CH645172A5

CH645172A5 - Kupplung.

Info

Publication number: CH645172A5
Application number: CH145080A
Authority: CH
Inventors: Lorris J Charchian; Donald O Emmons; Thaddeus F Zlotek
Original assignee: Dana Corp
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1984-09-14
Also published as: JPS55155925A; US4291795A; IT1147033B; FR2449831A1; IT8047958A0; GB2042656A; DE3005728A1; GB2042656B; JPH0240919B2; FR2449831B1

Description

Die Erfindung betrifft eine in einer Drehrichtung selbsttätig sperrende Kupplung.Es sind schon die verschiedensten Einweg-Kupplungen für verschiedene spezifische Verwendungen vorgeschlagen worden. Diese Kupplungen haben einen drehbaren Kupplungsteil, der mit der Abtriebswelle einer Antriebsmaschine verbunden ist. Diese Kupplungen haben weiterhin ein drehfest angeordnetes Halteorgan, an das der drehbare Kupplungsteil in einer Drehrichtung abgestützt wird, so dass sich also der drehbare Kupplungsteil nur in einer Richtung drehen kann. Wenn die Antriebsmaschine nicht antreibt, kann der drehbare Kupplungsteil nicht in der anderen Drehrichtung vom anderen Ende des Antriebsstranges her angetrieben werden. Solche Kupplungen werden auf die verschiedenste Art verwendet und müssen oft unter sehr verschiedenen Arbeitsbedingungen einwandfrei funktionieren.

Die Schmierung einer solchen Kupplung ist bei verschiedenen Verwendungsarten ein grosses Problem. Grosse Kupplungen sind mit einer aussenliegenden Schmiermittelpumpe versehen, die eine zufriedenstellende Schmierung der Kupplung solange gewährleistet, als die Pumpe und die damit verbundenen Bauteile einwandfrei funktionieren. Ein Nachteil dieser mit einer aussenliegenden Pumpe versehenen Kupplung ist darin zu sehen, dass sie nur noch begrenzt arbeitsfähig ist, wenn diese äussere Schmiermittelzufuhr ausfällt. Dies ist ein schwerwiegender Mangel, da der Ausfall der Schmiermittelzufuhr von aussen zur Kupplung oft dann ausfallen kann, wenn die Kupplung unter veränderten schwierigen Bedingungen verwendet werden soll.

Es wurden auch schon Kupplungen vorgeschlagen, die zusätzlich zur äusseren Schmiermittelzufuhr oder anstelle dieser äusseren Schmiermittelzufuhr eine im Innern der Kupplung vorgesehene Pumpe werwenden. Viele dieser vorgeschlagenen Kupplungsarten verwenden Schaufeln oder Rohre, die in eine Schmiermittelkammer hineinragen. Bei diesen Kupplungen sind jedoch grosse Probleme durch die von den Schaufeln oder Rohren ausgeübten Strömungswiderstände entstanden, die nicht zumutbare Turbulenzen im Schmiermittel innerhalb der Schmiermittelkammer hervorgerufen haben.

Es wird die Schaffung einer Kupplung bezweckt, bei der die vorerwähnten Nachteile vermieden werden können. Bei der zu schaffenden Kupplung soll eine einfache und wirkungsvolle, innerhalb der Kupplung stattfindende Schmiermittelzuführung zu den zu schmierenden Stellen ermöglicht werden.

Die erfindungsgemässe Kupplung ist gekennzeichnet durch ein drehfest angeordnetes Halteorgan, einen drehbaren Kupplungsteil , der mit einer ringförmigen Schmiermittelkammer versehen ist, weiterhin gekennzeichnet durch eine in eine Drehrichtung wirkende Sperrvorrichtung, die mit dem Halteorgan und dem drehbaren Kupplungsteil in Eingriff bringbar ist, mit einem am Halteorgan angebrachten Schmierring, der in die Schmiermittelkammer hineinragt, wobei dieser Schmierring mit einer radial äusseren Fläche und mit zumindest einem Schmiermittelkanal versehen ist, der sich von der äusseren Fläche aus nach innen erstreckt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

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Fig. 1 die Kupplung in schaubildlicher Darstellung, wobei ein Sektor herausgeschnitten worden ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kupplung nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine Stirnansicht eines aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Schmierringes.

