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Die
Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer landwirtschaftlichen
Arbeitsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik ist gemäß der
DE 196 06 388 eine als
Feldhäcksler
ausgeführte landwirtschaftliche
Arbeitsmaschine bekannt geworden, die in ihrem frontseitigen Bereich
ein sogenanntes Feldfutterschneidwerk aufnimmt, welches das geschnittene
Erntegut zusammenführt
und einem nachgeordneten Querförderorgan
zuführt.
Das Querförderorgan übergibt
das Erntegut einer Einzugs- und Vorpresswalzeneinheit, die das Erntegut
an die Häckseltrommel übergibt.
Im rückwärtigen Bereich
der Häckseltrommel
wird das Erntegut von einer Nachzerkleinerungseinrichtung, einem
sogenannten Korncracker, feinzerkleinert und an einen Nachbeschleuniger übergeben.
Der Nachbeschleuniger übernimmt das
zerkleinerte Erntegut und fördert
dieses über
einen annähernd
senkrechten Auswurfkanal und einen diesem nachgeordneten verdreh-
und vierschwenkbaren Auswurfkrümmer
einem nicht dargestellten Überladefahrzeug
zu.
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In
an sich bekannter Weise verfügt
der Feldhäcksler über einen
Antriebsmotor, der über
einen ersten Riemenantrieb den Nachbeschleuniger antreibt, zugleich
ist ein weiterer Riemenantrieb vorgesehen, der von dem Nachbeschleuniger über verschiedene
Zwischenantriebe die Häckseltrommel und
die Nachzerkleinerungseinrichtung antreibt. Im Riemenantrieb des
Nachbeschleunigers ist zugleich eine Antriebsscheibe zur Abzweigung
von Antriebsenergie zum Vorsatzgerät des Feldhäckslers vorgesehen. Wegen der
Vielzahl von Riemenantrieben muss die Antriebseinheit des Vorsatzgerätes in einem
bodennahen Bereich des Feldhäckslerrahmens
angeordnet sein. Zugleich verlangt diese Anordnung, dass die Energieübertragung
zum Vorsatzgerät,
im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Gelenkwelle, unterhalb der Vorderachse positioniert ist.
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Derartige
Antriebssystemstrukturen haben vor allem den Nachteil, dass sie
wegen ihres geringen Abstandes zum Untergrund sehr empfindlich auf Bodenunebenheiten
reagieren. Insbesondere können
auf dem Boden liegende Hindernisse schwere Beschädigungen an den Antriebsorganen
hervorrufen. Zudem führt
die Vielzahl der Antriebsriemen und den ihnen zugeordneten Umlenk-
und Spannelementen zu teuren und bauraumintensiven Antriebskonzepten.
Weiter schränkt
die Vielzahl der Bauteile deren Zugänglichkeit für Wartungs-
und Reparaturarbeiten erheblich ein.
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Eine
weitere Struktur eines Antriebes für die Zuführorgane ergibt sich aus der
EP 1 360 891 A1 . Die
Einstellung der Schnittlänge
des Erntegutes in der Zuführvorrichtung
erfolgt über
einen Einzugswalzenantrieb. Der Einzugswalzenantrieb besteht aus einem
Elektro- oder Hydraulikmotor, der eine stufenlose Drehzahlanpassung
des als Planetengetriebe ausgeführten
Antriebes ermöglicht.
Zur Variation der Drehzahl der Abtriebswelle des Planetengetriebes steht
für den
Elektro- oder Hydraulikmotor eine Steuereinrichtung zur Verfügung. Die
Steuereinrichtung wertet selbständig
deren gemessene Werte aus und vergleicht diese mit hinterlegten
Parametern, womit die Motoren zur Anpassung der Drehzahl der Einzugs-
und Vorpresswalzen gesteuert werden. Nachteilig wirken sich bei
dieser Antriebseinheit die hohen Kosten und im Verhältnis dazu
der geringe Wirkungsgrad aus.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung die beschriebenen Nachteile des
Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein einfach strukturiertes
und effizient arbeitendes Antriebskonzept für die Einzugsorgane einer landwirtschaftlichen
Arbeitsmaschine vorzuschlagen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Indem
dem Antriebssystem einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, insbesondere
eines selbstfahrenden Feldhäckslers
dem zumindest ein Vorsatzgerät
zur Aufnahme des Erntegutes zugeordnet ist und diesem nachgeordnete,
als Einzugsorgane ausgebildet Arbeitsorgane das Erntegut wenigstens
einem als Häckseleinrichtung
ausgebildeten Arbeitsorgan zuführen,
zumindest zum Antrieb der Einzugsorgane eine Antriebseinheit zugeordnet
ist und die Antriebseinheit zumindest ein als Variator ausgebildetes
Drehzahländerungsgetriebe
umfasst wird sichergestellt, dass ein einfach strukturiertes, effizientes
und stufenlos arbeitendes Antriebskonzept für die Einzugsorgane einer landwirtschaftlichen
Arbeitsmaschine bereitstellbar ist.
