-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Endantrieb und ist
insbesondere auf einen Endantrieb für ein landwirtschaftliches
Fahrzeug anwendbar, wie zum Beispiel einen Mähdrescher.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Der
Endantrieb eines Mähdreschers
ist ein Getriebe, das nicht nur das Antriebs-Drehmoment an die Räder überträgt, sondern auch das Gewicht
der Erntemaschine trägt.
Ein Endantrieb, der diese Forderungen erfüllt, ist in
1 gezeigt,
wobei dies ein typischer Endantrieb in der derzeitigen Produktion ist.
Ein derartiger typischer Endantrieb ist weiterhin in der
US 4 003 444 beschrieben.
-
Ein
derartiger Endantrieb umfasst ein Gehäuse, in dem eine Rad-Welle
drehbar gelagert ist. Eine Eingangswelle, die ebenso in dem Gehäuse gelagert
ist, treibt die Rad-Welle über
Zähne an.
Das Gewicht der Erntemaschine übt
ein durch die Radlast hervorgerufenes Biegemoment auf die Rad-Welle aus,
wodurch bewirkt wird, dass sich seine Achse aus einer parallelen
Ausrichtung mit der Achse der Eingangswelle heraus bewegt wird.
Eine derartige Fehlausrichtung beschleunigt die Abnutzung der Zahnräder, die
die zwei Wellen für
eine Drehung miteinander koppeln. Die Lösung dieses Problems wird dadurch
erschwert, dass das durch die Radlast hervorgerufe Biegemoment,
das diese Fehlausrichtung hervorgeruft, nicht konstant ist, sondern
durch Faktoren wie zum Beispiel das Gewicht des geernteten Erntegutes
in dem Körnertank,
die Art des Reifens, mit dem das Rad versehen ist, und die Feldbedingungen
beeinflusst wird.
-
Die
GB 351 648 beschreibt ein
Kraftschaltgetriebe, bei dem Unregelmäßigkeiten der Ausrichtung zwischen
der Antriebswelle des Motors und dem Getriebemechanismus auftreten
können.
Eine Fehlausrichtung zwischen der Antriebswelle und dem Getriebemechanismus
macht es schwierig, eine befriedigende Kupplung zwischen den zwei
Wellen zu erzielen und beschleunigt die Abnutzung der Zähne der Kupplungs-Wellen.
Diese beschleunigte Abnutzung wird dadurch verhindert, dass die
Antriebswelle mit sich nach außen
erstreckenden in Längsrichtung
gekrümmten
Zähnen
versehen wird. Diese Zähne
sind für
den Eingriff mit damit zusammenwirkenden, sich nach innen erstreckenden
Zähnen
ausgebildet, die in einer Bohrung in einem Ritzel des Schaltmechanismus
ausgebildet sind. Dies ermöglicht
es, dass die relativen Richtungen der Achsen der Antriebswelle des
Motors und der Welle des Getriebemechanismus sich um einen kleinen
Winkel ändern.
-
Die
GB 351 648 löst jedoch
nicht das Problem der Abnützung
aufgrund einer Fehlausrichtung beim Wellen, die parallel sind, jedoch
einen seitlichen Abstand voneinander aufweisen.
-
Die
US-A-5 911 286 bezieht
sich auf Halbwellen-Baugruppen zur Übertragung eines Drehmomentes
auf die Räder
eines Fahrzeuges unter Verwendung unabhängiger Hinterradaufhängungen
vom Schwingachsen-Typ. Jedes Rad kann sich unabhängig von dem anderen Rad durch
die Verbindung einer keilverzahnten Kronengelenk an dem Rad, eines Kardangelenkes
an dem Getriebeausgang und einer unabhängigen Schwenkachsen-Aufhängung bewegen,
die Lenker-Arme einschließt.
-
Obwohl
diese Anmeldung die Verwendung von mit keilverzahnten Kronengelenken
an den Rädern
beschreibt, sind diese dazu bestimmt, eine relative Winkelbewegung
zwischen der Achswelle und der Antriebswelle zu ermöglichen,
und es dem Rad zu ermöglichen,
sich auf und ab zu bewegen und und zurückzuprallen. Sie sind nicht
zur Verringerung einer Abnutzung bestimmt.
