BE1030888B1 - Antriebssystem für eine Erntemaschine - Google Patents

Abstract

Ein Antriebssystem für eine Erntemaschine (10) umfasst einen Antriebsmotor (38), eine Erntegutbearbeitungseinrichtung, und ein als Hydropumpe verwendbares hydraulisches Element (102), das auf der Ausgangsseite der Kupplung (78) durch wenigstens einen von einer Steuerung (94) kontrollierten, hydraulisch betriebenen Aktor (132, 134, 136, 138, 144) bei geöffneter Kupplung (78) derart betreibbar ist, dass es ein Bremsmoment zum Abbremsen der Erntegutbearbeitungseinrichtung ausübt. Die Steuerung (94) ist konfiguriert, im Falle eines Erhalts eines Abschaltsignals zum Abschalten des Antriebsmotors (38) zunächst den Aktor (132, 134, 136, 138, 144) im Sinne eines Abbremsens der Erntegutbearbeitungseinrichtung anzusteuern und sich zeitlich daran anschließend die Steuereinheit (140) des Antriebsmotors (140) anzuweisen, den Antriebsmotor (38) abzuschalten, um während des Bremsens der Erntegutbearbeitungseinrichtung eine hydraulische Versorgung des Aktors (132, 134, 136, 138, 144) durch eine vom Antriebsmotor (38) angetriebene Pumpe zu ermöglichen.

Description

1 BE2023/0049

Antriebssystem für eine Erntemaschine

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine

Erntemaschine sowie eine damit ausgestattete Erntemaschine.

Technologischer Hintergrund

Bei landwirtschaftlichen Erntemaschinen ist es gebräuchlich, dass ein Antriebsmotor, der in der Regel als

Verbrennungsmotor ausgeführt ist, ein oder mehrere

Erntegutbearbeitungselemente antreibt. Derartige

Erntegutbearbeitungselemente sind im Falle eines Feldhäckslers beispielsweise die Häckseltrommel und im Falle eines Mähdreschers eine (Tangential- oder Axial-) Drescheinrichtung. Diese

Erntegutbearbeitungselemente haben einen relativ hohen

Leistungsbedarf und werden insbesondere bei Feldhäckslern und

Mähdreschern über rein mechanische Antriebsstränge angetrieben, insofern kein hydraulischer Antriebsstrang vorgesehen ist.

Die Erntegutbearbeitungselemente sind nicht permanent anzutreiben, sondern nur während des Erntebetriebs, während der

Antriebsmotor beispielsweise auch bei Transportfahrten der

Erntemaschine im Betrieb ist. Die mechanische Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Erntegutbearbeitungselement ist daher abschaltbar. Hierzu verwendet man im Stand der Technik fremdkraftbetätigt (hydraulisch oder elektrisch) schaltbare

Kupplungen innerhalb des mechanischen Antriebsstrangs zwischen

Antriebsmotor und Erntegutbearbeitungselement, um das

Erntegutbearbeitungselement wahlweise mit dem Antriebsmotor zu verbinden oder davon zu trennen.

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Aufgrund des hohen Trägheitsmoments der

Erntegutbearbeitungselementes erweist es sich als sinnvoll, es zur

Vermeidung der davon ausgehenden Unfallgefahr nach dem Öffnen der

Kupplung abzubremsen, damit das Erntegutbearbeitungselement nicht noch lange rotiert und eine potenzielle Gefahrenquelle darstellt.

Hierzu verwendet man üblicherweise eine mit dem

Erntegutbearbeitungselement trieblich verbundene Hydraulikpumpe bzw. einen Hydraulikmotor, deren oder dessen Druck über ein

Druckbegrenzungsventil abgelassen wird, um die gewünschte

Bremsfunktion zu erzielen (vgl. beispielsweise H. Schneider et al.,

Differenzflächenventile (Logikelemente) für Schnellstop und

Messertrommel-Bremse an einem Feldhäcksler, VDI-Berichte 1895, 2005, Seiten 237-242; DE 10 2008 002 428 Al, DE 10 2014 219 205

Al, DE 10 2019 213 353 Al, DE 10 2012 107 227 A1, EP 2 499 898

Al, EP 2 557 911 A1).

Diese Vorgehensweise erfordert, dass der Antriebsmotor noch läuft, um mittels einer Versorgungspumpe den von der Hydraulik zur Realisierung dieser Funktion benötigten Druck (z.B. für Ventile und/oder Aktoren zur Verstellung der Taumelscheiben von hydrostatischen Pumpen bzw. Motoren) bereitzustellen. Wenn der

Bediener den Antriebsmotor hingegen abschaltet und das

Erntegutbearbeitungselement noch rotiert, steht der notwendige

Hydraulikdruck nicht mehr zur Verfügung und eine Abbremsung des

Erntegutbearbeitungselements ist nicht mehr möglich.