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Indem
zumindest das Variatorgetriebe in einem der Vorderachse der landwirtschaftlichen
Arbeitsmaschine nachgeordneten Bereich und zumindest teilweise in
einem zwischen Zugtrum und Leertrum eines Hauptantriebsriemens aufgespannten
Bereich angeordnet ist, kann zudem die Zugänglichkeit zu den Einzugsorganen
erheblich verbessert werden, da nunmehr die Anzahl der Antriebselemente
in diesem vorderen Bereich deutlich reduzierbar ist.
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In
analoger Weise ergibt sich eine erheblich verbesserte Zugänglichkeit
der Einzugsorgane dann, wenn in einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung die Antriebseinheit selbst in einem der Vorderachse
der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine nachgeordneten Bereich
und zumindest teilweise in einem zwischen Zugtrum und Leertrum eines
Hauptantriebsriemens aufgespannten Bereich angeordnet ist.
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Um über den
gesamten Drehzahlbereich der angetriebenen Einzugsorgane auch hohe
Momente mittels des Varaitors übertragen
zu können,
ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass die Antriebseinheit eine mechanische Getriebeeinheit umfasst
und die mechanische Getriebeeinheit zumindest zwei Gangstufen aufweist.
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Eine
besonders bauraumsparende Anordnung des Antriebsstranges für die Einzugsorgane
ergibt sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
dann, wenn die Einzugsorgane als paarweise zusammenwirkende Einzugs-
und Vorpresswalzen ausgebildet sind und diesen Einzugs- und Vorpresswalzen
ein Verteilgetriebe zugeordnet ist, welches über wenigstens eine Gelenkwellenverbindung
mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem der
Einzugsorgane gekoppelt ist.
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Die
stufenlose Einstellbarkeit der Schnittlänge wird auch dadurch noch
flexibilisiert, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
die mechanische Getriebeeinheit als Planetengetriebe ausgebildet
ist.
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Das
erfindungsgemäße Antriebssystem
umfasst dann eine extrem geringe Anzahl von Übertragungsgliedern, wenn die
abtriebsseitige Riemenscheibe des Variatorgetriebes unmittelbar
auf der Eingangswelle der mechanischen Getriebeeinheit angeordnet
ist.
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Eine
sehr bedienungsfreundliche Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich
dann, wenn in an sich bekannter Weise das Variatorgetriebe hydraulisch verstellbar
ist. In analoger Weise ergibt sich dieser Vorteil, wenn in einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Variatorgetriebedrehzahl
in Abhängigkeit
von einer voreinstellbaren Schnittlänge anpassbar ist.
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Eine
kompakte Struktur des Antriebes ergibt sich vorteilhafter Weise
auch dann, wenn der Antrieb des Vorsatzgerätes durch den Antrieb des Häckselorgans
geführt
wird und über
diesen mit dem Hauptantriebsriemen gekoppelt ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Häckselorgan
eine Nachzerkleinerungseinrichtung zugeordnet und wobei der Antrieb der
Nachzerkleinerungseinrichtung über
eine mit der Antriebswelle einer Abtriebsstufe eines der Nachzerkleinerungseinrichtung
in Gutflussrichtung nachgeordneten Nachbeschleunigers erfolgt, sodass
sich auch hierdurch eine kompakte Bauweise des Antriebsstranges
insgesamt ergibt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und
werden nachfolgend an Hand eines in mehreren Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels
beschrieben. Es zeigen:
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1 die
schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems einer landwirtschaftlichen
Arbeitsmaschine am Beispiel eines Feldhäckslers
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2 eine
Detailseitenansicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems
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3 eine
Detaildraufsicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems
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1 zeigt
eine als Feldhäcksler 2 ausgeführte landwirtschaftliche
Arbeitsmaschine 1, die in ihrem frontseitigen Bereich ein
als Pick-up 4 ausgeführtes
Vorsatzgerät 3 aufnimmt.
