DE10025720A1

DE10025720A1 - Antriebsanordnung mit Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE10025720A1
Application number: DE10025720A
Authority: DE
Inventors: Manfred Eidam; Stefan Rauschenbach
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH; GKN Walterscheid Getriebe GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH; Walterscheid Getriebe GmbH
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: FR2809463A1; JP3638131B2; HUP0102172A2; BE1014176A5; HU0102172D0; US6540055B2; JP2002013557A; AU4618501A; GB0109997D0; GB2362200B; BR0102107B1; DE10025720C2; PL346927A1; US20020063029A1; GB2362200A; NL1017582C2; FR2809463B1; AU746830B2; BR0102107A; HUP0102172A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einer Freilaufkupplung K. Die Freilaufkupplung K besteht aus einer Kupplungshülse 1 und einer in der Kupplungshülse 1 drehbar gelagerten Kupplungsnabe 10. Beide sind über Sperrklinken 14 derart verbunden, daß bei Antrieb der Kupplungsnabe 10 eine Drehmitnahme der Kupplungshülse 1 erfolgt, jedoch eine schnellere Rotation der Kupplungshülse 1 zugelassen wird. Die Kupplungshülse 1 kann also die Kupplungsnabe 10 überholen. Um bei großen nachlaufenden Massen eine Bremswirkung zu erzielen, so daß die Nachlaufzeit verringert wird, sind Tellerfedern 25, 29 vorgesehen, die relativ zur Kupplungsnabe 10 undrehbar gehalten sind und sich gegen die Stirnflächen 8, 9 der Kupplungshülse 1 mit Vorspannung mittels einer Reibfläche 26 abstützen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einer Frei laufkupplung, die eine Kupplungshülse, eine in der Kupplungs hülse drehbar um eine Drehachse gelagerte Kupplungsnabe sowie Mittel umfaßt, die bei Antrieb der Kupplungsnabe in einer An triebsdrehrichtung eine Drehmitnahme der Kupplungshülse in An triebsdrehrichtung bewirken und eine schnellere Rotation der Kupplungshülse in Antriebsdrehrichtung als der Kupplungsnabe oh ne Drehmitnahme zulassen, umfaßt.

Freilaufkupplungen sind in den verschiedensten Konstruktionsva rianten bekannt. In vielen Antriebssystemen werden Freilaufkupp lungen als Überholkupplungen eingesetzt, um den Antrieb vor nachlaufenden Massen zu schützen. Je nach Größe der rotierenden Massen und den Reibwiderständen im System entstehen unter schiedliche Nachlaufzeiten für die rotierenden Elemente. Insbe sondere bei landwirtschaftlichen Maschinen ist es von Bedeutung, die Nachlaufzeit der rotierenden Massen und Arbeitswerkzeuge so zu begrenzen, daß die Bedienperson ungefährdet Arbeiten an der Landmaschine vornehmen kann, z. B. Fremdkörper entfernen kann. Es ist auch bekannt, für eine Reduzierung der Nachlaufzeiten sepa rate elektrische, hydraulische oder mechanische Bremsen vorzusehen. Dies ist aufwendig, d. h. erfordert hohe Kosten und sepa rate Steuerungselemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zu schaffen, welche kostengünstig die Möglichkeit bietet, die Nachlaufzeiten der rotierenden Massen und Arbeitswerkzeuge zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Antriebsan ordnung umfassend eine Freilaufkupplung mit einer Kupplungs hülse, mit einer in der Kupplungshülse um eine Drehachse drehbar gelagerten Kupplungsnabe sowie mit Mitteln, die bei Antrieb der Kupplungsnabe in einer Antriebsdrehrichtung eine Mitnahme der Kupplungshülse in Antriebsdrehrichtung bewirken und eine schnel lere Rotation der Kupplungshülse in Antriebsdrehrichtung als der Kupplungsnabe ohne Drehmitnahme zulassen, wobei die Kupplungs hülse eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche auf weist, und umfassend eine Tellerfeder, welche relativ zur Kupp lungsnabe undrehbar gehalten ist und gegen eine der Stirnflächen der Kupplungshülse mit Vorspannung mittels einer Reibfläche reibschlüssig abgestützt ist, vorgesehen.

