EP2285205A1 - Bodenbelüftungsvorrichtung - Google Patents

Bodenbelüftungsvorrichtung

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Publication number
EP2285205A1
EP2285205A1 EP09728450A EP09728450A EP2285205A1 EP 2285205 A1 EP2285205 A1 EP 2285205A1 EP 09728450 A EP09728450 A EP 09728450A EP 09728450 A EP09728450 A EP 09728450A EP 2285205 A1 EP2285205 A1 EP 2285205A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool holder
tool
piercing
guide arm
bodenbefüftungsvorrichtung
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09728450A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Cornelius Hermanus Maria De Bree
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Redexim Handel en Exploitatie Maatschappij BV
Original Assignee
Redexim Handel en Exploitatie Maatschappij BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Redexim Handel en Exploitatie Maatschappij BV filed Critical Redexim Handel en Exploitatie Maatschappij BV
Priority to EP09728450A priority Critical patent/EP2285205A1/de
Publication of EP2285205A1 publication Critical patent/EP2285205A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B45/00—Machines for treating meadows or lawns, e.g. for sports grounds
    • A01B45/02—Machines for treating meadows or lawns, e.g. for sports grounds for aerating
    • A01B45/023—Perforators comprising spiking tools actively driven in a reciprocating movement through a crankshaft or eccentric mechanism

Definitions

  • the invention relates to a mobile floor ventilation device according to the preamble of claim 1.
  • Such devices are used to bring with the help of piercing tools cavities in a soil, wherein in the deeper areas of the bottom slit-shaped cavities are introduced and remain on the Bodenfiambae smallest holes even at higher speeds soilen.
  • the cavities allow better drainage of water and improve soil aeration, and soil loosening improves plant growth, especially of grasses.
  • ground ventilation devices use two parallelogrammartig guided support arms which pivotally hold a tool holder at one end and are pivotally mounted at the other end on the machine frame.
  • the push rod of the crank mechanism is articulated to the tool holder and drives it so that it performs an up and down movement.
  • One of the two support arms is variable in length and includes a stop spring device. As long as the piercing tool is located outside the ground, the support arm is due to the spring force against the stop. When the piercing tool has been inserted and the ground ventilation tungsvorrchtung pivots the piercing tool with the tool holder counter to the direction of travel and the variable length support arm is extended against the spring force.
  • spring elements are used, which exert a restoring moment on the piercing tools, so that the piercing tools, as soon as they are outside the soil, move back to the starting position.
  • Ais initial position the position is referred to hereinafter, which has at least one perforating tool just before a ⁇ sting.
  • the moment of inertia of the tool holder and piercing tool counteracts the restoring moment of the spring. For this reason, spring elements with high spring stiffness are used to move the lancing tools back into the starting position.
  • the piercing tool Due to the spring elements with high spring stiffness, however, there is an increased risk that the piercing tools, if they are still within the soil, instead of the desired small holes, slots can bring into the soil surface.
  • the piercing tool is preferably pulled by the spring element against a stop which defines the starting position.
  • the spring stiffness of the spring member is high, the impact of the piercing tool against the stopper is hard, whereby the bearings may be damaged.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a device of the type described above, in which the risk of slit formation is reduced.
  • a backrest element is at a distance from the plane passing through the first pivot axis and parallel to the tool holder and the piercing tool and towards the rearward force of the resetting element acting on the tool holder offset engages the tool holder, whereby the lever arm about the first pivot axis of the remindsteukraft at least at maximum beiarm the restoring force is increased at least at maximum deflection of the tool holder relative to the starting position.
  • the reset element preferably engages by such an amount of offset that the force application point of the restoring element is at maximum Auslen ⁇ effect of the tool holder in a plane extending through the first pivot axis is substantially vertical plane.
  • the return element preferably runs substantially parallel to the guide arm.
  • the return element is hingedly connected to the tool holder.
  • the return element may be a tension spring.
  • the return element can be integrated into an articulated coupled to the machine frame and the work ⁇ convincing halter second guide.
  • the second guide arm can exert a tensile force on the tool holder, wherein a compression spring generates the tensile force.
  • the force application point of the remindsteliiatas is preferably arranged centrally of the width of the tool holder. This has the advantage that no torsional forces act on the tool holder and the bearings of the guide arms are not loaded unbalanced.
  • the force application point of the restoring element may be below the first pivot axis and in the direction of the rearward acting on the tool holder.
  • offset force can be arranged offset on a protruding from the tool holder projection.
  • the tool holder preferably carries several tools.
  • FIG. 1 is a side view of a tillage machine
  • Fig. 8 rear view of an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a side view of a mobile Bodenbe colftungsvorraum 1, which is self-propelled or can be pulled by means of a tractor.
