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Die Erfindung ist auf eine selbstfahrende Arbeitsmaschine gerichtet, die in der Landwirtschaft für variierbare Bearbeitungstechniken einsetzbar ist.
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Derartige multifunktionale Arbeitsmaschinen für die Landwirtschaft sind seit langem bekannt, wobei jeweilige Trägerfahrzeuge für unterschiedliche Einsatzzwecke umgerüstet werden können. In
DE 21 33 779 wird ein Tragfahrzeug zur Aufnahme eines Erntebergungsgerätes vorgeschlagen, wobei dieses Grundfahrzeug prinzipiell auch für weitere Anwendungsfälle eingesetzt werden kann. Damit wird ein Konzept begründet, bei dem ein brückenartiges Bauteil die jeweiligen Ansatzgeräte über Kopplungselemente aufnehmen kann. Diese ein „Brücken-Konzept“ realisierende Konstruktion nach Art eines Gantrie-Systems ist auch bei Lösungen gemäß
US 5,092,422 ,
US 4,164,985 ,
DE 39 11 524 ,
WO 01/23241 ,
WO 2011/114016 und
CN 203851446 vorgesehen.
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Weitere bekannte Konstruktionen sind auf im Wesentlichen einstückige Träger gerichtet, wobei das Fahrgestell als ein zentraler Rahmen vorgesehen ist. Derartige Lösungen werden in
EP 0 331 070 ,
DE 24 43 915 ,
US 3,825,087 und
WO 90/07866 gezeigt. Auch in
EP 0 793 411 ist ein System mit einem umrüstbaren Fahrgestell bzw. einem Doppel-T-förmigen Rahmenaufbau vorgeschlagen. Ein länglicher zentraler Abschnitt dieser Tragstruktur ist dabei endseitig mit jeweils einem die Antriebsräder tragenden Abschnitt versehen. Diese seitlichen Abschnitte weisen obere Flächen auf, die im Wesentlichen koplanar mit der oberen Fläche des zentralen Abschnitts sind.
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In Ansehung dieser als Gantrie-Systeme bekannten Vielzahl von Maschinenkonstruktionen der Landtechnik wurde festgestellt, dass bei einer Bestückung der jeweiligen Tragstruktur mit variierenden Aggregaten bei einer in der Landtechnik bevorzugten Reihenbearbeitung von Ackerflächen nachteiliger Umrüstaufwand entsteht und ein Straßentransport der Systeme mit aufmontierten Aggregaten nur beschränkt durchführbar ist.
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Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Konzepts besteht darin, eine multifunktionale landwirtschaftliche Arbeitsmaschine zu schaffen, deren rahmenartige Tragstruktur in kompakt geschlossener Bauweise die Antriebs- und Steuerorgane für Anbaugeräte aufnimmt und dabei ein auch autonom bewegliches Gesamtsystem für eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Einsatzfällen sowie für jeweilige Phasen des Straßentransports bereitgestellt wird.
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Die erfindungsgemäße Ausführung der selbstfahrenden Arbeitsmaschine für die Landtechnik geht davon aus, dass eine mit den jeweiligen endseitigen Bodenabstützungen - die vorzugsweise in Form von paarweise gegenüberliegend angeordneten Radpaaren oder Fahrraupen vorgesehen sind - in der Straßenausrichtung positionierbare Tragstruktur nunmehr eine sich in Längsrichtung des Systems im Wesentlichen zwischen diesen Bodenabstützungen erstreckende vertikale Längsmittelebene definiert.
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In Ausrichtung zu dieser - als erfinderische Basis einer neuen Bauteilkombination zu bewertenden - Lage einer an sich bekannten vertikalen Längsmittelebene wird die Tragstruktur konzeptionell weiterentwickelt und optimiert. Diese bildet nunmehr einen mit zumindest einem asymmetrisch zur Längsmittelebene positionierbaren Basisträger versehenen Funktionsrahmen aus. Dabei ist vorgesehen, dass der Basisträger - ausgehend von einem in normierten Größen vorgegebenen Längenmaß der möglichen Fahrbreite(n) - mit dem zumindest einen Seitenträger in einem jeweiligen äußeren Teilungsdrittel dieses Längenmaßes der Fahrbreite verbunden ist. Damit wird eine in Bezug auf die Längsmittelebene asymmetrische Anordnung des Basisträgers als funktionale Grundkonstruktion definiert.
