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Dokumentenidentifikation DE10303050B4 11.05.2006
Titel Generatoreinheit für Traktoren und elektrisches Antriebssystem für Landmaschinen
Anmelder GKN Walterscheid GmbH, 53797 Lohmar, DE
Erfinder Kropp, Dieter, 51491 Overath, DE;
Roth, Andreas, 02681 Schirgiswalde, DE;
Adamek, Wolfgang, 53797 Lohmar, DE;
Jung, Holger, 52457 Aldenhoven, DE
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 24.01.2003
DE-Aktenzeichen 10303050
Offenlegungstag 26.08.2004
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.05.2006
IPC-Hauptklasse B60L 11/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A01B 71/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A01C 19/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A01D 33/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A01D 69/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Generatoreinheit für Traktoren und ein elektrisches Antriebssystem für Landmaschinen zum Antreiben von elektrischen Lasten landwirtschaftlicher Geräte, wie zum Beispiel Arbeitseinheiten für Streugeräte, Mähmaschinen, Feldspritzen oder Sprühgeräte.

Konventionell werden solche Arbeitseinheiten mechanisch angetrieben. Handelt es sich um Anbaugeräte für einen Traktor oder um von einem Traktor gezogene landwirtschaftliche Geräte, sind die Arbeitseinheiten mittels eines mechanischen Antriebsstrangs mit einer Zapfwelle des Traktors verbunden, wobei die Zapfwelle vom Hauptantrieb, in der Regel ein Verbrennungsmotor, des Traktors angetrieben ist.

Bei selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten werden die Arbeitseinheiten direkt vom Hauptantrieb angetrieben.

Diese konventionellen Antriebssysteme weisen eine Vielzahl mechanischer Antriebskomponenten auf, die entsprechend der zu übertragenden Drehmomente zu dimensionieren sind. Dies führt zu groß bauenden Antriebssystemen mit hohen Gewichten. Die Montage der Antriebskomponenten gestaltet sich daher aufwendig.

Beim Antrieb von kleinen Lasten wurden bereits im Kraftfahrzeugbau elektrische Motoren zum Einsatz gebracht, die mit dem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Diese Bordnetze weisen jedoch in der Regel lediglich eine Batterienennspannung von 12 Volt und eine Generatornennspannung von 14 Volt auf. Dies ist jedoch zum Antreiben von elektrischen Lasten von Antriebseinheiten landwirtschaftlicher Geräte nicht ausreichend, da die elektrischen Lasten zu hoch sind.

In dem Artikel „In Landwirtschafts- und Gartenbaubetrieben: bei Netzausfall – Zapfwellengenerator" in „Elektrodienst 7/71" wird ein Zapfwellengenerator beschrieben, der als Notfallgenerator eingesetzt wird, wenn in Gebäuden Strom ausgefallen ist. Der Zapfwellengenerator steht frei auf dem Boden, wobei ein Traktor an den Generator herangefahren werden kann, um die Zapfwelle des Traktors mit dem Zapfwellengenerator zu verbinden. Über die Zapfwelle lässt sich der Generator somit antreiben, um als Notaggregat die Stromversorgung z.B. eines Gebäudes zu sichern. Die Zapfwelle kann jedoch nicht weiter zum Antreiben von landwirtschaftlichen Geräten dienen.

Der Firmenprospekt der Firma Leroy Somer "Handbuch zur Inbetriebnahme und Wartung GEARLEC-TRACTELEC" offenbart eine Generatoreinheit für einen Traktor mit einem Gehäuse, das drehfest an einem Bauteil eines Traktors befestigbar ist, sowie eine Eingangswelle, die im Gehäuse drehbar gelagert ist und mit der Zapfwelle eines Traktors verbunden werden kann. Ferner ist ein elektrischer Generator vorgesehen, der an dem Gehäuse befestigt ist und über die Zapfwelle des Traktors antreibbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Generatoreinheit vorzuschlagen, mittels derer herkömmliche Traktoren oder Landmaschinen mit geringer Nennspannung des Bordnetzes umgerüstet werden können, um elektrische Lasten mit höheren Nennspannungen als die des Bordnetzes antreiben zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Generatoreinheit für Traktoren umfassend

  • – ein Gehäuse, das drehfest an einem Bauteil des Traktors befestigbar ist,
  • – eine Eingangswelle,
  • – die im Gehäuse drehbar gelagert ist und
  • – die mit einer Zapfwelle des Traktors verbindbar ist,
  • – eine Ausgangswelle,
  • – die antriebsmäßig mit der Eingangswelle verbunden ist und
  • – die mit der Antriebswelle eines landwirtschaftlichen Geräts verbindbar ist,
  • – einen elektrischen Generator mit einem Rotor, der antriebsmäßig mit der Eingangswelle verbunden und von dieser angetrieben ist, und mit einem Stator, der mit dem Gehäuse verbunden ist,
  • – wobei der elektrische Generator zum Antreiben von elektrischen Lasten des Traktors oder eines landwirtschaftlichen Geräts dient,
gelöst.

Somit läßt sich jeder Traktor mit einer Zapfwelle und einem herkömmlichen Bordnetz derart umrüsten, daß elektrische Lasten mit einer von der Nennspannung des Bordnetzes abweichenden Nennspannung betrieben werden können. Gängige Bordnetze weisen 12 Volt oder 24 Volt auf. Bei 12 Volt-Bordnetzen beträgt die Batterienennspannung 12 Volt und die Generatornennspannung 14 Volt. Bei 24 Volt-Bordnetzen beträgt die Batterienennspannung 24 Volt und die Generatornennspannung 28 Volt.

Mit der erfindungsgemäßen Generatoreinheit läßt sich der Traktor auf ein zusätzliches Bordnetz mit höheren Nennspannungen umrüsten. In der Regel betragen die Nennspannungen ein Vielfaches eines 12-Volt-Bordnetzes. Somit kann z.B. ein 42 Volt-Bordnetz vorgesehen werden, bei dem die Batterienennspannung 36 Volt und die Generatornennspannung 42 Volt beträgt.

Ferner kann die Zapfwelle weiterhin zum mechanischen Antrieb einzelner Arbeitseinheiten dienen, da die Ausgangswelle über die Eingangswelle antriebsmäßig mit der Zapfwelle verbindbar ist.

Vorzugsweise sind die Eingangswelle und die Ausgangswelle einteilig ausgebildet.

Um standardisierte Antriebselemente, wie zum Beispiel Gelenkwellen, mit der Ausgangswelle verbinden zu können, weist diese an demjenigen Ende, mit dem es mit dem landwirtschaftlichen Gerät verbindbar ist, dasselbe Profil auf, wie die Zapfwelle des Traktors.

Um mit dem elektrischen Generator die geforderte elektrische Leistung zu erzielen, kann zwischen der Eingangswelle und dem Rotor des elektrischen Generators ein Getriebe vorgesehen sein.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigt

1 eine perspektivische Teilansicht eines Traktors mit einer Generatoreinheit, die auf eine Zapfwelle aufgesteckt ist;

2 eine Explosionsdarstellung der Teilansicht gemäß 1 mit der Generatoreinheit und

3 ein Antriebssystem für elektrische Motoren.

Die 1 und 2 zeigen einen Traktor 1 in einer Teilansicht und werden im folgenden zusammen beschrieben. Der Traktor 1 weist eine Zapfwelle 2 zum Antreiben von landwirtschaftlichen Geräten auf. Die Zapfwelle 2 ist mit dem Hauptantrieb des Traktors 1, in der Regel einem Verbrennungsmotor zum Antreiben des Traktors 1, antriebsmäßig verbunden und wird mit einer konstanten Drehzahl betrieben. Typische Drehzahlen für eine Zapfwelle sind 540 U/min und 1000 U/min.

Auf die Zapfwelle 2 ist eine Generatoreinheit 3 aufgesteckt. Die Generatoreinheit 3 weist ein Gehäuse 4 auf, das drehfest zum Traktor 1 gehalten ist. In dem Gehäuse 4 ist eine Eingangswelle vorgesehen, die eine Bohrung aufweist, die gegengleich zur Zapfwelle 2 ausgebildet ist. In der Regel weist die Zapfwelle 2 eine Längsverzahnung und die Eingangswelle eine gegengleiche Verzahnung auf. Die Eingangswelle ist mit einer Ausgangswelle 5 verbunden oder einteilig mit dieser ausgebildet, wobei die Ausgangswelle 5 aus dem Gehäuse 4 herausgeführt ist. Das aus dem Gehäuse 4 herausragende Ende der Ausgangswelle 5 ist im Profil identisch zur Zapfwelle 2 ausgebildet, so dass standardisierte Antriebsbauteile, wie z.B. eine Gelenkwelle, mit der Ausgangswelle 5 drehfest verbunden werden können.