Zur Lösung dieses Problems hat man im Stand der

Technik auf mechanische Bremsen zurückgegriffen und die zur

Realisation der Bremsfunktion benötigte Hydraulik mittels eines kostspieligen Druckspeichers abgesichert, damit sie auch bei nicht laufendem Antriebsmotor funktioniert (DE 102 43 527 A1) oder den

Antriebsmotor als Bremse verwendet. Bei der letztgenannten

Vorgehensweise entstehen jedoch erfahrungsgemäß bei bestimmten

Drehzahlen Drehmomentspitzen im mechanischen Antriebsstrang zwischen dem Erntegutbearbeitungselement und dem Antriebsmotor,

3 BE2023/0049 die zu einer unerwünschten Verkürzung der Lebensdauer der Kupplung führen.

Aufgabe

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes

Antriebssystem für eine Erntemaschine und eine entsprechende

Erntemaschine bereitzustellen, bei dem die erwähnten Nachteile nicht oder in vermindertem Maße auftreten.

Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird durch die

Patentansprüche definiert.

Ein Antriebssystem für eine Erntemaschine umfasst einen insbesondere als Verbrennungsmotor ausgeführten Antriebsmotor, eine

Erntegutbearbeitungseinrichtung, die über einen Antriebsstrang mechanisch mit dem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, wobei der

Antriebsstrang eine durch einen Aktor betätigbare, trennbare

Kupplung enthält, sowie ein als Hydropumpe verwendbares hydraulisches Element, das auf der Ausgangsseite der Kupplung mit dem Antriebsstrang antriebsmäßig verbunden und durch wenigstens einen von einer Steuerung kontrollierten, hydraulisch betriebenen

Aktor bei geöffneter Kupplung derart betreibbar ist, dass es ein

Bremsmoment zum Abbremsen der Erntegutbearbeitungseinrichtung ausübt. Die Steuerung ist mit einer Steuereinheit des Antriebsmotors signalübertragend verbunden und konfiguriert, im Falle eines Erhalts eines Abschaltsignals zum Abschalten des Antriebsmotors zunächst den Aktor im Sinne eines Abbremsens der

Erntegutbearbeitungseinrichtung anzusteuern und sich zeitlich daran anschließend die Steuereinheit des Antriebsmotors anzuweisen, den

Antriebsmotor abzuschalten, um während des Bremsens der

Erntegutbearbeitungseinrichtung eine hydraulische Versorgung des

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Aktors durch eine vom Antriebsmotor angetriebene Pumpe zu ermöglichen.

Mit anderen Worten veranlasst die Steuerung nach dem

Erhalt des Abschaltsignals (falls die Kupplung noch geschlossen ist) ein Öffnen der Kupplung und (wenn sich die

Erntegutbearbeitungseinrichtung drehen sollte) eine hydraulische

Bremsung der Erntegutbearbeitungseinrichtung. Der Antriebsmotor wird jedoch (wenn eine Bremsung erfolgen soll) erst mit zeitlicher

Verzögerung abgeschaltet, um die hydraulische Versorgung der

Aktoren sicherzustellen, welche für die hydraulische Bremsung benötigt werden. Dadurch vermeidet oder vermindert man die eingangs erwähnten Probleme mit relativ geringem Aufwand.

Die Steuerung kann konfiguriert sein, das hydraulische

Element zum Abbremsen der Erntegutbearbeitungseinrichtung durch den Aktor auf eine relativ hohe oder maximale Verdrängung zu verstellen, sodass der dabei an den Anschlüssen des hydraulischen

Elements entstehende Druck durch ein Druckbegrenzungsventil abgelassen wird.

Hierbei kann das hydraulische Element während des

Abbremsens der Erntegutbearbeitungseinrichtung direkt oder über ein

Ventil mit einem oder mehreren hydraulischen Motoren und/oder wenigstens einer hydraulischen Pumpe verbunden werden, deren

Verdrängung jeweils durch von der Steuerung kontrollierte Aktoren auf eine Stellung relativ geringer oder minimaler Verdrängung verstellt wird. Hierdurch wird verhindert, dass der vom hydraulischen

Element erzeugte, abzulassende Druck zu einer unerwünschten

Bewegung der Pumpe bzw. eines Motors und eines damit verbundenen

Elements führt.

Das von der Steuerung kontrollierte Ventil kann in einer ersten Stellung das hydraulische Element mit einem hydraulischen

Motor und in einer zweiten Stellung mit einem hydraulischen Kreis verbinden, in welchem eine Pumpe und ein anderer hydraulischer

Motor untereinander hydraulisch verbunden sind. Diese Anordnung ermöglicht es, das hydraulische Element als Motor zu benutzen, der durch die Pumpe betrieben wird, um die

Erntegutbearbeitungseinrichtung auf eine gewünschte Drehzahl zu 5 bringen, bevor die Kupplung geschlossen wird, um den Verschleiß der

Kupplung zu reduzieren, der ansonsten entstehen würde, wenn die

Erntegutbearbeitungseinrichtung allein durch den mechanischen

Antriebsstrang und die Kupplung auf die benötigte Drehzahl verbracht wird.

Die hydraulischen Motoren können antreibend mit einem

Erntevorsatzes oder einem Einzugsförderer verbunden sein.

Die Steuerung kann konfiguriert sein, die Steuereinheit anzuweisen, den Antriebsmotor abzuschalten, wenn nach dem Erhalt des Abschaltsignals eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen und/oder eine durch einen Sensor erfasste Drehzahl der

Erntegutbearbeitungseinrichtung eine Mindestdrehzahl unterschreitet.

Die mit dem Antriebssystem ausgestattete Erntemaschine ist insbesondere ein Feldhäcksler (oder Mähdrescher) und die

Erntegutbearbeitungseinrichtung eine Häckseltrommel (oder Axial- oder Tangential-Dresch- und/oder Trenntrommel).

Ausführungsbeispiel

Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden

Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Antriebssystem der

Erntemaschine,

Fig. 3 ein schematisches Diagramm der hydraulischen Verschaltung

6 BE2023/0049 der Hydropumpen und Hydraulikmotoren zum Antrieb des

Einzugsförderers und des Erntevorsatzes, und

Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Vorgehensweise der Steuerung beim

Abschalten des Antriebsmotors.

In der Figur 1 ist eine Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers in schematischer Seitenansicht dargestellt. Die Erntemaschine 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen

Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 in

Form eines Aufnehmers einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 vom Boden aufgenommenes Erntegut, z. B. Gras oder dergleichen wird über einen Einzugsförderer 22 mit Vorpresswalzen, die innerhalb eines

Einzugsgehäuses 24 an der Frontseite des Feldhäckslers 10 angeordnet sind, einer unterhalb der Fahrerkabine 18 angeordneten, als

Erntegutbearbeitungseinrichtung vorgesehenen Häckseltrommel 26 zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer

Fördervorrichtung 28 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren

Auswurfkrümmer 30. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V der Erntemaschine 10, die in der Figur 1 nach rechts verläuft. Anstelle als Feldhäcksler könnte die Erntemaschine auch als Mähdrescher ausgeführt sein, bei welchem die Erntegutbearbeitungseinrichtung eine

Drescheinrichtung ist.

Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die

Antriebsanordnung der Erntemaschine 10. Im rückwärtigen Bereich der Erntemaschine 10 befindet sich ein Antriebsmotor 38 insbesondere in Form eines Verbrennungs- bzw. Dieselmotors. Der Antriebsmotor 38 erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 und umfasst eine Kurbelwelle 42, die sich nach vorn aus dem Gehäuse des

Antriebsmotors 38 heraus erstreckt. Der Antriebsmotor 38 treibt im

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Betrieb mit seiner Kurbelwelle 42 eine erste Längswelle 46 an, die mit dem ersten Kegelzahnrad 66 eines Winkelgetriebes 64 verbunden ist.

Die erste Längswelle 46 treibt auch über Zahnräder 70, 72 und eine zweite Längswelle 76 ein Pumpenaggregat 74 an, das eine

Hydropumpe zum Antrieb von Hydraulikmotoren für den Vortrieb der

Erntemaschine, eine Lenkpumpe, eine Hydropumpe zur Ölversorgung der Steuerung des hydrostatischen Antriebs für den Vortrieb der

Erntemaschine 10 und die übrige Bordhydraulik sowie eine

Zahnradpumpe zur Versorgung von hydraulischen Aktoren (vgl. unten) umfasst, und eine Hydropumpe 110, die zum Antrieb eines ersten

Hydraulikmotors 112 zum Antrieb des Einzugsförderers 22 über ein

Getriebe 114 dient. Es wäre auch denkbar, über eines der Zahnräder 70, 72 oder ein dazwischen angeordnetes Zahnrad (nicht gezeigt) weitere permanent angetriebene Elemente, wie einen elektrischen

Generator und/oder einen Gebläseantrieb für die Kühlluftzufuhr für den Antriebsmotor 38 anzutreiben.

Das zweite Kegelzahnrad 68 des ersten Winkelgetriebes 64 ist mit einer Querwelle 80 verbunden, welche sich durch eine mit der Riemenscheibe 82 verbundene Hohlwelle 106 hindurch auf die von dem Winkelgetriebe 64 abgewandte Seite der Riemenscheibe 82 erstreckt und dort mit einer Kupplung 78 verbunden ist. Die Kupplung 78 ist ausgangsseitig mit der Hohlwelle 106 verbunden, die außerdem auf der dem Winkelgetriebe 64 zugewandten Seite der Riemenscheibe 82 über Zahnräder 96, 108 und 100 ein hydraulisches Element 102 antreibt, das (wahlweise) als Pumpe und Motor verwendbar ist, das (in der Betriebsart Pumpe) zur Versorgung eines zweiten Hydraulikmotors 116 dient, der den Erntevorsatz 20 antreibt. Die Kupplung 78 ermöglicht es, den Treibriemen 84 und mit ihm die Häckseltrommel 26 und die Fördervorrichtung 28 ein- und auszuschalten, d.h. mechanisch mit dem Antriebsmotor 38 zu verbinden und davon zu trennen.

Eine geeignete Steuerung 94 (s. Figur 1) ist mit einem

Aktor 122 zum Schalten der Kupplung 78 verbunden.

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In der Figur 3 ist ein Hydraulikschema der Hydropumpe 110, des hydraulischen Elements 102 und des ersten und zweiten

Hydraulikmotors 112, 116 dargestellt. Die beiden Anschlüsse der mittels eines hydraulischen Aktors 132 verstellbaren Hydropumpe 110 sind mit den beiden Anschlüssen des ersten Hydraulikmotors 112 verbunden, dessen Schluckvolumen durch die Steuerung 94 mittels eines hydraulischen Aktors 134 verstellbar ist. Die Hydropumpe 110 und der erste Hydraulikmotor 112 bilden demnach einen (ersten) geschlossenen Kreis, und die (die Schnittlänge bestimmende)

Geschwindigkeit, mit welcher der Einzugsförderer 22 angetrieben wird, ist durch die Steuerung 94 mittels der Aktoren 132, 134 durch

Verstellung einer Taumelscheibe der Hydropumpe 110 und einer

Taumelscheibe des ersten Hydraulikmotors 112 veränderbar. Die

Steuerung 94 kontrolliert die Aktoren 132, 134 über geeignete elektromagnetische Ventileinrichtungen (nicht gezeigt), während die hydraulische Versorgung der hydraulischen Eingänge der

Ventileinrichtungen und der Aktoren über eine Pumpe des

Pumpenaggregats 74 erfolgt, insbesondere die erwähnte Zahnradpumpe oder die Pumpe für die Ölversorgung des hydrostatischen Antriebs für den Vortrieb der Erntemaschine 10. Die Steuerung 94 ist weiterhin mit einer Nachweiseinrichtung zur Erkennung von Fremdkörpern verbunden, die im Fall des Nachweises einer Aufnahme eines unerwünschten Fremdkörpers ein hinreichend schnelles Anhalten des

Einzugsförderers 22 veranlasst (vgl. DE 10 2009 002 849 A1).

Das hydraulische Element 102 und der zweite

Hydraulikmotor 116 bilden ebenfalls einen (zweiten) geschlossenen

Kreis, in dem der Auslass des (als Pumpe dienenden) hydraulischen

Elements 102 direkt mit dem Einlass des zweiten Hydraulikmotors 116 verbunden ist und der Auslass des zweiten Hydraulikmotors 116 direkt mit dem Einlass der zweiten Hydropumpe 102 verbunden ist. Das hydraulische Element 102 hat eine mittels eines hydraulischen Aktors 136 verstellbare Taumelscheibe, was es der Steuerung 94 ermöglicht, die Geschwindigkeit beweglicher Komponenten des Erntevorsatzes 20 zum Abschneiden und/oder Fördern des Ernteguts einzustellen. Der zweite Hydraulikmotor 116 kann, wie in der Figur 3 gezeigt, ebenfalls

9 BE2023/0049 ein mittels eines hydraulischen Aktors 138 verstellbares

Schluckvolumen haben.

Eine durch die Steuerung 94 durch einen elektromagnetischen Aktor 144 kontrollierte Ventileinrichtung 118 verbindet oder trennt wahlweise die beiden geschlossenen Kreise. Eine mit einem Anschluss der Pumpe 110 verbundene Leitung 121 ist dauerhaft mit einer Leitung 123 verbunden, die mit einem Anschluss des ersten Hydraulikmotors 112 verbunden ist. Die Leitung 121 ist zudem mit der Ventileinheit 118 verbunden. Ein anderer Anschluss der

Pumpe 110 ist mit einer Leitung 125 verbunden, die mit einer zu einem anderen Anschluss des Hydraulikmotors 112 führenden Leitung 124 und mit der Ventileinrichtung 118 verbunden ist.

Ein Anschluss des hydraulischen Elements 102 ist über eine Leitung 104 mit der Ventileinrichtung 118 verbunden, die (während des normalen Erntebetriebs, d.h. bei der in Figur 3 gezeigten

Stellung des Ventils 118) die Leitung 104 mit einer zu einem

Anschluss des zweiten Hydraulikmotors 116 führenden Leitung 105 verbindet, während ein anderer Anschluss des hydraulischen Elements 102 über eine Leitung 129 mit der Ventileinrichtung 118 verbunden ist, die (während des normalen Erntebetriebs) die Leitung 129 mit einer zu einem anderen Anschluss des zweiten Hydraulikmotors 116 führenden Leitung 127 verbindet. Es wäre übrigens auch möglich, dass der Hydraulikmotor 112 den Erntevorsatz 20 antreibt und der

Hydraulikmotor 116 den Einzugsförderer 22.

Die Steuerung 94 und die Ventileinrichtung 118 ermöglichen zumindest folgende Betriebsarten, die mittels der

Schnittstelle 98 durch den Bediener ausgewählt werden können: (a) Ein Erntebetriebsmodus, in dem die Kupplung 78 geschlossen ist und der Antriebsmotor 38 die Häckseltrommel 26 antreibt, während die Hydropumpe 110 den ersten Hydraulikmotor 112 antreibt und das hydraulische Element 102 als Pumpe dient und den zweiten Hydraulikmotor 116 mit hydraulischem Fluid versorgt. Die

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Ventileinrichtung 118 befindet sich im in der Figur 3 dargestellten ersten Zustand, d.h. die beiden geschlossenen Kreise der Figur 3 sind voneinander getrennt. Dieser Betriebsmodus entspricht dem normalen

Erntebetrieb, in dem Erntegut durch den Erntevorsatz 20 aufgenommen, durch den Einzugsförderer 22 zur Häckseltrommel 26 gefördert und durch diese gehäckselt und schließlich durch den

Auswurfkrümmer 30 auf ein Transportfahrzeug überladen wird. Durch

Verstellung der Taumelscheiben der Hydropumpe 110 und des hydraulischen Elements 102 (und/oder der Hydraulikmotore 112, 118) besteht in an sich bekannter Weise die Möglichkeit, die

Geschwindigkeiten des Einzugsförderers 22 und/oder des

Erntevorsatzes 20 (gemeinsam oder getrennt) zu verstellen und/oder den Einzugsförderer 22 und/oder den Erntevorsatz 20 zu reversieren, um Verstopfungen oder eingedrungene Fremdkörper auszuwerfen.

Beim Einleiten des Erntebetriebsmodus wird nicht einfach die Kupplung 78 geschlossen, sondern es erfolgt nach Auswahl des

Erntebetriebsmodus durch den Bediener zunächst ein hydraulisches

Beschleunigen der Häckseltrommel 26 und der Fördervorrichtung 28.

Hierzu wird zunächst, nach der Auswahl des Erntebetriebsmodus durch den Bediener, die Ventileinrichtung 118 mittels des Aktors 144 in den zweiten, nicht in Figur 3 gezeigten, Zustand bewegt, um die beiden hydraulischen Kreise der Figur 3 miteinander zu verbinden. Die vom

Antriebsmotor 38 angetriebene Hydropumpe 110 beaufschlagt somit das nunmehr als Motor dienende hydraulische Element 102 mit hydraulischem Fluid, sodass letzteres sich in der Richtung dreht, in der es sich auch im folgenden Erntebetrieb dient. Das hydraulische

Element 102 treibt über die Zahnräder 100, 108, 96, die Hohlwelle 106, die Riemenscheibe 82, den Riemen 84 und die Riemenscheiben 88, 86 die Häckseltrommel 26 und die Fôrdervorrichtung 28 in deren

Drehrichtung an, die diese auch im Erntebetrieb haben.

Hierzu wird das Schluckvolumen des hydraulischen

Elements 102 auf einen geeigneten Wert gestellt, um die erforderliche

Geschwindigkeit der Häckseltrommel 26 am Ende des

Beschleunigungsvorgangs zu erreichen, aber trotzdem ein geeignetes

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Drehmoment zu erzielen (es wäre auch möglich, den

Beschleunigungsvorgang mit einem maximalen Schluckvolumen des hydraulischen Elements 102 zur Erreichung eines maximalen

Drehmoments zu beginnen und anschlieBend während des

Beschleunigens das Schluckvolumen zu vermindern, um die gewünschte Geschwindigkeit der Häckseltrommel 10 zu erreichen).

Das Fördervolumen der Pumpe 110 wird sukzessive vergrößert, um die

Häckseltrommel 26 langsam zu beschleunigen. Die Drehzahl der

Häckseltrommel 26 (oder des hydraulischen Elements 102 oder irgendeines vom hydraulischen Element 102 angetriebenen Elements) kann mittels eines Drehzahlsensors 128 erfasst werden, dessen

Ausgangssignal der Steuerung 94 zugeführt wird. Die Steuerung 94 erhält auch ein Drehzahlsignal von einem Drehzahlsensor 130 (der

Bestandteil einer Steuereinheit 140 des Motors 38 sein kann) zur

Erfassung der Drehzahl des Motors 38 (oder bei einer anderen

Ausführungsform, an der Eingangsseite der Kupplung 78 oder irgendeines Elements, das in Antriebsverbindung mit dem

Antriebsmotor 38 oder der Pumpe 110 steht). Die Steuerung 94 weiß : somit (unter Nutzung bekannter Übersetzungsverhältnisse) die

Geschwindigkeiten an der Eingangs- und Ausgangsseite der Kupplung 78 und kommandiert die Taumelscheibe der Pumpe 110 derart, dass sich am Ende des Beschleunigungsvorgangs auf der Eingangs- und

Ausgangsseite der Kupplung 78 (zumindest näherungsweise) dieselbe

Drehzahl einstellt. Sobald anhand der Drehzahlsensoren 128, 130 eine hinreichend nahe (innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts) übereinstimmende Drehzahl festgestellt wird, kommandiert die

Steuerung 94 zunächst die Ventileinrichtung 118 in den ersten (in der

Figur 3 gezeigten) Zustand zu gehen, um die beiden hydraulischen

Kreise zu trennen und kommandiert dann den Aktor 122, die Kupplung 78 zu schließen. Nunmehr wird der oben beschriebene Erntebetrieb bei geschlossener Kupplung 78 durchgeführt.

