DE102022001381A1

DE102022001381A1 - Elastische Drehmoment-Überlastsicherung

Info

Publication number: DE102022001381A1
Application number: DE102022001381.9A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elastische Drehmoment-Überlastsicherung für den Antrieb von Arbeitsorganen in Landmaschinen, vorzugsweise für die Bodenbearbeitung, die auf einer Welle mit polygonförmigem Querschnitt montiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Drehmoment-Überlasttsicherung für den Antrieb von Arbeitsorganen in Landmaschinen, vorzugsweise für die Bodenbearbeitung, die auf einer Welle mit polygonförmigem Querschnitt montiert ist.
In Landmaschinen müssen die Arbeitsorgane vor Überlastung geschützt werden. Das erfolgt bei zapfwellengetriebenen Maschinen mit Überlastkupplungen unterschiedlicher Bauart.
Beim Bodenbearbeiten sind die Werkzeuge vor Beschädigungen durch Steine und andere harte Gegenstände zu schützen, indem sie diesen ausweichen können. Dazu werden sie unter anderem mittels elastischer Gelenke, wie sie in der CH 253318 , DE 972239 beschrieben sind, an Rahmenteilen oder Wellen von Bodenbearbeitungsmaschinen befestigt. Diese bekannten elastischen Gelenke ermöglichen bei progressiver Zunahme des Drehmomentes ein Verdrehen der Gelenkteile zueinander bis zu ca.30° durch eine elastische Verformung von Gummielementen. Darüber hinaus bieten sie bis zu einem entstehenden Anschlag keinen Überlastschutz, da ein weiteres Drehen der inneren Welle nicht stattfinden kann.
in der DE 2529985 wird ein Drehmomentbegrenzer für Antriebsrollen von Transportförderbändern beschrieben, bei dem die Antriebswelle oder die Innenwand des Abtriebselementes einen vieleckigen Querschnitt und dazwischen angeordnete elastische kreiszylindrische Kopplungselemente, die bei einem maximal übertragbaren Drehmoment ein Abrollen ermöglichen, aufweisen. Dieser Drehmomentbegrenzer gestattet aber nur geringe übertragbare maximale Drehmomente, die für rotierende Arbeitsorgane von Landmaschinen nicht ausreichen.
In der DE 10 2016 1250252 A1 wird eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem um eine Drehachse angeordneten Eingangsteil und einem koaxial zu diesem angeordneten Ausgangsteil beschrieben, zwischen denen vorgespannte Gummikörper, die in umfänglich gleichen Abständen an einem ringförmigen Träger (Käfig) befestigt sind und in einander gegenüber liegende Nuten eingreifen. Dieses Prinzip lässt sich mit einfachen Mitteln nicht auf Landmaschinen übertragen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine einfache Überlastsicherung zu gestalten, die sowohl ein elastisches Verhalten als auch einen Überlastschutz für rotierende Arbeitsorgane gewährleistet. Das wird mit einer elastischen Drehmoment-Überlastsicherung nach dem Anspruch 1 erreicht.
Auf einer polygonförmigen Welle, die zweckmäßig als Hohlwelle ausgeführt ist, befinden sich mit Bodenbearbeitungswerkzeugen bestückte und geteilt ausgeführte polygonförmige Schalen, die sich über elastische Körper auf der Welle abstützen und von dieser rotierend bewegt werden. Das äußere Polygon weist die halbe Anzahl von Flächen auf als die Welle. Beim Bodenbearbeiten mit solchen rotierenden Werkzeugen werden vom Drehmoment der Welle Umfangskräfte über die elastischen Körper auf die äußeren Polygonschalen übertragen. Dabei bewirkt das Verformen der elastischen Körper einen Abbau von Drehmomentspitzen, wodurch die Antriebselemente geringer beansprucht werden. Trifft das Bodenbearbeitungswerkzeug auf ein Hindernis, kann die polygonförmige Welle bei Erreichen einer zulässigen Verformung der elastischen Körper weiter gedreht werden, bis ihre Flächen sich parallel zu den Flächen der äußeren Polygonschale befinden. Dieser Vorgang kann nur stattfinden, wenn die Welle die mehrfache, vorzugsweise doppelte Anzahl von Polygonflächen aufweist wie die äußere Schale. Damit bei Überlastung ein Schaltmoment entstehen kann und die elastischen Körper ihre Lage in der äußeren Schale beibehalten, ist die Anzahl der inneren Polygonflächen begrenzt.
Durch Reibung entstehen beim Schaltvorgang Verschleiß und Wärme. Damit eine Überhitzung infolge ständigen Durchrutschens vermieden wird, sollte in der Traktorkabine ein Signal erscheinen, das den Antrieb unterbricht. Dazu wird am Gehäuse der äußeren Schale ein Bewegungssensor angebracht, der diesen Zustand über Funk an den Bordcomputer sendet.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungen erläutert. Dabei zeigen:

1 die Phasen (a) bis (d) der Drehmomentübertragung von einer inneren Hexagon-förmigen zu einer äußeren Trigon-förmigen Hohlwelle,
2 eine Ansicht eines rotierenden Bodenbearbeitungswerkzeuges mit der elastischen Drehmoment-Überlastsicherung,
3 die räumliche Ansicht von 2, und
4 eine Ausführung der elastischen Drehmoment-Überlastsicherung mit Oktogon-förmiger Hohlwelle und Tetragon-förmigem Gehäuse.

In der 1 ist die grundsätzliche Wirkungsweise der Erfindung in 4 Phasen (a) bis (c) dargestellt:

Eine Schale 2 mit trigonalem Querschnitt, an der Bodenbeartbeitungswerkzeuge 4 befestigt sind, stützt sich über elastische Körper 3 auf einer Welle 1 mit hexagonalem Querschnitt ab (a). Bei Belastung durch ein Drehmoment (Md) werden die Körper 3 elastisch verformt und die Rotation der Welle schwingungsgedämpft auf die Werkzeuge übertragen (b). Bei Kollision der rotierenden Werkzeuge mit einem Hindernis (=Überlast) steigt das Drehmoment an, sodass die Körper 3 weiter verformt werden und sich die Welle 1 in die Stellungen (c), (d), (a) bis (b) dreht. Beim Passieren der Stellung (c) sendet ein Bewegungssensor 5 über Funk ein Signal an den Bordcomputer des Traktors mit der Information des Überlastzustandes.
Für eine sichere Arbeitsweise der elastischen Drehmoment-Überlastsicherung bei geringem Verschleiß müssen Oberfläche und Rundungen der polygonförmigen Welle eine niedrige Rauigkeit aufweisen.

Damit die elastischen Körper 3 beim Arbeiten der Überlastsicherung in den Hohlräumen verbleiben, ist es zweckmäßig, die äußeren Schalen nur trigonal oder tetragonal (s. 4) auszuführen.
Die 2 und 3 zeigen Ansichten einer Baugruppe eines geteilt und verschraubt ausgeführten, rotierenden Bodenbearbeitungswerkzeuges 4, das mehrfach auf der Welle 1 mit Distanzscheiben 8 montiert wird und bei Bedarf im praktischen Einsatz ausgewechselt werden kann.
Bezugszeichenliste:

1: Welle mit hexagonalem Querschnitt
2: Schalle mit trigonalem Querschnitt
3: Körper
4: Bodenbearbeitungswerkzeug
5: Bewegungssensor
6: Welle mit oktogonalem Querschnitt
7: Schale mit tetragonalem Querschnitt
8: Distanzscheibe (im Schnitt)
Md: Drehmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CH 253318 [0003]
DE 972239 [0003]
DE 2529985 [0004]
DE 1020161250252 A1 [0005]

Claims

Elastische Drehmoment-Überlastsicherung mit einem als Hohlwelle ausgebildeten inneren Polygon (1) und einem als teilbare Schale ausgebildeten äußeren Polygon (2), in deren Zwischenräumen Körper (3) aus Elastomeren eingefügt sind und die sich bei relativer Verdrehung zwischen dem als Hohlwelle (1) ausgebildeten inneren und dem äußeren Polygon (2) verformen können, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Polygon (1) die mehrfache, vorzugsweise doppelte (2fache) Anzahl von Flächen aufweist als das äußere Polygon (2).
Elastische Drehmoment-Überlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polygonförmige Welle (1) nach Erreichen der zulässigen Verformung der elastischen Körper (3) weiter gedreht werden kann.
Elastische Drehmoment-Überlastsicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Polygon (2) zweckmäßig 3 oder 4 Flächen aufweist.
Elastische Drehmoment-Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Körper (3) verschiedene geometrische Querschnitte besitzen.
Elastische Drehmoment-Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem als Schale ausgebildeten äußeren Polygon (2) Werkzeugelemente für die Bearbeitung von Stoffen, z.B. Boden, befestigt sind.
Elastische Drehmoment-Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Überlastsicherungen auf einer Welle angeordnet sind.
Elastische Drehmoment-Überlastsicherung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der auf einer Welle (1) montierten Überlastsicherung ein Bewegungssensor (5) auf einem äußeren Polygon (2) angebracht ist, der über Funk das Durchdrehen an den Bordcomputer des antreibenden Traktors sendet.