FR2496883A1

FR2496883A1 - Measurement of couple in combine-harvester - has driving wheel mounted on shaft and photo-electric system measuring relative rotation

Info

Publication number: FR2496883A1
Application number: FR8123531A
Authority: FR
Inventors: Helmut Homburg
Original assignee: Claas KGaA mbH
Current assignee: Claas KGaA mbH
Priority date: 1980-12-20
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1982-06-25
Also published as: BG51263A3; FR2496883B3; BE891478A; BE891479A; HU183752B

Abstract

This device measures the couple transmitted from an engine to a rotating component. It is particularly useful to measure the couple at the pick-up (or bat) reel which is placed in the casing of the cutting bar in a combine-harvester in order to regulate its speed. The device comprises a driving wheel mounted on the driving shaft and which can slightly rotate in relation to the shaft and a system with photo-electric cells to measure the rotation. In one application, the shaft bears a hub with a flange and a mounting shoulder for the driving wheel. The flange, driving wheel and retaining ring have one set of holes to contain a compression spring which limits the rotation of the driving wheel relative to the shaft and another set of holes for the photo-electric system.

Description

Dispositif de mesure de couple
La présente invention concerne un dispositif destiné à mesurer lé couple transmis d'un moteur à un élément tournant d'une machine, et plus particulièrement à mesurer le couple sur le rouleau d'alimentation dans
L'auge du dispositif de coupe d'une moissonneuse-batteuse automotrice, en vue du réglage dp la marche.Torque measuring device
The present invention relates to a device intended to measure the torque transmitted from a motor to a rotating element of a machine, and more particularly to measure the torque on the feed roller in
The cutting device gauge of a self-propelled combine for speed adjustment.

I1 existe déjà des dispositifs destinés à mesurer un couple transmis par un arbre en rotation, dans lesquels un tronçon d'arbre pouvant subir une torsion est utilisé comme système de mesure; plus particulirement des dispositifs de ce genre sont connus dans lesquels la détection est effectuée par des transmissioracompensa- trices, dans lesquels le fonctionnement est assuré par un décalage de tension ou dans lesquels la force de torsion est mesurée au moyen d'un dispositif de mesure d'allonge ment. Ues inconvénients d'un dispositif dans lequel la détection est faite par des transformateurs résident dans le fait que des transformateurs tournants sont nécessaires dont les enroulements moteurs subissent des forces centrifugues.Etant donné qu'en outre l'entrefer doit entre très petit, tout en étant d'autre part suffisamment grand pour permettre une rotation non renée de l'arbre, la qualité du transformateur est mauvaise, ce qui porte préjudice à la mesure et qui entre La nécessité que le stator et le rotor de ce transformateur soient alignés par des paliers à roulement, dans Les cas où Les arbres ne sont pas fixés rigidement dans L'espace. There are already devices intended to measure a torque transmitted by a rotating shaft, in which a section of shaft which can undergo torsion is used as a measurement system; more particularly devices of this kind are known in which the detection is carried out by compensating transmissors, in which the operation is ensured by a voltage offset or in which the torsional force is measured by means of a device for measuring elongation. The disadvantages of a device in which the detection is made by transformers resides in the fact that rotary transformers are necessary, the motor windings of which are subjected to centrifugal forces. Since, moreover, the air gap must be between very small, while being on the other hand sufficiently large to allow an unrealized rotation of the shaft, the quality of the transformer is poor, which is detrimental to the measurement and which enters The need for the stator and the rotor of this transformer to be aligned by rolling bearings, in cases where the shafts are not rigidly fixed in space.

Les dispositifs qui fonctionnent avec un décalage de phase de tension présentent les mamie inconvénients que les dispositifs mentionnés ci-dessus, car ils fonctionnent avec des champs magnétiques. Devices which operate with a voltage phase shift have the same disadvantages as the devices mentioned above, since they operate with magnetic fields.

Les dispositifs dans lesquels le déséquilibre dun pont de mesure d'allongement est mesuré ne présentent qu'une faible sécurité en raison de ta difficulté de fixer l'appareil de mesure d'allongement sur l'arbre, et en raison de l'influence de la températurb, ainsi qu'en-raison de La difficuLté de transmettre des informations de la partie mobile à La partie fixe. The devices in which the imbalance of an elongation bridge is measured only offer little safety because of the difficulty of fixing the elongation measuring device on the shaft, and because of the influence of the temperature, as well as the difficulty of transmitting information from the mobile part to the fixed part.