Die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Kupplung ist für einen Freilauf- und einen Sperrbetrieb, d. h., Kupplungsbetrieb, verwendbar. Die Kupplung hat ein drehfest angeordnetes Halteorgan 10. Dieses Halteorgan 10 enthält einen im wesentlichen zylindrischen Teil 11, der eine Mantelfläche 12 aufweist. An dieser Mantelfäche 12 liegen einseitig wirkende Sperrglieder 13 an, die beim Ausführungsbeispiel als Klemmklinken 14 ausgebildet sind, die in zwei Käfigringen 15 gehalten sind, wobei die beiden Käfigringe im axialen Abstand voneinander liegen. Die Klemmklinken 14 werden mittels Drahtfedern 16 nachgiebig an die Mantelfäche 12 angedrückt. Ein derartiger Kupplungsaufbau istz. B. aus der U.S.-PS 1'954'855 bekannt. Bei einer besonderen Verwendung einer solchen Kupplung werden die Klemmklinken 14 derart ausgebildet und gelagert, dass die Klemmklinken 14 durch Fliehkraft ausser Eingriff mit der Mantelfläche 12 kommen, wenn die Käfigringe 15 mit den darin gelagerten Klemmklinken 14 rotieren. Dieses Auskuppeln mittels Fïiehkraftist auch bereits bekannt.

Der zylindrische Teil 11 ist axial ausserhalb der Mantelfläche 12 mit einer Aussenverzahnung 17 versehen. Diese Aussenver-zahnung 17 steht in Eingriff mit der Innenverzahnung 19 einer drehfesten Drehmomentenstütze 18. Durch die Drehmomentenstütze 18 wird also der zylindrische Teil 11 gegen Drehung festgelegt. Die Verzahnungen 17 und 19 werden von einer Deckplatte 9 abgedeckt, durch die ein Eindringen von Schmutz ins Innere der Kupplung verhindert wird.

Die Kupplung enthält einen drehbaren Kupplungsteil 20, der eine Scheibe 21 umfasst, die mit Mitnehmerbohrungen 22 versehen ist. Diese Mitnahmebohrungen dienen zum Aufnehmen von nicht dargestellten Mitnahmezapfen einer nicht dargestellten getriebenen Arbeitsmaschine, z. B. einer Pumpe. Ein Hohlzylinder 23 ist mittels Schrauben 24 an der Platte 21 befestigt. Die radial innere Mantelfläche 25 des Hohlzylinders 23 liegt bei den Sperrgliedem 13 und ist in einer Drehrichtung über die Klemmklinken 14 kraftschlüssig mit dem drehfesten Halteorgan 10 verbunden. Der drehbare Kupplungsteil 20 weist eine Schmiermittelkammer 30 auf, die in Fig. 2 oberhalb der Sperrglieder 13 liegt. Diese Schmiermittelkammer 30 wird durch eine ringförmige, U-förmige Wanne 31 nach oben umschlossen, die durch Schrauben 32 unter Zwischenlage eines O-Rings 33 am Hohlzylinder 32 befestigt ist.

Eine zylindrische Büchse 40 ist mittels Schrauben 41 an der Platte 21 befestigt, so dass sich in der Darstellung nach Fig. 2, wobei ja nur die eine Hälfte der Kupplung dargestellt ist, ein drehbarer Kupplungsteil 20 ergibt, der in der halben Darstellung nach Fig. 2 im wesentlichen U-förmig ist, und den drehfesten zylindrischen Teil 11 sowie die Sperrglieder 13 auf drei Seiten umgibt, so dass sichergestellt ist, dass das Schmiermittel innerhalb der Kupplung gehalten werden kann. Zwischen dem zylindrischen Teil 11 und der Büchse 40 befindet sich eine Lagerhülse 41a, um eine möglichst niedrige Gleitreibung zwischen diesen Bauteilen zu erreichen. Zur richtigen axialen Lagerung der Lagerhülse 41a ist diese mit einem Bund 42 versehen. Es ist noch eine weitere Lagerhülse 43 vorhanden, die zur Lagerhülse 41a axial ausgerichtet liegt und mit einem Flansch 44 versehen ist. Der Flansch 44 dient als Druckscheibe zur Aufnahme der axialen Kräfte zwischen dem drehfesten zylindrischen Teil 11 und der drehbaren Platte 21. Weiterhin dient der Flansch 44 zur richtigen axialen Festlegung der Hülse 43 bezüglich der Hülse 41a, damit zwischen diesen beiden Hülsen ein Zwischenraum 45 verbleibt. Die Lagerhülsen 41a und 43 sind auf dem zylindrischen Teil 11 aufgeschrumpft, um ihre axiale Lage beizubehalten. Zusätzlich

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ist die Lagerhülse 43 noch mit einem Stift 46 amTeil 11 drehfest gehalten.

Diese Büchse 40 ist mit Gewindelöchern 85 versehen, in denen Mitnahmeschrauben 86 sitzen. Über diese Schrauben 86 ist also die Büchse 40 an ein Antriebsorgan angeschlossen. Ueblicher-weise wird dies ein abwechslungsweise ruhender und dann in Betrieb befindlicher Antrieb oder ein in Ruhestellung befindlicher Antrieb sein, der also nur auf Abruf in Funktion tritt.

Bei der normalen Arbeitsweise der Kupplung werden den zu schmierenden Bauteilen das Schmiermittel über einen Anschlussstutzen 80 und einen Kanal 77 zugeführt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass ein Schmierring 50 mittels sechs über den Umfang verteilt angeordneten Stiften 54 am zylindrischen Teil 11 befestigt ist. Der Schmierring 50 liegt in Fig. 2 oberhalb der Sperrglieder 13 und ragt radial in die Schmiermittelkammer 30. Die radial innere Fläche 52 des Schmierringes 50 sitzt auf der radial äusseren Mantelfläche 12 des zylindrischen Teils 11. Zwei, im axialen Abstandzueinanderliegende O-Ringe 53 dichten das Innere des Schmierringes 50 gegenüber der Mantelfläche 12 des Teils 11 ab. Der Schmierring 50 hat eine ärodyna-misch vorteilhafte Querschnittsfläche, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, um den Strömungswiderstand und um Turbulenzen in der Schmiermittelkammer 30 zu verringern.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Schmierring 50 eine radial äussere Mantelfläche 51 hat, von der aus sich zwei Ausnehmungen 55 ins Innere erstrecken, wobei die beiden Ausnehmungen 55 einander diametral gegenüberliegen. Es soll daraufhingewiesen werden, dass die Ausnehmungen 55 keine Schaufeln oder andere Erhebungen enthalten, die radial über die äussere Mantelfläche 51 hinausragen, durch die sonst der Strömungswiderstand und die Turbulenzen innerhalb der Schmiermittelkammer 30 erhöht werden würden. Die Ausnehmungen 55 bilden eine Auffahrrampe 64, die sich über einen Umfangswinkel von 90° des Schmierringes 50 erstreckt. Die Rampe 64 wird durch eine sich radial erstreckende Wand 63 begrenzt, die rechtwinklig zur Rampe 64 liegt. Die Rampe 64 bildet also den Boden der Ausnehmung 55. Der Ring 50 hat im Bereich der Ausnehmung 55 ein L-förmiges Profil mit den Flächen 63,64. Die Rampe 64 mündet in axialer Richtung an der einen Stirnseite des Ringes 50 aus. Die Rampe 64 geht von einer tiefstliegenden B odenstelle 63' aus allmählich in die äussere Mantelfläche 51 über.

