimanlähteen mitoittamisessa, vaan primäärinen voimanlähde, kuten dieselmoottori, 5 on edelleen mitoitettava vastaamaan suurinta hetkittäistä kuormitusta eli keskimääräiseen tehontarpeeseen nähden tarpeettoman suureksi. Lisäksi tämän julkaisun edellyttämä runkokohtainen todellinen tehontarve on erittäin vaikea arvioida käytännön puunkorjuutyössä, jossa kulloisenkin puunrungon käsittelyn 5 vaatimaan tehontarpeeseen vaikuttavat monet muutkin asiat kuin esimerkiksi puunrungon läpimitta.4 · In the prior art, there are some solutions for controlling the power of a forest machine by adjusting control parameters as such to adjust the characteristics of a tunneled power source, such as power production readiness and capability, to adjust to the level set by the particular work step. A prime example of such a method for controlling a forest machine engine is provided in FI111183. As such, however, the C 1-135 technique disclosed in this publication does not solve the present problem of dimensioning a forest machine power source, but a primary power source, such as a diesel engine, 5 must still be sized to meet the maximum instantaneous load, that is, unnecessarily high. In addition, the actual power requirement for the trunk required by this publication is very difficult to evaluate in practical wood harvesting work, where the power requirement for a given trunk treatment 5 is influenced by many other factors than, for example, the diameter of the trunk.
Keksinnön lyhyt selostusBrief Description of the Invention
Esillä olevan keksinnön tavoitteena on siten ollut aikaansaada sellainen järjestely metsäkoneen voimanlähteen yhteydessä, että yllä mainituille 10 tunnetun tekniikan epäkohdista johtuville ongelmille voitaisiin saada ratkaisu, jolla mahdollistetaan nykyisistä metsäkoneista tunnettua tekniikkaa oleellisesti parempi energiatalous ja primäärisen voimanlähteen mitoittaminen huomattavasti totuttua pienemmäksi. Edelleen esillä olevalla ratkaisulla järjestely voidaan ohjata toimimaan mahdollisimman taloudellisella ja kuitenkin riittävän 15 suorituskyvyn tarjoavalla tavalla kulloisessakin, erityisesti metsäkoneelle ominaisessa työskentelytilanteessa. Ratkaisun ansiosta metsäkoneen primäärinen voimanlähde voidaan järjestää toimimaan mahdollisimman edullisessa toimintapisteessä.It has therefore been an object of the present invention to provide an arrangement for a forestry machine power source that provides a solution to the above-mentioned problems of the prior art drawbacks that allow substantially better energy economy and significantly reduced primary power source technology. Further, with the present solution, the arrangement can be directed to operate as economically as possible, yet with sufficient performance in the particular working situation specific to the forestry machine. The solution enables the primary power source of the forestry machine to be arranged to operate at the lowest possible operating point.
Tämä tavoite saavutetaan siten, että järjestelyllä metsäkoneen voi-20 manlähteen yhteydessä on tämän keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksissa määritellyt tunnusmerkit. Erityisesti esillä olevat ongelmat ovat ratkaistavissa yhdistämällä tunnusmerkit patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan kaltaisella tavalla.This object is achieved in that the arrangement with the power source of the forestry machine according to the present invention has the features defined in the claims. In particular, the present problems can be solved by combining the features in a manner similar to that of claim 1.
Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaa-___ 25 timusten kohteena.Preferred embodiments of the invention are the subject-matter of the dependent claims.
o Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että tunnetusta tekniikasta ^5 poiketen metsäkone varustetaan tehonlähdejärjestelyllä, joka koostuu sekä si- o nänsä tunnetusta primääristä voimanlähteestä, kuten dieselmoottorista, että ^ oleellisesti tämän yhteyteen sovitetusta sähkökoneesta, kuten yhdistetystä li-The invention is based on the idea that, unlike prior art, a forest machine is provided with a power supply arrangement consisting of both a primary power source known per se, such as a diesel engine, and an electrical machine, such as a combined diesel engine,
XX
£ 30 sämomenttimoottorista ja generaattorista.£ 30 for torque motor and generator.
cd Primäärillä voimanlähteellä ja sähkökoneella tuotettu sähköenergia § on varastoitavissa ja purettavissa varastostaan käytettäväksi jälleen edullisesti h-· § metsäkoneen hyödyntämän paineväliainevälitteisen tehon tuottamiseen esi- ^ merkiksi hydraulipumpun välityksellä. Erityisen edullisesti sähköenergiaa voi- 35 daan varastoida pidemmäksikin aikaa haluttuun sijaintiin työkoneessa sijoitettuun akustoon tai johonkin muuhun tunnettuun sähköenergian varauk- 6 sen mahdollistavaan välineeseen tai näiden yhdistelmään, josta se on hyödynnettävissä tarpeen niin vaatiessa. Tällaisen voi muodostaa esimerkiksi niin sanottu superkondensaattori (ultra capacitor), joka on omiaan suurten sähkö-energiamäärien lyhytaikaiseen ja nopeaan varaamiseen ja purkamiseen.cd The electrical energy generated by the primary power source and the electrical machine can be stored and discharged to be used again to produce a pressure medium-driven power advantageously used by the forestry machine, for example via a hydraulic pump. Particularly preferably, the electric energy can be stored for a longer period of time at a desired location in an accumulator located in a work machine or in another known electrical energy storage device, or a combination thereof, from which it can be utilized when required. Such may be the case, for example, with the so-called ultra capacitor, which is capable of short-term and rapid charge and discharge of large amounts of electrical energy.
5 Mainittu lisämomenttimoottori ja generaattori voidaan sinänsä tun netuin tavoin edullisesti integroida esimerkiksi dieselmoottorin vauhtipyörän tilalle tai sen yhteyteen, kuitenkin niin, että tarvittaessa tämä mainittu sähkökone voi toimia varsinaisen primäärisen voimanlähteen apuna esimerkiksi hydrauli-pumpun käyttämisessä. Tunnetuin tavoin tämä lisämomenttimoottori voi korva-10 ta myös tavanomaisen käynnistinmoottorin ja tavanomaistenkin sähköjärjestelmien edellyttämän latausgeneraattorin.Said auxiliary torque motor and generator can be advantageously integrated in a manner known per se, for example in place of, or in connection with, a diesel engine flywheel, however, if necessary, said electric machine can serve as an actual primary power source, e.g. As is well known, this auxiliary torque motor can also replace the conventional starter motor and the charge generator required by conventional electrical systems.
