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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist gemäß der
DE 196 06 388 eine als Feldhäcksler ausgeführte landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bekannt geworden, die in ihrem frontseitigen Bereich ein sogenanntes Feldfutterschneidwerk aufnimmt, welches das geschnittene Erntegut zusammenführt und einem nachgeordneten Querförderorgan zuführt. Das Querförderorgan übergibt das Erntegut einer Einzugs- und Vorpresswalzeneinheit, die das Erntegut an die Häckseltrommel übergibt. Im rückwärtigen Bereich der Häckseltrommel wird das Erntegut von einer Nachzerkleinerungseinrichtung, einem sogenannten Korncracker, feinzerkleinert und an einen Nachbeschleuniger übergeben. Der Nachbeschleuniger übernimmt das zerkleinerte Erntegut und fördert dieses über einen annähernd senkrechten Auswurfkanal und einen diesem nachgeordneten verdreh- und verschwenkbaren Auswurfkrümmer einem nicht dargestellten Überladefahrzeug zu.
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In an sich bekannter Weise verfügt der Feldhäcksler über einen Antriebsmotor, der über einen ersten Riemenantrieb den Nachbeschleuniger antreibt, zugleich ist ein weiterer Riemenantrieb vorgesehen, der von dem Nachbeschleuniger über verschiedene Zwischenantriebe die Häckseltrommel und die Nachzerkleinerungseinrichtung antreibt. Im Riemenantrieb des Nachbeschleunigers ist zugleich eine Antriebsscheibe zur Abzweigung von Antriebsenergie zum Vorsatzgerät des Feldhäckslers vorgesehen. Wegen der Vielzahl von Riemenantrieben muss die Antriebseinheit des Vorsatzgerätes in einem bodennahen Bereich des Feldhäckslerrahmens angeordnet sein. Zugleich verlangt diese Anordnung, dass die Energieübertragung zum Vorsatzgerät, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gelenkwelle, unterhalb der Vorderachse positioniert ist.
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Derartige Antriebssystemstrukturen haben vor allem den Nachteil, dass sie wegen ihres geringen Abstandes zum Untergrund sehr empfindlich auf Bodenunebenheiten reagieren. Insbesondere können auf dem Boden liegende Hindernisse schwere Beschädigungen an den Antriebsorganen hervorrufen. Zudem führt die Vielzahl der Antriebsriemen und den ihnen zugeordneten Umlenk- und Spannelementen zu teuren und bauraumintensiven Antriebskonzepten. Weiter schränkt die Vielzahl der Bauteile deren Zugänglichkeit für Wartungs- und Reparaturarbeiten erheblich ein.
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Eine weitere Struktur eines Antriebes für die Zuführorgane ergibt sich aus der
EP 1 360 891 A1 . Die Einstellung der Schnittlänge des Erntegutes in der Zuführvorrichtung erfolgt über einen Einzugswalzenantrieb. Der Einzugswalzenantrieb besteht aus einem Elektro- oder Hydraulikmotor, der eine stufenlose Drehzahlanpassung des als Planetengetriebe ausgeführten Antriebes ermöglicht. Zur Variation der Drehzahl der Abtriebswelle des Planetengetriebes steht für den Elektro- oder Hydraulikmotor eine Steuereinrichtung zur Verfügung. Die Steuereinrichtung wertet selbständig deren gemessene Werte aus und vergleicht diese mit hinterlegten Parametern, womit die Motoren zur Anpassung der Drehzahl der Einzugs- und Vorpresswalzen gesteuert werden. Nachteilig wirken sich bei dieser Antriebseinheit die hohen Kosten und im Verhältnis dazu der geringe Wirkungsgrad aus.
