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Publication number: DET0007792MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 5. Mai 1953 Bekanntgemacht am 10. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Motorantrieb versehenen Vorderwagen mit Achsschenkellenkung der Treibräder, der auswechselbar an landwirtschaftliche Maschinen mit großer Arbeitsbreite und Spurweite über 2 m anschließbar ist. Solche Maschinen sind insbesondere Drill- und Hackmaschinen, ferner Vielfachgeräte, Düngerstreumaschinen und Maschinen zur Schädlingsbekämpfung. Diese Maschinen werden in der Praxis mit einer genormten Arbeitsbreite und Spurweite hergestellt, die in der Regel 2, 2,25, 2,5, 3 oder 4 m, gelegentlich bis zu 5,4 m beträgt.

Die Maschinen bis zu 2 m Spurweite können ohne Hervorrufen unnötiger Bodendruckschäden durch Zugmaschinen (Schlepper) geschleppt werden, wenn die Schlepperspurweite der Spurweite der Arbeitsmaschine entspricht und der Nachteil geringer Einschlagwinkel der Lenkung so breiter Schlepper in Kauf genommen wird. Die Spurweiten der üblichen Schlepper betragen jedoch im allgemeinen höchstens 2 m oder lassen sich höchstens auf dieses Maß einstellen. Will man aber Arbeitsmaschinen größerer Breite mit einem üblichen Schlepper ziehen, so ergeben sich Bodendrucksehäden im Arbeitsbereich der Arbeitsmaschine, insbesondere bei Drillmaschinen, weil die Schlepperspurweite mit der meist sehr viel breiteren Spurweite der Arbeitsmaschine nicht übereinstimmt. Häufig sind auch die beim Landwirt

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schon vorhandenen und für den Betrieb mit Gespan η vorder wagen eingerichteten Arbeitsmaschinen für Schlepperzug nicht geeignet.

Diese Nachteile der meist unterschiedlichen Spurweiten von Schlepper und Arbeitsmaschinen hat man¹ bei I inllmasc'iiiK'ii dadurch zu Inseitigen versucht, daß man die ganze Drillmaschine durch einen auf ihr Fahrgestell aufgesetzten Motor selbstfahrend gemacht und die auf gleiche Spurweite wie

ίο die I linterräder des Fahrgestelles eingestellten Vorderräder mit Achsschenkellenkung versehen hat. liei diesem selbstfahrenden Gerät können die Drillwerkzeuge auch gegen 1 lackwerkzeuge ausgewechselt werden. Die Anschaffungskosten einer derartigen Drillmaschine sind aber verhältnismäßig hoch, und das Auswechseln der Ilackwerkzeuge ist sehr umständlich und zeitraubend. Das kostspielige motorisierte Fahrgestell ist für andere landwirtschaftliche Zwecke nicht brauchbar, so daß seine

so Anschaffung in vielen Fällen nicht lohnend ist.

Die Erfindung bezweckt, Abhilfe von den vorgenannten (^beiständen zu schaffen, und geht von der Aufgabe aus, eine Vielzahl von beim Landwirt meist schon vorhandenen landwirtschaftlichen Maschinen großer Arbeitsbreite, wie sie eingangs genannt wurden, mit ein und demselben auswechselbar ansehließbaren, mit Motorantrieb versehenen Vorderwagen zu betreiben. Solche Vorderwagen sind bisher, soweit sie Achsschenkellenkung aufweisen, nur bekannt mit Kreuz- bzw. Kardangelenkübertragung des Antriebes, meist auch nur als schmalspurige Vorderwagen, deren Spurweite beträchtlich kleiner als diejenige der anzuschließenden Arbeitsmaschine ist. Es ergeben sich dann die eingangs genannten l'odendiuekschäden. Vor allem aber bereitet die Achsschenkellenkung in Verbindung mit der An-(riebsüberlragung durch Kreuzgelenke gerade auch bei größeren Spurweiten Schwierigkeiten, wenn die breite Arbeitsmaschine am linde einer Arbeitsspur auf engem Kaum um i8o° gewendet werden soll; denn die Kreuz- oder Kardangeleiikübertragung ermöglicht l.enkeinscliläge praktisch nur im Bereich von 25 bis .|5°.

Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich in noch größerem Maße bei den bekannten Vorderwagen, bei denen die Treibräder nicht mit Achsschenkellenkung versehen sind, sondern mit ihrer gemeinsamen Achse bei der Lenkung mittels eines mittleren Drehstuhles verschwenkt werden. Diese insbesondere beim Ziehen breiter Arbeitsmaschinen mit Spurweiten über 2 in erheblichen Nachteile werden nun gemäß der F.rfindung bei einem mit Motorantrieb versehenen Vorderwagen mit Achsschenkellenkung dadurch beseitigt, daß der Antrieb auf die Treibräder über je ein Kegelzahnradpaar übertragen wird, dessen treibendes Rad an dem mit dem zugehörigen Treibrad verbundenen Kegelzalinrad in einem Punkt angreift, in welchem sich die Antriebskräfte einerseits und vom Fahrwiderstand am Treibrad anderersoils erzeugten Momente in bezug auf die Drehachse des Lenkscheiikels für jeden Lenkeinsclilagwinkel gegenseitig aufheben. FiTinduiigsgemäß tritt also an Stelle der bei der Achsschenkellenkung sonst üblichen Antriebsübertragung mittels Kardangelenken die Antriebsülxirtraguiig durch Kegelbahn räder. Die üblichen Kardanantriebe bedingen nämlich gerade die vorgenannten Schwierigkeiten bei großen Lenkeinschlägen (Einschlagwinkeln), wie sie beim Wenden um i8o° auf engem Raum notwendig' si;nd. Der Vorteil der Antriebsübertragung durch Kegelbahnradpaare liegt also darin, daß die Lenkung auf viel größere Winkel, vorzugsweise über 90⁰, als bei Kardanantrieb in beiden Richtungen eingeschlagen werden kann. Dabei bedingt die Anordnung der Kegelzahnradpaare gemäß der Erfindung, daß sich keine Einwirkung der Antriebsmomente auf die gelenkten Treibräder ergibt, gleichviel, in welc'hcm Winkel diese vorwärts oder rückwärts eingeschlagen worden sind.

Die Anwendung der Antriebsübertragung durch Kegelzahnradpaare gemäß der Erfindung macht es nun möglich, die Spurweite des Vorderwagens ebenso breit zu wählen wie die Spurweite dor zugeordneten Arbeitsmaschinen. Da diese Arbeitsmaschinen in der Regel bei ein und demselben Landwirt die gleiche Arbeitsbreite und Spurweite haben, genügt es meist, wenn auch die Spurweite des Vorderwagens feststehend an die Spurweite der anzuschließenden Arbeitsmaschinen angepaßt ist. Stattdessen kann gemäß der Erfindung aber auch vorgesehen sein, daß die Spurweite der Treibräder des Vorderwagens auf gleiche oder praktisch gleiche Spurweite mit der anzuschließenden Arbeitsmaschine veränderlich einstellbar ist. In beiden Fällen liegt die feststehende oder einstellbare Spurweite des Vorderwagens entsprechend den am häufigsten vorkommenden Spurweiten breiter Arbeitsmaschinen vorzugsweise zwischen 2,5 und 5,5 m.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greift das treibende Rad des ein Treibrad des Vorderwagens antreibenden Kegelzaiimradpaarcs unterhalb des Achsschenkels dieses Treibrades an diesem an und ist um die gleiche Achse drehbar gelagert, um die ein geneigter Lenkschenkel bei der Lenkung gedreht wird; dabei liegt der mittlere Berührungspunkt B dieses treibenden Zahnrades mit dem getriebenen Rad des Kegelzahnradpaarcs auf einer Geraden, die den Angriffspunkt A des Treibrades am Boden mit dem Schnittpunkt 5" der Drehachse des Lenkscheiikels mit der Mittelachse des Achsschenkels verbindet, wobei dieser Berührungspunkt B in einem senkrechten Abstand c von dieser Achsschenkelachse und in einem senkrechten Abstand α von dieserLenkschenkelachse liegt, für deren Verhältnis a : b =· c : d gilt, wenn d der senkrechte Abstand des Angriffspunktes A von der Adhsisehenkelachse und b sein senkrechter Abstand von der Lenkschenkelachse ist. In diesem Falle wird nämlich das gewünschte Gleichgewicht der Drehmomente in bezug auf die Lenkschenkelachse erreicht, so daß die Antriebsübertragung die Lenkung nicht beeinflußt.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt, wobei sich weitere Vorteile ergeben. Es zeigt

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Fig. ι eine Draufsicht auf einen an einer Arbeitsmaschine angekuppelten Vorderwagen gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Ausführung nach Fig. i,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Vorderwagens bei der Ausführung nach Fig. ι und 2,

Fig. 4 in größerem Maßstab einen Schnitt durch den Kegel zahnradantrieb bei der Ausfühirungsform

ίο nach Fig. ι bis 3 bei einem der Treibräder und

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Antrieb des rechten Treibrades nach Fig. 1 und 4 für verschiedene Lenkeinschläge, wobei die Fahrtrichtung nach Fig. 5 in Pfeilrichtung, umgekehrt wie nach Fig. 1, verläuft.

