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用于驱动具有波动负载的作业单元的传动系统组件

文献发布时间:2024-04-18 19:58:53


用于驱动具有波动负载的作业单元的传动系统组件

技术领域

本发明总体上涉及具有承受波动负载或具有波动功耗的作业单元的作业机械。在此,一方面,本发明涉及用于驱动这种具有来自驱动源的波动功耗的作业单元的传动系统组件,该传动系统组件具有用于减轻负载冲击或波动的飞轮储能器以及用于便于飞轮储能器在目标操作转速范围内启动的启动辅助装置。另一方面,本发明涉及作业机械,其包括具有波动功耗的驱动单元和具有飞轮储能器和启动辅助装置的所述传动系统组件。

背景技术

在各种作业单元中,由于驱动源自身无法容易地吸收或补偿相应的扭矩冲击,因此有时会出现负载或功耗的强烈波动,使得驱动源经历显著的转速变化,并导致作业机械的操作整体上不稳定。例如,各种农业作业单元表现出这种较大的负载或功耗波动,这些负载或功耗波动可能是由作业单元本身的机械结构或工作方式导致的,或者也可能是由波动的外部负载引起的。

例如,方捆打捆机表现出这种由工作方式导致的功耗波动,在该方捆打捆机中,周期性地将填塞器压入到打捆室中,以便将农作物压成矩形捆。当供给的农作物流强烈波动时,牧草收割机的切碎滚筒或联合收割机的脱粒装置,甚至圆捆打捆机的切割系统也表现出类似的由外部负载波动引起的功耗波动。

如果这种作业单元由牵引机通过动力输出轴驱动,则由作业单元的功耗波动引起的牵引机的驱动马达的转速波动不仅导致作业单元本身的运行不平稳,而且还导致牵引机的驾驶操作的不稳定,因为牵引机的驱动马达不仅用作动力输出轴驱动器,而且还用作行驶驱动器。在所述方捆打捆机的情况下,这可能导致牵引机在打捆机的每个柱塞行程中俯仰运动,这不仅让驾驶员感到不舒服,而且还会导致部件磨损增加并影响马达使用寿命。

为了减轻作业单元的负载或功耗波动对驱动马达的影响,已经考虑了各种措施。例如,文件EP 3 298 872 B1提出了一种检测或预先估计作业单元的功耗波动的控制器。对驱动马达的转速变化进行补偿,以最终实现牵引机的均匀行驶速度。该解决方案甚至不试图防止或减轻由于作业单元的功耗波动而导致的驱动马达的转速波动,而是通过对柴油机的智能控制来补偿驱动马达的转速波动的影响。

另一种方法是在驱动作业单元的传动系统中设置飞轮储能器,该飞轮储能器的动能减轻了作业单元的负载或功耗波动或其后果。例如,方捆打捆机的传动系统中的这种飞轮储能器可以平缓在将填塞器插入到打捆室中时选择性或周期性需要的高能量,以减轻对牵引机的影响并避免俯仰运动或不稳定的行驶速度。

然而,为了实现对选择性或周期性的能量波动的尽可能最佳的平滑,飞轮储能器必须能够提供足够高的动能。为此,容易的是增加飞轮储能器的飞轮质量,但由于各种原因该措施受到限制。一方面,由于可用的安装空间通常是有限的并且还必须考虑结构重量,因此飞轮质量块本身不能任意放大。

在这方面,由于飞轮储能器的动能取决于其角速度,因此另一方面已经考虑通过增加飞轮储能器的转速来提高飞轮储能器的动能。更准确地说,角速度的平方包含在动能中,也就是说根据公式E

