DE3525576A1 - Antriebsgetriebe fuer maehmesser von erntemaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsgetriebe für hin- und hergehende Mähmesser von Erntemaschinen.

Derartige Messerantriebe werden in den unterschiedlichsten Bauarten ausgeführt. Die einfachste Art ist eine Kurbel, die über eine Kurbel- oder auch Pleuelstange rotierende Bewegung in oszillierende Bewegung umsetzt. Aus Platzgründen ist diese Art bei selbstfahrenden Arbeitsmaschinen wie beispielsweise einem Mähdrescher, nicht einsetzbar.

Um schmaler bauen zu können, wird bei diesen Maschinen viel­ fach der Kurbelantrieb über eine Schwinge um 90° umgelenkt.

Andere Konstruktionen bevorzugen Taumellager, deren Taumel­ bewegung über eine rechtwinklig zur Taumelachse sich hin- und herbewegende Taumelwelle und an dieser wiederum befe­ stigtem Hebel oszillierende Bewegungen erzeugen. Alle diese Konstruktionen haben den Nachteil, daß die Kraftübertragung an das Mähmesser nicht genau linear erfolgt. Jede Schwinge und jeder Hebel der beschriebenen Antriebsarten beschreiben eine Radiusbewegung um ihren Drehpunkt. Je länger der Hebel jeweils ausgeführt ist, desto kleiner ist die Radiusbewe­ gung, um so größer ist aber auch das Drehmoment, welches bei Belastung des Messers auf den Drehpunkt einwirkt. Je kleiner die Radiusbewegung, je länger der Hebelarm. Je länger der Hebelarm, desto größer das Drehmoment. Je größer das Dreh­ moment, desto stärker und schwerer müssen die Antriebs­ elemente sein. Diese wiederum sind um so kostspieliger, je stabiler sie ausgeführt sind, und sie benötigen mehr Ge­ wicht, Platz und Material. Derartige Antriebe sind von vorn­ herein nur für einen möglichst kurzen Hub des Mähmessers ge­ eignet.

Eine weitaus günstigere Möglichkeit bietet ein einem Plane­ tengetriebe ähnliches Antriebsgetriebe, bei dem sich in einem feststehenden Innenzahnkranz ein Umlaufrad abwälzt, welches an einem Rotor gelagert ist, wobei eine Kurbel mit dem Umlaufrad gekoppelt ist. Der Radius des Innenzahnkranzes und der Wälzkreisdurchmesser des Umlaufrades sind dabei gleich groß. Der Radius des Wälzkreises des Umlaufrades ist wiederum gleich dem Radius der Kurbel, die mit dem Umlauf­ rad in Wirkverbindung steht.

Durch diese konstruktive Gestaltung führt der Kurbelzapfen bei jeder Umdrehung des Rotors eine absolut gradlinige Hin- und Herbewegung aus. Diese lineare Bewegung entspricht somit genau dem Durchmesser des Wälzkreises des Innenzahnkranzes bzw. dem zweifachen Durchmesser des Umlaufrades, bzw. dem vierfachen Radius der mit dem Umlaufrad verbundenen Kurbel.

Je größer also Innenzahnkranz und Umlaufrad gewählt werden, je größer ist auch der zu verwirklichende Hub des Mähmessers.

Durch die heute üblichen, sehr breiten Schneidwerke mit ent­ sprechend langen und schweren Mähmessern sind der Hubzahl wegen der damit verbundenen Schwingungen der hin- und her­ gehenden Messer Grenzen gesetzt. Durch eine Vergrößerung des Hubes, verbunden mit einer Erhöhung der Schnittzahl, dadurch, daß jeweils eine Klinge über mehr als eine Gegen­ schneide läuft, läßt sich die Lastwechselzahl stark verrin­ gern, ohne daß die Mähleistung sinkt. Wird der Hubweg bei­ spielsweise verdoppelt, kann die Hubzahl halbiert werden, und trotzdem ist die Schnittleistung gleich groß.

