Radmotoren für Anhänger gewinnen an Bedeutung. Gerade bei großen Anhängern oder Spezialmaschinen wie Kartoffelrodern kann der Radantrieb in herausfordernden Situationen sehr hilfreich sein.
Größere Anhänger, gestiegene Rad- und Achsanzahl, sowie ein höheres Gewicht hinter den Schleppern machen den Nutzen von Radantrieben schnell deutlich: Reicht die Traktion des vorgespannten Schleppers nicht aus, kann von hinten mit geschoben werden. Die Technik dafür ist aber teuer und schwer. So zumindest unser Eindruck einer rein mechanischen Variante, wie auf Seite 44 in diesem Heft, beschrieben. Die Anfänge mit doppelter Zapfwelle konnten sich bisher kaum durchsetzen. Ebenfalls vorgestellt und selten ist der elektrische Antrieb einer Achse. Hier fehlt meist die starke Stromquelle, sprich der Generator.
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Größere Anhänger, gestiegene Rad- und Achsanzahl, sowie ein höheres Gewicht hinter den Schleppern machen den Nutzen von Radantrieben schnell deutlich: Reicht die Traktion des vorgespannten Schleppers nicht aus, kann von hinten mit geschoben werden. Die Technik dafür ist aber teuer und schwer. So zumindest unser Eindruck einer rein mechanischen Variante, wie auf Seite 44 in diesem Heft, beschrieben. Die Anfänge mit doppelter Zapfwelle konnten sich bisher kaum durchsetzen. Ebenfalls vorgestellt und selten ist der elektrische Antrieb einer Achse. Hier fehlt meist die starke Stromquelle, sprich der Generator.
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Die Vorteile eines Achsantriebs sind klar: Bei schweren Güllewagen, Kippern oder Rodern liegt viel Gewicht des gesamten Gespanns auf den Achsen der Anhänger. Für genügend Traktion muss der ziehende Schlepper so schwer sein, dass möglichst wenig Schlupf entsteht, um den angehängten Wagen zu ziehen. Wird aber die belastete Achse des Anhängers angetrieben, kann das Gewicht des Zugschleppers kleiner ausfallen, um die gleiche Traktion aufzubringen. Black Bruin als Hersteller von Radantrieben argumentiert sogar so weit, dass 30 bis 50 % der nötigen Traktionskraft vom Schlepper durch eine Triebachse ersetzt werden können.
Mechanische Antriebe für Anhänger sind meist aufwändig zu konstruieren, auch die doppelte Gelenkwelle konnte sich nur unter extremen Hangsituationen etablieren.
(Bildquelle: Tovornik)
Elektrische Radantriebe konnten sich bisher genauso wenig durchsetzen, weil die Stromquelle fehlt.
(Bildquelle: Tovornik)
(Bildquelle: Tovornik)
Hintergrund ist der Bulldozingeffekt. Sinken Räder der Anhänger auf dem Acker ein, entsteht vor dem Profil eine Bugwelle, die ständig neu überwunden werden muss. Das Rad läuft theoretisch permanent bergauf. Je kleiner diese Welle, desto leichtzügiger ist der Anhänger. Um diesen Effekt zu minieren, eignen sich große Räder, wenig Reifeninnendruck bzw. eine große Aufstandsfläche. Zudem kann der Radantrieb dafür sorgen, dass das Rad eher auf dieser „Welle“ läuft und damit die Zugkraft reduziert werden kann. Weitere Vorteile des Antriebs sind z. B. das Strecken des Gespanns bei Rückwärtsfahrt oder das kontrollierte Abbremsen am Hang und damit die verbesserte Hangstabilität. Nicht zu vergessen sind Argumente, wie bei Rodern, die die Saisoneinsatzfähigkeit unter feuchten Bodenbedingungen deutlich verlängern können.
Hydraulisch spart Platz
Zwar auch teuer, aber deutlich leichter in bestehende Fahrzeugkonzepte zu integrieren sind hydraulische Radantriebe. So verwundert es nicht, dass viele Fahrzeughersteller auf der Agritechnica ein Modell mit Radantrieb präsentierten, denn Zulieferfirmen, wie z. B. BPW als Achsenhersteller haben mittlerweile Standardachsen im Programm, die über einen integrierten Radantrieb samt Bremsen verfügen. Hier kommt der finnische Hersteller Black Bruin als Hydraulikspezialist ins Spiel. Hat man bei Black Bruin zunächst viele Rückewagen mit den Radialkolbenmotoren ausgerüstet, wächst der Markt für die Traktionsverstärker mehr und mehr auch in den Achsen von Landmaschinen.
Geschlossene Hydraulikkreise für den Radantrieb sind weniger empfindlich für Schmutz und zu heißem Öl. Hier wird die Pumpe per Gelenkwelle angetrieben und kann bis zu 120 kW auf die mittlere Achse des Tridems übertragen.