  • These Bodenbe colftungsvorides 1 has a machine frame 2, on which more guide arms 12 by a drive 10 up and down movable lancing tools 4 are mounted pivotally and guided.
  • the lancing tools 4 who ⁇ pressed due to the up and down alternately into the ground 8 and perform in the bottom 8 due to the forward movement of the floor ventilation device 1, a tilting movement. Thereby, the bottom 8 is broken under the piercing hole, whereby, for example, the ventilation and / or drainage of the bottom 8 is improved.
  • the puncture hole in the Bodenoberfikiee should remain as small as possible even at a high speed of the floor ventilation device 1.
  • the at least one piercing tool 4 is fastened individually or as a group to a tool holder 6.
  • the tool holder 6 is guided by a guide arm 12.
  • the guide arm 12 is preferably driven by a crank mechanism 10 and performs an up and down movement. Alternatively, it is also possible to drive the guide arm 12 hydraulically or electrically.
  • a piercing tool 4 or a group of piercing tools 4 which are pierced and pulled out again due to the up and down movement in the bottom 8. It can be several, preferably juxtaposed lancing tools 4 or juxtaposed groups of puncturing tools 4, driven.
  • the piercing tools 4, or groups of piercing tools 4, are preferably driven out of phase.
  • Fig. 2 shows a side view of an embodiment as known from the prior art.
  • a crank mechanism 10 drives the guide arm 12 via a push rod 22.
  • the push rod 22 is mounted in a first pivot bearing 18 on the guide arm 12 extending parallel to the direction of travel.
  • the guide arm 12 is pivotally mounted in a second pivot bearing 20 on the machine frame 2.
  • a tool holder 6 is pivotally mounted about a first pivot axis 14.
  • At least one piercing tool 4 is firmly attached to the tool holder 6.
  • the axes of the swivel bearings 18, 20 and the first pivot axis 14 run parallel to the floor surface of the floor 8 and orthogonal to the direction of travel.
  • a return member 30 is mounted.
  • the return member 30 is pivotally mounted on the one hand on the machine frame 2 and on the opposite side of the tool holder 6.
  • the return element 30 allows pivoting of the tool holder 6 to the first pivot axis 14 and exercises in the force application point 32, in which the restoring element 30 is mounted on the tool holder 6, a restoring force F on the tool holder 6 in the absence of ground engagement, so that the piercing tool 4 after pulling out of the bottom 8 back pivots back into the starting position.
  • the restoring force F acts in the direction of the longitudinal axis of the restoring element 30.
  • the guide arm 12 driven by the push rod 22 of the crank mechanism 10, in particular in the points B and C, an up and down movement.
  • the guide arm 12 pivots about the second pivot bearing 20, so that the guide arm 12 pivots in the points B and C along the circular path KB and KC.
  • the speeds v B and v c with which the points B and C of the guide arm 12 move up and down, always act in the direction tangential to the circular paths KB and KC.
  • the speeds v B and v c are shown in simplified form for a constant angular velocity of the crank mechanism 10 in FIG. 3. In Fig. 3, the angular position of the crank pin 16 is indicated on the x-axis.
  • the points B and C of the guide arm 12 reach the bottom dead center UT when the crank pin has already exceeded 180 °. This is the case because on the one hand the axis of rotation of the crank mechanism 10 and the first pivot bearing 18 are arranged horizontally offset from each other and on the other hand, the points B and C of the guide arm 12, due to the pivotal movement of the guide arm 12 about the second pivot bearing 20, perform no exactly vertical movement ,
  • FIG. 3 also shows the acceleration curves a B , a c of the points B and C of the guide arm 12.
  • the accelerations a B , a c reach their maximum value.
  • the maximum values of the accelerations a B , ac exceed the gravitational acceleration by a multiple.
  • the piercing tools 4 are located in the area marked S outside the ground. In this area a very high positive effect Sliding on the masses moved during the up and down movement.
  • the accelerations a B , ac always act in the direction tangential to the circular paths KB, KC about the second pivot bearing 20.
  • the force F 1 ', F 1 "acts on the tool holder 6 and the piercing tool 4 in the overall center of gravity of the tool holder 6 and the piercing tool 4.
  • the force F 1 1 , Fi causes a moment together with the effective lever arm c', c " Due to the moment M2, the tool holder 6 and the piercing tool 4 tend to pivot upward as long as the piercing tool 4 is out of the ground, because the force Fi ', Fi "depends on the vertical axis Components of the acceleration on the tool holder and the piercing tool and is thus dependent on the square of the speed, the force Fi ', Fi "can easily become very large when the piercing tools are quickly inserted into the ground and pulled out again.
  • the moment M2 counteracts the spring force F of the return element 30, which is intended to pivot the tool holder 6 and the piercing tool 4 back into the starting position.
