专利名称：移动式作业机具的辅助驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来连接加工机械的移动式作业机具(例如拖拉机)的辅助驱动装置，以及一种将加工机械连接在辅助驱动装置上以及/或者将加工机械与辅助驱动装置脱离的方法。
背景技术：
拖拉机之类的作业机具以及具有附加功能(附加装置)，如绞盘、吊车及类似机械的卡车通常均配有辅助驱动装置，可通过辅助驱动装置将附加装置连接到移动式作业机具的驱动马达(内燃发动机)上。这种辅助驱动装置具有一个动力输出轴，其自由端多数具有用来传递扭矩的花键轴形状，并且要么将其设计成马达的独立输出轴(与马达直接相连而且与马达转速对应地运转的马达动力输出轴)，表现为可以通过离合器与移动式作业机具的变速箱相连的输出轴(通过离合器和变速箱与马达相连并且能够以不同额定转速工作的变速箱动力输出轴)，或者将其设计成与移动式作业机具的驱动轴相连的连接轴(利用齿部连接在车轮传动系上的同步动力输出轴，从而转速随车速上升而增大)。实际上变速箱动力输出轴(也就是可以通过离合器选择与作业机具的变速箱相连的动力输出轴)已普遍采用，因为可以通过离合器选择将其激活/解除，此外与驱动轴相连的动力输出轴的不同之处在于，可以独立于作业机具的前进速度输出扭矩。根据现有技术，例如DE 28 13 991 C2就公开了一种变速箱动力输出轴型式的辅助驱动装置，给移动式作业机具形式的拖拉机装备一个变速箱，可以将辅助驱动轴连接到变速箱上，再将例如农用附加装置连接在辅助驱动轴上。为此采用一个能在接合状态下将额定扭矩传递给动力输出轴的离合器。离合器与变速箱直接的作用连接经过适当设计，从而可以选择从变速箱截取两种不同的转速。采用可通过电气/电子控制单元进行控制的液压系统来操作离合器，液压系统与离合器连通，以便根据驾驶员的操作信号使得离合器接合、分1 °经验表明，辅助驱动装置尤其是变速箱动力输出轴型式的辅助驱动装置一般会在附加装置连接到动力输出轴或者以及将附加装置与动力输出轴分离时出现动力输出轴的花键轴轮廓随机处在无法插接或插入附加装置输入轴旋转位置之中的问题，例如当两个轴的齿相互对准时(也就是动力输出轴的齿指向附加装置驱动轴的齿)。也会经常出现这样的问题当附加装置分离时，花键轴轮廓或者花键轴连接仍然处在(扭矩)负荷之下，两个轴因此而绷紧，从而无法分开两个轴。即使在离合器分离之后，就算借助或多或少适当的工具，也很难甚至无法用手转动动力输出轴，因为动力输出轴轴承的阻力太大。附加装置通常也是如此，有时候很难(随机)并且必须耗费很多时间，才能使动力输出轴相对于附加装置输入轴的旋转位置对正。原则上总能通过离合器接合使得动力输出轴(盲目)转动，因此会影响重新静止时的旋转位置。由此而产生的动力输出轴重归静止时的最终旋转位置基本上是随机的，因为在按下控制单元的激活开关来起动动力输出轴时，为了安全起见，只有经过预先设定的延时(通常为2秒)之后才会使得离合器接合，并且也不会精确分离离合器，从而能够预先确定动力输出轴的最终旋转位置。
发明内容
鉴于这一问题，本发明的任务在于提供一种具有较高性能的变速箱动力输出轴型式的辅助驱动装置。本发明的目的在于特别是改善连接和/或者分离附加装置时辅助驱动装置的可操作性。按照本发明所述，采用具有权利要求1所述特征的一种辅助驱动装置以及种利用权利要求7所述方法步骤来连接和/或者分离附加装置的方法，即可解决这一任务。本发明的核心在于给移动式作业机具的辅助驱动装置配备一个用来对布置在变速箱和动力输出轴之间的动力输出轴离合器进行操作的电子控制单元，该控制单元具有法兰连接功能单元，其可在相应激活时(最好通过驾驶员手工激活)修正动力输出轴相对于驱动轴的旋转位置。也就是说，当操作法兰连接功能时，动力输出轴就会执行独立于正常工作模式的、必要时也可不同的旋转运动，这使得动力输出轴的花键轴轮廓或多槽轮廓转动几度(具有一定的步长的旋转步)。以这种方式可以使动力输出轴其适应于附加装置输入轴的旋转位置，并且能够简单执行接合/分离过程。