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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Erntemaschine.
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Stand der Technik
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Bei landwirtschaftlichen Erntemaschinen ist es gebräuchlich, Komponenten durch Hydromotore anzutreiben. Dazu treibt ein Verbrennungsmotor eine Hydropumpe mechanisch an, die wiederum hydraulikfluidleitend mit dem Hydromotor verbunden ist. Wird die Hydropumpe und/oder der Hydromotor mit einem verstellbaren Schluckvolumen versehen, kann die Drehzahl der vom Hydromotor angetriebenen Komponenten der Erntemaschine variierbar gestaltet werden.
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Die als gattungsbildend angesehene
WO 02/056672 A beschreibt eine derartige Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers, bei dem die Vorpresswalzen durch eine verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor angetrieben werden. Der Erntevorsatz wird durch eine weitere, verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor angetrieben. Beide erwähnten, verstellbaren Hydropumpen stehen permanent mit einem Verbrennungsmotor in Antriebsverbindung. Weiterhin ist ein dritter Hydromotor mit dem Antriebsstrang der Häckseltrommel verbunden, der über einen spannbaren Riementrieb angetrieben wird. Die Eingangsseite des spannbaren Riementriebs und ein Gebläse sind wiederum über eine abschaltbare Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbindbar. Im normalen Erntebetrieb dient der dritte Hydromotor als Pumpe, die einen Hydromotor beaufschlagt, welcher eine Körnerprozessorwalze antreibt. Der dritte Hydromotor kann, wenn der spannbare Riemenantrieb zwischen der Häckseltrommel und der Kupplung abgeschaltet ist, zum Reversieren der Häckseltrommel eingesetzt werden, um beispielsweise die Messer der Häckseltrommel zu schleifen. Er wird dann über ein Ventil vom Hydromotor der Körnerprozessorwalze getrennt und durch eine permanent durch den Verbrennungsmotor angetriebene, auch zum Betreiben der Zylinder zur Höhenverstellung des Erntevorsatzes und des Auswurfkrümmers dienende Zahnradpumpe mit Hydraulikfluid versorgt, wofür eine größere Anzahl an Ventilen vorgesehen ist.
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Die
DE 37 08 550 A1 beschreibt einen Mähdrescher, dessen Schrägförderer mit einem Reversiermotor mechanisch gekoppelt ist. Beim Erntevorgang wird der Schrägförderer über einen mechanischen Antriebsstrang vom Verbrennungsmotor des Mähdreschers angetrieben und der Reversiermotor dient als Pumpe zum hydraulischen Versorgen eines die Haspel antreibenden Hydromotors. Zum Reversieren wird der Schrägförderer mechanisch vom Verbrennungsmotor getrennt und der Reversiermotor wird durch ein Ventil vom Hydromotor der Haspel getrennt und anstelle dessen mit der Bordhydraulik des Mähdreschers verbunden, um den Schrägförderer zu reversieren.
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Aufgabe der Erfindung
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Antriebssystem für eine Erntemaschine bereitzustellen.
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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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Lösung der Aufgabe
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Ein Antriebssystem für eine Erntemaschine umfasst einen Verbrennungsmotor und eine Erntegutbearbeitungseinrichtung, die über einen Antriebsstrang mechanisch mit dem Verbrennungsmotor antriebsverbindbar ist. Der Antriebsstrang eine enthält durch einen Aktor betätigbare, trennbare Kupplung. Eine Steuerung ermöglicht es einen ersten Betriebsmodus auszuwählen, in dem die Kupplung geschlossen ist, so dass die Erntegutbearbeitungseinrichtung in einer ersten, für den Erntebetrieb vorgesehenen Richtung angetrieben wird. Weiterhin ist eine erste Hydropumpe auf der Eingangsseite der Kupplung mit dem Antriebsstrang verbunden und versorgt in der ersten Betriebsart einen ersten Hydromotor, der eine erste Einrichtung zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut antreibt. Eine zweite Hydropumpe ist auf der Ausgangsseite der Kupplung mit dem Antriebsstrang gekoppelt und hydraulikfluidleitend mit einem zweiten Hydromotor verbunden, welcher mit einer zweiten Einrichtung zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in Antriebsverbindung steht. Im ersten Betriebsmodus werden somit die beiden Hydromotore und die zugehörigen Einrichtungen zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut angetrieben. Außerdem ist ein zweiter Betriebsmodus auswählbar, in welchem die Kupplung geöffnet ist und die erste Hydropumpe durch eine von der Steuerung kontrollierte Ventileinrichtung hydraulikfluidleitend mit der zweiten Hydropumpe verbunden ist, die dann als Motor zum Antrieb der Erntegutbearbeitungseinrichtung in der zweiten, der ersten Richtung entgegen gesetzten Richtung dient. Die Ventileinrichtung ist auch mit dem ersten Hydromotor verbunden und verbindet ihn in der ersten Betriebsart mit der ersten Hydropumpe in einem geschlossenen Kreislauf. Es ist somit eine einzige Ventileinrichtung vorhanden, die im ersten Betriebsmodus die erste Hydropumpe mit dem ersten Hydromotor in einem geschlossenen Kreislauf verbindet und im zweiten Betriebsmodus die erste Hydropumpe mit der zweiten Hydropumpe verbindet, die dann als Motor zum Reversieren der Erntegutbearbeitungseinrichtung dient.
