Freilaufkupplang, insbesondere für GelenkweRen an Landmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Freflaufkupp- Jung, insbesondere für Gelenkwellen an Landmaschi nen. Die bekannten Freilaufkupplungen sind entweder als sogenannte Klauen- oder KI=mkörperfreüauf- kupplungen ausgebildet. Bei den Klauenkupplungen kommen zwei gegeneinander meist axial gegen Fe derkraft verschiebbare Kupplungsteile mit klauen- artigen Erhebungen miteinander zum Eingriff.
Beim Freilauf gleiten die Klauen durch einen überholvor- gang des angetriebenen Teils gegenüber dem treiben den Teil aneinander vorbei, wobei ein Teil- gegen Federkraft aus der Eingriffslage herausgedrängt wird gegen die Kraft einer Rückholfeder. Diese Kupplun gen haben den Nachteil, dass einmal die Mitnehmer- klauen sehr leicht zu Bruch gehen bzw. einer hohen Abnutzung unterworfen sind.
Das hängt damit zu sammen, dass bei sehr grosser Differenzgeschwindig keit bzw. grosser Beschleunigung an der Antriebsseite der Eingriff schlagarfig erfolgt und hohe Spitzen kräfte an den zum Eingriff kommenden Klauen wirk sam werden. Bei grosser Geschwindigkeitsdifferenz zwischen getriebenem und treibendem Teil kommen die Mitnehmer nicht voll zum Eingriff, da die Zeit zu kurz ist, um eine ausreichende Axialverschiebung für den vollen Eingriff der Mitnehmer zu ermögli chen. Die grossen Spitzenkräfte müssen dann von sehr kleinen tragenden Flächen aufgenommen werden.
Als weiterer Nachteil dieser Klauenkupplungen ist es anzusehen, dass die notwendige axiale Verschieb- barkeit einen hohen Fertigungsaufwand erforderlich macht, zumal die gegeneinander verschiebbar, aber undrehbar gelagerten Teile an ihrer Gleitverbindung das volle Drehmoment übertragen müssen. Ausser dem wird an diesen Schiebegliedern ein hoher Ver schleiss beobachtet, besonders, wenn der Frei-lauf oft benutzt wird. Schliesslich ist der erforderliche Raum- bedarf verhältnismässig gross, so dass die Freilauf- kapplung nicht immer angebracht werden kann.
Die Klemnikörperkupplungen vermeiden zwar diese Nachteile, sind aber ebenfalls in der Ferti gung sehr aufwendio., da die Klemnikörper nur Li nienberührung an ihren Eingriffsflächen haben und infolgedessen aus hochwertigen Materialien herge stellt sein müssen. Ausserdem sind die Klemmkörper- freilaufkupplungen gegen stossartige Beanspruchun gen recht empfindlich, was mit ihrer geringen Ein griffsfläche zusammenhängt.
Bei der Freilaufkupplung nach der Erfindung sind der treibende und der getriebene Kupplungsteil gegeneinander drehbar, jedoch axial unverschiebbax nifteinander verbunden sind, und dass zwischen beiden Teilen Wälzkörper angeordnet sind, die im Kupp lungszustand als auf Schub und Druck beanspruchte Mitnehmer zwischen den Kupplungsteilen wirken, wo bei sie diese an Flächen erfassen, während sie im Freilauf gegen Federkraft ausser Eingriff in Durch gangsbohrungen des einen Kupplungsteils gedrängt sind.
Zweckmässig ist die Ausbildung so, dass auf einem Kupplungsteil. die Vertiefungen für die Mitriehmer nach einer Seite allmählich schräg auslaufen, während sie auf dem anderen Kupplungsteil<B>je</B> in eine der Durchgangsbohrungen übergehen, in die die Mitneh- merwälzkörper beim überholvorgang gegen eine, Fe derkraft gedrängt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mitnehmerwälzkörper als Kugeln ausgebildet und die Vertiefungen für den, Eingriff der Kugeln mit entsprechendem Radius rund bzw. kugelig gestaltet.
Ein Teil der Freilaufkupp- lung wird, vorteilhaft als Nabe ausgebildet, während der andere auf diesem Nabenteil axial unverschieb- bar, jedoch drehbar gelagert ist.
Der nabenförmige Teil ist zweckmässig mit einem Flansch versehen, der die einen, zum Eingriff der Mitnehmer dienenden Vertiefungen und daran unmittelbar anschliessend' Durchgangsbohrungen trägt, in die die kugelförmigen Mitnehmer beim Freilaufvorgang gegen die Span nung einer zylinder- oder kegelförmijon Druckfeder gedrängt sind, so dass sie zwischen einer von der Feder beaufschlagten Scheibe und dem auf der Nabe, drehbaren Kupplungsteil mit den nach einer Seite schräg auslaufenden Vertiefungen mit der Ge schwindigkeit des andern,
als Käfig für sie dienen den Kupplungsteils umlaufen.
