-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung zum drehzahlveränderbaren Antrieb einer mit zwei Konditionierwalzen ausgestatteten Konditioniereinrichtung eines Feldhäckslers.
-
Technologischer Hintergrund
-
Feldhäcksler dienen zur Ernte von ganzen Pflanzen oder ihren Teilen, die im Betrieb mittels eines Erntevorsatzes von einem Feld aufgenommen, durch Vorpresswalzen zusammengedrückt und einer Messertrommel zugeführt werden, deren Häckselmesser die Pflanzen im Zusammenwirken mit einem Gegenmesser zerschneiden. Anschließend werden die zerschnittenen Pflanzen oder -teile optional einer Konditioniereinrichtung zugeführt und durch einen Nachbeschleuniger in einen Auswurfkrümmer gefördert, der sie auf ein Transportfahrzeug überlädt. Die geernteten Pflanzen dienen in der Regel als Viehfutter oder zur Biogaserzeugung.
-
Die Konditioniereinrichtung umfasst üblicherweise zwei oder mehr gegensinnig angetriebene, zusammenwirkende Walzen, die durch eine Federkraft gegeneinander vorgespannt sind und zwischen denen das Häckselgut hindurchgeführt wird. Die Konditioniereinrichtung wird bei der Maisernte verwendet, um die im Häckselgut enthaltenen Körner anzuschlagen und die Verdaulichkeit des Futters zu verbessern. Die Walzen der Konditioniereinrichtung sind üblicherweise mit sich in axialer Richtung erstreckenden Zähnen oder Kanten versehen, sodass man einen nicht-kreisförmigen, profilierten Querschnitt der Walzen erhält (s. beispielsweise
DE 83 02 421 U1 ).
-
Um bei derartigen, im Wesentlichen zylindrischen Konditionierwalzen den Einwirkungsgrad auf das Erntegut zu verändern, wird üblicherweise die Relativdrehzahl beider Konditionierwalzen variiert, wozu im einfachsten Fall Riemenscheiben des gemeinsamen, vom Antrieb eines Nachbeschleunigers abgeleiteten Antriebsstranges (s.
DE 10 2014 219049 A1 ) einer oder beider Konditionierwalzen gegen Riemenscheiben mit anderem Durchmesser ausgetauscht werden.
-
Zur Drehzahländerung bei laufendem Betrieb aus der Kabine des Feldhäckslers heraus wurde vorgeschlagen, eine der Konditionierwalzen mit einem Hydraulikmotor anzutreiben (
EP 1 156 712 A1 ), oder beide Konditionierwalzen mit einem gemeinsamen Riemenantrieb anzutreiben und bei einer Konditionierwalze den mechanischen Antrieb mit einem zweiten, drehzahlveränderlichen Antrieb zu überlagern, der durch einen Hydraulikmotor bereitgestellt werden kann, um deren Drehzahl zu verstellen (
DE 10 2013 110 636 A1 ).
-
Aufgabe
-
Während die Drehzahländerung der Konditionierwalzen durch einen Wechsel der Riemenscheibe relativ umständlich und während des Erntebetriebs nicht möglich ist, stellt sich heraus, dass die Antriebsleistung der Konditionierwalzen bei ungünstigen Bedingungen einige 100 kW betragen kann. Eine derart hohe Leistung ist auf hydraulischem Wege mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln derzeit nicht darstellbar.
-
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Antriebsanordnung zum drehzahlveränderbaren Antrieb einer Konditionierwalze einer Konditioniereinrichtung eines Feldhäckslers bereitzustellen, die sich durch geringen Aufwand und hohe übertragbare Leistungen auszeichnet.
-
Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
-
Eine Antriebsanordnung zum drehzahlveränderbaren Antrieb einer mit zwei Konditionierwalzen ausgestatteten Konditioniereinrichtung eines Feldhäckslers umfasst eine antreibbare Eingangswelle, einen ersten Antriebsstrang zwischen der Eingangswelle und einer ersten Konditionierwalze, der einen ersten Riementrieb und ein drehrichtungsumkehrendes Getriebe umfasst, und einen zweiten Antriebsstrang zwischen der Eingangswelle und einer zweiten Konditionierwalze, der einen zweiten Riementrieb umfasst. Der erste Riementrieb und/oder der zweite Riementrieb weist ein veränderbares Übersetzungsverhältnis auf.
-
Mit anderen Worten werden beide Konditionierwalzen über rein mechanische Antriebsstränge angetrieben. Eine erste Konditionierwalze, bei der es sich in der Regel um die untere bzw. hintere Konditionierwalze handelt, wird gegensinnig zu einer angetriebenen Eingangswelle angetrieben, indem deren Drehrichtung durch ein drehrichtungsumkehrendes Getriebe umgedreht und über einen ersten Riementrieb auf die erste Konditionierwalze übertragen wird, oder durch den ersten Riementrieb auf das drehrichtungsumkehrende Getriebe übertragen wird, welches die erste Konditionierwalze antreibt. Eine zweite Konditionierwalze, bei der es sich in der Regel um die obere bzw. vordere Konditionierwalze handelt, wird gleichsinnig mit der Eingangswelle über einen zweiten Riementrieb angetrieben. Der erste oder zweite Riemenantrieb (oder beide) weist ein veränderliches Übersetzungsverhältnis auf, um die Drehzahl der von ihm angetriebenen Konditionierwalze zu verstellen. Auf diese Weise erfolgt der Antrieb der Konditionierwalzen weiterhin mechanisch, was eine problemlose Übertragung hoher Antriebsleistungen ermöglicht, die beispielsweise zum Abfördern von Verstopfungen benötigt werden, jedoch in drehzahlveränderlicher Weise.
-
Das drehrichtungsumkehrende Getriebe kann ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Planetenradträger und einem Hohlrad sein. Das Hohlrad wird mit der Eingangswelle verbunden, der Planetenradträger ortsfest gehalten und das Sonnenrad mit dem ersten Riementrieb verbunden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Eingangswelle mit einer sie antreibenden Riemenscheibe verbunden, während das drehrichtungsumkehrende Getriebe der antreibenden Riemenscheibe benachbart auf der Eingangswelle angeordnet ist und durch eine die Eingangswelle umschließende Hohlwelle mit dem ersten Riementrieb gekoppelt ist.
-
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Eingangswelle mit einer sie antreibenden Riemenscheibe verbunden, während das drehrichtungsumkehrende Getriebe am von der Riemenscheibe beabstandeten Ende der Eingangswelle mit dieser verbunden ist und durch eine die Eingangswelle umschließende Hohlwelle mit dem ersten Riementrieb gekoppelt ist.
-
Bei den beiden erwähnten Ausführungsformen kann der zweite Riementrieb am von der Riemenscheibe beabstandeten Ende der Eingangswelle mit dieser verbunden werden.
-
Der erste und/oder zweite Riemenantrieb können, um das veränderliche Übersetzungsverhältnis zu realisieren, als Riemenvariator oder so genanntes CVT ausgeführt sein, das anstelle eines Riemens ein Schubgliederband oder eine Laschenkette verwendet, die zwischen konischen, abstandsveränderlichen Scheiben mit radialen Vertiefungen angeordnet ist.
-
Die Antriebsanordnung findet an einem Feldhäcksler mit einem tragenden Fahrgestell und einem Antriebsmotor Verwendung, der über einen Hauptriemenantrieb mit der Eingangswelle der beschriebenen Antriebsanordnung in Antriebsverbindung steht. Die Eingangswelle kann zusätzlich einen Nachbeschleuniger antreiben.
-
Ausführungsbeispiele
-
Anhand der Abbildungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische seitliche Ansicht eines Feldhäckslers,
-
2 eine schematische Draufsicht auf das Antriebssystem des Feldhäckslers,
-
3 eine schematische Ansicht auf eine erste Ausführungsform einer Antriebsanordnung zum Antrieb der Konditionierwalzen des Feldhäckslers von vorn und oben, und
-
4 eine schematische Ansicht auf eine zweite Ausführungsform einer Antriebsanordnung zum Antrieb der Konditionierwalzen des Feldhäckslers von vorn und oben.