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Vorzugsweise sind auch die zweite Hydropumpe und der zweite Hydromotor in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet, der mit der Ventileinrichtung verbunden ist.
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Die erste Hydropumpe hat vorzugsweise ein verstellbares Fördervolumen, um im ersten Betriebsmodus den ersten Hydromotor mit verstellbarer Geschwindigkeit anzutreiben. Analog hat auch die zweite Hydropumpe vorzugsweise ein verstellbares Fördervolumen, um im ersten Betriebsmodus den zweiten Hydromotor mit verstellbarer Geschwindigkeit anzutreiben. Auch der zweite Hydromotor hat vorzugsweise ein verstellbares Schluckvolumen, was höhere Geschwindigkeiten der zweiten Einrichtung zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ermöglicht. Der erste Hydromotor kann ein festes oder verstellbares Schluckvolumen aufweisen.
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Die Ventileinrichtung trennt im zweiten Betriebsmodus vorzugsweise den ersten Hydromotor von der ersten Hydropumpe, um zu verhindern, dass sich die erste Einrichtung zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut beim Reversieren der Erntegutbearbeitungseinrichtung bewegt.
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Bei der Erntegutbearbeitungseinrichtung kann es sich insbesondere um eine Häckseltrommel eines Feldhäckslers handeln, die zum Schleifen ihrer Messer in der zweiten Betriebsart reversiert wird. Die erste Einrichtung zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ist insbesondere ein Erntevorsatz, und die zweite Einrichtung zum Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ist insbesondere ein Einzugsförderer.
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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,
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2 eine schematische Draufsicht auf das Antriebssystem der Erntemaschine, und
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3 eine schematisches Diagramm der hydraulischen Verschaltung der Hydropumpen und Hydromotoren zum Antrieb des Einzugsförderers und des Erntevorsatzes.
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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, als Erntegutbearbeitungseinrichtung vorgesehenen 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 jeweils 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 und umfassen (erste und zweite) Kurbelwellen 40, 42, die sich nach vorn aus den Gehäusen der Verbrennungsmotoren 36, 38 heraus erstrecken.
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Der erste Verbrennungsmotor 36 treibt im Betrieb mit seiner Kurbelwelle 40 eine erste Längswelle 44 an, die mit der Eingangsseite einer ersten Kupplung 56 verbunden ist. Die Ausgangsseite der ersten Kupplung 56 ist über eine vierte Längswelle 104 mit dem ersten Kegelzahnrad 48 eines ersten Winkelgetriebes 52 verbunden. Die vierte Längswelle 104 treibt auch über die Zahnräder 70, 72 und eine fünfte Längswelle 76 ein Pumpenaggregat 74 an, das eine Hydropumpe zum Antrieb von Hydromotoren für den Vortrieb der Erntemaschine, eine Lenkpumpe und eine Hydropumpe zur Ölversorgung der Steuerung des hydrostatischen Antriebs für den Vortrieb der Erntemaschine 10 umfasst, und eine erste Hydropumpe 110, die zum Antrieb eines ersten Hydromotors 116 zum Antrieb des Erntevorsatzes 20 dient. Es wäre auch denkbar, über eines der Zahnräder 70, 72 oder ein dazwischen angeordnetes Zahnrad (nicht gezeigt) weitere permanent angetriebene Elemente, wie einen elektrischen Generator und/oder einen Gebläseantrieb für die Kühlluftzufuhr für die Verbrennungsmotoren 36, 38 anzutreiben.
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Das zweite Kegelzahnrad 50 des ersten Winkelgetriebes 52 ist mit einem ersten Abschnitt 58 einer Querwelle 58, 80, 90 verbunden, der wiederum über eine Gelenkwelle 92 mit einem zweiten Abschnitt 90 der Querwelle 58, 80, 90 verbunden ist, der sich bis zum zweiten Kegelzahnrad 68 eines zweiten Winkelgetriebes 64 erstreckt. Der zweite Verbrennungsmotor 38 treibt im Betrieb mit seiner Kurbelwelle 42 eine zweite Längswelle 46 an, die mit der Eingangsseite einer zweiten Kupplung 60 verbunden ist. Die Ausgangsseite der zweiten Kupplung 60 ist über die dritte Längswelle 62 mit dem ersten Kegelzahnrad 66 des zweiten Winkelgetriebes 64 verbunden.
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Die Verbrennungsmotoren 36, 38 sind getrennt voneinander am Rahmen 12 oder einem Hilfsrahmen befestigt, in der Regel über Dämpfungselemente. An ihren Gehäusen sind auch die zugehörigen Kupplungen 56 bzw. 60 und Winkelgetriebe 52, 64 befestigt. Die Gelenkwelle 92 ermöglicht den Ausgleich von möglichen Toleranzen der Positionen der Verbrennungsmotoren 36, 38 und der Winkelgetriebe 52, 64.
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Der zweite Abschnitt 90 der Querwelle 58, 80, 90 und das zweite Kegelzahnrad 68 des zweiten Winkelgetriebes 64 sind mit einem äußeren Abschnitt 80 der Querwelle 58, 80, 90 verbunden, der sich durch eine mit der Riemenscheibe 82 verbundene Hohlwelle 106 hindurch auf die von den Winkelgetrieben 52, 64 abgewandte Seite der Riemenscheibe 82 erstreckt und dort mit einer dritten Kupplung 78 verbunden ist. Die dritte Kupplung 78 ist ausgangsseitig mit der Hohlwelle 106 verbunden, die außerdem auf der den Winkelgetrieben 52, 64 zugewandten Seite der Riemenscheibe 82 über Zahnräder 96, 108 und 100 eine zweite Hydropumpe 102 antreibt, die zum Antrieb eines zweiten Hydromotors 112 dient, der den Einzugsförderer 22 über ein Getriebe 114 antreibt. Die dritte Kupplung 78 ermöglicht es, den Treibriemen 84 und mit ihm die Häckseltrommel 26 und die Fördervorrichtung 28 ein- und auszuschalten. Die Zahnräder 96, 108 und 100 können innerhalb eines Gehäuses angebracht werden, das am Gehäuse des zweiten Winkelgetriebes 64 befestigt ist. Die Zahnräder 70 und 72 sind hingegen vorzugsweise innerhalb des Gehäuses des ersten Winkelgetriebes 52 und der ersten Kupplung 56 integriert.
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Eine geeignete Steuerung 94 (s. 1) dient bei beiden Ausführungsformen zum Zuschalten und Abtrennen der Verbrennungsmotoren 36, 38 vom Antriebsstrang. Die Steuerung 94 ist mit Aktoren 122, 124, 126 zum Schalten der Kupplungen 56, 60 und 78 und mit Motorsteuerungen (nicht gezeigt) der Verbrennungsmotoren 36 und 38 verbunden. Es sind neben dem Stillstand der Verbrennungsmotoren 36, 38 drei Kombinationen von Betriebszuständen der Verbrennungsmotore 36, 38 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 94 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 und die erste Hydropumpe 110 antreibt.
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In der 3 ist ein Hydraulikschema der ersten und zweiten Hydropumpe 110, 102 und des ersten und zweiten Hydromotors 116, 112 dargestellt. Die beiden Anschlüsse der ersten, verstellbaren Hydropumpe 110 sind mit einer durch die Steuerung 94 elektromagnetisch betätigbaren Ventileinrichtung 118 verbunden, die auch mit den beiden Anschlüssen des ersten Hydromotors 116 verbunden sind, dessen Schluckvolumen nicht verstellbar ist. In der dargestellten Ruhestellung der Ventileinrichtung 118 ist jeweils der Auslass der Hydropumpe 110 direkt mit dem Einlass des Hydromotors 116 und der Auslass des Hydromotors 116 direkt mit dem Einlass der Hydropumpe 110 verbunden. Die erste Hydropumpe 110 und der erste Hydromotor 116 bilden demnach einen geschlossenen Kreis, und die Geschwindigkeit, mit welcher bewegliche Komponenten des Emtevorsatzes 20 zum Abschneiden und/oder Fördern des Ernteguts angetrieben werden, ist durch Verstellung einer Taumelscheibe des ersten Hydromotors 110 veränderbar.