Die Pick-up 4 ist so gestaltet, dass sie einen Erntegutstrang 5 zwischen einer
Niederhaltereinrichtung 6 und einer Aufsammeltrommel 7 aufnimmt
und im rückwärtigen Bereich der
Pick-up 4 einer Querförderschnecke 8 zuführt. Die
Querförderschnecke 8 übergibt
das Erntegut 5 nahezu mittig der Pick-up 4 nachgeordneten
Einzugsorganen 9. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Einzugsorgane 9 von
paarweise angeordneten Einzugswalzen 10 und diesen nachgeordneten
Vorpresswalzen 11 gebildet. Nachdem der Erntegutstrang 5 die
Einzugsorgane 9 passiert hat, wird er in deren rückwärtigen Bereich
an eine Häckseltrommel 12 übergeben.
Die Häckseltrommel 12 nimmt
an ihrem Umfang eine Vielzahl von Häckselmessern 13 auf,
die den Erntegutstrang 5 im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 14 zerkleinert. Durch
die kinetische Energie der umlaufenden Häckseltrommel 12 tritt
der Erntegutstrang 5 im rückwärtigen Bereich der Häckseltrommel 12 mit
hoher Geschwindigkeit aus dieser aus und wird an paarweise angeordnete
Crackerwalzen 15 übergeben.
Die Crackerwalzen 15 bilden dabei eine sogenannte Nachzerkleinerungseinrichtung 16.
Nachdem der Erntegutstrang 5 die Nachzerkleinerungseinrichtung 16 passiert
hat, gelangt er in den Wirkbereich eines Nachbeschleunigers 17.
Der Nachbeschleuniger 17 prägt dem Erntegutstrang 5 in
an sich bekannter Weise zusätzliche
kinetische Energie auf, mittels derer der Erntegutstrang 5 über einen
in vertikaler Richtung weisenden Auswurfschacht 18 und
einen diesem nachgeordneten schwenk- und drehbeweglichen Auswurfkrümmer 19 aus
dem Feldhäcksler 2 herausgefordert
wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden
das Vorsatzgerät 3,
die Einzugsorgane 9, die Häckseltrommel 12, die
Nachzerkleinerungseinrichtung 16, sowie der Nachbeschleuniger 17 die
erfindungsgemäßen Arbeitsorgane 20 der
landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1.
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Weiter
ist dem Feldhäcksler 2 zumindest
ein Antriebsmotor 25 zugeordnet, dessen abtriebsseitige Riemenscheibe 26 von
einem Antriebsriemen 27 umschlungen wird. Der Antriebsriemen 27 bildet
in erfindungsgemäßer Weise
einen Hauptantriebsriemen 28. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Hauptantriebsriemen 28 zwischen der
abtriebsseitigen Riemenscheibe 26 des Antriebsmotors 25 und
einer der Antriebswelle 29 der Häckseltrommel 12 zugeordneten
Riemenscheibe 30. Während sich
das sogenannte Zugtrum 31 unmittelbar zwischen der Häckseltrommel 12 und
der Riemenscheibe 26 des Antriebsmotors 25 erstreckt
und frei von weiteren energieabgreifenden Elementen ist, sind die weiteren
im folgenden noch näher
zu beschreibenden Abtriebe 32 und Spanneinrichtungen 33 in
dem sogenannten Leertrum 34 angeordnet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
liegt die, die Häckseltrommel 12 mit
Antriebsenergie versorgende Riemenscheibe 30 in vertikaler
Richtung tiefer als die dem Antriebsmotor 25 zugeordnete
Riemenscheibe 26.