I1 existe en outre une moisonneuse-batteuse dans laquelle est prévue entre le moteur d'entraînement et les roues au sol une botte de vitesses réglable de façon continue qui est commandée par un dispositif de mesure de charge. Dans ce cas, le dispositif de mesure de charge comporte un transmetteur de couple qui est accouplé avec arbre d'entratnement de l'organe d'alimentation prévu dans la table du dispositif de coupe. lie dispositif de mesure de couple est réalisé sous la forme d'une botte d'engrenages épicyclosdale, qui comporte un pignon planétaire prévu sur l'arbre moteur ainsi que des pignons satellites qui sont supportés dans une cage tournante. I1 also exists a combine harvester in which is provided between the drive motor and the wheels on the ground a continuously adjustable gear boot which is controlled by a load measuring device. In this case, the load measuring device comprises a torque transmitter which is coupled to the drive member drive shaft provided in the table of the cutting device. The torque measuring device is produced in the form of a planetary gear boot, which comprises a planetary pinion provided on the motor shaft as well as satellite pinions which are supported in a rotating cage.

Dès que la charge varie, la cage tourne dans le sens des aiguiLles d'une montre ou dans le sens opposé et exerce une action correctrice sur La botte de changement de vitesses par L'intermédiaire d'un levier différentiel, d'une soupape et d'un piston de commande. La vitesse de marche de la moissonneuse-batteuse est influencée par le levier différentiel mais la vitesse de marche prévue peut titre dépassée par le dispositif de réglage associé avec le transmetteur de couple, particulièrement lorsque la quantité de récolte qui passe est très faible et où le transmetteur de couple règle la botte de changement de vitesse sur la valeur qui dépend du transmetteur de couple. Cette augmentation rapide et exagérée de la vitesse peut conduire à des dommages dans les organes d'alimentation et dans les dispositifs d'entraînement.En outre, ce dispositif est très sujet aux pannes en raison de ses nombreuses pièces mécaniques individuelles.As soon as the load varies, the cage rotates clockwise or counterclockwise and exerts a corrective action on the gear change boot via a differential lever, a valve and a control piston. The speed of the combine harvester is influenced by the differential lever, but the planned speed can be exceeded by the adjuster associated with the torque transmitter, especially when the amount of crop that passes is very low and where the torque transmitter sets the gear shift boot to the value that depends on the torque transmitter. This rapid and exaggerated increase in speed can lead to damage in the feed members and in the drive devices. In addition, this device is very prone to breakdowns due to its numerous individual mechanical parts.

En raison de ce problème, l'invention a donc pour objet de proposer un dispositif du type mentionné en préambule, simple de réalisation et adapté aux dures conditiors de récolte dans L'agriculture. Ce problème est résolu par le fait que sur un arbre d'entraînement est disposée une roue d'entraînement pouvant tourner dans une légère mesure par rapport à L'arbre, et qu'un dispositif à cellules photo-électriques est prévu pour détecter la valeur de la rotation. A cet effet, un moyeu comportant une collerette est accouplé de façon fixe avec l'arbre d'entraînement, ce moyeu comportant un épaulement en saillie à l'opposé de la collerette et sur lequel la roue d'entraînement est disposée de manière à pouvoir tourner, l'angle de rotation étant limité par des ressorts.Il convient qu'une bague de retenue soit boulonnée sur la collerette de manière que la roue dtentratnement soit maintenue axialement entre cette collerette et la bague de retenue. Dans le but de limiter la rotation de la roue d'entraînement par rapport à l'arbre d'entratne- ment, aussi bien la coLlerette que la roue dtentratnement et la bague de retenue comportent au moins chacune une ouverture, ces ouvertures cotncidant entre elles à L'ar- rêt et contenant un ressort de compression commun.Pour éviter que le ressort de compression ne tombe à l'extéri- eur du logement, les spires du ressort font saillie à l'extérieur de l'ouverture et des fils d'arrat sont en fiLés dans les espaces libres formés par les parties des spires en saillie et les limites extérieures de la collerette et de la bague de retenue. Selon une autre caractéristique de L'invention, aussi bien la collerette que la roue d' entraînement et la Bague de retenue comportent en outre chacune un trou supplémentaire, ces trous étant egalenient superposés à l'arrêt du dispositif, et un metteur de lumière étant disposé sur un côté du trou tandis qu'un récepteur de lumière se trouve sur L'autre côté. Because of this problem, the object of the invention is therefore to propose a device of the type mentioned in the preamble, which is simple to produce and suitable for hard harvesting conditions in agriculture. This problem is solved by the fact that on a drive shaft is arranged a drive wheel which can rotate slightly relative to the shaft, and that a photocell device is provided for detecting the value. of rotation. To this end, a hub comprising a flange is fixedly coupled with the drive shaft, this hub comprising a shoulder projecting away from the flange and on which the drive wheel is arranged so as to be able to turn, the angle of rotation being limited by springs. A retaining ring should be bolted to the flange so that the drive wheel is held axially between this flange and the retaining ring. In order to limit the rotation of the drive wheel with respect to the drive shaft, both the collar and the drive wheel and the retaining ring each have at least one opening, these openings coinciding with each other at a stop and containing a common compression spring. To prevent the compression spring from falling outside the housing, the coils of the spring protrude outside the opening and the wires d 'arrat are threaded in the free spaces formed by the parts of the projecting turns and the outer limits of the flange and the retaining ring. According to another characteristic of the invention, both the collar and the drive wheel and the retaining ring each further comprise an additional hole, these holes also being superimposed when the device is stopped, and a light emitter being arranged on one side of the hole while a light receiver is on the other side.

D'autres caracteristiques et avantages de L'invention apparaîtront au cours de La description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur Lequel
La Figure 1 est une vue avant d'un dispositif selon Ltinvention et
la Figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle suivant la ligne II-II de la Figure 1.Other characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows of an exemplary embodiment and with reference to the appended drawing on which
Figure 1 is a front view of a device according to the invention and
Figure 2 is a partial section on a larger scale along line II-II of Figure 1.

ta référence 1 désigne l'arbre durouieau d'alimentation d'une moissonneuse-batteuse automotrice, sur lequel est fixé un moyeu 2. Ce moyeu 2 comporte une cpllerette 3 ainsi que, en face de cette dernière, un épaulement 4 annulaire en saillie axiale. Sur l'épaulement 4 est montée de manière à pouvoir tourner une roue à chaîne 5 d'entraînement qui est maintenue de manière à ne pas pouvoir s'échapper de l'épaulement 4 par une bague de retenue f; qui est fixée sur le moyeu 2 par des boulons 7. La distance axiale entre la collerette 3 et la bague de retenue 6 montée sur elle est dimênsionnée de manière que la roue à chaîne 5 d'entraînement ne soit pas serrée entre elLes.Pour la transmission d'un couple de la roue à chaîne 5 à l'arbre 1, le moyeu 2, la roue à chaîne 5 et la bague de retenue u comportent chacun trois ouvertures R, R2, 8" qui les traversent de mêmes dimensions. Après que les trois ouvertures 8' de la roue à chaîne 5 ont été amenées en alignement avec les trois ouvertures 8 de la collerette 3 et R" de la bague de retenue 6 par une rotation correspondante sur 1 t épaulement 4, des ressorts de compression 9 sont introduits dans Les espaces formés par les ouvertures R, 8 et 8", et ce de manière qu'ils puissent subir une contrainte par une rostation de la roue à chaîne 5 par rapport à la collerette 3 et donc l'arbre 1. Pour que Les ressorts 9 ne puissent tomber à l'extérieur, leur diamètre est dimensionné de manière qu'unie partie de leurs spires fasse saiLlie sur les Limites extérieures de La collerette 3 et de la bague de retenue (X. Dans les espaces libres formés d'une part par les parties de spires en saillie et d'autre part par es parois extérieures aussi bien de la collerette 3 que de la bague de retenue < 1, sont enfilés des fils d'arrat 10, il recourbés en forme d'anneaux ouverts. your reference 1 designates the durouieau supply shaft of a self-propelled combine, on which is fixed a hub 2. This hub 2 comprises a cpllerette 3 as well as, opposite this latter, an annular shoulder 4 in axial projection . On the shoulder 4 is mounted so as to be able to turn a drive chain wheel 5 which is held so that it cannot escape from the shoulder 4 by a retaining ring f; which is fixed to the hub 2 by bolts 7. The axial distance between the flange 3 and the retaining ring 6 mounted on it is dimensioned so that the drive chain wheel 5 is not tightened between them. transmission of a torque from the chain wheel 5 to the shaft 1, the hub 2, the chain wheel 5 and the retaining ring u each have three openings R, R2, 8 "which pass through them of the same dimensions. that the three openings 8 'of the chain wheel 5 have been brought into alignment with the three openings 8 of the flange 3 and R "of the retaining ring 6 by a corresponding rotation on 1 t shoulder 4, compression springs 9 are introduced into the spaces formed by the openings R, 8 and 8 ", and this so that they can be stressed by a rostation of the chain wheel 5 relative to the collar 3 and therefore the shaft 1. For that the springs 9 cannot fall outside, their diameter is dimensioned so that a united part of their turns protrudes from the outer limits of the flange 3 and the retaining ring (X. In the free spaces formed on the one hand by the parts of projecting turns and on the other hand by the outer walls of both the flange 3 and the retaining ring <1, are threaded tie wires 10, it curved in the shape of open rings.

En plus des ouvertures R à 8", la collerette 3 ainsi que la roue à chacune 5 et la bague de re-tenue 6 sont percés de plusieurs trous 12, 12' et 12", disposés à égale distance Les uns des autres sur un cercle concentrique à l'axe de l'arbre 1, le centre d'un trou de la collerette 3, d'un trou de La roue à chaîne 5 et d'un trou de la bague de retenue C > se trouvant sur un axe imaginaire commun et cela dans la position de repos de l'axe 1, respectivement de la roue à chaîne 5.Comme le montre la Fi. 2, une source Lumineuse 13 est disposée sur un côté de la collerette et un précepteur de lumière 14 est disposé sur le caté de la bague de retenue de manière qu'un rayon lumineux émis par la source 13 traverse les trous 12 à 12" et atteigne le récepteur 14. In addition to the openings R at 8 ", the collar 3 as well as the wheel at each 5 and the retaining ring 6 are drilled with several holes 12, 12 'and 12", arranged at equal distance from each other on a circle concentric with the axis of the shaft 1, the center of a hole in the collar 3, a hole in the chain wheel 5 and a hole in the retaining ring C> lying on an axis common imagination and this in the rest position of the axis 1, respectively of the chain wheel 5. As shown in Fi. 2, a light source 13 is placed on one side of the flange and a light preceptor 14 is placed on the side of the retaining ring so that a light ray emitted by the source 13 passes through the holes 12 to 12 "and reaches the receiver 14.

Si maintenant un couple est transmis de la roue à chaîne 5 d'entraînement à l'arbre 1, les ressorts 9 sont plus ou moins comprimés en fonction de la valeur du couple transmis, car les forces sont transmises de la roue à chaîne 5 par les ressorts 9 et de là par la collerette 3 et la bague de retenue o à L'arbre 1. Par conséquent, la roue à chaîne 5 tourne plus ou moins par rapport à la coLlerette 3 et la bague de retenue h de sorte que le faisceau émis par la source lumineuse 3 est plus ou moins obturé. Pendant le fonctionnement, une intégration des impulsions provenant du récepteur de lumière 14 produit un signal analogique proportionnel au couple qui est transmis à un appareil indicateur pour une lecture directe du couple instantané par des moyens connus, ou qui est utilisé par des moyens correspondants pour un réglage direct de marche. If now a torque is transmitted from the drive chain wheel 5 to the shaft 1, the springs 9 are more or less compressed depending on the value of the transmitted torque, because the forces are transmitted from the chain wheel 5 by the springs 9 and from there by the collar 3 and the retaining ring o to the shaft 1. Consequently, the chain wheel 5 rotates more or less relative to the collar 3 and the retaining ring h so that the beam emitted by the light source 3 is more or less closed. During operation, an integration of the pulses from the light receiver 14 produces an analog signal proportional to the torque which is transmitted to an indicating device for direct reading of the instantaneous torque by known means, or which is used by corresponding means for a direct running adjustment.

Claims

1 - Device intended to measure the torque transmitted from an engine to a rotating element of a machine, and more particularly to measure the torque on the feed roller in the trough of the cutting device of a self-propelled combine , with a view to adjusting the gait, device characterized in that, on a drive shaft (1) is arranged a drive wheel (5) which can rotate to a slight extent relative to the shaft (1), a photoelectric cell device (13, 14) being provided for detecting the amount of rotation.

2 - Device according to claim 1, characterized in that a hub (2) comprising a flange (3) is fixedly coupled with the drive shaft (1), this hub (2) comprising a shoulder (4) projecting opposite the flange (3), and on which the drive wheel (5) is arranged so as to be able to rotate, the angle of rotation being limited by springs (9).

3 - Device according to claim 1 or 2, characterized in that a retaining ring (6) is bolted to the flange (3), so that the drive wheel (5) is held axially between the flange ( 3) and the retaining ring (6).

4 - Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that both the collar (3) that the drive wheel (5) and the retaining ring (6) each have at least one opening ( 8, 8 ', 8 "), these openings coinciding with each other when stationary and containing a compression spring (9).

5 - Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the turns of the spring (9) protrude outside the openings (8, 8 "), stop wires (10, 11) being threaded into the free spaces formed by the parts of projecting turns and the outer limits of the flange (3) and the retaining ring (6).

6 - Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that both the collar (3) that the drive wheel (5) and the retaining ring (6) each further comprise an additional hole (12, 12 ', 12 "), these holes being superimposed on the edge of the device, and a light emitter (13) being arranged on one side of the holes (12, 12', 12") and a receiver light (14) being disposed on the other side.