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Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einer Kupplungshülse, die eine zylindrische Lagerbohrung besitzt Die Kupplung besitzt femer eine Kupplungsnabe, die mit einer zylindrischen Aussenflache in der Lagerbohrung drehbar einsitzt, wobei deren Achse die Drehachse bildet.
Femer ist mindestens ein erster Schwenkkeil vorgesehen, der in einer ersten Ausnehmung der Kupplungsnabe zwischen einer in diese zurückgezogenen und einer über deren Aussenfläche vorragenden Position verschwenkbar ist. Er wird zur vorragenden Position durch eine ihn beaufschlagende Feder verschwenkt und ragt in der ausgeschwenkten Position zur Drehmomentubertragung in einer ersten Drehnchtung in eine Stützausnehmung in der Lagerbohrung der Kupplungshülse hinein und ist in dieser abgestützt. Er schwenkt bei einer zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung in seine zurückgezogene Position gegen die Kraft der Feder zurück.
Solche Kupplungen werden als Freilaufe eingesetzt Sie sollen beispielsweise bei landwirtschaftlichen Geräten dafür sorgen, dass bei Stillstand des Zapfwellenantriebs des Traktors aufgrund ihrer Masse weiterrotierende Teile des anzutreibenden Gerätes ungehindert weiterrotieren können. Ein solcher Freilauf hat damit eine Schutzfunktion, die verhindern soll, dass beispielsweise die Gelenkwelle oder Teile des Zapfwellenantriebes durch die weiterrotierenden Massen des Gerätes beschädigt werden Beim Herstellen der antriebsmässigen Verbindung eines Gerätes mit der Zapfwelle des Traktors im Stillstand durch Ankuppeln der zum Gerät gehörenden Gelenkwelle ergeben sich dann Probleme, wenn die anzutreibenden rotierenden Massen des Gerätes relativ gross sind oder diese durch eine Bremse festgesetzt sind,
da die Zapfwelle mit einem Vielkeilprofil und die Gelenkwelle mit einer Kupplungshülse mit einer entsprechenden Bohrung versehen ist Deren Profile müssen beim Kuppeln in Umfangsrichtung so miteinander fluchten, dass ein leichtes Aufschieben gegeben ist. Ähnliche Verhältnisse sind dann gegeben, wenn beispielsweise zwei Geräte oder Geräteteile antriebsmässig miteinander zu verbinden sind
In der DE 39 22 222 A1 (veröffentlicht 24 01 1991) ist eine Freilaufkupplung mit Sperrklinken zur Drehmomentübertragung in zwei Drehrichtungen beschrieben. Es sind zwei Sätze von Sperr- klinken vorhanden (je einer je Drehrichtung), von denen jeweils nur einer aktiv ist.
Zur automatischen Umsteuerung sind Steuerringe vorgesehen, welche bei Drehrichtungsänderung die Sperrklinken des einen Satzes desaktivieren und die des anderen Satzes dazu simultan aktivieren, so dass die Ansprechzeit bei der Umschaltung kurz ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, die das antriebsmässige Verbinden zweier durch Aufstecken miteinander zu verbindender Teile, deren Aufstecken nur in bestimmten Drehstellungen zueinander möglich ist, zu erleichtern. Dabei soll jedoch gewährleistet sein, dass die Kupplung eine Drehmomentübertragung in den beiden entgegengesetzten Dreh- richtungen zulässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens ein zweiter Schwenkkeil zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung vorgesehen ist, dass die Kupplungsnabe mit mindestens einer zweiten Ausnehmung zur Aufnahme des zweiten Schwenkkeiles versehen ist und der zweite Schwenkkeil zwischen einer in die zweite Ausnehmung zurückgezogenen und einer aus dieser über die Aussenfläche vorstehenden Position unter Federkraft verschwenkbar ist und in der ausgeschwenkten Position in eine zweite Stützausnehmung der Lagerbohrung zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung hineinragt und dass die Teilung zwischen einer ersten Ausnehmung für einen ersten Schwenkkeil und einer zweiten Ausnehmung für einen zweiten Schwenkkeil zu der Teilung zwischen einer ersten Stützausnehmung und einer zweiten Stützausnehmung unterschiedlich gross ist,
so dass bei der Drehmomentübertragung in der ersten Drehnchtung nur die ersten Schwenkkeile und bei der Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung nur die zweiten Schwenkkeile sich in der ausgeschwenkten Position und jeweils die anderen Schwenkkeile sich in der zurückgezogenen Position befinden.
Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, dass über einen begrenzten Drehwinkel die beiden Kupplungsteile, nämlich Kupplungsnabe und Kupplungshülse zueinander frei verdrehbar sind, um die Bauteile der Antriebsverbindung, die in eine übereinstimmende Lage zu bringen sind, gegeneinander soweit verdrehen zu können, dass ein leichtes Erzielen der Steckverbindung erreichbar ist Bei einem mit einem Vielkeilprofil versehenen Zapfen und einer entsprechend ausgebildeten Bohrung können somit die Zähne und Lücken so aufeinander ausgerichtet werden, dass ein einfaches Aufschieben und damit Kuppeln möglich ist.
Die Grösse der
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Teilungsunterschiede kann so gewählt werden, dass ein genügend grosser freier Verdrehwinkel zur Verfügung steht, um beispielsweise zu erreichen, dass ein Zahn um eine Teilung zu einer Zahnlücke der Keilverzahnung bei einer typischen Gelenkwelle, wie sie für Zapfwellenantriebe genormt ist, in Übereinstimmung gebracht werden kann.
Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Kupplung, die ein solches Drehspiel zulasst, genutzt wird, um auf einen entsprechenden Antriebszapfen aufgesteckt zu werden, sondern es kann beispiels- weise der übliche Schnellverschluss einer Gelenkwelle dazu genutzt werden Es ist lediglich im Antriebsstrang eine erfindungsgemässe Kupplung vorzusehen, die eine Verdrehung der Teile zueinander zulässt. So kann die erfindungsgemässe Kupplung an einem Ende der Gelenkwelle angeordnet werden, welches beispielsweise dem Antriebszapfen des anzutreibenden Gerätes fest zugeordnet ist, während das andere Ende der Gelenkwelle einen Verschluss aufweist, der zur Verbindung mit der Zapfwelle des antreibenden Traktors dient.
Die Massen der Gelenkwelle sind nicht so gross, dass ein Drehen derselben im Rahmen des Drehspieles der am anderen Ende befindlichen erfindungsgemassen Kupplung behindert würde.
In Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Ausnehmungen der Kupplungsnabe zur Aufnahme der ersten und zweiten Schwenkkeile in der Aussenfläche der Kupplungsnabe und die ersten und zweiten Stützausnehmungen in der Lagerbohrung der Kupplungshülse sich auf dem Umfang abwechseln
Vorzugsweise wird eine identische Ausbildung der Ausnehmungen der Kupplungsnabe gewählt Ferner ist ergänzend vorgeschlagen, dass die ersten und zweiten Stützausnehmungen erste bzw. zweite Stützflächen aufweisen, welche in entgegengesetzte Drehrichtungen weisen.
Vorzugsweise sind je Drehrichtung zwei Schwenkkeile vorgesehen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplung nach der Erfindung und deren Anwendung bezüglich eines von einem Traktor anzutreibenden landwirtschaftlichen Gerätes sind in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erlautert.
Es zeigt
Fig 1 einen Traktor und ein von diesem durch eine Gelenkwelle anzutreibendes und an diesen angehängtes Gerät in einer Seitenansicht,
Fig 2 einen Halblängsschnitt durch eine erfindungsgemässe Kupplung mit einer angeschlossenen Gelenkgabel der Gelenkwelle,
Fig. 3 einen Schnitt 111-111 gemäss Figur 2, wobei die Kupplung für eine erste Drehrichtung in Drehmomentübertragungsposition ist und
Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Figur 3, wobei jedoch die Kupplung für eine der ersten entgegengesetzte Drehrichtung in Übertragungsposition ist.