Nahe der tiefsten Bodenstelle 63 befindet sich ein Schmiermittelkanal 56, der sich von der äusseren Mantelfläche 51 her zur inneren Mantelfläche 52 hin erstreckt. Die Mündungsöffnung des Schmiermittelkanals 56 auf der inneren Mantelfläche 52 liegt ausgerichtet zur einen Mündung eines Schmiermittelkanals 72 im zylindrischen Teil 11. Die erwähnte Mündung des Schmiermittelkanals 72 liegt also in der äusseren Mantelfläche 12 des zylindrischen Teils 11. Der Schmiermittelkanal 72 weist mehrere Bohrungen 71,73 und 75 auf, die vom Schmierring 50 zu den Lagerhülsen 41a und 43 führen.

Der Schmiermittelkanal 56 enthält eine Reihe von Bohrungen 57,58 und 59. Der Schmiermittelkanal 56 ist im Beispiel um einen Winkel X von etwa 30° bezüglich einer Radialen 65 geneigt. Die Bohrung 58 ist zylindrisch, wogegen die Bohrungen 57 und 59 konischen Verlaufhaben, um einen winkelförmigen Uebergang von der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rampe 64 zum sich radial erstreckenden Schmiermittelkanal 71 im zylindrischen Teil 11 zu schaffen. Die Ausnehmung 55 ist mit einem plattenför-migen Vorsprung 60 versehen, der z. B. so eingeschweisst sein kann, dass er mit der äusseren Mantelfläche 51 des Schmierringes 50 bündig ist. Der Vorsprung 60 kann aber auch aus dem vollen Material bei der Herstellung des Schmierringes 50 herausgearbeitet werden. Der Vorsprung 60 bildet zusammen mit der Wand 63 und der Bodenstelle 63' einen Führungskanal zum Führen des Schmiermittels in den Schmiermittelkanal 56 hinein. Durch einen Leckkanal 81 wird eine übermässige Schmierung vermieden. All das durch den Leckkanal 81 abfliessende Schmiermittel

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fliesst durch das Eigengewicht an der inneren Wand 83 der Büchse 40 nach unten und wird dann durch Fliehkraft am Boden der Platte 21 radial nach aussen gefördert. Die Platte 21 ist mit einem durch Fliehkraft wirkende Abflusskanal 84 versehen,

wenn die Kupplung innerhalb eines nicht dargestellten Gehäuses 5 liegt, so dass diese Art der Wegführung der Schmiermittelleckage möglich ist.

Beim Arbeiten der Kupplung wird das z. B. als Oel vorliegende Schmiermittel vom U-förmigen drehbaren Kupplungsteil 20 innerhalb der Schmiermittelkammer 30 betragen. Das Schmier- io mittel rotiert in Richtung des in Fig. 3 gezeigten Pfeiles 70 bezüglich des stationären Schmierrings 50. Durch die aerodynamisch günstige Formgebung des Schmierringes 50 wird der Strömungswiderstand und werden Turbulenzen in der Schmiermittelkammer 30 gering gehalten, so dass die Wirksamkeit der 15

Kupplung erhöht wird. Obwohl die Fliehkraft das Bestreben hat, dass in der Schmiermittelkammer 30 befindliche Schmiermittel von den Ausnehmungen 55 aus radial nach aussen wegzubewegen, so bewirkt die Rampe 64 doch ein Ansaugen des Schmiermittels in den Schmierring 50 hinein, da in der entgegengesetzten Richtung der Fliehkräfte nämlich Saugkräfte wirksam sind. Die Wirkung des Schmierrings 50 wird noch durch die Zusammenhangskraft im Schmiermittel unterstützt, da diese Zusammenhangskraft das Bestreben hat, dass das in den Ring 50 eingesaugte Oel weiteres Oel nachzieht, so dass also der Stromfluss nicht abreisst. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass in der Darstellung nach Fig. 2 das Schmiermittel von der Schmiermittelkammer 30 aus axial nach oben und dann nach innen durch den Schmierring 50 hindurchgesaugt wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

645 172 PATENTANSPRÜCHE

1. In einer Drehrichtung selbsttätig sperrende Kupplung, gekennzeichnet durch ein drehfest angeordnetes Halteorgan (11, 18), einen drehbaren Kupplungsteil (86,40,21,23,31), der mit einer ringförmigen Schmiermittelkammer (30) versehen ist, weiterhin gekennzeichnet durch eine in eine Drehrichtung wirkende Sperrvorrichtung (13,14,15), die mit dem Halteorgan (11,18) und dem drehbaren Kupplungsteil in Eingriff bringbar ist, mit einem am Halteorgan (11,18) angebrachten Schmierring (50), der in die Schmiermittelkammer (30) hineinragt, wobei dieser Schmierring (50) mit einer radial äusseren Fläche (51,64) und mit zumindest einem Schmiermittelkanal (56) versehen ist, der sich von der äusseren Fläche (51, 64) aus nach innen erstreckt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (56) des Schmieranges (50) mit einer sich von aussen nach innen verjüngenden Düse (59) versehen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierring (50) eine Rampe (64) aufweist, die sich von der Düse (59) aus im wesentlichen in Umfangsrichtung des Ringes erstreckt.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (64) in axialer Richtung an der Stirnseite des Schmierringes (50) ausmündet, und dass die Rampe (64) in Umfangsrichtung an der äusseren Peripherie des Schmierringes ausmündet.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierring (50) mit einer tiefstliegenden Bodenstelle (63') versehen ist, und dass sich die Rampe (64) von dieser Bodenstelle aus in Umfangsrichtung des Schmierringes (50) erstreckt.

6. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (64) bei zwei zueinander geneigten Wänden (63,64) vorhanden ist, wobei die beiden Wände im Querschnitt ein L-förmiges Profil haben, wobei diejenige die Rampe bildende Wand (64) sich in Umfangsrichtung des Schmierringes zu seiner äusseren Peripherie hin erstreckt.

7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schmiermittelkanal (56) unter einem Winkel (X) bezüglich einer Radialen (65) des Schmierringes (50) durch diesen hindurch erstreckt.

8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (11,18) einen Schmiermittelkanal (71,73,75) enthält, und dass der im Schmierring (50) vorhandene Schmiermittelkanal (56) mit diesem Schmiermittelkanal in Verbindung steht.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Halteorgan (11,18) und dem drehbaren Kupplungsteil (86,40,21,23,31) Lagerbüchsen (41a, 43) vorhanden sind, und dass der im Halteorgan vorhandene Schmiermittelkanal (71, 73, 75) za diesen Lagerbüchsen führt.

10. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (13,14,15) in einer Drehrichtung wirkende Sperrglieder (13) umfasst, die als Klemmlinken (14) ausgebildet sind.

11. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an das Äussere des Halteorgans (11,18) angeschlossene Schmiermittelleitung (80), über die dem Innern der Kupplung das Schmiermittel zuführbar ist.

12. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Kupplungsteil (86,40,21,23,31) eine umlaufende, im Querschnitt annähernd U-förmige Ringkammer (30) aufweist, und dass die einseitig wirkende Sperrvorrichtung (13,14, 15) und das Halteorgan (11,18) vom drehbaren Kupplungsteil umgeben sind.

13. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Halteelement (11) des Halteorgans (11,18) mit Zähnen (17) versehen ist, die im axialen Abstand zur Sperrvorrichtung (13,14,15) liegen, und dass eine drehfeste Drehmomentenstütze

(18) des Halteogans mit Zähnen (19) versehen ist, die in Eingriff mit den Zähnen (17) des Halteelementes (11) stehen.

14. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (11,18) einen zylindrischen, radial äusseren Teil (12) aufweist, mit dem die Klemmklinken (14) in Eingriff bringbar sind, und dass der drehbare Kupplungsteil (86,40,21, 23,31) einen im wesentlichen zylindrischen Teil (23,25) aufweist, mit dem die Klemmklinken (14) ebenfalls in Eingriff bringbar sind.