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Zapfwellenantriebseinrichtung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zapfwellenantriebseinrichtung,
wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 als bekannt vorausgesetzt wird.
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Vor allem in der Landwirtschaft werden häufig Geräte verwendet, die
keine eigene Antriebseinrichtung aufweisen, sondern bei Bedarf an eine mit einer
sogenannten Zapfwelle versehene Antriebseinrichtung, gewöhnlich einen Ackerschlepper,
angeschlossen werden. Mit fortschreitender Mechanisierung und wachsender Anzahl
der zur Verfügung stehenden Zapfwellengeräte, wie Pumpen, Kompressoren u.a.m., tritt
immer häufiger der Fall ein, daß ein bestimmtes Zapfwellengerät benötigt wird, der
Schlepper jedoch anderweitig im Einsatz ist. Für viele Zwecke ist außerdem ein Schlepper
als Zapfwellenantrieb erheblich überdimensioniert und daher, ganz abgesehen vorn
Platzbedarf, unwirtschaftlich.
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Es ist zwar auch schon eine Zapfwellenantriebseinrichtung bekannt,
die einen Elektromotor sowie ein Untersetzungsgetriebe enthält, welche auf einer
Art von nichtselbstfahrenden Karren angeordnet sind. Diese bekannte Zapfwellenantriebseinrichtung
hat jedoch ebenfalls einen unbefriedigenden Wirkungsgrad und eignet sich nicht zum
Antrieb von Zapfwellengeräten relativ hoher Nenndrehzahl, die in jüngerer Zeit für
neue Anwendungen entwickelt wurden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
eine kompakte, betriebssichere, wirtschaftliche und vielseitiger einsetzbare "Universal"-Zapfwellenantriebseinrichtung
zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Zapfwellenantriebseinrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Zapfwelleneinrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die vorliegende Zapfwellenantriebseinrichtung ist kompakt, leicht
transportabel und wirtschaftlich. Vor allem wegen des in Kombination mit einem Elektromotor
verwendeten speziellen Planetengetriebes läßt sie sich für eine Vielzahl verschiedener
Zapfwellengeräte, die unterschiedliche Antriebsdrehzahlen erfordern, verwenden und
zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Zapfwellenantriebseinrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte Gesamtansicht einer Zapfwellenantriebseinrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht
eines Teiles der Zapfwellenantriebseinrichtung gemäß Fig. 1, wobei das Planetengetriebe
oberhalb und unterhalb der Wellenachse in den zwei verschiedenen Betriebsstellungen
dargestellt ist; Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Teil der
Zapfenwellenantriebseinrichtung; Fig. 4 einen Querschnitt in einer Ebene IV-IV der
Fig. 2 und Fig. 5 einen Querschnitt des Planetengetriebes in einer Ebene V-V der
Fig. 2.
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Die in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Zapfwellenantriebseinrichtung enthält einen Rahmen 10, der mit zwei
Rädern 12, zwei Füßen 14 und einem bügelförmigen- Griff 16 eine Art von Karren bildet.
Der Rahmen 10 enthält eine stabile Grundplatte 18, z.B. aus Aluminiumguß, an der
Achsstummel 20 für die Räder 12 sowie rohrförmige Führungen 22 für eine als Ganzes
mit 24 bezeichnete Halterungsvorrichtung für ein durch eine Zapfwelle anzutreibendes
Gerät 26 (11Zapfwellengerät") angebracht sind. Vorzugsweise sind die Führungen 22
und die Grundplatte 18 sowie die Halterungen für Achsstummel 20 einstückig z.B.
aus Aluminium gegossen. Die Grundplatte 18 hat eine ebene Oberseite 18a, auf der
ein Lagerbock 28 mit einem Gehäuse
27 und Lagern 29 für eine Zapfwelle
30 sowie ein Elektromotor 32, z.B. ein 3 kW-Drehstrommotor, montiert sind. Der Lagerbock
befindet sich am radseitigen Ende, der Elektromotor am griffseitigen Ende der Grundplatte.
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Zwischen die Abtriebswelle 32a des Elektromotors 32 und die Zapfwelle
30 ist ein Schaltgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe 34, geschaltet, das,
wie unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 5 noch erläutert werden wird, zwischen
zwei Stellungen derart umschaltbar ist, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen
der Abtriebswelle des Elektromotors 32 und der Zapfwelle 30 einmal 1:1 (Fig. 2 unten)
und das andere Mal 3:1 (Fig. 2 oben) beträgt. Bei einer Nenn-Drehzahl von 1500 U/min
des Elektromotors 32 stehen dann an der Zapfwelle 30 wahlweise eine Drehzahl von
1500 U/min für schnell laufende Zapfwellengeräte oder eine Drehzahl von 500 U/min
für Zapfwellengeräte normaler Nenndrehzahl zur Verfügung.