然而,另一方面,这种飞轮储能器的动能增加也受到以下事实的限制:驱动源(例如,牵引机的驱动马达)不能提供所需的扭矩以启动飞轮储能器。为了解决这个问题,有时在飞轮质量块上游使用滑动离合器,以便将可用的驱动功率逐渐引入到飞轮质量块中,从而相应地延长飞轮储能器的运转时间。因此,逐渐使飞轮质量块达到期望的目标操作转速,从而驱动马达不会停转。然而,这种滑动离合器的尺寸必须足够大,以便能够吸收滑动时产生的能量,而这在狭窄的安装或环境条件下并不容易实现。

发明内容

因此,本发明的目的是提供一种改进的所述类型的传动系统组件以及一种改进的具有这种传动系统组件的作业机械,它们避免了现有技术的缺点并且以有利的方式进一步发展了后者。特别地,飞轮储能器应能够在有限的安装空间内提供足够的能量来平滑化作业单元的功耗波动,而不会使驱动源过载,或甚至在提速时停转。

根据本发明,所述目的通过根据权利要求1的传动系统组件和根据权利要求19的作业机械来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。

因此,提出了通过转速或传动比可变的行星传动装置来操作飞轮储能器,以便能够根据操作情况使飞轮储能器的转速适应于驱动源和/或作业单元的功耗。转速可变性对于飞轮质量块的提速是特别有利的。根据设计,可以在持续操作时使用固定的传动比。根据本发明,用于便于飞轮储能器提速到其目标操作转速范围的启动辅助装置包括与飞轮储能器以传动方式连接的行星传动装置,该行星传动装置具有至少一个与飞轮储能器以传动方式连接的行星传动装置级,行星传动装置级的行星架固定地连接到固定壳体。

有利地,根据另一方面,除了与飞轮储能器以传动方式连接的行星传动装置之外,启动辅助装置还包括调节或驱动和/或制动执行器,以用于制动和/或加速行星传动装置元件,以在飞轮储能器提速时调节行星传动装置的传动比/减速比。

通过调节所述行星传动装置元件的转速,一方面可以在飞轮储能器提速时设定其传动比/减速比,使得驱动源不会过载,而另一方面可以针对作业操作设定飞轮储能器的转速,使得飞轮储能器能够提供足够的动能以平滑化作业单元的功耗波动。特别地,飞轮储能器用于所述平滑化的转速可以增加到足以使动能提高到所需水平的程度。在最佳的情况下,转速调节单元随后可以与正在运行的飞轮储能器(泵上的离合器、马达上的制动器)分离。因此,可以提高驱动组件的效率。

然而,连接到飞轮储能器的行星传动装置及其传动比的可调性不仅可以用作启动辅助装置,而且还可以改善飞轮储能器的缓冲效果,并使其更好地适应于作业单元的功耗波动。根据本发明的另一方面,控制装置可以驱动或操作驱动和/或制动执行器,以制动和/或加速行星传动装置元件并因此根据作业单元的功耗波动来调节传动比/减速比,使得在作业单元的较低功耗的阶段中,飞轮储能器加速并且其动能因此提高,并且在作业单元的较高功耗的阶段中,飞轮储能器可以降低转速使得行星传动装置的输入轴上的来自驱动源的输入转速和/或输入扭矩在所述较低和较高功耗的阶段中至少保持大致相同。因此,根据本发明的该方面,控制装置即使在作业操作时也不会将行星传动装置的传动比/减速比保持恒定,而是使其周期性地向上和向下改变,以便根据作业单元的功耗波动对飞轮储能器进行加速和制动,从而增大和减小其动能,以便更精细地补偿作业单元的功耗波动,并使其尽可能远离行星传动装置的驱动源侧,以便不对驱动源产生任何影响。特别地,通过调节行星传动装置的传动比/减速比,可以对飞轮储能器进行加速和制动,使得飞轮储能器的动能和作业单元的波动能耗之和保持大致恒定。

特别地,控制装置可以加速或制动行星传动装置元件,使得连接到驱动源的行星传动装置的输入轴上的扭矩、连接到驱动和/或制动执行器的行星传动装置元件上的扭矩以及连接到作业单元的传动装置输出轴上的扭矩的总和至少大致保持平衡,特别地接近于零。

特别地,所述控制装置可被设计为在作业单元的功耗周期性波动的情况下还根据功耗的波动周期周期性地调节影响或控制飞轮储能器转速的行星传动装置元件,并且周期性地对飞轮储能器进行相应的加速和减速。例如,如果作业单元是方捆打捆机,则作业单元的功耗遵循填塞器进入打捆室的运动,并且因此遵循连接到填塞器的曲轴运动的周期。由于在压缩稻草捆的情况下仅非常有选择性地(例如,仅在约10度的角度内)需要高压力以及因此为此所需的能量,因此当填塞器曲轴在剩余的350度内旋转时,通过驱动和/或制动执行器相应地加速行星传动装置元件,可以通过调节行星传动装置来加速和更快地驱动飞轮质量块,使得飞轮储能器在其转速方面可以说是过高,并接收多余的动能,然后可以在压缩的短暂时刻再次释放该动能。在进一步的过程中,可以通过加速飞轮储能器在接下来的350度或下一个功耗较低的阶段中再次收集能量。行星传动装置的这种周期性调节以及与其相关的飞轮储能器的周期性加速和减速,可以实现驱动轴的额外的减载和更好的均匀性。

控制装置可以在作业操作中(尤其围绕作业点或在飞轮储能器的特定转速范围内)根据各种操作参数向上或向下调节行星传动装置,或者以各种方式确定功耗波动。例如,控制装置可以与检测装置合作,该检测装置例如通过力传感器和/或应变仪或其它合适的能够测量相关操作变量的传感器系统可以直接检测作业单元的功耗和/或作业单元或行星传动装置输出轴上的扭矩和/或调节力。例如,在打捆机的情况下,可以检测打捆室中的压力和/或打捆元件的位置。

在功耗波动周期性发生且/或取决于作业单元的操作模式或受其影响的情况下,也可以确定其它代表性变量,控制装置可以根据这些变量调节行星传动装置。例如,可以通过位置传感器来检测作业单元的位置,例如填塞器在打捆室中的位置,或者可以通过旋转编码器来检测填塞器曲轴的旋转位置,以便根据填塞器位置和/或曲轴旋转角来调节行星传动装置。

然而,替代地或补充地,在功耗周期性波动的情况下,也可以简单地设置有时间控制器。例如,可以检测或确定波动周期,例如苛刻地确定的平均值的形式,以便随后在相应周期的特定部分中提供对行星传动装置的特定调节或根据时间对其进行控制。

原则上,用于调节行星传动装置的驱动和/或制动执行器可以不同地设计,其中,驱动和/或制动执行器可以有利地集成到行星传动装置中,和/或连接到行星传动装置元件本身。

特别地,所述驱动和/或制动执行器可以包括液压或电动的驱动和/或制动马达,该驱动和/或制动马达可以对可控制飞轮储能器的转速或行星传动装置输入轴和飞轮储能器之间的传动比的所述行星传动装置元件以期望的方式进行加速和/或制动,以便作为启动辅助装置的一部分以所述方式逐渐使飞轮储能器提速,且/或在作业单元在其作业操作中发生操作性功耗波动的情况下有选择地加速飞轮储能器,以便针对所需的功率峰值增加动能。

然而,对于某些应用目的而言,仅设置一个制动器(例如,蹄式制动器或盘式制动器的形式)作为驱动和/或制动执行器也可能是足够的,该制动器可以制动行星传动装置元件以实现对传动比/减速比的期望调节。例如,这对于纯粹的启动辅助装置来说就是足够的,在该纯粹的启动辅助装置中,当驱动源运行时可被驱动和/或制动执行器控制的行星传动装置元件最初可以说是自由旋转的,并且随后被逐渐地制动,以便将飞轮储能器提速到其工作转速范围。

然而,可能除了这种制动器之外,驱动和/或制动执行器可以有利地包括转速可控的驱动和/或制动马达,以便在必要时可以加快所述行星传动装置元件的转速,但当马达在制动操作下运行时,也可以通过这种驱动和/或制动马达实现对行星传动装置元件的制动。

可以以各种方式向这种驱动和/或制动马达供应驱动能,例如由可由驱动源直接驱动的泵或发电机供应,或者由蓄压器或电池储能器供应。

在本发明的有利改进示例中,所述驱动和/或制动马达还可以由泵或发电机供应压力流体或电力,泵或发电机可以连接到行星传动装置本身,特别地可以以传动方式连接到行星传动装置输入轴,使得行星传动装置输入轴驱动所述泵或所述发电机。特别地,泵或发电机可以集成到行星传动装置中,或者安装在行星传动装置的壳体中或壳体上。

泵或发电机可以通过合适的传动装置级(例如,正齿轮)连接到行星传动装置输入轴。

然而,作为与行星传动装置输入轴或行星传动装置输入元件的连接的替代方案,所述泵或所述发电机还可以连接到行星传动装置的输出侧,例如连接到从行星传动装置通向作业单元的轴部分。

在本发明的有利改进示例中,行星传动装置可以包括直通驱动器(Durchtrieb),该直通驱动器绕过用于控制飞轮储能器的转速的行星传动装置级,并从行星传动装置输入侧通向输出轴,该输出轴从行星传动装置通向作业单元。飞轮储能器通过所述行星传动装置级相对于所述直通驱动器分支,并且其转速可以相对于通向作业单元的传动系统部分的驱动转速相应地改变。

穿过用于连接飞轮储能器的行星传动装置级的所述直通驱动器可以以直通轴(Durchgangswelle)的形式并因此以无传动比的方式穿过行星传动装置,使得行星传动装置输入轴具有与通向作业单元的输出轴相同的转速。然而,替代地,所述直通驱动器也可以具有传动级或减速级,例如第二行星传动装置级或正齿轮传动级的形式。有利地,在这种情况下,飞轮储能器的转速也可以通过首先提及的行星传动装置级而相对于直通驱动器的无论是输入侧还是输出侧的转速发生改变。

在本发明的另一改进示例中,行星传动装置可具有一级设计,或者仅包括一个行星传动装置级,该行星传动装置级由传动装置输入轴驱动并且可以在输出侧驱动飞轮储能器。

有利地,所述飞轮储能器可以集成在行星传动装置中,特别地布置在公共的传动装置和飞轮壳体内。

原则上,所述行星传动装置级的传动元件与诸如飞轮储能器、驱动和/或制动执行器和/或输入和/或输出轴等相关部件的关联可以是不同的。

根据本发明的有利实施例,传动装置输入轴可以连接到与飞轮储能器连接的行星传动装置级的齿圈,使得所述齿圈以输入转速旋转。在这种情况下,上述泵或发电机可以例如经由合适的中间传动级连接到所述齿圈。

有利地,飞轮储能器可以连接到行星传动装置级的太阳轮,使得可以通过制动和/或加速托架或行星架来控制用于飞轮储能器的传动比/减速比。特别地,可以对所述行星架施加制动,以便逐渐启动飞轮储能器。替代地或补充地,在飞轮储能器的自身提速的作业操作中,可以加速和/或制动行星架,以便以所述方式更精确地补偿作业单元的功耗的周期性的或其它形式的波动。

可以在输入侧连接到传动装置输入轴或形成传动装置输入轴并且可以在输出侧连接到传动装置输出轴或形成传动装置输出轴的上述直通驱动轴(Durchtriebswelle)可以以不能旋转的方式连接到行星传动装置级的齿圈,并穿过太阳轮,其中,齿圈和直通轴可旋转地相互支撑,且/或也可以彼此分开地支撑在传动装置壳体上。

为了制动和/或加速和/或保持用于控制传动比的行星传动装置元件(特别是上述行星架),所述驱动和/或制动执行器(特别是上述电动或液压驱动马达)可以通过例如正齿轮传动装置级形式的传动装置级连接到所述行星传动装置元件。例如,行星架可以具有驱动齿轮(Antriebsrad),该驱动齿轮可以在飞轮储能器和行星传动装置级之间延伸并且可以独立地与可与所述驱动和/或制动执行器连接的小齿轮或驱动齿轮啮合。

为了实现紧凑、节省空间的结构,驱动和/或制动执行器以及飞轮储能器可以朝向行星传动装置的不同端面布置,且/或可以布置在行星传动装置级的不同侧上,然后通过该行星传动装置级将飞轮储能器连接到传动系统。例如,驱动和/或制动执行器可以设置在行星传动装置的形成其输入侧的侧向端部上,而飞轮储能器可以设置在行星传动装置的形成其输出侧的端部上。

附图说明

下面将根据优选的示例性实施例和相关附图来更详细地解释本发明。

图1示出了根据本发明的有利实施例的具有传动系统的作业机械,传动系统包括通过行星传动装置连接的飞轮储能器,其中作业机械被设计为打捆机的形式,并且传动系统通过形成驱动轴的动力输出轴连接到牵引机。

图2示出了图1中的作业机械的传动系统在飞轮储能器和行星传动装置的区域中的剖视图,其中根据本发明的有利实施例,设置有用于制动和加速行星传动装置元件以改变用于飞轮储能器的传动/减速比的驱动马达,并且用于向驱动马达供能的泵或发电机连接到行星传动装置级的输入元件。

图3示出了根据本发明的另一实施例的包括飞轮储能器和行星传动装置的传动系统组件的剖视图,其中驱动和/或制动执行器包括用作制动马达的驱动马达,并且省去了供能的泵或发电机。

图4示出了根据本发明的另一实施例的包括飞轮储能器和行星传动装置的传动系统组件的剖视图,其中驱动和/或制动执行器包括驱动马达,该驱动马达能够由外部电源或驱动轴供能。

具体实施方式

如图1所示,作业机械1可被设计为用于加工农作物或者也可能用于土壤耕作的农业机械,特别是附接到牵引机2的辅助设备的形式。

在此,作业机械1包括至少一个作业单元3,该作业单元3在操作期间可经受周期性强烈波动的负载,且/或可表现出周期性强烈波动的功耗。如图1所示,特别地,作业机械1可被设计为方捆打捆机,其作业单元3可以包括填塞器4,该填塞器4进入打捆室5或者周期性地往复运动,以便将从地面收获的并已在适当的输送方向上输送到打捆室5中的作物压缩成捆。

用于驱动作业单元3的驱动装置6可以包括填塞器曲轴7,该填塞器曲轴7可以通过连杆8驱动所述填塞器4往复运动。

所述驱动装置6可以包括可由驱动源10旋转地驱动的机械传动系统9,其中,特别地,所述驱动源10可以是牵引机2的驱动马达,该驱动马达一方面形成牵引机2的行进机构,另一方面可以通过牵引机2的动力输出轴和与其连接的万向轴1驱动作业机械1的传动系统9。

为了减轻在打捆时发生的驱动装置6的功耗波动或者使其远离驱动源10,作业机械1的所述传动系统9包括传动系统组件12(参见图1),如图2至图4所示,该传动系统组件12包括飞轮储能器13和行星传动装置14,飞轮储能器13通过行星传动装置14连接到传动系统9。

飞轮储能器13在作业机械1的作业操作中存储动能,该动能在打捆时或者当出现功率峰值时流入到作业单元3中,并且可以说的是,飞轮储能器13为该作业单元3提供除驱动源10的驱动功率之外的动量,反之,也可以在功率需求较低的操作阶段中从驱动源10提取能量。

如图2至图4所示,行星传动装置14包括传动装置输入轴15,该传动装置输入轴15例如通过所述万向轴11连接到驱动源10或者从驱动源10接收扭矩并被驱动。传动装置输入轴15穿过行星传动装置14直到传动装置输出轴16,该传动装置输出轴16驱动作业单元3的驱动装置6。传动装置贯通部17可被设计为无变速的/无减速的,并且例如可以由将传动装置输入端连接到传动装置输出端的直通驱动轴形成。传动装置输入轴15可以与传动装置输出轴16以相同的转速旋转。

行星传动装置14可被设计为一级或多级的,其中,至少一个行星传动装置级18将飞轮储能器13连接到传动系统9,特别地连接到所述传动装置贯通部17和/或传动装置输出轴16。

如图所示,行星传动装置级18可以通过齿圈19连接到传动装置输入轴16,使得齿圈19以输入转速旋转。

飞轮储能器13可以固定到太阳轮20或者以不能旋转的方式连接到该太阳轮20。

可以通过行星架21调节行星传动装置14的传动比/减速比

为了能够制动和/或加速行星架21,设置有驱动和/或制动执行器23,该驱动和/或制动执行器23可以包括驱动马达24和/或机械制动器25。

所述驱动马达24可以是液压马达或电动马达,并且根据设计,可以用作制动马达或者也可以用于主动驱动,即用于加速行星架21。

所述制动器25可以根据用途进行不同地设计,例如被设计为可将行星架21相对于行星传动装置壳体22静止的驻车制动器,或者被设计为可降低行星架21的转速的摩擦制动器。例如,制动器25可以是盘式或多盘式制动器,其可被偏置到制动位置上并通过挤压构件释放。

如图所示,飞轮储能器13和至少一个行星传动装置级18可被容纳在公共的行星传动装置壳体22中。为了紧凑地构造,可能有利的是,行星传动装置级18布置成更靠近行星传动装置14的输入侧,并且飞轮储能器布置成更靠近行星传动装置14的输出侧。

有利地,用于制动和/或加速行星架21的齿轮系统26可以布置在行星传动装置级18和飞轮储能器13之间的区域中。与此无关,将驱动和/或制动执行器23连接到行星架21的所述齿轮系统26可以包括驱动齿轮27,该驱动齿轮27以不能旋转的方式连接到行星架28并且可以布置在飞轮储能器13和太阳轮20之间。与此无关,驱动齿轮27可以与另一传动齿轮28滚动啮合,该传动齿轮以不能旋转的方式连接到驱动和/或制动轴29,该驱动和/或制动轴可以在行星传动装置级18的径向外侧轴向地延伸为超出行星传动装置级18。驱动和/或制动执行器和行星架驱动齿轮27可以布置在行星传动装置级18的不同侧上(参见图2至图4),以便一方面实现紧凑的结构,另一方面也使驱动和/或制动执行器23具有易于维护的安装位置。

如图所示,驱动和/或制动执行器23可以布置在行星传动装置壳体22的端侧上,特别地布置在其输入侧上。

与行星传动装置14的结构无关,驱动和/或制动执行器23可以制动和/或加速至少一个行星传动装置级18的行星传动装置元件,特别是其行星架21,以便调节行星传动装置14的传动比/减速比,从而相对于传动装置输入轴和/或输出轴15、16的转速调节飞轮储能器13的转速。

如图2所示,驱动和/或制动执行器23(特别是所述驱动马达24)可以由能量发生器29供能,如果驱动和/或制动执行器23被设计为液压的,则该能量发生器29可以是泵,并且如果驱动和/或制动执行器23被设计为电动的,则该能量发生器29可以是发电机,其中,所述能量发生器29可以集成在传动系统组件中,特别地集成在行星传动装置14中,或者安装在其上。如图2所示,能量发生器29可以通过传动装置级30(例如,正齿轮传动装置级)连接到传动装置输入轴15,特别地连接到行星传动装置级18的齿圈19,使得传动系统9驱动能量发生器29。有利地,所述能量发生器29可以与驱动和/或制动执行器23一起布置在同一传动装置侧,特别地布置在行星传动装置壳体21的端侧,以便实现紧凑的结构。

为了避免固定状态下的不必要的运行并因此避免效率损失,可以设置有用于将能量发生器29与传动系统9分离的离合器31。

通过驱动和/或制动执行器23以及可由此获得的对可调节行星传动装置元件(特别是,所述行星架21)的制动和/或加速,可以实现启动辅助装置,以便在驱动源10的驱动功率有限的情况下逐渐提高飞轮蓄能器13的功率,而不会使驱动源10失速。替代地或补充地,如下文所解释,通过制动和/或加速所述行星传动装置元件并因此制动和/或加速飞轮储能器13,可以更好地缓解作业单元3在其作业操作中的功耗波动。

当启动作业机械1时,通过连接到传动系统9的能量发生器29从传动系统9提取能量,其中,如图2所示,所述能量发生器29可以由行星传动装置级18的齿圈19通过传动装置级30驱动。能量发生器29向驱动和/或制动执行器23的马达24供能,使得马达24作为制动马达操作,即在制动操作下操作,并且在采用液压设计的情况下,在泵模式下运行。

因此,在提速时,行星架21被制动。由于行星架速度变慢的缘故,太阳轮20的转速以及因此飞轮储能器13的转速逐渐提高。

飞轮质量块的目标操作转速可以例如通过将行星架28制动到转速为0(即,使其相对于行星传动装置壳体22静止)来实现。在该操作状态下,通过经由行星齿轮将齿圈转速并因此将输入转速转换成太阳轮20的转速来产生行星传动装置14的传动比。

因此,通过能量发生器29与驱动和/或制动执行器23的相互作用,可以实现飞轮储能器13的逐渐提速,而不需要滑动离合器。

如果将行星架21制动到转速为0,则可以致动或固定机械制动器25,以便使行星架21相对于壳体22静止。因此,马达24在启动或提速过程之后不再需要保持激活,并且不再需要来自能量发生器29的能量。

特别地,在提速过程之后,能量发生器29可以通过离合器31与传动系统9分离,以便不会不必要地运行并且没有空转损失。

所述制动器25可以在传动系统组件的高作业操作中用作飞轮储能器13的过载保护。在传动系统9堵塞或作业单元3过载的情况下,飞轮质量块产生的扭矩可通过制动器25的滑动而消耗,其中,可以通过设定制动力来设定过载保护的启动阈值。特别地,可以设定制动器25,使得制动器25在出现特定阈值扭矩时滑动。

然而,作为所述启动辅助装置的替代或补充,飞轮储能器13通过行星传动装置14而与传动系统9的连接也可用于再次更精细地补偿作业单元3的扭矩或功耗波动。

特别地,马达24可以在功耗较低的操作阶段中对行星传动装置元件,尤其对行星架21进行加速和/或制动,使得飞轮储能器13获得更高转速,可能还使转速超过其预期的目标操作转速。例如,可以在负方向上驱动行星架21,以进一步改变传动比/减速比,从而使飞轮储能器13加速。然后,在作业单元3的功耗较高的操作阶段中,飞轮储能器13可以将在该增加的转速下存在的动能再次馈送回传动系统9中,以便满足扭矩需求或保持扭矩冲击远离驱动源10。