-
Aufgrund
der seitlichen Versetzung und der Konstruktion des Endantriebs eines
landwirtschaftlichen Fahrzeuges liegt die Abnutzung der miteinander
kämmenden
Zähne des
Endantriebs aufgrund des durch die Radlast hervorgerufenen Biegemomente
an einer Stelle, die von der entfernt ist, an der die tatsächliche Fehlausrichtung
auftritt. Die Fehlausrichtung tritt zwischen den Zähnen der
Rad-Welle und dem
Vorgelege-Zahnrad auf, während
die miteinander kämmenden
Zähne zwischen
dem Vorgelege-Zahnrad und der Eingangswelle der vergrößerten Abnutzung
ausgesetzt sind. Eine Implementierung der Lösung, wie sie in der
GB 351 648 oder der
US-A-5 911 286 vorgeschlagen
ist und die Verwendung von gekrümmten
Zähnen
an der Kupplung, an der die tatsächliche
Abnutzung auftritt, und somit zwischen den miteinander kämmenden
Zähnen
des Vorgelege-Zahnrades
und der Eingangswelle, ist nicht möglich, weil lediglich zwei
oder drei Zähne
miteinander kämmen
und den erforderlichen Antrieb von der Eingangswelle auf das Vorgelege-Zahnrad übertragen.
Wenn diese Zähne
durch ausreichend gekrümmte
Zähne ersetzt
würden,
um die Fehlausrichtung des Vorgelege-Zahnrades aufzunehmen, so würde die
Kontaktfläche
zwischen den miteinander kämmenden
Zähnen
zu klein sein, um in ausreichender Weise den Antrieb auf das Umfangs-Zahnrad
zu übertragen.
-
Ziel der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung ist daher auf die Schaffung eines Endantriebes
gerichtet, der für
ein landwirtschaftliches Fahrzeug geeignet ist, und der weniger
zu einer Abnutzung aufgrund einer Zahnrad-Fehlausrichtung neigt,
wobei die Abnutzung an einer anderen Stelle auftritt, als die Fehlausrichtung der
Zahnräder.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Endantrieb für
ein landwirtschaftliches Fahrzeug geschaffen, der ein Gehäuse, eine
Rad-Welle, die in dem Gehäuse
mit Hilfe von zwei Traglagern gelagert ist, die mit Abstand voneinander
entlang der Länge der
Rad-Welle angeordnet sind, eine Eingangswelle, die drehbar in dem
Gehäuse
mit ihrer Achse parallel zu der der Rad-Welle, jedoch seitlich versetzt
gegenüber
dieser angeordnet ist, und ein Vorgelege-Zahnrad aufweist, das mit
der Rad-Welle mit Hilfe einer keilverzahnten Kupplung verbunden
ist, die zwischen den Traglagern der Rad-Welle angeordnet ist, und das
aussenliegende Zähne
aufweist, die mit Zähnen auf
der Eingangswelle kämmen,
um ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Rad-Welle zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass die keilverzahnte Kupplung zwischen
dem Umfangs-Zahnrad und der Rad-Welle kugelförmig ist.
-
Es
ist üblich,
eine gekrümmte
keilverzahnte Kupplung als „kugelförmig" zu bezeichnen, doch
sollte dieser Ausdruck nicht in einem wörtlichen Sinne verstanden werden,
das heißt
mit anderen Worten, dass die Keilverzahnung keinen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt
haben muss. Die Keilverzahnung muss lediglich gekrümmt oder
kronenförmig
in der Axialebene der Rad-Welle sein, um es der Rad-Welle zu ermöglichen,
sich um eine Achse zu drehen, die nicht parallel zu der Drehachse
des Vorgelege-Zahnrades ist, ohne dass die Beanspruchung auf die
Zähne vergrößert wird.
Auf diese Weise kann sich die Rad-Welle um eine Achse aufgrund des durch
die Radlast hervorgerufen Biegemomentes drehen, während keine
Kraft ausgeübt
wird, die bewirkt, dass sich die Drehachse des Vorgelege-Zahnrades außer Ausrichtung
der der Eingangswelle bewegt. Die Zähne auf dem Vorgelege-Zahnrad,
die dieses für
eine Drehung mit der Eingangswelle kuppeln, werden daher keiner
vergrößerten Abnutzung ausgesetzt.
-
Vorzugsweise
sind die Keilverzahnungen auf der Rad-Welle von der Drehachse der
Rad-Welle fort konvex, das heißt
der keilverzahnte Bereich der Rad-Welle, der in Eingriff mit der
Keilverzahnung des Umfangs-Zahnrades steht, ist tonnenförmig, statt
zylindrisch zu sein.
-
Es
ist alternativ oder zusätzlich
möglich, dass
die inneren Keilverzahnungen des Umfangs-Zahnrades konvex in Richtung
auf die Drehachse der Rad-Welle sind.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nunmehr weiter in Form eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 ein
Schnitt eines bekannten Endantriebes ist, und
-
2 ein
der 1 ähnlicher
Schnitt ist, der einen Endantrieb der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
-
Der
Endantrieb nach 1 umfasst ein Gehäuse 10,
in dem eine Rad-Welle 12, die mit einem Radflansch 14 versehen
ist, drehbar mit Hilfe von zwei Kegelrollenlagern 16 und 18 gelagert
ist, die sowohl als radiale als auch als axiale Drucklager dienen.