  • the force F together with the effective lever arm a ', a "the moment Ml. So that the piercing tool can be swung back into the starting position, the moment Ml outside the ground must be greater than the moment M2
  • the force F of the sudstelimoments is too large, it causes when the piercing tool 4 is in the ground that the piercing tool 4 pulls at high speeds Sagittarius in the ground 8. Therefore, the Required force F of the partial return torque On the one hand be as small as possible on the other hand, but be large enough to be able to perform the remindsteürison fast enough.
  • Fig. 2 which illustrates a bottom ventilation device 1, which is already known from the prior art, is shown in Fig. 4 again partially enlarged gestgesteift.
  • the restoring moment 30 engages laterally with respect to the width on the tool holder 6.
  • the force F thus acts on the force application point 32.
  • the tool holder 6 is shown on the one hand in the starting position and on the other hand dashed at maximum deflection, in which position the piercing tool 4 is already outside the bottom 8 again.
  • the effective lever arm of the moment Ml in the output length is denoted by a '.
  • the effective lever arm of the moment Ml at maximum deflection is designated by a "It can be clearly seen that the effective lever arm has reduced in size at maximum deflection relative to the starting position from a 'to a".
  • this is disadvantageous since the return partial torque Ml should be greater at maximum output of the tool holder 4 than in the starting position.
  • the force F of the return element 30 acts on the force application point 34.
  • the force application point 34 is arranged at a distance f from the plane passing through the first pivot axis 14 and parallel to the tool holder 6 and the piercing tool 4, and in the direction of the rest on the tool holder 6 by virtue of the resetting element 30 offset on the tool holder 6.
  • the effective lever arm of the moment Ml in initial position is denoted by b '.
  • the effective lever arm of the moment Ml at maximum deflection of the tool holder 6 is denoted by b "It can be clearly seen that the effective lever arm b" at maximum deflection of the tool holder 6 is significantly larger than the effective lever arm b 1 at réelleiage. A larger effective lever arm also results in a greater momentum.
  • the restoring force F of the return element 30 engages in the force application point 34 on a projection of the tool holder 6.
  • This embodiment has the additional advantage that the overall center of gravity of the tool holder 6 and the piercing tool 4 with respect to the first pivot axis 14 and parallel to the tool holder 6 and the piercing tool 4 extending plane is slightly offset to the rear.
  • the effective lever arm e "at maximum deflection relative to the lever arm c" is reduced in the embodiment of FIG. 2 at maximum deflection.
  • the moment of inertia M2 which causes the tool holder 6 with the piercing tool 4 at maximum deflection of the tool holder 6, and when the piercing tool 4 is located outside the ground, to pivot upward, also reduced.
  • the embodiment has the additional advantage that the force application point 34 of the return force F is hinged centrally to the width of the tool holder on the tool holder.
  • FIG. 7 and FIG. 8, FIG. 8 showing an embodiment according to the invention in the rear view.
  • the force application point 34 of the return force F is hinged centrally to the width of the tool holder on the tool holder, the tool holder 6 when pivoting back in the starting position relative to the guide arm 12 does not tilt, since the restoring force acts centrally to the width of the tool holder 6. This protects the machine elements, in particular the bearings, since they are thereby loaded symmetrically.

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Abstract

Bei einer fahrbare Bodenbelüftungsvorrichtung (1), mit einem Maschinenrahmen (2), einem Antrieb, mindestens einem von dem Antrieb auf- und abbewegten und an dem Maschinenrahmen (2) schwenkbar angeordneten Führungsarm (12) mit mindestens einem gelenkig mit dem Führungsarm (12) gekoppelten Stechwerkzeug (4), wobei das Stechwerkzeug (4) in den Boden einstechbar und wieder herausziehbar ist, einem Werkzeughalter (6) für das Stechwerkzeug (4), der um eine erste Schwenkachse (14) in dem von dem Antrieb auf- und abbewegbaren Führungsarm (12) gelagert ist, um während des Bodeneingriffs ein Verschwenken des Stechwerkzeugs (4) relativ zu dem Führungsarm (12) zu ermöglichen, wobei sich das Stechwerkzeug (4) vor dem Einstechen in einer Ausgangslage unter einem vorgegebenen E?nstechwinkel befindet, und wobei zumindest nach dem Herausziehen des Stechwerkzeugs (4) aus dem Boden (8) ein an dem Werkzeughalter (6) angreifendes Rückstellelement (30) einwirkt, so dass das Stechwerkzeug (4) wieder in die Ausgangslage zurückschwenkt, ist vorgesehen, dass das Rückstelteiement (30) mit Abstand von der durch die erste Schwenkachse (14) und parallel zu dem Werkzeughalter (6) und dem Stechwerkzeug (4) verlaufenden Ebene und in Richtung der auf den Werkzeughalter (6) einwirkenden Rückstell kraft des Rückstelleiementes (30) versetzt an dem Werkzeughalter (6) angreift, wobei der um die erste Schwenkachse (14) wirksame Hebelarm der Rückstell kraft bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters (6) relativ zur Ausgangslage vergrößert ist.