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Die Kombination von Elektromotor und Planetengetriebe ergibt eine
besonders kompakte, raumsparende und effektive Antriebseinrichtung, mit der hohe
Drehmomente übertragen werden können.
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Die Halterungsvorrichtung 24 (Fig. 3 und 4) für die verschiedenen
anschließbaren Zapfwellengeräte, wie Wasserpumpe, Kompressor, Pumpe für Hochdruckreiniger,
Vakuumpumpe und dergleichen enthält zwei Anschlagträgerrohre 36 und 38, die jeweils
in einer der Führungen 22 axial verschiebbar gelagert und durch Klemmschrauben 40
feststellbar sind. Die Anschlagträgerrohre weisen an ihren äußeren Enden jeweils
einen Anschlag 36a bzw. 38a auf.
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Die Anschläge 36a, 38a sind etwa L-förrnig und enthalten einen am
zugehörigen Anschlagträgerrohr radial ansetzenden Schenkel 36b, 38b und ein dann
wieder axial verlaufendes Stück 36c, 38c. Das axiale Stück 38c des Anschlags 38a
bildet einen zapfenförmigen Vorsprung 38d, der in eine entsprechende Ausnehmung
42 des Zapfwellengerätes 26 eingreifen kann. Als Ausnehmung 42 kann ein versenktes
Schraubenloch dienen. Das axial verlaufende Stück 36c des Anschlags 36a bildet an
seiner Stirnseite eine ebene Anschlagfläche oder kann wie der Anschlag 38a einen
zapfenförmigen Vorsprung 36d aufweisen.
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In den Anschlagträgerrohren 36 und 38 sind Klemmstangen 44, 46 verschiebbar
gelagert. Die Anschlagträgerrohre weisen in der Nähe ihres vorderen Endes Bohrungen
48 auf und die Klemmstangen 44 und 46 sind mit einer Reihe entsprechender Bohrungen
50 versehen, so daß die Anschlagträgerrohre und die Klemmstangen durch einen die
Bohrungen 48 und eine Bohrung 50 durchsetzenden Stift oder Vorstecker (nicht dargestellt)
in Bezug aufeinander fixiert werden können.
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Die Klemmstangen 44 und 46 haben an ihren äußeren Enden radial vorspringende
Teile 44a bzw. 46a mit einem Gewinde, in dem jeweils eine Klemmschraube 52 bzw.
54 sitzt.
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Die Klemmschrauben 52 und 54 können jeweils ein dem Vorsprung 36d
bzw. 38d entsprechendes stiftförmiges Ende 52a bzw. 54a aufweisen, die in eine entsprechende
Ausnehmung des Zapfwellengerätes 26 eingreifen oder als flacher, nur kraftschlüssig
wirkender Anschlag ausgebildet sein.
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Nachdem die Anschlagträgerrohre mit den zugehörigen Klemmstangen durch
einen Stift oder Vorstecker verbunden sind, kann die verbundene Anordnung um ihre
Achse geschwenkt werden, um die Vorsprünge 38d und 54a in
Deckung
mit entsprechenden Vertiefungen im Zapfwellengerät 26 zu bringen. Das Zapfwellengerät
wird dann durch Anziehen der Klemmschrauben 40 und 54 fixiert. Dadurch, daß das
Zapfwellengerät 26, wie in Fig. 4 dargestellt ist, in Drehrichtung (Pfeil) durch
die Anordnung 38-46 der Halterungsvorrichtung 24 abgestützt wird, tritt eine Entlastung
der Lager des Zapfwellengerätes 26 ein, wodurch dessen Lebensdauer verlängert wird.
Um eine wirksame Abstützung des Zapfwellengerätes zu gewährleisten ist die Halterungsvorrichtung
24, wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, so bemessen und angeordnet, daß
der Schenkel 38b sowie der Teil 46a sich im wesentlichen tangential von der Angriffsstelle
am Zapfwellengerät 26 weg erstrecken.