In Fig. ι ist die Arbeitsmaschine 1 mit großer Arbeitsbreite und Spurweite über 2 m in gestrichelten Linien dargestellt, wobei die Laufräder mit 2 bezeichnet sind. Der Vorderwagen ist an die Arbeitsmaschine an drei Stellen lösbar, z. B. mittels

ao Steckbolzen, angekuppelt. Er kann in gleicher Weise an eine entsprechend andere breite Arbeitsmaschine angeschlossen werden, die möglichst die gleiche Spurweite aufweisen soll.

Der Vorderwagen besteht in der Hauptsache aus der mit den Rahmenteilen 4 fest und undrehbar verbundenen Achse 5 für die Treibräder 6. Parallel zur Achse S verlaufen die am Rahmen 4 gelagerten Antriebswellen 5_a, die über ein Differential- und Schaltgetriebe 7 (Fig. 3) an einen Motor γ_α angeschlossen sind, der von den Rahmenteilen 4 und Streben 8 getragen wird.

Die Treibräder 6 sind in gleicher Spurweite oder praktisch gleicher Spurweite wie die Laufräder 2 der Arbeitsmaschine angeordnet und mit einer Achslenkung versehen, die sowohl von der linken Seite des Vorderwagen's alls auch von der rechten Seite des Vorderwagens auf beide Treibräder gleichzeitig mittels einer der Lenkwellen 9 übertragen werden kann, an denen je ein Lenkrad 13 sitzt. Die Einzelheiten der Achsschenkellenkung werden weiter unten in Zusammenhang mit Fig. 4 näher beschrieben.

Jedes der Lenkräder 13 ist in der Nähe eines Fahrersitzes 14 angeordnet, der an die nach hinten führenden Rahmenteile angebaut ist. Die Fahrersitze 14 liegen 'in betradhtdicfaem Abstand jeweils hinter dem zugehörigen Treibrad 6 und über der durch die Treibräder 6 und die Laufräder 2 auf einer Seite gebildeten Anschlußspur, so daß diese vom Fahrer gut anvisiert und eingehalten werden kann. Auf den nach hinten führenden Rahmenteilen 4 sitzt ein Laufbrett 15, das dem Fahrer beim Wenden schnellen Platzwechsel von einer Seite zur anderen gestattet.

An jedem der hinteren Enden der Rahmenteile 4 ist z. B. mittete einer gekröpften Welle 16 ein Hinterrad 17 schwenkbar gelagert, das mit dieser Welle in die in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Bodenstellung herabschwenkbar ist. In der in Fig. 2 voll ausgezeichneten Stellung sind die Räder 17 aus ihrer Bodenstellüng ausgehoben und mittels einer Sperrung am Rahmen gehalten. Soll der Vorderwagen durch Lösen der Anschlußglieder 3 abgekuppelt und für sich allein z. B. zu einer anderen Arbeitsmaschine gefahren werden, so werden zuvor die Räder 17 durch Lösen der Sperrung in die in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Bodenstellung gebracht, so daß der Vorderwagen nicht nach hinten abkippt.

Statt zweier oder mehrerer senkbarer Hinterräder 17 kann ein einziges derartiges Rad am mittleren Teil des Rahmens des Vorderwagens angebracht sein, und statt schwenkbar kann das Hinterrad oder können die Hinterräder in anderer Weise heb- und senkbar gelagert sein.

Jede der Antriebswellen 5_a trägt an ihrem äußeren Ende ein mit ihr auf Drehung, z. B. durch Keilnuten verbundenes Kegelzahnrad 19 (Fig. 4), das in einem auf der Achse 5 ruhenden Lager 18 drehbar gelagert ist. Das Kegelzahnrad 19 kämmt mit einem Kegelzahnrad 20, das fest auf einer Welle 21 aufgekeilt ist. Die Welle 21 ist drehbar in einem geeigneten Rohr 22 gelagert, das den Lenkschenkel des zugehörigen Treibrades 6 bildet. Der Lenkschenkel 22 ist seinerseits drehbar in einer Lagerhülse 23 gelagert, die mittels eines Ansatzes 24 fest auf dem äußeren Ende der Welle 5 sitzt.

