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Feld der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder zum Bedienen eines
Variators, der einen Teil eines Getriebes bildet, und insbesondere
zum Kombinieren einer Erntemaschine mit einem solchen Getriebe.
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Hintergrund
der Erfindung
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Grundsätzlich weisen
Mähdrescher
eine Dreschtrommel auf. Ein Getriebe ist zwischen dem Motor und
der Dreschtrommel vorgesehen, um die Dreschtrommel mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten antreiben zu können.
Es ist anstrebenswert, den Motor des Mähdreschers bei im Wesentlichen konstanten
Geschwindigkeiten zu betreiben. Daher wurde herausgefunden, dass
ein unendlich gering veränderbares
Getriebe das effektivste Getriebe zum Übertragen des Antriebs von
dem Motor auf die Dreschtrommel darstellt. Üblicherweise werden zwei Typen
unendlich gering veränderlicher
Antriebe in Mähdreschern
verwendet, um einen Antrieb für
die Dreschtrommel bereitzustellen. Der erste ist ein Riemenantrieb,
wobei mindestens eine der Riemenscheiben als Variator ausgebildet
ist, wobei das Riemenscheibenrad in zwei Hälften unterteilt ist, die als Antriebsscheiben
bekannt sind. Der Abstand zwischen den Antriebsscheiben kann eingestellt
werden, um den effektiven Durchmesser der Riemenscheibe zu verändern, und
damit das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes. Der zweite verwendete Typ unendlich gering veränderlicher
Antriebe ist ein hydrostatisches Getriebe. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich
mit Getrieben des Variator-Typs.
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Die
Antriebsscheiben des Variators werden mittels eines Fluid-betätigten Druckmittelzylinders (normalerweise
ein hydraulisches Fluid) aufeinander zu und voneinander weg bewegt.
Ein Teil des Druckmittelzylinders ist mit dem Variator verbunden,
um gemeinsam mit ihm zu rotieren. Ein anderer Teil des Variators
ist ortsfest gelagert, und er ist mit einer Versorgung für ein hydraulisches
Fluid verbunden, wobei das Fluid bewirkt, dass sich die Antriebsscheiben des Variators
aufeinander zu oder voneinander weg bewegen, wenn hydraulisches
Fluid in den Druckmittelzylinder eingeführt oder aus diesem entfernt
wird. Bei einem bekannten Druckmittelzylinder (wie er in 1 dargestellt
ist und an früheren
Maschinen der Anmelderin eingesetzt wurde) wird eine drehende Gummidichtung
verwendet, um eine hydraulische Dichtung zwischen ortsfesten und
rotierenden Teilen bereitzustellen. Eine ähnliche Variator-Anordnung
ist auch in der FR-A-1292778
gezeigt, die einen Druckmittelzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 beschreibt. Die Gummidichtung verschleißt und muss
ersetzt werden. Das Ersetzen der Dichtung verursacht Stillstandszeiten
des Mähdreschers,
was während
der Erntezeit schädlich
für das
Einbringen der Ernte sein kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorerwähnten
Probleme werden mit einem Druckmittelzylinder mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, einem Variator mit den Merkmalen des Anspruchs
5, einer Dreschmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und einem
Mähdrescher
mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Fluid-betätigter
Druckmittelzylinder für
einen Variator gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Bevorzugte
Merkmale des erfindungsgemäßen Druckmittelzylinders
sind in den von Anspruch 1 abhängigen
Ansprüchen
spezifiziert.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Variator bereitgestellt,
der durch einen Druckmittelzylinder gesteuert wird, wie er im Anspruch
1 spezifiziert ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen
Dreschmechanismus, der einen solchen Variator aufweist, und auf
einen Mähdrescher,
der solch einen Dreschmechanismus besitzt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen, die eine hydraulische Druckmittelzylindereinheit
zum Einstellen des Abstands zwischen Antriebsscheiben eines Variators darstellen,
ist:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Druckmittelzylinders gemäß dem Stand
der Technik;
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2 eine
Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Druckmittelzylinders;
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3 eine
Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Variators;
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4 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Dreschtrommel;
und
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5 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Mähdreschers.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
einen Druckmittelzylinder gemäß dem eigenen
Stand der Technik der Anmelderin zum Bewegen der Antriebsscheiben
eines Variators aufeinander zu und voneinander weg. Der Druckmittelzylinder
weist eine Welle 4 auf, die ortsfest gelagert ist, und
ein Gehäuse 1,
welches um die Welle 4 rotiert. Die Rotation zwischen den
beiden Teilen 4 und 1 wird durch die Lager 6 und 7 ermöglicht.