在作业机械1具有周期性扭矩冲击或周期性功耗波动的情况下(例如,在方捆打捆机中出现的情况),可以周期性地来回调节行星传动装置级18的减速比/传动比,以便实现作业单元3的能量需求的进一步精细平滑。例如,当通过缩回填塞器4来压缩农作物捆时,仅在填塞器曲轴7的例如10度的角度内非常有选择性地需要其高压力以及因此为此所需的能量,使得在剩余的350度的角度内可以通过驱动马达24加速飞轮储能器13,这特别地通过在负方向上驱动行星架21并且使飞轮储能器13可以说是过度旋转。以此方式收集的能量可以在打捆的短暂时刻再次释放,其中,随后可以通过飞轮质量块的更快旋转使填塞器曲轴7重新旋转350度,再次收集能量。因此,可以实现对驱动源10的操作以及因此对牵引机操作的额外的减负和一致性。

为了实现所述的在较低功耗操作阶段中启动飞轮质量块并且在增大功耗的操作阶段中输出能量并因此制动飞轮储能器,能量发生器29和马达24以及飞轮储能器13的飞轮质量块可以相互配合,使得来自三个相互作用的传动元件的扭矩总和保持平衡,特别是0。

根据系统的设计,还可以设置有电子控制装置32,该电子控制装置32例如通过调节马达24,在功率需求较低的操作阶段中执行飞轮质量块的期望提速,其中,控制装置32通过检测装置以上述方式检测或确定功率波动,并根据表征功率波动的信号或参数来控制马达24。

如图3所示,如有必要,也可以省去能量发生器29,其中,驱动和/或制动执行器23的马达24在必要时可以仅作为制动马达操作,其中,在必要时,可以通过可调节的节流阀33来控制马达24的制动力。

如图4所示,马达24还可以由外部供能,例如由牵引机2供能。通过利用控制装置32控制马达24,在这种情况下也可以实现作业操作中的启动辅助和能量需求的精细平滑化。

为了关闭驱动器或作业单元以及与此相关地减小飞轮储能器13的动能,可以有利地使用设置在动力输出轴系统或传动系统中的自由轮,通过该自由轮可以减少飞轮质量块中存储的能量。在此,耗损过程需要一点时间,但由于传动系统中的机械摩擦损失,可以自主减少飞轮质量块的能量。在耗损过程持续时间过长的情况下,反向执行上述启动程序,即,马达24可以再次驱动行星架21,使得飞轮质量块13变慢。在此,释放的能量被耗散。

因此,上述主题包括以下相互独立的有利方面:

·打捆机的传动系统中具有行星传动装置的飞轮储能器。

·齿圈与连续传动系统的耦接,例如与驱动发动机的动力输出轴耦接。

·飞轮质量块在太阳轮上的固定。

·行星架最初可以自由旋转,因此太阳轮上的飞轮质量块不会加速(马达空转)。

·通过行星传动装置的托架的转速减小而使飞轮质量块提速。

·通过正齿轮传动装置驱动泵或发电机并将能量传递到马达,从而降低托架转速。

·通过降低托架转速,提高太阳轮的转速,从而提高飞轮质量块的转速。

·在提速阶段完成之后,可以通过驻车制动器来制动液压马达或电动马达的传动系统,使得马达被减载并在操作过程中无需运转,并且可以减少空载损失。

·特别地当马达轴或马达可以保持旋转时,可以省去制动器。

·泵或发电机可以与传动系统分离,以便在操作期间不运转。

·制动器可以在传动系统堵塞时用作过载保护,并且可被设定至滑动阈值(制动器等于滑动离合器)。

·可选地,甚至在操作期间也可以通过改变释放压力将制动器设定至不同的阈值。

·用于降低行星架的转速的马达还可以直接通过用于驱动作业单元的驱动源供能,且可以省去传动系统组件中的泵或发电机(外部能量供应)。

·液压或电动马达作为减速器操作。

·在使用足够尺寸的滑动离合器来吸收启动能量,则可以省去泵和马达。

·通过在作业单元的扭矩减小的操作阶段或扭矩减小的圆周路径内短暂地加速飞轮质量块(直到约10°的范围内的必要能量释放),可以对传动系统进行更好的能量平滑化。

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