Eine Eingangswelle 20, die in gleicher Weise in dem Gehäuse 10 mit
Hilfe von zwei Kegelrollenlagern 22 und 24 gelagert
ist, treibt die Rad-Welle 12 über Zähne an, die mit Zähnen 32 auf
einem Vorgelege-Zahnrad 26 kämmen. Das Vorgelege-Zahnrad 26 könnte im
Prinzip einstückig
mit der Rad-Welle 12 gebildet sein, weil dies jedoch in
der Herstellung schwierig sein würde,
wird sie statt dessen getrennt geformt und für eine Drehung mit der Rad-Welle 12 mit
Hilfe einer geraden Keilverzahnung 30 gekoppelt.
-
Das
Gewicht der Erntemaschine, das auf den Radflansch 14 wirkt, übt ein durch
die Radlast induziertes Biegemoment auf die Rad-Welle 12 aus, das
im Sinne eines Schwenkens dieser Welle in Richtung des Pfeils 34 wirkt
und dazu führt,
dass sich ihre Achse aus einer parallelen Ausrichtung mit der Achse
der Eingangswelle 20 heraus bewegt. Eine derartige Fehlausrichtung
beschleunigt die Abnutzung der Zahnradzähne, die die zwei Wellen 20 und 12 für eine Drehung
miteinander koppeln, das heißt die
Zähne 32.
die das Vorgelege-Zahnrad 26 für eine Drehung mit der Eingangswelle 20 koppeln.
-
Der
Endantrieb gemäß der Erfindung,
der in 2 gezeigt ist, ist allgemein ähnlich dem nach 1,
und um eine unnötige
Wiederholung zu vermeiden, sind Bauteile, die gleich denen sind,
wie sie weiter oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugsziffern
versehen und werden hier nicht nochmals beschrieben.
-
Die
in 2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich von dem bekannten Endantrieb nach 1 dadurch,
dass die keilverzahnte Kupplung 30' zwischen der Rad-Welle 12 und
dem Vorgelege-Zahnrad 26 kugelförmig ist. Die Keilverzahnungen
auf der Rad-Welle 12 sind geringfügig gekrümmt, um nach außen hin
konvex zu sein. Als Ergebnis ist der keilverzahnte Abschnitt der
Rad- Welle 12,
statt zylindrisch wie beim Stand der Technik zu sein, tonnenförmig. Obwohl
dies im Sinne einer Verringerung des Überlappungsbereiches zwischen
den Keilverzahnungen auf dem Umfangs-Zahnrad 26 und den
Keilverzahnungen auf der Rad-Welle 12 führt, beeinflusst diese Verringerung
der Kontaktfläche
die Lebensdauer der keilverzahnten Kupplung 30' nicht. Die
Krümmung
der Keilverzahnung ermöglicht
es jedoch der Achse der Rad-Welle 12, sich aus der Ausrichtung
mit der Achse des Umfangs-Zahnrades 26 zu bewegen, ohne
dass zusätzliche
Beanspruchungen auf dem Zahnradeingriff 32 hervorgerufen
werden.
-
Im
Fall des bekannten Endantriebs nach 1 haben die
geradlinigen Keilverzahnungen 30 die Neigung, die Drehachse
des Vorgelege-Zahnrades 26 zu schwenken, so dass dieses
nicht mehr parallel zur Achse der Eingangswelle 20 ist.
Wenn dies eintritt, so ergibt sich eine zusätzliche Abnutzung an den miteinander
kämmenden
Zähnen 32.
Bei der vorliegenden Erfindung führt
die Fähigkeit
der Achse der Rad-Welle 12, sich gegenüber der Achse des Vorgelege-Zahnrades 26 zu
verschwenken, dazu, dass sich das Vorgelege-Zahnrad immer um eine
Achse parallel zu der der Eingangswelle dreht.
-
Statt
die Rad-Welle 12 mit nach außen hin konvexen Keilverzahnungen
zu versehen, oder zusätzliche
hierzu, ist es möglich,
die innenliegenden Keilverzahnungen auf dem Vorgelege-Zahnrad 26 so zu
formen, dass sie in Richtung auf die Drehachse der Rad-Welle konvex
sind. Es ist nicht wichtig, welcher der zwei Sätze von Keilverzahnungen konvex ist,
solange sich die Achse der Rad-Welle außer Ausrichtung mit der Achse
des Vorgelege-Zahnrades 26 bewegen kann.
-
Es
ist somit aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, dass die
Erfindung es durch eine einfache Modifikation ermöglicht,
dass die Lebensdauer eines Endantriebes vergrößert wird, ohne dass dessen
Betriebsleistung im Übrigen
beeinflusst wird.