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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Erntemaschine.
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Technologischer Hintergrund
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Bei landwirtschaftlichen Erntemaschinen ist es gebräuchlich, Komponenten durch Hydraulikmotore anzutreiben. Dazu treibt ein Verbrennungsmotor eine Hydropumpe mechanisch an, die wiederum hydraulikfluidleitend mit dem Hydraulikmotor verbunden ist. Wird die Hydropumpe und/oder der Hydraulikmotor mit einem verstellbaren Schluckvolumen versehen, kann die Drehzahl der vom Hydraulikmotor angetriebenen Komponenten der Erntemaschine variierbar gestaltet werden. Größere Antriebsleistung erfordernde Erntegutbearbeitungseinrichtungen, wie Tangentialdreschtrommeln oder Axialtrennrotoren in Mähdreschern oder Häckseltrommeln in Feldhäckslern werden hingegen in der Regel durch mechanische Antriebsstränge angetrieben.
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In der
DE 10 2009 003 242 A1 wird eine derartige Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers beschrieben. Ein Verbrennungsmotor treibt über einen mechanischen Antriebsstrang, in den eine trennbare Kupplung eingefügt ist, eine Häckseltrommel an. Eine erste Hydropumpe ist auf der Eingangsseite der Kupplung mit dem mechanischen Antriebsstrang verbunden und mit einem ersten Hydraulikmotor, der eine erste Erntegutbearbeitungs- und/oder -fördereinrichtung antreibt, in einem ersten hydraulischen Kreis angeordnet. Eine zweite Hydropumpe ist auf der Ausgangsseite der Kupplung mit dem mechanischen Antriebsstrang verbunden und mit einem zweiten Hydraulikmotor, der eine zweite Erntegutbearbeitungs- und/oder -fördereinrichtung antreibt, in einem geschlossenen zweiten hydraulischen Kreis angeordnet. In einer zum Erntebetrieb dienenden, ersten Betriebsart ist die Kupplung geschlossen und jede Hydropumpe versorgt den ihr zugehörigen Hydraulikmotor mit unter Druck stehendem Hydrofluid. Die Anbindung der zweiten Hydropumpe auf der Ausgangsseite der Kupplung vermeidet zum einen, dass die zweite Hydropumpe bei geöffneter Kupplung, z.B. bei einer Straßenfahrt, ständig mitläuft, ermöglicht es zum anderen jedoch, sie bei geöffneter Kupplung durch eine Ventileinrichtung bei Bedarf hydraulisch mit der ersten Hydropumpe zu koppeln, um dann in einer zweiten Betriebsart die zweite Hydropumpe als Hydraulikmotor zu verwenden und die Häckseltrommel zu reversieren, z.B. zum Schleifen der Häckselmesser. Die Ventileinrichtung trennt in der zweiten Betriebsart die erste Hydropumpe vom ersten Hydraulikmotor und verbindet beide Anschlüsse der zweiten Hydropumpe mit den zugehörigen Anschlüssen der ersten Hydropumpe.
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Aufgabe
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Bei geöffneter Kupplung wird im Stand der Technik nach
DE 10 2009 003 242 A1 jedoch keine Möglichkeit beschrieben, bei geöffneter Kupplung den ersten Hydraulikmotor anzutreiben und insbesondere zu reversieren, um ggf. einen Erntegutstau oder Erntegut, in dem ein von einem Fremdkörperdetektor nachgewiesener Fremdkörper enthalten ist, wieder aus dem Erntevorsatz zu entfernen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Antriebssystem für eine Erntemaschine bereitzustellen.
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Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
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Ein Antriebssystem für eine Erntemaschine umfasst einen Verbrennungsmotor und eine Erntegutbearbeitungseinrichtung, die über einen eine durch einen Aktor betätigbare, trennbare Kupplung enthaltenden Antriebsstrang mechanisch mit dem Verbrennungsmotor antriebsverbindbar ist. Eine erste Hydropumpe ist auf der Eingangsseite der Kupplung mit dem Antriebsstrang verbunden und hydraulikfluidleitend mit einem ersten Hydraulikmotor verbunden, welcher mit einer ersten Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in Antriebsverbindung steht. Eine zweite Hydropumpe ist auf der Ausgangsseite der Kupplung mit dem Antriebsstrang verbunden und hydraulikfluidleitend mit einem zweiten Hydraulikmotor verbunden, welcher mit einer zweiten Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in Antriebsverbindung steht.