An dem Gehäuse 4 ist ein elektrischer Generator 6 befestigt, der einen Stator, welcher drehfest mit dem Gehäuse 4 verbunden ist, und einen Rotor, welcher um eine Drehachse im Gehäuse 4 drehbar angeordnet ist, aufweist. Der Rotor ist antriebsmäßig mit der Eingangwelle verbunden. Dies kann zum Beispiel durch ein Stirnradgetriebe realisiert sein. Somit wird der elektrische Generator 6 mit der Drehzahl der Zapfwelle 2 oder, falls eine Übersetzung zwischen der Eingangswelle und dem Rotor vorgesehen ist, mit einer über- oder untersetzten Drehzahl angetrieben.

Der Traktor 1 kann somit durch einfaches Aufstecken der Generatoreinheit 3 auf die Zapfwelle 2 mit einer elektrischen Versorgung für z.B. 42 Volt versehen werden, wobei die Zapfwelle 2 weiterhin über die Ausgangswelle 5 mechanische Antriebseinheiten antreiben kann.

3 zeigt ein Antriebssystem, bei dem eine Generatoreinheit 3 gemäß der 1 und 2 auf eine Zapfwelle eines Traktors aufgesteckt ist, wobei der Übersichtlichkeit halber der Traktor in dieser Ansicht nicht dargestellt ist. Die Generatoreinheit 3 weist einen elektrischen Generator 6 auf, der mit einem Steuergerät 15 elektrisch verbunden ist. Das Steuergerät 15 ist wiederum elektrisch mit Elektromotoren 16, 17 verbunden, die z.B. zum Antrieb einer Mähscheibe 18 oder anderen landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten dienen. Das Steuergerät 15 dient zum Bedienen der Elektromotoren 16, 17 und für die Regelung des somit aufgebauten zusätzlichen Bordnetzes. Die Ausgangswelle 5 der Generatoreinheit 3 ist mit einer Gelenkwelle 14 verbunden, mittels derer weiterer mechanisch angetriebene Arbeitseinheiten angetrieben sind.

1Traktor 2Zapfwelle 3Generatoreinheit 4Gehäuse 5Ausgangswelle 6elektrischer Generator 14Gelenkwelle 15Steuergerät 16Elektromotor 17Elektromotor 17Mähscheiben

Anspruch[de]
  1. Generatoreinheit für Traktoren (1) umfassend

    – ein Gehäuse (4), das drehfest an einem Bauteil des Traktors (1) befestigbar ist,

    – eine Eingangswelle,

    – die im Gehäuse (4) drehbar gelagert ist und

    – die mit einer Zapfwelle (2) des Traktors (1) verbindbar ist,

    – eine Ausgangswelle (5),

    – die antriebsmäßig mit der Eingangswelle verbunden ist und

    – die mit der Antriebswelle eines landwirtschaftlichen Geräts verbindbar ist,

    – einen elektrischen Generator (6) mit einem Rotor, der antriebsmäßig mit der Eingangswelle verbunden und von dieser angetrieben ist, und mit einem Stator, der mit dem Gehäuse (4) verbunden ist,

    – wobei der elektrische Generator (6) zum Antreiben von elektrischen Lasten des Traktors (1) oder eines landwirtschaftlichen Geräts dient.
  2. Generatoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle und die Ausgangswelle (5) einteilig ausgebildet sind.
  3. Generatoreinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (5) an demjenigen Ende, mit dem es mit dem landwirtschaftlichen Gerät verbindbar ist, dasselbe Profil aufweist, wie die Zapfwelle (2) des Traktors (1).
  4. Generatoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eingangswelle und dem Rotor des elektrischen Generators (6) ein Getriebe vorgesehen ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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