Description

Boderibelüftunαsvorπchtunq
Die Erfindung betrifft eine fahrbare Bodenbelüftungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Vorrichtungen dienen dazu, mit Hilfe von Stechwerkzeugen Hohlräume in einen Boden einzubringen, wobei in die tieferen Bereiche des Bodens schlitzförmige Hohlräume eingebracht werden und an der Bodenfiäche möglichst kleine Löcher auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten verbleiben soilen. Die Hohlräume ermöglichen einen besseren Abfluss von Wasser und Verbessern die Bodenbelüftung und durch die Auflockerung des Bodens wird das Pflanzenwachstum, insbesondere von Gräsern, verbessert.
Die bislang für solche Zwecke verwendeten, aus der europäischen Offenlegungs- schrift EP-A-0037595 bekannten Bodenbelüftungsvorrichtungen benutzen zwei parallelogrammartig geführte Tragarme, die am einen Ende schwenkbar einen Werkzeughalter halten und die am anderen Ende am Maschinenrahmen schwenkbar gelagert sind. Die Schubstange des Kurbeltriebs ist an dem Werkzeughalter angelenkt und treibt diesen an, so dass dieser eine Auf- und Abbewe- gung ausführt. Einer der beiden Tragarme ist längenveränderlich und beinhaltet eine Anschlagfedereinrichtung. Solange sich das Stechwerkzeug außerhalb des Bodens befindet, liegt der Tragarm aufgrund der Federkraft an dem Anschlag an. Bei eingestochenem Stechwerkzeug und Vorwärtsbewegung der Bodenbelüf- tungsvorrϊchtung verschwenkt das Stechwerkzeug mit dem Werkzeughalter entgegen der Fahrtrichtung und der längenveränderliche Tragarm wird gegen die Federkraft verlängert.
Bei den bisher bekannten Bodenbelüftungsvorrichtungen werden Federelemente verwendet, die auf die Stechwerkzeuge ein Rückstellmoment ausüben, so dass sich die Stechwerkzeuge, sobald sie sich außerhalb des Bodens befinden, wieder in die Ausgangslage zurückbewegen. Ais Ausgangslage wird im Folgenden die Position bezeichnet, die das mindestens eine Stechwerkzeug kurz vor dem Ein¬ stechen aufweist. Außerhalb des Bodens wirkt jedoch, aufgrund der Massenträgheit und der Auf- und Abbewegung, das Trägheitsmoment von Werkzeughalter und Stechwerkzeug dem Rückstellmoment der Feder entgegen. Aus diesem Grund werden Federelemente mit hoher Federsteifigkeit verwendet, um die Stechwerkzeuge wieder in die Ausgangsiage zurückzubewegen. Aufgrund der Federelemente mit hoher Federsteife besteht jedoch eine erhöhte Gefahr, dass die Stechwerkzeuge, wenn sie sich noch innerhalb des Bodens befinden, anstatt der gewünschten kleinen Löcher, Schlitze in die Bodenoberfläche einbringen können. Das Stechwerkzeug wird vorzugsweise durch das Federelement gegen einen Anschlag gezogen, der die Ausgangslage definiert. Wenn die Federsteifigkeit des Federeiementes hoch ist, ist außerdem der Aufschlag des Stechwerkzeugs gegen den Anschlag hart, wodurch die Lager beschädigt werden können.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Gefahr der Schlitzbildung reduziert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass bei einer Bodenbelüftungsvorrichtung der einleitend beschriebenen Art, ein Rücksteüele- ment mit Abstand von der durch die erste Schwenkachse und parallel zu dem Werkzeughalter und dem Stechwerkzeug verlaufenden Ebene und in Richtung der auf den Werkzeughalter einwirkenden RücksteNkraft des Rückstellelementes versetzt an dem Werkzeughalter angreift, wodurch der um die erste Schwenkachse wirksame Hebelarm der Rücksteükraft zumindest bei maximaler beiarm der Rücksteilkraft zumindest bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters relativ zur Ausgangslage vergrößert ist.
Ein größerer Hebelarm hat bei gleicher Kraft ein größeres Moment zur Folge. Daher ist das Rückstellmoment, das bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters auf den Werkzeughalter wirkt, größer als das Rückstellmoment, das in Ausgangslage auf den Werkzeughalter wirkt. Aus diesem Grund kann die Federstei- figkeit reduziert werden, wodurch die Schützgefahr reduziert ist und die Maschinenelemente geringer mechanisch belastet werden, da die Stöße z.B. gegen einen Anschlag reduziert sind.
Das Rückstellelement greift vorzugsweise um einen solchen Betrag versetzt an, dass sich der Kraftangriffspunkt des Rückstellelementes bei maximaler Auslen¬ kung des Werkzeughalters in einer durch die erste Schwenkachse verlaufenden im wesentlichen vertikalen Ebene befindet.
Das Rückstellelement verläuft vorzugsweise im wesentlichen parallel zu dem Führungsarm.
Das Rückstellelement ist gelenkig mit dem Werkzeughalter verbunden. Das Rückstellelement kann eine Zugfeder sein.
Das Rückstellelement kann in einem mit dem Maschinenrahmen und dem Werk¬ zeughalter gelenkig gekoppelten zweiten Führungsarm integriert sein.
Der zweite Führungsarm kann eine Zugkraft auf den Werkzeughalter ausüben, wobei eine Druckfeder die Zugkraft erzeugt.
Der Kraftangriffspunkt des Rückstelielementes ist vorzugsweise mittig zur Breite des Werkzeughalters angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass keine Torsionskräfte auf den Werkzeughalter einwirken und die Lager der Führungsarme nicht unsymmetrisch belastet werden.
Der Kraftangriffspunkt des Rückstelielementes kann unterhalb der ersten Schwenkachse und in Richtung der auf den Werkzeughalter einwirkenden Rück- stellkraft versetzt an einem von dem Werkzeughalter abstehenden Vorsprung angeordnet sein. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass dadurch der Gesamtschwerpunkt von Werkzeughalter und Stechwerkzeug derart verschoben ist, dass bei maximaler Auslenkung ein geringeres Trägheitsmoment auf den Werkzeughalter und das Stechwerkzeug einwirken. Aufgrund des Trägheitsmomentes neigen nämlich der Werkzeughalter und das Stechwerkzeug dazu, nach oben zu schwenken.
Der Werkzeughalter trägt vorzugsweise mehrere Werkzeuge.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Bodenbearbeitungsmaschine,
Fig. 2 eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist,
Fig.3 Geschwindigkeit und BeschSeunigungsverläufe bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Kurbeltriebs,
Fig.4 Detailansicht des Ausführungsbeϊspiels aus Fig. 2,
Fig.5 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig.6 Detailansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig.5,
Fig.7 Frontansicht des Ausführungsbeispie! aus Fig.6,
Fig. 8 Rückansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispϊels.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer fahrbaren Bodenbeiüftungsvorrichtung 1, die selbstfahrend ist oder mit Hilfe einer Zugmaschine gezogen werden kann. Diese Bodenbeiüftungsvorrichtung 1 weist einen Maschinenrahmen 2 auf, an dem über Führungsarme 12 mehrere durch einen Antrieb 10 auf- und abbewegbare Stechwerkzeuge 4 schwenkbar und geführt gelagert sind. Die Stechwerkzeuge 4 wer¬ den aufgrund der Auf- und Abbewegung abwechselnd in den Boden 8 eingedrückt und führen in dem Boden 8 aufgrund der Vorwärtsbewegung der Bodenbelüftungsvorrichtung 1 eine Kippbewegung aus. Dadurch wird der Boden 8 un- terhaib des Einstechlochs aufgebrochen, wodurch beispielsweise die Belüftung und/oder Drainage des Bodens 8 verbessert wird. Dabei soll das Einstechloch in der Bodenoberfiäche auch bei einer hohen Fahrgeschwindigkeit der Bodenbelüftungsvorrichtung 1 möglichst klein bleiben. Das mindestens eine Stechwerkzeug 4 wird einzeln oder als Gruppe an einem Werkzeughalter 6 befestigt. Der Werkzeughalter 6 wird von einem Führungsarm 12 geführt. Der Führungsarm 12 wird vorzugsweise durch einen Kurbeltrieb 10 angetrieben und führt eine Auf- und Abbewegung aus. Alternativ ist es auch möglich, den Führungsarm 12 hydraulisch oder elektrisch anzutreiben.
An dem Führungsarm 12 ist der Werkzeughalter 6 um eine erste Schwenkachse 14 schwenkbar gelagert, wobei der Werkzeughalter 6 ein Stechwerkzeug 4 oder eine Gruppe von Stechwerkzeugen 4 aufnimmt, die aufgrund der Auf- und Abbewegung in den Boden 8 einstechbar und wieder herausziehbar sind. Es können mehrere, vorzugsweise nebeneinander angeordnete Stechwerkzeuge 4 oder nebeneinander angeordnete Gruppen von Stechwerkzeugen 4, angetrieben werden. Die Stechwerkzeuge 4, bzw. Gruppen von Stechwerkzeugen 4, werden bevorzugt phasenverschoben angetrieben.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Kurbeltrieb 10 treibt über eine Schubstange 22 den Führungsarm 12 an. Die Schubstange 22 ist in einem ersten Schwenklager 18 an dem parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Führungsarm 12 gelagert. Der Führungsarm 12 ist in einem zweiten Schwenklager 20 am Maschinenrahmen 2 schwenkbar gelagert. An dem Führungsarm 12 ist ein Werkzeughalter 6 um eine erste Schwenkachse 14 schwenkbar gelagert. An dem Werkzeughalter 6 ist mindestens ein Stechwerkzeug 4 fest angebracht. Die Achsen der Schwenkiager 18,20 und die erste Schwenkachse 14 verlaufen parallel zur Bodenoberfiäche des Bodens 8 und orthogonal zur Fahrtrichtung. Im wesentlichen parallel zu dem Führungsarm 12 und unterhalb von diesem ist ein Rücksteilelement 30 angebracht. Das Rückstelleiement 30 ist auf der einen Seite an dem Maschinenrahmen 2 und auf der gegenüberliegenden Seite am Werkzeughalter 6 schwenkbar gelagert. Das Rückstellelement 30 lässt ein Verschwenken des Werkzeughalters 6 um die erste Schwenkachse 14 zu und übt bei Wegfall des Bodeneingriffs in dem Kraftangriffspunkt 32, in dem das Rückstellelement 30 an dem Werkzeughalter 6 gelagert ist, eine Rückstell kraft F auf den Werkzeughalter 6 aus, so dass das Stechwerkzeug 4 nach dem Herausziehen aus dem Boden 8 wieder in die Ausgangslage zurückschwenkt. Die Rückstellkraft F wirkt in Richtung der Längsachse des Rückstellelementes 30.
Der Führungsarm 12 führt, angetrieben durch die Schubstange 22 des Kurbeltriebs 10, insbesondere in den Punkten B und C, eine Auf- und Abbewegung aus. Der Führungsarm 12 schwenkt um das zweite Schwenklager 20, so dass der Führungsarm 12 in den Punkten B und C entlang der Kreisbahn KB und KC verschwenkt. Die Geschwindigkeiten vB und vc, mit denen sich die Punkte B und C des Führungsarms 12 auf- und abbewegen, wirken stets in Richtung tangential zu den Kreisbahnen KB und KC. Die Geschwindigkeiten vB und vc sind für eine konstante Winkelgeschwindigkeit des Kurbeltriebs 10 in Fig. 3 vereinfacht dargestellt. In Fig. 3 ist auf der x-Achse die Winkellage des Kurbelzapfens 16 angegeben. Die Punkte B und C des Führungsarms 12 erreichen den unteren Totpunkt UT, wenn der Kurbelzapfen 180° bereits überschritten hat. Dies ist der Fall, weil einerseits die Drehachse des Kurbeltriebs 10 und das erste Schwenklager 18 horizontal versetzt zueinander angeordnet sind und andererseits die Punkte B und C des Führungsarms 12, aufgrund der Schwenkbewegung des Führungsarms 12 um das zweite Schwenklager 20, keine exakt vertikale Bewegung ausführen.
In Fig. 3 sind ebenfalls die Beschleunigungsveriäufe aB, ac der Punkte B und C des Führungsarms 12 dargestellt. Im oberen Totpunkt OT und im unteren Totpunkt UT der Auf- und Abbewegung, wo die Geschwindigkeiten vB und vc gleich null sind, erreichen die Beschleunigungen aB, ac ihren Maximaiwert. Die Maximalwerte der Beschleunigungen aB, ac übersteigen die Erdbeschleunigung um ein Vielfaches. Die Stechwerkzeuge 4 befinden sich in dem mit S markierten Bereich außerhalb des Bodens. In diesem Bereich wirkt eine sehr hohe positive Be- schieunigung auf die bei der Auf- und Abbewegung mitbewegten Massen. Die Beschleunigungen aB, ac wirken stets in Richtung tangential zu den Kreisbahnen KB, KC um das zweite Schwenklager 20. Da die Punkte B und C des Führungsarms 12 eine nahezu vertikale Bewegung ausführen, sind die Anteile der Beschleunigungen aB, ac, die in vertikale Richtung wirken, um ein Vielfaches höher als die horizontalen Komponenten der Beschleunigungen aB, ac. Das heißt, in dem Bereich außerhalb des Bodens wirkt eine sehr hohe Beschleunigung in vertikaler Richtung nach oben auf die bei der Auf- und Abbewegung mitbewegten Massen ein, d.h. auch auf den Werkzeughalter 6 und das mindestens eine Stechwerkzeug 4. Die Kraft, die aufgrund dieser Vertikalbeschieunigung auf den Werkzeughalter 6 und das Stechwerkzeug 4 wirkt, ist in Fign. 2 und 4 mit F1' bzw. Fi" dargestellt.
