DE102008009447A1

DE102008009447A1 - Selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine mit zwei Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102008009447A1
Application number: DE102008009447A
Authority: DE
Inventors: Serge Favache
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-16
Also published as: DE102008009447B4; US7846052B2; US20100186362A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine (10), umfassend: Arbeitsorgane (26, 28) zur Aufnahme und/oder Bearbeitung von Erntegut, die über einen Treibriemen (84) antreibbar sind, der durch eine Riemenscheibe (82) mit horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung der Erntemaschine (10) orientierter Drehachse antreibbar ist, zwei am Rahmen (12) abgestützten Verbrennungsmotoren (36, 38) mit Kurbelwellen (40, 42) und ein Verbindungsgetriebe, das mit der ersten Kurbelwelle (40), der zweiten Kurbelwelle (42) und der Riemenscheibe (82) antriebsverbunden oder -bindbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die beiden Verbrennungsmotoren (36, 38) bezüglich der Vorwärtsrichtung seitlich nebeneinander angeordnet sind, dass die Kurbelwellen (40, 42) sich in der Vorwärtsrichtung erstrecken und dass das Verbindungsgetriebe in Vorwärtsrichtung vor den Verbrennungsmotoren (36, 38) angeordnet ist und zwei Winkelgetriebe (52, 64) umfasst, die mit einer quer angeordneten Querwelle (58) verbunden sind, die wiederum mit der Riemenscheibe (82) verbindbar oder verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine, umfassend:
einen sich in einer Vorwärtsfahrtrichtung erstreckenden Rahmen, der durch im Eingriff mit dem Erdboden befindliche Mittel abgestützt wird und durch die genannten Mittel in der Vorwärtsrichtung bewegbar ist,
Arbeitsorgane zur Aufnahme und/oder Bearbeitung von Erntegut, die über einen Treibriemen antreibbar sind, der durch eine Riemenscheibe mit horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung orientierter Drehachse antreibbar ist,
einen am Rahmen abgestützten ersten Verbrennungsmotor mit einer ersten Kurbelwelle,
einen am Rahmen abgestützten zweiten Verbrennungsmotor mit einer zweiten Kurbelwelle,
und ein Verbindungsgetriebe, das mit der ersten Kurbelwelle, der zweiten Kurbelwelle und der Riemenscheibe antriebsverbunden oder -bindbar ist.
Stand der Technik
Selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschinen werden in der jüngeren Vergangenheit mit immer leistungsstärkeren Verbrennungsmotoren ausgestattet, die bei Feldhäckslern derzeit bis über 800 kW abgeben können. Wegen der relativ geringen Stückzahlen, in denen derart leistungsstarke Motoren gefertigt werden, sind diese Motoren relativ preisaufwändig und in der Regel teurer als zwei Verbrennungsmotoren mit jeweils der halben Leistung. Weiterhin wird die gesamte Leistung des Motors nicht immer benötigt, – so ist sie beispielsweise beim Transport auf einer Straße oder bei der Grasernte nicht erforderlich – was zu einem schlechteren Wirkungsgrad des Motors als im Volllastbetrieb führt, weshalb vorgeschlagen wurde ( EP 1 640 201 A ), eine selbstfahrende Erntemaschine mit zwei Verbrennungsmotoren auszustatten, von denen einer zur Bewältigung größerer Leistungsanforderungen dem anderen Verbrennungsmotor zuschaltbar ist.
Gemäß der EP 1 640 201 A sind die Kurbelwellen der beiden Verbrennungsmotoren quer zur Vorwärtsrichtung und horizontal orientiert, wobei ein Verbrennungsmotor in Vorwärtsrichtung vor dem anderen Verbrennungsmotor positioniert ist. Ein Stirnradgetriebe stellt eine Verbindung zwischen den Kurbelwellen beider Verbrennungsmotoren und dem Hauptantriebsstrang der Erntemaschine her. Zwischen einem der Verbrennungsmotoren und dem Stirnradgetriebe ist eine abschaltbare Kupplung angeordnet, um die Erntemaschine auch nur mit einem einzigen Verbrennungsmotor antreiben zu können, ohne den anderen Verbrennungsmotor mitlaufen lassen zu müssen. Beide Verbrennungsmotoren sind mit dem Stirnradgetriebe an einem Hilfsrahmen montiert, so dass sie eine kompakte, vormontagefähige Baugruppe bilden.
