用于农业机械的感测系统的制作方法

1.本公开涉及一种用于农业机械的感测系统。特别地，本公开涉及一种确定滑动离合器是要滑动还是已经滑动的感测系统。


技术实现要素：

2.在一个方面，一种农业机械被配置成由操作者操作，并且包括：农具，该农具由该农业机械支撑；发动机，该发动机被配置成驱动该农业机械；驱动机构，该驱动机构包括将发动机可操作地连接到农具的驱动轴；以及齿轮组件，该齿轮组件可操作地连接到农具。齿轮组件通过滑动离合器选择性地连接到驱动轴。滑动离合器包括：外套筒，该外套筒可操作地连接到齿轮组件；内套筒，该内套筒定位在外套筒内，并与驱动轴连接并且可随驱动轴旋转；多个转矩传递构件，该多个转矩传递构件定位在外套筒和内套筒之间，并且被配置成将内套筒选择性地连接到外套筒；以及位置传感器，该位置传感器与所述多个转矩传递构件中的至少一个转矩传递构件通信，并且被配置成响应于一个转矩传递构件的被检测到的径向位移而输出信号。农业机械还包括控制单元，该控制单元与位置传感器通信，并且被配置成响应于接收到信号而改变该机械的操作参数。
3.在另一方面，驱动机构子组件包括驱动轴和通过滑动离合器选择性地连接到驱动轴的齿轮组件。滑动离合器具有：外套筒，该外套筒可操作地连接到齿轮组件；内套筒，该内套筒定位在外套筒内，并与驱动轴连接并且可随驱动轴旋转；转矩传递构件，该转矩传递构件可移动地连接到内套筒，并且被配置成当驱动轴上的转矩处于小于预定阈值的第一值时，将内套筒选择性地连接到外套筒；以及位置传感器，该位置传感器与转矩传递构件通信并且被配置成响应于驱动轴上的转矩从第一值增加而输出信号。控制单元与位置传感器通信，并且被配置成响应于接收到信号而确定离合器开始滑动。
4.在另一方面，驱动机构子组件包括驱动轴和通过离合器选择性地连接到驱动轴的齿轮组件。离合器具有：齿轮组件接合构件，该齿轮组件接合构件可操作地连接到齿轮组件；驱动轴接合构件，该驱动轴接合构件可操作地连接到驱动轴，并且被配置成选择性地接合齿轮组件接合构件；以及传感器，该传感器至少部分地由齿轮组件接合构件支撑，并且被配置成响应于齿轮组件接合构件和驱动轴接合构件之间的转矩差大于预定阈值而输出信号。控制单元与位置传感器通信并且被配置成响应于接收到信号而改变机器的操作参数。
5.另外，通过考虑详细描述和附图，本公开的其他方面将变得显而易见。
附图说明
6.图1是农业机械的割台的一部分的前立体图，该割台包括多个农具。
7.图2是图1的割台的一部分的后立体图，该割台包括农具、驱动轴和至少一个离合器。
8.图3是农业机械的立体图，该农业机械具有包括图2的离合器的升降机驱动器和包括图2的离合器的喂入机构驱动链。
9.图4是图3的农业机械的侧视图。
10.图5是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，该离合器具有处于第一位置的传感器构造。
11.图6是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，图5的传感器处于第二位置。
12.图7是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，该离合器组件具有另一传感器构造，该传感器处于第一位置。
13.图8是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，图7的传感器处于第二位置。
14.图9是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，图7的传感器处于第三位置。
15.图10是图2的驱动轴沿纵向轴线
‘
a’的剖视图，示出了图5和图6的传感器以及另一传感器。
16.图11是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，该离合器组件具有另一传感器构造。
17.图12是图2的离合器沿图2的线5
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5的剖视图，该离合器组件具有另一传感器构造。
18.图13是另一类型的离合器组件的侧视图，该离合器组件具有另一传感器构造。
具体实施方式
19.在详细解释本公开的任何方面之前，应理解，本公开的应用不限于在下列描述中阐述的或在下列附图中示出的构造的细节和部件的布置。本公开能够支持其他方面并且可以以各种方式被实践或实施。另外，应理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。本领域普通技术人员应理解程度的术语，例如“基本上”、“约”、“大约”等，是指给定值之外的合理范围，例如与所述方面的制造、组装和使用相关联的一般公差。
20.图1和图2示出了农业机械(例如联合收割机)的割台10的一部分。割台10包括多个农具，该多个农具由该农业机械支撑并由该农业机械的发动机驱动。图1和图2的农具14为行单元14的形式，每个行单元具有一对链(未示出)，该一对链旋转以使产品(例如玉米穗、谷物等)通过该农业机械前进。农业机械还可以包括用于切碎产品的茎秆的多个切碎器(未示出)。驱动轴30(图2)将发动机可操作地连接到行单元14和切碎器。具体地，驱动轴30可以包括多个第一齿轮组件34和多个第二齿轮组件38(仅示出其中一个)。每个第一齿轮组件34驱动对应的行单元14，并且每个第二齿轮组件38驱动对应的切碎器。第一齿轮组件34和第二齿轮组件38中的每一个均可操作地连接到滑动离合器42并由滑动离合器42驱动。滑动离合器42可以是单驱动离合器或双驱动离合器。
21.尽管在图1和图2中示出了相对于割台的滑动离合器42，但是应理解，滑动离合器42也被用于农业机械的其他地方，以驱动其他农具。例如但不限于，滑动离合器42与喂入机构输送机链驱动器48和升降机驱动器52(图3和图4)结合使用。喂入机构输送机链驱动器48的驱动轴56驱动喂入机构输送机，而升降机驱动器52的驱动轴64驱动升降机，该升降机将产品从喂入机构72移动到使产品打散的脱粒转子76。
22.每个滑动离合器42具有纵向轴线a(图9)、半径r(图5至图8)、外套筒100(例如齿轮组件接合构件)、内套筒104(例如驱动轴接合构件)以及多个棘爪或转矩传递构件108，该多
个棘爪或转矩传递构件108连接到内套筒104并在内套筒104和外套筒100之间径向延伸。
23.外套筒100通过具有多个花键或齿110a的连接构件110(图10)可操作地连接到各自对应的齿轮组件的输出齿轮轴(未示出)。外套筒100具有延伸穿过其中的孔眼112、内表面116和在内表面116上周向地定位的多个凹部120。在所示的实施例中，每个凹部120在中间表面124的相对侧上包括锥形表面128(例如，斜面)。锥形表面128限定互补轴线b、b’。在其他实施例中，凹部120可以具有任何合适的构造。内套筒104限定孔140，并且包括延伸穿过其中的多个孔144。孔144围绕内套筒104的外表面148周向地定位。内套筒104至少部分地定位在外套筒100的孔眼112内并且与外套筒100同心。内套筒104中的孔眼140被构造成通过其接纳驱动轴30。在所示的实施例中，驱动轴30具有六边形的横截面，并且孔眼140也是六边形的。驱动轴30和孔眼140的六边形形状在它们之间提供转矩传递，同时当割台10的框架由于各种载荷和温度波动而弹性弯曲时，仍允许离合器42沿着驱动轴30侧向滑动。
24.如至少图5所示，一个转矩传递构件108被定位在内套筒104的每个孔144内。如图所示，每个转矩传递构件108具有轴线c和从内套筒104的外表面148突出的远端152。远端152被构造成由外套筒100的凹部120接纳。转矩传递构件108包括在中间表面160的相对侧上的锥形表面156(例如斜面)。锥形表面限定轴线d、d’。偏压构件164(例如弹簧)被定位在每个孔144内，并且将每个转矩传递构件108向外(例如朝着外套筒100)偏压并且偏压到外套筒100中的相应凹部120中。
25.如图5至图9所示，滑动离合器42具有传感器180，该传感器180至少部分地由外套筒100支撑。在图5至图9的实施例中，传感器180是位置传感器180，该位置传感器180被定位在外套筒100和内套筒104之间，并被配置成检测离合器42何时滑动。也就是说，位置传感器180被配置成检测转矩传递构件108中的一个扭矩传递构件的径向位移。在图5至图9中，位置传感器180是延伸穿过外套筒100并且相对于外套筒100可滑动的销。销180具有纵向轴线e、接合转矩传递构件108的第一端184以及与第一端184间隔开并与控制单元192连通的第二端188。在所示的实施例中，销180具有倒角的边缘182。控制单元192与农业机械的驾驶室(未示出)通信。
26.在图5至图6和图9中，销180相对于滑动离合器42径向地定向(例如，沿着半径r并与半径r对准)。也就是说，销180相对于凹部120的中间表面128和转矩传递构件108的中间表面160两者垂直地定向。因此，销180的轴线e平行于对应的转矩传递构件108的轴线c。在图5至图6和图9的实施例中，销180径向向内偏压(例如，通过弹簧196)。在图5至图9的实施例中，存在与单个转矩传递构件108通信的单个位置传感器180。在其他或另外的实施例中，一个或多个转矩传递构件可以与位置传感器180通信或者每个转矩传递构件108可以与相应的位置传感器180通信。
27.关于图5，当外套筒100和内套筒104之间的转矩差低于预定阈值时(例如，当行单元14的链正常旋转时)，滑动离合器42处于第一(例如未滑动)位置，在该第一位置中，转矩传递构件108的每个远端152被正确地定位在外套筒100的凹部120中。因此，外套筒100与内套筒104一起旋转，以使得驱动轴30致动相应的齿轮组件34、38。此外，销180处于第一位置，在该第一位置中，第一端184被定位成靠在转矩传递构件108上并与转矩传递构件108接合。
28.关于图6，当外套筒100和内套筒104之间的转矩差等于或大于预定阈值时(例如，当行单元14的链中的一个或多个链被卡住并因此不能正常旋转时)，滑动离合器42从第一
位置移动到第二(例如滑动)位置，在该第二位置中，所述多个转矩传递构件108中的每一个转矩传递构件的远端152从外套筒100中的所述多个凹部120中的对应一个凹部移位。也就是说，施加在转矩传递构件108上的力克服了弹簧164的偏压，以将转矩构件从外套筒100的凹部120移出。而且，销180处于第二位置，在该第二位置中，第一端184不与转矩传递构件108接合，而是被定位在相应的凹部120中。当转矩传递构件108从外套筒100中的凹部120移位时，离合器42被称为已经滑动。因此，外套筒100不与内套筒104一起旋转，以使得内套筒104和驱动轴30继续旋转，但是外套筒100和对应的齿轮组件34、38不旋转，从而保护齿轮组件34、38避免磨损。
29.如图6所示，当离合器42已经滑动时，弹簧196将销180从第一位置径向向内移位到第二位置，这导致信号被发送到控制单元192。控制单元192然后可以通知驾驶室中的操作者或远程管理者离合器42已经滑动(例如，通过声音或视觉警报)。响应于该信号，控制单元192还可调节农业机械的一个或多个自动控制系统的操作参数。例如，控制单元42可以降低农业机械的对地速度、调节计量流入物料输送机构的流的阀、关闭闸门以至少部分地限制流入卸料槽的产品流、暂时停止操作，和/或使滑动驱动轴的旋转方向反转以消除滑动的原因并尝试以更改的速度或其他操作参数恢复正常的前进操作。可替代地，控制单元192可以直接调节农业机械的一个或多个自动控制系统的操作参数，如本文所讨论的。一旦转矩已返回到等于或低于预定阈值，则转矩传递构件108的每个远端152移回到其在外套筒100的凹部120中的适当位置，并且销180复位。
30.在图7至图8中，销180与滑动离合器42的半径r未对准。如图所示，销180相对于滑动离合器42的半径r成角度(例如，以非平行的角度定位)。销180的轴线e相对于半径r以非平行的角度定向。更具体地，销180相对于转矩传递构件108的锥形表面156中的一个锥形表面垂直定向，并因此相对于对应的转矩传递构件108的轴线c呈非平行的角度。类似于图5至图6的销180，图7至图8的销180(例如通过弹簧296)被偏压靠在转矩传递构件108上，并且更具体地，被偏压靠在转矩传递构件108的锥形表面156上。图7至图8的销180可以以与图5至图6的销180相同的方式操作，以寻址滑动的离合器42并控制农业机械的操作参数。
31.另外地或可替代地，在警告操作者离合器已经滑动之前，销180可以操作以警告操作者离合器42正在开始滑动。也就是说，外套筒100和内套筒104之间的转矩差从小于预定阈值的第一值增加到预定阈值，滑动离合器42开始从第一位置移动到第二位置。具体地，转矩传递构件108与内套筒104一起旋转，以使得转矩传递构件108的锥形表面156靠在凹部120的侧面(例如锥形表面124)上滑动。转矩传递构件108中的一个转矩传递构件的锥形表面156因此开始逐渐使销180移动(例如滑动)，以使得销180逐渐退回到外套筒100中。销180根据锥形表面156的锥角线性地移动。因此，当转矩从预定阈值以下增加到预定阈值时，可以在施加到对应的转矩传递构件108的转矩和销180的线性移动之间建立相关性。因此，销180在克服弹簧296的偏压而退回到外套筒100中时的线性移动产生了警告信号。如图8所示，如果离合器42开始滑动，则警告信号可以被发送到控制单元192。然后，控制单元192可以将第一通知(例如，通过第一音频或视觉警报)发送给驾驶室中的操作者或远程管理者，以通知操作者离合器42正在开始滑动。如果离合器42确实滑动，则滑动的信号(相对于图5至图6所讨论的)被发送到控制单元192。然后，控制单元192可以将第二通知(例如，通过第一音频或视觉警报)发送给驾驶室中的操作者，以通知操作者离合器42已经滑动。第一通知
可以与第二通知相同或不同。响应于第一通知或第二通知中的一个或两个，控制单元192还可以调整农业机械的一个或多个自动控制系统的操作参数，如以上关于图5至图6的销180所讨论的。可替代地，如上所述，控制单元192可以直接将第一通知和第二通知发送至农业机械的一个或多个自动控制系统以调节操作参数。一旦转矩已经返回到预定阈值或低于预定阈值，则转矩传递构件108的每个远端152就移回到其在外套筒100的凹部120中的适当位置，并且销180复位。
32.图10将位置传感器示出为压力板或力板180，而不是销。图10的压力板180能够具有与图5至图6的销或图7至图8的销相同的功能。图10还示出了离合器组件中可以存在多于一个的位置传感器180，并且位置传感器180可以相同或不同。
33.图11示出了包括另一类型的传感器280的滑动离合器42。如图11所示，传感器280被定位成靠近(例如，紧邻)外套筒100的凹部180。在所示的示例中，传感器是非接触式传感器，例如磁拾取传感器或霍尔效应传感器。在任一种情况下，传感器280都检测相应的转矩传递构件108的接近度，以确定离合器42是处于第一位置还是第二位置。例如，当离合器已经从第一位置移动到第二位置时，传感器280检测到转矩传递构件108已经进一步远离传感器280移动，这导致信号被发送至控制单元192。控制单元192然后(例如，通过音频或视觉警报)通知驾驶室中的操作者离合器42已经滑动。响应于该信号，控制单元192还可调节农业机械的一个或多个自动控制系统的操作参数。
34.图12示出了总体上定位在滑动离合器100的外套筒100上的传感器380。在所示的实施例中，传感器380可以是加速度计，该加速度计在转矩传递构件108移入和移出凹部120时检测振动。可替代地，传感器380可以是热电偶传感器，当离合器42正在滑动时，该热电偶传感器检测外套筒中的温度升高。例如，当转矩传递构件108正在移入和移出凹部120并且处于第一位置和第二位置之间时，传感器280检测到振动增加或温度升高。振动或温度的增加导致信号被发送到控制单元192。控制单元192然后(例如通过声音或视觉警报)通知驾驶室中的操作者离合器42已经滑动。响应于该信号，控制单元192还可调节农业机械的一个或多个自动控制系统的操作参数。
35.本文讨论的传感器180、280、380可以与任何合适类型的离合器组件一起使用。例如，传感器180、280、380可以与爪式离合器组件500一起使用，如图13所示。爪式离合器组件500包括纵向轴线a、第一爪式构件502(例如齿轮组件接合构件)、第二爪式构件504(例如驱动轴接合构件)和偏压构件(例如弹簧)508。第一爪式构件502具有多个第一齿512(例如转矩传递构件)，并且每对相邻齿由谷状部516隔开。第二爪式构件504具有多个第二齿524(例如转矩传递构件)，并且每对相邻齿524由谷状部528隔开。第一爪式构件502和第二爪式构件504是互补的并且被构造成彼此接合。也就是说，所述多个第一齿512中的每一个齿被构造成接纳在所述多个谷状部528中的一个谷状部中，并且所述多个第二齿524中的每一个齿被构造成接纳在所述多个谷状部516中的一个谷状部中。偏压构件508被构造成使第二爪式构件504偏压成与第一爪式构件502接合，从而使第一爪式构件502和第二爪式构件504以及因此相应的齿轮组件34、36和轴30(例如)一起旋转。当第一爪式构件502和第二爪式构件504之间的转矩差超过预定阈值(例如由弹簧508的偏压施加的力)时，爪式离合器组件500开始滑动。
36.传感器180、280、380可以由第一爪式构件502和第二爪式构件504中的一者(例如，
齿轮组件接合构件或驱动轴接合构件中的一者)支撑。例如，如图13所示，传感器180、280、380可以被定位在第一爪式构件502的谷状部516中的一个谷状部中或谷状部516中的一个谷状部的附近。在其他或另外的实施例中，可以有多个传感器180、280、380，每个传感器都被定位在第一爪式构件502的一个谷状部516中或第一爪式构件502的一个谷状部516附近。可替代地，在其他或另外的实施例中，传感器180、280、380可以被定位在第二爪式构件504的谷状部528中的一个谷状部528中或第二爪式构件504的谷状部528中的一个谷状部528附近，或者可以存在多个传感器180、280、380，每个传感器都被定位在第二爪式构件504的一个谷状部528中或第二爪式构件504的一个谷状部528的附近。无论如何，传感器180、280、380可以如以上相对于图1至图12所讨论的那样操作，以检测相应的齿512、524相对于相应的爪式构件502、504的谷状部的移动，并因此检测第一爪式构件502和第二爪式构件504的相对移动。
37.在其他实施例中，传感器180、280、380可以被定位在偏压构件504的一端中或该一端的附近。图13示出了传感器180、280、380在偏压构件508的远端上或该远端附近的替代位置，但是在其他或另外的实施例中，传感器180、280、380可以被定位在近端处。无论如何，传感器180、280、380可以如以上相对于图1至图12所讨论的那样操作，以检测偏压构件508的移动，并因此检测第一爪式构件502和第二爪式构件504的相对移动。
38.尽管已经参考某些优选方面详细描述了本公开，但是在所描述的本公开的一个或多个独立方面的范围和精神内仍存在变化和修改。在所附权利要求中阐述了本公开的各种特征和优点。