<B>Z,</B> Bei einer anderen Ausführungsforni wird eine Ringfeder verwendet, die unmittelbar von den Ku geln beaufschlagt wird.
Es liegt ini Rahmen der Erfindung" den naben- förmigen Teil der Freilaufkupplung als Teil einer mit axialer Sicherung versehenen Schnellkupplung für einen genormten Kellwellenzapfen auszubilden, wobei in Radialbohrungen der Nabe geführte Kugeln in der Kuppelstellung in eine Rille des Keilwellen- zapfens eingreifen. Der auf der Nabe drehbare Teil der Kupplung kann mit dem Flansch einer Gelenk gabel fest verbunden bzw. verschraubt sein.
Die erfindungsgemäss gestaltete Freilaufkupplung hat den Vorteil, dass die beiden zu kuppelnden bzw. gegeneinander drehbaren Kupplungsteile nicht zuein ander verschiebbar sind, so dass der Fertigungsauf wand für die Verschiebbarkeit und auch der dafür benötigte Raum eingespart wird.
Ausserdem ist die Kupplung bei gleichen Herstellungskosten geeignet, ein mehrfach grösseres Drehmoment aufzunehmen, be sonders dann, wenn die einen Vertiefungen in der einen Richtung allmählich schräg auslaufen, so dass die Mitnehmerwälzkörper beim Eingriff sogleich mit ihrer ganzen Eingriffsfläche zum Tragen kommen. Ein Teileingriff mit geringerer Eingriffsfläche, wie er bei bekannten Klauenkupplungen vorkommt, ist in diesem Falle praktisch ausgeschlossen. Eine solche Kupplung ist daher auch bei stossartigen Beanspru chungen gegen Abnutzung oder Zerstörung hoch gradig unempfindlich.
Das Drehspiel beim Über gang von der Freilauffunktion in die Mitnahme kann C trotz kleinem Raumbedarf der Kupplung gegen- über den bekannten Klauenkupplungen wesentlich vermindert werden.
Es können auch bei Freilaufkupp- lungen mit kleinsten Baumassen mühelos sechs Ein- griffsflächenpaare für die Mitnehmerwälzkörper ge schaffen werden, so dass das Drehspiel nur 3601>: <B>6</B> = <B>601></B> beträgt. Durch die Schubbeanspruchung der Mitnehmerwälzkörper können dieselben wesentlich höher belastet werden als die Mitnehmer bei Klemm- körperfreilaufkupplungen. Die Herstellungskosten der Kupplung können relativ niedrig sein.
In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungs beispiele der Freilaufkupplung nach der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. <B>1</B> eine Freilaufkupplung in Seitenansicht, zum Teil geschnitten, Fig. 2 schematisch einen nach der Linie C-C in Fig. 4 geführten Teilausschnitt der Kupplung, der den treibenden und den getriebenen Teil sowie einen dazwischen angeordneten kugelförmigen Mitnehmer erkennen lässt, und zwar in der Kupplungsstellung, Fig. <B>3</B> denselben Teilausschnitt,
jedoch in der Freilaufstellung der Kupplung, wo der treibende vom getriebenen Teil überholt wird und der kugelförmige Mitnehmer in die für diese Funktion vorgesehene Durchgangsbohrung eines Kupplungsteils verdrängt ist, Fig. 4 den Schnitt nach A-B in Fig. <B>1, 6</B> und<B>7,</B> Fig. <B>5</B> den Schnitt nach E-F in Fig. <B>1, 6</B> und<B>7,</B> Fig. <B>6</B> eine ähnliche Ausführung wie Fig. <B>1,</B> jedoch mit einer raumsparenden Gestaltung des federnden Elementes,
das die Kupplung in<B>die</B> Eingriffsstellung bringt, und Fig. <B>7</B> eine weitere Ausführungsform der Frei- laufkupplung mit einer noch raumsparenden Gestal tung des federnden Elementes.
Die beiden Teile<B>1</B> und<B>3</B> der Kupplung sind ge geneinander drehbar, jedoch axial unverschiebbar und werden in der Eingriffsstellung der Freilaufkupplung, wobei die Kupplung das Drehmoment übertragen kann, durch die kugelförmigen Wälzkörper 2 mit einander gekuppelt, die sich hierbei in einer Fig. 2 dargestellten Lage befinden. Die beiden Pfeile in Fig. 2 deuten die Richtung der dabei auftretenden Kräfte (Antriebskraft und Reaktionskraft) an. Die Kugel 2 ist hierbei zwischen den Teilen<B>1</B> und<B>3</B> auf Druck und Schub beansprucht.