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Zudem ist es im Bereich der als Mähdrescher ausgeführten landwirtschaftlichen Erntemaschinen gemäß
DE 22 31511 bekannt, sogenannte Variatorgetriebe einzusetzen, um die Drehzahl des Dresch- und Trennrotors einer als sogenannter Axialflussmähdrescher ausgeführten Erntemaschine anpassen zu können.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein einfach strukturiertes und effizient arbeitendes Antriebskonzept für die Einzugsorgane einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Indem dem Antriebssystem einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, insbesondere eines selbstfahrenden Feldhäckslers dem zumindest ein Vorsatzgerät zur Aufnahme des Erntegutes zugeordnet ist und diesem nachgeordnete, als Einzugsorgane ausgebildet Arbeitsorgane das Erntegut wenigstens einem als Häckseleinrichtung ausgebildeten Arbeitsorgan zuführen, zumindest zum Antrieb der Einzugsorgane eine Antriebseinheit zugeordnet ist und die Antriebseinheit zumindest ein als Variator ausgebildetes Drehzahländerungsgetriebe umfasst wird sichergestellt, dass ein einfach strukturiertes, effizientes und stufenlos arbeitendes Antriebskonzept für die Einzugsorgane einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bereitstellbar ist.
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Indem zumindest das Variatorgetriebe in einem der Vorderachse der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine nachgeordneten Bereich und zumindest teilweise in einem zwischen Zugtrum und Leertrum eines Hauptantriebsriemens aufgespannten Bereich angeordnet ist, kann zudem die Zugänglichkeit zu den Einzugsorganen erheblich verbessert werden, da nunmehr die Anzahl der Antriebselemente in diesem vorderen Bereich deutlich reduzierbar ist.
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In analoger Weise ergibt sich eine erheblich verbesserte Zugänglichkeit der Einzugsorgane dann, wenn in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Antriebseinheit selbst in einem der Vorderachse der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine nachgeordneten Bereich und zumindest teilweise in einem zwischen Zugtrum und Leertrum eines Hauptantriebsriemens aufgespannten Bereich angeordnet ist.
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Um über den gesamten Drehzahlbereich der angetriebenen Einzugsorgane auch hohe Momente mittels des Varaitors übertragen zu können, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine mechanische Getriebeeinheit umfasst und die mechanische Getriebeeinheit zumindest zwei Gangstufen aufweist.
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Eine besonders bauraumsparende Anordnung des Antriebsstranges für die Einzugsorgane ergibt sich nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dann, wenn die Einzugsorgane als paarweise zusammenwirkende Einzugs- und Vorpresswalzen ausgebildet sind und diesen Einzugs- und Vorpresswalzen ein Verteilgetriebe zugeordnet ist, welches über wenigstens eine Gelenkwellenverbindung mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem der Einzugsorgane gekoppelt ist.
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Die stufenlose Einstellbarkeit der Schnittlänge wird auch dadurch noch flexibilisiert, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die mechanische Getriebeeinheit als Planetengetriebe ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Antriebssystem umfasst dann eine extrem geringe Anzahl von Übertragungsgliedern, wenn die abtriebsseitige Riemenscheibe des Variatorgetriebes unmittelbar auf der Eingangswelle der mechanischen Getriebeeinheit angeordnet ist.
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Eine sehr bedienungsfreundliche Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dann, wenn in an sich bekannter Weise das Variatorgetriebe hydraulisch verstellbar ist. In analoger Weise ergibt sich dieser Vorteil, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Variatorgetriebedrehzahl in Abhängigkeit von einer voreinstellbaren Schnittlänge anpassbar ist.
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Eine kompakte Struktur des Antriebes ergibt sich vorteilhafter Weise auch dann, wenn der Antrieb des Vorsatzgerätes durch den Antrieb des Häckselorgans geführt wird und über diesen mit dem Hauptantriebsriemen gekoppelt ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Häckselorgan eine Nachzerkleinerungseinrichtung zugeordnet und wobei der Antrieb der Nachzerkleinerungseinrichtung über eine mit der Abtriebswelle einer Abtriebsstufe eines der Nachzerkleinerungseinrichtung in Gutflussrichtung nachgeordneten Nachbeschleunigers erfolgt, sodass sich auch hierdurch eine kompakte Bauweise des Antriebsstranges insgesamt ergibt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend an Hand eines in mehreren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
- 1 die schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine am Beispiel eines Feldhäckslers
- 2 eine Detailseitenansicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems
- 3 eine Detaildraufsicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems
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1 zeigt eine als Feldhäcksler 2 ausgeführte landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1, die in ihrem frontseitigen Bereich ein als Pick-up 4 ausgeführtes Vorsatzgerät 3 aufnimmt. Die Pick-up 4 ist so gestaltet, dass sie einen Erntegutstrang 5 zwischen einer Niederhaltereinrichtung 6 und einer Aufsammeltrommel 7 aufnimmt und im rückwärtigen Bereich der Pick-up 4 einer Querförderschnecke 8 zuführt. Die Querförderschnecke 8 übergibt das Erntegut 5 nahezu mittig der Pick-up 4 nachgeordneten Einzugsorganen 9. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Einzugsorgane 9 von paarweise angeordneten Einzugswalzen 10 und diesen nachgeordneten Vorpresswalzen 11 gebildet. Nachdem der Erntegutstrang 5 die Einzugsorgane 9 passiert hat, wird er in deren rückwärtigen Bereich an eine Häckseltrommel 12 übergeben. Die Häckseltrommel 12 nimmt an ihrem Umfang eine Vielzahl von Häckselmessern 13 auf, die den Erntegutstrang 5 im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 14 zerkleinert. Durch die kinetische Energie der umlaufenden Häckseltrommel 12 tritt der Erntegutstrang 5 im rückwärtigen Bereich der Häckseltrommel 12 mit hoher Geschwindigkeit aus dieser aus und wird an paarweise angeordnete Crackerwalzen 15 übergeben. Die Crackerwalzen 15 bilden dabei eine sogenannte Nachzerkleinerungseinrichtung 16. Nachdem der Erntegutstrang 5 die Nachzerkleinerungseinrichtung 16 passiert hat, gelangt er in den Wirkbereich eines Nachbeschleunigers 17. Der Nachbeschleuniger 17 prägt dem Erntegutstrang 5 in an sich bekannter Weise zusätzliche kinetische Energie auf, mittels derer der Erntegutstrang 5 über einen in vertikaler Richtung weisenden Auswurfschacht 18 und einen diesem nachgeordneten schwenk- und drehbeweglichen Auswurfkrümmer 19 aus dem Feldhäcksler 2 herausgefördert wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden das Vorsatzgerät 3, die Einzugsorgane 9, die Häckseltrommel 12, die Nachzerkleinerungseinrichtung 16, sowie der Nachbeschleuniger 17 die erfindungsgemäßen Arbeitsorgane 20 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1.
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Weiter ist dem Feldhäcksler 2 zumindest ein Antriebsmotor 25 zugeordnet, dessen abtriebsseitige Riemenscheibe 26 von einem Antriebsriemen 27 umschlungen wird. Der Antriebsriemen 27 bildet in erfindungsgemäßer Weise einen Hauptantriebsriemen 28. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Hauptantriebsriemen 28 zwischen der abtriebsseitigen Riemenscheibe 26 des Antriebsmotors 25 und einer der Antriebswelle 29 der Häckseltrommel 12 zugeordneten Riemenscheibe 30. Während sich das sogenannte Zugtrum 31 unmittelbar zwischen der Häckseltrommel 12 und der Riemenscheibe 26 des Antriebsmotors 25 erstreckt und frei von weiteren energieabgreifenden Elementen ist, sind die weiteren im folgenden noch näher zu beschreibenden Abtriebe 32 und Spanneinrichtungen 33 in dem sogenannten Leertrum 34 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die, die Häckseltrommel 12 mit Antriebsenergie versorgende Riemenscheibe 30 in vertikaler Richtung tiefer als die dem Antriebsmotor 25 zugeordnete Riemenscheibe 26.
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Gemäß den 2 und 3 ist in einer vertikal höchsten Position auf der Abtriebswelle 39 des Nachbeschleunigers 17 eine Riemenscheibe 36 angeordnet, die zumindest teilweise von dem Hauptantriebsriemen 28 umschlungen wird. In an sich bekannter Weise ist der Abtriebswelle 39 des Nachbeschleunigers 17 einenends eine Getriebestufe 37 zugeordnet, mittels derer die Nachzerkleinerungseinrichtung 16 angetrieben wird. Auf diese Weise wird mittels der Riemenscheibe 36 zugleich der Nachbeschleuniger 17 und die Nachzerkleinerungseinrichtung 16 angetrieben, sodass diese Riemenscheibe 36 einen der dem Hautantriebsriemen 28 zugeordneten Abtriebe 32 bildet. In vertikaler Richtung zwischen der Position, der dem Antriebsmotor 25 zugeordneten Riemenscheibe 26 und der Antriebswelle 35 des Nachbeschleunigers 17 zugeordneten Riemenscheibe 30 und in Längsrichtung des Feldhäcksler 2 etwa mittig zwischen beiden ist dem Hauptantriebsriemen 28 eine weitere Riemenscheibe 38 zugeordnet. Diese Riemenscheibe 38 wird von einer Abtriebswelle 39 durchsetzt, die einenends die gezielt axial verschiebbare Riemenscheibe 40 des erfindungsgemäßen Variatorgetriebes 41 drehfest aufnimmt, wobei die axiale Verschiebung dadurch bewirkt wird, dass zumindest eine der die Riemenscheibe 40 bildenden Tellerscheiben 42 axial auf der Abtriebswelle 39 verschiebbar gelagert ist. In an sich bekannter und deshalb nicht im Detail dargestellter Weise wird die axiale Verschiebbarkeit des oder der Tellerscheiben 42 durch hydraulische Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung bewirkt. Über einen Variatorgetrieberiemen 43 wird die Antriebsenergie auf die weitere, abtriebsseitige Riemenscheibe 44 des Variatorgetriebes 41 übertragen. In an sich bekannter Weise ist zumindest eine der Tellerscheiben 45 gegen die Wirkung einer Druckfeder 46 axial verschiebbar auf einer der Riemenscheibe 44 zugeordneten Abtriebswelle 47 zugeordnet. Der Abtriebswelle 47 ist einenends ein sogenanntes Winkelgetriebe 48 zugeordnet, dessen Ausgangswelle 49 mit der Eingangswelle 50 einer noch näher zu beschreibenden Getriebeeinheit 51 gekoppelt ist.
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Die Getriebeeinheit 51 ist Bestandteil des erfindungsgemäßen Antriebssystem 21 zum Antrieb der verschiedenen Arbeitsorgane 20, wobei in an sich bekannter Weise den Einzugsorganen 9 ein sogenanntes Verteilgetriebe 53 zugeordnet ist und zwischen dem Verteilgetriebe 53 und der die erfindungsgemäße Antriebseinheit 52 bildenden Getriebeeinheit 51 zumindest eine Gelenkwelle 54 zur Übertragung der Antriebsenergie zwischengeschaltet ist. In erfindungsgemäßer Weise ist die die Antriebseinheit 52 bildende Getriebeeinheit 51 zumindest teilweise in einem Bereich angeordnet, der in vertikaler Richtung durch das Zugtrum 31 und das Leertrum 34 des Hauptantriebsriemens 28 begrenzt wird und zudem im rückwärtigen Bereich der in 1 dargestellten Vorderachse 22 liegt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass entweder nur das als Variatorgetriebe 41 ausgeführte Drehzahländerungsgetriebe 55 oder die Antriebseinheit 52 als ganzes in diesem Bereich angeordnet sind. Indem der Antriebseinheit 52 der Einzugsorgane 9 ein Variatorgetriebe 41 zugeordnet ist, kann die Drehzahl der Einzugsorgane 9 stufenlos eingestellt werden. Wegen des begrenzten Drehzahlbereichs des Variatorgetriebes 41, in welchem hohe Drehmomente übertragen werden können, ist die Getriebeeinheit 51 in zumindest zwei Gangstufen betreibbar. Dies hat den Vorteil, dass auch bei niedriger Umlaufgeschwindigkeit der Einzugsorgane 9 und damit verbunden großen Schnittlängen hohe Drehmomente übertragbar sind. Gemäß den vorherigen Ausführungen bildet die Riemenscheibe 38 zugleich einen mit dem Hauptantriebsriemen 28 zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Abtrieb 32. Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die mit dem Variatorgetriebe 41 gekoppelte Getriebeeinheit 51 als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei das Variatorgetriebe 41 die stufenlose Drehzahlverstellung des Planetengetriebes bewirkt.
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Sofern die Eingangswelle 50 der die Einzugsorgane 9 antreibenden Getriebeeinheit 51 in einer parallelen Lage zur Abtriebswelle 47 des Variatorgetriebes 41 angeordnet ist, kann die abtriebsseitige Riemenscheibe 44 des Variatorgetriebes 41 auch unmittelbar auf der Eingangswelle 50 der Getriebeeinheit 51 angeordnet sein, sodass ein die Antriebsenergie umlenkendes Winkelgetriebe 48 entfallen kann.
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Weiter ergibt sich eine optimale Führung des Hauptantriebsriemens 28 dann, wenn, wie in 1 dargestellt, in dem Leertrum 34 alternierend die Abtriebe 32 der Arbeitsorgane 20 und die Spannrollen 56 der Spanneinrichtungen 33 angeordnet sind, wobei der Hauptantriebsriemen 28 diese wenigstens teilweise umschlingt.
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Weiter ist das Antriebssystem 21 des Feldhäckslers 2 gemäß 3 so ausgeführt, dass der Antriebswelle 29 der Häckseltrommel 12 ein Vorsatzgetriebe 57 zugeordnet ist, welches über geeignete Energieübertragungsmittel, im einfachsten Fall Gelenkwellen 58, mit dem nicht dargestellten Getriebeeingang des Vorsatzgerätes 3 gekoppelt ist und somit den Antrieb 59 des Vorsatzgerätes 3 bildet. Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass unter dem Gesichtspunkt der Übertragung hoher Antriebsenergien und einer sicheren formschlüssigen Führung des Hauptantriebsriemens 28 zumindest eine der Spanneinrichtungen 33 so ausgebildet sein kann, dass sie eine erste Spannrolle 56 aufweist, deren Druckbeaufschlagung oder -entlastung ausschließlich zum Spannen des Hauptantriebsriemens 28 führt, während die dieser Spannrolle 56 über einen Koppelmechanismus 60 zugeordnete weitere, als Leitrolle 62 ausgeführte Spannrolle 61 durch eine geeignete Profilierung eine formschlüssige Führung des Hauptantriebsriemens 28 bewirkt.
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Es liegt im Rahmen des Könnens eines Fachmanns die beschriebene Vorrichtung in nicht dargestellter Weise abzuwandeln oder in anderen als den dargestellten Anwendungsfällen einzusetzen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
- 2
- Feldhäcksler
- 3
- Vorsatzgerät
- 4
- Pick-up
- 5
- Erntegutstrang
- 6
- Niederhaltereinrichtung
- 7
- Aufsammeltrommel
- 8
- Querförderschnecke
- 9
- Einzugsorgane
- 10
- Einzugswalze
- 11
- Vorpresswalze
- 12
- Häckseltrommel
- 13
- Häckselmesser
- 14
- Gegenschneide
- 15
- Crackerwalze
- 16
- Nachzerkleinerungseinrichtung
- 17
- Nachbeschleuniger
- 18
- Auswurfschacht
- 19
- Auswurfkrümmer
- 20
- Arbeitsorgane
- 21
- Antriebssystem
- 22
- Vorderachse
- 25
- Antriebsmotor
- 26
- Riemenscheibe
- 27
- Antriebsriemen
- 28
- Hauptantriebsriemen
- 29
- Antriebswelle
- 30
- Riemenscheibe
- 31
- Zugtrum
- 32
- Abtrieb
- 33
- Spanneinrichtung
- 34
- Leertrum
- 35
- Antriebswelle Nachbeschleuniger
- 36
- Riemenscheibe
- 37
- Getriebestufe
- 38
- Riemenscheibe
- 39
- Abtriebswelle
- 40
- Riemenscheibe
- 41
- Variatorgetriebe
- 42
- Tellerscheibe
- 43
- Variatorgetrieberiemen
- 44
- Riemenscheibe
- 45
- Tellerscheibe
- 46
- Druckfeder
- 47
- Abtriebswelle
- 48
- Winkelgetriebe
- 49
- Ausgangswelle
- 50
- Eingangswelle
- 51
- Getriebeeinheit
- 52
- Antriebseinheit
- 53
- Verteilgetriebe
- 54
- Gelenkwelle
- 55
- Drehzahländerungsgetriebe
- 56
- Spannrolle
- 57
- Vorsatzgetriebe
- 58
- Gelenkwelle
- 59
- Antrieb
- 60
- Koppelmechanismus
- 61
- Spannrolle
- 62
- Leitrolle