Von Vorteil bei dieser Antriebsanordnung ist, daß Bauteile der Freilaufkupplung genutzt werden können, um Nachlaufzeiten her abzumindern, d. h. es kann auf einfache Weise eine Freilaufkupp lung, die als Überholkupplung eingesetzt wird, gleichzeitig eine Bremsfunktion aufweisen. Durch die Vereinigung beider Funktionen in ein Bauteil wird der zur Verfügung zu stellende Bauraum mini miert, d. h. es wird eine entsprechend kompakte Bauweise erzielt. Darüber hinaus werden auch die Kosten deutlich verringert, da Bauteile der Freilaufkupplung zur Übernahme der Funktion als Bremse genutzt werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß gegen beide Stirnflächen der Kupplungshülse jeweils eine Tellerfeder mit Vorspannung über eine Reibfläche abgestützt ist. Um die Reib wirkung zu erhöhen, sind die Reibflächen der Tellerfedern und/oder die zugehörigen Stirnflächen der Kupplungshülse mit reibwerterhöhenden Mitteln versehen. Hierzu kommen eine Reibbe schichtung oder ein Reibbelag in Frage. Als Reibbelag ist bei spielsweise ein Karbonpapier vorgeschlagen. Dieses ist vorzugs weise der Reibfläche der Tellerfeder zugeordnet, da das Auf bringen unterhalb der Anlasstemperatur des Werkstoffes, aus dem die Tellerfeder hergestellt ist, erfolgen kann. Es können somit fertig bearbeitete Tellerfedern belegt werden. Um zu erreichen, daß die Tellerfeder vorgespannt werden kann und trotzdem ein drehfester Anschluß an die Kupplungsnabe möglich ist, ist vor gesehen, daß jede Tellerfeder mit der Kupplungsnabe über paral lel zur Drehachse verlaufende und der Kupplungsnabe zugeordnete Ansätze oder Stifte sowie der Tellerfeder zugeordnete Ausnehmun gen, in die die Ansätze oder Stifte eingreifen, verbunden ist.

Um die Axialverstellung des kleinen Durchmessers der Tellerfeder zum Vorspannen beim Einbau ohne Einfluß auf die Verbindung zur Kupplungsnabe werden zu lassen, ist vorgesehen, daß die Stifte in Bohrungen der Kupplungsnabe verstellbar einsitzen. Des weite ren ist vorgesehen, die Vorspannung der Tellerfeder einstellbar zu gestalten, um eine Nachjustierung vornehmen zu können.

Vorzugsweise ist eine Freilaufkupplung vorgesehen, die Sperr klinken als Mittel zur Drehmitnahme zwischen Kupplungshülse und Kupplungsnabe aufweist. Solche Freilaufkupplungen sind einfach im Aufbau und gewährleisten ein sicheres Einschalten, d. h. Über führen in die Drehmomentübertragungsposition. Dabei ist von Vor teil, daß die Tellerfedern aufgrund der Reibanordnung dafür sor gen, daß das Einschaltverhalten der Freilaufkupplung verbessert wird, indem dieses sanfter gestaltet wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kupp lungshülse ein Zahnrad trägt und die Kupplungsnabe mit einer Ge triebewelle verbunden ist und beide Bestandteil eines Getriebes sind. Somit kann der Reibbelag bzw. Reibfläche auch für den Naß lauf ausgeführt werden. Die beim Abbremsen der nachlaufenden Massen entstehende Reiberwärmung kann über die im Getriebegehäuse vorhandene Ölfüllung leicht abgeführt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in Zuordnung zu einer Getriebe welle eines Getriebes,

Fig. 2 einen Schnitt II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer Tellerfeder als Einzelteil im vergrößerten Maßstab zu Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3 im Schnitt und

Fig. 5 einen Abschnitt eines Getriebes, in welches die erfindungsgemäße Antriebsanordnung integriert ist.

Nachfolgend werden zunächst die Fig. 1 und 2 zusammen be schrieben.

Mit der Kupplungshülse 1 ist ein stirnverzahntes Zahnrad 2 ein stückig verbunden. Die Kupplungshülse 1 ist um die Drehachse 3 drehbar. Sie besitzt eine auf der Drehachse 3 zentrierte Lager bohrung 4, in der umfangsverteilt Stützausnehmungen 5 mit sich parallel zur Drehachse 3 erstreckenden Stützflächen 7 befinden. Es sind insgesamt sechszehn solcher Stützausnehmungen 5 vorge sehen. Diese sind gleichmäßig auf dem Umfang der Lagerbohrung 4 verteilt angeordnet. Des weiteren sind zwei Schmierbohrungen 6 erkennbar, die vom Außenumfang der Kupplungshülse 1 ausgehen und in der Lagerbohrung 4 enden. Die Kupplungshülse 1 besitzt die erste Stirnfläche 8 und die zweite Stirnfläche 9, auf denen die Drehachse 3 senkrecht steht.