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Die zweite Hydropumpe
102 und der zweite Hydromotor
112 bilden ebenfalls einen geschlossenen Kreis, in dem der Auslass der zweiten Hydropumpe
102 direkt mit dem Einlass des zweiten Hydromotors
112 verbunden ist und der Auslass des zweiten Hydromotors
112 direkt mit dem Einlass der zweiten Hydropumpe
102 verbunden ist. Die zweite Hydropumpe
102 und der zweite Hydromotor
112 haben beide verstellbare Taumelscheiben, um die Schnittlänge des Ernteguts zu verändern. Aktoren zur Verstellung der Taumelscheiben der zweiten Hydropumpe
102 und des zweiten Hydromotors
112 sind weiterhin mit einer Nachweiseinrichtung zur Erkennung von Fremdkörpern verbunden, die im Fall des Nachweises einer Aufnahme eines unerwünschten Fremdkörpers ein hinreichend schnelles Anhalten des Einzugsförderers
22 veranlasst (vgl.
DE 10 2009 002 849 A1 ). Beide Anschlüsse der zweiten Hydropumpe
102 sind ebenfalls mit der Ventileinrichtung
118 verbunden.
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Wird die Ventileinrichtung 118 aus der in 3 eingezeichneten Ruhestellung in eine aktivierte Stellung verbracht, wird der erste Hydromotor 116 von der ersten Hydropumpe 110 getrennt und stattdessen werden die beiden Anschlüsse der zweiten Hydropumpe 102 (und des zweiten Hydromotors 112) mit der ersten Hydropumpe 110 verbunden. Auf diese Weise ermöglichen die Steuerung 94 und die Ventileinrichtung 118 zumindest zwei Betriebsmodi, die mittels der Schnittstelle 98 durch den Bediener ausgewählt werden können:
Einen ersten Betriebsmodus, in dem die dritte Kupplung 78 geschlossen ist und einer oder beider der Verbrennungsmotore 36, 38 die Häckseltrommel 26 antreibt, während die erste Hydropumpe 110 über die in der Ruhestellung befindliche Ventileinrichtung 118 den ersten Hydromotor 116 antreibt und die zweite Hydropumpe 102 den zweiten Hydromotor 112 antreibt. Der erste Betriebsmodus entspricht dem normalen Erntebetrieb.
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Einen zweiten Betriebsmodus, in dem die dritte Kupplung 78 geöffnet ist und einer oder beider der Verbrennungsmotore 36, 36 die erste Hydropumpe 110 antreibt. Die Steuerung 94 verbringt dann die Ventileinrichtung 118 in die aktive Stellung, so dass der erste Hydromotor 116 abgeklemmt ist und sich der Erntevorsatz 20 nicht bewegt. Die erste Hydropumpe 110 treibt aber die zweite Hydropumpe 102, die nun als Motor verwendet wird, an, was über die Zahnräder 100, 108, 96, die Hohlwelle 106, die Riemenschieibe 82, den Riemen 84 und die Riemenscheibe 88 zu einer gegenüber dem Erntebetrieb entgegen gerichteten Bewegung der Häckseltrommel 26 führt. Dieser reversierende Antrieb der Häckseltrommel 26 ermöglicht ein besseres Schleifen der Messer der Häckseltrommel mittels einer Schleifeinrichtung 120 als ein Schleifen in der beim Erntebetrieb verwendeten Drehrichtung. Im zweiten Betriebsmodus dreht auch der zweite Hydromotor 112 und treibt den Einzugsförderer 22 an, was aber keine nachteiligen Auswirkungen hat. Das Schluckvolumen des zweiten Hydromotors 112 kann dann möglichst groß gestellt werden, um die Drehzahl des Einzugsförderers 22 klein zu halten.
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Die zweite Hydropumpe 102 ist demnach für zwei Drehrichtungen ausgelegt. Sie kann als Hydromotor ausgeführt sein, der im ersten Betriebsmodus als Pumpe verwendet wird, oder es handelt sich bei ihr um eine bidirektional funktionsfähige Hydropumpe, die über einen geeigneten, in zwei Richtungen betriebsfähigen Antriebsstrang verfügt und keine eigene Speisepumpe aufweist.