Toisaalta metsäkoneen toiminnoista jotkin saattavat olla sellaisia, jotka kannattaakin keksinnön mukaisen järjestelyn tapauksessa toteuttaa suoraan sähköisinä, ilman hydraulisia toimilaitteita. Esimerkkejä tällaisista toimin-15 noista ovat esimerkiksi puomiston jatke ja harvesteripään rotaation.On the other hand, some of the functions of the forestry machine may be those which, in the case of the arrangement according to the invention, are worth performing directly by electrical means without hydraulic actuators. Examples of such operations include, for example, boom extension and harvester head rotation.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä tunnetusta tekniikasta poiketen metsäkoneen primääri voimanlähde voidaankin mitoittaa oleellisesti keskimääräisen tehontarpeen mukaisesti ja niin, että sen voidaan ajatella toimivan aina parhaan hyötysuhteen tarjoavassa toimintapisteessä. 20 Toisin sanoen on mahdollista toteuttaa metsäkoneen tehonlähdejärjestely, jossa esimerkiksi dieselpolttoaineella toimiva polttomoottori toimii jatkuvasti oleellisesti keskimääräistä tehonkulusta vastaavalla vakioteholla tuottaen generaattorin avulla sähköenergiaa varastoon mainittuihin varastointivälinei-siin. Kun tehonlähdejärjestelyltä vaadittava teho ylittää tämän keskimääräisen 25 tehonkulutuksen tai mainitun dieselmoottorin vakiotehon saneleman tehontuot-tokyvyn, otetaan avuksi lisämomenttimoottori. Tämä lisämomenttimoottori ales kaa purkaa varastointivälineisiin varastoitua sähköenergiaa primäärisen £ voimanlähteen käyttämien laitteiden, kuten hydraulipumppujen käyttämiseen, o ^ Keksinnöllä saavutettu hetkellisten tehontarvehuippujenkin tyydyt- 30 täminen mahdollistaa primäärin voimanlähteen mitoittamisen huomattavasti ta-The invention provides considerable advantages. Thus, unlike the prior art, the primary power source of a forestry machine can be dimensioned substantially in accordance with the average power requirement and can be thought of as always operating at the highest efficiency point. In other words, it is possible to implement a power supply arrangement for a forest machine, wherein, for example, a diesel fueled internal combustion engine operates continuously at substantially constant power consumption, generating electrical energy for storage in said storage means by means of a generator. When the power required by the power supply arrangement exceeds this average power consumption or the power output dictated by the standard power of said diesel engine, an additional torque engine is utilized. This additional torque motor still lowers the amount of electrical energy stored in the storage means for operating the primary power source devices, such as hydraulic pumps. The satisfaction of the instantaneous power demand peak achieved by the invention enables the primary power source to be dimensioned considerably.
XX
£ vallista pienemmäksi. Tämä on merkittävä etu esimerkiksi metsäkoneen en kokonaispolttoainetalouden ja metsäkoneen painon kannalta. Luonnollisesti o pienempi voimanlähde myös on omiaan pienentämään metsäkoneen päästö- r" § tasoa sekä vähentämään voimanlähteen aikaansaamaa melutasoa ja tärinäta- ^ 35 soa siitä seuraavine rakenteellisine etuineen.£ smaller than the barrier. This is a significant advantage, for example, in terms of the overall fuel economy of the forest machine and the weight of the forest machine. Of course, the smaller power source also has the potential to reduce the emission level of the forestry machine and to reduce the noise level and vibration generated by the power source, with the resulting structural advantages.
77
Niinpä keksintö mahdollistaa, etenkin hetkellisten metsäkoneessa olevien puunkäsittelylaitteiden suurten tehontarpeiden aikana, olennaisesti suuremman tehomäärän ohjaamisen paineväliainevälitteiseen järjestelmään kuin pelkän primäärin voimanlähteen laskennallinen maksimiteho sallisi, met-5 säkoneen muun käytön tästä häiriintymättä. Tämä on mahdollista koska tarvittavaa lisätehoa voidaan ottaa erilaisiin varausvälineisiin tallennetun sähköenergian muodossa. Tarvittaessa tällainen sähköenergia on edelleen muunnettavissa esimerkiksi sähkömoottorin käyttämän hydraulipumpun kautta hydraulitehoksi, joka ohjataan puunkäsittelylaitteelle.Accordingly, the invention allows, especially during momentary high power demands of woodworking equipment on a forest machine, to direct a substantially greater amount of power to a pressure medium system than the calculated maximum power of a primary power source alone, without interfering with this. This is possible because the required additional power can be taken in the form of electrical energy stored in different charging means. If necessary, such electrical energy can be further converted, for example, by means of a hydraulic pump driven by an electric motor into a hydraulic power which is directed to a woodworking device.
10 Kuvatun kaltaisessa tapauksessa metsäkoneen valmistajalle tarjou tuu mahdollisuus mitoittaa siinä oleva primääri voimanlähde optimaalisesti tarkoitustaan varten. Tällainen primääri voimanlähde voikin toimia parhaalla mahdollisella hyötysuhteella, esimerkiksi siihen parhaiten soveltuvalla pyörimisnopeudella ja kuormituksella. Tämä taas osaltaan johtaa edellä mainittuun 15 alhaiseen polttoaineenkulutukseen, jolla on yhä suurempi merkitys erityisesti metsäkoneen omistajan ja käyttäjän kannalta, polttoaineiden hinnan jatkuvasti noustessa. Primäärin voimanlähteen kuormituksen ollessa mahdollisimman tasainen ja hyvin ennakoitavissa ovat myös jatkuvasti tiukentuvat päästömääräykset helpommin täytettävissä.10 In the case described, the forest machine manufacturer has the opportunity to optimize the primary power source therein for its purpose. Thus, such a primary power source can operate at the best possible efficiency, for example, at the best speed and load. This, in turn, contributes to the aforementioned 15 low fuel consumption, which is of increasing importance, especially for the forest machine owner and operator, as fuel prices continue to rise. When the load on the primary power source is as even and predictable as possible, the ever-tightening emission regulations are also easier to fulfill.
20 Koska keksinnön mukainen ratkaisu sallii, että ainakin osa hyd raulisten toimintojen vaatimasta tehosta siirretään työkoneen rakenteessa lähemmäksi käyttökohdetta sähköisesti, vältytään pitkälti myös hankalilta paineväliainelinjoilta. Näissä aiheutuu rakenteellisten ongelmien lisäksi aina virtaushäviöitä, jotka ovat omiaan heikentämään tehonsiirron hyötysuhdetta.Since the solution according to the invention allows at least some of the power required by the hydraulic functions to be shifted electrically closer to the point of use in the construction of the machine, it also largely avoids cumbersome pressure medium lines. In addition to structural problems, these always result in flow losses, which may impair the efficiency of the power transmission.
25 Toisaalta keksinnön eräänä etuna saavutetaan myös mahdollisuus sijoittaa metsäkoneen paineväliainevälitteiseen järjestelmään liittyvät pumput, o ohjausventtiilit ja -laitteet yhteen tai useampaan kompaktiin järjestelyyn etäi- cd syyden päähän primäärisestä voimanlähteestä. Tällainen sijoituspaikka voi ollaOn the other hand, one advantage of the invention is also achieved by the possibility of locating pumps associated with a pressurized medium system of a forestry machine, o control valves and controls in one or more compact arrangements at a distance cd from the primary power source. Such a location can be
Oo
^ esimerkiksi paineväliainesäiliön yhteydessä. Tällä sijoituksella on merkittäviä ^ 30 vaikutuksia esimerkiksi kuormatraktorin ohjaamon melutason pienenemiseen, £ koska nyt äänekkäät pumput ja venttiilit voidaankin eräissä tapauksissa sijoitan taa aiemmasta poiketen esimerkiksi metsäkoneessa olevan kuormaimen jalus- o taan tai jopa järjestelmässä olevan paineväliainesäiliön sisäpuolelle. Niinpä § tähän paineväliainevälitteiseen järjestelmään liittyvät erilaiset komponentit ovatfor example in connection with a pressure medium container. This placement has significant effects on, for example, reducing the noise level in the cab of a forwarder, because now, in some cases, noisy pumps and valves can be positioned, for example, on the stand of a loader on a forestry machine or even inside a pressurized medium tank. Thus, the various components associated with this pressure medium system are
CMCM
35 jopa sijoitettavissa metsäkoneen eri rungonosalle kuin sen ohjaamo ja primääri voimanlähde.35 even placed on a different part of the forest machine than its cab and primary power source.
88
Keksinnöllä helpotetaan edelleen metsäkoneen suunnittelua mahdollistamalla komponenttien aiempaa vapaampi sijoittelu metsäkoneen rakenteessa. Tunnetuissa ratkaisussa on esimerkiksi primäärin voimanlähteen läheisyyteen jouduttu sijoittamaan mekaanisin liitoselimin yksi tai useampi pai-5 neväliainepumppu, jotka ovat paineistaneet paineväliainetta metsäkoneen eri toimintojen käytettäväksi. Tästä on aiheutunut, että primäärin voimanlähteen läheisyyteen on muodostunut kookas ja tilaa vievä kokonaisuus, jonka sijoittelu metsäkoneen rungolle monesti on aiheuttanut vaikeuksia. Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta tämä rakenne voidaan nyt hajauttaa. Koska myös itse pri-10 määri voimanlähde on toteutettavissa pienempikokoisena voidaan senkin sijoittamista metsäkoneen rakenteessa harkita uudelleen.The invention further facilitates the design of a forest machine by allowing for a freer placement of components within the structure of the forest machine. In the known solution, for example, one or more pressure medium pressure pumps have been placed in the vicinity of the primary power source which have pressurized the pressure medium for use in various functions of the forest machine. This has resulted in the formation of a large and bulky unit in the vicinity of the primary power source, which has often been difficult to locate on the forest machine body. Thanks to the solution of the invention, this structure can now be decentralized. Because the pri-10's own power source is also feasible at a smaller size, it can be reconsidered for placement in a forest machine design.
Esillä olevan ratkaisun mahdollistama suuritehoinen sähkögeneraat-tori on myös monella muulla tavalla hyödyllinen metsäkoneen tapauksessa, sillä se voi korvata tunnetun tekniikan mukaiset erilliset käynnistysmoottorin ja 15 latausgeneraattorin. Erityisesti latausgeneraattori on nykyaikaisten metsäkoneiden tapauksessa raskaan kuormituksen alaisena. Keksinnön mukainen ratkaisu tarjoaa tässäkin mielessä edullisen rakenteen nykyisiin hihnavälitteisiin latausgeneraattoreihin verrattuna.The high power electric generator provided by the present solution is also useful in many other ways in the case of a forestry machine, as it can replace the prior art separate starter motor and 15 generator generator. In particular, in the case of modern forest machines, the load generator is under heavy load. Again, the solution of the present invention provides an advantageous structure compared to current belt-driven charge generators.
Keksinnön muita mukanaan tuomia etuja on esitetty seuraavassa, 20 kun keksinnön erityisiä suoritusmuotoja on kuvattu tarkemmin.Other advantages of the invention are set forth below, when specific embodiments of the invention have been described in more detail.
Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Seuraavassa keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja selostetaan nyt lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty metsäkone sivusta kuvattuna, 25 kuviossa 2 on esitetty kaavamainen kaaviokuva esillä olevasta jä- 5 jestelystä tehon siirtämisestä ja työlaitteen ohjaamisesta, ja ^ kuviossa 3 on esitetty eräs vaihtoehtoinen suoritusmuoto kuvion 2 9 mukaisesta järjestelystä tehon siirtämisestä ja työlaitteen ohjaamisesta.In the following, some preferred embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 is a schematic side view of a forest machine, Figure 2 is a schematic diagram of the present arrangement for power transfer and tool control; 2 through the arrangement of power transfer and control of the implement.
x Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen selostus Q_ 30 Esillä olevan menetelmän ja järjestelyn metsäkoneen voimanläh- ^ teen yhteydessä eräitä edullisia suoritusmuotoja on seuraavassa kuvailtu viita- o ten edellä mainittuihin kuvioihin. Tällöin järjestely käsittää kuvioihin c3 viitenumeroin merkityt rakenneosat, jotka vastaavat tässä selityksessä käytet täviä viitenumerolta.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Q_30 In the context of the present method and arrangement of a power source for a forest machine, some preferred embodiments are described below with reference to the above figures. In this case, the arrangement comprises the components designated by reference numerals in Figures c3, which correspond to those used in this specification by reference numeral.
99
Kuviossa 1 on esitetty eräs metsäkoneen 1 edullinen rakenne, joka tässä tapauksessa käsittää kuormatraktorin toisiinsa nivelletysti liitettyine etuja takarunkoineen 2 sekä 3. Eturungossa on metsäkoneen ohjaamo 4, josta hallitaan siinä myös olevaa primääriä voimanlähdettä 5, jolla tuotetaan metsä-5 koneen ja siinä olevien työlaitteiden liikuttamiseen ja ohjaamiseen tarvittava voima. Eräitä tällaisia työlaitteita edustavat kuviosta 1 erottuvat kuormain 6 ja siihen liitetty kahmari 7.Fig. 1 shows a preferred construction of a forestry machine 1, in this case comprising a forwarder with articulated advantages 2 with a rear frame 2 and 3. The front frame has a forestry machine cab 4 which also controls the primary power source 5 for driving the forestry 5 and its attachments. and the power to steer. Some of these implements are represented by a loader 6 and a grab 7 attached to it, which are distinguished from Fig. 1.
Kuvion 2 ja 2 mukaisissa järjestelyissä metsäkoneen 1 primääriä voimanlähdettä 5 käytetään paineväliainevälitteisen tehon tuottamisen lisäksi 10 myös sähköenergian tuottamiseen. Näin aikaansaatua paineväliainevälitteistä tehoa voidaan käyttää niin metsäkoneen ohjaamiseen, kuin siinä olevien työ-tai muiden laitteiden ohjaamiseen. Ainakin osa aikaansaadusta sähköenergiasta on vuorostaan järjestetty olemaan varastoitavissa lyhyemmäksi tai pitemmäksi ajaksi yhteen tai useampaan sähkön varastointivälineeseen 8, joita 15 kuviossa 1 edustaa esimerkiksi tavanomaiset akut 9, superkondensaattorit 10 tai muut sähkön varastoimiseen soveltuvat välineet 11. Kuviossa on niin ikään esitetty varastointivälineeseen liittyvä sähköenergian ohjausyksikkö 12, jolla hallinnoidaan varastoimisvälineiden latausta ja purkua. Järjestelyn komponentit sekä sähkö- ja paineväliainelinjat on esitetty kuvioissa vain kaavamaisesti pel-20 kistettyinä järjestelyn rakenteen ja toiminnan ilmentämiseksi.In the arrangements of Figures 2 and 2, the primary power source 5 of the forest machine 1 is used not only to produce pressure-medium-powered power 10 but also to generate electrical energy. The pressure medium-mediated power thus obtained can be used both for controlling the forestry machine and for controlling the working or other equipment therein. In turn, at least a portion of the generated electrical energy is arranged to be stored for shorter or longer periods in one or more electricity storage means 8, represented by, for example, conventional batteries 9, supercapacitors 10 or other means for storing electricity 11. , which controls the loading and unloading of storage devices. The components of the arrangement, as well as the electrical and pressure medium lines, are shown schematically only in diagrammatic form to illustrate the structure and function of the arrangement.
Sähköenergian tuottamiseksi metsäkoneen 1 tehonlähdejärjestelyn osan muodostavaan sinänsä tunnettuun primääriin voimanlähteeseen 5 on sovitettu sähkökone 13, joka käsittää esimerkiksi lisämomenttimoottorin ja generaattorin. Nämä voidaan kuvion 2 mukaisesti edullisesti integroida sinänsä 25 tunnetuin tavoin esimerkiksi primäärin voimanlähteen muodostamassa diesel-___ moottorissa olevan vauhtipyörän tilalle tai sen yhteyteen. Sähkökone on myös o sovitettavissa primäärin voimanlähteen välittömään läheisyyteen.To produce electrical energy, a primary power source 5, which is part of the power supply arrangement of the forest machine 1 and is known per se, is provided with an electrical machine 13 comprising, for example, an auxiliary torque motor and a generator. According to Figure 2, these can advantageously be integrated in a manner known per se, for example, in place of, or in connection with, a flywheel of a primary diesel diesel engine. The electrical machine is also o adaptable in the immediate vicinity of the primary power source.
^ Sähkön varastoimiseen tarkoitettujen välineiden 9-11 ensisijaisena ^ tarkoituksena onkin tarvittaessa purkaa ja johtaa ainakin osa sähköenergiasta 30 varastointivälineestä käytettäväksi jälleen edullisesti metsäkoneen 1 hyödyn-Thus, the primary purpose of the means 9-11 for storing electricity is, where necessary, to dismantle and conduct at least part of the electrical energy 30 from the storage means for use again advantageously in the forestry machine 1.
XX
£ tämän paineväliainevälitteisen tehon tuottamiseen ja välittämiseen edelleen 05 metsäkoneen paineväliainetoimiselle järjestelmälle esimerkiksi niin, että mainit- 5 tu sähkökone 13 toimii varsinaisen primäärisen voimanlähteen 5 apuna esi- § merkiksi paineväliainevälitteistä tehoa tuottavan metsäkoneen yhdessä ^ 35 paineväliainetoimisen järjestelmän kanssa voimansiirtolaitteiston muodostavan hydraulipumpun 14 käyttämisessä. Tällöin sähkökoneessa olevan lisämoment- 10 timoottorin tuottama maksimiteho on 30- 120 %, edullisesti ainakin 70 % primäärisen voimanlähteen tuottamasta tehosta.£ for producing and transmitting this pressure medium mediated power to a 05 forest machine pressure medium system, for example, so that said electric machine 13 acts as an auxiliary primary power source 5, e.g. In this case, the maximum power produced by the additional torque motor in the electric machine is 30-120%, preferably at least 70% of the power produced by the primary power source.
Varastointivälineestä 8 sähköenergiaa voidaan tarvittaessa myös ohjata yhteen tai useampaan järjestelyssä olevaan kuvion 3 mukaiseen muun-5 tovälineeseen 15, tämän varastoidun sähköenergian käyttämiseksi painevä-liainevälitteisen tehon aikaansaamiseksi yhdessä tai useammassa metsäkoneeseen hajautetussa sijainnissa. Järjestelyllä aikaansaadaan näin ollen eräänlaiset metsäkoneen 1 primäärin voimanlähteen 5 kanssa rinnakkain toimivat tehontuottoyksiköt.From the storage means 8, electrical energy may also be directed, if necessary, to one or more of the conversion means 15 of Figure 3 to utilize this stored electrical energy to provide pressure-media-mediated power in one or more locations distributed to the forest machine. The arrangement thus provides some kind of power generating units operating in parallel with the primary power source 5 of the forestry machine 1.
10 Toisaalta varastointivälineestä 8 purettavaa sähköenergiaa siis voi daan käyttää edullisesti metsäkoneen 1 hetkellisesti kohonneen tehontarpeen tyydyttämiseen. Toisaalta primäärin voimanlähteen 5 tuottamaa tehoa voidaan muuntaa sähköenergiaksi ja hyödyntää sellaisenaan välittömästi metsäkoneen ja siinä olevien työlaitteiden ohjaamisessa. Tämä voidaan havaita kuviosta 2, 15 jossa kahmarin rotaatioliike ja puomin jatkeen ohjaus on esitetty toteutettavaksi sähköisesti niiden yhteyteen sovitettujen sähkömoottoreiden 16 välityksellä. Näin ollen metsäkoneen voidaan jopa ajatella toimivan rajoitetun ajan primäärin voimanlähteen ollessa toimintakyvytön.On the other hand, the electrical energy discharged from the storage means 8 can thus be advantageously used to satisfy the momentarily increased power requirement of the forestry machine 1. On the other hand, the power produced by the primary power source 5 can be converted into electrical energy and directly used to control the forestry machine and its implements. This can be seen in Figure 2, in which the rotational movement of the grab and the control of the boom extension are shown to be carried out electrically via the electric motors 16 fitted thereto. Thus, the forestry machine can even be thought to operate for a limited time with the primary power source inoperable.
Esillä olevan ratkaisun mukaisen metsäkoneen 1 kohonnutta tehon-20 tarvetta voidaan siis tyydyttää, joko välittömästi varastointivälineestä 8 purettavalla sähköenergialla, tai vaihtoehtoisesti tämä sähköenergia on muunnettavissa ja jaettavissa tätä tarkoitusta varten metsäkoneessa 1 olevilla voimansiirtolaitteilla paineväliainevälitteiseksi tehoksi, edullisesti hydrauliseksi tehoksi, jolla esimerkiksi voidaan ohjata metsäkoneen työlaitteita. On toki 25 mahdollista muuntaa jo metsäkoneen ohjaamisessa käytettävä sähköenergia hydrauliseksi tehoksi sovittamalla muuntovälineet 15 esimerkiksi metsäkoneen o pyörien 17 yhteyteen.Thus, the increased need for power-20 of the forest machine 1 according to the present solution can be satisfied, either directly by the electrical energy discharged from the storage means 8, or alternatively this electrical energy can be converted and distributed by . It is of course possible to convert the electric energy already used to control the forest machine into hydraulic power by adapting the conversion means 15, for example, in connection with the wheels 17 of the forest machine o.
cd Esillä olevalla järjestelyllä on kuvion 3 suoritusmuodon mukaisessa o ^ muuntovälineessä 15 aikaansaatu paineväliainevälitteinen teho on erityisesti 30 sovitettu ohjaamaan metsäkoneessa 1 puuta käsittelevää laitetta, kuten paine-£ väliainevälitteistä nosturia, kuormainta 6, puomistoa tai näiden päässä kanna- 05 teltavan tai käytettävän puunkäsittelylaitteen kuten harvesteripään tai kahmarin o 7 käyttöä. On toki mahdollista ohjata tällaisia laitteita myös vain osittain muun- § tovälineessä aikaansaadulla paineväliainevälitteisellä teholla, tai ohjata tälläcd The present arrangement has a pressure medium-mediated power provided in the transducer 15 of the embodiment of FIG. or use of the grab o 7. It is, of course, also possible to control such devices with pressure medium-mediated power provided only partially in the conversion means, or
C\JC \ J
35 pelkästään metsäkoneessa olevan puuta käsittelevän laitteen yksittäistä työliikettä toteuttavan toimilaitteen käyttöä.35 actuator for a single movement of the woodworking machine in the forestry machine.
11 Järjestelyssä oleva muuntoväline 15 käsittää edullisesti metsäkoneen paineväliainevälitteisessä järjestelmässä olevaa paineväliainetta paineistavan pumppuyksikön 18 ja sitä käyttävän sähkömoottorin 19, joka on esimerkiksi kestomagneettimoottori tai oikosulkumoottori. Sähkömoottorin toi-5 mintaa ohjaamaan on sovitettu erityinen ohjausyksikkö 20. Mikäli pumppuyk-sikkö on säätyvätilavuuksista tyyppiä, voidaan sen tuottamaan tilavuusvirtaan vaikuttaa sekä pyörimisnopeutta, että kierrostilavuutta muuttamalla. Kun pai-neväliainevälitteisen tehon aikaansaamiseksi käytettävä muuntoväline käsittää pumppuyksikön, joka on kiinteätilavuuksinen on sen tilavuusvirran säätö edulli-10 sesti järjestetty tapahtuvaksi pumppuyksikköä käyttämään sovitetun sähkö-moottorin pyörimisnopeutta säätämällä. Tällaisen sähkömoottorin nopeus on sovitettu olevan ohjattavissa esimerkiksi järjestelmään liitetyllä taajuusmuuttajalla. Ratkaisu mahdollistaa hankintahinnaltaan edullisten hammaspyöräpump-pujen ja muiden hankintahinnaltaan edullisten tyypiltään kiinteätilavuuksisten 15 pumppujen hyödyntämisen muuntovälineessä.Preferably, the conversion means 15 in the arrangement comprises a pump unit 18 for pressurizing the pressure medium in the forest machine pressure medium system and an electric motor 19 driving it, such as a permanent magnet motor or a short circuit motor. A special control unit 20 is arranged to control the operation of the electric motor. If the pump unit is of variable volume type, the flow rate produced by it can be affected by changing both the speed of rotation and the volume of rotation. When the conversion medium used to achieve the pressure medium mediated power comprises a pump unit which is a fixed volume, its volume flow control is preferably arranged to be adjusted by controlling the rotational speed of the electric motor adapted to drive the pump unit. The speed of such an electric motor is adapted to be controlled, for example, by a frequency converter connected to the system. The solution enables the use of low-cost gear pumps and other low-volume pumps of low-cost type in the conversion medium.