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Die
Welle 4 besitzt eine Bohrung 9, in deren eines
Ende ein Rohr 10 eingesetzt ist. Das Rohr 10 erstreckt
sich durch die Hülse 3,
die das Gehäuse 1 unterlegt,
und in eine Kammer 11. Eine Gummidichtung 8 ist
zwischen der inneren Wandung 12 der Kammer 11 und
der Endwandung der Buchse 3 vorgesehen. Die Dichtung 8 rotiert
relativ zu der Welle und ist ortsfest relativ zum Gehäuse 1.
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Die
Funktionen des Druckmittelzylinders sind wie folgt: Der Druckmittelzylinder
wird auf einen Variator aufgesetzt, indem das Gehäuse 1 des Druckmittelzylinders
in den Endbereich 51 des Gehäuses 56 des in 3 gezeigten
Variators eingesetzt wird. Unter Druck stehendes hydraulisches Fluid
wird durch die Öffnung 12 eingeführt und
tritt durch die Bohrung 9 in die Kammer 11 ein.
Das unter Druck stehende hydraulische Fluid bewegt die Antriebsscheiben
des Variators aufeinander zu. Die Antriebsscheiben des Variators
werden voneinander weg bewegt, indem unter Druck stehendes hydraulisches Fluid
aus der Kammer 11 durch die Bohrung 9 und die Öffnung 12 abgezogen
wird.
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2 zeigt
einen erfindungsgemäßen hydraulischen
Druckmittelzylinder. Ein Gehäuse 20 ist mittels
Lagern 25 drehbar auf der Welle 21 befestigt. Die
Welle 21 weist eine Bohrung 23 auf, in der ein Kolben 24 verschieblich
gelagert ist. Der Kolben 24 weist eine Kolbenstange 22 mit
einem Kolbenkopf 26 an einem Ende und einen Teil mit verringertem Durchmesser 27 an
dem anderen Ende auf. Die Bohrung 23, in der der Kolben
gleitet, öffnet
sich in einen Zylinder 28, dessen Endbereich 29 den
Kolbenkopf 26 aufnimmt. Im Bereich 30 liegt der
Durchmesser des Zylinders 28 zwischen den Durchmessern
der Hauptbohrung 23 und des Endbereichs 29 des
Zylinders. Eine Schraubenfeder 31 ist im Bereich 30 des Zylinders 28 angeordnet.
Die Kolbenstange 25 erstreckt sich durch die Schraubenfeder 31.
Die Schraubenfeder beaufschlagt den Kolbenkopf 26 und eine
Endseite 32 des Zylinders 28 zum Beaufschlagen
des Kolbens in die in 2 gezeigte Stellung.
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Die
Welle 21 weist als Eingangsanschluss eine Bohrung 33 auf,
die rechtwinklig zu der Kammer 28 verläuft. Die Kolbenstange 22 weist
eine abgeflachte Fläche 34 auf,
die mit der Bohrung 23 zusammenarbeitet, um eine Leitung
bereitzustellen, durch die hydraulisches Fluid hindurchtreten kann,
das durch die Öffnung 33 und
die Kammer 28 eintritt.
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Das
Gehäuse 20 besitzt
an seinem einen Ende einen Vorsprung 36 Der Vorsprung 36 weist eine
als Ventilkammer ausgebildete Kammer 37 auf, in welcher
eine Ventileinheit 38 sitzt. Die Ventileinheit 38 weist
einen zweiten Kolben 39 und eine Kolbenstange 40 auf.