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Die Halterungsvorrichtung 24 ermöglicht es offensichtlich, Zapfwellengeräte
26 verschiedener Abmessungen und Konstruktionen sicher zu haltern und ein Fluchten
der Zapfwelle mit der angetriebenen Welle des Zapfwellengerätes zu gewährleisten.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Zapfwellenantriebseinrichtung,
welches maßgeblich zum kompakten Aufbau und hohen Wirkungsgrad beiträgt, stellt
das als Schaltgetriebe ausgebildete Planetengetriebe 34 dar. Das Planetengetriebe
34 (Fig. 2 und 5) enthält ein mit der Abtriebswelle 32a des Elektromotors 32 verbundenes
Sonnenrad 60, ferner Planetenräder 62, welche auf einem Planetenträger 64 drehbar
gelagert sind, der seinerseits mit der Zapfwelle 30 verbunden ist, und ein Kronenrad
66, welches mit einem Getriebegehäuse 68 verbunden ist. Das Getriebegehäuse 68 mit
dem Kronenrad 66 ist auf Nabenhülsen 60a bzw. 64a des Sonnenrades 60 bzw. Planetenträgers
64 axial verschiebbar. In einer ersten, in Fig. 2 oberhalb der Wellenachse 70 dargestellten
Stellung ist das Gehäuse 68 mit dem Kronenrad 66 zum Elektromotor 32
hin
verschoben, so daß ein von der Stirnseite des Motors 32 vorspringender Zapfen 72
in ein entsprechendes Loch 74 in der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses
eingreift. In dieser Stellung wird das Gehäuse durch einen Vorstecker 76 arretiert.
Beim Antrieb des Sonnenrades 60 durch den Elektromotor 32 rollen dann die Planetenräder
62 auf dem feststehenden Kronenrad 66 ab, so daß der Planetenträger 64 und damit
die Zapfwelle 30 mit einer gegenüber der Drehzahl des Elektromotors 32 um beispielsweise
den Faktor 3 herabgesetzten Drehzahl von z.B. 500 U/Min angetrieben wird.
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In der anderen, in Fig. 2 unterhalb der Wellenachse 70 dargestellten
Stellung ist das Gehäuse 68 aus den Zapfen 72 ausgerückt und durch eine Rastvorrichtuny
78 in seiner zum Lagerbock 28 hin verschobenen Stellung arretiert. Die Planetenräder
62 sind am Planetenträger 64 durch Wellenstummel 80 gelagert, die über d-ie Planetenräder
62 vorstehen und in der in Fig. 2 nach links verschobenen Stellung des Gehäuses
68 in Löcher 82 eingreifen, welche innen in der einen, dem Elektromotor benachbarten
Stirnwand des Gehäuses 68 gebildet sind. In dieser Stellung ist also der Planetenträger
64 über das Gehäuse 68, das sich nun drehen kann, bezüglich des Kronenrads 66 arretiert,
so daß die Zapfwelle 30 direkt, also mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 vom Elektromotor
32 angetrieben wird.
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Das Planetengetriebe kann also durch einfaches Verschieben des Gehäuses
68 zwischen den Ubersetzungsverhältnissen 3:1 und 1:1 umgeschaltet werden, so daß
eine hohe Drehzahl von beispielsweise 1500 U/min für den Antrieb schnell laufender
Zapfwellengeräte sowie eine herabgesetzte Drehzahl von beispielsweise 500 U/min
für Zapfwellengeräte mit normaler Nenndrehzahl zur Verfügung stehen.
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Das beschriebene Planeten-Schaltgetriebe ist robust, einfach im Aufbau
sowie in der Bedienung und zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, so
daß ein sehr hoher Anteil der Leistung des Elektromotors 32 an der Zapfwelle 30
zur Verfügung steht. Man kommt daher bei vorgegebener Nennantriebsleistung der Zapfwellengeräte
mit einem relativ kleinen und damit preiswerten Elektromotor aus. Anstelle des Elektromotors
kann gewünschtenfalls auch ein Verbrennungsmotor verwendet werden.
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Das Gehäuse 68 des Planetengetriebes 34 kann als Riemenscheibe ausgebildet
sein und dann eine etwas ballige Oberfläche haben.
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Wenn das Zapfwellengerät eine Kette hat, um ein Mitdrehen des Gerätes
mit der Zapfwelle zu verhindern, so kann diese Kette einfach urn die zugseitige
Klemmstange geschlungen und mit dem üblicherweise vorhandenen Karabiner befestigt
werden.
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