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Dokumentenidentifikation DE19541155C2 18.03.1999
Titel Schutzvorrichtung für teleskopierbare Wellen
Anmelder GKN Walterscheid GmbH, 53797 Lohmar, DE
Erfinder Adamek, Wolfgang, Dipl.-Ing., 53797 Lohmar, DE;
Herchenbach, Paul, 53809 Ruppichteroth, DE;
Große-Entrup, Hubert, Dipl.-Ing., 53797 Lohmar, DE;
Kämpf, Klaus, Dipl.-Ing., 53797 Lohmar, DE;
Nienhaus, Clemens, Dipl.-Ing., 53819 Neunkirchen-Seelscheid, DE;
Sarfert, Andreas, 53113 Bonn, DE;
Kretschmer, Horst, Dipl.-Ing., 51145 Köln, DE;
Schott, Wilhelm, Dipl.-Ing., 50996 Köln, DE
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 04.11.1995
DE-Aktenzeichen 19541155
Offenlegungstag 07.05.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.03.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.03.1999
IPC-Hauptklasse A01B 71/06
IPC-Nebenklasse A01B 71/08   A01D 75/20   F16P 1/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für teleskopierbare, rotierende Wellen, insbesondere Gelenkwellen, für den Antrieb von oder für Antriebe in landwirtschaftlichen Geräten, mit zwei axial ineinandergesteckten und sich überdeckenden sowie in Richtung ihrer Längsachse zueinander verstellbaren Schutzrohren aus Kunststoff, nämlich einem äußeren und einem inneren Schutzrohr, von denen mindestens eines eine parallel zur Längsachse verlaufende Nut und das andere mindestens eine parallel zur Längsachse verlaufende Führungsrippe, welche im gegenseitigen Eingriff sind, aufweist.

Eine solche Schutzvorrichtung ist in der DE 39 16 748 C2 beschrieben. Es wurde festgestellt, daß die nach innen gerichteten Rippen und Vertiefungen innerhalb der Wandstärke keine genügend große drehfeste Verbindung bewirken, so daß eine Relativdrehung zwischen dem inneren und dem äußeren Schutzrohr trotzdem noch eintreten kann.

Die US 31 08 457 beschreibt eine teleskopierbare Welle mit einer Schutzvorrichtung, die zwei Schutzrohre umfaßt, die ineinander gesteckt sind. Das äußere Schutzrohr weist nach innen vorstehende Rippen auf, die sich parallel zur Längsachse erstrecken und in das Schutzrohr eingeformt sind. Das innere Schutzrohr weist nach außen gerichtete Rippen auf. Die Rippen liegen jeweils an der Augenfläche des inneren Schutzrohres bzw. Innenfläche des äugeren Schutzrohres an, um die Schutzrohre auf radialem Abstand zueinander zu halten.

In der US 29 23 140 ist eine Schutzvorrichtung für eine teleskopierbare Welle mit einem inneren und einem äußeren Schutzrohr beschrieben. Diese werden auf einem radialen Abstand zueinander durch punktförmige nach innen im äußeren Schutzrohr und nach außen im inneren Schutzrohr weisenden Ausformungen gehalten. Dabei sind die Ausformungen auf dem Umfang und über die Länge der Schutzrohre verteilt angeordnet und berühren die Außenfläche des inneren Schutzrohres bzw. Innenfläche des äußeren Schutzrohres.

Auch in der US 29 53 000 ist eine Schutzvorrichtung beschrieben, bei der punkt- und/oder rippenförmige Ausformungen zur radialen Abstützung von zwei ineinander gesteckten Schutzrohren durch Anlage an der Außenfläche des inneren Schutzrohres bzw. an der Innenfläche des äugeren Schutzrohres dienen.

Die US 44 73 361 betrifft eine Schutzvorrichtung mit zwei ineinander gesteckten Schutzrohren, von denen das innere Schutzrohr an seinem in das äugere Schutzrohr einsitzenden Ende mit Bremszungen versehen ist, die umfangsverteilt angeordnet sind und die mit Reibschluß an der Innenfläche des äugeren Schutzrohres anliegen, um die Schutzrohre konzentrisch zueinander zu halten und eine Relativdrehung dieser zueinander zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung vorzuschlagen, die eine den Anforderungen genügende drehfeste Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Schutzrohr bewirkt und darüber hinaus über den axialen Verstellweg eine möglichst geringe Reibung bei radialer Belastung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das äußere Schutzrohr mindestens drei zur Längsachse hin offene Nuten an seiner Innenfläche aufweist, welche durch Paare von parallel zur Längsachse verlaufende, von der Innenfläche vorstehende Rippen des äugeren Schutzrohres begrenzt werden, daß die Paare von Rippen auf dem Umfang der Innenfläche um die Längsachse verteilt angeordnet sind, daß das äugere Schutzrohr an seiner Innenfläche jeweils zwischen den Paaren von Rippen mit mindestens je einem von der Innenfläche in Richtung auf die Längsachse vorstehenden Führungssteg versehen ist, daß das innere Schutzrohr mit radial von seiner Außenfläche nach außen vorstehenden Führungsrippen versehen ist, deren Anzahl der Anzahl der Paare von Rippen des äußeren Schutzrohres entspricht und die entsprechend verteilt angeordnet sind und zwischen die jeweils ein Paar bildenden Rippen mit Spiel in Umfangsrichtung und in radialer Richtung eingreifen, wobei die Rippen und Führungsstege dem äußeren Schutzrohr und die Führungsrippen dem inneren Schutzrohr angeformt sind, und daß die Führungsstege mit ihren Stegenden als Abstandhalter für das äußere Schutzrohr mit den Rippen zur Außenfläche des inneren Schutzrohres und der Endfläche der Führungsrippen zum Innenflächenabschnitt des äußeren Schutzrohres zwischen den beiden Rippen eines jeweiligen Paares von Rippen dienen.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß über die vorgesehenen Paare von Rippen des äußeren Schutzrohres und die zwischen diese eingreifenden Führungsrippen des inneren Schutzrohres eine genügend große drehfeste Verbindung erzielt wird. Darüber hinaus sorgen die Führungsstege dafür, daß nur geringe Anlageflächen zwischen dem inneren Schutzrohr und dem äußeren Schutzrohr gegeben sind, so daß einerseits eine genügend große Zentrierung und andererseits eine geringe Reibwirkung gegeben ist. Die beiden Schutzrohre lassen sich leicht in Richtung der Längsachse zueinander verstellen. Darüber hinaus bewirkt der vorgesehene Umfangsabstand in Form des Spieles zwischen den Rippen und der Führungsrippe dafür, daß auch kein Verklemmen eintreten kann. Bei exzessiver radialer Belastung ist zusätzlich gewährleistet, daß auch die Rippen und die Führungsrippe dafür sorgen, daß eine genügende Abstützung der beiden Schutzrohre zueinander gegeben ist und die Funktion als Unfallschutz gewährleistet ist. Ferner ist dadurch, daß die Rippen des äußeren Schutzrohres von der Innenfläche vorstehen, gewährleistet, daß eine weitestgehend glatte Außenoberfläche erzielt wird, die einen wirksamen Aufwickelschutz und damit geringe Verletzungsgefahr bei Berührung durch eine Bedienungsperson, beispielsweise den Traktorfahrer, bietet. Ein Aufwickelschutz wird insofern erzielt, als die Form gewährleistet, daß dann, wenn beispielsweise vergessen wurde, die Schutzvorrichtung gegen Rotation durch Anhängen an einen Festpunkt des Traktors zu sichern, die damit als stillstehender Schutz dient, die Kleidung der in die Nähe kommenden Person nicht aufgewickelt werden kann. Üblicherweise dienen solche Schutzvorrichtungen als stillstehender Schutz, indem sie beispielsweise durch eine Kette, ein Seil oder dergleichen an einem Festpunkt des Gerätes festgelegt werden. Aufgrund der Rippen und der Führungsrippe je Paar ist gewährleistet, daß die Schutzrohre und die an diese angeschlossenen Schutztrichter wirksam gegen Drehung gesichert werden.

Die Rippen und Führungsrippen sowie Führungsstege können unmittelbar bei der Extrusion der Schutzrohre hergestellt oder in Form eines Teilschrittes des Herstellungsvorganges angeformt werden.

Als Werkstoff für solche Rohre kommt vorzugsweise HDPE = "High density Polyethylene" = Polyäthylen hoher Dichte in Frage.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das innere Schutzrohr mit Ausnahme der davon abstehenden Führungsrippen im Querschnitt als Kreisring gestaltet ist und daß das äußere Schutzrohr mit Ausnahme der Rippen und Führungsstege im Querschnitt als Kreisring gestaltet ist und die Führungsstege länger sind als die Rippen.