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Eine Steuerung ermöglicht es, (a) einen Erntebetriebsmodus auszuwählen, in dem die Kupplung geschlossen ist, so dass die Erntegutbearbeitungseinrichtung in einer ersten Richtung angetrieben wird, und in dem der erste Hydraulikmotor mit der ersten Hydropumpe verbunden ist und die erste Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in einer ersten Richtung antreibt und der zweite Hydraulikmotor mit der zweiten Hydropumpe verbunden ist und die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in einer ersten Richtung antreibt. Mit der Steuerung ist auch (b) ein Rückwärtsdrehmodus der Erntegutbearbeitungseinrichtung auswählbar, in welchem die Kupplung geöffnet ist und die erste Hydropumpe durch die Ventileinrichtung hydraulikfluidleitend mit der zweiten Hydropumpe verbunden ist, die dann als Motor zum Antrieb der Erntegutbearbeitungseinrichtung in der zweiten, der ersten Richtung entgegen gesetzten Richtung dient. Dieser Rückwärtsdrehmodus kann insbesondere zum Rückwärtsschleifen einer Häckseltrommel nützlich sein. Mit der Steuerung ist zusätzlich (c) ein Reversiermodus der zweiten Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut auswählbar, in welchem die Kupplung geöffnet ist und die erste Hydropumpe durch eine von der Steuerung kontrollierte Ventileinrichtung hydraulikfluidleitend mit dem zweiten Hydraulikmotor verbunden ist, welcher dann zum Antrieb der zweiten Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in der zweiten, der ersten Richtung entgegen gesetzten Richtung betreibbar sind.
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Die erste Hydropumpe und der erste Hydraulikmotor sind in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet, während auch die zweite Hydropumpe und der zweite Hydraulikmotor in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind. Die beiden Kreisläufe sind hochdruck- und niederdruckseitig durch die von der Steuerung kontrollierte Ventileinrichtung koppel- und trennbar, die im Erntebetriebsmodus (a) geöffnet und im Rückwärtsdrehmodus (b) und im Reversiermodus (c) geschlossen ist.
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Mit anderen Worten wird beim Erntebetriebsmodus die Erntegutbearbeitungseinrichtung durch den Verbrennungsmotor über den Antriebsstrang und Kupplung mechanisch in ihrer ersten Richtung angetrieben, während der erste Hydraulikmotor von der ersten Hydraulikpumpe beaufschlagt wird und die erste Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in ihrer ersten Richtung antreibt und der zweite Hydraulikmotor von der zweiten Hydraulikpumpe beaufschlagt wird und die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in ihrer ersten Richtung antreibt. Durch die Steuereinrichtung kann der Rückwärtsdrehmodus ausgewählt werden, in dem die erste Hydropumpe die dann als Motor dienende zweite Hydropumpe versorgt und letztere die Erntegutbearbeitungseinrichtung reversiert. Außerdem kann ein Reversiermodus ausgewählt werden, in dem die Kupplung geöffnet ist und die erste Hydropumpe hydraulikfluidleitend mit dem zweiten Hydraulikmotor verbunden ist, welcher dann die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in der zweiten, der ersten Richtung entgegen gesetzten Richtung antreibt, d.h. die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut reversiert. Im Reversiermodus ist die Kupplung geöffnet, d.h. die Erntegutbearbeitungseinrichtung steht still. Die Ventileinrichtung verbindet oder trennt die beiden jeweils geschlossenen hydraulischen Kreise hoch- und niederdruckseitig.
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Auf diese Weise erreicht man mit einfachen Mitteln, dass auch bei geöffneter Kupplung die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut reversiert werden kann. Es wäre auch denkbar, dann zusätzlich die erste Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut zu reversieren. Hiervon unabhängig besteht selbstverständlich in der Regel auch die Möglichkeit, im Erntetrieb, d.h. bei geschlossener Kupplung, den ersten und/oder zweiten Hydraulikmotor zu reversieren.