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Mit diesem im Wesentlichen bodenparallel ausrichtbaren und in Draufsicht E-, L- oder U-förmig ausführbaren Funktionsrahmen wird eine in Ansehung des Standes der Technik überraschend effektiv einsetzbare Basisstruktur vorgegeben. Diese ermöglicht eine auch in Ansehung der Vielzahl von Konstruktionen bekannter Gantrie-Systeme überraschende Verbesserung der Einsatzvielfalt. Der asymmetrische Funktionsrahmen ist einfach an komplexe landwirtschaftliche Aggregateanwendungen anpassbar. Dabei ist sowohl im Feldeinsatz als auch bei Straßenfahrten nur ein geringer Umrüstaufwand erforderlich. Diese Basisstruktur des Funktionsrahmens kann vor allem im Zusammenwirken mit GPS-gesteuerten automatischen Maschinenkonzepten und Aggregaten als ein anwenderspezifischer Grundträger optimal ausgerüstet und danach mit weitgehend beliebigen Anbaugeräten universell eingesetzt werden. Dabei sind variable Konzepte von vollautonomen Arbeitsmaschinen realisierbar.
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Ausgehend von den bisher üblichen Ausführungen eines „vertikalen unterfahrbaren U-Rahmens“ bei Gantrie-Systemen des Standes der Technik wird mit dem erfindungsgemäßen asymmetrischen Querträger-Seitenträger-Konzept ein wesentlich verbesserter Anwendungsumfang für Feld- und Straßeneinsätze durch ein kompaktes und effektiv ausgesteiftes Gesamtkonzept im Bereich der Stütz- und Kupplungsteile erreicht. Nunmehr ist eine Straßenfahrt der asymmetrischen U-Rahmen-Arbeitsmaschine auch mit angekoppelten Aggregaten möglich. Dabei können einfachere Einstellungen der Antriebsräder und/oder -raupen die Bedienung wesentlich vereinfachen. Der asymmetrische Funktionsrahmen weist eine verbesserte Stabilität in jedem Anwendungsfall auf. Dabei kann mit geringem Aufwand eine optimierte Lastverteilung durch effektive Ausnutzung eines erfindungsgemäß definierten Aufnahmeraumes zwischen den Trägern erreicht werden.
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Die optimale Umsetzung der Konstruktion sieht vor, dass in kompakter Bauweise der asymmetrische Basisträger des Systems mit zumindest einer Energieversorgungseinheit ausgerüstet ist. Diese an bzw. in dem Basisträger vorgesehene Energieversorgungseinheit wird dabei zu dem zumindest einen Anbaugerät geführt, ist mit dem Fahrantrieb koppelbar und gleichzeitig mit zumindest einem Kühler-Lüfter-System verbunden. Dabei ist vorgesehen, dass die Energieversorgungseinheit im Bereich der Seitenträger die hier vorgesehenen Antriebsaggregate aktivieren kann. Damit ist die angestrebte kompakte Konstruktion erreichbar.
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Eine vorteilhafte Ausführung des Basisträgers sieht vor, dass dieser nach Art eines „Hohlträgers“ ausgeführt ist. Dabei ist das System so aufgebaut, dass ein zumindest bereichsweise von Konturplatten umgriffener und die wesentlichen Funktionsteile des Systems aufnehmender Innenraum definiert wird. In diesem Innenraum kann mittels des Kühler-Lüfter-Systems ein Überdruck erzeugt werden, so dass bei effektiver Wärmeregulierung auch ein Verschmutzungsschutz erreicht wird. Es versteht sich, dass aus diesem Innenraum heraus zumindest der eine Antriebsstrang für die Anbaugeräte und/oder die Antriebsräder herausgeführt werden kann.
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Das Gesamtkonzept sieht auch vor, dass der mit zumindest einem der Seitenträger versehene Funktionsrahmen als eine modulare Einheit ausgebildet werden kann. Dabei ist vorgesehen, dass insbesondere ein Lösen der Seitenträger vom Basisträger möglich ist, derart, dass eine kompakte Demontage für denkbare Transporte erreicht werden kann. Ebenso ist vorgesehen, dass im Bereich der Konturplatten jeweilige modulare Segmente vorgesehen sind, so dass mit geringem Aufwand jeweilige Montageöffnungen freigebbar sind und dabei die Stabilität des Systems erhalten bleibt.
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Im Bereich der an den Seitenträgern vorgesehenen Bodenabstützungen ist der Funktionsrahmen mit zumindest jeweils einem Lenkzylinder versehen. Mit diesem sind jeweilige die Straßen- oder Feldfahrrichtung vorgebende Fixierpositionen für die Fahrraupen ansteuerbar. Dabei ist vorgesehen, dass mechanische Rastelemente eine fahrstabile Festlegung vorgeben.
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Die vorzugsweise als Bodenabstützung vorgesehenen Fahrraupen definieren innerhalb ihrer Bewegungsbahn einen inneren Stützraum, in dem die Antriebskomponenten effektiv platziert werden können. Es ist vorgesehen, dass im inneren Stützraum insbesondere ein E-Motor mit Planetengetriebe angeordnet wird. Diese Baugruppe ist dabei so angeordnet, dass eine seitlich überstandsfreie, unterhalb der Breite der Fahrraupen verlaufende Einbaulage erreicht ist und damit Beschädigungen effektiv vermeidbar sind.
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Für eine effektive Krafteinleitung im Bereich der Fahrraupen ist vorgesehen, dass die Bodenabstützungen einen in eine vertikale Hohlwelle als stützende Lenkwelle eingreifenden Hubzylinder aufweisen. Mit dieser Stützverbindung sind auch hohe Gewichtsbelastungen effektiv aufnehmbar.
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Für eine weitgehend automatische Kopplung von Anbaugeräten ist der Basisträger mit jeweiligen Twistlock-Verbindern versehen, so dass Standardbauteile effektiv eingesetzt werden können. Im Bereich des optional vorgesehenen Fahrerhauses des Systems ist vorgesehen, dass mittels einer schwenkbaren Stützverbindung unterschiedliche Nutzungspositionen für das Fahrerhaus vorgegeben werden können.
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Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dazu werden die beiliegenden Zeichnungen zur Erläuterung herangezogen. Die Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Tragstruktur für eine modulare Arbeitsmaschine,
- 17 eine schematische Darstellung des Systems mit in den Basisträger integrierten Baugruppen,
- 18 und 19 jeweilige Detaildarstellungen von Baugruppen des Antriebs und der Belüftung des Systems,
- 20 eine Prinzipdarstellung der Teilung des modularen Systems,
- 21 eine Querschnittsdarstellung des Basisträgers,
- 22 bis 26 jeweilige Detaildarstellungen von Lenk- und Stützbaugruppen im Bereich der Antriebsraupen, und
- 27 eine Ausschnittsdarstellung im Bereich einer Twistlock-Verbindung für Anbaugeräte.
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Ein grundlegendes Prinzip einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine für die Landwirtschaft ist in 1 dargestellt. Diese ein landwirtschaftliches Gantrie-System bildende Arbeitsmaschine 1 weist eine Tragstruktur T auf, die ihrerseits jeweilige Anbaugeräte 2 aufnehmen kann, zumindest ein Antriebsaggregat 3 mit Steuerungsbaugruppe 4 aufweist und mittels endseitiger Bodenabstützungen B, B' auf dem Untergrund 5 beweglich ist. Diese Tragstruktur T bildet dabei mit zumindest einem Basisträger 6 als weitgehend zentral verlaufende Baugruppe das landwirtschaftliche Gantrie-System, das im Bereich des Anbaugerätes 2 an variierbare Arbeitsaufgaben angepasst werden kann. Ausgehend von der Arbeitsausrichtung des Systems - mit einer Arbeitsbreite AB - können derartige Gantrie-Systeme in die eine Fahrbreite FB definierende Straßenausrichtung (Fahrtrichtung FS) umgerüstet werden. Dazu nutzt die Tragstruktur T die am zentralen Basisträger 6 vorgesehenen Seitenträger ST, ST' mit den Bodenabstützungen B, B'.