Während des beschriebenen Hochlaufens der

Häckseltrommel 26 steht der Erntevorsatz 20 (da der zweite

Hydraulikmotor 116 im zweiten Zustand der Ventileinrichtung 118 von der Pumpe 110 getrennt ist) still, was aus Sicherheitsgründen

12 BE2023/0049 vorteilhaft ist. Das Schluckvolumen des Hydraulikmotors 112 wird auf null gestellt, um die maximale Energie aus dem hydraulischen System zur Beschleunigung der Häckseltrommel 26 bereitzustellen. (b) Ein Rückwärtsdrehmodus der

Erntegutbearbeitungseinrichtung (Häckseltrommel 26), in dem die

Kupplung 78 geöffnet ist und der Antriebsmotor 38 die Hydropumpe 110 antreibt. Die Steuerung 94 verbringt dann die Ventileinrichtung 118 durch den Aktor 144 in den zweiten Zustand, sodass die

Hydropumpe 110 das als Motor betriebene, hydraulische Element 102 mit hydraulischem Fluid versorgt, was über die Zahnräder 100, 108, 96, die Hohlwelle 106, die Riemenscheibe 82, den Riemen 84 und die

Riemenscheibe 88 zu einer gegenüber dem Erntebetrieb entgegen gerichteten Bewegung der Häckseltrommel 26 führt. Dieser reversierende Antrieb der Häckseltrommel 26 ermöglicht ein besseres

Schleifen der Messer der Häckseltrommel 26 mittels einer

Schleifeinrichtung 120 als ein Schleifen in der beim Erntebetrieb verwendeten Drehrichtung. Im Rückwärtsdrehmodus der

Erntegutbearbeitungseinrichtung kann die Taumelscheibe des

Hydraulikmotors 112 durch die Steuerung 94 auf ein maximales

Schluckvolumen gestellt werden, um die Drehzahl des

Einzugsförderers 22 klein (oder auf null) zu halten. (c) Ein Reversiermodus, in welchem die Kupplung 78 geöffnet oder geschlossen ist, während die Hydropumpe 110 hydraulikfluidleitend (mit der Ventileinrichtung 118 im Zustand gemäß Figur 3 oder in der zweiten Stellung) mit dem ersten

Hydraulikmotor 112 verbunden ist, der dann zum Antrieb der

Vorpresswalzen 22 in der zweiten, der beim Erntebetrieb entgegen gesetzten Richtung dient. Ein Reversierbetrieb des Erntevorsatzes 20 ist auch möglich, bei geschlossener Kupplung 78, wobei das hydraulische Elements 102 als Pumpe zum Antreiben des zweiten

Hydraulikmotors 116 arbeitet (mit in den Zustand nach Figur 3 verbrachter Ventileinheit 118).

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Das hydraulische Element 102 ist demnach für zwei

Drehrichtungen ausgelegt. Es kann als Hydraulikmotor ausgeführt sein, der im Erntebetriebsmodus als Pumpe verwendet wird, oder es handelt sich bei ihm um eine bidirektional funktionsfähige

Hydropumpe, die über einen geeigneten, in zwei Richtungen betriebsfähigen Antriebsstrang verfügt und keine eigene Speisepumpe aufweist. (d) Es kann weiterhin mittels der Bedienerschnittstelle 98 auch ein Nicht-Erntebetrieb ausgewählt werden, z.B. für eine

Straßenfahrt oder ein Umsetzen der Erntemaschine 10 auf dem Feld oder beim Warten auf ein weiteres, zu beladendes Transportfahrzeug.

Hierbei läuft der Antriebsmotor 38 weiter, die Kupplung 78 wird jedoch durch die Steuerung 94 mittels des Aktors 122 geöffnet. Beim

Öffnen der Kupplung 78 wird durch eine geeignete Ansteuerung der

Taumelscheiben des zweiten Hydraulikmotors 116 und/oder des hydraulischen Elements 102 mittels der Steuerung 94 und der Aktoren 136 und 138 das Ventil 118 in die zweite Stellung verbracht und ein

Abbremsen der Häckseltrommel 26 bewirkt, indem der dann entstehende Überdruck durch ein Druckbegrenzungsventil 142 oder 142' abgebaut und in Wärme umgewandelt wird, welche antiparallel zueinander und parallel zur Pumpe 110 geschaltet sind.

Hierzu kommandiert die Steuerung 94 zum Abbremsen der

Häckseltrommel 26 das Ventil 118 mittels des Aktors 144 in die zweite Stellung, in welcher das hydraulische Element 102 mit der

Pumpe 110 und dem Hydraulikmotor 112 gekoppelt ist (wie bei dem

Hochfahren der Häckseltrommel 26). Anschließend werden das hydraulische Element 102 mittels des Aktors 136 auf maximale

Verdrängung gestellt und die Pumpe 110 und der Hydraulikmotor 112 mittels der Aktoren 132, 134 auf minimale Verdrängung gestellt. Eine mögliche Ausführungsform der hydraulischen Einzelheiten zur

Verschaltung der Druckbegrenzungsventile 142, 142' wird in der DE 10 2013 214 986 A1 offenbart, deren Offenbarung durch Verweis mit indie vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform kann der Hydraulikmotor 116 als

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Festvolumenmotor ausgeführt sein, da er beim hydraulischen

Abbremsen der Häckseltrommel 26 vom hydraulischen Element 102 durch das Ventil 118 getrennt ist.