Zwischen dem oberen Ende der Lagerhülse 23 und dem Kegelzahnrad 20 sitzt fest aufgeklemmt auf dem Lenkschenkel 22 eine Schelle 24₀, an der ein Arm 25 angreift (Fig. 5). Von dem Arm 25 führt eine Schubstange 26 zu einem Lenkgetriebe mit dem Zahnsegment 32, das an der festen Achse 5 um einen Lagerzapfen 34 drehbar gelagert ist. Die freien Arme 35 beider Zahnsegmente 32 sind durch eine Spurstange 33 miteinander verbunden, die gleichsinnige Lenkausschläge an beiden Treibrädern 6 gewährleistet. Jede der Lenkwellen 9 greift mittels eines Ritzels 36 an einem der Zahnsegmente 32 an.

Der als Rohr 22 ausgebildete Lenkschenkel trägt in fester Verbindung einen Achsschenkel 27, auf dem das Treibrad 6 mittels eines Lagers 28 drehbar gelagert ist. Mit der Radnabe 29 ist ein Kegelzahnrad 30 fest verbunden, das mit einem treibenden Kegelzahnrad 31 unterhalb des Achsschenkels 27 kämmt. Das Kegelzahnrad 31 ist auf das untere Ende der Welle 21 aufgekeilt. Der mittlere Berührungspunkt zwischen den Kegelzahnrädern 30 und 31 ist mit B bezeichnet und liegt in einem senkrechten Abstand α von der Drehachse des Lenkschenkeis 22 und in einem senkrechten Abstand c von der Mittelachse des Achsschenkels 27.

Der Angriffspunkt A des Treibrades am Boden liegt in einem senkrechten Abstand b von der Drehachse des Lenkschenkels 22 und in einem senkrechten Abstand d von der Mittelachse des Achsschenkels. ^ ist der Schnittpunkt der Drehachse S-S₁ des Lenkschenkels 22 mit der Mittelachse S-S₂ des Achsschenkels 27.

Erfindungsgemäß soll die gerade Verbindungslinie von ^ nach A durch Berührungspunkt B gehen und sollen sich die Abstände a : b wie c : d verhalten. Bezeichnet man die im Punkt A wirkende Bodenkraft mit K& und die im Punkt B wirkende Kraft des Antriebs mit Kß, so herrscht Momentengleichgewicht der Bodenkraft mit der Antriebskraft, wenn K_A ■ d

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Claims

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=-- Ku ■ c ist. Ks ist also K_A = /\'/_; · eld. Andererseils soll eiTindungsgemäß Momentengleichgewicht in be/.ug auf die Drehachse S-S₁ des Lenkschenkels 22 zwischen dem Moment Kn · α und dem Gegenmoment l\'_Λ · b bestehen, also /\'y₍ · a = K_A · b sein, damit die Lenkung frei von Momenten ist. Diese üediingung ist erfüllt, wenn sich a : b wie c : d verhält, und zwar unabhängig von der Winkelgröße des jeweiligen Lenkeinschlages, den der Achsschenkel

ίο 27 am Treibrad 6 bewirkt.

.Fig. 5 zeigt für das rechte Treibrad die erfindungsgemäü möglichen und sehr großen Lenkeinschläge, die nach rechts (im Uhrzeigersinn) bis zu einem Winkel α von nahezu 90⁰ und nach links (entgegen dem Uhrzeigersinn) bis zu einem Winkel jt von etwa 40° reichen. Mit kardanischer Übertragung des Antriebs auf die Treibräder waren .Lenkeinschläge dieser Größenordnung nicht möglich. Solche Lenkeinschläge ermöglichen aber, daß der Vorderwagen am Lnde einer Arbeitsspur auf engem kaum ohne Schwierigkeiten um i8o° gewendet werden kann.

Dies ermöglicht die Antriebsübertragung durch je ein Kegelzahnradpaar 30, 31. Diese Übertragung hat auch den Vorteil, daß sie ohne weiteres eine zweckmäßige Untersetzung zwischen der Antriebswelle 5„ und dem zugehörigen Treibrad 6 ergibt, während sonst bei Kardangetriebe diese Untersetzung in das am Motor vorgesehene Schalt- und Differentialgetriebe verlegt werden muß.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist angenommen, dal.i der Abstand der Treibräder 6 fest auf eiiK'ii großen Abstand, d. h. eine große Spurweite von über 2 111, z. 1!. 2,25 m, 2,5 111, 3 m oder 4 in, eingestellt ist. Soll die Spurweite veränderlich einstellbar gemacht werden, so können hierzu in der Technik für ähnliche Zwecke an sich bekannte Mittel verwendet werden, insbesondere Teleskopcinrichtungen. Ks müßten dann z. F>. die Achse 5, die Antriebswellcn 5,, und die Spurstange 33 teleskopisch ausziehbar gemacht werden, wobei die Lenkvorrichtung 34, 35 und das Kegelzahnradgetriebe nach Kig. 4 samt dem zugehörigen Treibrad 6 an den nach außen ausziehbaren Teilen sitzen. Zugleich mit den ausziehbaren Teilen der Achse 5 wandern beim Ausziehen auch die Rahmenteile 4 und die an diesen befestigten Fahrersitze 14 sowie die Hilfshinterräder 17 nach außen, so daß die Fahrersitze 1.1 in der neuen Stellung wieder mit den Treibrädern ο fluchten, d. h. in einer Spur liegen.