Die Kolbenstange 40 ist verschieblich in einem Zylinder 41 gelagert.
Der Boden des Zylinders 41 bildet ein Ventil 42,
welches den Einlass 44 der Kammer 37 abschließend dargestellt
ist. Der Einlass 44 der Kammer 37 ist in dem Ende
der Bohrung 23 gebildet, die sich durch das Gehäuse 20 erstreckt. An
dem Punkt, an welchem das Ventil 42 auf dem Einlass 44 zu
der Kammer 37 sitzt, ist die Bohrung mit einer Fase 45 mit
einem Winkel versehen, der dem Winkel einer Fase an dem Ventil 42 entspricht. Alternativ
kann das Ende der Bohrung eine konkav geschwungene Oberfläche besitzen,
wenn ein Ventil 42 eine entsprechende konkav geschwungene
Oberfläche
besitzt, um einen dichtenden Abschluss zu bilden. Eine Gummidichtung 43 ist
auf der Kolbenstange 40 hinter dem Ventil 42 vorgesehen,
um die Dichtheit zwischen dem Einlass 44 und der Kammer 37 zu gewährleisten,
wenn sich das Ventil 42 in seiner geschlossenen Stellung
befindet. Eine Schraubenfeder 46 ist in der Kammer 37 zwischen
der Unterseite des Kopfs des zweiten Kolbens 39 und dem
Ventil 42 angeordnet und dient zum Auseinanderbewegen des Kolbens 39 und
des Ventils 42.
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Der
Zylinder 28 ist mittels einer Endkappe 47 verschlossen,
die einen Verbinder 48 zum Verbinden mit einer Versorgung
für hydraulisches
Fluid derart aufweist, dass unter Druck stehendes hydraulisches Fluid
in den Zylinder 30 eingeführt werden kann, um Druck auf
den Kolbenkopf 26 stromaufwärts des Einlasses 33 auszuüben. Die
Versorgung mit hydraulischem Fluid in die Kammer 28 hinein
und aus der Kammer 28 heraus wird durch ein geeignetes
hydraulisches Ventil geregelt.
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Das
zum Betreiben des Druckmittelzylinders verwendete Fluid kann ein
hydraulisches Fluid oder Luft sein.
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3 zeigt
einen Variator 50. Der Variator 50 weist Antriebsscheiben 51, 52 auf,
wobei die Antriebsscheibe 51 verschieblich auf einer Welle 53 angeordnet
ist, die eine Lagerfläche
bildet, und sie ist derart darauf verschieblich, dass sie in Richtung
auf und weg von der Antriebsscheibe 52 bewegt werden kann,
um damit den Abstand zwischen der Antriebsscheibe zu verändern, um
die Stellung des Keilriemens 54 relativ zu der Mittelachse
A-A der Antriebsscheiben einzustellen und somit das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes zu verändern.
Die Antriebsscheibe 52 ist fest mit einer Endplatte 55 verbunden, und
sie ist nicht relativ zu der Antriebsscheibe 51 beweglich.
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Ein
Gehäuse 56 wird
in die Welle 53 eingeführt.
Ein Endbereich 51 des Gehäuses 56 nimmt den in 2 dargestellten
Druckmittelzylinder auf. Das Gehäuse 20 des
Druckmittelzylinders ist in dem Endbereich 51 des Gehäuses 56 angeordnet.
Der Absatz 36 des Druckmittelzylinders ist in einer Bohrung 57 in dem
Gehäuse 56 angeordnet,
wobei sich die Bohrung derart weitererstreckt, dass eine Leitung
gebildet wird, durch die Öl
fließen
kann (in der mit Pfeil X angedeuteten Richtung). Die Bohrung 57 folgt
einem Pfad, der zunächst
in der axialen Richtung des Gehäuses 56 und
dann rechtwinklig zu der axialen Richtung verläuft. Die Bohrung 57,
die Kammer 59, die zwischen der Hülse 23 und der Antriebsscheibe 51 gebildet
wird, eine Verbindungskammer 58, die durch einen Einschnitt
in dem Gehäuse 56 gebildet
wird, und die innere Oberfläche
der Hülse 53 werden
mit hydraulischem Fluid gefüllt.
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Die
Antriebsscheibe 51 wird durch Erhöhen oder Absenken des Drucks
des Fluids in den Kammern 57, 58 und 59 und
den Verbindungsleitungen in Richtung der Antriebsscheibe 52 und
von dieser weg bewegt. Der in 2 gezeigte
Druckmittelzylinder bewirkt diese Änderung der Druckbeaufschlagung. Wie
oberhalb in Bezug auf 2 beschrieben wurde, ist das
Einführen
von Fluid in die Kammer 37 Resultat des Einführens von
Fluid in den Einlass 33. Dieses drückt den Kolben 38 in
die Y-Richtung, wodurch das in den Kammern 57, 58, 59 und
ihren damit verbundenen Bohrungen enthaltene Fluid zusammengedrückt wird,
wodurch eine Bewegung der Antriebsscheibe 51 in Richtung
der Antriebsscheibe 52 hervorgerufen wird.
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Wenn
es gewünscht
ist die Antriebsscheibe 51 von der Antriebsscheibe 52 weg
zu bewegen, wird Fluiddruck auf den Kolbenkopf 26 ausgeübt, wodurch der
Kolben 24 in Richtung des Ventilsitzes 42 bewegt wird.
Das Ende der Kolbenstange 22 kontaktiert den Ventilsitz
und hebt diesen von seinem Sitz ab. Hierdurch kann Fluid aus der
Kammer 37 fließen
und den darin vorhandenen Druck reduzieren, welches wiederum dazu
führt,
dass der Kolben 38 in die Z-Richtung bewegt wird, wodurch
ein reduzierter Druck in den Kammern 57, 58, 59 und
den Verbindungsbohrungen resultiert, was wiederum in einer Bewegung der
Antriebsscheibe 51 weg von der Antriebsscheibe 52 führt.
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Das
Gehäuse 56,
die Welle 53, die Endplatte 55 und die Variator-Antriebsscheiben 51 und 52 rotieren
gemeinsam mit dem Gehäuse 20 des
Druckmittelzylinders, während
die Welle 21 ortsfest gelagert ist.
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4 zeigt
eine Dreschvorrichtung mit einer rotierbaren Dreschtrommel 60 und
einem Käfig 61. Die
Dreschtrommel wird durch ein Getriebe angetrieben, das einen Variator
des Typs besitzt, wie er in 3 dargestellt
ist.
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5 zeigt
einen Mähdrescher
mit einer Dreschvorrichtung des Typs, wie er in 4 gezeigt ist,
und der mittels eines Getriebes des Typs angetrieben ist, wie es
in 3 gezeigt ist.
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Der
erfindungsgemäße Druckmittelzylinder kann
als Ersatzteil für
solche Variatoren nachgerüstet werden,
die mittels in 1 gezeigter Typen von Druckmittelzylindern
oder anderen bestehenden Druckmittelzylindern betrieben werden.
Der erfindungsgemäße Druckmittelzylinder
kann in jeder Situation verwendet werden, in der es notwendig ist,
eine axiale Bewegung eines rotierenden Körpers hervorzurufen. Dies bezieht
sich nicht nur auf Variatoren. Entsprechend ist der erfindungsgemäße Variator nicht
auf den Gebrauch in Dreschmaschinen beschränkt. Zum Beispiel kann der
in 5 dargestellte Strohschneider 65 eines
Mähdreschers
mittels eines erfindungsgemäßen Variators
angetrieben werden.
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Der
erfindungsgemäße Druckmittelzylinder und
der erfindungsgemäße Variator
vermeiden das Erfordernis einer rotierenden Dichtung. Dies ist insbesondere
vorteilhaft, da die Verschleißeigenschaften
einer rotierenden Dichtung so sind, dass häufiges Ersetzen notwendig ist,
was in Stillstandszeiten während
der Ernte resultiert. Da Verspätungen
während der
Erntezeit kritisch sind, ist eine Abänderung, die Stillstandszeiten
vermeidet, besonders wertvoll.