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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.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufgabe der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiel
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Anhand
der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine
in Form eines Feldhäckslers, und
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2 eine
schematische Draufsicht auf die Antriebsanordnung der Erntemaschine.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - 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]