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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Stützsystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus
EP 1 046 329 A2 oder
DE 101 30 653 A1 bekannt.
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Die Landwirtschaft ist in den letzten 50 Jahren durch eine immer stärkere Mechanisierung geprägt. Dies äußert sich in einer gestiegenen Arbeitsproduktivität. So werden immer höhere Flächenleistungen erreicht.
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Die immer leistungsfähigeren Maschinen zeichnen sich vorwiegend durch erhöhten Durchsatz (Massenstrom) und Bunkerkapazitäten aus. Mit der Durchsatzleistung und Kapazität nehmen die Eigen- und Nutzmasse der Landmaschine und somit auch die Rad- und Achslasten zu.
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Bei der Gewichtsentwicklung von Mähdreschern ist festzustellen, dass sich das Leergewicht in den letzten fünf Jahrzehnten um den Faktor 4 erhöht hat.
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Rad- und Achslasten sind sowohl auf dem Feld als auch auf der Straße von Bedeutung. Auf dem Feld führen hohe Achs- und Radlasten zu einer Bodenverdichtung, welche die landwirtschaftliche Ausbeute beeinträchtigt und dem physikalischen Bodenschutz widerspricht. Auf der Straße sind zu hohe Achslasten verboten.
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Über eine größere Fahrzeugbreite können Achs- und Radlasten nicht verringert werden. Auch hier setzen die gesetzlich zulässigen Fahrzeugbreiten Grenzen. Gerade jedoch die Vorderachse von Mähdreschern muss dringend entlastet werden, da hier 75% der Gewichtskraft wirken.
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Zur Berechnung des mittleren Kontaktflächendrucks kann auf die Berechnungsmodelle nach McKeyes und TASC zurückgegriffen werden. Beim Berechnungsmodell nach McKeyes wird zur Ermittlung der Kontaktfläche das Produkt aus Reifenbreite und Reifendurchmesser ermittelt. Diese Formel basiert auf der Annahme eines festen Oberbodens.
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Das Berechnungsmodell TASC berechnet den mittleren Kontaktflächendruck mittels der Radlast und der Kontaktfläche zwischen Reifen und nachgiebigem Boden auf der Basis von Praxisversuchen. Ein weiterer Ansatz, den Kontaktflächendruck zu ermitteln, beruht darauf, dass insbesondere bei den modernen Radialreifen die Radlast hauptsächlich durch den Reifeninnendruck getragen wird, so dass man von folgender Faustregel ausgehen kann:
Reifeninnendruck = Kontaktflächendruck.
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Die Radlast bei Mähdreschern wird vor allem durch deren Schnittbreite, Korntankvolumen und Motorleistung bestimmt. Regelmäßig ergibt sich hier eine Vorderachslast von ca. 75% der Maschinenlast. Der mittlere Kontaktflächendruck hat sich laut Berechnungen mit TASC auf 1,38 bar erhöht. Der mittlere Belastungsindex stieg auf heute bis 154 t × km/ha.
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Auch wenn Kontaktflächendrücke von hohen Achs- und Radlasten durch eine angepasste Bereifung auf einem Niveau gehalten werden können, wird durch die Ausbreitung der Druckzwiebel ein höheres Bodenvolumen mit Druck belastet. Die Tiefenwirkung des Bodendrucks ist eine Funktion des Kontaktflächendrucks und der Radlast.
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Die kritischen Radlasten werden in Zukunft für einen umfassenden physikalischen Bodenschutz an Bedeutung gewinnen. Kritisch sind insbesondere Radlasten, deren Druckabbau in den Unterboden reicht. Die Schonung des Unterbodens ist wirtschaftlich sehr bedeutend. 95% der P- und K-Vorräte sind auf Äckern vorhanden. Dort erfolgt eine aktive Nährstoffmobilisierung. Der Unterboden bietet Wurzelraum und Lebensraum für das Edaphon. Die Beseitigung von Bodenschadverdichtungen unterhalb der Auflockerungstiefe ist energie- und kostenintensiv.