Bei einer anderen möglichen Ausführungsform verbleibt zum Abbremsen der Häckseltrommel 26 das Ventil 118 in der ersten

Stellung und ein Druckbegrenzungsventil (nicht gezeigt) ist zwischen die Leitungen 124 und 105 geschaltet. Hierbei wird durch die Aktoren 136, 138 die Verdrängung des als Pumpe wirkenden hydraulischen

Elements 102 auf einen maximalen Wert und das Schluckvolumen des zweiten Hydraulikmotors 116 auf einen minimalen Wert gestellt, vgl.

DE 10 2008 002 428 A1.

Die Steuerung 94 veranlasst auch dann ein Öffnen der

Kupplung 78 und ein Abbremsen der Häckseltrommel 26 in der beschriebenen Weise, wenn eine Bedienersicherheitsbedingung nicht erfüllt ist, z.B. ein Schalter anzeigt, dass der Bediener seinen Sitz in der Kabine 18 verlassen hat.

Die beschriebene Abbremsfunktion der Häckseltrommel 26 ist nur dann môglich, wenn das Pumpenaggregat 74 und weitere

Hydraulikpumpen, wie die Pumpe 110, einen hinreichenden Druck bereitstellt, um die Aktoren 136 und 138 (bzw. 132, 134) und ggf. den

Aktor 144 des Ventils 118, wenn dieser, anders als oben beschrieben, nicht elektromagnetisch, sondern hydraulisch betrieben wird, in der beschriebenen Weise anzusteuern. So ist bei einer môglichen

Ausführungsform für die Verstellung des hydraulischen Elements 102 (Aktor 136) und (optional, vgl. oben) des Motors 116 (Aktor 138) und des Motors 112 (Aktor 134) der Speisedruck bzw. der Hochdruck der

Pumpe 110 vonnöten. Die Verstellung der Pumpe 110 selbst (Aktor 132) hingegen wird aus einer Zahnradpumpe — in Pumpenaggregat 74 — versorgt. Die Aktoren für das Ventil 118 (Aktor 144) und die

Kupplung 78 (Aktor 136) kônnen aus dem Speisedruck der Pumpe für die Olversorgung der Steuerung des hydrostatischen Antriebs für den

Vortrieb der Erntemaschine 10 versorgt werden oder durch die

Zahnradpumpe (Niederdruckpumpe) im Pumpenaggregat 74. Das

15 BE2023/0049 bedeutet, dass die Abbremsfunktion nicht zur Verfügung steht, wenn der Antriebsmotor 38 steht oder seine Drehzahl unter einem bestimmten Grenzwert liegt. Die Abbremsfunktion ist mit anderen

Worten davon abhängig, dass der Antriebsmotor 38 läuft. (e) Es besteht auch die Möglichkeit, den Antriebsmotor 38 mittels der Bedienerschnittstelle 98 (z.B. über einen Schalter „Motor ein/aus“ oder ein Zündschloss) abzustellen. Das kann auch automatisch erfolgen, z.B. nach längerer Untätigkeit, vgl. DE 10 2009 028175 Al. Hier besteht das beschriebene Problem, dass die hydraulische Abbremsung der Häckseltrommel 26 bei stehendem

Antriebsmotor 38 nicht möglich ist.

Um mit geringem Aufwand (z.B. ohne zusätzlichen

Druckspeicher zur Aufrechterhaltung des Drucks im zur Abbremsung der Häckseltrommel benötigten hydraulischen System im Falle eines

Motorstillstands, wie in DE 102 43 527 Al beschrieben) zu vermeiden, dass der Antriebsmotor 38 abgestellt wird und die Häckseltrommel 26 noch für längere Zeit dreht, geht die Steuerung nach dem Schema der

Figur 4 vor.

Wenn im Schritt 202 eine Eingabe des Bedieners erhalten wurde, dass der Antriebsmotor 38 abgestellt werden soll, folgt der

Schritt 204, in welchem abgefragt wird, ob die Kupplung 78 geöffnet ist (hierzu kann die Steuerung auf einen entsprechenden Sensor zurückgreifen oder auf an den zuletzt an den Aktor 122 gesandten

Stellbefehl). Ist das nicht der Fall, folgt der Schritt 206, in dem die

Steuerung 94 den Aktor 122 anweist, die Kupplung 78 zu öffnen. Auf den Schritt 204 folgt, wenn die Kupplung 78 schon geöffnet war, der

Schritt 208, der auch auf den Schritt 206 folgt. Im Schritt 208 wird abgefragt, ob die mit dem anhand Sensors 126 gemessene Drehzahl © der Häckseltrommel 26 kleiner als ein Schwellenwert für die Drehzahl ist, bei welcher eine Unfallgefahr ausgeschlossen werden kann, und/oder ob die seit dem Durchlauf des Schritts 202 (oder einem bereits vor dem Durchlauf des Schritts 202 veranlassten

Bremsvorgangs der Häckseltrommel 26) verstrichene Zeit At einer

16 BE2023/0049 bestimmten Zeitspanne T entspricht, die erfahrungsgemäß ausreicht, damit die Häckseltrommel 26 unter der hydraulischen Bremswirkung angehalten wird. Ist das nicht der Fall, folgt der Schritt 210, in dem die oben diskutierte hydraulische Bremsung der Häckseltrommel 26 erfolgt, auf welchen wieder der Schritt 208 folgt. Wenn eine oder beide der Bedingungen des Schritts 208 erfüllt sind, folgt (ggf. nach

Rückstellung der Aktoren und Ventile der Figur 3 in ihre

Ruheposition) der Schritt 212, in welchem die Steuerung 94 die

Steuereinheit 140 des Antriebsmotors 38 anweist, den Antriebsmotor 238 abzustellen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der

Antriebsmotor 38 erst dann abgestellt wird, wenn die Drehzahl der

Häckseltrommel 26 hinreichend abgebremst wurde. Ein Öffnen der

Kupplung 78 und eine Bremsung wird nur durchgeführt, wenn sie auch notwendig ist. Im Schritt 208 kann auch nur ein einziges der beiden dort genannten Kriterien angewandt werden, z.B. nur die Zeitabfrage, sodass ein Sensor 128 für die Drehzahl der Häckseltrommel 26 nicht benötigt wird, oder nur die Drehzahlabfrage.

Claims (9)

17 BE2023/0049 PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebssystem für eine Erntemaschine (10), umfassend: einen Antriebsmotor (38), eine Erntegutbearbeitungseinrichtung, die über einen Antriebsstrang mechanisch mit dem Antriebsmotor (38) antriebsverbindbar ist, wobei der Antriebsstrang eine durch einen Aktor (122) betätigbare, trennbare Kupplung (78) enthält, und ein als Hydropumpe verwendbares hydraulisches Element (102), das auf der Ausgangsseite der Kupplung (78) mit dem Antriebsstrang antriebsmäßig verbunden und durch wenigstens einen von einer Steuerung (94) kontrollierten, hydraulisch betriebenen Aktor (132, 134, 136, 138, 144) bei geöffneter Kupplung (78) derart betreibbar ist, dass es ein Bremsmoment zum Abbremsen der Erntegutbearbeitungseinrichtung ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (94) mit einer Steuereinheit (140) des Antriebsmotors (38) signalübertragend verbunden und konfiguriert ist, im Falle eines Erhalts eines Abschaltsignals zum Abschalten des Antriebsmotors (38) zunächst den Aktor (132, 134, 136, 138, 144) im Sinne eines Abbremsens der Erntegutbearbeitungseinrichtung anzusteuern und sich zeitlich daran anschließend die Steuereinheit (140) des Antriebsmotors (38) anzuweisen, den Antriebsmotor (38) abzuschalten, um während des Bremsens der Erntegutbearbeitungseinrichtung eine hydraulische Versorgung des Aktors (132, 134, 136, 138, 144) durch eine vom Antriebsmotor (38) angetriebene Pumpe zu ermöglichen.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (94) konfiguriert ist, das hydraulische Element (102) zum Abbremsen der Erntegutbearbeitungseinrichtung durch den Aktor (136) auf eine relativ hohe oder maximale Verdrängung zu verstellen und der dabei an den Anschlüssen des hydraulischen Elements (102) entstehende Druck durch ein Druckbegrenzungsventil (142, 142') abgelassen wird.

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3. Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei das hydraulische Element (102) während des Abbremsens der Erntegutbearbeitungseinrichtung direkt oder über ein Ventil (118) mit einem oder mehreren hydraulischen Motoren (112, 116) und/oder wenigstens einer hydraulischen Pumpe (110) verbunden ist, deren Verdrängung jeweils durch von der Steuerung (94) kontrollierte Aktoren (132, 134, 136) auf eine Stellung relativ geringer oder minimaler Verdrängung verstellt wird.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3, wobei das von der Steuerung (94) kontrollierte Ventil (118) in einer ersten Stellung das hydraulische Element (102) mit einem hydraulischen Motor (116) verbindet und in einer zweiten Stellung mit einem hydraulischen Kreis verbindet, in welchem eine Pumpe (110) und ein anderer hydraulischer Motor (112) untereinander hydraulisch verbunden sind.

5. Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die hydraulischen Motoren (112, 116) antreibend mit einem Erntevorsatzes (20) oder einem Einzugsförderer (22) verbunden sind.

6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erntegutbearbeitungseinrichtung eine Häckseltrommel (26)

ist.

7. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (94) konfiguriert ist, die Steuereinheit (140) anzuweisen, den Antriebsmotor (38) abzuschalten, wenn nach dem Erhalt des Abschaltsignals eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen und/oder eine durch einen Sensor (128) erfasste Mindestdrehzahl der Erntegutbearbeitungseinrichtung unterschritten ist.

8. Erntemaschine (10) mit einem Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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9. Erntemaschine (10) nach Anspruch 8 in Form eines Feldhäckslers.