Pat ε ν τ α ν s ρ η ft c 11 ε :

ι. Mit Motorantrieb versehener Vorderwagen mit .Achsschenkellenkung der Treibräder, der auswechselbar an landwirtschaftliche Maschinen, insbesondere solche mit großer Arbeitsbreite und Spurweite übiir 2 m, abschließbar ist, wie an Drill- und Hackmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb auf die mit großer Spurweite fest angeordneten oder veränderlich auf solche Spurweite einstellbaren Treibräder

(6) über je ein Kegelzahnradpaar (30, 31) übertragen wird, dessen treibendes Rad (31) an dem mit dem zugehörigen Treibrad (6) verbundenen Kegelzahnrad (30) in einem Punkt (/J) angreift, in welchem sich die von den Antriebskräften einerseits und vom Fahrwiderstand am Treibrad andererseits erzeugten Momente in bezug auf die Drehachse des Lenkschenkels (22) für jeden Lenkeinschlagwinkel gegenseitig aufheben.
2. Vorderwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Spurweite der Spurweite der zugeordneten Arbeitsmaschinen praktisch gleich oder auf deren Arbeitsbreite über 2 m einstellbar ist und vorzugsweise zwischen 2,5 und 5,5 m liegt.
3. Vorderwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Kegelzahnrad (31) des ein Treibrad (6) des Vorderwagens antreibenden Kcgel'/.ahnradpaares (31, 30) unterhalb des Achsschenkels (27) dieses Treibrades an diesen angreift und um die gleiche Achse (S-S₁), um die ein geneigter Lenkschcnkel (22) bei der Lenkung gedreht wird, drehbar gelagert fet und daß der mittlere Be.rü'hirunigspUiukt (/>') dieses treibenden Zahnrades (31) mit dem getriebenen Rad (30) dieses Kegelzahnradpaarcs (31,30) auf einer Geraden liegt, die den Angriffspunkt (A) des Treibrades (6) am Boden mit dem Schnittpunkt (S) der Drehachse (.SVT₁) des Lenkschenkels (22) mit der Mittelachse (S-S.,) des Achsschenkels verbindet, wobei dieser Berührungspunkt (B) in einem senkrechten Abstand (c) von dieser Ac.lusisdTcnikcliac'hs'C (S-S₁) und in einem senkrechten Abstand (a) von dieser Lenkschenkelachse (S-S₂) liegt, für deren Verhältnis a : b = c : d gilt, d, ¹Ii. daß in. (B) Gleichgewicht der Drehmomente in bezug aufdie Lenkschenkelachse (S-S₁) besteht, wenn d der senkrechte Abstand des Angriffspunktes (A) von der Achsschenkelachse (S-S₀) und b sein senkrechter Abstand von der Lcnkschenkelachsc (S-S₁) ist.
4. Vorderwagen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkschenkel als ein an der Vorderachse (5) od. dgl. drehbar gelagertes, den Achsschenkel (27) tragendes Rohr (22) ausgebildet ist, das als Lager für eine vom Antrieb aus in Drehung versetzte Welle (21) dient, deren unteres Ende das treibende Rad (31) des Kegelzahnradpaares (30, 31) trägt.
5. Vorder wagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb auf die im Rohr (22) gelagerte Welle (21) über ein an deren oberem Ende angreifendes Kegelzahnradpaar (19, 20) übertragen wird.
6. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens einem senkbaren, vorzugsweise hcrabschwenkbaren Hinterrad (17) ausgerüstet ist.
7. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem der Treibräder (6) ein gesondertes Lenkgetriebe (25,

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26, 35, 32, 36, 9) vorgesehen ist, das zu je einem Lenkrad (13) an den Fahrersitzen (14) führt, die jeweils auf der Anschlußspurlinie in beträchtlichem Abstand hinter jedem der gelenkten Treibräder (6) in an sich bekannter Weise angeordnet sind, wobei beide Lenkgetriebe durch eine Spurstange (33) gekuppelt sind.
8. Vorderwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lenkrädern (13) ein Laufbrett (15) vorgesehen ist.

Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 783 288; Landtechnik, Nr. 5, 1952, S. 146.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen