DE3906050A1

DE3906050A1 - Verfahren und einrichtung zum messen und anzeigen von belastungszustaenden in antriebsstraengen von landwirtschaftlichen geraeten

Info

Publication number: DE3906050A1
Application number: DE3906050A
Authority: DE
Inventors: Hans Juergen Dr Ing Langen; Clemens Dipl Ing Nienhaus
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-08-30
Also published as: IT9019453A0; IT1239650B; DE3906050C2; FR2643539B1; IT9019453A1; FR2643539A1; US5030942A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Auslösen eines Signals zur Anzeige erreichter vorge gebener Belastungsgrenzwerte im Antriebsstrang eines von der Zapfwelle eines Traktors angetriebenen, selbstfahrenden oder stationären landwirtschaftlichen Maschine, welcher eine Drehmomentbegrenzungskupplung aufweist.

Es sind im Maschinenbau bereits Verfahren und Ein richtungen zum Messen des an einem Antriebsstrang anliegenden Drehmomentes und zur Auslösung von Signalen bei Überschreiten vorgegebener Grenzwerte bekannt. Dabei wird die Veränderung des Drehmomentes benutzt, um vorauszubestimmen, ob ein Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes eintritt. Der Schaltvorgang wird noch vor Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes eingeleitet, so daß auch schon vor Erreichen des Grenzwertes aufgrund des Signals die selbsttätige Abschaltung durch Trennung der Kupplung erfolgt (DE 3 43 78 087 C2).

Solche Verfahren und Einrichtungen sind für die Verwendung im Zusammenhang mit landwirtschaftlichen Maschinen nicht geeignet. Bei landwirtschaftlichen Maschinen ist es erforderlich, daß kurzfristige Überlastungen zugelassen werden, wenn sie beispielsweise beim Anlauf der Maschine zum Beschleunigen der zu bewegenden Massen auftreten. Darüber hinaus muß die Einrichtung für den rauhen Betrieb von landwirtschaftlichen Geräten geeignet sein.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Auslösen eines Signals zur Anzeige erreichter vorgegebener Be lastungsgrenzwerte vorzuschlagen, welche dem Betrieb von landwirtschaftlichen Maschinen angepaßt sind und einen Eingriff der Bedienungsperson zulassen, ihr andererseits aber auch die optimale Nutzung der Traktor-Maschi nen-Kombination ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die während eines ab dem jeweils ersten Auftreten eines Schlupfes beginnenden, vorgegebenen Meßzeittaktes oder bei danach andauerndem Schlupf während eines der daran anschließenden Meßzeittakte die errechneten aufsummierten absoluten Schlupfumdrehungen bei Überschreiten der vorgegebenen zulässigen Schlupfumdrehungen ein Signal auslösen, wobei bei Auslösung des Signals jeweils ein neuer Meßzeittakt zu laufen beginnt.

Durch diesen Verfahrensablauf wird erreicht, daß der Fahrer einerseits Kenntnis davon erhält, daß ein Überlastungsfall eingetreten ist, daß jedoch aufgrund des jeweiligen Neubeginns eines Meßzeittaktes nach Auslösung des Signals auch die inzwischen aufgrund des Signals vom Fahrer veränderte Antriebssituationen berücksichtigt wird, um jeweils aktuell einen Zustand anzeigen zu können. Der Fahrer hat z. B. über die Veränderung der Fahrgeschwindig keit Möglichkeit auf die Leistungsnutzung einzuwirken.

Für eine Überwachung des gesamten Systems ist nur der Schlupf der Kupplung in Abhängigkeit von der Zeit von Interesse. Ein Bezug zur tatsächlichen Drehzahl ist nicht erforderlich. Nur der absolute Schlupf führt zu einer Erwärmung der Kupplung und wirkt somit leistungsbe grenzend. Die direkt übertragene Leistung, die durch die Kupplung läuft, ist bei dieser Betrachtung nicht von In teresse. Das eingestellte Sollmoment der zu überwachenden Kupplung ist jedoch dagegen bedeutsam, da dieses direkt proportional zur zugeführten Energie und damit Erwärmung bei gleichem Schlupf ist. Die Kupplung und auch die zulässigen Grenzwerte werden je nach Anwendungsfall fest gelegt. Sie sind also auf das Gerät, das vom Traktor angetrieben wird, abgestimmt.