Die bisher bekanntgewordenen Getriebe mit feststehendem Innenzahnkranz und Umlaufrad sind aber besonders dann, wenn ein großer Hub verwirklicht werden soll, sehr breit und auch hoch gebaut. Einmal muß der Zahnkranz in einem Ge­ häuse befestigt werden, wodurch ein entsprechend großes Ge­ häuse notwendig wird, und zum andern wird das Umlaufrad durch eine doppelte Lagerung im Rotor gelagert, wodurch das Rotorlager einen sehr großen Durchmesser haben muß, weil die Lagerung der Umlaufradachse einen entsprechend großen Rotor­ durchmesser erfordert. Derartige Lager sind sehr teuer. Sehr aufwendig ist bei den beschriebenen Konstruktionen auch die Lagerung des Umlaufrades, sowie die Verbindungselemente zwischen Umlaufrad und Kurbelzapfen. Auch ist die Montage bzw. Demontage dieser Art Getriebe sehr kompliziert und arbeits­ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Getriebe so zu bauen, daß eineml eine sehr schmale Bauart gewählt und zum andern eine wesentlich kostengünstigere und montagefreundlichere Konstruktion verwirklicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Antriebsgetriebe für hin- und hergehende Mähmesser von Erntemaschinen mit einem in einen Gehäuse sich drehenden Rotor, an welchem ein Umlauf­ rad gelagert ist, welches sich in einem feststehenden Innen­ zahnkranz abwälzt und mit einer Kurbel verbunden ist, wobei der Durchmesser des Umlaufrades mit dem Radius des Innenzahn­ kranzes übereinstimmt und der Radius des Umlaufrades mit dem Radius der Kurbel übereinstimmt und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Umlaufrad einstückig als Kurbel bzw. als Halter für eine Kurbel oder ein Kurbellager ausgebildet ist.

Durch die Einstückigkeit ist es möglich, mindestens ein Lager der naturgemäß aus Stabilitätsgründen benötigten zwei Lager im Umlaufrad selbst unterzubringen und an einem Stutzen des Rotors zu lagern. Dabei kann der Stutzen im Rotor eingesetzt oder aber auch einstückig am Rotor angeformt sein.

Das benötigte zweite Lager kann, wie in Fig. 2 gezeigt, eben­ falls im Umlaufrad untergebracht sein.

Es hat sich indessen gezeigt, daß das zweite Lager wesentlich stabiler gehalten werden kann, wenn es am Hals des Umlaufrades und im Rotor gelagert ist.

Bei einem solchermaßen erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebsge­ triebe sind alle Bauteile relativ leicht und raumsparend ausge­ bildet. Das Getriebe ist nahezu wartungsfrei, da alle verwendeten Lager für die gesamte Lebensdauer geschmiert und abgedichtet sind. Lediglich der Innenzahnkranz erhält eine Fettschmierung.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Umlaufrad an einem Stutzen des Rotors gelagert, oder aber das Umlaufrad ist in einer Bohrung des Rotors gelagert.

Um den Unterschied des erfindungsgemäßen Getriebes gegenüber dem bekannten Stand der Technik besser darzustellen, wird im folgenden der bekannte Stand der Technik mit Hilfe der Zeichnungs­ figur 1 abgehandelt und das erfindungsgemäße Getriebe an Hand weiterer zeichnerischer Darstellungen erläutert.

Um die Proportionen deutlich zu machen, stellen die Zeichnungen etwa die natürliche Größe sowohl des bekannten Standes der Tech­ nik als auch des erfindungsgemäßen Getriebes dar.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 die Darstellung eines Getriebes nach dem bekannten Stand der Technik als schematisches Schnittmodell;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführung des Getriebes als schematisches Schnittmodell mit einem am Umlaufzahn­ rad befestigten Kurbellager;

Fig. 3 eine Darstellung nach Fig. 2 von unten gesehen;

Fig. 4 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Umlaufrad mit daran einstückig angeformtem Kurbelzapfen;

Fig. 5 eine Variante der äußeren Form des Getriebege­ häuses, verkleinert dargestellt;

Fig. 6 ein weiteres Schnittmodell mit Innen- und Außen­ lagerung des Umlaufrades.

Die bisher bekanntgewordenen Getriebe der eingangs beschriebenen Art bestehen aus dem Gehäuse 1, in dem der Rotor 2 mit den Lagern 3 und 4 drehbar gelagert ist. Der Rotor selbst besteht aus zwei Teilen, die an der Linie 5 mit Schrauben 6 verbunden sind. Im Rotor ist die Kurbel 7 mit den Lagern 8 und 9 gelagert. Mit der Kurbel 7 fest verbunden istdas Umlaufrad 10, welches sich im Innenzahnkranz 11 abwälzt, wenn der Rotor 2 angetrieben wird. Durch die Abwälzung wird die Kurbel 7 in gegenläufige Bewegung zum Rotor gebracht, sodaß der Kurbelzapfen 12 infolge der geo­ metrischen Bedingungen eine absolut geradlinige Bewegung aus­ führt. Das Lager 3 muß bei dieser Art Getriebe einen sehr großen Innendurchmesser haben. Dieser muß um so größer sein, je größer der angestrebte Messerhub und der Durchmesser der Kurbelwelle 7 ist. Um das Lager 9 genügend stabil unterzubringen, was eine ent­ sprechende Dimensionierung bedingt, muß der Rotor an der Linie 5 getrennt sein, weil das Rotoroberteil dann ebenfalls einen entsprechenden Durchmesser haben muß. Der Innenzahn­ kranz 11 ist dann zwischen Rotoroberteil und Rotorunterteil am Gehäuse 1 starr befestigt und bedingt allein dadurch schon eine Zweiteilung des Rotors.

Es ist auch eine Konstruktion bekanntgeworden, bei der das Lager 9 so klein gehalten ist, daß der Durchmesser des Rotor­ oberteiles so gewählt werden konnte, daß er sich gerade noch durch den Innenzahnkranz 11 schieben läßt. Der damit verbundene sehr kleine Wellendurchmesser der Kurbel 7 läßt sich bei den heutigen schweren Mähmessern und/oder einem größeren Mähmesserhub nicht mehr einsetzen, weil die Be­ lastungen zu hoch sind.

Schließlich wird in der DE-OS 20 31 864 eine Konstruktion gezeigt, bei der die Kurbelwelle in platzsparenden Nadel­ lagern gelagert ist. Trotzdem ist aber dieses Getriebe noch sehr breit gebaut und teuer. Der größte Nachteil dieses Ge­ triebes aber besteht darin, daß die Kurbelwelle nicht axial fest geführt ist. Die Wechselbelastung bei hin- und herge­ henden Mähmessern erfordert jedoch, wie die Praxis zeigt, eine absolut sichere axiale Führung der Kurbelwelle, da sonst innerhalb kurzer Zeit die radialen Lager zerstört wer­ den.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil ist, daß bei den be­ schriebenen Konstruktionen Antrieb und Abtrieb zu weit aus­ einanderliegen. Nach dem Hebelgesetz müssen aus diesem Grund alle zwischenliegenden Bauelemente entsprechend groß di­ mensioniert sein.

Schließlich ist die Befestigung des Umlaufrades 10 an der Achse 7 sehr problematisch.

Durch die angreifende Wechsellast muß eine hochpräzise Passung hergestellt werden und das Umlaufrad bezüglich Ver­ zahnung und Kurbelzapfen genau fixiert werden.

Die vorliegende Erfindung behebt diese Nachteile.

Bei einem einstückig als Kurbel oder als Halter für eine Kur­ bel bzw. ein Kurbellager ausgebildetem Umlaufrad entfallen alle schwierigen Verbindungen und ebenfalls alle schwierigen Montagearbeiten.

In den Fig. 2 bis 6 werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen näher beschrieben.

In Fig. 2 ist der einstückige Rotor 20 mit den Lagern 21 und 22 im Gehäuseteil 23 gelagert. Der Stutzen 24 ist ein­ stückig aus dem Rotor gebildet, kann aber auch als geson­ dertes Bauteil mit dem eigentlichen Rotor verschraubt, ein­ geschweißt oder aber eingepreßt sein. Auf jeden Fall ist Stutzen und Rotor eine Einheit. Am Stutzen 24 ist das Umlaufrad 25 mit dem Lager 26 so gelagert, daß es auch axial spielfrei ist. Dies wird dadurch erreicht, daß mit der Bundschraube 27 der Innenring des Lagers 26 fest gegen den Ansatz 28 des Rotors gepreßt wird. Der Außenring des Lagers 26 ist mit der Ringmutter 29 fest im Umlaufzahn­ rad 25 eingespannt. Das Umlaufzahnrad 25 ist einstückig als Halter 38 für den Lagerbock 30 ausgebildet, bildet also gleichermaßen die für die Funktion notwendige Kurbel. Der Innenzahnkranz 31 ist fest mit dem Gehäuseteil 23 verbunden und bildet gleichzeitig das untere Gehäuseteil. Im Innen­ zahnkranz 31 wälzt sich das Umlaufrad 25 gegenläufig zur Drehrichtung des Rotors 20 ab.

An der Gewindehülse 32 wird das Mähmesser direkt und starr befestigt. Die Hülse 32 ist im Lagerbock 30 mit dem Lager 33 gelagert.

Durch die einstückige Ausbildung von Stutzen 24 und Rotor 20 und die einstückige Ausbildung des Zahnrades 25 als Kur­ bel ergibt sich eine außerordentlich hohe statische Sta­ bilität, die es erlaubt, alle Lager und Bauteile sehr klein zu dimensionieren. Die Drehkraft des umlaufenden Zahnrades 25 wird beispielsweise direkt auf das Gehäuse 30 übertragen. Also nicht über den Umweg einer besonderen Kurbelwelle.

Dadurch ist die Lagerbeanspruchung auf das Lager 26 und den Stutzen 24 ebenfalls sehr gering. Da alle Lager im Ausfüh­ rungsbeispiel dauergeschmiert und abgedichtet sind, ent­ fällt jede Wartung. Lediglich die Zahnräder müssen eine Fettschmierung erhalten. Damit dieses Schmiermittel nicht austreten und andererseits kein Schmutz und Staub eindringen kann, ist eine Dichtscheibe 34 am Rotor 20 befestigt, läuft also mit. Es hat sich nun als besonders günstig herausge­ stellt, wenn diese Dichtscheibe aus dünnem, aber federhar­ tem Blech besteht. Die Dichtscheibe kann in der Mitte zwei­ geteilt sein, damit sie um den Hals des Umlaufrades 25 ge­ legt werden kann und dort staubdicht abschließt. Kleine Mengen austretenden Fettes sind erwünscht, da diese einen Wulst bilden und so eine zusätzliche Staubdichtung ergeben.

Am Innenzahnkranz 31 kann die Dichtscheibe in einer Nut 35 laufen, die sowohl direkt im Innenzahnkranz eingedreht sein, als auch durch eine Ringscheibe 36 gebildet werden kann. In beiden Fällen ergibt sich eine Art Labyrinthdichtung, die für diesen Anwendungsfall vollkommen ausreicht.