Kun hydraulisen tehon aikaansaamiseksi käytettävä muuntoväline 15 käsittää pumppuyksikön 18, joka on säätyvätilavuuksinen, on pumppu-yksikköä käyttämään sovitettavissa sähkömoottori 19, joka edullisesti pyörii tarkoitusta varten optimoitua pyörimisnopeutta.When the conversion means 15 used to provide hydraulic power comprises a pump unit 18 which is adjustable in volume, an electric motor 19 can be adapted to drive the pump unit, which preferably rotates at a purpose optimized speed.
20 Eräänä järjestelyllä saavutettavana erityisenä etuna on pidettävä mahdollisuutta sijoittaa paineväliainevälitteisen tehon aikaansaamiseksi käytettävä muuntoväline 15 metsäkoneen 1 layoutissa lähes minne tahansa. Niinpä ainakin yksi muuntoväline on sovitettavissa oleellisesti metsäkoneessa olevan paineväliainesäiliön yhteyteen. Muuntoväline voidaan jopa sovittaa tällaisen 25 paineväliainesäiliön sisälle, jolloin sen aikaansaama melu on tehokkaasti vai-mennettavissa. On myös valittavissa ratkaisu, jossa muuntoväline siinä olevine 0 sähkömoottoreineen 19 on sovitettu metsäkoneessa olevalle takarungolle 3.One particular advantage achieved by the arrangement is the possibility of locating the conversion medium 15 used to provide the pressure medium-mediated power in the layout of the forest machine 1 almost anywhere. Thus, at least one of the conversion means is adaptable to the pressure medium container in the forest machine. The conversion medium can even be fitted inside such a pressure medium container, whereby the noise it produces can be effectively attenuated. It is also possible to choose a solution in which the conversion means with the electric motor 19 therein is fitted to the rear frame 3 of the forestry machine.
(M(M
£ Tällainen muuntovälineen erottaminen primääristä voimanlähteestä 5 yksinker- 1 taistaa metsäkoneen, erityisesti kuormatraktorin, layoutin suunnittelua ja mah- 30 dollistaa metsäkoneen entistä paremman painonjakauman.£ Such separation of the conversion means from the primary power source 5 simplifies the layout design of the forestry machine, especially the forwarder, and allows for a better weight distribution of the forestry machine.
XX
£ Pitkien paineväliainejohtojen välttämiseksi voidaan muuntoväline 15 01 siinä olevine pumppuyksikköineen 18 ja sähkömoottoreineen 19 sijoittaa jopa § takarungolle 3 asennetussa kuormaimessa 6 olevaan jalustaan 21.In order to avoid long pressure medium lines, the conversion means 15 01 with its pump units 18 and electric motors 19 can be placed up to a base 21 in a loader 6 mounted on the rear frame 3.
r» o Kuvioissa 2 ja 3 erottuvat yksi tai useampi varastointiväline 8 on ™ 35 edullisesti sijoitettu metsäkoneen 1 takarungon 3 sisään tai yhteyteen.In Figures 2 and 3, one or more storage means 8 are ™ 35 preferably disposed within or in contact with the rear frame 3 of the forestry machine 1.
1212
Kuvion 3 mukaisessa esillä olevan järjestelyn eräässä erityisessä suoritusmuodossa on niin ikään esitetty järjestely, jossa paineväliainevälittei-sen tehon aikaansaamiseksi käytettävä muuntoväline 15 käsittää pumppuyksi-kön, joka muodostuu molempiin suuntiin pyörivästä pumppumoottorista 180.In a particular embodiment of the present arrangement according to Fig. 3, there is also provided an arrangement in which the conversion medium 15 used to achieve the pressure medium mediated power comprises a pump unit consisting of a pump motor 180 rotating in both directions.
5 Tällaista pumppumoottoria käyttävä sähkömoottori 19 on myös sovitettavissa toimimaan energian talteen ottamiseksi, jolloin se muodostaa varastointiväli-neeseen 8 sähköenergiaa syöttävän generaattorin. Tällöin esimerkiksi laskettaessa kuormaimessa 6 hydraulisesti kannateltua kuormaa on paineväliaineen takaisinvirtaus hyödynnettävissä siten, että sen sisältämä energia on muunnet-10 tavissa sähköenergiaksi. Toki tällä tavoin aikaansaatu sähköenergia on ohjattavissa myös järjestelmässä olevien sähkötoimilaitteiden 22 käytettäväksi tai varastoitavaksi sähkön varastointivälineeseen.An electric motor 19 using such a pump motor can also be adapted to operate to recover energy, thereby forming a generator for supplying electric energy to the storage means 8. Thus, for example, when calculating the hydraulically supported load in the loader 6, the back flow of the pressure medium can be utilized so that the energy contained therein can be converted into electrical energy. Of course, the electrical energy provided in this manner can also be directed to the electrical actuators 22 in the system for use or storage in an electrical storage medium.