(Bildquelle: Bensing)
(Bildquelle: Bensing)
Mittlerweile können die Finnen zusammen mit dem Hydrauliksteuerungsspezialisten Niehues fertige Sets anbieten, die bis zu 120 kW Leistung auf die Achsantriebe übertragen. Dabei wird der Antrieb entweder über Isobus gesteuert, oder die Achsen verfügen über eigene Sensoren für Drehzahl und Drehrichtung, damit die Leistung der Ölmotoren sowie deren Geschwindigkeit angesteuert werden kann.
Radialmotoren
Herzstück der Radantriebe sind hydraulischen Radialmotoren, die über ein drehendes Gehäuse samt Nabe verfügen. Die Drehung des Motors erfolgt durch Zuführung von Öl über ein Verteilerventil. Das Öl wird von dort zu den Kolben geleitet, und die Kolben drücken die darüber angeordneten Laufrollen gegen einen Nockenring. Der Nockenring ist wellenförmig geformt. Presst nun die feste Laufrolle in das bewegliche Wellenformprofil, entsteht ein Drehmoment bzw. eine Drehbewegung. Ist der Kolben am höchsten Punkt in der Welle, endet der Arbeitstakt. Wie bei einem Motor öffnet sich aufgrund der Drehbewegung ein Ventil, dass das Öl entweichen lässt, bzw. die Laufrolle folgt dem Wellenprofil und drückt das Öl aus dem Kolben zurück ins System, bevor ein neuer Arbeitstakt beginnt.
Mehrere Kolben erzeugen in Summe die Kraft. Wichtig für die Praxis: Damit höchste Drehmomente bzw. Kräfte auf das Rad übertragen werden, sollte sich das Rad bereits drehen, damit ungünstige Kraftverhältnisse des Motors vermieden werden. Sprich: Aus dem Stand heraus haben Radialmotoren nur etwa 80 % der Kraft im Vergleich zum drehenden Rad.
Wird der Antrieb nicht benötigt, müsste theoretisch auch Öl fließen, was das Leerlaufverhalten des Anhängers negativ beeinflusst, den Materialverschleiß beschleunigt und die Öltemperatur steigen lassen würde. Black Bruin hat für diesen Fall einen mechanischen Freilauf im Programm. Zunächst öffnet ein Ventil, dass das System drucklos schaltet. Mechanische Federn halten dann die Kolben samt Laufrollen in der unteren Position fest, so dass der wellenförmige Nockenring frei drehen kann, selbst bei Geschwindigkeiten von bis zu 60 km/h oder mehr.
Untersetzungen sorgen für das nötige Drehmoment bei sehr hohen Reifen.
(Bildquelle: Bensing)
Gerade Spezialfahrzeuge wie der Roder profitieren vom Vortrieb und der Radantrieb stabilisiert das Gespann.
(Bildquelle: Bensing)
Im besten Fall haben Triebachsen ein eigenes Hydrauliksystem auf dem Anhänger — bei Rodern, Rücke- und Güllewagen eher die Regel. Der Vorteil eines geschlossenen Systems ist, dass das Öl nur für diesen Zweck genutzt wird, sich nicht vermischt und das System über entsprechende Kühlleistung verfügt, damit das Öl nicht überhitzt. Im offenen System, z. B. über das Loadsensing System des Zugschleppers, besteht die Gefahr der mangelnden Ölkühlung. Außerdem sind die Radmotoren für hohe Leistungen im Druckbereich von 350 bis 450 bar unterwegs. Hier kann der Schlepper in der Regel nicht mithalten, zumal auch das Schluckvolumen der Radialmotoren die Fördermenge der Schlepperhydraulik meist überfordert. Und damit kein Schmutz ins Antriebssystem eingetragen wird, sind Hochdruck- und Rücklauffilter am Anhänger bzw. am Traktor nötig.
Logischerweise darf der Antrieb aber nicht bei jeder Geschwindigkeit zu — oder abgeschaltet werden. Hier überwachen Drehzahlsensoren und die Steuerung das System. Für höchste Drehmomente auch bei höheren Geschwindigkeiten werden einige Systeme mit einem zusätzlichen Gang untersetzt. Selbst hohe Bereifungen wie auf Güllewagen können mit diesen Systemen angetrieben werden.
Fazit zu hydraulischen Radantrieben
Allrad hat sich schon bald nach Beginn des Traktorenbaus durchsetzen können, um höchste Zugkräfte bei minimalem Schlupf zu übertragen. Mittlerweile ermöglicht modernste Hydraulik den relativ einfach umzusetzenden Zusatzantrieb am Anhänger über eine Triebachse.
Je nach System können bis zu 120 kW auf die Räder des Anhängers hydraulisch übertragen werden. Dafür benötigt es aber eine leistungsfähige Hydraulikanlage, die im besten Fall geschlossen arbeitet. Radmotoren setzen sich aber bisher nicht übergreifend durch. Gründe sind vor allem der hohe Anschaffungspreis und die Unterhaltskosten. Zudem ersetzt die Triebachse nicht in jedem Fall den schweren Schlepper: Selbst wenn ein kleinerer Schlepper auf dem Acker vorgespannt werden kann, benötigt das Gespann auf der Straße die nötige Fahrstabilität. Diese ist mit schwererem Schlepper meistens eher gegeben, gerade bei großen schweren Anhängern.