Alternativ ist vorgesehen, daß das innere Schutzrohr mit Ausnahme der davon abstehenden Führungsrippen im Querschnitt als Kreisring gestaltet ist und daß das äußere Schutzrohr mit seiner Innenfläche zur Außenfläche des inneren Schutzrohres im Bereich der Paare von Rippen einen größeren Abstand aufweist als im Bereich der Führungsstege und daß die Wandung des äußeren Schutzrohres im Wandungsabschnitt jeweils zwischen zwei Paaren von Rippen im Querschnitt mit einem Bogen verläuft, dessen Krümmung kleiner ist als der des Wandungsabschnittes im Bereich der Paare von Rippen.

Von besonderem Vorteil hierbei ist, daß eine glatte Oberfläche ohne Vorsprünge erzielt wird bei gleichzeitiger Minimierung des Zwischenraums zum Innenrohr, um die Möglichkeit des Eindringensvon Schmutz zu reduzieren.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren Anwendung bei einer Gelenkwelle in einer Schutzvorrichtung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und nachfolgend näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine landwirtschaftliche Gelenkwelle im Längsschnitt,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Schutzvorrichtung mit den beiden Schutzrohren, bei der der Querschnitt des äußeren Schutzrohres vom Kreisquerschnitt abweicht, gemäß Schnittlinie II-II von Fig. 1, wobei jedoch nur das innere und äugere Schutzrohr dargestellt sind und

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2 durch eine weitere Ausführungsform, bei der das äugere und das innere Schutzrohr im Querschnitt einen Kreisring darstellen.

In der Fig. 1 ist eine Gelenkwelle 1, die beispielsweise zum Antrieb eines landwirtschaftlichen Gerätes durch die Zapfwelle des Traktors dient, dargestellt. An deren beiden Enden sind Kreuzgelenke 2 angebracht, von denen eines eine Gelenkgabel zur Verbindung mit der Zapfwelle und das andere eine Gelenkgabel zur Verbindung mit der Antriebswelle des landwirtschaftlichen Gerätes aufweist. Die Profilrohre 3, 4 sind drehfest, aber längenveränderlich miteinander verbunden, so daß ein Drehmoment zwischen den beiden Anschlußgabeln der Gelenke 2 übertragbar ist und zusätzlich eine Abstandsänderung zwischen diesen stattfinden kann. Das äußere Profilrohr 3 ist mit der inneren Gelenkgabel eines der beiden Gelenke 2, beispielsweise dem in Fig. 1 dargestellten rechten Gelenk 2, verbunden, während das in dieses eingesteckte innere Profil 4 mit dem in der Zeichnungsfigur links dargestellten Gelenk 2 verbunden ist. Die beiden Profilrohre 3, 4 besitzen einen vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt, beispielsweise in Form eines Zwei-Rippen-Rohres, so daß eine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Gelenken 2 möglich ist. Beide Profilrohre 3, 4 sind zur Längenveränderung zwischen den beiden Gelenken 2, in Richtung der Längsachse 5 ineinander verschiebbar.

Den beiden inneren Gelenkgabeln der Gelenke 2 ist jeweils ein Lagerring 7 zugeordnet, der in einer Nut der inneren Gelenkgabeln drehbar aufgenommen ist. Die dem in der Zeichnungsfigur 1 links dargestellten Gelenk 2 zugeordnete Anschlußkappe 6 dient zur Festlegung und Zentrierung des äußeren Schutzrohres 8 sowie eines Schutztrichters 10 und die dem in der Zeichnungsfigur 1 rechts dargestellten Gelenk 2 zugeordnete Anschlußkappe 6 zur Zentrierung und Festlegung des inneren Schutzrohres 9. Das innere Schutzrohr 9 taucht in das äußere Schutzrohr 8 entlang der Längsachse 5 verschiebbar ein. In der Zeichnungsfigur 1 ist die Gelenkwelle 1 in ihrer verkürzten Position dargestellt. Die beiden Gelenke 2 können ausgehend von dieser Position auseinanderbewegt werden, wobei auch die beiden Profilrohre 3, 4 und die beiden Schutzrohre 8, 9 entlang der Längsachse 5 zueinander eine Relativbewegung ausführen.

Auch dem in Fig. 1 rechten Gelenk 2 ist ein Schutztrichter 10 zugeordnet, der an der diesem Gelenk zugehörigen Anschlußkappe 6 angebracht ist. Die beiden Schutzrohre 8, 9 und Schutztrichter 10 dienen als Berührungsschutz für eine Bedienungsperson, das heißt sie stehen dann still, wenn eine Rotation der Gelenkwelle um die Längsachse 5 erfolgt. Es rotieren also nur die Gelenke 2 und die beiden Profilrohre 3, 4.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das innere Schutzrohr 9 und das äußere Schutzrohr 8 gemäß der Schnittlinie II-II von Fig. 1 dargestellt. Die beiden Profilrohre 3, 4 sind fortgelassen. Diese Ausführungsform stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Das äußere Schutzrohr 8 weist drei Paare von umfangsverteilt angeordneten Rippen 13, 14 auf, die in Richtung auf die Längsachse 5 von seiner Innenfläche 12 vorstehen. Hierdurch werden jeweils zwischen zwei Rippen 13, 14 eines jeden Rippenpaares Nuten 11 ausgebildet. Die Innenfläche 12 des äußeren Schutzrohres 8 ist im Bereich zwischen den beiden Rippen 13, 14 eines jeden Rippenpaares mit 12' bezeichnet. Der Wandungsabschnitt 8' zwischen zwei auf dem Umfang aufeinanderfolgenden Rippenpaaren 13, 14 weist etwa mittig einen nach innen in Richtung auf die Längsachse 5 radial vorstehenden Führungssteg 15 auf, der in seinem Stegende 18 endet. Das Stegende 18 ist die Fläche, die der Außenfläche 17 des inneren Schutzrohres 9 gegenüberliegt und zur Abstützung des äußeren Schutzrohres 8 am inneren Schutzrohr 9 bzw. zur Zentrierung des inneren Schutzrohres 9 im äußeren Schutzrohr 8 dient. Das innere Schutzrohr 9 ist im Querschnitt als Kreisring gestaltet, mit Ausnahme der Führungsrippen 16, die radial von seiner Außenfläche 17 nach außen vorstehen und entsprechend den Nuten 11 verteilt angeordnet sind und zwischen die beabstandeten Rippen 13, 14 eines jeden Rippenpaares mit Umfangsspiel und Radialspiel eingreifen, das heißt die Endflächen 19 der Führungsrippen 16 weisen einen Abstand zum Innenflächenabschnitt 12' zwischen jeweils den beiden Rippen 13, 14 auf. Ebenso ist ein Abstand der Endflächen der Rippen 13, 14 zur Außenfläche 17 des inneren Schutzrohres 9 gegeben.

Ferner ist erkennbar, daß der Wandungsabschnitt 8' des äußeren Schutzrohres 8 im Bereich zwischen den Paaren von Rippen 13, 14 eine Krümmung aufweist, die im Verhältnis zum Verlauf des Wandungsabschnittes 8" zwischen jeweils zwei Rippen 13, 14 und der Wandung des inneren Schutzrohres 9 kleiner ist. Hierdurch ergibt sich, daß das äußere Schutzrohr 8 im Wandungsabschnitt 8", der jeweils die nach innen von der Innenfläche 12 vorstehenden Rippen 13, 14 aufweist, zur Außenfläche 17 des inneren Schutzrohres 9 einen größeren Abstand besitzt als im Bereich des Wandungsabschnittes 8' und insbesondere im Bereich der Führungsstege 15.

Je nach den auftretenden Herstellungstoleranzen kann dieser Abstand unterschiedlich sein. Durch die Führungsstege 15 soll jedoch gewährleistet sein, daß auch bei kleinstem Spiel nur die Führungsstege 15 mit ihren Endflächen 18 in Anlage zu der Außenfläche 17 des inneren Schutzrohres 9 gelangen, wenn ein Normalbetrieb vorliegt. Bei Belastung von außen können auch die Rippen 13, 14 in Anlage zur Außenfläche 17 des inneren Schutzrohres 9 kommen.

Es ist erkennbar, daß die Außenfläche des äußeren Schutzrohres 8 im wesentlichen rund gestaltet ist und somit keine Angriffsfläche erzeugt, die ein Aufwickeln von Kleidung möglich machen könnte oder eine sonstige Verletzungsgefahr bewirken könnte.

Der Zeichnungsfigur 3 ist eine Ausführungsform zu entnehmen, bei der sowohl das innere Schutzrohr 9 als auch das äußere Schutzrohr 8a im Querschnitt im wesentlichen als Kreisringe gestaltet sind. Das innere Schutzrohr 9 ist entsprechend dem inneren Schutzrohr gemäß Fig. 2 ausgebildet. Das äußere Schutzrohr 8a besitzt Rippen 13', 14', die in Richtung auf die Längsachse 5 vorstehen, deren Länge kleiner bemessen ist als die Länge der Führungsstege 15', so daß gewährleistet ist, daß bei kleinsten Bautoleranzen nur die Führungsstege 15' zur Anlage an der Außenfläche 17 des inneren Schutzrohres 9 gelangen.

Bezugszeichenliste

1Gelenkwelle

2Gelenks, Kreuzgelenk

3Äußeres Profilrohr

4Inneres Profilrohr

5Längsachse

6Anschlußkappe

7Lagerring (drehbar)

8, 8aÄußeres Schutzrohr

8', 8"Wandungsabschnitte

9Inneres Schutzrohr

10Schutztrichter

11Nut

12Innenfläche

12'Innenflächenabschnitt

13, 13', 14, 14'Rippen

15, 15'Führungsstege

16, 16'Führungsrippen

17Außenfläche

18Stegende (vom Führungssteg 15)

19Endfläche der Führungsrippe 16


Anspruch[de]
  1. 1. Schutzvorrichtung für teleskopierbare, rotierende Wellen, insbesondere Gelenkwellen (1), für den Antrieb von oder für Antriebe in landwirtschaftlichen Geräten, mit zwei axial ineinandergesteckten und sich überdeckenden sowie in Richtung ihrer Längsachse zueinander verstellbaren Schutzrohren (8, 9) aus Kunststoff, nämlich einem äußeren (8) und einem inneren (9) Schutzrohr, von denen mindestens eines eine parallel zur Längsachse (5) verlaufende Nut (11) und das andere mindestens eine parallel zur Längsachse (5) verlaufende Führungsrippe (16), welche im gegenseitigen Eingriff sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet,

    daß das äußere Schutzrohr (8) mindestens drei zur Längsachse (5) hin offene Nuten (11) an seiner Innenfläche (12) aufweist, welche durch Paare von parallel zur Längsachse (5) verlaufende, von der Innenfläche (12) vorstehende Rippen (13, 14) des äußeren Schutzrohres (8) begrenzt werden,

    daß die Paare von Rippen (13, 14) auf dem Umfang der Innenfläche (12) um die Längsachse (5) verteilt angeordnet sind, daß das äußere Schutzrohr (8) an seiner Innenfläche (12) jeweils zwischen den Paaren von Rippen (13, 14) mit mindestens je einem von der Innenfläche (11) in Richtung auf die Längsachse (5) vorstehenden Führungssteg (15) versehen ist,

    daß das innere Schutzrohr (9) mit radial von seiner Außenfläche (17) nach außen vorstehenden Führungsrippen (16) versehen ist, deren Anzahl der Anzahl der Paare von Rippen (13, 14) des äußeren Schutzrohres (8) entspricht und die entsprechend verteilt angeordnet sind und zwischen die jeweils ein Paar bildenden Rippen (13, 14) mit Spiel in Umfangsrichtung und in radialer Richtung eingreifen, wobei die Rippen (13, 14) und Führungsstege (15) dem äußeren Schutzrohr (8) und die Führungsrippen (16) dem inneren Schutzrohr (9) angeformt sind, und daß die Führungsstege (15) mit ihren Stegenden (18) als Abstandhalter für das äußere Schutzrohr (8) mit den Rippen (13, 14) zur Außenfläche (17) des inneren Schutzrohres (9) und der Endfläche (19) der Führungsrippen (16) zum Innenflächenabschnitt (12') des äußeren Schutzrohres (8) zwischen den beiden Rippen (13, 14) eines jeweiligen Paares von Rippen (13, 14) dienen.
  2. 2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß das innere Schutzrohr (9) mit Ausnahme der davon abstehenden Führungsrippen (16) im Querschnitt als Kreisring gestaltet ist und

    daß das äußere Schutzrohr (8) mit Ausnahme der Rippen (13, 14) und Führungsstege (15) im Querschnitt als Kreisring gestaltet ist und die Führungsstege (15) länger sind als die Rippen (13, 14).
  3. 3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß das innere Schutzrohr (9) mit Ausnahme der davon abstehenden Führungsrippen (16) im Querschnitt als Kreisring gestaltet ist und

    daß das äußere Schutzrohr (8) mit seiner Innenfläche (12) zur Augenfläche (17) des inneren Schutzrohres (9) im Bereich der Paare von Rippen (13, 14) einen größeren Abstand aufweist als im Bereich der Führungsstege (15) und daß die Wandung des äußeren Schutzrohres (8) im Wandungsabschnitt (8') jeweils zwischen zwei Paaren von Rippen (13, 14) im Querschnitt mit einem Bogen verläuft, dessen Krümmung kleiner ist als der des Wandungsabschnittes (8'') im Bereich der Paare von Rippen (13, 14).






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