DEVICE FOR CONTROLLING THE DRIVING UNIT OF A WORKING IMPLEMENT ATTACHED TO AN AGRICULTURAL VEHICLE

Abstract: In a device (10) for controlling a working implement (25) which is articulated on the tractor (10) by means of a lifting mechanism (33) and which is driven by the take-off shaft (26) of the tractor gear (15), a torque sensor (29) arranged in the gear (15) measures the driving torque. This works on the so-called eddy-current measurement technique with concentrically arranged slotted sleeves (50,51). The device (10) is of simple and compact construction and is suitable for rough agricultural work. <IMAGE>

Description: Einrichtung zum Regeln und Steuern des Antriebs eines an einem landwirtschaftlichen Arbeltat & rzeug angehängten Arbeitsgerät 5 Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung' nach der Gattung des Hauptansprucha. Aus der US-PS 3 313 354 ist bereits eine Einrichtung zum Regeln des Antriebsmoments einer an einem Schlepper angelenkten Fräse bekannt, deren Antrieb uber die Zapfwelle des Schleppers erfolgt und bei der die als Stellgrösse benutzte Arbaitstieie über eine hydraulische Hubwerksregeleinrichtung.verstellbar ist. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, dass die Regelgosse über einen rein mechanisch bauenden Drehmomentsensor mit Federn ermittelt wird, der entsprechend aufwendig und teuer baut und mit ¯erheblicher Hysterese arbeitet. Zudem ist der Drehmomentsensor ausserhalb des Getriebes an der Zapfwelle angebaut, wo er viel Raum beansprucht und starker Verschmutzung ausgesetzt ist. Ferner ist aus der DE-OS 29 49 237 eine Einrichtung bekannt, bei der mit Hilfe einer Reibungskupplung eine Verbindung von einer vom Motor des Schleppers angetriebenen Hauptwelle zu einer Antriebswelle für eine Zapfwelle des Schleppers hergestellt wird. Der auf die Kupplungsscheiben der Reibungskupplung einwirkende Maximaldruck ist dabei auf das maximal zu übertragende Drehmoment eingestellt. Zu diesem Zweck sind an der Hauptwelle und an der Antriebswelle Signalgeber angeordnet, die in Wirkverbindung mit einer den Anpressdruck der Reibungskupplung bestimmenden Stelleinrichtung stehen. Die Einrichtung baut relativ aufwendig und kompliziert und dient lediglich zur Lastbegrenzung an der Zapfwelle. Ferner ist ein Wirbelstromsensor zur Messung des Drehmoments bekannt. Dieser ist aber bisher nur bei Kraftfahrzeugen zur Bestimmung des Fahrverhaltens benutzt worden. Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemässe Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass ohne zusätzlichen Raumbedarf in relativ einfacher und geschützter Weise das Drehmoment der Zapfwelle als Regelgrösse feststellbar ist, so dass das Antriebsdrehmoment des Arbeitsgeräts im Regelkreis möglichst konstant gehalten wird, wodurch der Motor mit Vollast betrieben werden kann, ohne dass die Gefahr des Abwürgens besteht. Bei den meisten vorhandenen Getrieben ist der Wirbelstromsensor innerhalb des Getriebegehäuses am Zapfwellenausgang einbaubar, so dass ausserhalb des Getriebes an der Zapfwelle ungehindert zusätzliche Arbeitsgeräte anschliessbar sind. Zudem erweist sich der Wirbelstromsensor als unempfindlich gegenüber Getriebeöl. Das Drehmoment kann ohne zusätzliche Reibungskupplung übertragen und begrenzt werden. Ferner ist die Einrichtung unempfindlich gegen Temperatur und Verschmutzung und dadurch für den rauhen Einsatz bei landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugen geeignet. Die Messfehler sind ge ring. Es sind auch kleine Drehmomente gut erfassbar. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung nach Anspruch 2 in Verbindung mit Anspruch 3, da die Verwendung einer elektrohydraulischen Hubwerksregeleinrichtung und die Verarbeitung des Lageeinflusses eine besonders vorteilhafte Kombination ermoglicht, wodurch der Regelkreis stabilisiert wird und eine gleichmassigere Arbeitstiefe erzielt wird. Äusserst zweckmässig ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 4, wodurch schwierige Betriebsbedingungen wie sandige Böden, Schlammlöcher und Anfahrvorgänge besser beherrschbar sind und ein Festfahren bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen besonders wirksam verhindert wird. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher er lautet. Es zeigen Figur 1 eine Einrichtung zum Regeln und Steuern des Antriebs eines an einem landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeug angehängten Arbeitsgeräts in stark vereinfachter Darstellung und Figur 2 einen Längsschnitt durch einen Wirbelstromsensor nach Figur 1. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur 1 zeigt in stark vereinfachter Form einen Schlepper 10 mit einer Einrichtung 11 zum Regeln des Antriebsdrehmoments eines zapfwellen-getriebenen Anbaugeräts. Von einem Motor 12 des Schleppers 10 wird über eine Welle 13, eine Kupplung 14, ein Getriebe 15, einen Wellenabschnitt 16 und ein Differential 17 eine Hinterachse 18 angetrieben, auf der die Hinterräder 19 des Schleppers 10 sitzen. An einer Vorderachse 21 sind nicht antriebene Vorderräder 22 gelagert. An einem Rahmen 23 des Schleppers 10 ist über ein übliches Dreipunktgestänge 24 als Bodenbearbeitungsgerät eine Fräse 25 angebaut. Die Fräse 25 wird von einer Zapfwelle 26 am Getriebe 15 über eine Gelenkwelle 27 angetrieben. Das Getriebe 15 hat ein Gehäuse 28, in dessem Innern ein elektromechanischer Wirbelstromsensor 29 angeordnet ist, der unmittelbar das der Zapfwelle 26 zugeführte Antriebsdrehmoment misst. Die Ausgangssignale des Wirbelstromsensors 29 werden über eine elektrische Leitung 31 einem elektronischen Steuergerät 32 zugeführt, das ebenso wie das Dreipunktgestänge 24 Teil einer elektrohydraulischen Hubwerks-Regeleinrichtung 33 ist. Zu dieser Hubwerks-Regeleinrichtung 33 zählt ferner ein elektrohydraulisches Regelventil 34, das vom elektronischen Steuergerät 32 ansteuerbar ist, von einer Pumpe 35 mit Druckmittel versorgt wird und einen Kraftheber 36 steuert, der über einen Hubarm 37 mit dem Dreipunktgestänge 24 in Wirkverbindung steht. Der Hubarm 37 steht ferner mit einem Lagesensor 38 in Wirkverbindung, dessen Ausgangssignale über eine zweite elektrische Leitung 39 dem elektronischen Steuergerät 32 zugeführt werden. Über einen Eingang 41 am elektronischen Steuergerät 32 sind Sollwerte vorgebbar. Ferner ist dem angetriebenen Hinterrad 19 ein erster Drehzahlsensor 42 zugeordnet, über welchen die Antriebsgeschwindigkeit des Schleppers 10 ermittelt wird. Dem nicht angetriebenen Vorderrad 22 ist ein zweiter Drehzahlsensor 43 zugeordnet, mit dem die absolute Geschwindigkeit des Schleppers 10 relativ zum Boden erfassbar ist. Die Signale beider Drehzahlsensoren 42, 43 werden über dritte elektrische Leitungen 44 dem elektronischen Steuergerät 32 eingegeben, das daraus beispielsweise einen schlupfabhangigen Wert ermittelt und ihn weiterverarbeitet. Die Figur 2 zeigt einen Längs schnitt durch den Drehmomentsensor 29 nach Figur 1, der nach dem sogenannten Wirbelstrommessverfahren arbeitet. Er hat ein hülsenförmiges Gehause 48, das mit Hilfe von Eugellagern 49 auf der Zapfwelle 26 gelagert ist. Die Zapfwelle 26 ist im Bereich des Sensor-Gehäuses 48 als Torsionswelle ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 48 sind auf der Zapfwelle 2ó, sich Jeweils an die Kugellager 49 anschliessend, eine innere und eine äus- sere Schlitzhülse 50 bzw. 51 angeordnet. Die äuBere Schlitzhülse 51 weist in Längsrichtung eingefraste Schlitze 52 auf. Bei der inneren Schlitzhülse 50 sind Schlitzreihen 53 und 54 ausgebildet, die jeweils um eine