Aus Fig 1 ist der Traktor 1 ersichtlich. An diesen ist ein Gerät 2 angehängt Ferner ist das Gerät 2 von der Zapfwelle 3 des Traktors 1 anzutreiben. Hierzu dient eine Gelenkwelle 4, deren Aufstecknabe 6 auf die mit einem Vielkeilprofil versehene Zapfwelle 3 des Traktors aufgesteckt ist und welche an ihrem geräteseitigen Ende eine Kupplung 7 aufweist, die auf die Antriebswelle 5 des Gerätes 2 drehfest aufgesteckt ist. Die Verbindung zwischen der Kupplung 7 und der Antriebswelle 5 wird in der Regel nicht gelöst, das heisst die Gelenkwelle 4 verbleibt am Gerät 2 auch dann, wenn dieses vom Traktor 1 gelöst ist. Dagegen dient die Aufstecknabe 6 zur Erzielung der Verbindung mit der Zapfwelle 3 durch axiales Aufstecken auf diese. Die Zapfwelle 3 weist ein Vielkeilprofil auf, das genormt ist Entsprechend weist die Aufstecknabe 6 eine Bohrung mit einer Vielkeilverzahnung auf.
Zum Kuppeln sind jeweils die Zahnlücken und Zähne der Bauteile in eine übereinstimmende Drehlage zu bringen, um das axiale Aufschieben zu ermöglichen. Die Kupplung 7 dient dazu, wenn die rotierenden Massen des Gerätes 2 stillstehen und nur schwer zu bewegen sind, das nötige Drehspiel zuzulassen, damit die Gelenkwelle 4 und damit die Aufstecknabe 6 so gedreht werden können, dass eine Kuppelposition zur Zapfwelle 3 erreicht wird, die ein leichtes axiales Aufschieben ermöglicht.
Ferner vermeidet die Kupplung 7 bei Stillstand des Antriebes, dass sich eine Verspannung einstellen kann, die ein Abziehen der Aufstecknabe 6 von der Zapfwelle 3 erschweren würde
Die Kupplung 7 ist anhand der Figuren 2 bis 4 naher erläutert Hieraus ist erkennbar, dass die Kupplung 7 an eine Gelenkgabel 8 der Gelenkwelle angeschlossen ist. Die Kupplung 7 umfasst die mit der Gelenkgabel 8 durch eine Schweissverbindung verbundene Kupplungshülse 9, die eine zylindrische Lagerbohrung 10 aufweist, die auf der Drehachse 18 zentriert ist.
In der Lagerbohrung
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10 sitzt eine Kupplungsnabe 11 mit ihrer zylindrischen Aussenflache 12 in Axialrichtung ein und ragt ferner aus dem der Gelenkgabel 8 abgewandten Ende der Kupplungshülse 9 axial heraus Die Kupplungsnabe 11 weist eine Aufsteckbohrung 13 mit einem Vielkeilprofil auf, das von der Ausgestaltung her beispielsweise dem der Zapfwelle 3 entspricht.
Die Kupplungsnabe 11kann mit dieser Aufsteckbohrung 13 auf die Antriebswelle 5 des Gerätes 2 aufgesteckt und an dieser beispielsweise durch eine in eine radiale Bohrung eingeschraubte Klemmschraube festgelegt werden Der Kupplungsnabe 11 sind zwei erste Schwenkkeile 14 zugeordnet, die um 180 um die Drehachse 18 versetzt angeordnet sind Ferner sind der Kupplungsnabe zwei zweite Schwenkkeile 15 zugeordnet, die ebenfalls um 180 zueinander und darüber hinaus um 90 zu den ersten Schwenkkeilen 14 versetzt angeordnet sind Es ergibt sich somit eine gleichmässige Teilung hinsichtlich der Anordnung der ersten und zweiten Schwenkkeile 14, 15
Aus Fig 2 ist femer erkennbar, dass die Kupplungsnabe 11abgesetzt ausgebildet ist und durch einen Stützring 32, der gegen die Schulter im abgesetzten Bereich anliegt und durch einen gegen diesen Stützring 32 anliegenden Sicherungsring 33,
der in der Lagerbohrung der Kupplungshülse 9 gesichert ist, in Axialrichtung gegen Auszug gehalten ist. Zur anderen axialen Richtung hin liegt die Kupplungsnabe 11 gegen eine Stirnfläche 31 der Gelenkgabel 8 an Ferner sind auch die Schwenkkeile 14, 15 zwischen der Stimfläche 31 und dem Stützring 32 in Axialrichtung gehalten.
Die ersten Schwenkkeile 14 sind in ersten Ausnehmungen 19 in der Aussenfläche 12 der Kupplungsnabe 11 aufgenommen Sie sind abgesetzt In dem abgesetzten Bereich liegt eine Blattfeder 16 ein, die sich zwischen dem Grund der ersten Ausnehmung 19 und der Unterflache des ersten Schwenkkeiles 14 abstützt und diesen radial nach aussen beaufschlagt. Femer bildet eine der Seitenflächen der ersten Ausnehmung 19 eine Stützfläche 21, an welche sich der erste Schwenkkeil 14 mit einer entsprechenden Stutzfläche 23 im ausgeschwenkten Zustand abstützt.
Bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Drehstellung von Kupplungsnabe 11 zu Kupplungshülse 9 befinden sich die ersten Schwenkkeile 14 in ihrer ausgeschwenkten Position und damit in Eingriff zu ersten Stützausnehmungen 25 in der Lagerbohrung 10 der Kupplungshülse 9 Bei Drehmomentbeauf-schlagung, das heisst Antrieb der Kupplungshülse 9 in Drehrichtung N1, stützt sich die Kupplungshülse 9 mit der in ihrer Ausnehmung 25 vorgesehenen Stützfläche 27 an der zugehörigen zweiten Stützfläche 29 des ersten Schwenkkeiles 14 ab, so dass über diesen ein Drehmoment auf die Kupplungsnabe 11übertragen wird
Die zweiten Schwenkkeile 15 sind in zweiten Ausnehmungen 20 in der Aussenfläche 12 der Kupplungsnabe 11angeordnet,
wobei die Stützflächen 22 der zweiten Ausnehmungen 20 in eine entgegengesetzte Umfangsrichtung weisen wie die zweiten Stützflächen 21 der ersten Ausnehmungen 19. Während beispielsweise die ersten Schwenkkeile 14 im linksschwenkenden Sinne aus ihren ersten Ausnehmungen 19 hervortreten, treten die zweiten Schwenkkeile 15 im rechtsschwenkenden Sinne aus den zweiten Ausnehmungen 20 hervor. In Figur 3 befinden sich die zweiten Schwenkkeile 15 jedoch in ihrer zurückgezogenen Position, d. h. sie befinden sich innerhalb der Aussenkontur der Kupplungsnabe 11. Sie können kein Drehmoment übertragen. Die mit ihnen zusammenarbeitenden zweiten Stützausnehmungen 26 der Kupplungshülse 11sind um die Drehachse 18 umfangsversetzt zu den zweiten Schwenkkeilen 15, so dass keine Drehmomentverbindung entstehen kann.
Die Teilung, mit der die ersten und zweiten Stützausnehmungen 25,26 zueinander auf dem Umfang angeordnet sind, ist zu der der ersten und zweiten Schwenkkeile 14,15 verschieden. Der Unterschied ist so bemessen, dass ein genügend grosses Drehspiel für das zwängungsfreie Verbinden mit der oder Lösen von der Zapfwelle des Traktors möglich ist.
Tritt eine Drehrichtungsumkehr ein, so dass ein Drehmoment von der Gelenkwelle über die Gelenkgabel 8 auf die Kupplungshülse 9 in der der ersten Drehrichtung N1 entgegengesetzten Drehrichtung N2 auf die Kupplungsnabe 11 übertragen werden soll, so durchmisst die Kupplungshülse 9 zunächst einen Leerweg im Verhältnis zur Kupplungsnabe 11, bis die zweiten Stützausnehmungen 26 in den Bereich der zweiten Schwenkkeile 15 gelangen, so dass diese nach aussen in die zweiten Stützausnehmungen 26 einschwenken können. Dabei kommt deren Stützfläche 24 in Anlage mit der Stützfläche 22 der zweiten Ausnehmung 20 und deren Stützfläche 30 in Anlage zur Stützfläche 28 der zweiten Stützausnehmung 26.
Der Weg, den die Kupplungshülse 9 zur Kupplungsnabe bei Drehrichtungswechsel von N1 auf N2 und umgekehrt durchmessen kann, kann bei stillstehendem Antrieb genutzt werden, um eine Ausrichtung der mit
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einander zu kuppelnden Profile der Aufstecknabe 6 der Gelenkwelle 4 gemäss Figur 1 mit der Zapfwelle 3 des Traktors 1 durchführen zu konnen Trotzdem erlaubt die Kupplung 7 eine Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen N1 und N2 Für die Drehmomentübertragung in Drehrichtung N1 stützen sich die ersten Schwenkkeile 14 jeweils mit ihrer Stützflache 23 an der Stützfläche 21 der ersten Ausnehmung 19 und mit ihrer zweiten Stützflache 29 gegen die Stützflache 27 der ersten Stutzausnehmung 25 ab.
Bezugszeichenliste
1 Traktor
2 Gerät
3 Zapfwelle
4 Gelenkwelle
5 Antriebswelle
6 Aufstecknabe
7 Kupplung
8 Gelenkgabel
9 Kupplungshulse
10 Lagerbohrung
11 Kupplungsnabe
12 Aussenfläche
13 Aufsteckbohrung
14 erster Schwenkkeil
15 zweiter Schwenkkeil
16, 17 Feder
18 Drehachse
19 erste Ausnehmung
20 zweite Ausnehmung
21, 22 Stutzflache der Ausnehmung
23, 24 Stützfläche des Schwenkkeils
25 erste Stützausnehmung
26 zweite Stutzausnehmung
27, 28 Stützfläche der Stützausnehmung
29, 30 zweite Stützfläche des Schwenkkeils
31 Stirnflache
32 Stutzring
33 Sicherungsring
N1, N2 Drehrichtung
PATENTANSPRÜCHE:
1.
Kupplung (7) zur antriebsmässigen Verbindung in Antrieben von oder für landwirtschaftliche
Geräte, mit einer Kupplungshülse (9), die eine zylindrische Lagerbohrung (10) besitzt, mit einer Kupplungsnabe (11), die mit einer zylindrischen Aussenflache (12) in der
Lagerbohrung (10) um eine durch deren Achse gebildete Drehachse (18) drehbar einsitzt, mit mindestens einem ersten Schwenkkeil (14), der in einer ersten Ausnehmung (19) der
Kupplungsnabe (11) zwischen einer in diesen zurückgezogenen und einer über dessen
Aussenfläche (12) vorragenden Position durch eine ihn beaufschlagende Feder (16) verschwenkbar ist und in der ausgeschwenkten Position in eine erste Stützausnehmung (25) in der Lagerbohrung (10) der Kupplungshülse (9) zur Drehmomentübertragung in einer ersten Drehrichtung (N1) zwischen Kupplungsnabe (11) und Kupplungshülse (9)
hineinragt und abgestützt ist und der bei einer zur ersten Drehrichtung (N1) entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (N2) in seine zurückgezogene Position gegen die
Kraft der Feder (16) zurückschwenkt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
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zweiter Schwenkkeil (15) zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung (N2) vorgesehen ist, dass die Kupplungsnabe (11) mit mindestens einer zweiten Ausnehmung (20) zur Aufnahme des zweiten Schwenkkeiles (15) versehen ist und der zweite
Schwenkkeil (15) zwischen einer in die zweite Ausnehmung (29) zurückgezogenen und einer aus dieser über die Aussenfläche (12) vorstehenden Position unter Federkraft verschwenkbar ist und in der ausgeschwenkten Position in eine zweite Stützausnehmung (26) der Lagerbohrung (10) zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung (N2)
hineinragt und dass die Teilung zwischen einer ersten Ausnehmung (19) für einen ersten
Schwenkkeil (14) und einer zweiten Ausnehmung (20) für einen zweiten Schwenkkeil(15) zu der Teilung zwischen einer ersten Stützausnehmung (25) und einer zweiten
Stützausnehmung (26) unterschiedlich gross ist, so dass bei der Drehmomentübertragung in der ersten Drehrichtung (N1) nur die ersten Schwenkkeile (14) und bei der
Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung (N2) nur die zweiten Schwenkkeile (15) sich in der ausgeschwenkten Position und jeweils die anderen Schwenkkeile sich in der zurückgezogenen Position befinden 2 Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten
Ausnehmungen (19,20) der Kupplungsnabe (11) zur Aufnahme der ersten und zweiten
Schwenkkeile (14, 15) in der Aussenfläche (12)
der Kupplungsnabe (11) und die ersten und zweiten Stutzausnehmungen (25,26) in der Lagerbohrung (10) der Kupplungshülse (9) sich jeweils auf deren Umfang abwechseln 3. Kupplung nach einem der Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Ausnehmungen (19,20) der Kupplungsnabe (11 ) identisch ausgebildet sind 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Stutzausnehmungen (25, 26) erste bzw zweite Stutzflächen (27,28) aufweisen, welche in entgegengesetzte Drehrichtungen weisen.
HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN