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Für
die landwirtschaftliche Bodenbearbeitung gibt es eine Vielzahl von
Ausführungsformen von Geräten, die an den jeweiligen
Arbeitszweck angepasst sind. Diesen Geräten ist gemeinsam,
dass sie über einen Geräterahmen verfügen,
der von dem das Gerät antreibenden Zugfahrzeug gezogen
wird und an dem Bodenbearbeitungswerkzeuge einzeln oder in Gruppen
mittels Halterungen befestigt sind.
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Die
Tiefenführung des Gerätes kann über das
Zugfahrzeug, ein dem Gerät eigenes Fahrwerk, über
eine oder mehrere den Boden bearbeitende Walzen oder über
eine Kombination der genannten Möglichkeiten erfolgen.
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Es
gibt Anwendungen, bei denen es vorteilhaft ist, wenn die Halterungen
der Bodenbearbeitungswerkzeuge federnd sind. Diese federnde Halterung
kann dazu dienen, dass sich die Bodenbearbeitungswerkzeuge in ihrer
Position leicht der Oberflächenkontur des Bodens anpassen
wie dies bei abrollenden Bodenbearbeitungswerkzeugen oft der Fall ist.
Ein anderer Grund kann darin liegen, dass die Bodenbearbeitungswerkzeuge
durch den wechselnden Bodenwiderstand zu Schwingungen angeregt werden
sollen, damit sie eine vorteilhaftere Wirkung erzielen.
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Es
gibt andere Anwendungen, bei denen es vorteilhaft ist, wenn die
Halterungen die Bodenbearbeitungswerkzeuge im Wesentlichen starr
durch den Boden führen. Dies ist insbesondere dann von
Bedeutung, wenn eine exakte Arbeitstiefe eingehalten werden soll
oder wenn die mit einer Bewegung des Bodenbearbeitungswerkzeugs
meist zwangsläufig verbundene Winkelveränderung
das Arbeitsergebnis beeinträchtigt.
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Trotz
dieser Forderung muss eine Überlastsicherung gegeben sein,
die es dem Bodenbearbeitungswerkzeug gestattet, einer möglicherweise
auftretenden Überlastung, die beispielsweise durch einen
großen Stein verursacht wird, auszuweichen.
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Für
Böden mit geringem Besatz an großen Steinen ist
es ausreichend, wenn die Überlastsicherung so gestaltet
ist, dass die Halterung am Geräterahmen in der Art gelenkig
angebracht ist, dass das Bodenbearbeitungswerkzeug zumindest annähernd aus
dem Boden herausschwenken kann, und durch ein als Sollbruchstelle
gestaltetes Maschinenelement, das vor Eintritt der Überlastung
versagt, in der Arbeitsposition gehalten wird. Damit besteht die Möglichkeit,
dass das Bodenbearbeitungswerkzeug vor Eintritt der Überlastung
aus der Überlastungszone herausschwenkt. Diese Lösung
hat zur Folge, dass der Maschinenführer die Halterung nach
jedem Bruch des als Sollbruchstelle gestalteten Maschinenelements
in die Arbeitsposition zurückschwenken und ein neues Maschinenelement
montieren muss.
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Neben
den genannten Hauptgruppen „Geräte mit Werkzeughalterungen,
die zum Schwingen neigen” und „Geräte
mit Werkzeughalterungen, die sich starr verhalten” gibt
es in der Literatur auch nachfolgend aufgeführte Lösungen,
bei denen zum Schwingen neigende Werkzeughalterungen mit zusätzlichen Vorrichtungen
zur Vertikalführung verbunden sind.
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Aus
der
DE 202 13 736
U1 ist eine Überlastsicherung für landwirtschaftliche
Maschinen bekannt. Bei dieser Lösung wird eine technisch
aufwendige Kombination einer mehrteiligen federnden Werkzeughalterung,
die als Überlast-Blattfeder wirkt und mit einer Auslöse-Federanordnung
zusammenwirkt, offenbart. Der Auslösedruck der Überlast-Blattfeder soll
bei hohem Widerstand zur Erzielung einer definierten Auslösung
veränderbar sein.
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Mit
der
DE 103 41 757
B4 wird eine Lösung für landwirtschaftliche
Maschinen vorgestellt, bei der einem Federzinken mittels Hydraulikzylinder
eine zusätzliche, zentral vom Fahrrersitz verstellbare
Rückstellkraft verliehen wird. Diese Lösung zielt
auf eine zentrale Arbeitstiefen-Verstellung aller Zinken eines mit
einer Stützwalze geführten Gerätes ab.
Dies ist dann besonders wichtig, wenn die Zinken zur Applikation
von Saatgut dienen.
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Diese
Lösungen sind regelmäßig nicht oder nur
bedinkt für Böden mit großem Steinbesatz
geeignet. Die Lösungen sind außerdem technisch
relativ aufwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Anordnung bereit zu stellen, welche insbesondere
für die Bodenbearbeitungswerkzeugen von Böden
mit großem Steinbesatz eine technisch einfache und sichere Überlastsicherung
ermöglicht.
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Vorliegender
Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, unter Nutzung
einer als Federelement ausgebildeten Halterung und unter Vermeidung einer
aufwendigen Gelenkkinematik und eines zusätzlichen Federelements
eine Lösung zu schaffen, bei der das Bodenbearbeitungswerkzeug
in annähernd der gleichen Art gehalten und geführt
wird wie bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Halterung
mit selbsttätig wirkenden Überlastsicherung.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
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Die
Tatsache, dass die federnde Halterung beim Betrieb des Bodenbearbeitungsgeräts
unter Vorspannung gehalten wird, führt dazu, dass sich
die Halterung im Wesentlichen solange starr verhält, bis die
Resultierende der vom Boden auf die federnde Halterung und das Bodenbearbeitungswerkzeug
aufgebrachten Kräfte die Vorspannkraft überwindet
und die Halterung über den Vorspannweg hinausgehend weiter
elastisch auslenkt. Dadurch, dass die Vorspannkraft erfindungsgemäß so
einstellbar ist, dass sie größer ist als der bei üblicher
Arbeit entstehende resultierende Bodenwiderstand, entsteht ein im
Wesentlichen statisches Verhalten. Im Falle der außergewöhnlichen
Zunahme der Resultierenden beispielsweise durch einen großen
Stein kann die Halterung und das von ihr gehaltene Bodenbearbeitungswerkzeug
federnd ausweichen.
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Für
Böden mit großem Steinbesatz ist regelmäßig
eine selbsttätig wirkende Überlastsicherung notwendig.
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Diese
wird üblicherweise durch eine zwischen Geräterahmen
und Halterung angeordnete Gelenkkinematik realisiert, die einerseits
durch ein vorgespanntes Federsystem in Arbeitsstellung gehalten
wird und die andererseits einen gegen die Federvorspannung gerichteten
Bewegungsablauf ermöglicht, der ein Ausweichen des Bodenbearbeitungswerkzeugs
vor der Überlastung ermöglicht. Die Federvorspannung
bewirkt bis zum Erreichen einer Grenzbelastung eine starre Verbindung
zwischen Geräterahmen und Bodenbearbeitungswerkzeug.
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Das
Federsystem kann im Wesentlichen wahlweise aus einem Federelement
in Form einer Druck-, Zug oder Biegefeder oder aus einem Hydraulikzylinder,
der das Druckmedium beim Ausweichen in einen vorgespannten Druck-Speicher
drückt, bestehen.
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Die
Gelenkkinematik kann im Zusammenwirken mit der Federkennlinie wahlweise
so ausgebildet sein, dass der Widerstand, den das Bodenbearbeitungswerkzeug
zum Ausweichen überwinden muss, mit zunehmendem Fortschreiten
der Ausweichbewegung, d. h. nach Erreichen eines Auslösepunktes, entweder
zu- oder abnimmt.
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Die
Unteransprüche 2 bis 6 geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung gemäß Anspruch 1 wieder, ohne diese
zu begrenzen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher
erläutert, ohne damit alle Einsatzmöglichkeiten
der Erfindung abschließend dargestellt zu haben.