Die Kraft F1', F1" wirkt im Gesamtschwerpunkt des Werkzeughalters 6 und des Stechwerkzeugs 4 auf den Werkzeughalter 6 und das Stechwerkzeug 4 ein. Die Kraft F1 1, Fi" bewirkt zusammen mit dem wirksamen Hebelarm c', c" ein Moment M2 um die erste Schwenkachse 14. Aufgrund des Momentes M2 neigen der Werkzeughalter 6 und das Stechwerkzeug 4 dazu, solange sich das Stechwerk-- zeug 4 außerhalb des Bodens befindet, nach oben wegzuschwenken. Da die Kraft Fi', Fi" abhängig von der vertikalen Komponenten der Beschleunigung auf den Werkzeughalter und das Stechwerkzeug ist und damit abhängig von dem Quadrat der Geschwindigkeit ist, kann die Kraft Fi', Fi" leicht sehr groß werden, wenn die Stechwerkzeuge schnell in den Boden eingestochen und wieder herausgezogen werden.
Dem Moment M2 wirkt die Federkraft F des Rückstellelementes 30 entgegen, das den Werkzeughafter 6 und das Stechwerkzeug 4 wieder in die Ausgangsiage zurückschwenken soll. Die Kraft F bildet zusammen mit dem wirksamen Hebelarm a', a" das Moment Ml. Damit das Stechwerkzeug wieder in die Ausgangslage zurückgeschwenkt werden kann, muss das Moment Ml außerhalb des Bodens größer sein als das Moment M2. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Kraft F des Rücksteilmoments groß sein muss. Wenn die Kraft F des Rückstelimoments jedoch zu groß ist, so bewirkt diese, wenn das Stechwerkzeug 4 sich im Boden befindet, dass das Stechwerkzeug 4 bei hohen Fahrgeschwindigkeiten Schütze in den Boden 8 zieht. Deshalb sollte die erforderliche Kraft F des Rücksteilmoments einerseits möglichst gering sein andererseits aber genügend groß sein, um die Rücksteübewegung schnell genug ausführen zu können.
Das Ausführungsbeispiel aus Fig. 2, das eine Bodenbelüftungsvorrichtung 1 darstellt, die bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in Fig. 4 noch einmal teilweise vergrößert dargesteift. Bei den üblicherweise bekannten Bodenbelüftungsvorrichtungen 1 greift das Rückstellmoment 30 seitlich bezogen auf die Breite an dem Werkzeughalter 6 an. Die Kraft F greift somit in den Kraftangriffspunkt 32 an. Der Werkzeughalter 6 ist einerseits in der Ausgangslage dargestellt und andererseits gestrichelt bei maximaler Auslenkung, wobei sich in dieser Stellung das Stechwerkzeug 4 bereits wieder außerhalb des Bodens 8 befindet. Der wirksame Hebelarm des Moments Ml in der Ausgangslange ist mit a' bezeichnet. Der wirksame Hebelarm des Moments Ml bei maximaler Auslenkung ist mit a" bezeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, dass sich der wirksame Hebelarm bei maximaler Auslenkung gegenüber der Ausgangslage von a' auf a" verkleinert hat. Dies ist jedoch nachteilig, da das Rücksteilmoment Ml bei maximaler Aus- ienkung des Werkzeughalters 4 größer sein sollte als in der Ausgangslage.
Bei dem Ausführungsbeispiei der vorliegenden Erfindung, das in den Fign. 5 bis 7 dargestellt ist, greift die Kraft F des Rückstellelementes 30 in dem Kraftangriffspunkt 34 an. Der Kraftangriffspunkt 34 ist mit einem Abstand f von der durch die erste Schwenkachse 14 und parallel zu dem Werkzeughalter 6 und dem Stechwerkzeug 4 verlaufenden Ebene und in Richtung der auf den Werkzeughalter 6 einwirkenden Rückste Ii kraft F des Rückstellelementes 30 versetzt an dem Werkzeughalter 6 angeordnet. Der wirksame Hebelarm des Moments Ml in Ausgangslage ist mit b' bezeichnet. Der wirksame Hebelarm des Moments Ml bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters 6 ist mit b" bezeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, dass der wirksame Hebelarm b" bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters 6 deutlich größer ist als der wirksame Hebelarm b1 bei Ausgangsiage. Ein größerer wirksamer Hebelarm hat auch ein größeres Moment zur Folge.
Die Rückstell kraft F des Rückstellelementes 30 greift in dem Kraftangriffspunkt 34 an einem Vorsprung des Werkzeughalters 6 an. Dieses Ausführungsbeispiel hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Gesamtschwerpunkt des Werkzeughalters 6 und des Stechwerkzeugs 4 in Bezug auf die durch die erste Schwenkachse 14 und parallel zu dem Werkzeughalter 6 und dem Stechwerkzeug 4 verlaufenden Ebene leicht nach hinten versetzt ist. Dadurch ist auch der wirksame Hebelarm e" bei maximaler Auslenkung gegenüber dem Hebelarm c" bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 bei maximaler Auslenkung reduziert. Dadurch ist das Trägheitsmoment M2, das bewirkt, dass der Werkzeughalter 6 mit dem Stechwerkzeug 4 bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters 6, und wenn sich das Stechwerkzeug 4 außerhalb des Bodens befindet, nach oben verschwenken will, ebenfalls reduziert.
Das Ausführungsbeispiel hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Kraftangriffspunkt 34 der Rückstell kraft F mittig zur Breite des Werkzeughalters am Werkzeughalter angelenkt ist. Dies ist in Fig. 7 und Fig.8 dargestellt, wobei Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiei in der Rückansicht darstellt. Dadurch dass der Kraftangriffspunkt 34 der Rückstell kraft F mittig zur Breite des Werkzeughalters am Werkzeughalter angelenkt ist, kann der Werkzeughalter 6 beim Zurückschwenken in Ausgangslage gegenüber dem Führungsarm 12 nicht verkanten, da die Rücksteilkraft mittig zur Breite des Werkzeughalter 6 angreift. Dies schont die Maschinenelemente, insbesondere die Lager, da diese dadurch symmetrisch belastet werden.

Claims

Ansprüche
1. Fahrbare Bodenbelüftungsvorrichtung (1), mit einem Maschinenrahrnen (2), einem Antrieb, mindestens einem von dem Antrieb auf- und abbewegten und an dem Maschinenrahmen (2) schwenkbar angeordneten Führungsarm (12) mit mindestens einem gelenkig mit dem Führungsarm (12) gekoppelten Stechwerkzeug (4), wobei das Stechwerkzeug (4) in den Boden einstechbar und wieder herausziehbar ist, einem Werkzeughalter (6) für das Stechwerkzeug (4), der um eine erste Schwenkachse (14) in dem von dem Antrieb auf- und abbewegbaren Führungsarm (12) gelagert ist, um während des Bodeneingriffs ein Verschwenken des Stechwerkzeugs (4) relativ zu dem Führungsarm (12) zu ermöglichen, wobei sich das Stechwerkzeug (4) vor dem Einstechen in einer Ausgangslage unter einem vorgegebenen Einstechwinkel befindet, und
- wobei zumindest nach dem Herausziehen des Stechwerkzeugs (4) aus dem Boden (8) ein an dem Werkzeughalter (6) angreifendes Rücksteilelement (30) das Stechwerkzeug (4) wieder in die Ausgangstage zurückschwenkt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Rückstellelement (30) mit Abstand von der durch die erste Schwenkachse (14) und parallel zu dem Werkzeughalter (6) und dem Stechwerkzeug (4) verlaufenden Ebene und in Richtung der auf den Werkzeughalter (6) einwirkenden Rückstell kraft des Rückstellelementes (30) versetzt an dem Werkzeughalter (6) angreift, wobei der um die erste Schwenkachse (14) wirksame Hebelarm der Rücksteükraft bei maximaler Auslenkung des Werkzeughalters (6) relativ zur Ausgangslage vergrößert ist.
2. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das Rückstellelement (30) um einen solchen Betrag versetzt angreift, dass sich der Kraftangriffspunkt (34) des Rückstelieiementes (30) bei maximaler Ausfenkung des Werkzeughalters (6) in einer durch die erste Schwenkachse (14) verlaufenden im wesentlichen vertikalen E- bene befindet.
3. Bodenbelüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rücksteüeiement (30) im wesentlichen parallel zu dem Führungsarm (12) verläuft.
4. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (30) gelenkig mit dem Werkzeughalter (6) verbunden ist.
5. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (30) eine Zugfeder ist.
6. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (30) in einem mit dem Maschinenrahmen (2) und dem Werkzeughalter (6) gelenkig gekoppelten zweiten Führungsarm integriert ist.
7. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Führungsarm eine Zugkraft auf den Werkzeughalter (6) ausübt, wobei eine Druckfeder die Zugkraft erzeugt.
8. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffspunkt (34) des Rückstellelementes (30) mittig zur Breite des Werkzeughalters (6) angeordnet ist.
9. Bodenbeiüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffspunkt (34) des Rückstellelementes (30) unterhalb der ersten Schwenkachse und in Richtung der auf den Werkzeughalter (6) einwirkenden Rückstellkraft versetzt an einem von dem Werkzeughalter (6) abstehenden Vorsprung angeordnet ist.
10. Bodenbelüftungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (6) mehrere Werkzeuge trägt.
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