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Die selbstfahrende Arbeitsmaschine 1 basiert erfindungsgemäß auf einer Bauteilkombination, mit der die bekannten Tragstrukturen T von Gantrie-Systemen der Landwirtschaft verbessert werden. Nunmehr ist vorgesehen, dass in Straßenausrichtung mit Fahrtrichtung FS der Arbeitsmaschine 1 die endseitig am Basisträger 6' angeordneten Bodenabstützungen B, B' eine sich zwischen diesen erstreckende vertikale Längsmittelebene M definieren. In Relation zu dieser für die Straßenausrichtung funktionalen Längsmittelebene M ist die Tragstruktur erfindungsgemäß als ein Funktionsrahmen FR mit asymmetrischem Basisträger 6' ausgebildet.
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Daraus folgt eine Vielzahl konstruktiv möglicher Gestaltungen, bei denen ausgehend von einem auch variablen Maß der möglichen Fahrbreite(n) FB eine Optimierung der Lage des Basisträgers 6' mit Blick auf die Stabilität des Bauteil-Verbund-Systems möglich wird. Es hat sich gezeigt, dass der Basisträger 6' insbesondere in einem jeweiligen äußeren Teilungsdrittel TD, TD' dieses Längenmaßes FB mit dem zumindest einen Seitenträger ST, ST' verbunden werden kann.
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Ausgehend von dem erfindungsgemäßen Konzept des asymmetrischen Funktionsrahmens FR ergibt sich damit die Möglichkeit, dass dessen im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung FS bzw. Längsmittelebene M verlaufender Basisträger 6' eine durchgehende seitliche Bezugsfläche 9 bilden kann. Diese wird dann für eine einzuhaltende, maximal zulässige Fahrbreite - gemäß Längenmaß FB - als Ausgangsebene herangezogen.
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Die konstruktive Umsetzung des Gesamtkonzepts gemäß 1 führt zu einer integrierten Bauweise im Bereich des Basisträgers 6, wie dies beispielhaft in 17 dargestellt ist. Dabei wird deutlich, dass im Bereich des Basisträgers 6 vorzugsweise eine „doppelte“ Energieversorgung mit zwei im Wesentlichen symmetrischen Einheiten 31, 31' vorgesehen ist. Aus der Detaildarstellung gemäß 18 wird deutlich, dass die Energieversorgungseinheit 31 mit einem Antriebsaggregat 3' versehen ist, das über einen Antriebsstrang 32 zu dem zumindest einen Anbaugerät 2 geführt ist. Andererseits ist das Antriebsaggregat 3' so ausführbar, dass mittels der Verbindung 33 ein jeweiliger Fahrantrieb 34, 34' im Bereich der Fahrraupen 14, 14' aktivierbar ist.
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Aus einer weiteren Detaildarstellung gemäß 19 wird deutlich, dass das vorbeschriebene Antriebskonzept auch mit einem Kühler-Lüfter-System 35 verbunden werden kann. Dieses insbesondere in den Bereich der Seitenträger ST, ST' integrierte Kühler-Lüfter-System 35 ist bezüglich des Arbeitsraumes des Systems so angeordnet, dass vergleichsweise saubere Ansaugluft AL in das System angesaugt werden kann. Mit dieser Ansaugluft AL kann neben der Kühlung von Antriebsaggregaten die Verschmutzung weiterer Baugruppen effektiv vermieden werden. Dabei sind variable Umlenkungen der Druckluft DL zum Bereich der Anbaugeräte 2 hin vorgesehen. Das Konzept des weitgehend geschlossenen Basisträgers 6 kann dabei auch mit Zusatzleitungen ZL versehen sein, so dass im Innenraum des Basisträgers 6 weitere Teilluftströme nutzbar sind.
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In 21 zeigt eine Prinzipdarstellung den Querschnittsaufbau des Basisträgers 6, wobei dieser einen zumindest bereichsweise von Konturplatten 36, 37 umgriffenen und Funktionsteile FT (17) des Systems aufnehmenden Innenraum 38 definiert. Wie bereits in Zusammenschau mit 19 erörtert, kann in diesem Innenraum 38 mittels des Kühler-Lüfter-Systems 35 ein Überdruck erzeugt werden, wobei auch zusätzliche Luftführungen 39 denkbar sind. Der Innenraum 38 ist dabei so definiert, dass aus diesem heraus der Antriebsstrang 32 für das zumindest eine Anbaugerät 2 herausgeführt werden kann.
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Dabei ist der Funktionsrahmen FR sowohl in den Details gemäß 21 als auch den einzelnen Baugruppen als modulare Einheit ausgebildet. Die Konturplatten 38, 39 sind über lösbare Verbindungen 40, 40' so konzipiert, dass im Bedarfsfall Montageöffnungen für die innen liegenden Aggregate problemlos freigebbar sind. In 20 ist der modulare Aufbau im Bereich der Seitenträger ST dargestellt, wobei deutlich wird, dass der Basisträger 6 im Bereich einer Teilungsebene TS von weiteren Baugruppen trennbar ist und damit eine für Transportzwecke optimale Teilung erreichbar ist.
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Aus den Darstellungen gemäß 22 bis 26 ergeben sich konstruktive Gestaltungen im Bereich der jeweiligen Bodenabstützungen B, B'. Dabei wird deutlich, dass die Stützkonstruktion 41 eine vertikale Hochachse 42 definiert, um die die Fahrraupe 14 so schwenkbar ist, dass die vorbeschriebenen unterschiedlichen Nutzungs- bzw. Fahrpositionen erreicht werden können. Durch eine entsprechende Hubbewegung in Pfeilrichtung 43 kann mittels eines Lenkzylinders 44 eine Stellbewegung im Bereich einer Lenkscheibe 45 so realisiert werden, dass entsprechende Rastelemente eine Fixierung in der vorgesehenen Position ermöglichen. Zusätzlich zu diesem Einstellsystem ist im Bereich der vertikalen Hochachse 42 eine Lenkwelle 46 vorgesehen, die mit einem Hubzylinder 47 zusammenwirkt, der im Bereich einer Durchgriffsöffnung 48 in die Lenkwelle hineingeführt ist. Mit diesem Stützsystem sind insbesondere hohe Fahr- und Druckbelastungen im Bereich der Bodenabstützungen B, B' aufnehmbar. In 24 ist das vorbeschriebene System mit den Teilen im Bereich der Lenkscheibe 45 und des Hubzylinders im Bereich der Lenkwelle nochmals in einer Querschnittsdarstellung veranschaulicht.
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Aus den Darstellungen in 25 und 26 wird der Detailaufbau im Bereich des Antriebs 34 deutlich. Die in 25 perspektivisch dargestellte Fahrraupe 14 definiert dabei einen von deren Bewegungsbahn BB definierten Stützraum 50, in dem als Antrieb 34 ein E-Motor 51 mit Planetengetriebe 52 vorgesehen ist. Aus 26 wird dabei deutlich, dass diese Baugruppe im Bereich des Antriebs 34 überstandsfrei unter der Breite 53 der Fahrraupe 14 verläuft.
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In 27 ist ein weiteres Detail im Verbindungsbereich 32 für das Anbaugerät 2 dargestellt. Dabei ist vorgesehen, dass der Basisträger 6 im Bereich jeweiliger Twistlock-Verbinder 54 für eine weitgehend automatische Kopplung von Anbaugeräten 2 ausgebildet ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Systems sieht vor, dass das Fahrerhaus 19 (1) im Bereich seiner Stützverbindung zum Funktionsrahmen FR hin eine Schwenkung gemäß Pfeil 55 ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2133779 [0002]
- US 5092422 [0002]
- US 4164985 [0002]
- DE 3911524 [0002]
- WO 0123241 [0002]
- WO 2011/114016 [0002]
- CN 203851446 [0002]
- EP 0331070 [0003]
- DE 2443915 [0003]
- US 3825087 [0003]
- WO 9007866 [0003]
- EP 0793411 [0003]