Beim überhol- oder Freilaufvorgang nach Fig. <B>3</B> ist die dann wirksame Kraftrichtung wieder durch Pfeile dargestellt. Der Teil<B>3</B> hat den Teil<B>1</B> überholt und dabei die Kugel 2 aus der Eingriffsstellung heraus in die Durchgangs bohrung c des Teils<B>1</B> gegen die Wirkung der Feder <B>6</B> verdrängt,
so dass die Kugel zwischen dem Teil<B>3</B> und einer zwischen der Feder<B>6</B> und dem Teil<B>1</B> ein- "efügten <B>0</B> Ringscheibe <B>7</B> mit der Geschwindigkeit des Teils<B>1</B> umläuft, der jetzt die Wirkung eines Kugel- Käfigs hat.
Wenn der überholungsvorgang aufhört, werden die Kugeln 2 automatisch aus der Lage nach Fig. <B>3</B> in die nach Fig. 2 zurückgebracht. Dies wird hervor gerufen durch die Spannung der Feder<B>6.</B> Die Ku geln kommen sofort mit ihrer vollen Eingriffsfläche zwischen den Teilen<B>1</B> und<B>3</B> zum Tragen, auch dann, wenn eine grosse Differenzgeschwindigkeit zwischen den Teilen<B>1</B> und<B>3</B> vor-liegt, das heisst, wenn der Übergang aus dem Freilauf in den Antrieb schlagartig erfolgt.
Der Kupplungsteil<B>1</B> ist als Nabe ausgebildet und trägt einen flanschartigen Ansatz, in dem die Durch gangsbohrungen c angebracht sind. Auf der Nabe ist der andere Kupplungsteil<B>3</B> drehbar gelagert und gegen Axialverschiebung über eine Zwischenscheibe 4 gegen einen Federring<B>5</B> abgestützt, der in einer Ringriut der Nabe ruht. Ein Schutzgehäuse<B>8</B> um schliesst die Feder<B>6</B> und den Kupplungsteil <B>3,</B> so dass die beweglichen Teile der Kupplung gegen Eindringen von Schmutz geschützt sind. Das Schutzgehäuse<B>8</B> wird durch einen federnden Ring<B>9</B> gehalten, der eben falls in einer Ringnut des Kupplungsteils<B>1</B> ruht.
Die Druckfeder<B>6</B> stützt sich gegen das Gehäuse<B>8</B> ab.
Der Kupplungsteil<B>3</B> ist durch Schrauben<B>10</B> mit einem Flansch<B>13</B> fest verbunden, der eine Gelenk gabel 14 trägt.
Die Nabe des Kupplungsteils<B>1</B> besitzt drei Radial- bohrungen <B>11,</B> in denen Kugeln 12 ruhen, wie Fig. <B>5</B> erkennen lässt. Diese Kugeln 12 sind dazu bestimmt, in eine Ringnut eines genormten Keilwellenzapfens einzugreifen und so die Kupplungsnabe gegen eine axiale Verschiebung auf diesem Keilwellenzapfen zu sichern.
Wenn die Nabe auf dem Keilwellenzapfen zwecks Demontage oder Montage verschoben werden soll, wird ein über die Kugeln geschobener zylinder- förmiger Drehkörper<B>15</B> gegen die Spannung einer Schraubenfeder<B>16</B> verdreht, so dass die Kugeln 12 in den Ausnehmungen <B>15'</B> des Drehkörpers<B>15</B> nach aussen wandern können und die Ringnut des ge- norinten Keilwellenzapfens frei wird.
Fig. <B>5</B> zeigt den Drehkörper in der Stellung, wo die Kugeln nach innen geschoben sind und die Nabe des Kupplungsteils<B>1</B> gegen Axialverschiebung auf dem Keilwellenzapfen sichern können. Die Feder<B>16</B> hält den Drehkörper<B>15</B> mit ihrerVorspannung in der in Fig. <B>5</B> dargestellten Lage.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figg. <B>6</B> ist die zylindrische Schraubenfeder ersetzt durch eine Kegel feder<B>6',</B> so dass der für die Feder benötigte Raum kleiner gehalten werden konnte.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. <B>7</B> sind die Teile<B>6</B> und<B>7,</B> das heisst die Feder<B>6</B> bzw. <B>6"</B> und die Ringscheibe<B>7,</B> ersetzt durch ein Element, näm lich eine ringfönnige Schraubenfeder<B>6",</B> die, die Ku geln 2 unmittelbar beaufschilagt. Bei dieser Ausfüh rungsform konnte der Raumbedarf noch weiter ver mindert werden.
Die Fig. <B>7</B> zeigt klar, auf welch klei4 nem Raum sich die hier beschriebene Freilaufkupp- lung, sogar in Verbindung mit einer Schnellkupplung für einen genormten Keilwellenzapfen unterbringen lässt. Die Kombination der Freilaufkupplung mit einem Schnellkupplungsteil an der Kupplungsnabe zum Anschluss an einen genormten Keilwellenzapfen ist besonders vorteilhaft,
weil zwei wichtige Funk tionen in einer sehr kleinen gehaltenen Baueinheit zu- sammengefasst werden.