AT509579B1 - Ährenheber für eine fahrbare erntemaschine - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT509 579 B1 2011-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Ährenheber für eine fahrbare Erntemaschine wie typischerweise einen Mähdrescher sowie eine mit einem erfindungsgemäßen Ährenheber ausgestattete fahrbare Erntemaschine.

[0002] Bei üblichen Mähdreschern sind entlang des Mähbalkens verteilt Mähfinger angeordnet die den Messerbalken führen und die Gegenschneide für die bewegten Mähklingen bilden. Zwischen Mähfingern und Mähklingen wird bestimmungsgemäß das Mähgut, typischerweise also die Halme von Getreidepflanzen, abgeschnitten. Um auch abgeknickt am Untergrund liegendes Mähgut mähen zu können, werden Ährenheber verwendet, welche das Mähgut anheben bevor es in den Bereich des Messerbalkens gelangt.

[0003] Die Ährenheber erstrecken sich dazu in Fahrtrichtung an der fahrbaren Erntemaschine vor die Mähklingen. Ihre vordere, obere Fläche ist als schiefe Ebene ausgebildet, welche entgegen der Fahrtrichtung der Erntemaschine etwa vom Niveau des Untergrundes aus über das Niveau der Mähklingen ansteigt. In der horizontal, quer zur Fahrtrichtung liegenden Richtung sind Ährenheber schmal ausgebildet und eine Mehrzahl von Ährenhebern ist in dieser Richtung in einem kleinen Abstand nebeneinander angeordnet, sodass die Ährenheber bei Fahrt der Erntemaschine wie die Zähne eines Kammes zwischen die Halme des Mähgutes bewegt werden.

[0004] Die DE 10357178 A1 und die DE 202005003355 U1 zeigen Ährenheber, wie sie gegenwärtig verbreitet eingesetzt werden. Vom Mähwerk aus ragt leicht nach unten geneigt und etwas geschwungen ein Träger aus flachem Federstahl nach vorne. Am vorderen Ende dieses Trägers ist ein Rampenteil befestigt, welcher von der Befestigungsstelle aus nach hinten oben ragt und die zuvor beschriebene schiefe Ebene bildet. Der Träger ist in einer vertikalen Ebene durch Biegung elastisch verformbar. Er streift oftmals am Untergrund und wird durch lokale Erhebungen am Untergrund elastisch nach oben gebogen. An jenem Längsbereich seiner Unterseite, mit der er am öftesten am Untergrund schleift, ist der Träger mit einer Verschleißplattierung versehen. Der Rampenteil, welcher die besagte schiefe Ebene bildet und bestimmungsgemäß nur mit Mähgut in Berührung kommt, wurde früher vorwiegend aus Stahl gefertigt. In jüngerer Zeit verwendet man dafür vermehrt auch andere Materialien, beispielsweise abriebfesten Kunststoff. Eine erhebliche Gefahr geht von dem aus Federstahl bestehenden Träger aus.

[0005] Es kommt immer wieder vor, dass dieser Träger während des Betriebes überraschend abbricht. Abgebrochene Teile gelangen in das Mähwerk und manchmal auch an weitere Teile der Erntemaschine und verursachen dort oftmals erhebliche mechanische Schäden und darüber hinaus sehr teure Standzeiten der Erntemaschine.

[0006] In der DE 102005006257 A1 wird eine alternative Bauweise für einen Ährenheber vorgeschlagen. Der Rampenteil ist nicht über sein vorderes, tieferes Ende über einen elastischen, sich horizontal erstreckenden Träger mit dem Mähwerk verbunden und an diesem gehalten, sonder über sein hinteres oberes Ende und einen starren, kurzen vertikalen Träger. Die erforderliche Elastizität für Biegung um horizontale, normal zur Fahrtrichtung liegende Achsen wird durch eine schlanke Ausführung des Mittelteils des Rampenteils erreicht. Bevorzugt soll der Ährenheber aus gefalztem Blech und damit verschweißten Endstücken gefertigt werden. Es ist aber auch erwähnt, dass man ihn aus „Kunststoffguss" fertigen kann. In der Praxis hat sich die Bauweise nicht durchgesetzt. Vermutlich ist der Grund dafür, dass es aus geometrischen Gründen bei dieser Bauweise nicht ausreichend gut möglich ist, die Rampe einerseits für Biegung nach oben elastisch weich zu machen, andererseits gegen horizontal angreifende Druckkräfte steif, damit der Ährenheber beim Stoß an eine Hindernis nicht zu leicht nach unten, hinten gebogen und gebrochen wird. Um das horizontale Anstoßen an ein Hindernis zu vermeiden ist es damit erforderlich die vordere Spitze des Ährenhebers sehr hoch über dem Untergrund anzuordnen, womit die Hebewirkung für stark niedergedrücktes Mähgut versagt.

[0007] Die US 5 906 091 A zeigt einen Ährenheber, welcher zur Gänze aus einem gießbaren, 1 /5 österreichisches Patentamt AT509 579B1 2011-10-15 weichen Material, typischerweise verstärktem Polyamid, besteht. Der Ahrenheber ist in sich kaum verformbar; zwecks Anpassung an Bodenunebenheiten ist der Ährenheber über eine elastische Verbindung, die durch eine Biegefeder aus Stahl realisiert ist, schwenkbar am Fahrzeug befestigt. Gegenüber der Ausführung mit einem aus Metall bestehenden Ährenheber ist die Gefahr verringert, dass es am Fahrzeug - insbesondere am Mähwerk -zu weiteren Folgeschäden kommt, wenn ein Ährenheber abbricht und mit Fahrzeugteilen kollidiert. Nachteilig ist vor allem, dass sich der Ährenheber relativ schnell durch Abrieb verbraucht.

[0008] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Ährenheber für eine fahrbare Erntemaschine wie typischerweise einen Mähdrescher zu schaffen, wobei der Ährenheber eine gute Hebewirkung auch für stark niedergedrücktes Mähgut aufweisen soll, robust sein soll und im Fall dass er dennoch versagt, eine geringere Beschädigungsgefahr für andere Teile der Erntemaschine darstellt, als dies Ährenheber gemäß dem Stand der Technik darstellen.

[0009] Zum Lösen der Aufgabe wird von einer Bauweise wie bei der DE 10357178 A1 und die DE 202005003355 U1 ausgegangen, wonach der Ährenheber aus einem Rampenteil und einem Träger gebildet ist, wobei sich der Träger unterhalb des Rampenteils vom Mähwerk der fahrbaren Erntemaschine aus vorwiegend horizontal nach vorne erstreckt, mit seinem hinteren Ende mit der Erntemaschine verbunden ist und mit seinem vorderen Ende mit dem unteren Ende des Rampenteils verbunden ist.

[0010] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, Träger und den Rampenteil zur Gänze aus verschleißfestem Kunststoff auszubilden.

[0011] Bevorzugt dazu verwendbare Kunststoffe sind Polyethylen, mit einer mittleren Molmasse von mindestens 500 kg/mol also hochmolekulares oder ultrahochmolekulares Polyethylen sowie mit Füllstoff verstärkte Polyurethane.

[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform sind Träger und Rampenteil gemeinsam ein monolithischer Teil, sind also nicht durch nachträgliches Zusammenfügen zweier separat gefertigter Teile gebildet, sondern schon als zusammenhängende Teile aus einem Materialstück gefertigt.

[0013] Dass Polyethylen (PE) eine hohe Molmasse hat ist gleichbedeutend damit, dass es lang verkettete Moleküle aufweist. Hochmolekulares Polyethylen (abgekürzt „PE-HMW" für „Polyethylen - high molecular weight") hat eine mittlere Molmasse von 500 bis 1000 kg/mol. Ultrahochmolekulares Polyethylen (Abgekürzt PE-UHMW oder UHMW-PE, wobei "UHMW" für "ultra high molecular weight" steht) weist noch länger verkettete Moleküle auf. Es hat eine mittlere Molmasse von bis zu 6000 kg/mol.

[0014] Da, mit der mittleren Molmasse die Viskosität des Polyethylens steigt, sind PE-UHMW und insbesondere PE-UHMW sehr hochviskos. Sie können daher (noch) nicht wie übliche Kunststoffe spritzgegossen werden und auch nur mit starken Einschränkungen extrudiert werden. Im Normalfall werden Teile durch spanabhebende Bearbeitung aus einem typischerweise plattenförmigen Halbzeug hergestellt. Das Halbzeug wird im Normalfall durch Sintern eines feinen Pulvers mit einem mittleren Teilchendurchmesser von typischerweise 100 bis 200 pm gebildet.

[0015] Mit der mittleren Verkettungslänge der einzelnen Moleküle, also mit der mittleren Molmasse steigt die Verschleißfestigkeit des Polyethylens. Bei vielen Anwendungen, kann UHMW-PE die Verschleißfestigkeit von Stahl bei weitem übertreffen.

[0016] Mit Füllstoff - wie z.B. Glasfasern - verstärkte Polyurethane oder Polyamide sind einfacher, nämlich durch Spritz- oder Formguss in die gewünschte Form zu bringen als Polyethylen mit der besprochenen hohen mittleren Molmasse. Die Verschleißbeständigkeit derartig modifizierter Polyurethane bzw. Polyamide ist zwar deutlich besser als die fast aller anderen Kunststoffe, jedoch nicht so gut wie die von Polyethylen mit wie besprochen hoher mittlerer Molmasse. Es kann daher wirtschaftlich vorteilhaft sein, anstelle eines teureren und länger haltbaren Teils aus hoch- oder ultrahoch molekularem Polyethylen einen deutlich kostengünstigeren Teil 2/5 österreichisches Patentamt AT509 579 B1 2011-10-15 aus mit Füllstoff verstärktem Polyurethan oder Polyamid zu verwenden und diesen in kürzerer Zeit durch einen neuen Teil auszutauschen.

[0017] Bei entsprechend dickwandiger Dimensionierung - welche im Rahmen des fachmännischen Handelns für den vorliegenden Anwendungsfall durchaus festlegbar ist - sind die genannten Kunststoffe für den vorliegenden Anwendungsfall ausreichend fest und dabei auch ausreichend gut elastisch verformbar. Für den vorliegenden Anwendungsfall sind neben Steifigkeit und Festigkeit zwei weitere Materialeigenschaften von besonderer Bedeutung: [0018] Die Verschleißbeständigkeit: Insbesondere PE-UHMW ist extrem gut verschleißbeständig. Es kann den Verschleißbeanspruchungen durch Reibung von eher weichen Teilen, wie sie im vorliegenden Anwendungsfall vorwiegend auftreten, besser standhalten als die meisten Stähle.

[0019] Die Duktilität: Die genannten Kunststoffe sind sehr viel stärker duktil als die bisher für den Anwendungsfall verwendeten Stähle. Ein aus einem derartigen Kunststoff bestehender Ährenheber wird daher - anders als wenn er aus Stahl besteht - im Fall des Versagens nicht in für den Fahrer der Erntemaschine weitgehend unvorhersehbarer Weise plötzlich brechen, sondern vor dem Brechen so deutlich sichtbar plastisch verformt, dass das Versagen fast immer rechtzeitig erkannt werden kann, bevor ein Teil tatsächlich weg bricht.

[0020] (Darüber hinaus würde selbst im Fall des Wegbrechens ein Teil aus Kunststoff an anderen Teilen der Erntemaschine auf Grund seiner geringeren Härte geringeren Schaden anrich-ten als ein vergleichbarer Stahlteil.) [0021] Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung veranschaulicht: [0022] Fig. 1: zeigt etwas stilisiert einen beispielhaften erfindungsgemäßen Ährenheber in einer beispielhaften Einbausituation in Seitenansicht.

[0023] In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Fahrtrichtung der fahrbaren Erntemaschine von rechts nach links. Der Ährenheber 1 weist einen unten liegenden, im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Träger 1.2 und eine darüber liegende Rampe 1.1 auf, wobei Träger 1,2 und Rampe 1.1 an ihren vorderen Enden miteinander verbunden sind und gemeinsam einen monolithischen Teil aus Polyethylen, mit einer mittleren Molmasse von mindestens 500 kg/mol bilden.

[0024] Der vordere untere Oberflächenbereich ist konvex nach unten gewölbt und bildet die Verschleißzone 1.3, mit der der Ährenheber bestimmungsgemäß im Betrieb häufig am Untergrund gleitet. Diese besonders auf Verschleiß beanspruchte Zone, aus der zwangsläufig während des Betriebes Material abgetragen wird, kann durch einen separaten, vorteilhafter Weise möglichst einfach austauschbar montierten Plattierungsteil aus besonders gut verschleißfestem Material gebildet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht nur diese Plattierung aus Ultrahochmolekularem Polyethylen, während Träger 1.2 und Rampe 1.1 des Ährenhebers im Übrigen aus hochmolekularem Polyethylen oder nur aus mit Füllstoff verstärktem Polyurethan bestehen.

[0025] Die vordere Spitze des dargestellten Ährenhebers, ist überwiegend durch frontal anstoßende Gegenstände, beispielsweise Steine beansprucht. Sie kann durch einen speziellen Einsatz 1.4 aus Stahl oder einer anderen Metalllegierung oder auch aus besonders stoßfestem Kunststoff bewehrt sein. Als Kunststoffe dafür geeignet sich beispielsweise Gießharz, Polycarbonat, Polyurethan, Polysulfon oder Polyphenylensulfid mit und ohne Faserverstärkung.

[0026] Der Träger 1.2 ist mittels eines Verbindungswinkels 3 und einer Verschraubung 4 an einem starren Teil 2 der Erntemaschine, typischerweise einem stillstehenden Teil des Mähwerks befestigt. Vorteilhafter Weise ist diese Befestigung - wie durch die Zeichnung symbolisiert -derart ausgebildet, dass der vordere Teil des Trägers 1.2 relativ zum starren Teil 2 der Erntemaschine gut nach oben gebogen werden kann, gegen Biegung nach unten jedoch fest und steif gehalten wird.

[0027] Die Biegefähigkeit nach oben ist erforderlich, damit der Ährenheber im Fall von lokalen Bodenerhebungen elastisch nach oben ausweichen kann; Biegung nach unten ist hingegen 3/5

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT509 579 B1 2011-10-15 gefährlich, da sich damit der Ahrenheber im Untergrund leicht verspießen kann und daraufhin zerstört wird. [0028] Im dargestellten Beispiel ist der Träger 1.2 dazu durch eine Dreipunkteinspannung zur Biegung in jene Krümmungsrichtung elastisch vorgespannt in welche er im Betrieb noch biegbar sein soll und gegen Krümmung in die entgegengesetzte - unerwünschte - Richtung blockiert. Für weitere Biegung des Trägers 1.2 in die „erwünschte" Krümmungsrichtung weist die Einspannung eine Freistellung auf. [0029] Entgegen landläufigen Vermutungen hat sich im Probetrieb gezeigt, dass erfindungsgemäße Ährenheber, bei denen ein Kunststoffträger bestimmungsgemäß vielen erheblichen elastischen Verformungen unterworfen wird, mindestens gleich lang oder länger hält, als Ährenheber 1 gemäß dem Stand der Technik, bei denen der auf wiederholte elastische Biegung beanspruchte Träger aus Federstahl besteht. Patentansprüche 1. Ährenheber (1) für eine ein Mähwerk aufweisende fahrbare Erntemaschine, wobei der Ährenheber (1) aus einem Rampenteil (1.1) und einem Träger (1.2) gebildet ist, wobei sich der Träger (1.2) unterhalb des Rampenteils (1.1) vom Mähwerk der fahrbaren Erntemaschine aus vorwiegend in Fahrtrichtung nach vorne erstreckt, mit seinem hinteren Ende mit der Erntemaschine verbunden ist und mit seinem vorderen Ende mit dem unteren Ende des Rampenteils (1.1) verbunden ist, wobei Träger (1.2) und Rampenteil (1.1) aus verschleißfestem Kunststoff bestehen und wobei eine untere Fläche (1.3) des Ährenhebers (1) konvex nach außen gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (1.3) im jenem vorderen Teil des unteren Oberflächenbereiches des Ährenhebers (1) angeordnet ist, welcher bestimmungsgemäß im Betrieb häufig am Untergrund gleitet und dass diese Fläche (1.3) mit einer Verschleißplattierung aus einem vom Material des Trägers (1.2) und des Rampenteils (1.1) unterschiedlichen Material versehen ist, wobei die Verschleißplattierung durch einen austauschbar am Ährenheber (1) montierten Plattierungsteil gebildet ist.
2. 2. Ährenheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seine vordere Spitze durch einen Einsatz (1.4) aus einem vom Material des Trägers (1.2) und des Rampenteils (1.1) unterschiedlichen Material bewehrt ist.
3. 3. Ährenheber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (1.2) und den Rampenteil (1.1) aus mit Füllstoff verstärktem Polyurethan bestehen.
4. 4. Ährenheber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (1.2) und Rampenteil (1.1) aus mit Füllstoff verstärktem Polyamid bestehen.
5. 5. Ährenheber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (1.2) und Rampenteil (1.1) aus Polyethylen, mit einer mittleren Molmasse von mindestens 500 kg/mol bestehen.
6. 6. Ährenheber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (1.2) und den Rampenteil (1.1) aus Polyethylen, mit einer mittleren Molmasse von mindestens 1000 kg/mol bestehen.
7. 7. Ährenheber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißplattierung aus Polyethylen, mit einer mittleren Molmasse von mindestens 1000 kg/mol besteht.
8. 8. Fahrbare Erntemaschine mit einem Ährenheber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannung des Ährenhebers 1 an der Erntemaschine eine Freistellung für Biegung des vorderen Teils des Trägers (1.2) nach oben aufweist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5