DE10140833B4 - Device for the care or treatment of external surfaces with a rotating working tool - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Pflege oder Bearbeitung von Außenflächen mit einem rotierenden Arbeitswerkzeug, das von einem Antrieb über einen Antriebsstrang (1) mit einer das Arbeitswerkzeug aufnehmenden Werkzeugwelle angetrieben und mittels einer Bremse (8) stillsetzbar ist, wobei der Antriebsstrang (1) zwischen einem Abtriebsteil (4) und einem Antriebsteil (5) mit der Werkzeugwelle (22) eine Mitnehmerkupplung (10) aufweist, die unter Wirkung des Antriebsmomentes das Antriebsteil (5) mitnimmt, und bei Abschalten des Antriebs das Schwungmoment des Arbeitswerkzeugs die Mitnehmerkupplung löst und mindestens ein mitlaufendes Bremsteil (14; 27, 28) unter Nutzung des Kupplungswegs der Mitnehmerkupplung (10) gegen ein feststehendes Bremsteil (15; 29) in Schließlage bringt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerkupplung (10) vor der Mitnahme wenigstens ein mitlaufendes Bremsteil (14; 27, 28) gegen eine elastische Rückstellkraft (16, 32) von dem feststehenden Bremsteil (15; 29) löst und dass bei Abschalten das mindestens eine mitlaufende Bremsteil (14; 27, 28) mit Unterstützung der elastischen Rückstellkraft (16, 32) gegen das feststehende Bremsteil...Device for the care or processing of external surfaces with a rotating work tool, which is driven by a drive via a drive train (1) with a tool shaft receiving the work tool and can be stopped by means of a brake (8), the drive train (1) being located between a driven part (4 ) and a drive part (5) with the tool shaft (22) has a driver clutch (10), which drives the drive part (5) under the effect of the drive torque, and when the drive is switched off, the momentum of the work tool releases the driver clutch and at least one moving brake part ( 14; 27, 28) using the coupling path of the driver clutch (10) against a stationary brake part (15; 29) in the closed position, characterized in that the driver clutch (10) prior to driving at least one moving brake part (14; 27, 28 ) against an elastic restoring force (16, 32) from the fixed brake part (15; 29) and that at Switch off the at least one moving brake part (14; 27, 28) with the support of the elastic restoring force (16, 32) against the fixed brake part ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Pflege oder Bearbeitung von Außenflächen mit einem rotierenden Arbeitswerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for the care or processing of external surfaces with a rotating working tool according to the preamble of claim 1.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf maschinelle Arbeitsgeräte für die Pflege von Grünflächen und Verkehrsflächen, von garten-, land- und forstwirtschaftlichen Flächen sowie für die Bodenbearbeitung. Hierzu zählen unter anderem handgeführte Mäher, Maschinenbesen, Häcksler, Vertikutierer, Stubbenfräsen oder dergleichen, insbesondere auch solche, bei denen das Arbeitsaggregat als Anbaugerät in Verbindung mit einer einachsigen, universell verwendbaren und von Hand geführten Antriebsmaschine mit Fahrantrieb eingesetzt wird. Die vorgenannten Geräte weisen je nach Verwendungszweck unterschiedlich ausgebildete Arbeitswerkzeuge auf, wobei sich die Erfindung ausschließlich auf rotierende Werkzeuge, die auf einer Werkzeugwelle sitzen, bezieht. Die Werkzeugwelle wird von einem Motor über einen Antriebsstrang angetrieben, der je nach Bauweise des Geräts und der geforderten Leistung unterschiedlich aufgebaut ist. Gegebenenfalls kann im Antriebsstrang auch eine Schalkupplung integriert sein.The invention relates in particular to mechanical implements for the care of green areas and traffic areas, of garden, agricultural and forestry areas and for soil cultivation. These include hand-held mowers, machine brushes, shredders, scarifiers, stumpers or the like, especially those in which the working unit is used as an attachment in conjunction with a uniaxial, universally usable and manually guided drive machine with drive. The aforementioned devices have, depending on the purpose of differently trained work tools, the invention relates exclusively to rotating tools that sit on a tool shaft. The tool shaft is driven by a motor via a drive train, which is constructed differently depending on the design of the device and the required power. Optionally, in the powertrain and a Schalkupplung be integrated.
Das im Betrieb mit hoher Drehzahl umlaufende Arbeitswerkzeug stellt für den Benutzer ein potentielles Sicherheitsrisiko dar und zwar auch dann, wenn der Antrieb willkürlich oder unwillkürlich abgeschaltet worden ist, weil das Werkzeug mit einem mehr oder weniger großen Schwungmoment nachläuft. Es geht deshalb das Bestreben dahin, Antrieb und Antriebsstrang im Sinne einer Verringerung der Nachlaufzeit des Werkzeugs auszulegen. Die verbleibenden Nachlaufzeiten sind gleichwohl noch zu lang. Ist im Antriebsstrang ein Freilauf angeordnet, um das beim Abschalten auftretende Schwungmoment nicht auf die Fahrgetriebe der Antriebsmaschine wirken zu lassen, erhöht sich noch die Nachlaufzeit des Werkzeugs.The rotating in high-speed operation tool for the user is a potential security risk, even if the drive has been arbitrarily or involuntarily switched off, because the tool travels with a more or less large moment of inertia. It is therefore the endeavor to design drive and drive train in the sense of reducing the follow-up time of the tool. The remaining follow-up times are nevertheless still too long. If a freewheel is arranged in the drive train in order not to let the moment of inertia occurring when switching off act on the drive gear of the drive machine, the follow-up time of the tool is increased.
Es sind deshalb zusätzliche Bremseinrichtungen vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem für den Arbeitsbetrieb vorgesehenen Schaltglied in Wirkung treten. Soweit hierbei ein manuell auszulösender Steuerbefehl notwendig ist, ist die Übertragung des Steuerbefehls nicht garantiert und zudem mit zusätzlichem Bedienungsaufwand durch Aufbringen der Haltekraft verknüpft. Ferner sind die Übertragungsmittel fertigungs- und montageaufwändig. Auch werden diese Übertragungsmittel vom Benutzer häufig außer Kraft gesetzt, um das Arbeiten mit dem Gerät zu vereinfachen.Therefore, additional braking devices are provided which come into effect as a function of the switching element provided for operation. As far as a manually triggered control command is necessary, the transmission of the control command is not guaranteed and also linked with additional operating effort by applying the holding force. Furthermore, the transmission means are manufacturing and assembly-consuming. Also, these transmission means are often overridden by the user to facilitate working with the device.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, dass bei einem wie immer gearteten Ausschalten des Antriebs die Bremse unter Verringerung der Nachlaufzeit des Arbeitswerkzeugs selbsttätig zuverlässig geschlossen wird und dabei zugleich die Nachlaufzeit des Arbeitswerkzeugs verringert wird.The invention has the object of developing a device with the features of the preamble of claim 1 to the effect that in any kind of switching off the drive, the brake is automatically closed reliably reducing the run-time of the working tool and at the same time the follow-up time of the working tool is reduced ,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird der Kraftfluss zwischen dem Motor oder einer Kupplung und der Werkzeugwelle an einer Trennstelle unterbrochen und wird diese Trennstelle durch eine Mitnehmerkupplung überbrückt, die nur in Drehrichtung und bei Anstehen eines Drehmomentes wirksam ist. Ferner ist die Bremse unter Wirkung einer Rückstellfeder normalerweise geschlossen und wird erst dann gelüftet, wenn ein Antriebsmoment an der Mitnehmerkupplung wirkt. Fällt das Antriebsmoment aus, beispielsweise bei willkürlichem oder unwillkürlichem Abschalten des Antriebs, läuft die Werkzeugwelle mit dem Werkzeug nach. Deren Schwungmoment löst die Mitnehmerkupplung und bringt die Bremse unter Mitwirkung der elastischen Rückstellkraft in die Schließlage, in der auch die Mitnehmerkupplung in die Bremsstellung zurückgesetzt ist. Die Nachlaufzeit lässt sich durch entsprechende konstruktive Auslegung von Mitnehmerkupplung, Bremseinrichtung und Rückstellkraft minimieren.In the inventively designed device, the power flow between the engine or a clutch and the tool shaft is interrupted at a separation point and this separation point is bridged by a driving clutch, which is effective only in the direction of rotation and queuing a torque. Further, the brake is normally closed under the action of a return spring and is only released when a drive torque acts on the driving clutch. If the drive torque fails, for example in the case of arbitrary or involuntary shutdown of the drive, the tool shaft travels with the tool. Their moment of inertia releases the driving clutch and brings the brake with the help of the elastic restoring force in the closed position, in which the driving clutch is reset to the braking position. The follow-up time can be minimized by appropriate design of the drive clutch, braking device and restoring force.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Mitnehmerkupplung wenigstens einen Mitnehmer am Abtriebsteil des Antriebsstrangs auf, der auf seinem Kupplungsweg unter Wirkung des Antriebsmomentes das mitlaufende Bremsteil löst, bevor er das Antriebsteil mit der Werkzeugwelle mitnimmt.According to a preferred embodiment of the invention, the driving clutch on at least one driver on the output part of the drive train, which dissolves on its clutch travel under the action of the drive torque, the follower brake member before he takes the drive part with the tool shaft.
Der Kupplungsweg des Mitnehmers wird erfindungsgemäß dazu genutzt, die Schaltkräfte für die Bremse aufzubringen und vom Mitnehmer auf das mitlaufende Bremsteil zu übertragen.The clutch travel of the driver is used according to the invention, the switching forces for the Apply brake and transfer from the driver to the running brake part.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mitnehmerkupplung eine auf dem Antriebsteil des Antriebsstranges gelagerte und auf dem Antriebsteil axial beweglich, aber drehfest geführte Schiebemuffe aufweist, die mit einer Wendelnut versehen ist, in die der am Antriebsteil angeordnete Mitnehmer eingreift.According to one embodiment of the invention it is provided that the driving clutch has a mounted on the drive part of the drive train and axially movable on the drive member, but rotatably guided sliding sleeve, which is provided with a helical groove, which engages arranged in the driving part driver.
Der am Antriebsteil des Antriebsstrangs angeordnete Mitnehmer wandert beim Einschalten des Antriebs in der Wendelnut in Anschlagposition und überträgt das Drehmoment auf die Werkzeugwelle. Bei der Bewegung des Mitnehmers in der Wendelnut bis zur Anschlagposition wird zugleich die auf dem Abtriebsteil lose gelagerte Schiebemuffe auf dem Antriebsteil mit der Werkzeugwelle axial verschoben und wird bei dieser Bewegung die Bremse gelüftet.The arranged on the drive part of the drive train driver moves when turning the drive in the helical groove in stop position and transmits the torque to the tool shaft. During the movement of the driver in the helical groove up to the stop position at the same time on the driven part loosely mounted sliding sleeve is axially displaced on the drive part with the tool shaft and the brake is released in this movement.