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Im Stand der Technik sind einige Stützradkonstruktionen vorhanden. Zur Vermeidung hoher Rad- und Achslasten und zur Stabilisierung von Fahrzeugen sind häufig Zusatz- und Stützräder an Fahrzeugen vorgesehen. Diese Räder werden jedoch nicht jenseits des Radaufstandspunkts arretiert und benötigen zusätzliche Stützen.
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So ist in
EP 1 046 329 A2 bzw.
DE 199 18 551 A1 ein Fahrzeug für den Einsatz in der Landwirtschaft offenbart, bei dem ein Zusatzgerät durch ein zusätzliches Rad abgestützt wird, das für den Straßentransport in Bodenkontakt gebracht werden kann. Das Rad kann hydraulisch von einer Betriebsstellung, in der es in Bodenkontakt ist, in eine Außerbetriebsstellung verbracht werden. Dabei wird auch offenbart, dass das Rad an einem schwenkbaren Mittelteil der Zusatzgeräte befestigt ist, wozu es an einem Zwischenstück oder seitlich am Einzugszusammenbau angebracht ist. Bei einer Variante ist es an einem Wagen gelagert, das zwischen dem Fahrzeug und dem Zusatzgerät lösbar befestigt ist.
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In
DE 101 30 653 A1 ist eine landwirtschaftliche Maschine mit einer Stützradordnung beschrieben und dargestellt, die für eine permanente Entlastung der Achsen der Erntemaschine sorgt. Die Stützräder sind über einem Tragrahmen mit einem als Längslenker ausgebildeten Tragarm und einem weiteren Tragarm in Form eines Hubzylinders dauerhaft an der Aufnahmeeinrichtung der Maschine angebracht.
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Aus
DE 10 2004 032 065 A1 ist ein höhenveränderliches Stützrad bekannt, das ebenfalls integraler Bestandteil des Vorsatzgerätes einer Erntemaschine ist.
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Gegenstand von
DE 10 2005 001 412 A1 ist ein Wagen mit einem Erntevorsatz und einem Gestell mit darin um eine Hochachse schwenkbaren Stützrad, wobei der gesamte Wagen mit dem Stützrad für die Straßenfahrt von der Erntemaschine gelöst werden kann.
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US 4 184 314 A offenbart ein Fahrzeug für den Einsatz in der Landwirtschaft mit einem daran angebauten Zusatzgerät, wobei wenigstens ein zusätzliches Rad zur Abstützung des Zusatzgeräts beim Straßentransport des Fahrzeugs in Bodenkontakt gebracht wird. In
US 3 822 534 A ,
US 4 360 215 A und
DE 85 17 625 U1 sind ebenfalls Fahrzeuge mit ähnlicher Ausstattung offenbart.
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Allerdings werden in diesen Dokumenten keine Aussagen zur konkreten Gestaltung der Stützsysteme getroffen und der physikalische Bodenschutz vollkommen außer Acht gelassen. Nicht geklärt ist auch, wie ein Stützsystem, das sowohl für selbstfahrende landwirtschaftliche Fahrzeuge als auch für gezogene landwirtschaftliche Fahrzeuge geeignet ist, im laufenden Betrieb in Bodenkontakt gebracht werden kann.
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Aus dem Stand der Technik dürfte bekannt sein, dass die Anbringung von Stützrädern vor allem der Verminderung der Achslast dient. Insbesondere dürfen gewisse Achslasten nach der Straßenverkehrsordnung nicht überschritten werden. In Deutschland ist dabei eine Achslast von 11,5 t einzuhalten.
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Auszugehen ist von einem Mähdrescher mit hoher Achslast. Beim Straßenbetrieb darf in Deutschland eine Achsbelastung von 11,5 t nicht überschritten werden. Aber auch unter dem Gesichtspunkt des physikalischen Bodenschutzes kann im Feldbetrieb eine Verminderung der Achs- und Radlast notwendig sein.