-
In der 1 ist selbstfahrender Feldhäcksler 10 in schematischer Seitenansicht dargestellt. Der Feldhäcksler 10 baut sich auf einem tragenden Fahrgestell 12 auf, welches von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung des Feldhäckslers 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein an einem Einzugsgehäuse 36 lösbar befestigter Erntevorsatz 20 in Form eines Mähvorsatzes für die Maisernte einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 abgeschnittenes Erntegut, z. B. Mais oder dergleichen, wird an der Frontseite des Feldhäckslers 10 über einen im Einzugsgehäuse 36 angeordneten Einzugsförderer 36 mit Vorpresswalzen 30, 32 einer Häckseltrommel 22 zugeführt, die es im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 46 in kleine Stücke häckselt und es einer Konditioniereinrichtung mit zusammenwirkenden Konditionierwalzen 28, 28‘ aufgibt, von der aus es zu einer Fördervorrichtung 24 gelangt. Die Konditionierwalzen 28, 28‘ können als zylindrische, in Umfangsrichtung verzahnte Walzen hergestellt oder in axialer Richtung wellenförmig gestaltet sein. Das Gut verlässt den Feldhäcksler 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 26. Die Messer der Häckseltrommel 22 können durch eine Schleifeinrichtung 42 geschliffen werden. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V des Feldhäckslers 10, die in der 1 nach links verläuft.
-
Die 2 zeigt eine Draufsicht auf das Antriebssystem der Erntemaschine 10. Im rückwärtigen Bereich der Erntemaschine 10 befindet sich ein Verbrennungsmotor 38 insbesondere in Form eines Dieselmotors. Der Verbrennungsmotor 38 erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 und umfasst eine Kurbelwelle 40, die sich nach vorn aus dem Gehäuse des Verbrennungsmotors 38 heraus erstreckt. Der Verbrennungsmotor 38 treibt im Betrieb mit seiner Kurbelwelle 40 eine erste Längswelle an, die mit dem ersten Kegelzahnrad 50 eines Winkelgetriebes verbunden ist. Das zweite Kegelzahnrad 48 des Winkelgetriebes ist mit einer Querwelle 54 verbunden, welche mit einer Riemenscheibe 56 des Hauptriementriebes gekoppelt ist, welcher über einen Riemen 58 eine Riemenscheibe 60 und eine Riemenscheibe 62 antreibt. Die Riemenscheibe 62 treibt die Häckseltrommel 22 an, während die Riemenscheibe 60 eine Eingangswelle 66 antreibt, die ihrerseits den Nachbeschleuniger 24 und (über eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung) die Konditionierwalzen 28, 28‘ antreibt. Der Antrieb der Vorpresswalzen 30, 32 erfolgt über ein Getriebe 64, das hydraulisch oder mechanisch angetrieben werden kann.
-
Die Eingangswelle 66 treibt über ein drehrichtungsumkehrendes Getriebe 68 und einen ersten Treibriemen 70 die untere, hintere Konditionierwalze 28 an, während die obere, vordere Konditionierwalze 28‘ über einen zweiten Treibriemen 72 angetrieben wird. Die Antriebsanordnung zum Antrieb der Konditionierwalzen 28, 28‘ wird in der 3 detaillierter gezeigt. Das drehrichtungsumkehrende Getriebe 68 ist ein Planetengetriebe, dessen Hohlrad 73 direkt oder über die Eingangswelle 66 mit der Riemenscheibe 60 verbunden ist. Der Planetenradträger 76 wird stationär gehalten und das Sonnenrad 74 ist über eine Hohlwelle 78, durch die sich die Eingangswelle 66 erstreckt, mit dem ersten Riementrieb verbunden, der eine Riemenscheibe 80 zum Antrieb des ersten Treibriemens 70 umfasst, der sich zusätzlich um eine Riemenscheibe 82 schlingt, die über eine Welle 84 mit der unteren, hinteren Konditionierwalze 28 in Verbindung steht. Der Nachbeschleuniger 66 ist mit der ihn durchdringenden Eingangswelle 66 starr verbunden. Der Antrieb der oberen, vorderen Konditionierwalze 28‘ erfolgt über den zweiten Riementrieb, d.h. über eine Riemenscheibe 86, die am von der Riemenscheibe 60 beabstandeten Ende der Eingangswelle 66 befestigt ist, über den Treibriemen 72 und eine Riemenscheibe 88, die mit einer Welle 90 zum Antrieb der oberen, vorderen Konditionierwalze 28‘ verbunden ist.
-
Der erste Riementrieb mit den Riemenscheiben
80 und
82 und dem Treibriemen
70 und/oder der zweite Riementrieb mit den Riemenscheiben
86,
88 und dem Treibriemen
72 ist als Variator- oder CVT-Antrieb ausgeführt, was es ermöglicht, das Übersetzungsverhältnis und somit die Drehzahl der jeweils betroffenen Konditionierwalze
28 oder
28‘ mittels eines Aktors (nicht gezeigt) zu verändern. Die gewünschte Drehzahl bzw. ein Drehzahlverhältnis beider Konditionierwalzen
28,
28‘ kann durch eine Bedienerschnittstelle
98 eingegeben und über eine Steuerung
52 kontrolliert werden. Es wäre auch eine selbsttätige Steuerung denkbar, die den Zerkleinerungsgrad des Ernteguts und insbesondere den Anteil angeschlagener oder nicht angeschlagener Körner im Erntegut optisch erkennt und die Drehzahl selbsttätig vorgibt, wie in der
EP 2 232 978 A1 beschrieben.
-
Bei der zweiten Ausführungsform nach 4 sind das drehrichtungsumkehrende Getriebe 68 und der erste Riementrieb auf die von der Riemenscheibe 60 beabstandete Seite des Nachbeschleunigers 24 gerückt. Ansonsten entspricht diese Ausführungsform jener nach 3. Es wäre auch denkbar, den zweiten Riementrieb zwischen den Nachbeschleuniger 24 und dem ersten Riementrieb anzubringen oder die Positionen des ersten und zweiten Riementriebes bei der Ausführungsform nach 2 und 3 zu tauschen. In diesen beiden Fällen könnte die Hohlwelle 78 entfallen und der Planetenradträger 76 direkt mit der Riemenscheibe 80 verbunden werden.
-
Es bleibt noch anzumerken, dass die Konditionierwalzen
28,
28‘ relativ zueinander beweglich sind, insbesondere gegen die Kraft einer Feder, wie beispielsweise in
EP 2 098 110 A1 beschrieben. Um den Riementrieb der sich bewegenden Konditionierwalze
28,
28‘ mit verstellbarem Übersetzungsantrieb zwecks Ausgleichs dieser Bewegung nicht dauerhaft mit einer dritten, frei mitlaufenden Riemenscheibe spannen zu müssen, ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung
52 programmiert ist, die Bewegung einer oder beiden der Konditionierwalzen
28,
28‘ unter Beibehaltung eines vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses bei der Kontrolle des Übersetzungsverhältnisses des verstellbaren Riementriebs zu berücksichtigen. Bewegt sich beispielsweise die über einen verstellbaren, ersten Riementrieb angetriebene Konditionierwalze
28 nach unten würde die Steuerung
52, basierend auf dem Signal eines die Position der Konditionierwalze
28 erfassenden Sensors, den mit dem Riemen
70 zusammenwirkenden Durchmesser beider Riemenscheiben
80 und
82 in gleichem Verhältnis verkleinern, und umgekehrt, wenn sich die Konditionierwalze
28 nach oben bewegt. Dadurch bleibt der Riemen
70 in gleicher Weise gespannt, obwohl die Riemenscheibe
82 mit der Konditionierwalze
28 nach unten gewandert ist, aber auch das Übersetzungsverhältnis des ersten Riementriebes bleibt gleich. Eine dritte Riemenscheibe zum Spannen des Riemens
70 erübrigt sich. Analog wird vorgegangen, wenn die obere Konditionierwalze
28‘ beweglich und durch den veränderbaren, zweiten Riementrieb angetrieben wird.
-
Der Nachbeschleuniger 24 und die Eingangswelle 66 drehen sich in den dargestellten Ausführungsformen gleichsinnig mit der oberen Konditionierwalze 28‘ und die andere Konditionierwalze 28 gegensinnig dazu, weshalb letztere über das drehrichtungsumkehrende Getriebe 68 angetrieben wird. Sollte der Nachbeschleuniger 24 nicht unterschlächtig arbeiten, wie gezeigt, wären das drehrichtungsumkehrende Getriebe 68 und der erste Riementrieb der oberen Konditionierwalze 28‘ und der zweite Riementrieb der unteren Konditionierwalze 28 zuzuordnen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 8302421 U1 [0003]
- DE 102014219049 A1 [0004]
- EP 1156712 A1 [0005]
- DE 102013110636 A1 [0005]
- EP 2232978 A1 [0025]
- EP 2098110 A1 [0027]