Dies geschieht in vorteilhafter Weise dadurch, dass die Schiebemuffe das mitlaufende Bremsteil aufweist, das bei Stillstand unter Wirkung der Rückstellkraft dem feststehenden Bremsteil anliegt. Zweckmäßigerweise ist das mitlaufende Bremsteil scheibenförmig ausgebildet und bildet die Schiebemuffe die Nabe des Bremsteils. Die Schiebemuffe wirkt bei Anlauf gegen die Rückstellkraft und hebt das mit ihr verbundene Bremsteil vom feststehenden Bremsteil ab. Fällt das Antriebsmoment aus, werden das Schwungmoment und die Rückstellkraft wirksam und bringen die Schiebemuffe wieder in ihre Ausgangsposition und gleichzeitig das mit dieser verbundene Bremsteil in die Bremsposition.This is done in an advantageous manner in that the sliding sleeve has the follower brake member which rests at standstill under the action of the restoring force the fixed brake member. Conveniently, the follower brake member is disc-shaped and forms the sliding sleeve, the hub of the brake member. The sliding sleeve acts against the restoring force during start-up and lifts the brake part connected to it from the fixed brake part. If the drive torque fails, the momentum and the restoring force are effective and bring the sliding sleeve back to its original position and at the same time connected to this brake part in the braking position.
In weiterhin vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, dass die Schiebemuffe von einer die elastische Rückstellkraft bildenden Feder belastet ist, welche die Schiebemuffe auf dem Antriebsteil in Richtung Abtriebsteil und dabei das scheibenförmige Bremsteil gegen das feststehende Bremsteil drängt. Die Feder sitzt dabei vorzugsweise auf dem Antriebsteil und stützt sich auf diesem ab. Insgesamt wird dadurch eine kompakte und funktionssichere Bauweise erhalten.In a further advantageous embodiment it is provided that the sliding sleeve is loaded by a spring forming the elastic restoring force, which urges the sliding sleeve on the drive part in the direction of the driven part and thereby the disc-shaped brake member against the fixed brake member. The spring is preferably seated on the drive part and is supported on this. Overall, this provides a compact and reliable construction.
Da je nach Bauweise und Baulänge des Antriebsstrangs die Biegesteifigkeit durch die Unterbrechung im Bereich der Mitnehmerkupplung beeinträchtigt werden kann, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Abtriebsteil und das Antriebsteil innerhalb der Schiebemuffe ein gemeinsames Stützlager aufweisen, das kardanisch ausgebildet sein kann, um ein gewisses Radialspiel zu ermöglichen.Since, depending on the design and length of the drive train, the flexural rigidity can be affected by the interruption in the catch, is provided according to an embodiment that the output member and the drive member within the sliding sleeve have a common support bearing that can be gimbaled to a certain extent To enable radial play.
Für insbesondere schwere Anbaugeräte empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei der die Bremse zwei mitlaufende Bremsteile und dazwischen das feststehende Bremsteil aufweist, wobei der wenigstens eine Mitnehmer am Abtriebsteil zwischen die mitlaufenden Bremsteile eingreift und diese gegen die elastische Rückstellkraft von dem feststehenden Bremsteil abhebt und danach das Antriebsteil mitnimmt. Zu diesem Zweck kann der Mitnehmer beispielsweise Keilflächen aufweisen, die in Verbindung mit entsprechenden Gegenflächen an den Bremsteilen den notwendigen Stellweg für die Bremse liefern.For particularly heavy implements, an embodiment is recommended in which the brake has two follower brake parts and therebetween the fixed brake member, wherein the at least one driver engages the driven part between the follower brake parts and this lifts against the elastic restoring force of the fixed brake member and then the drive part entraining. For this purpose, the driver may for example have wedge surfaces which provide the necessary travel for the brake in conjunction with corresponding mating surfaces on the brake parts.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist das Antriebsteil für die Werkzeugwelle einen Mitnahmeflansch auf und sind die beiden mitlaufenden Bremsteile beiderseits des Mitnahmeflanschs verdrehfest und axial verschiebbar angeordnet und unter Wirkung der Rückstellfeder mit diesem kraftschlüssig gekuppelt, wobei der Mitnahmeflansch wenigstens ein Fenster aufweist, in das der Mitnehmer des Abtriebsteils mit seinen auf die beiden Bremsteile wirkenden Keilflächen eingreift.In a further embodiment of this embodiment, the drive part for the tool shaft has a driving flange and the two follower brake parts on both sides of the driving flange rotationally and axially slidably mounted and coupled under the action of the return spring with this frictionally, wherein the driving flange has at least one window into which the driver of the driven part engages with its wedge surfaces acting on the two brake parts.
Bei dieser Ausführung liegt der Betätigungsmechanismus für die Bremse nicht unmittelbar im Kraftfluss des Antriebsstrangs, wodurch das System robuster und leistungsfähiger wird.In this embodiment, the brake actuating mechanism does not directly reside in the powertrain power flow, making the system more robust and powerful.
In besonders vorteilhafter Ausführung weisen der Mitnehmer am Antriebsteil innerhalb des Fensters des Mitnahmeflanschs auf seinen den Bremsteilen zugekehrten Seiten je eine Keilfläche und ferner die Bremsteile mit den Keilflächen zusammenwirkende Kugelstifte auf.In a particularly advantageous embodiment, the driver on the drive part within the window of the driving flange on its sides facing the brake parts each have a wedge surface and also the brake parts with the wedge surfaces cooperating ball pins.
Durch diese Ausbildung ist eine besonderes kompakte annähernd geschlossene Bauweise möglich, da die für die Mitnahme und für die Betätigung der Bremse maßgeblichen konstruktiven Maßnahmen an einem einzigen Mitnahmeflansch und den ihn umgebenden Bremsteilen verwirklicht sind.With this design, a special compact approximately closed design is possible because the decisive for the entrainment and for the operation of the brake constructive measures on a single driving flange and the surrounding brake parts are realized.
Dem gleichen Ziel dient die Maßnahme, dass der Mitnehmer in Drehrichtung eine Anschlagfläche aufweist, die in der Mitnahmeposition mit einer Gegenfläche am Fenster des Mitnahmeflanschs zusammenwirkt, um das Drehmoment vom Abtriebsteil auf das Antriebsteil mit der Werkzeugwelle zu übertragen.The measure serves the same purpose that the driver in the direction of rotation has a stop surface which cooperates in the driving position with a counter surface on the window of the driving flange to transmit the torque from the output member to the drive member with the tool shaft.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden mitlaufenden Bremsscheiben über sie und den Mitnahmeflansch durchgreifende Spannbolzen mit einer zwischengeschalteten, die elastische Rückstellkraft bildenden Feder gegen das gehäusefeste Bremsteil elastisch verspannt sind.In a further advantageous embodiment, it is provided that the two idler brake discs are elastically clamped over them and the driving flange by cross-clamping bolts with an intermediate, the elastic restoring force forming spring against the housing-fixed brake member.
Die Keilflächen an beiden Seiten des Mitnehmers drücken über die Kugelstifte die beiden Bremsteile auseinander, bevor der Mitnehmer mit seiner Anschlagfläche gegen die Gegenfläche am Fenster des Mitnahmeflanschs anliegt und das Drehmoment auf die Messerwelle übertragen wird.The wedge surfaces on both sides of the driver press on the ball pins, the two brake parts apart before the driver with its stop surface against the counter surface at the window of Tightening flange is applied and the torque is transmitted to the blade shaft.
Um beim Abschalten des Antriebs sicherzustellen, dass die Bremse unter Wirkung der Spannbolzen schließt, kann zusätzlich zwischen dem Abtriebsteil und dem Antriebsteil eine Torsionsfeder angeordnet sein, welche die Rückstellung des Mitnehmers entgegen der Drehrichtung unterstützt.To ensure when switching off the drive that the brake closes under the action of the clamping bolt, a torsion spring may additionally be arranged between the driven part and the drive part, which supports the return of the driver against the direction of rotation.