Kuvioiden 2 ja 3 mukainen järjestely metsäkoneen 1 tehonsiirrossa toimii seuraavasti. Metsäkoneen primäärissä voimanlähteessä 5 tuotetaan 15 metsäkoneen ja siinä olevien työlaitteiden liikuttamiseen ja ohjaamiseen tarvittava teho, jolloin toimintaohjeet saadaan metsäkoneen käyttäjältä ohjauslaitteiden 23 välittäminä. Ainakin osa tästä moottorin ohjausyksikön (ECU) 24 hallinnoiman primäärin voimanlähteen tuottamasta mekaanisesta tehosta muutetaan sähkökoneen 13 avulla sähköenergiaksi, joka ainakin osittain varastoi-20 daan metsäkoneessa olevaan yhteen tai useampaan sähkön varastointivälineeseen 8. Tällainen varastointi voi olla niin lyhyempiaikaista kuin pitempiaikaista. Tällaiset varastointivälineet mahdollistavat niihin varastoidun sähköenergian purun tarvittaessa hyvinkin lyhyessä ajassa metsäkoneen tehontarpeen kasvaessa äkillisesti. Osa primäärin voimanlähteen 25 tuottamasta mekaanisesta tehosta muutetaan vuorostaan hydraulipumpun 14 välityksellä hydraulijärjestelmän tilavuusvirran ja paineen siirtämäksi tehoksi. 5 Tämä paineväliainevirtaus johtaa näin ollen hydraulitehoa kuvion 2 mukaisestiThe arrangement of the power transmission of the forest machine 1 according to Figures 2 and 3 works as follows. The primary power source 5 of the forestry machine produces the power needed to move and control the 15 forestry machines and their implements, whereupon operating instructions are obtained from the operator of the forestry machine through the control means 23. At least some of the mechanical power generated by the primary power source, controlled by the engine control unit (ECU) 24, is converted by electrical machine 13 into electrical energy, which is at least partially stored in one or more electrical storage means 8 in the forest machine. Such storage means allow the electrical energy stored therein to be discharged in a very short period of time, if necessary, in the event of a sudden increase in the power requirement of the forest machine. Part of the mechanical power produced by the primary power source 25 is in turn converted by the hydraulic pump 14 into a volume and pressure displacement of the hydraulic system. This pressure medium flow thus results in hydraulic power as shown in Figure 2
CMCM
^ eri työlaitteiden toimilaitteille 25.^ for actuators for different implements 25.
^ Metsäkoneen 1 tehontarpeen kasvaessa ja ylittäessä primäärin 30 voimanlähteen 5 tehontuottokyvyn, tai jonkin ennalta asetetun aktivointikyn-^ As the power requirement of the forest machine 1 increases and exceeds the power output capacity of the primary power source 5, or any pre-set activation threshold,
XX
£ nyksen, johdetaan varastointivälineestä 8 ainakin osa sähköenergiasta takaisin cd sähkökoneeseen 13 tai vaihtoehtoisesti, tai sen lisäksi, yhteen tai useampaan § kuvion 3 mukaiseen muuntovälineeseen 15. Tällaisessa muuntovälineessä ku- § ten myös sähkökoneessa sähköenergiaa käytetään nyt paineväliainevälitteisen ^ 35 tehon - edullisesti hydraulisen tehon - aikaansaamiseksi. Tämä painevä- liainevälitteinen teho ohjataan yhteen tai useampaan metsäkoneen eri puolilla 13 sijaitsevaan työlaitteeseen. Työlaitteessa paineväliainevälitteistä tehoa käytetään paineväliainevälitteisen toiminnon toteuttamiseksi tai toiminnan tehostamiseksi. Niinpä paineväliainevälitteisellä teholla ohjataan esimerkiksi metsäkoneessa puuta käsittelevää laitetta kokonaan tai ainakin osittain. Pai-5 neväliainevälitteisellä teholla on myös mahdollista ohjata vain metsäkoneessa olevan puuta käsittelevän laitteen yksittäistä työliikettäkin. Ratkaisulla saavutetaankin korkea hyötysuhde, koska tällainen paineväliainevälitteinen järjestelmä on optimoitavissa jokaiselle toiminnolle toimintokohtaisesti.At least some of the electrical energy from the storage means 8 is recycled back to the cd electric machine 13 or alternatively, or additionally, to one or more of the converting means 15 of Fig. 3. The electrical energy is now utilized by the pressurized medium to achieve. This pressure medium-mediated power is directed to one or more implements 13 on different sides of the forestry machine. In the implement, pressure medium-mediated power is used to perform or enhance the efficiency of the fluid-medium function. Thus, for example, in a forestry machine, the wood-handling device is controlled entirely or at least partially by means of pressure medium. It is also possible with the medium power of the Pai-5 to control only a single movement of the woodworking machine in the forest machine. The solution thus achieves a high efficiency because such a pressure medium-mediated system can be optimized for each function on a function-by-function basis.
Esitetyn kaltainen sähkökone 13 ja siinä oleva lisämomenttimoottori 10 on edullisesti suunniteltu toimimaan siten, että lisämomenttimoottori aktivoidaan kun metsäkoneella 1 työskennellessä primäärisen voimanlähteen 5 tietty ennalta määritetty kuormitusaste ylitetään.The electric machine 13 as shown and the auxiliary torque motor 10 therein are preferably designed to operate so that the auxiliary torque motor 10 is activated when a certain predetermined load level of the primary power source 5 is exceeded while the forest machine 1 is operating.
Eräässä esillä olevan tehonsiirron toisessa suoritusmuodossa mainittu sähkökone 13 ja erityisesti siinä oleva lisämomenttimoottori aktivoidaan 15 kun metsäkoneen 1 yksi tai useampi ennalta määritelty toiminto aktivoidaan. Erityisesti tällainen toiminto käsittää työskentelyn aikaisen puun syötön ja/tai karsinnan käynnistymisen harvesteripäässä, vaihtoehtoisesti toiminto voi käsittää puun katkaisusahauksen. Nämä toiminnot ovat usein sellaisia, että pelkällä primäärisellä voimanlähteellä aikaansaatu tehontuotto ei riitä. Toisaalta kuor-20 matraktorin tapauksessa lisämomenttimoottori voidaan ajatella aktivoitavaksi kun ajovoimansiirto kytkeytyy toimintaan.In another embodiment of the present power transmission, said electric machine 13, and in particular the auxiliary torque motor 15, is activated when one or more predetermined functions of the forest machine 1 are activated. Specifically, such a function comprises starting the feeding and / or pruning of wood at the harvester head during operation, alternatively, the function may comprise cutting the tree. These functions are often such that power output from the primary power source alone is not sufficient. On the other hand, in the case of a chassis-20 tractor, the auxiliary torque motor can be thought to be activated when the transaxle is engaged.
Harvesteripään toimintojen lisäksi tällainen toiminto voi käsittää yhden tai useamman puomiston liikkeitä ohjaavaa toimintoa.In addition to harvester head functions, such a function may comprise one or more boom movement control functions.
Toisaalta nykyajan voimanlähteet 5 tai niitä hallinnoimaan sovitetut 25 moottorin ohjausyksiköt (ECU) 24 itsekin tietävät kuinka paljon voimanlähtees-___ sä olevasta kampiakselin päästä otetaan kullakin hetkellä vääntömomenttia ja o pyörimisnopeutta (joiden tulona saadaan voimanlähteen teho). Niinpä on myös ^ mahdollista aktivoida lisämomenttimoottori jollakin tähän tehoon perustuvalla ^ laskenta-algoritmilla.On the other hand, modern power units 5, or engine control units (ECUs) 24 adapted to manage them, themselves know how much torque and speed (at which power is supplied) is drawn from the crankshaft end of the power supply at each moment. Thus, it is also possible to activate the auxiliary torque motor by some calculation algorithm based on this power.
30 Kun ainakin yhteen tällaiseen sähköenergian muuntovälineeseen 15When at least one such electrical energy conversion means 15
XX
£ on järjestetty energian talteenotto, voidaan metsäkoneen 1 polttoainetaloutta σ> parantaa merkittävästi. Eräs tapa aikaansaada tällainen energian talteenotto § on, että edellä mainittu muuntoväline on rakenteeltaan sellainen, että se sallii l^.£ is an organized energy recovery, the fuel economy σ> of the forest machine 1 can be significantly improved. One way to achieve such an energy recovery is that the above-mentioned conversion means is structured to allow 1?.
§ käytön myös paineväliaineen sisältämän energian muuntamiseksi ja syöttämi- ^ 35 seksi takaisin sähköjärjestelmään sähkötoimilaitteiden käytettäväksi tai varas toitavaksi sähkön varastointivälineeseen 8.Use also for converting the energy contained in the pressure medium and feeding it back into the electrical system for use by actuators or for storing it in an electrical storage medium 8.
1414
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä yllä kuvaillun järjestelyn perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Esitelty ratkaisu ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi on ilmeis-5 tä, että generaattori-, sähkömoottori- ja sähköenergian varastointikomponent-teihin liittyy erilaisia ratkaisuja, joita ei ole tässä yhteydessä erikseen kuvailtu.It will be obvious to a person skilled in the art that as technology advances, the basic idea of the arrangement described above can be implemented in many different ways. The disclosed solution and its embodiments are thus not limited to the examples described above, but may vary within the scope of the claims. For example, it is evident that generator, electric motor, and electrical energy storage components involve various solutions not specifically described herein.
δδ
(M(M
CDCD
cpcp
XX
cccc
CLCL
O) o I'-- o oO) o I '- o o
CMCM
Claims (7)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20070419A FI122061B (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Arrangement in connection with forestry machine power source |
PCT/FI2008/050305 WO2008145817A1 (en) | 2007-05-28 | 2008-05-27 | Method and arrangement associated with power source of forest machine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20070419A FI122061B (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Arrangement in connection with forestry machine power source |
FI20070419 | 2007-05-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20070419A0 FI20070419A0 (en) | 2007-05-28 |
FI122061B true FI122061B (en) | 2011-08-15 |
Family
ID=38069459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20070419A FI122061B (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Arrangement in connection with forestry machine power source |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI122061B (en) |
WO (1) | WO2008145817A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2512854A1 (en) * | 2009-12-17 | 2012-10-24 | DEUTZ Aktiengesellschaft | Mobile work machine having an integrated starter generator |
US10694687B2 (en) * | 2017-08-11 | 2020-06-30 | Deere & Company | Electric tree felling head and associated control system for a forestry vehicle |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001000935A1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Drive device of working machine |
JP2001173024A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-26 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | Hybrid system for construction machine |
FI111183B (en) * | 2002-05-21 | 2003-06-13 | Timberjack Oy | Procedure for control of forest machine engine and forest machine |
JP4179465B2 (en) * | 2002-07-31 | 2008-11-12 | 株式会社小松製作所 | Construction machinery |
JP2005155251A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | Power system control unit for construction machine |
US7388301B2 (en) * | 2005-10-12 | 2008-06-17 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Construction machine |
-
2007
- 2007-05-28 FI FI20070419A patent/FI122061B/en active IP Right Grant
-
2008
- 2008-05-27 WO PCT/FI2008/050305 patent/WO2008145817A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2008145817A1 (en) | 2008-12-04 |
FI20070419A0 (en) | 2007-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI118882B (en) | Method and apparatus for power transmission in a forest machine | |
US11084367B2 (en) | Mining machine and energy storage system for same | |
US9981269B2 (en) | Apparatus and system for a towed device powered by a tow vehicle | |
US8649927B2 (en) | Energy system for a hybrid vehicle | |
US8646266B2 (en) | Hydraulic output drive shaft generator | |
FI119394B (en) | Method for controlling the power of a forestry machine | |
FI122061B (en) | Arrangement in connection with forestry machine power source | |
US20160145833A1 (en) | System and method for controlling power in machine having hydraulic devices | |
US11885104B2 (en) | Hydraulic hybrid system for a work machine and a method of controlling the hydraulic hybrid system | |
FI127282B (en) | Forestry machine power supply | |
GB2502060A (en) | Hydraulic drive system with regenerative braking for mobile work platform | |
JP2012072591A (en) | Driving device of work machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 122061 Country of ref document: FI |
|
MD | Opposition filed |
Opponent name: JOHN DEERE FORESTRY OY |
|
FG | Patent granted |
Ref document number: 122061 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B Effective date: 20110815 |