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Gemäß den 2 und 3 ist
in einer vertikal höchsten
Position auf der Abtriebswelle 35 des Nachbeschleunigers 17 eine
Riemenscheibe 36 angeordnet, die zumindest teilweise von
dem Hauptantriebsriemen 28 umschlungen wird. In an sich
bekannter Weise ist der Abtriebswelle 35 des Nachbeschleunigers 17 einenends
eine Getriebestufe 37 zugeordnet, mittels derer die Nachzerkleinerungseinrichtung 16 angetrieben
wird. Auf diese Weise wird mittels der Riemenscheibe 36 zugleich
der Nachbeschleuniger 17 und die Nachzerkleinerungseinrichtung 16 angetrieben,
sodass diese Riemenscheibe 36 einen der dem Hautantriebsriemen 28 zugeordneten
Abtriebe 32 bildet. In vertikaler Richtung zwischen der
Position, der dem Antriebsmotor 25 zugeordneten Riemenscheibe 26 und
der Antriebswelle 35 des Nachbeschleunigers 17 zugeordneten
Riemenscheibe 30 und in Längsrichtung des Feldhäcksler 2 etwa
mittig zwischen beiden ist dem Hauptantriebsriemen 28 eine
weitere Riemenscheibe 38 zugeordnet. Diese Riemenscheibe 38 wird
von einer Abtriebswelle 39 durchsetzt, die einenends die
gezielt axial verschiebbare Riemenscheibe 40 des erfindungsgemäßen Variatorgetriebes 41 drehfest
aufnimmt, wobei die axiale Verschiebung dadurch bewirkt wird, dass
zumindest eine der die Riemenscheibe 40 bildenden Tellerscheiben 42 axial
auf der Abtriebswelle 39 verschiebbar gelagert ist. In
an sich bekannter und deshalb nicht im Detail dargestellter Weise
wird die axiale Verschiebbarkeit des oder der Tellerscheiben 42 durch
hydraulische Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung bewirkt. Über einen Variatorgetrieberiemen 43 wird
die Antriebsenergie auf die weitere, abtriebsseitige Riemenscheibe 44 des
Variatorgetriebes 41 übertragen.
In an sich bekannter Weise ist zumindest eine der Tellerscheiben 45 gegen
die Wirkung einer Druckfeder 46 axial verschiebbar auf
einer der Riemenscheibe 44 zugeordneten Abtriebswelle 47 zugeordnet.
Der Abtriebswelle 47 ist einenends ein sogenanntes Winkelgetriebe 48 zugeordnet,
dessen Ausgangswelle 49 mit der Eingangswelle 50 einer
noch näher
zu beschreibenden Getriebeeinheit 51 gekoppelt ist.
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Die
Getriebeeinheit 51 ist Bestandteil des erfindungsgemäßen Antriebssystem 21 zum
Antrieb der verschiedenen Arbeitsorgane 20, wobei in an sich
bekannter Weise den Einzugsorganen 9 ein sogenanntes Verteilgetriebe 53 zugeordnet
ist und zwischen dem Verteilgetriebe 53 und der die erfindungsgemäße Antriebseinheit 52 bildenden
Getriebeeinheit 51 zumindest eine Gelenkwelle 54 zur Übertragung
der Antriebsenergie zwischengeschaltet ist. In erfindungsgemäßer Weise
ist die die Antriebseinheit 52 bildende Getriebeeinheit 51 zumindest
teilweise in einem Bereich angeordnet, der in vertikaler Richtung durch
das Zugtrum 31 und das Leertrum 34 des Hauptantriebsriemens 28 begrenzt
wird und zudem im rückwärtigen Bereich
der in 1 dargestellten Vorderachse 22 liegt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass entweder nur das als Variatorgetriebe 41 ausgeführte Drehzahländerungsgetriebe 55 oder
die Antriebseinheit 52 als ganzes in diesem Bereich angeordnet
sind. Indem der Antriebseinheit 52 der Einzugsorgane 9 ein
Variatorgetriebe 41 zugeordnet ist, kann die Drehzahl der
Einzugsorgane 9 stufenlos eingestellt werden. Wegen des
begrenzten Drehzahlbereichs des Variatorgetriebes 41, in
welchem hohe Drehmomente übertragen
werden können,
ist die Getriebeeinheit 51 in zumindest zwei Gangstufen
betreibbar. Dies hat den Vorteil, dass auch bei niedriger Umlaufgeschwindigkeit
der Einzugsorgane 9 und damit verbunden großen Schnittlängen hohe
Drehmomente übertragbar
sind. Gemäß den vorherigen
Ausführungen
bildet die Riemenscheibe 38 zugleich einen mit dem Hauptantriebsriemen 28 zusammenwirkenden
erfindungsgemäßen Abtrieb 32.
Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die mit dem Variatorgetriebe 41 gekoppelte
Getriebeeinheit 51 als Planetengetriebe ausgebildet ist,
wobei das Variatorgetriebe 41 die stufenlose Drehzahlverstellung
des Planetengetriebes bewirkt.
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Sofern
die Eingangswelle 50 der die Einzugsorgane 9 antreibenden
Getriebeeinheit 51 in einer parallelen Lage zur Abtriebswelle 47 des
Variatorgetriebes 41 angeordnet ist, kann die abtriebsseitige
Riemenscheibe 44 des Variatorgetriebes 41 auch
unmittelbar auf der Eingangswelle 50 der Getriebeeinheit 51 angeordnet
sein, sodass ein die Antriebsenergie umlenkendes Winkelgetriebe 48 entfallen
kann.
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Weiter
ergibt sich eine optimale Führung
des Hauptantriebsriemens 28 dann, wenn, wie in 1 dargestellt,
in dem Leertrum 34 alternierend die Abtriebe 32 der
Arbeitsorgane 20 und die Spannrollen 56 der Spanneinrichtungen 33 angeordnet
sind, wobei der Hauptantriebsriemen 28 diese wenigstens teilweise
umschlingt.
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Weiter
ist das Antriebssystem 21 des Feldhäckslers 2 gemäß 3 so
ausgeführt,
dass der Antriebswelle 29 der Häckseltrommel 12 ein
Vorsatzgetriebe 57 zugeordnet ist, welches über geeignete Energieübertragungsmittel,
im einfachsten Fall Gelenkwellen 58, mit dem nicht dargestellten
Getriebeeingang des Vorsatzgerätes 3 gekoppelt
ist und somit den Antrieb 59 des Vorsatzgerätes 3 bildet.
Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass unter dem Gesichtspunkt
der Übertragung
hoher Antriebsenergien und einer sicheren formschlüssigen Führung des
Hauptantriebsriemens 28 zumindest eine der Spanneinrichtungen 33 so
ausgebildet sein kann, dass sie eine erste Spannrolle 56 aufweist,
deren Druckbeaufschlagung oder -entlastung ausschließlich zum
Spannen des Hauptantriebsriemens 28 führt, während die dieser Spannrolle 56 über einen Koppelmechanismus 60 zugeordnete
weitere, als Leitrolle 62 ausgeführte Spannrolle 61 durch
eine geeignete Profilierung eine formschlüssige Führung des Hauptantriebsriemens 28 bewirkt.
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Es
liegt im Rahmen des Könnens
eines Fachmanns die beschriebene Vorrichtung in nicht dargestellter
Weise abzuwandeln oder in anderen als den dargestellten Anwendungsfällen einzusetzen, um
die beschriebenen Effekte zu erzielen, ohne dabei den Rahmen der
Erfindung zu verlassen.
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- 1
- landwirtschaftliche
Arbeitsmaschine
- 2
- Feldhäcksler
- 3
- Vorsatzgerät
- 4
- Pick-up
- 5
- Erntegutstrang
- 6
- Niederhaltereinrichtung
- 7
- Aufsammeltrommel
- 8
- Querförderschnecke
- 9
- Einzugsorgane
- 10
- Einzugswalze
- 11
- Vorpresswalze
- 12
- Häckseltrommel
- 13
- Häckselmesser
- 14
- Gegenschneide
- 15
- Crackerwalze
- 16
- Nachzerkleinerungseinrichtung
- 17
- Nachbeschleuniger
- 18
- Auswurfschacht
- 19
- Auswurfkrümmer
- 20
- Arbeitsorgane
- 21
- Antriebssystem
- 22
- Vorderachse
- 25
- Antriebsmotor
- 26
- Riemenscheibe
- 27
- Antriebsriemen
- 28
- Hauptantriebsriemen
- 29
- Antriebswelle
- 30
- Riemenscheibe
- 31
- Zugtrum
- 32
- Abtrieb
- 33
- Spanneinrichtung
- 34
- Leertrum
- 35
- Nachbeschleunigerwelle
- 36
- Riemenscheibe
- 37
- Getriebestufe
- 38
- Riemenscheibe
- 39
- Abtriebswelle
- 40
- Riemenscheibe
- 41
- Variatorgetriebe
- 42
- Tellerscheibe
- 43
- Variatorgetrieberiemen
- 44
- Riemenscheibe
- 45
- Tellerscheibe
- 46
- Druckfeder
- 47
- Abtriebswelle
- 48
- Winkelgetriebe
- 49
- Ausgangswelle
- 50
- Eingangswelle
- 51
- Getriebeeinheit
- 52
- Antriebseinheit
- 53
- Verteilgetriebe
- 54
- Gelenkwelle
- 55
- Drehzahländerungsgetriebe
- 56
- Spannrolle
- 57
- Vorsatzgetriebe
- 58
- Gelenkwelle
- 59
- Antrieb
- 60
- Koppelmechanismus
- 61
- Spannrolle
- 62
- Leitrolle