Mit Vorteil weist der Mitnahmeflansch drei radialsymmetrische Fenster auf, in die je ein Mitnehmer am Antriebsteil und je ein Kugelstift von beiden Seiten achsparallel eingreift. In gleicher Weise können die Spannbolzen mit den Rückstellfedern dreifach vorgesehen und radialsymmetrisch angeordnet sein.Advantageously, the driving flange on three radially symmetrical window, engages in each of which a driver on the drive part and a ball pin from both sides parallel to the axis. In the same way, the clamping bolts can be provided with the return springs in triplicate and arranged radially symmetrically.
Das feststehende Bremsteil kann bei allen Ausführungsformen an einem den Antriebsstrang zumindest teilweise umgebenden Gehäuse angeordnet und ringförmig ausgebildet sein. Die Bremsflächen liegen auf einem größtmöglichen Durchmesser und können somit die Bremsflächen optimiert werden.The fixed brake member may be arranged in all embodiments on a drive train at least partially surrounding housing and annular. The braking surfaces lie on the largest possible diameter and thus the braking surfaces can be optimized.
Mit beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird ein neues konstruktives Prinzip verwirklicht, bei dem die Bremse integrierter Bestandteil des Antriebsstrangs ist und ihre Betätigung durch das Antriebsmoment einerseits (Öffnen) und durch das Schwungmoment im Verein mit einer integrierten selbsttätigen elastischen Rückstellkraft andererseits (Schließen) erfolgt. Gleichviel, ob der Antrieb (Motor oder Kupplung) bewusst oder unwillkürlich ausgeschaltet wird, tritt die Bremse ohne jedes weitere Zutun von außen in Funktion und wird sie umgekehrt bei Einschalten des Antriebs gelöst und verbleibt in diesem Zustand, solange ein Antriebsmoment ansteht. Die Nachlaufzeit des Arbeitswerkzeugs läßt sich dadurch erheblich reduzieren und durch die konstruktive Auslegung auch weitgehend bestimmen.With both embodiments described above, a new design principle is realized in which the brake is an integral part of the drive train and their operation by the drive torque on the one hand (opening) and by the moment of inertia in conjunction with an integrated automatic elastic restoring force on the other hand (closing). Regardless of whether the drive (motor or clutch) is switched off consciously or involuntarily, the brake comes into operation without any further action from the outside and is reversed when the drive is switched on and remains in this state as long as a drive torque is present. The follow-up time of the working tool can thereby be significantly reduced and largely determined by the structural design.
Selbstverständlich können Bremsen jeder bekannten Bauweise, z. B. Trommel-, Schlag-, Bandbremsen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Anwendung finden. Ihre Wirkrichtung kann axial oder radial sein. Auch die Mitnehmerkupplung kann über anders aufgebaute Elemente auf die mitlaufenden Bremsteile, z. B. über Wälzkörper auf einer schiefen Ebene, über Elastikglieder, Schräghebel oder dergleichen wirken.Of course, brakes of any known design, z. B. drum, impact, band brakes find application in the device according to the invention. Their direction of action can be axial or radial. The driver clutch can be used on differently constructed elements on the follower brake parts, z. B. on rolling elements on an inclined plane, via elastic members, skew lever or the like act.
Nachstehend ist die Erfindung beispielhaft anhand eines Mähwerkzeugs in zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschrieben, wobei nur die wesentlichen Teile des Antriebsstrangs wiedergeben sind, da der Antrieb selbst und Einzelheiten des Mähers von herkömmlicher Bauart sind.The invention is described below by way of example with reference to a mowing tool in two embodiments shown in the drawing, wherein only the essential parts of the drive train are reproduced, since the drive itself and details of the mower are of conventional design.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Der nicht gezeigte Motor überträgt das Antriebsmoment gegebenenfalls über nicht gezeigte Getriebemittel an eine Welle
Zwischen dem Antriebsteil
Die Schiebemuffe
Der Antriebsstrang
Bei Einschalten des nicht gezeigten Motors oder einer Kupplung läuft die Welle
Das in
Die Mitnehmer
Im Ruhezustand ist die Bremse
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