Ein anderer Feldhäcksler mit zwei Verbrennungsmotoren wird in der EP 1 813 459 A beschrieben. Die Verbrennungsmotoren sind quer zur Vorwärtsrichtung und hintereinander angeordnet. Ein Riemengetriebe verbindet die Kurbelwelle des rückwärtigen Verbrennungsmotors mit der Kurbelwelle des vorderen Verbrennungsmotors, die wiederum einen Triebriemen antreibt, der mit den größten Leistungsverbrauchern (Häckseltrommel und Gebläse) in Antriebsverbindung steht.
In der DE 42 10 258 A wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere Lastwagen oder Omnibus, mit zwei nebeneinander angeordneten Verbrennungsmotoren beschrieben, deren Kurbelwellen sich in der Vorwärtsrichtung erstrecken und jeweils durch abschaltbare Kupplungen durch starre Wellen mit einem Stirnradgetriebe verbunden sind, dessen mittleres Zahnrad als Ausgang zum Antrieb der Räder des Kraftfahrzeugs und von Nebenaggregaten dient.
Die DE 26 20 661 A beschreibt einen landwirtschaftlichen Traktor mit zwei seitlich nebeneinander angeordneten, sich in Fahrtrichtung erstreckenden Verbrennungsmotoren, deren Kurbelwellen über ein Stirnradgetriebe mit einer mittigen Ausgangswelle verbunden sind, die zum Antrieb der Räder und der Zapfwelle dient.
Die DE 37 22 367 A beschreibt einen landwirtschaftlichen Feldhäcksler mit einem einzigen, über der Hinterachse angeordneten Verbrennungsmotor, dessen Kurbelwelle sich in Fahrtrichtung nach vorn erstreckt und über eine Gelenkwelle mit einem Kegelrad-Verteilergetriebe verbunden ist, das eine sich quer zur Vorwärtsrichtung erstreckende Abtriebswelle antreibt, welche wiederum über einen Riementrieb eine Häckseltrommel in Drehung versetzt. Das Kegelrad-Verteilergetriebe treibt weiterhin die Vorderräder des Feldhäckslers mechanisch an, und von der mit der Gelenkwelle verbundenen Eingangswelle des Kegelrad-Verteilergetriebes wird der Antrieb für den Erntevorsatz und die Vorpresswalzen abgeleitet.
Bei Antriebsanordnungen mit quer angeordneten Verbrennungsmotoren, wie sie in der EP 1 640 201 A und EP 1 813 459 A beschrieben werden, ist als nachteilig anzusehen, dass die mögliche Breite der Erntemaschine nur eine begrenzte Längsabmessung der Motoren zulässt und damit auch die maximale Leistung einschränkt. Dieser Nachteil wird bei den längs eingebauten Motoren vermieden ( DE 42 10 258 A und DE 26 20 661 A ), bei denen allerdings die Ausgangswelle in Längsrichtung angeordnet ist, was sich bei selbstfahrenden Erntemaschinen als nachteilig erweist, da ein weiteres Winkelgetriebe erforderlich ist, um einen seitlichen Riemenantrieb zu den größten Verbrauchern anzutreiben (s. die nachveröffentlichte DE 10 2007 022 077 A ), welches den baulichen Aufwand und die Zahl der im Antriebsstrang liegenden, den Wirkungsgrad nachteilig beeinflussenden Zahneingriffe vergrößert.
Aufgabe der Erfindung
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Antriebsanordnung für eine selbstfahrende Erntemaschine bereitzustellen, die bei längs eingebauten Verbrennungsmotoren auf einfache und wirkungsgradgünstige Weise einen Antrieb eines quer liegenden Antriebsriemens für den Antrieb der größeren Verbraucher der Erntemaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
Eine selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine umfasst einen sich in einer Vorwärtsfahrtrichtung erstreckenden Rahmen, der durch im Eingriff mit dem Erdboden befindliche Mittel (in der Regel Räder oder Gummiraupenlaufwerke) abgestützt wird und durch die genannten Mittel in der Vorwärtsrichtung bewegbar ist. Die Erntemaschine weist weiterhin Arbeitsorgane zur Aufnahme und/oder Bearbeitung von Erntegut auf, die über einen Treibriemen antreibbar sind, der durch eine Riemenscheibe mit horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung orientierter Drehachse antreibbar ist. Am Rahmen sind seitlich nebeneinander zwei Verbrennungsmotoren angebracht, deren Kurbelwellen sich in der Vorwärtsrichtung erstrecken. Ein Verbindungsgetriebe ist in Vorwärtsrichtung vor den Verbrennungsmotoren angeordnet und umfasst zwei Winkelgetriebe, die mit einer quer angeordneten Querwelle verbunden sind, die wiederum mit der Riemenscheibe verbindbar oder verbunden ist.
Auf diese Weise erreicht man einen einfachen und wirkungsgradeffizienten Aufbau des Verbindungsgetriebes, das nur zwei kämmende Zahnräder benötigt, um von den Verbrennungsmotoren her die Querwelle und mit ihr die Riemenscheibe anzutreiben.
Ausführungsbeispiel
Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers, und
2 eine schematische Draufsicht auf die Antriebsanordnung der Erntemaschine.
In der 1 ist eine Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers in schematischer Seitenansicht dargestellt. Die Erntemaschine 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 in Form eines Aufnehmers einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 vom Boden aufgenommenes Erntegut, z. B. Gras oder dergleichen wird über einen Einzugsförderer 22 mit Vorpresswalzen, die innerhalb eines Einzugsgehäuses 24 an der Frontseite des Feldhäckslers 10 angeordnet sind, einer unterhalb der Fahrerkabine 18 angeordneten Häckseltrommel 26 zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 28 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Austragschacht 30. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V der Erntemaschine 10, die in der 1 nach rechts verläuft.
Die 2 zeigt eine Draufsicht auf die Antriebsanordnung der Erntemaschine 10. Im rückwärtigen Bereich der Erntemaschine 10 befinden sich zwei rückwärtig der Hinterachse angeordnete (erste und zweite) Verbrennungsmotoren 36, 38 insbesondere in Form von Dieselmotoren, die seitlich nebeneinander angeordnet und mit Längsträgern und/oder Querträgern des Rahmens 12 verbunden sind und sich jeweils separat auf dem Rahmen 12 abstützen, oder auf einem Hilfsrahmen montiert sind, der wiederum am Rahmen 12 befestigt ist. Zwischen den Verbrennungsmotoren 36, 38 und dem Rahmen 12 bzw. dem Hilfsrahmen können jeweils schwingungsdämpfende Gummi-Metall-Elemente angeordnet sein. Die Leistungen der Verbrennungsmotoren 36, 38 sind vorzugsweise identisch, obwohl auch Verbrennungsmotoren 36, 38 unterschiedlicher Leistung verwendbar wären. Die Verbrennungsmotoren 36, 38 erstrecken sich in der Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 bis etwa zum rückwärtigen Ende des Rahmens 12 und umfassen (erste und zweite) Kurbelwellen 40, 42, die sich nach vorn aus den Gehäusen der Verbrennungsmotoren 36, 38 heraus erstrecken. Die Kurbelwellen 40, 42 treiben jeweils eine sich horizontal und nach vorn erstreckende (erste und zweite) Längswelle 44, 46 an.
Die erste Längswelle 44 ist an ihrem vorderen Ende mit einem ersten Winkelgetriebe 52 verbunden, das sich aus einem ersten Kegelzahnrad 48, welches direkt mit der ersten Längswelle 44 verbunden ist, und aus einem zweiten Kegelzahnrad 50 zusammensetzt, das mit dem ersten Kegelzahnrad 48 kämmt. Die Drehachse des zweiten Kegelzahnrads 50 erstreckt sich horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung. Das zweite Kegelzahnrad 50 ist mit einer ersten Querwelle 54 verbunden, die wiederum mit einer ersten Kupplung 56 verbunden ist, welche ausgangsseitig mit einer zweiten Querwelle 58 gekoppelt ist.
Die zweite Längswelle 46 ist an ihrem vorderen Ende mit einer zweiten Kupplung 60 verbunden, die ausgangsseitig mit einer dritten Längswelle 62 gekoppelt ist, die sich koaxial zur Längswelle 46 erstreckt. Die Längswelle 62 ist an ihrem vorderen Ende mit einem zweiten Winkelgetriebe 64 verbunden, das sich aus einem dritten Kegelzahnrad 66, welches direkt mit der dritten Längswelle 62 verbunden ist, und aus einem vierten Kegelzahnrad 68 zusammensetzt, das mit dem dritten Kegelzahnrad 66 kämmt. Die Drehachse des vierten Kegelzahnrads 68 erstreckt sich horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung und das vierte Kegelzahnrad 68 ist starr mit der zweiten Querwelle 58 gekoppelt.
Die Längswelle 62 trägt zwischen der zweiten Kupplung 60 und dem dritten Kegelzahnrad 66 noch ein am Umfang verzahntes Zahnrad 70, das mit einem weiteren Zahnrad 72 kämmt, welches über eine fünfte Längswelle 76 ein Pumpenaggregat 74 antreibt, das zur Versorgung der Hydraulikmotoren zum Antrieb der Räder 14, 16, zum Antrieb eines Hydraulikmotors, der die Vorpresswalzen des Einzugsförderers 22 antreibt, und zum Antrieb eines Hydraulikmotors dient, der den Erntevorsatz 20 allein oder in Überlagerung mit einem mechanischen Antrieb von der Häckseltrommel 26 her (s. DE 198 12 500 A ) antreibt.
Die zweite Querwelle 58 ist an ihrem von der ersten Kupplung 56 beabstandeten Ende mit einer dritten Kupplung 78 verbunden, die ausgangsseitig über eine dritte Querwelle 80 eine Riemenscheibe 82 antreibt. Die Riemenscheibe 82 wird von einem Treibriemen 84 umschlungen, der auch eine Riemenscheibe 86 für den Antrieb der Fördereinrichtung 28 und eine Riemenscheibe 88 zum Antrieb der Häckseltrommel 26 dient. Anstelle der oder zusätzlich zur dritten Kupplung 78 kann der Antriebsstrang der Häckseltrommel 26 und der Fördervorrichtung 28 durch einen Mechanismus zum Spannen und Lösen des Treibriemens 84 in Bewegung versetzt oder angehalten werden.
Die Winkelgetriebe 52, 64 realisieren nach alledem ein einfach aufgebautes und effizientes Verbindungsgetriebe, über das die Verbrennungsmotoren 36 und/oder 38 die Riemenscheibe 82 antreiben können. Anstelle der Kegelzahnräder 48, 50, 66, 68 könnten auch Schneckenräder und damit kämmende Zahnräder verwendet werden.
Eine geeignete Steuerung 94 (s. 1) dient zum Zuschalten und Abtrennen der Verbrennungsmotoren 36, 38 vom Antriebsstrang. Die Steuerung 94 ist mit den Kupplungen 56 und 60 Motorsteuerungen (nicht gezeigt) der Verbrennungsmotoren 36 und 38 verbunden. Es sind neben dem Stillstand der Verbrennungsmotoren 36, 38 drei Betriebsarten möglich. Bei größeren Leistungsanforderungen, beispielsweise bei der Maisernte mit einem anstelle des Aufnehmers 20 montierten Mähvorsatz (nicht gezeigt), laufen beide Verbrennungsmotoren 36, 38, und die Kupplungen 56 und 60 sind geschlossen. Die dritte Kupplung 78 dient in an sich bekannter Weise dazu, die Fördereinrichtung 28 und die Häckseltrommel 26 bei Bedarf ein- und auszuschalten, wozu eine geeignete Schnittstelle 98 (z. B. Schalter) mit der Steuerung verbunden ist. Bei geringeren Leistungsanforderungen, z. B. bei der Ernte eines Schwads mittels des in 1 dargestellten Aufnehmers 20 oder bei einer Straßenfahrt oder wenn bei der Maisernte nur einzelne Reihen am Feldrand zu ernten sind, wird nur einer der Verbrennungsmotoren 36 oder 38 benötigt, während der jeweils andere Verbrennungsmotor 38 oder 36 in den Stillstand versetzt wird. Die dem jeweils nicht benötigten Verbrennungsmotor 38 oder 36 zugeordnete Kupplung 60 oder 56 wird dann geöffnet, während die andere Kupplung 56 oder 60 geschlossen ist und auch das Pumpenaggregat 74 antreibt. Wenn später wieder beide Verbrennungsmotoren 36 und 38 benötigt werden, wird der stehende Verbrennungsmotor 38 oder 36 angelassen, auf die Drehzahl des laufenden Verbrennungsmotors 36 oder 38 gebracht und die zugehörige Kupplung 60 oder 56 geschlossen. Es wäre auch möglich, zum Anlassen des stehenden Verbrennungsmotors 38 oder 36 die zugehörige Kupplung 60 oder 56 zu schließen und ihn damit zu starten.
Das Zuschalten oder Abschalten eines Verbrennungsmotors 36 oder 38 zum oder vom Antriebsstrang kann durch eine Bedienereingabe mittels der Schnittstelle 98 oder selbsttätig durch die Steuerung 94 erfolgen, z. B. auf einer Lasterfassung der Verbrennungsmotoren 36 und/oder 38 (beispielsweise anhand seiner Drehzahl) oder auf einem Drehmomentsensor im Antriebsstrang basierend. Es wäre auch denkbar, durch die Steuerung 94 einen der Verbrennungsmotoren 36, 38 selbsttätig abzuschalten, wenn sich ein Straßen/Feldbetriebsschalter der Schnittstelle 98 in der Straßenbetriebsstellung befindet, und ihn selbsttätig zuzuschalten, wenn sich der Straßen/Feldbetriebsschalter in der Feldbetriebsstellung befindet und eine selbsttätige Erntevorsatzerkennung (s. EP 0 377 163 A oder DE 199 49 994 A ) signalisiert, dass ein Maiserntevorsatz montiert ist, während einer der Verbrennungsmotoren 36, 38 bei Erkennung eines Erntevorsatzes 20 in Form eines Aufnehmers (wie in der 1 gezeigt) stets ausgeschaltet bleibt. Die Steuerung 94 verwendet im Einmotorenbetrieb beide Verbrennungsmotoren 36, 38 wechselweise, um ihre Abnutzung etwa gleich zu halten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1640201 A [0002, 0003, 0008]
- EP 1813459 A [0004, 0008]
- DE 4210258 A [0005, 0008]
- DE 2620661 A [0006, 0008]
- DE 3722367 A [0007]
- DE 102007022077 A [0008]
- DE 19812500 A [0020]
- EP 0377163 A [0024]
- DE 19949994 A [0024]

Claims

Selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine (10), umfassend: einen sich in einer Vorwärtsfahrtrichtung erstreckenden Rahmen (12), der durch im Eingriff mit dem Erdboden befindliche Mittel (14, 16) abgestützt wird und durch die genannten Mittel (14, 16) in der Vorwärtsrichtung bewegbar ist, Arbeitsorgane (26, 28) zur Aufnahme und/oder Bearbeitung von Erntegut, die über einen Treibriemen (84) antreibbar sind, der durch eine Riemenscheibe (82) mit horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung orientierter Drehachse antreibbar ist, einen am Rahmen (12) abgestützten ersten Verbrennungsmotor (36) mit einer ersten Kurbelwelle (40), einen am Rahmen (12) abgestützten zweiten Verbrennungsmotor (38) mit einer zweiten Kurbelwelle (42), und ein Verbindungsgetriebe, das mit der ersten Kurbelwelle (40), der zweiten Kurbelwelle (42) und der Riemenscheibe (82) antriebsverbunden oder -bindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbrennungsmotoren (36, 38) bezüglich der Vorwärtsrichtung seitlich nebeneinander angeordnet sind, dass die Kurbelwellen (40, 42) sich in der Vorwärtsrichtung erstrecken, und dass das Verbindungsgetriebe in Vorwärtsrichtung vor den Verbrennungsmotoren (36, 38) angeordnet ist und zwei Winkelgetriebe (52, 64) umfasst, die mit einer quer angeordneten Querwelle (58) verbunden sind, die wiederum mit der Riemenscheibe (82) verbindbar oder verbunden ist.
Erntemaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kupplung (56) zwischen der ersten Kurbelwelle (40) und der Querwelle (58) angeordnet ist.
Erntemaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kupplung (60) zwischen der zweiten Kurbelwelle (42) und der Querwelle (58) angeordnet ist.
Erntemaschine (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpenaggregat (74) mit der Abtriebsseite der Kupplungen (56, 60) in Antriebsverbindung steht.