In Fig. 3 ist die äußere im Schnitt quadratische Grund­ form des Gehäuses mit dem Innenzahnkranz 31 erkennbar. Wie erwähnt, kann diese auch rechteckig bzw., wie weiter unten beschrieben, mit entsprechenden Flächen zum Anschrauben an die betreffende Maschine ausgeführt sein. Die Bohrungen 40 sind zur Befestigung des Innenzahnkranzes 31 am Gehäuse­ oberteil 23 vorgesehen und die Gewindebohrungen 41 zur Be­ festigung des Getriebes an der Maschine.

In Fig. 3 ist weiter erkennbar die bei 42 zweigeteilte Dichtscheibe 34, die mit den Schrauben 43 am Rotor 20 be­ festigt ist, die Ringschreibe 36, die mit den Schrauben 44 am Innenzahnkranz 31 befestigt ist und das Halteteil 38 des Umlaufzahnrades 25, an dem das Kurbellager 30 mit den Schrau­ ben 45 befestigt ist.

Fig. 4 zeigt eine alternative Art der Mähmesserbefestigung. Das Umlaufrad 25 weist einstückig ausgebildet den Kurbel­ zapfen 50 auf, an dem ein Lagerbock 51 über das Lager 52 gelagert ist. An diesem Lagerbock wird das Mähmesser in be­ kannter Art befestigt. Statt einstückig mit dem Umlaufrad ausgebilet zu sein, kann der Zapfen 50 auch, wie im oben be­ schriebenen Ausführungsbeispiel das Kurbellager 30, nach gleicher Art und Passung am Halteteil 38 des Umlaufrades 25 befestigt sein.

Schließlich ist in Fig. 5 eine alternative Außenform des Gehäuses mit dem Innenzahnkranz 31 dargestellt, bei der zwei Flächen 60 und 61 an einer ovalen oder runden Grundform des Getriebegehäuses für den Innenzahnkranz vorgesehen sind, die zur Befestigung des Getriebes an der betreffenden Ma­ schine dienen.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform des Getriebes nach Fig. 2 dargestellt. Das Umlaufrad 70 ist mit einem inneren Lager 71 am Stutzen 72 des Rotors 73 und mit einem äußeren Lager 74 in einer Lagerbohrung des Rotors 73 gelagert. Dadurch entsteht eine sehr stabile Lagerung, verbunden mit einer sehr einfachen Montage. Das Umlaufrad mit beiden Lagern wird von unten eingesetzt und braucht nur noch mit dem Sicherungsring 75 in der Lagerbohrung gesichert und fixiert zu werden.

Bei dieser Ausführung kann der Stutzen 76 des Umlaufrades sowohl einstückig als Kurbel, als auch als Halter für eine Kurbel bzw. ein Kurbellager ausgebildet sein.

Es ergeben sich somit gemäß der Erfindung vielfältige Ausbil­ dungsmöglichkeiten. Die Ausführungsformen nach den Fig. 2, 3, 4 und 6 sind daher lediglich als bevorzugte Ausführungsbeispiele anzusehen.

Claims (4)

1. Antriebsgetriebe für hin- und hergehende Mähmesser von Ernte­ maschinen mit einem in einem Gehäuse sich drehenden Rotor, an welchem ein Umlaufzahnrad gelagert ist, welches sich in einem feststehenden Innenzahnkranz abwälzt und mit einer Kurbel ver­ bunden ist, wobei der Durchmesser des Umlaufrades mit dem Radius des Innenzahnkranzes übereinstimmt und der Radius des Umlauf­ rades mit dem Radius der Kurbel übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrad (25), (70) ein­ stückig als Kurbel bzw. als Halter für eine Kurbel oder ein Kurbellager ausgebildet ist.

2. Antriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlaufrad (25), (70) an einem Stutzen (24) des Rotors (20), ( 73) gelagert ist.

3. Antriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlaufrad (25), (70) in einer Bohrung des Rotors gelagert ist.

4. Antriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlaufrad (70) mit einem inneren Lager (71) an einem Stutzen (72) und mit einem äußeren Lager (74) in einer Bohrung des Rotors (73) gelagert ist.