按照本发明的一个方面，旋转位置修正可利用相对于辅助驱动装置额定扭矩的扭矩强烈受限以最小地转动动力输出轴，这就是说，尤其当应当触发分离过程时，动力输出轴的旋转运动不会再次导致花键轴连接张紧。这时应指明动力输出轴在修正旋转位置时的旋转方向最好与动力输出轴在正常工作时的旋转方向相反。按照本发明的另一方面，旋转位置修正使得动力输出轴以小于动力输出轴上形成的花键轴轮廓的齿距的旋转角度转动。这样即可保证两个对置的花键轴轮廓如此定向，使其齿相互错开，从而能够接合。为了便于触发旋转位置修正，最好安置一个用来激活法兰连接功能单元的外部操作开关。但替换地也可以给控制器配备一个唯一的开关元件(开关)，并且可以根据开关的操作时间触发旋转位置修正，即例如短操作表示修正旋转位置，长操作表示正常工作模式。按照本发明的另一方面，推荐一种用来将加工机械连接到作为能量源的移动式作业机具辅助转动装置上以及/或者从其分离的方法，包括以下方法步骤-使加工机械的驱动轴靠近辅助驱动装置的动力输出轴的端侧花键轴轮廓，-检查动力输出轴相对于加工机械驱动轴的相对位置，并且-根据相对位置检查结果，选择地触发辅助转动装置的法兰连接功能 (Anflanschfunktion)，以便在电子控制地修正动力输出轴相对于驱动轴的旋转位置。这样一方面便于将附加装置连接到动力输出轴与其分离，另一方面不需要附加工具来执行该操作。
以下将根据一种优选实施例并且参照附图，对本发明进行详细解释。附图1所示为一种移动式作业机具(例如拖拉机)的原理示意图，该作业机具配备有本发明的一种优选实施例所述的辅助驱动装置；
附图2所示为一种用来将本发明所述辅助驱动装置的变速箱动力输出轴连接到移动式作业机具变速箱上或者与其分离的操作装置的系统示意图。
具体实施例方式附图1所示为一种移动式作业机具1，例如拖拉机或者类似的农用车辆，配备有本发明的一种优选实施例的辅助驱动装置2。所述移动式作业机具1具有相互连接成为作业机具结构框架的一个马达4以及一个变速箱6。通过后轮8驱动作业机具1，利用传动系(图中没有绘出)将后轮与移动式作业机具1的变速箱6相连。辅助驱动轴10用来驱动一个或多个附加装置。可以通过以示意表示的离合器12 将辅助驱动轴10或者动力输出轴与移动式作业机具1的变速箱6相连。在本实施例中，动力输出轴10有两种作用于变速箱6的方式，因此可以选择地用两种不同的转速使得动力输出轴10运转。以示意图表示的电气/电子控制单元14连接到液压系统16上，可通过液压系统还使得动力输出轴离合器12接合、分离。附图2所示为本发明的优选实施例所述辅助驱动装置2的结构示意图。如附图2所示，液压系统16还具有一个比例压力调节阀18，该阀可以将压力剂 (图中没有绘出)与优选液压缸形式的液压离合器操作装置20相互流体连通。根据最好能以电磁方式操作的比例压力调节阀18的转换位置，液压液加载液压离合器操作装置20，从而使得动力输出轴离合器12接合，或者将液压离合器操作装置20 (液压缸)与同样也没有绘出的压力剂箱流体相连，从而使得动力输出轴离合器12分离。电子控制单元14通过中导线与可电磁方式操作的比例压力调节阀18相连，从而能够响应转换信号对其进行操作，由移动式作业机具1的驾驶员通过相应的开关将转换信号输入给电子控制单元14。为此在电子控制单元14上还安置一个驾驶室开关22，操作该开关时即可将起动信号输出给电子控制单元14，控制单元通过比例压力调节阀18触发动力输出轴离合器12 接合，从而接收辅助驱动装置2的正常工作模式。在这种情况下，动力输出轴离合器12将动力输出轴10与移动式作业机具1的变速箱6相连，从而可将正常工作模式所需的额定扭矩从变速箱6传递给动力输出轴10。如果再次操作驾驶室开关22，电子控制单元14就会获得停止工作信号，随后电子控制单元14就会触发电磁比例压力调节阀18，从而其将动力输出轴离合器12分离，从而将动力输出轴10与变速箱6分开。当动力输出轴10在动力输出轴离合器12分离之后重归静止状态时，其就会处在某一个基本上随机的旋转位置。因此如果要将优选农用加工机械形式的附加装置连接到动力输出轴10，经常会出现这样的情况动力输出轴10上的花键轴轮廓的齿正好或者部分碰到附加装置驱动轴的齿，从而使得驱动装置在这种状态下无法接合。