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Um die Achslast nicht zu überschreiten, kann der Fahrzeugführer auf mehrere Systeme im Stand der Technik zurückgreifen. So kann er zusätzliche Stützräder an den Schrägförderer oder andere Punkte der landwirtschaftlichen Maschine anbringen. Diese können im Handbetrieb oder auch hydraulisch ausfahrbar sein. Die Achslast über zusätzliche Stützräder für den Straßenbetrieb zu vermindern, liegt im Stand der Technik.
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Alternativ kann er auch bestimmte schwere Maschinenteile abbauen und auf einem Zusatzfahrzeug nachziehen oder schwere Maschinenteile auf dem Feld zurücklassen.
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Die Stützräder werden jedoch meist senkrecht angebracht und stehen senkrecht über dem Radaufstandspunkt. Dies macht die Stützräder instabil und unfallanfällig. Zudem wird der Vortrieb des Fahrzeugs vermindert und der Treibstoffverbrauch erhöht, da eine erhöhte Reibung auftritt. Auch ist die Achsentlastung eines solchen senkrechten Systems gering und genügt beispielsweise nicht den immer größer werdenden Anforderungen an landwirtschaftliche Maschinen.
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Die Problematik hat sich in den letzten Jahren durch die Einführung immer größerer, insbesondere breiterer Erntevorsätze und Maschinen verschärft. Dieser aus den USA stammende Trend hat auch in Deutschland zum Einsatz überbreiter und immer schwererer Erntefortsätze und Erntemaschinen geführt. Um den Einsatz überhaupt zu ermöglichen, müssen Stützräder angebracht werden, die sich einfach ein- oder ausfahren lassen, leicht zu installieren und leichtgängig sind.
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Im Stand der Technik wird jedoch übersehen, dass gerade das Anbringen neuer großer und überbreiter Erntefortsätze, wie z. B. Pflücker und Häcksler, zu einer starken Erhöhung des Kontaktflächendrucks der Vorderachse führen, die bei Selbstfahrern meist die Hauptantriebsachse ist. Landwirte setzen diese breiten, oft aus den USA stammenden Erntefortsätze ein, um schneller und rationeller ihre Felder abzuernten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei älteren, aber auch bei modernen landwirtschaftlichen Maschinen, bei denen die notwendigen Stützsysteme oft nicht vorhanden sind, eine schnelle und unproblematische Nachrüstung mittels eines Baukastensystems zu ermöglichen, in dem alle Komponenten zum Ein- und Ausschwenken in jeweils stabile Endlagen integriert sind.
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Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäß vorgesehnen Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst. Es handelt sich hierbei um eine rahmenförmige, in sich geschlossene, autarke Konstruktion zur Aufnahme eines gefederten Stützrads, das über einen Zwei-Wege-Zylinder verstellbar und festsetzbar ist.
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Das System kann sowohl auf dem Feld zum physikalischen Bodenschutz aufgrund eines verminderten Kontaktflächendrucks als auch auf der Straße zur Einhaltung der Achs- oder Radlast nach der Straßenverkehrsordnung eingesetzt werden.
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Der freitragende Rahmen kann bei entsprechender Gegenlagerung schnell und leicht angebaut werden und über den integrierten Feststellzylinder in seine Position über den Radaufstandspunkt in eine stabile Dreieckskonstruktion verwandelt werden, in der eine Seite durch den Schwenkzylinder selbst gebildet wird.
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Die rahmenförmige Vorrichtung kann ohne zusätzliche Stützen unter ein Fahrzeug gebracht und dort mit einem Hydrauliksystem verbunden werden. Beim Ausfahren des arretierenden Zylinders wird das Fahrzeug kurz angehoben, bis die stabile Position des Feststellrades über dem Radaufstandspunkt erreicht wird.
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Die rahmenförmige Vorrichtung ist durch eine über den Radaufstandspunkt arretierende Achslast gekennzeichnet, d. h. die Achslast wird nicht senkrecht aufgenommen, sondern das Stützrad kann in jeder Position mit hydraulischem Druck ausgefahren werden. Besonders vorteilhaft ist der Einbau eines Absperrventils, um ein unbeabsichtigendes Lösen des Stützsystems zu verhindern. Das Ausfahren des Stützsystems kann vom Fahrzeugführer auch ohne Aussteigen bewerkstelligt werden.