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Der zweite Hydraulikmotor kann ein durch die Steuerung verstellbares Schluckvolumen aufweisen und beim Rückwärtsdrehmodus der Erntegutbearbeitungseinrichtung in eine Nullstellung verbringbar sein, damit sich die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut dann nicht oder möglichst wenig bewegt.
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Auch der erste Hydraulikmotor kann ein durch die Steuerung verstellbares Schluckvolumen aufweisen und beim Rückwärtsdrehmodus der Erntegutbearbeitungseinrichtung und/oder beim Reversiermodus der zweiten Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in eine Nullstellung verbringbar sein, damit sich die erste Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut nicht oder möglichst langsam bewegt.
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Insbesondere hat die erste Hydropumpe und/oder die zweite Hydropumpe ein durch die Steuerung verstellbares Fördervolumen. Die zweite Hydropumpe wird vorzugsweise beim Reversiermodus der zweiten Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut in eine Nullstellung verbracht, damit sich die Erntegutbearbeitungseinrichtung dann nicht oder möglichst langsam bewegt.
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Die Erntegutbearbeitungseinrichtung kann eine Häckseltrommel sein, während die erste Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ein Einzugsförderer ist und/oder die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ein Erntevorsatz ist. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass die erste Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ein Erntevorsatz ist, während die zweite Einrichtung zur Förderung und/oder Bearbeitung von Erntegut ein Einzugsförderer ist.
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Ausführungsbeispiel
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Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine in Form eines Feldhäckslers,
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2 eine schematische Draufsicht auf das Antriebssystem der Erntemaschine, und
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3 ein schematisches Diagramm der hydraulischen Verschaltung der Hydropumpen und Hydraulikmotoren zum Antrieb des Einzugsförderers und des Erntevorsatzes.
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In der 1 ist eine Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers in schematischer Seitenansicht dargestellt. Die Erntemaschine 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 in Form eines Aufnehmers einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 vom Boden aufgenommenes Erntegut, z. B. Gras oder dergleichen wird über einen Einzugsförderer 22 mit Vorpresswalzen, die innerhalb eines Einzugsgehäuses 24 an der Frontseite des Feldhäckslers 10 angeordnet sind, einer unterhalb der Fahrerkabine 18 angeordneten, als Erntegutbearbeitungseinrichtung vorgesehenen Häckseltrommel 26 zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 28 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 30. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V der Erntemaschine 10, die in der 1 nach rechts verläuft.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf die Antriebsanordnung der Erntemaschine 10. Im rückwärtigen Bereich der Erntemaschine 10 befindet sich ein Verbrennungsmotor 38 insbesondere in Form eines Dieselmotors. Der Verbrennungsmotor 38 erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 und umfasst eine Kurbelwelle 42, die sich nach vorn aus dem Gehäuse des Verbrennungsmotors 38 heraus erstreckt. Der Verbrennungsmotor 38 treibt im Betrieb mit seiner Kurbelwelle 42 eine erste Längswelle 46 an, die mit dem ersten Kegelzahnrad 66 eines Winkelgetriebes 64 verbunden ist. Die erste Längswelle 46 treibt auch über Zahnräder 70, 72 und eine zweite Längswelle 76 ein Pumpenaggregat 74 an, das eine Hydropumpe zum Antrieb von Hydraulikmotoren für den Vortrieb der Erntemaschine, eine Lenkpumpe und eine Hydropumpe zur Ölversorgung der Steuerung des hydrostatischen Antriebs für den Vortrieb der Erntemaschine 10 umfasst, und eine erste Hydropumpe 110, die zum Antrieb eines ersten Hydraulikmotors 112 zum Antrieb des Einzugsförderers 22 über ein Getriebe 114 dient. Es wäre auch denkbar, über eines der Zahnräder 70, 72 oder ein dazwischen angeordnetes Zahnrad (nicht gezeigt) weitere permanent angetriebene Elemente, wie einen elektrischen Generator und/oder einen Gebläseantrieb für die Kühlluftzufuhr für den Verbrennungsmotor 38 anzutreiben.
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Das zweite Kegelzahnrad 68 des ersten Winkelgetriebes 64 ist mit einer Querwelle 80 verbunden, welche sich durch eine mit der Riemenscheibe 82 verbundene Hohlwelle 106 hindurch auf die von dem Winkelgetrieben 64 abgewandte Seite der Riemenscheibe 82 erstreckt und dort mit einer Kupplung 78 verbunden ist. Die Kupplung 78 ist ausgangsseitig mit der Hohlwelle 106 verbunden, die außerdem auf der dem Winkelgetriebe 64 zugewandten Seite der Riemenscheibe 82 über Zahnräder 96, 108 und 100 eine zweite Hydropumpe 102 antreibt, die zum Antrieb eines zweiten Hydraulikmotors 116 dient, der den Erntevorsatz 20 antreibt. Die Kupplung 78 ermöglicht es, den Treibriemen 84 und mit ihm die Häckseltrommel 26 und die Fördervorrichtung 28 ein- und auszuschalten.
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Eine geeignete Steuerung 94 (s. 1) ist mit einem Aktor 122 zum Schalten der Kupplung 78 verbunden.
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In der
3 ist ein Hydraulikschema der ersten und zweiten Hydropumpe
110,
102 und des ersten und zweiten Hydraulikmotors
112,
116 dargestellt. Die beiden Anschlüsse der ersten, verstellbaren Hydropumpe
110 sind mit den beiden Anschlüssen des ersten Hydraulikmotors
112 verbunden, dessen Schluckvolumen durch die Steuerung
94 verstellbar ist. Die erste Hydropumpe
110 und der erste Hydraulikmotor
112 bilden demnach einen geschlossenen Kreis, und die (die Schnittlänge bestimmende) Geschwindigkeit, mit welcher der Einzugsförderer
22 angetrieben wird, ist durch Verstellung einer Taumelscheibe der ersten Hydropumpe
110 und einer Taumelscheibe des ersten Hydraulikmotors
112 veränderbar. Die Aktoren zur Verstellung der Taumelscheiben der ersten Hydropumpe
110 und des ersten Hydraulikmotors
112 sind weiterhin mit einer Nachweiseinrichtung zur Erkennung von Fremdkörpern verbunden, die im Fall des Nachweises einer Aufnahme eines unerwünschten Fremdkörpers ein hinreichend schnelles Anhalten des Einzugsförderers
22 veranlasst (vgl.
DE 10 2009 002 849 A1 ).
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Die zweite Hydropumpe 102 und der zweite Hydraulikmotor 116 bilden ebenfalls einen geschlossenen Kreis, in dem der Auslass der zweiten Hydropumpe 102 direkt mit dem Einlass des zweiten Hydraulikmotors 112 verbunden ist und der Auslass des zweiten Hydraulikmotors 116 direkt mit dem Einlass der zweiten Hydropumpe 102 verbunden ist. Die zweite Hydropumpe 102 und der zweite Hydraulikmotor 112 haben beide verstellbare Taumelscheiben, was es der Steuerung 94 ermöglicht, die Geschwindigkeit beweglicher Komponenten des Erntevorsatzes 20 zum Abschneiden und/oder Fördern des Ernteguts einzustellen.
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Eine durch die Steuerung 94 elektromagnetisch kontrollierte Ventileinrichtung 118 verbindet oder trennt jeweils die Niederdruckseiten 122 und 104 sowie die Hochdruckseiten 124 und 126 der beiden geschlossenen Kreise. Die Steuerung 94 und die Ventileinrichtung 118 ermöglichen zumindest drei Betriebsarten, die mittels der Schnittstelle 98 durch den Bediener ausgewählt werden können:
- (a) Ein Erntebetriebsmodus, in dem die Kupplung 78 geschlossen ist und der Verbrennungsmotor 38 die Häckseltrommel 26 antreibt, während die erste Hydropumpe 110 den ersten Hydraulikmotor 112 antreibt und die zweite Hydropumpe 102 den zweiten Hydraulikmotor 116 antreibt. Die Ventileinrichtung 118 befindet sich in der in 3 dargestellten Position, d.h. die beiden geschlossenen Kreise der 3 sind voneinander getrennt. Der erste Betriebsmodus entspricht dem normalen Erntebetrieb, in dem Erntegut durch den Erntevorsatz 20 aufgenommen, durch den Einzugsförderer 22 zur Häckseltrommel 22 gefördert und durch diese gehäckselt und schließlich durch den Auswurfkrümmer 30 auf ein Transportfahrzeug überladen wird. Durch Verstellung der Taumelscheiben der Hydropumpen 110 und 102 (und/oder der Hydraulikmotore 112, 116) besteht in an sich bekannter Weise die Möglichkeit, die Geschwindigkeiten des Einzugsförderers 22 und/oder des Erntevorsatzes 20 (gemeinsam oder getrennt) zu verstellen und/oder den Einzugsförderer 22 und/oder den Erntevorsatz 20 zu reversieren, um Verstopfungen oder eingedrungene Fremdkörper auszuwerfen.
- (b) Ein Rückwärtsdrehmodus der Erntegutbearbeitungseinrichtung, in dem die Kupplung 78 geöffnet ist und der Verbrennungsmotor 38 die erste Hydropumpe 110 antreibt. Die Steuerung 94 verbringt dann die Ventileinrichtung 118 in die aktive Stellung (bewegt sie in der 3 somit nach rechts), sodass die erste Hydropumpe 110 die zweite Hydropumpe 102 antreibt, die nun als Motor verwendet wird, was über die Zahnräder 100, 108, 96, die Hohlwelle 106, die Riemenscheibe 82, den Riemen 84 und die Riemenscheibe 88 zu einer gegenüber dem Erntebetrieb entgegen gerichteten Bewegung der Häckseltrommel 26 führt. Dieser reversierende Antrieb der Häckseltrommel 26 ermöglicht ein besseres Schleifen der Messer der Häckseltrommel mittels einer Schleifeinrichtung 120 als ein Schleifen in der beim Erntebetrieb verwendeten Drehrichtung. Im Rückwärtsdrehmodus der Erntegutbearbeitungseinrichtung können die Taumelscheiben der Hydraulikmotoren 112 und 116 durch die Steuerung 94 auf ein Schluckvolumen von null gestellt werden, um die Drehzahl des Einzugsförderers 22 und des Erntevorsatzes 20 klein (oder auf null) zu halten.
- (c) Ein Reversiermodus, in welchem die Kupplung 78 geöffnet ist und die erste Hydropumpe 110 die Ventileinrichtung 118 hydraulikfluidleitend mit dem zweiten Hydraulikmotor 116 verbindet, der dann zum Antrieb des Erntevorsatzes 20 in der zweiten, der beim Erntebetrieb entgegen gesetzten Richtung dient. Die Taumelscheibe der zweiten Hydropumpe 102 wird dann in eine (Null-) Stellung verbracht, in der sich die zweite Hydropumpe 102 möglichst langsam oder überhaupt nicht dreht. Auch wird die Taumelscheibe des ersten Hydraulikmotors 112 in eine Nullstellung verbracht. Zeitlich getrennt davon kann (muss aber nicht) der erste Hydraulikmotor 112 und somit der Einzugsförderer 22 reversiert werden. Durch den Reversiermodus besteht die Möglichkeit, bei geöffneter Kupplung 78 den vom zweiten Hydraulikmotor 116 – dessen zugehörige Hydropumpe 102 aufgrund der geöffneten Kupplung 78 nicht zur Bereitstellung druckbeaufschlagten Hydrofluids zur Verfügung steht – angetriebenen Erntevorsatz 20 zu reversieren.
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Die zweite Hydropumpe 102 ist demnach für zwei Drehrichtungen ausgelegt. Sie kann als Hydraulikmotor ausgeführt sein, der im ersten Betriebsmodus als Pumpe verwendet wird, oder es handelt sich bei ihr um eine bidirektional funktionsfähige Hydropumpe, die über einen geeigneten, in zwei Richtungen betriebsfähigen Antriebsstrang verfügt und keine eigene Speisepumpe aufweist.
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Beim Öffnen der Kupplung
78 kann durch eine geeignete Ansteuerung der Taumelscheiben des zweiten Hydraulikmotors
116 und der zweiten Hydropumpe
102 ein Abbremsen der Häckseltrommel
22 bewirkt werden, indem der dann entstehende Überdruck durch Ventile abgebaut und in Wärme umgewandelt wird (vgl.
DE 10 2008 002 428 A1 ).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009003242 A1 [0003, 0004]
- DE 102009002849 A1 [0024]
- DE 102008002428 A1 [0028]