由于通常无法或者很难用手转动动力输出轴10和/或者附加装置的驱动轴(多数情况下要借助附加工具)，因此接合操作通常很费事而且费时。为了避免这个问题，按照附图2所示将一个附加前端或后端按钮开关对电连接在电子控制单元14上。该前端或后端按钮开关M与驾驶室开关22(电)并联，当检测到上述状态时，也就是检测到动力输出轴相对于附加装置驱动轴的旋转位置10会妨碍驱动装置接合时，操作该按钮开关。这种情况下最好能够用手操作前端或后端按钮开关24，电子控制单元14随后将获得前端或后端按钮开关M的旋转位置修正信号。该旋转位置修正信号激活电子控制单元14内部的法兰连接功能单元，其对此作出响应地修正动力输出轴10相对于附加装置驱动轴的旋转位置。在这种情况下，电子控制单元14将触发电磁比例压力调节阀18，从而仅在很短时间内并且最好仅以预先设定的接合力操作动力输出轴离合器12，其只能将低于用于动力输出轴正常工作的额定扭矩的扭矩从变速箱6传递给动力输出轴10。换句话说，在修正旋转位置时，通过电子控制单元14的法兰连接功能单元，在引起动力输出轴10转动几度的这 (短)时间内使得动力输出轴离合器12接合。优选使动力输出轴10向前(向后)运动的旋转角度适宜小于动力输出轴10上花键轴轮廓的两齿的周向距离(小于动力输出轴10上花键轴轮廓的齿距)。这样每次操作前端或后端按钮开关M时就会使得动力输出轴10囊冲地转动几度，直至动力输出轴10的花键轴轮廓相对于附加装置输入轴的花键轴轮廓定向，从而可以使附加装置简单地接合在动力输出轴10上。例如在附加装置与动力输出轴10分离的过程中，如果发现花键轴连接张紧 (Verspannen)，为了也能使用法兰连接功能单元，其阻碍附加装置的输入轴容易从动力输出轴10上拔出，可在触发旋转位置修正时通过法兰连接功能单元操作电磁比例压力调节阀18，使得动力输出轴离合器12的接合力明显小于辅助驱动装置2正常工作所需的接合力。换句话说，在要修正旋转位置时，操作动力输出轴离合器12，使得可以从变速箱6传递给动力输出轴10的扭矩明显小于正常工作时的。最好以最大20%的额定操作力使得动力输出轴离合器接合，从而可以通过离合器12不将很大的扭矩传递给动力输出轴10。这样就能以几乎没有扭矩的方式小幅度转动动力输出轴的花键轴轮廓，使得动力输出轴10与附加装置输入轴之间的花键轴连接松开(entsparmt)，并能够分离花键轴连接。上述过程的前提条件是目视检测动力输出轴10相对于附加装置驱动轴的相对旋转位置，最为简单的情况是可由移动式作业机具1的操作人员保证它。但也可以选择地在动力输出轴10尤其是花键轴轮廓的区域中布置一个或多个传感器，传感器检测 (erfallen)动力输出轴10相对于附加装置输入轴的不利旋转位置，从而几乎自动启动旋转位置修正功能，无需操作前端或后端按钮开关对。除此之外，还可以给本发明所述的辅助驱动装置2可选地配备一些安全装置，其防止意外操作前端或后端按钮开关M引起执行旋转位置修正。例如可以采用一个能够检测马达4转速的传感器，仅当该传感器识别出马达4的怠速转速时，才会将旋转位置修正释放信号发送给电子控制单元14。还可以在前端或后端按钮开关M上布置另一个可以测量前端或后端按钮开关M的操作时间、并且由此识别意外操作的传感器。例如可以设置该传感器，从而仅当经过一一定的操作时间之后 (例如100ms)重新松开前端或后端按钮开关M时，该传感器才会发出旋转位置修正释放信号。可以选择地将上述安全装置的传感器单独或者组合布置在本发明所述的辅助驱动装置 2之中。原则上可以将本发明所述的辅助驱动装置2用于所有类型的移动式作业机具，尤其可以用于农业领域。公开一种移动式作业机具的辅助驱动装置，其具有一个电子控制单元14，可用于操作布置在变速箱6和动力输出轴10之间的动力输出轴离合器12，根据本发明控制单元 14具有一个法兰连接功能单元，其在激活时即可修正动力输出轴10相对于驱动轴的旋转位置。此外还推荐一种用来将作为能量源的加工机械连接到移动式作业机具1辅助转动装置2上以及/或者与其分离的方法，包括以下方法步骤-使加工机械的驱动轴靠近辅助驱动装置2的动力输出轴10的端侧花键轴轮廓，-检查动力输出轴10相对于加工机械的驱动轴的相对位置，并且-根据相对位置检查结果，选择地触发辅助转动装置2的法兰连接功能，以便电子控制地修正动力输出轴10相对于驱动轴的旋转位置。附图标记清单
1移动式作业机具
2辅助驱动装置
4马达
6变速箱
8后轮
10动力输出轴
12动力输出轴离合器
14控制单元
16液压系统
18比例压力调节阀
20离合器操作装置
22驾驶室开关
24前端或后端按钮开关
权利要求
1.移动式作业机具(1)的辅助驱动装置，具有电子控制单元(14)用于操作布置在变速箱(6)和动力输出轴(10)之间的动力输出轴离合器(12)，其特征在于，控制单元(14)具有法兰连接功能单元，其在激活时修正动力输出轴(10)优选相对于附加装置的驱动轴的旋转位置。
2.根据权利要求1所述的辅助驱动装置，其特征在于，所述法兰连接功能单元利用相对于辅助驱动装置O)的额定扭矩强烈限制的扭矩最小地转动动力输出轴(10)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的辅助驱动装置，其特征在于，旋转位置修正使得动力输出轴(10)以小于动力输出轴(10)上构造的花键轴轮廓的齿距的旋转角度转动。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的辅助驱动装置，特征在于具有用来激活法兰连接功能单元的外部操作开关04)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的辅助驱动装置，其特征在于，所述法兰连接功能单元以最多为额定操作能量的20%的操作能量来触发动力输出轴离合器(12)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的辅助驱动装置，特征在于具有连接在控制单元 (14)上用来检测作业机具(1)驱动马达(4)转速的传感器，仅当该传感器将怠速转速信号输出给控制单元(14)时，才能激活法兰连接功能单元。
7.用来将加工机械连接到作为能量源的移动式作业机具(1)的辅助驱动装置(2)上以及/或者与其分离的方法，包括以下方法步骤-使加工机械的驱动轴靠近辅助驱动装置O)的动力输出轴(10)的端侧花键轴轮廓，-检查动力输出轴(10)相对于加工机械地驱动轴的相对位置，并且-根据相对位置的检查结果，选择地触发辅助转动装置O)的法兰连接功能，以便电子控制地修正动力输出轴(10)相对于驱动轴的旋转位置。
8.根据权利要求7所述的方法，特征在于具有以下附加方法步骤-检测移动式作业机具(1)的驱动马达的转速，并且-仅当驱动马达以怠速转速运转时，才允许触发法兰连接功能。
9.根据权利要求7或8所述的方法，特征在于具有以下附加方法步骤-以小于离合器(12)额定操作能量的操作能量来操作动力输出轴(10)和作业机具 (1)驱动马达变速箱(6)之间的离合器(12)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，以最多额定操作能量的20%的操作能量来操作离合器(12)。
全文摘要
本发明公开一种移动式作业机具的辅助驱动装置，具有电子控制单元，可用于操作布置在变速箱和动力输出轴之间的动力输出轴离合器，本发明所述的控制单元具有法兰连接功能单元，激活该功能单元即可修正动力输出轴相对于驱动轴的旋转位置。此外还推荐一种用来将加工机械连接到移动式作业机具辅助转动装置以及/或者将其分离的方法，包括以下方法步骤使加工机械的驱动轴靠近辅助驱动装置动力输出轴的端部花键轴轮廓，检查动力输出轴相对于加工机械驱动轴的相对位置，并且根据相对位置检查结果，选择触发辅助转动装置的连接功能，以便在电子系统控制下修正动力输出轴相对于驱动轴的旋转位置。
文档编号B60K25/06GK102189931SQ20111008716
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年2月27日
发明者A·迈格勒 申请人:罗伯特·博世有限公司