Die im Antriebsstrang für den Schutz von Überbelastungen vorgesehene Kupplung sorgt zwar einerseits für eine Ab sicherung im konkreten Überlastungsfall, der Fahrer weiß jedoch nicht, inwieweit er die Leistungsgrenzen der Kupp lung und damit auch der Maschine dem die Kupplung an gepaßt ist und welche sie sichern soll, nutzt.

Eine ständige Überschreitung der Belastungsgrenzen der Kupplung führt nämlich auch zu einer reduzierten Lebens dauer sowohl der Kupplung als auch der Maschine.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zur Er rechnung der absoluten Anzahl von Schlupfumdrehungen die Antriebs- und die Abtriebsdrehzahl gemessen werden.

Um festzustellen, ob es sich um eine nur kurze zulässige Überschreitung der zulässigen Anzahl von Schlupf umdrehungen oder aber beispielsweise um die Gefahr einer Blockade handelt, ist vorgesehen, daß zum Zeitpunkt der Überschreitung der zulässigen Anzahl von Schlupfum drehungen aus der zu diesem Zeitpunkt gemessenen Abtriebsdrehzahl und der Antriebsdrehzahl der Quotient gebildet wird, wobei die Antriebsdrehzahl den Nenner und die Abtriebsdrehzahl den Zähler bildet, und daß das ausgelöste Signal bei Unterschreitung eines vorgegebenen Quotienten verändert wird.

Es werden also Signale unterschiedlicher Qualität erzeugt. Bei einer normalen Überschreitung, bei der Abtriebs drehzahl und Antriebsdrehzahl nur gering voneinander ab weichen, erhält der Fahrer nur einen Hinweis darauf, daß er sich im Bereich der Überlastung befindet, welche er beispielsweise durch Herabsetzen der Fahrgeschwindigkeit wieder aufheben kann, während beispielsweise bei einer größeren Abweichung der Abtriebsdrehzahl von der Antriebs drehzahl signalisiert wird, daß die Gefahr der Blockade der Maschine und also der gefährlichen Überlastung gegeben ist. Als Folge hieraus wird der Fahrer unmittelbar den Antrieb abstellen und gegebenenfalls auch anhalten, um die beispielsweise vorhandene Verstopfung der Maschine oder einen Stein oder dergleichen zu entfernen.

Um den Fahrer eines Schleppers oder einer selbstfahrenden Maschine erkenntlich zu machen, ob er die Leistungsgrenzen einer Maschine optimal ausnutzt, ist in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, daß ein Vergleichssignal nach der Funktion

erfolgt, worin I _gem die im Meßzeittakt seit dessen Beginn ermittelte Anzahl von Schlupfumdrehungen, t _gem die Zeit seit Beginn des laufenden Meßzeittaktes, t _int die Zeitdauer des Meßzeittaktes, angegeben in der gleichen Zeiteinheit wie t _gem, und I _zul die vorgegebene maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen je nach Meßzeittakt bedeutet.

Es wird also der relative Schlupf angezeigt. Bei einer solchen Verfahrensweise wird eine Anzeige bewirkt, die bei zu starker Auslastung des Gerätes während eines Meßzeit taktes einen Wert von mehr als 100% für den relativen Schlupf anzeigt, ohne daß die maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen schon erreicht worden wäre. Diese Information gibt der Bedienungsperson einen Hinweis, die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren, da bei Beibehaltung dieser Arbeitsweise die Maschine im Laufe des Meßzeittaktes überlastet werden könnte. Ein solches Verfahren ermöglicht, einen anderen Eindruck von der Auslastung des Gerätes zu erhalten. Bei entsprechender Nutzung und Umsetzung in eine geeignete Fahrstrategie kann die Maschinenauslastung verbessert und damit die Arbeitsgeschwindigkeit optimiert werden.

Es wird vorgeschlagen, den Meßzeittakt auf eine Dauer von zwei Minuten festzulegen.

Es hat sich für die meisten Anwendungsfälle eine Anzahl von vier zulässigen Schlupfumdrehungen als sinnvoll herausgestellt, obwohl diese im Einzelfall abhängig von der Aufgabe der Kupplung und Drehmomenteinstellung anders gewählt werden kann.

Der Grenzwert für den Quotienten, bei dessen Unter schreitung eine Änderung des Signals ausgelöst wird, soll nach der Erfindung 0,9 betragen.

Dies heißt, daß bei einem Abfall der Drehzahl auf der Abtriebsseite gegenüber der auf der Antriebsseite um mehr als 10% angenommen wird, daß es sich um eine Blockade handeln kann, die zu einer Beschädigung des Gerätes oder der zur Sicherung des Gerätes vorgesehenen Kupplung führen könnte.

Erfindungsgemäß wird zur Durchführung des Verfahrens vor geschlagen, daß die Drehmomentbegrenzungskupplung als Reibkupplung ausgebildet ist, daß der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Reibkupplung jeweils ein Drehzahl messer zugeordnet ist, daß eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die ein Glied zur Bildung der Drehzahldifferenz, ein Additionsglied und ein Zeitglied sowie einen Grenzwert vergleicher, welcher mit einem Signalgeber verbunden ist, aufweist.

Die tatsächlich während eines Meßzeittaktes auftretenden Schlupfumdrehungen werden durch das Additionsglied aufaddiert. Das Zeitglied dient einerseits zur Begrenzung des Meßzeittaktes und andererseits zur Feststellung der jeweils abgelaufenen Zeit innerhalb des Meßzeittaktes. Im Grenzwertvergleicher wird festgestellt, ob die zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen überschritten wird und ob der Signalgeber veranlaßt werden soll, ein Warnsignal zu erzeugen.

In weiterer Ausgestaltung sind ein Quotientenglied zur Bildung des Quotienten aus den von den Drehzahlmessern festgestellten Drehzahlen der Abtriebs- und der Antriebsseite der Reibkupplung und ein Quotienten grenzwertvergleicher vorgesehen, der ebenfalls mit dem Signalgeber verbunden ist.

Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Quotienten wird das Signal des Signalgebers verändert, so daß also eine erhöhte Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erzeugt wird.

In weiterer Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, daß die Drehzahlmesser Zahnscheiben mit gleichen Zähnezahlen und Näherungssensoren umfassen.

Die Zahnscheiben weisen vorzugsweise sechs Zähne und sechs Zahnlücken auf. Eine solche, wenn auch grobe Teilung, ist für die meisten vorgesehenen Anwendungsfälle der Landtechnik ausreichend. Unter Zugrundelegung der vier zulässigen Schlupfumdrehungen während des Meßzeittaktes von zwei Minuten ergibt sich also eine Anzahl von 24 zulässigen Impulsen. Wird diese Anzahl von Impulsen überschritten, erfolgt die Auslösung des Warnsignales.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeich nung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Traktor-Geräte-Kombination,

Fig. 2 die Anordnung und Ausbildung der Meßeinrichtung,

Fig. 3 ein Schaltschema,

Fig. 4 zwei Schlupfdiagramme und

Fig. 5 verschiedene Diagramme in bezug auf den absoluten und relativen Schlupf bei verschiedenen Belastungsfällen.

Die Verfahrensweise wird anhand der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben.

In Fig. 1 ist der zum Antrieb und Ziehen des Gerätes 2 vorgesehene Traktor mit 1 bezeichnet. Der Traktor 1 weist eine Zapfwelle 3 auf, an die eine Gelenkwelle 4 ange schlossen ist, deren anderes Ende mit einer Eingangs welle 13 des Gerätes 2 verbunden ist. Der Gelenkwelle 4 ist geräteseitig die Einrichtung zum Auslösen des Signales nachgeschaltet. Diese umfaßt die Reibkupplung 5. Die Reib kupplung 5 besteht aus dem Gehäuse 6 mit dem Anschluß flansch 7 zum Anschluß an die Eingangswelle 13 der Reib kupplung sowie der Nabe 8 zum Anschluß an die Ausgangs welle 14. Die Nabe 8 ist mit einem radial verlaufenden Flansch 9 versehen, der als Träger für die Reibbeläge 10 ausgebildet ist. Die Reibbeläge 10 liegen einerseits an der radial verlaufenden Innenseite des Gehäuses 6 und andererseits an der Andrückplatte 11 an. Die Andrückplatte 11 wird durch Federn 12, die umfangsverteilt angeordnet sind beaufschlagt. Über die Anzahl und Ausbildung der Reibflächen und der Reibflächenpaarung sowie die Beaufschlagungskraft der Federn 12 wird das durch die Reibkupplung 5 übertragbare Moment bestimmt. Die Auswahl und Ausbildung der Reibkupplung 5 erfolgt in Anpassung an die jeweilig anzutreibende Maschine.

Der Eingangswelle 13 und der Ausgangswelle 14 sind Drehzahlmesser 16, 17, welche jeweils in Lagern 15 gehalten sind, zugeordnet. Die Drehzahlmesser 16, 17 umfassen jeweils eine Zahnscheibe 19 und einen Näherungssensor 18. Die Zahnscheibe 19 besitzt sechs umfangsverteilt angeordnete Zähne 21 und eine ent sprechende Anzahl von Zahnlücken 20. Bei mit gleicher Drehzahl umlaufender Antriebswelle 13 und Abtriebswelle 14 (n₁=n₂) durchlaufen die Zahnscheiben 19 in gleichen Zeitabständen die Positionen der Sensoren 16, 17. Für den Fall, daß die Abtriebswelle 14 langsamer läuft als die Eingangswelle 13, ist ein Schlupf zwischen Gehäuse 6 und Nabe 8 vorhanden. Dieser Schlupf wird durch die Messung bzw. Zählung und Addition der Impulse, die sich aufgrund des gewählten Meßzeittaktes von zwei Minuten und der Teilung der Zahnscheiben 19 ergeben, ermittelt und mit der Anzahl der zulässigen Schlupfumdrehungen von vier, die 24 Impulse aufgrund der Teilung der Zahnscheiben 19 ergeben, wie in Fig. 4 ersichtlich, verglichen. Das obere Schaubild zeigt beispielsweise das Verhalten der Reibkupplung 5 während eines Meßzeittaktes von 2 Minuten, bei dem die Impulse auf addiert sind. Es ist erkennbar, daß der Grenzwert für die Schlupfumdrehungen hieraus im Meßzeittakt 24 Impulse beträgt, welche sich aus der zulässigen Anzahl von Schlupfumdrehungen von 4 multipliziert mit der Anzahl der Zähne 21 der Zahnscheiben 19 errechnet (4 × 6=24).

Aus Fig. 3 ist der Schaltungsaufbau erkennbar. Im Sicht feld des Schlepperfahrers sind am Schlepper 1 die Signal geber 27 und die Auslastungsanzeige 30 angeordnet. Diese sind mit der Meßeinrichtung über Leitungen verbunden. Die von den Drehzahlmessern 16, 17 jeweils gemessenen Schlupf impulse werden einer Auswerteeinheit 22 zugeführt, welche ein Additionsglied 24 und ein Differenzglied 23 umfaßt. Im Differenzglied 23 wird festgestellt, ob Drehzahlunterschie de zwischen der Antriebsdrehzahl n₁ und der Abtriebs drehzahl n₂ gegeben sind. Hierzu werden die Impulse, so wie im Zusammenhang mit Fig. 4, obere Darstellung, bereits erläutert, genutzt. Im Additionsglied 24 werden die sich ergebenden Schlupfumdrehungen bzw. Teile von Schlupfumdrehungen (Impulse) während des Meßzeittaktes aufaddiert. Der Grenzwertvergleicher 26 bewertet, ob die aufaddierte Anzahl von Schlupfumdrehungen I _gem im Verhältnis zur zulässigen Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul im Meßzeittakt t _int überschritten werden. Ist dies der Fall, wird vom Grenzwertvergleicher 26 ein Signal des Signalgebers 27 ausgelöst.

Um aber nicht nur feststellen zu können, daß eine Über schreitung des vorgegebenen Grenzwertes für die Schlupfum drehungen I _zul gegeben ist, sondern auch ein Anzeichen über die Qualität des Signales zu erhalten, ist zusätz lich ein Quotientenglied 28 vorgesehen, dem die Meßer gebnisse der Drehzahlmesser 16,17 zugeführt werden und in dem die gemessenen Drehzahlen des Antriebes n₁ und Abtriebes n₂ ins Verhältnis gesetzt werden, und zwar nach der Formel Q _gem=.

Hieraus ist feststellbar, wie weit die Abtriebsdrehzahl n₂ von der Antriebsdrehzahl n₁ abweicht. Bei nur ge ringem Abweichen ist eine andere Qualität für das Warn signal gefordert, als beispielsweise bei größeren Dreh zahlunterschieden. Im Fall nur geringerer Abweichung der Abtriebsdrehzahl n₂ von der Antriebsdrehzahl n₁ sind die Auswirkungen auf die Funktion des Gerätes und die der Sicherung dienenden Reibkupplung 5 geringer, als bei einer größeren Abweichung der Drehzahl, die beispielsweise die Blockade eines Gerätes signalisieren kann. Aus diesem Grunde wird ein Quotient Q _zul als Grenzwert vorgegeben, bei dessen Unterschreitung die Qualität des erzeugten Signales bei gleichzeitiger Überschreitung der vorgegebenen zulässigen Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul ein eine erhöhte Aufmerksamkeit erforderndes Signal ausgelöst wird. Im Quotientengrenzwertvergleicher 29 wird festgestellt, ob durch den aus der Abtriebsdrehzahl n₂ und der Antriebsdrehzahl n₁ errechneten Quotienten der zulässige Quotient Q _zul unterschritten wird. Der Quotientengrenzwertvergleicher 29 erzeugt im Falle des Unterschreitens ein Zusatzsignal für den Signalgeber 27. Es wurde festgelegt, daß bei einer Unterschreitung der Abtriebsdrehzahl n₂ im Verhältnis zur Antriebsdrehzahl n₁ von 10%, also bei einem Q _zul von 0,9 dieses zusätzliche Signal oder ein verändertes Signal erzeugt werden soll.

In Fig. 5 obere Hälfte sind verschiedene Belastungszu stände dargestellt. Das Bild I zeigt, daß während des Meßzeittaktes von zwei Minuten eine Anzahl von Schlupfum drehungen bzw. Schlupfimpulsen erreicht worden ist, die unter der zulässigen Anzahl I _zul von vier Schlupfumdrehungen liegt. Bei dem Schaubild II ist dargestellt, daß am Ende des Meßzeittaktes t _int tatsächlich der Grenzwert erreicht wird. In diesem Fall erfolgt ebenfalls kein Alarm. Bei dem im Schaubild III dargestellten Belastungsfall ist erkennt lich, daß während des Meßzeittaktes t _int zu einem Zeit punkt t _gem bereits die zulässige Anzahl von Schlupfum drehungen I _zul durch die gemessene bzw. errechnete An zahl von Schlupfumdrehungen I _gem überschritten wird. Es wird ein Alarmsignal erzeugt, d. h. der Signalgeber 27 spricht an. Da jedoch die Drehzahl n₁ und n₂ von Eingangswelle 13 und Ausgangswelle 14 noch annähernd über einstimmen, erhält das Signal die Qualität, daß es sich um eine nur langsame Überlastung handelt. Bei dem im Schau bild IV dargestellten Belastungsfall ist feststellbar, daß nach einer zunächst nur geringen Anzahl von Schlupfum drehungen plötzlich ein Anstieg und Überschreiten der zulässigen Grenze I _zul innerhalb des laufenden Meßzeit taktes erfolgt, wobei gleichzeitig festgestellt worden ist, daß die Drehzahlen n₁ und n₂ von Eingangswelle 13 und Ausgangswelle 14 in erheblichem Maße voneinander ab weichen, so daß über den Quotientengrenzwertvergleicher 29 ein Zusatzsignal ausgelöst wird, das anzeigt, daß offen sichtlich eine Blockade vorliegt. Als Reaktion der Bedienungsperson müßte hierauf die Stillsetzung des Antriebes bzw. Traktors 1 erfolgen, um nicht einen Bruch oder eine Überlastung des Gerätes 2 bzw. der Kupplung 5 folgen zu lassen.

Im Schaubild V ist schließlich eine Anfahrsituation dar gestellt. Obwohl zunächst zu Beginn des Meßzeittaktes eine größere Anzahl von Schlupfumdrehungen I _gem ermittelt wird, stabilisiert sich jedoch das Verhalten, so daß kein Alarmsignal gegeben wird.

Um dem Fahrer zusätzlich auch noch eine Information über den Auslastungsgrad des angetriebenen Gerätes 2 geben zu können, ist zusätzlich eine Einheit der Auswerteeinheit 22 zugeordnet, die den relativen Schlupf RS während eines Meßzeittaktes t _int anzeigt. Der relative Schlupf kenn zeichnet, wie weit die Leistungsgrenze von vier zulässigen Schlupfumdrehungen ausgenutzt wird. Der relative Schlupf RS errechnet sich zum jeweiligen Meßzeitpunkt innerhalb eines Meßzeittaktes t _int aus der bis zum Meßzeitpunkt festgestellten Anzahl von Schlupfumdrehungen I _gem wäh rend des Meßzeittaktes im Verhältnis zur während dieses Meßzeittaktes abgelaufenen Zeit t _gem multipliziert mit dem Quotienten aus der Zeit für einen Meßzeittakt t _int und der zulässigen Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul während dieses Meßzeittaktes t _int multipliziert mit 100%. Die Anzeige erfolgt also in %. Das Prinzip des rela tiven Schlupfes ist zum einen in Fig. 4 und zum anderen aber auch jeweils unter Bezugnahme auf die in den darüber liegenden Schaubildern dargestellten Belastungszustände in Fig. 5 dargestellt. Es ist erkennbar, daß bei dem Belastungsfall gemäß Schaubild I ein relativer Schlupf RS und damit ein Auslastungsgrad bezogen auf den zulässigen Schlupf von vier Umdrehungen im Meßzeittakt von 50% erreicht wird. Bei der Grenzauslastung gemäß Schaubild IV ist ein Auslastungsgrad von 100% und bei der langsamen Überlastung ein Wert zwischen 100 und 150 erkennbar.

Hier kann der Fahrer bereits weit vor der Meldung "Überlastung" anhand des RS-Wertes von etwa 125% erkennen, daß er sein Gerät bzw. seine Kupplung überlastet. Aufgrund der Feststellung eines steilen Anstieges bei dem Belastungszustand entsprechend Schaubild IV ist für den Fahrer auch anhand der geänderten Warnung erkennbar, daß die Gefahr einer Blockade gegeben ist. Im Zusammenhang mit dem Schaubild IV, welches das Anfahren betrifft, ist erkennbar, daß die relativen Grenzwerte im Meßintervall überschritten werden können, aber dann, wenn sie nicht bis zum Ende des ersten Meßzeittaktes fortdauern, kein Warnsignal ausgelöst wird.

Die Grenzdrehzahlen für die Festlegung des Quotienten müssen jeweils für den einzelnen Anwendungsfall neu er mittelt bzw. festgelegt werden. Bei Auftreten einer Blockade muß der Fahrer nämlich sehr massiv auf diesen Zustand aufmerksam gemacht werden oder es kann sogar vorgesehen sein, daß über die Auswerteeinheit 22 eine automatische Abschaltung erfolgt, um ein Überhitzen der Reibkupplung 5 zu vermeiden. Die Wirkungsweise wird anhand von zwei Beispielen aus der Praxis näher erläutert. Dabei sind 2 Werte als Fixwerte festgelegt. Dieses sind die maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul mit vier und die Dauer des Meßzeittaktes t _int mit zwei Minuten.

Ferner ist es ein Prinzip der Verfahrensweise nach der Er findung, daß ein jeweils neuer Meßzeittakt t _int dann beginnt, wenn der zulässige Grenzwert überschritten worden ist und ein Alarmsignal gegeben worden ist. Generell be ginnt jedoch ein Meßzeittakt erst zu laufen, wenn über haupt ein Schlupf festgestellt wird.

Beispiel I Anfahren eines Gerätes mit großer zu beschleunigender rotierender Masse

Dieses Beispiel gilt für einen Häcksler oder ähnliche Maschinen:

Nenndrehzahl des Gerätes
n _Nenn=1000 min^-¹
Anfahrdrehzahl des Schleppers	n₁=400 min^-¹
Anlaufzeit	t _gem=1,3 sec

Diese vorgegebenen realistischen Bedingungen bedeuten, daß während der Anlaufphase eine mittlere Drehzahl von 200 min^-¹ vorliegt. Hierbei ist unterstellt, daß mit einer relativ hohen Schlepperzapfwellendrehzahl angefahren wird und daß die Zapfwellendrehzahl während des Anlaufvor ganges kostant bleibt. Während dieses sehr harten Anlaufvorganges wird der Grenzwert der zugelassenen Schlupfumdrehung I _zul gerade erreicht. Dem Fahrer wird bei noch etwas härterem Anfahren angezeigt, daß er das System überlastet hat. Es wird jedoch keine "Blockade meldung" gemacht, da zum Zeitpunkt des Erreichens der zulässigen Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul die Ab triebsdrehzahl nahe der Eingangsdrehzahl ist

Beispiel II Fräsen bzw. Betrieb einer Kreiselegge mit kurzzeitigem Blockieren

Für dieses Beispiel wurden folgende Arbeitsbedingungen zugrunde gelegt:

Antriebsgeschwindigkeit
v=6 km/h=1,67 m/s
Zapfwellendrehzahl	n=1000 min^-¹=16,67 sec^-¹

Bei Einhaltung dieser Arbeitsbedingungen wird bei einer Blockadezeit von 0,25 sec eine Warnmeldung gegeben. Wäh rend dieser Zeit wird ein Weg von 40 cm zurückgelegt. Das bedeutet, daß ein Ansprechen der Reibkupplung 5 beim Über fahren z. B. einer stark verfestigten Stelle auf dem Acker, beispielsweise eine festgefahrene Fahrspur, was mit star kem Schlupf der Reibkupplung 5 verbunden sein kann, noch kein "Alarm" gegeben wird. Erst längere Blockadezeiten führen zu Fehlermeldungen. Diese Art der Alarmmeldung kann vom Anwender akzeptiert werden.

Diese Beispiele zeigen, daß die gewählte Meßzeit von zwei Minuten und die zugrunde gelegte maximal zulässige Anzahl von vier Schlupfumdrehungen sowohl bei Langzeitbelastung ausreichend ist, als auch durch das Anzeigen des Alarmes bei Überschreiten des Schlupfgrenzwertes während der Meßzeit den möglicherweise auftretenden Stoßbelastungen gerechnet wird.

Die Meßzeit oder der Grenzwert für den maximal zulässigen Schlupf müssen an die jeweilige Kupplungsauslegung an gepaßt werden, um eine Überhitzung der Kupplung sicher verhindern zu können.

Für den Schlepperfahrer sind drei verschiedene Warn- bzw. Anzeigefunktionen denkbar:

1. Alarmmeldung für den Fahrer bei "langsamer" Über lastung des Gerätes 2
- - die zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul wird während eines Meßzeittaktes überschritten.
- - Abtriebsdrehzahl n₂ ist größer als 90% der An triebsdrehzahl n₁ (Q<0,9)
Es erfolgt eine Warnung z. B. mit einem Intervallton mit 5 Hz für eine Zeit von 2 sec.
2. Alarmmeldung für den Fahrer bei Blockade des Gerätes 2
- - die zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul eines Meßzeittaktes t _int ist überschritten.
- - die Abtriebsdrehzahl ist kleiner als 90% der An triebsdrehzahl (Q _gem<Q _zul=0,9)
Es erfolgt eine veränderte Warnung z. B. mit einem Dauerton von 8 sec, oder gegebenenfalls ein Abschalten des Antriebs.
3. Anzeige für den Fahrer über den Auslastungsgrad (Aus lastungsanzeiger 30) des Gerätes 2
- - Angezeigt wird der prozentuale Anteil des Schlupfes innerhalb eines Meßzeittaktes bezogen auf die maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul während eines Meßzeittaktes.

Hierfür gilt folgende Vorschrift:

RS
relativer Schlupf
t _int	Zeitdauer des Meßzeittaktes
t _gem	Zeit seit Beginn des jeweiligen Meßzeittaktes
I _zul	maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen im Meßzeittakt
I _gem	aktuell gemessene Anzahl von Schlupfumdrehungen im Meßzeittakt

Die Anzeige kann bewirken, daß bei zu starker Auslastung des Gerätes 2 während eines Meßzeittaktes t _int ein Wert von mehr als RS=100% angezeigt wird, ohne daß die maxi mal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen I _zul schon erreicht worden wäre. Diese Information ist jedoch für den Fahrer ein Hinweis, die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren, da bei Beibehaltung dieser Arbeitsweise das Gerät im Laufe des Meßzeittaktes überlastet und dadurch die Reibkupplung 5 überhitzt werden würden. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Auch anhand von Fig. 3 ist die Wirkung der Anzeige zu erkennen.

Die Anzeige ermöglicht dem Fahrer, einen Eindruck von der Auslastung seines Gerätes 2 zu erhalten. Bei entsprechen der Nutzung dieser Information und Umsetzung in eine geeignete Fahrstrategie kann die Maschinenauslastung verbessert und damit die Arbeitsgeschwindigkeit optimiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Schlepper
2 Gerät
3 Zapfwelle
4 Gelenkwelle
5 Reibkupplung/Schlupfmeßkupplung
6 Gehäuse
7 Anschlußflansch
8 Nabe
9 Flansch der Nabe
10 Reibbelag
11 Andrückplatte
12 Feder
13 Eingangswelle
14 Ausgangswelle
15 Lager
16; 17 Drehzahlmesser
18 Sensor
19 Zahnscheibe
20 Zahnlücke
21 Zahn
22 Auswerteeinheit
23 Differenzglied
24 Additionsglied
25 Zeitglied
26 Grenzwertvergleicher
27 a Signalgeber Überbelastung
27 b Signalgeber Blockade
28 Quotientenglied
29 Quotientengrenzwertvergleicher
30 Auslastungsanzeiger
n₁ Antriebsdrehzahl
n₂ Abtriebsdrehzahl
t _int Meßzeittakt
t _gem Meßzeit seit Beginn des aktuellen Meßzeittaktes
I _zul maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen im Meßzeittakt
I _gem aktuell gemessene Anzahl von Schlupfumdrehungen im Meßzeittakt
RS relativer Schlupf in %
Q _gem errechneter Quotient aus Abtriebsdrehzahl und Antriebsdrehzahl
Q _zul zulässiger Quotient

Claims

1. Verfahren zum Auslösen eines Signals zur Anzeige er reichter vorgegebener Belastungsgrenzwerte im An triebsstrang einer von der Zapfwelle eines Traktors angetriebenen, selbstfahrenden oder stationären landwirtschaftlichen Maschine, welcher eine Drehmomentbegrenzungskupplung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die während eines ab dem jeweils ersten Auftreten eines Schlupfes beginnenden vorgegebenen Meßzeittaktes (t _int) oder bei danach andauerndem Schlupf während eines der daran anschließenden Meßzeittakte (t _int) die errechneten aufsummierten absoluten Schlupfumdrehungen (I _gem) bei Überschreiten der vorgegebenen zulässigen Schlupfumdrehungen (I _zul) ein Signal auslösen, wobei die Auslösung des Signals jeweils ein neuer Meßzeittakt (t _int) zu laufen beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Errechnung der absoluten Anzahl von Schlupf umdrehungen (I _gem) die Antriebs- (n₁) und die Abtriebsdrehzahl (n₂) gemessen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt der Überschreitung der zulässigen Anzahl von Schlupfumdrehungen (I _zul) aus der zu diesem Zeitpunkt gemessenen Antriebsdrehzahl (n₁) und der Abtriebsdrehzahl (n₂) der Quotient gebildet wird, wobei die Antriebsdrehzahl (n₁) den Nenner und die Abtriebsdrehzahl (n₂) den Zähler bildet, und daß das ausgelöste Signal bei Unterschreitung eines vorgegebenen Quotienten (Q _zul) verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleichssignal nach der Funktion erfolgt, worin I _gem die im Meßzeittakt (t _int) seit dessen Beginn ermittelte Anzahl von Schlupfumdrehungen (I _gem), t _gem die Zeit seit Beginn des laufenden Meßzeittaktes (t _int), t _int die Zeitdauer des Meß zeittaktes, angegeben in der gleichen Zeiteinheit wie die im laufenden Meßzeittakt verstrichene Zeit (t _gem), und I _zul die vorgegebene maximal zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen je Meßzeittakt bedeuten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßzeittakt (t _int) zwei Minuten beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Anzahl von Schlupfumdrehungen (I _zul) auf vier Umdrehungen begrenzt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert für den Quotienten (Q _zul), bei dessen Unterschreitung eine Änderung des Signals ausgelöst wird, den Wert von 0,9 beträgt.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentbegrenzungskupplung als Reibkupplung (5) ausgebildet ist, daß der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Reibkupplung (5) jeweils ein Dreh zahlmesser (16, 17) zugeordnet ist, daß eine Auswerte einheit (22) vorgesehen ist, die ein Glied (23) zur Bildung der Drehzahldifferenz, ein Additionsglied (24) und ein Zeitglied (25) sowie einen Grenzwertver gleicher (26), welcher mit einem Signalgeber (27) verbunden ist, aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quotientenglied (28) zur Bildung des Quo tienten aus der von den Drehzahlmessern (16, 17) fest gestellten Drehzahl (n₁, n₂) der Abtriebs- und der Antriebsseite der Reibkupplung (5) und ein Quotienten grenzwertvergleicher (29) vorgesehen sind, die eben falls mit dem Signalgeber sind 27) verbunden.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmesser (16, 17) Zahnscheiben (19) mit gleichen Zähnezahlen und Näherungssensoren (18) um fassen.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheiben (19) sechs Zähne (21) und sechs Zahnlücken (20) aufweisen.