DE19529104A1

DE19529104A1 - Antriebssystem für ein Raupenfahrzeug

Info

Publication number: DE19529104A1
Application number: DE19529104A
Authority: DE
Inventors: Stuart Mackay; Verthold Hamphoff; Andreas Dicks
Original assignee: Claas KGaA mbH
Current assignee: Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-13
Also published as: KR970010566A; US5899825A

Description

Die Erfindung betrifft ein Raupenfahrzeug mit wenigstens einer durch ein Treibrad antreib baren endlosen elastischen Riemenlaufbahn, wobei die Riemenlaufbahn wenigstens bereichs weise eine Innenfläche aufweist, mit der sie mit einer im wesentlichen zylindrischen Um fangsfläche des Treibrades in Eingriff steht.

Raupenfahrzeuge, deren Fahrwerk aus einer durch ein Treibrad antreibbaren endlosen elastischen Riemenlaufbahn besteht, und deren Antriebskraft über den Reibschluß zwischen Treibrad und Innenseite der endlosen elastischen Riemenlaufbahn übertragen wird, sind aus einer Vielzahl von Patentanmeldungen bekannt. Beispielhaft sei auf die in der Schrift EP 0 165 245 enthaltene Aufzählung verwiesen.

Ein besonderes Problem des Antriebssystems, die Antriebskraft über den Reibschluß zwi schen Treibrad und Riemenlaufbahn zu übertragen, besteht darin, auch unter ungünstigen Bedingungen den Schlupf möglichst gering zu halten. In der EP 0 165 245 wird vorgeschla gen, durch Reinhaltung der Innenseite der Riemenlaufbahn das Schlupfpotential zu begren zen. Auch die Schrift EP 0 512 467 schlägt eine besondere Ausgestaltung der Außenum fangsfläche des Treibrades vor, um den Schmutz und damit das Schlupfpotential zwischen Treibrad und Riemenlaufbahn zu verringern. Im Ergebnis können die vorgeschlagenen Mittel jedoch nicht in allen Einsatzfällen eine zuverlässige Funktion des Antriebs ohne Schlupf gewährleisten. Um den Schlupf zu verringern, ist es auch möglich die Spannung der Riemen laufbahn zu erhöhen. Nachteilige Folge einer erhöhten Spannung der Riemenlaufbahn ist jedoch, daß diese einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Weiter ist es bekannt, die Antriebskraft mittels sich mit der endlosen elastischen Riemenlaufbahn verzahnenden Elemente des Treibrades zu übertragen. Ein Beispiel dafür ist in der Schrift US 3,870,379 gezeigt. Nachteil einer solchen verzahnten oder formschlüssigen Kraftübertragung ist jedoch, daß die Riemenlaufbahn benachbart zu den Stellen, an denen die Antriebskraft vom Treibrad auf die Riemenlaufbahn übertragen wird, einem übermäßigen Verschleiß ausgesetzt ist. Die mit der Riemenlaufbahn verbundenen Verzahnungsmittel reißen ab oder ein.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Antriebskräfte nach dem Reibschlußprinzip zu übertragen, wobei das Maß des möglichen Schlupfes verringert wird, ohne den Verschleiß der Riemenlaufbahn zu erhöhen.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, im Treibrad zumindest ein frei laufendes koaxial zum Treibrad gelagertes Rad anzuordnen, auf das der Antrieb des Treibrades durchschaltbar ist, und dessen Außenumfangsfläche in Eingriff steht mit passenden, auf oder in der elastischen Riemenlaufbahn befestigten Kraftübertragungselementen oder Leitmitteln. Die Antriebskraft, die auf das Treibrad wirkt, wird mittels an sich bekannter Kupplungsein richtungen, beispielsweise einer formschlüssigen, Reibungs-, Strömungs-, Freilauf-, Flieh kraft- oder Lamellenkupplung auf das koaxial zum Treibrad gelagerte Rad geschaltet. Die Kupplung kann den Kraftfluß automatisch bei Auftreten von Schlupf zwischen dem Treibrad und der elastischen Riemenlaufbahn auf zumindest ein koaxiales Rad schalten. Weiter wird vorgeschlagen, die Kupplung zwischen Treibrad und zumindest einem koaxialen Rad durch elektrische, hydraulische oder andere an sich bekannte Stellmittel fernzubetätigen.

Um eine sichere Kraftübertragung zu gewährleisten, weist ein koaxial gelagertes Rad eine Außenverzahnung auf, die in eine dazu passende Verzahnung auf der Innenseite der elasti schen Riemenlaufbahn eingreift. Die Verzahnungsmittel eines koaxial gelagerten Rades und der Riemenlaufbahn können aus Metall, aber auch aus hochfesten reibungs- und verschleiß optimierten Kunststoffen oder Faserverbundwerkstoffen gefertigt sein.

Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß unter normalen Einsatzbedingungen nur über den Reibschluß zwischen Treibrad und der Riemenlaufbahn die Antriebskraft übertragen wird. Da der Reibschlußantrieb nur für die normalen und nicht mehr für extreme Einsatz bedingungen ausgelegt werden kann, ist es möglich, die Spannung der Riemenlaufbahn zu verringern, was ihrer Lebensdauer zugute kommt. Das koaxial zum Treibrad gelagerte Rad läuft über die formschlüssigen Verzahnungsmittel zur Riemenlaufbahn angetrieben mit, wobei über die Verzahnungsmittel nur geringe Kräfte übertragen werden, was ebenfalls einen positiven Effekt auf die Lebensdauer der Riemenlaufbahn hat. Erst dann, wenn Einsatz bedingungen vorliegen, in denen Schlupf auftritt, wird die Antriebskraft vom Treibrad auf das koaxiale Rad übergeleitet, welches dann über die Verzahnungsmittel zur Riemenlaufbahn die Antriebskräfte auf diese überträgt. Je nach Wahl der Kupplung und Schaltgeschwindigkeit kann das Auftreten von Schlupf fast vollständig vermieden werden. Das gelingt, ohne die dazu gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln zwangsläufig verbundenen Nachteile der verkürzten Lebensdauer der Riemenlaufbahn und Verzahnungsmittel in Kauf nehmen zu müssen.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattetes Fahrzeug,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Treibrad entlang der Linie A-A in Fig. 1, wobei die Kupplungsmittel zur Übertragung der Antriebskraft auf das koaxial gela gerte Rad aus einer Magnetpulverkupplung besteht,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Treibrad entlang der Linie A-A in Fig. 1, wobei die Kupplungsmittel zur Übertragung der Antriebskraft auf das koaxial gela gerte Rad aus einer Freilaufkupplung besteht,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Treibrad entlang der Linie A-A in Fig. 1, wobei die Kupplungsmittel zur Übertragung der Antriebskraft auf das koaxial gela gerte Rad aus einer Strömungskupplung besteht.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug (2) mit einem Raupenfahrwerk (4) ausgestattet, daß aus zumindest einem Treibrad (6) und einem Umlenkrad (8) sowie einer endlosen elastischen Riemen laufbahn (10) besteht. Auf der Innenseite (12) der Riemenlaufbahn (10) sind Leitmittel (14) angeordnet, die in der Regel mittig während der Fahrt des Fahrzeugs (2) durch eine im Treib- und Umlenkrad befindliche Spalte laufen und durch Kontakt zu den Seitenwänden der Spalte die Riemenbahn auf einen geraden Umlauf um das Treib- und Umlenkrad ausrichten.

Im ersten Ausführungsbeispiel einer Kupplungseinrichtung in Fig. 2 wird die Antriebskraft über die Welle (16) und die Zahnräder (18) auf die Achse (20) des Treibrades (6) über tragen. Das Treibrad (6) ist im Reibschluß zur Riemenlaufbahn (10). Der Spulenträger (22) ist drehfest mit der Achse (20) verbunden. Das zum Treibrad (6) koaxial angeordnete Rad (24) ist drehbar auf der Achse (20) gelagert. Im Spalt (26), der zwischen dem Spulenträger (22) und dem Körper des koaxialen Rades (24) liegt, befindet sich Magnetpulver. Wenn die Erregerspule im Spulenträger (22) durch Schleifringe oder durch induktive Übertragung und Gleichrichter Gleichstrom erhält, wird das Magnetpulver aufgrund der Gleichstromerregung infolge der Magnetisierung zu einem fast festen Körper und verbindet den Spulenträger (22) mit dem koaxialen Rad (24). Die Schaltung der Erregerspule kann von einer nicht näher dargestellten, an sich bekannten Auswerte- und Steuereinrichtung, die auftretenden Schlupf ermittelt und Steuersignale an die Erregerspule übermittelt, bewirkt werden. Im Feld (27) verzahnen sich die Außenverzahnungselemente des koaxialen Rades (24) mit den Leitmitteln (14) der elastischen Riemenlaufbahn (10) und übertragen auf diese Weise die Antriebskraft auf die elastische Riemenlaufbahn (10). Selbstverständlich können bei dieser beschriebenen und anderen Kupplungsmitteln anstelle der Leitmittel (14) auch andere Kraftübertragungs mittel, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind, zur Verzahnung des koaxialen Rades (24) mit der elastischen Riemenlaufbahn (10) verwendet werden.

In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung ist eine Freilauf kupplung dargestellt. Die Antriebskraft wird von der Antriebswelle (28) über die kegelver zahnten Zahnräder (30) auf die Achse (32) des Treibrades (6) übertragen. Mit der Achse (32) drehfest verbunden ist der Innenring (34), der den Außenring (36), der drehbar auf der Achse (32) und drehfest mit dem koaxialen Rad (40) verbunden ist, über die Klemmwirkung der Klemmkörper (38) mitnimmt und dadurch die Antriebskraft von der Achse (32) auf das koaxiale Rad (40) überträgt. Das koaxiale Rad (40) überträgt wiederum die Antriebskraft im Feld (42), in dem die Außenverzahnungsmittel des koaxialen Rades (40) in Eingriff stehen mit den Leitmitteln (14) der elastischen Riemenlaufbahn (10).

In Fig. 4 wird die Antriebskraft von der Antriebswelle (44) über die kegelverzahnten Zahnrä der (46) auf die Achse (48) des Treibrades (6) übertragen. Mit der Achse (48) ist ein Pumpenrad (50) einer Strömungskupplung (52) drehfest verbunden. Das Turbinenrad (54) ist drehfest mit dem koaxialen Rad (56) verbunden. Bei schneller drehendem Pumpenrad (50) - also bei Auftreten von Schlupf - bauen die Rippen des Pumpenrades (50) einen Druck auf, der auf die Rippen des Turbinenrades (54) einwirkt und dadurch dieses zum Mitdrehen veranlaßt. Durch diesen Effekt wird die Antriebskraft von der Achse (48) auf das koaxiale Rad (56) übertragen. Im Feld (58) stehen die Verzahnungselemente des koaxialen Rades (56) mit den Leitmitteln (14) der elastischen Riemenlaufbahn (10) miteinander in Eingriff und übertragen die Antriebskräfte auf die Riemenlaufbahn (10).

Claims

1. Antriebssystem für ein Raupenfahrzeug mit wenigstens einer durch ein Treibrad antreibbaren endlosen elastischen Riemenlaufbahn, wobei die Riemenlaufbahn wenig stens bereichsweise eine ebene Innenfläche aufweist, mit der sie mit einer im wesent lichen zylindrischen Umfangsfläche des Treibrades in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibrad (6) zumindest ein frei laufendes koaxial gelagertes Rad (24, 40, 56) aufweist, auf das der Antrieb des Treibrades (6) durchschaltbar ist, und dessen Außenumfangsfläche in Eingriff steht mit passenden, auf oder in der elastischen Riemenlaufbahn (10) befestigten Kraftübertragungselementen (14) oder Leitmitteln.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft, die auf das Treibrad (6) wirkt, mittels an sich bekannter Kupp lungseinrichtungen, insbesondere einer formschlüssigen, Reibungs-, Strömungs-, Freilauf-, Fliehkraft- oder Lamellenkupplung auf das koaxial zum Treibrad gelagerte Rad geschaltet wird.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung den Kraftfluß automatisch bei Auftreten von Schlupf zwischen dem Treibrad (6) und der elastischen Riemenlaufbahn (10) auf zumindest ein konzentrisch gelagertes Rad (24, 40, 56) schaltet.

4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung durch elektrische, hydraulische oder andere an sich bekannte Stellmittel fernbetätigt wird.

5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das konzentrisch gelagerte Rad (24, 40, 56) eine Außenverzahnung aufweist, die in eine dazu passende Verzahnung auf der Innenseite der elastischen Riemenlaufbahn (10) eingreift.

6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das konzentrisch gelagerte Rad (24, 40, 56) und die Verzahnung auf der Innenseite der elastischen Riemenbahn (10) aus Metall, hochfesten reibungs- und verschleiß optimierten Kunststoffen oder Faserverbundwerkstoffen gefertigt sind.