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Die
Figuren zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Anordnung mit einer federnden
Halterung 4 in drei unterschiedlichen Stellungen (jeweils
ohne die erfindungsgemäße Vorspann-Vorrichtung),
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2 in
einer vereinfachten Vektordarstellung die an der erfindungsgemäßen
Anordnung wirkenden Kraftvektoren,
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3 eine
erste erfindungsgemäße Anordnung mit einer federnden
Halterung 4 und Vorspann-Vorrichtung,
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4 eine
zweite erfindungsgemäße Anordnung mit einer federnden
Halterung 4 und Vorspann-Vorrichtung mit einer zusätzlich
Feder 13, und
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5 eine
Teilansicht der erfindungsgemäße Anordnung zusätzlich
mit einer Sperrvorrichtung 14 ausgestattet.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer federnden
Halterung 4, die durch eine Klemmvorrichtung 2 und
ein übliches lösbares Befestigungselement 3 an
einem Rahmenprofil 1 lösbar befestigt ist. Die
federnde Halterung 4 besteht aus einem federnden oberen
Teil 4a und einem weitgehend starren unteren Teil 4b.
Für die Erfindung ist es grundsätzlich unerheblich,
ob der obere 4a und der untere Teil 4b aus einem
Stück oder aus mehren Stücken besteht; beide Alternativen
sind im Sinne der Erfindung realisierbar. Am unteren Ende der federnden
Halterung 4b ist ein Bodenbearbeitungswerkzeug 5 in üblicher
Art und Weise montiert.
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Die
Untergliederung zwischen federnder Halterung 4 und Bodenbearbeitungswerkzeug 5 gibt die
Verhältnisse insofern nicht unbedingt vollständig korrekt
wieder, als dass bei der Bodenbearbeitung oft auch der untere Teil 4b der
federnden Halterung 4 durch den Boden gezogen wird und
infolgedessen auch den Boden bearbeitet.
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Der
Pfeil, der in 1 mit FR bezeichnet ist, gekennzeichnet
die Fahrtrichtung des Bodenbearbeitungswerkzeug (5) während
der bodenbearbeitung.
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1 zeigt
aus Gründen der Übersichtlichkeit die Anordnung
ohne die erfindungsgemäße Vorspann-Vorrichtung 11.
Eine erfindungsgemäße Anordnung ist dabei in drei
unterschiedlichen Stellungen U, B und A in 1 dargestellt.
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U
symbolisiert die ungespannte Stellung. Das Bodenbearbeitungswerkzeug
(5) und der untere Teil der federnden Halterung 4b befinden
sich in Stellung U in ihrer am weitesten in Fahrtrichtung FR weisenden
statischen Position.
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In
der mit B gekennzeichneten Stellung (Betriebsposition) ist die erfindungsgemäße
federnde Halterung 4 durch die in 1 nicht
dargestellte Vorrichtung zum Vorspannen vorgespannt. Diese Stellung
B entspricht im Wesentlichen der Stellung, die die Anordnung ohne
die Vorrichtung zum Vorspannen allein durch die der Fahrtrichtung
FR entgegengesetzt wirkende Widerstandskraft des Bodens W bei statischer
Auslenkung einnehmen würde.
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A
kennzeichnet eine ausgelenkte Stellung, die die federnde Halterung 4 und
das Bodenbearbeitungswerkzeug 5 einnehmen können,
wenn sie durch eine extreme Widerstandskraft des Bodens, wie sie beispielsweise
durch große Steine verursacht wird, im Sinne einer selbsttätig
wirkenden Überlastsicherung ausgelenkt werden.
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2 zeigt
stark vereinfacht die an der erfindungsgemäßen
Anordnung wirkenden Kraftvektoren. Die Widerstandskraft W des Bodens
wirkt entgegen der Fahrtrichtung FR. Die Kraft mit dem Betrag des Schwellwertes
S, der sich aus der Summe der Vorspannkraft V und der Kraftreserve
KR ergibt, wirkt der Widerstandskraft W des Bodens entgegen und
hält die Anordnung so lange in der starren Position B,
wie die Widerstandskraft des Bodens W den Schwellwert S nicht überschreitet.
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In 3 ist
eine mögliche erfindungsgemäße Anordnung
abgebildet. Hier ist die sich in Oberteil 4a und Unterteil 4b gliedernde
federnde Halterung 4, die an ihrem unteren Ende ein Bodenbearbeitungswerkzeug 5 trägt,
durch eine Klemmvorrichtung 2 und ein Verbindungselement 3,
hier eine übliche Schraubenverbindung, lösbar
am Rahmenprofil 1 montiert. Die Vorspann-Vorrichtung 11 der
federnden Halterung 4 besteht aus einer fest mit dem Rahmenprofil 1 verbundenen
Auslegereinheit 6, an deren Ende ein Riegel 7 um
eine horizontale, quer zur Fahrtrichtung angeordneten Achse 12 schwenkbar
montiert ist. Die federnden Halterung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel
als einteiliger Federzinken ausgebildet, der einen an sich bekannten
S-förmigen Grundkörper besitzt und aus einem diesbezüglich üblichen
federelastischen Material besteht.
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Durch
diesen Riegel 7 ist ein Zugelement 8 so hindurchgeführt,
dass es in seiner achsparallelen Aufwärtsbewegung frei
ist aber in seiner Abwärtsbewegung durch ein in Achsrichtung
einstellbar fixiertes Anschlagelement 10 gehindert ist.
Im vorliegenden Beispiel ist das Anschlagelement 10 als
Gewindemutter ausgeführt. Das Zugelement 8 ist
mit einem mit der federnden Halterung 4 fest verbundenen
Gelenkauge 9 um zumindest eine horizontale, quer zur Fahrtrichtung
angeordnete Achse schwenkbar verbunden.
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Die
federnde Halterung 4 ist durch die Vorspann-Vorrichtung 11 in
die Betriebsposition B vorgespannt. Die Vorspannkraft V und damit
Betriebsposition B ist durch Verstellen des einstellbaren Anschlagelements 10 einstellbar.
Durch die Schwenkbarkeit der Verbindungselemente und die in Aufwärtsrichtung
wirksame Verschiebbarkeit des Zugelementes 8 gegenüber
dem Riegel 7 kann das Bodenbearbeitungswerkzeug 5 nach
hinten ausweichen, wenn die Widerstandskraft des Bodens W die die
Schwellkraft S bildende Vorspannkraft V übersteigt.
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Details
einer alternativen erfindungsgemäßen Lösung
zeigt 4. Hier ist, im Unterschied zur Lösung
gemäß 3, in die Vorspann-Vorrichtung 11 zusätzlich
eine Feder 13 der Art integriert, dass sie die rückstellende
Wirkung der federnden Halterung 4 verstärkt.
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Diese
Gelenkkinematik kann im Zusammenwirken mit der Federkennlinie erfindungsgemäß wahlweise
so ausgebildet sein, dass der Widerstand, den das Bodenbearbeitungswerkzeug
zum Ausweichen überwinden muss, mit zunehmendem Fortschreiten
der Ausweichbewegung, d. h. nach Erreichen eines Auslösepunktes,
entweder zu- oder abnimmt. Dies ist beispielsweise durch die gewählte
Art und Dimensionierung der zusätzlichen Feder 13 inüblicher
Art und Weise ermöglicht.
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5 zeigt
eine andere weitergehende Lösung. Hier ist die erfindungsgemäße
Anordnung 11 zusätzlich mit einer Sperrvorrichtung 14 ausgestattet, bei
der mit Feder 15 beaufschlagte Sperrkörper 16 so in
entsprechende Vertiefungen 17 eintauchen, dass die an der
federnden Halterung 4 bzw. am Bodenbearbeitungswerkzeug 5 angreifende
Boden-Widerstandskraft W so lange um den Betrag KR größer sein
muss als die Vorspannkraft V, um die federnde Halterung 4 bzw.
das Bodenbearbeitungswerkzeug 5 aus der mit B gekennzeichneten
Betriebsposition in Richtung der mit A gekennzeichneten Position
auszulenken, bis die Sperrvorrichtung 14 so weit ausgelenkt
ist, dass die Sperrkörper 16 aus den entsprechenden
Vertiefungen 17 herausgedrückt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20213736
U1 [0008]
- - DE 10341757 B4 [0009]