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Die Montage des Stützsystems ist einfach durchzuführen, wobei das Stützsystem über dem Radaufstandpunkt in ein stabiles Dreieck verwandelt wird. Die Vorrichtung wird unter einem Fahrzeug, beispielsweise dem Schrägförderer eines landwirtschaftlichen Mähdreschers angebracht. Das Stützsystem kann bei Bedarf angebracht oder aber auch fest montiert sein.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:
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1 die schematische Seitenansicht eines Mähdreschers mit angebautem Stützsystem,
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2 im vergrößertem Maßstab das Stützsystem und
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3 eine Vorderansicht des Stützsystems.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Erntefahrzeug
- 12
- Schrägförder
- 14
- Pflücker
- 16
- Rahmenplatte mit Befestigungsbohrungen
- 18
- Befestigungsplatte (eingeschweißt)
- 20
- Zylinderführung (eingeschweißt)
- 22
- Stickstoffbehälter für Federung
- 24
- Hydraulikschlauch
- 26
- Hydraulikzylinder (Hubzylinder) einfachwirkend
- 28
- Hydraulikzylinder doppeltwirkend (Schwenkarm)
- 30
- Haltemanschette mit unterem Anlenkpunkt 46 für Schwenkarm 28
- 32
- Laufachse mit Befestigung für Radnabe des Stützrades 36
- 34
- Radnabe
- 36
- Stützrad (Zwillingstransportrad)
- 38
- Hauptantriebsachse der Erntemaschine 10
- 40
- Hydraulische Schläuche (zum Pflücker 14)
- 42
- Absperrhähne für Hydraulikschläuche 40
- 44
- Oberes Lager des Hydraulikzylinders 28
- 46
- Gelenk an Haltemanschette 30
- 48
- Stützsystem
- 50
- Schwenklager für Hubzylinder 26
- v
- Fahrtrichtung
- f
- Federweg
- a
- Achsabstand
- A
- Arbeitsstellung
- T
- Transportstellung
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Vorzugsweise wird das Stützsystem 48 in einem Achsabstand a von mindestens 1001 mm vor der Hauptantriebsachse 38 am Schrägförderer 12 angebracht. (1). Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, das Stützsystem in einem Bereich zwischen 800 und 2000 mm anzubringen.
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Das durch das Stützsystem 48 gebildete Fahrwerk führt dazu, dass der Fahrzeugschwerpunkt etwas vor der Hauptantriebsachse 38 liegt. Dadurch entsteht im Falle eines leichten Ausbrechen ein Moment, das der Ausbrechwirkung entgegen und somit stabilisierend wirkt. Desweiteren wird eine Dreipunktabstützung des Fahrzeugs erreicht.
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Beim Auslösen des Stützsystems 48 ergibt sich folgende Abfolge von A nach T (2):
Das Stützrad 36 wird aus seiner Aufnahmevorrichtung mittels des hydraulischen Systems ausgefahren. Dabei wird das Stützrad 36 jedoch über den Radaufstandspunkt (Lastnullpunkt) gebracht und nicht lediglich in die Senkrechte gefahren. Die Kräfte stellen sich dann als ungleichseitiges Dreieck dar. Bei Überschreiten des Radaufstandspunkt wird das Fahrzeug leicht angehoben.
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Der Druck des Fahrzeugs verteilt sich so optimal, was zu einer größeren Achsentlastung führt und die Stabilität des Fahrzeugs erhöht. Die schädliche Verdichtungsgefahr wird im Sinne eine physikalischen Bodenschutzes reduziert.
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Aus 2 ergeben sich die beiden möglichen Schwenkpositionen des Stützsystems 48 für den Transport T und die Arbeitsstellung A. In der Stellung A stört das Stützsystem 48 bei der Feldarbeit nicht; eine Entlastung der Achsen wird nicht benötigt. Aus dieser Stellung A wird das Stützsystem 48 über den Radaufstandspunkt hinaus in die Stellung T für den Straßenverkehr geschwenkt und bildet nun ein stabiles Dreieck.