Schlitzbreite zueinander versetzt sind. Sie verlaufen ebenfalls in Längsrichtung der inneren Schlitzhülse 50, wobei ihre Länge etwa der halben Länge der Schlitze 52 der äusseren Schlitzhülse 51 entsprechen. Konzentrisch zu den beiden Sehlitzhülsen 50, 51 befindet sich an der Innenwand 55 des Gehäuses 48 ein Spulenkörper 56, auf dem zwei Spulen 57, 58 angeordnet sind. Die Wirkungsweise der Einrichtung 1t wird wie folgt erläu- tert, wobei auf die Figur 1 und 2 Bezug genommen wird. Im Betrieb wird bei fahrendem Schlepper 10 von dem vom Motor 12 erzeugten Drehmoment im Getriebe 15 ein Antriebsdrehmoment auf die Zapfwelle 26 abgezveigt und zum Antrieb der Fräse 25 benutzt. Das von der Zapfwelle 26 übertragene Drehmoment ist im wesentlichen abhängig von der Arbeitstiefe der Fräse 25 im Boden. Diese Arbeitstiefe ist abhängig von der Höhenlage der Fräse 25 relativ zum Schlepper 10, wobei die Höhenlage mit Hilfe der elektrohydraulischen Hubwerks-Regeleinrichtung 33 verstellbar ist. Das von der Zapfwelle 26 zum Antrieb der Fräse 25 übertragene Drehmoment wird vom Wirbelstromsensor 29 gemessen. Hierbei wird die Zapfwelle 26 im Bereich des Gehäuses 48 des Wirbelstromsensors 29 leicht tortiert. Dadurch wird eine Schlitzreihe 53 der inneren Schlitzhülse 50 durch die äussere Schlitzhülse 51 überdeckt, während die andere Schlitzreihe 54 der inneren Schlitzhülse 50 sich öffnet, und umgekehrt. Dadurch wird in den beiden Spulen 57, 58 ein gegensinniges Messsignal erzeugt, das in einer nicht dargestellten, an sich bekannten Halbbrückenschaltung zu einem doppelten Ausgangssignal führt. Durch die Verwendung zweier Spulen 57, 58 ist eine besonders genaue und störunempfindliche Messung möglich. Alle gegensinnigen Einflüsse durch Temperatur und Störfelder werden kompensiert. Dieses Ausgangssignal des Wirbelstromsensors 29 wird über die Leitung 31 dem elektronischen Steuergerät 32 zugeführt. Das drehmomentabhängige Signal wird im Steuergerät 32 verstärkt und mit einem am Eingang 41 eingegebenen Sollwert verglichen. Als Sollwert 41 kann z.B. ein bestimmtes Drehmoment vorgewählt werden, mit dem die Fräse 25 angetrieben werden soll. Das elektronische Steuergerät 32 bildet bei Abweichungen zwischen Soll- und Istwert ein Differenzsignal, welches nach Grösse und Richtung das Regelventil 34 so steuert, dass durch Änderung der Arbeitstiefe der Fräse 25 mit Hilfe der Hubwerks-Regeleinrichtung 33 die Regelabweichung zu Null wird. Ist z.B. das vom Wirbelstromsensor 29 gemessene Drehmoment grösser als der eingestellte Sollwert, so wird die elektrohydraulische Hubwerks-Regeleinrichtung 33 die Fräse 25 so weit ausheben, bis sich durch verringerte Arbeitstiefe das Antriebsdrehmoment der Fräse 25 verringert und damit ein Abgleich erzielt wird. Ermittelt der Wirbelstromsensor 29 im umgekehrten Falle ein zu kleines Drehmoment in der Zapfwelle 26, so wird über die Hubwerks-Regeleinrichtung 33 die angelenkte Fräse 25 gesenkt und damit deren Arbeitstiefe erhöht, wodurch auch deren Antriebsdrehmoment steigt. Auf diese Weise kann das Antriebsdrehmoment in der Zapfwelle 2-6 und damit für das Anbaugerät 25 konstant gehalten werden, so dass der Motor 12 mit Vollast betrieben werden kann, ohne dass die Gefahr des Abwürgens besteht, wie dies insbesondere bei wechselnden Bodenbeschaffenheit auftreten kann. Neben der beschriebenen Regelung des Drehmoments in der Zapfwelle 26 wird zusätzlich vom Lagesensor 38 ein lageabhängiges Signal ermittelt und dem elektronischen Steuergerät 32 eingegeben. Diese Lagesignale sind ebenfalls ein Mass für die Arbeitstiefe der Fräse 25 und können vom elektronischen Steuergerät 32 in beliebiger Weise mit den drehmomentabhangigen Signalen gemischt oder kombiniert werden. Durch den Lageeinfluss kann bei der Drehmomentregelung erreicht werden, dass die Regeleinrichtung stabiler arbeitet und die Arbeitstiefe des Anbaugerätes in grösserem Masse konstant gehalten wird. Ferner wird über die Drehzahlsensoren 42 und 43 eine schlupfabhängige Grösse erfasst und im elektronischen Steuergerät 32 verarbeitet.Der Einfluss dieser schlupfabhangigen Signale kann sowohl mit dem drehmoment abhängigen Signalen allein oder in Verbindung mit dem Lageeinfluss kombiniert werden. Der zusätzliche Einfluss der Schlupfregelung kann dazu benutzt werden, um schwierige Betriebsverhältnisse besser zu beherrschen. Insbesondere kann durch diesen kombinierten Schlupfeinfluss verhindert werden, dass der Schlepper 10 beim Bearbeiten von sandigen Bodenabschnitten, beim Durchfahren von Schlammlöchern oder auch beim Anfahren steckenbleibt, so dass insgesamt seine Schlagkraft erhöht wird. Selbstverständlich ist es möglich an der gezeigten Einrichtung Änderungen vorzunehmen, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Anstelle der gezeigten Fräse können auch andere Anbaugeräte verwendet werden, bei denen vergleichbare Verhältnisse auftreten. Die aufgezeigte Drehmomentregelung an der Zapfwelle 26 in Verbindung mit dem Lageeinfluss stellt eine besonders vorteilhafte Kombination dar. Auch kann anstelle des Drehzahlsensors 43 ein anderer Absolutgeschwindigkeitssensor, wie z.B. ein Radarsensor, verwendet werden.

Claims: Device (11) for regulating or controlling the drive of an implement (25) which is attached to an agricultural working vehicle, in particular a tractor (10) and is coupled to the working vehicle (10) in such a way that it can be adjusted in its vertical position via a hydraulically actuable lifting gear (24), the driving torque measured between a transmission (15) of the working vehicle (10) and the implement (25) by a torque sensor (29) on a power take-off shaft (26) being used for regulation or control, characterized in that the torque sensor is designed as an eddy current sensor (29) and the eddy current sensor (29) is arranged in the housing (28) of the transmission (15). Device according to Claim 1, characterized in that the lifting gear (33) has an electronic control device (32) which is in effective connection (31) with the eddy current sensor (29) and into which setpoint values (41) for various operations can, in particular, be input. Device according to Claim 2, characterized in that it has a position sensor (38) which records the position of the lifting gear (24) or implement (25) and is in effective connection with the electronic control device (32). Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that it has a sensor (42, 43) which determines the slip of the working vehicle (10) or a variable dependent thereon and the signals of which are used for regulating and/or limiting the vertical position of the lifting gear (24). Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the torque sensor (19) has a sleeve-shaped housing (48) arranged with the aid of bearings (49) on the power take-off shaft (26) of the working vehicle (10), in that the sensor (29) has two sleeves (50, 51), which are movable radially relative to one another and of which the first sleeve (51) has longitudinal slots (52) and the second sleeve (50) has two rows of longitudinal slots (53, 54) offset by one slot width relative to one another, and in that at least one coil (57) with a coil form (56) is arranged in the region of the longitudinal slots (52, 53, 54) of the two sleeves (50, 51). Device according to Claim 5, characterized in that the longitudinal slots (52, 53, 54) of the two sleeves (50, 51) are of the same width.

Inventors: HESSE, HORST, DR. DIPL.-ING.
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1986
Main classification: G01L3
IPC codes: A01B63, G01L3