In der Lagerbohrung 4 der Kupplungshülse 1 ist eine Kupplungs nabe 10 mit ihrer zylindrischen Außenfläche 11 drehbar gelagert. Sie besitzt auf ihrem Umfang sechs verteilt angeordnete Ausneh mungen 13, die sich parallel zur Drehachse 3 erstrecken. In die sen sind Sperrklinken 14 um Achsen, die ebenfalls parallel zur Drehachse 3 verlaufen, schwenkbar gelagert, so daß sie von einer in die Ausnehmungen 13 zurückgezogenen Position in eine über die Außenfläche 11 vorstehende und in eine zugehörige Stützausneh mung 5 eingreifende Position mittels Federn 19 verschwenkt wer den können. Die Federn 19 sind jeweils zwischen dem Grund einer Ausnehmung 13 und der zugehörigen Sperrklinke 14 wirksam. Im ausgeschwenkten Zustand tritt die Sperrklinke 14 mit einer Flä che in Kontakt zur Stützfläche 7. Die gegenüberliegende Fläche stützt sich an einer Wandung der Ausnehmung 13 ab. Es ist eine derartige Gestaltung getroffen, daß bei Antrieb der Kupplungs nabe 10 in Drehrichtung A eine Drehmitnahme der Kupplungshülse 1 im linksdrehenden Sinne erfolgt. Des weiteren besitzt die Kupplungsnabe 10 eine auf der Drehachse 3 zentrierte Bohrung 12, die verzahnt ist.

Ferner sind Stiftbohrungen 15 ausgehend von den Stirnflächen 8, 9 vorgesehen, die parallel zur Drehachse 3 verlaufen und zur Aufnahme von Stiften 16 dienen, die über die Nabenstirnflächen 17, 18 vorstehen. Die Kupplungshülse 1 mit dem Zahnrad 2, die Kupplungsnabe 10 und die Sperrklinken 14 bilden die Freilauf kupplung K, die als Überholkupplung gestaltet ist. Die Kupp lungshülse 1 kann nämlich dann, wenn sie schneller in Antriebs drehrichtung A rotiert als die Kupplungsnabe 10, beispielsweise bei abgestelltem Antrieb, die Kupplungsnabe 10 überholen, d. h. es erfolgt keine Drehmitnahme zwischen beiden. Die Kupplungsnabe 10 ist mit ihrer verzahnten Bohrung 12 auf einem verzahnten Sitzabschnitt 21 einer Getriebewelle 20 aufgenommen. Die Getrie bewelle 20 weist ferner ein Ritzel 22 auf, das eine Schulter 23 bildet, gegen welche ein erster Stützring 14 abgestützt ist, an dem sich eine erste Tellerfeder 25 mit ihrem kleinen Durchmesser abstützt. Diese erste Tellerfeder 25 ist beispielsweise in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Sie weist an ihrem großen Durchmesser eine Reibfläche 26 auf, die einen Belag aus Karbonpapier zur Reibwerterhöhung besitzt. Des weiteren besitzt die erste Tellerfeder 25 eine Bohrung 27, von der radial verlaufende Aus nehmungen 28 ausgehen, in welche die aus der Nabenstirnfläche 18 vorstehenden Stifte 16 eingreifen, so daß die erste Tellerfeder 25 zur Kupplungsnabe 10 drehfest gehalten ist. Die erste Tel lerfeder 25 stützt sich mit ihrer Reibfläche 26 an der ersten Stirnfläche 8 der Kupplungshülse 1 reibend ab. An der zweiten Stirnfläche 9 der Kupplungshülse 1 ist eine zweite Tellerfeder 29 abgestützt, die entsprechend der ersten Tellerfeder 25 ausge bildet ist und die durch die Stifte 16, die aus der Nabenstirn fläche 17 vorragen, drehfest gehalten ist, d. h. zur Kupplungs nabe 10 undrehbar ist. Sie stützt sich mit ihrer am großen Durchmesser vorhandenen Reibfläche 26 gegen die zweite Stirn fläche 9 der Kupplungshülse 1 ab. Die zweite Tellerfeder 29 liegt mit ihrem kleinen Durchmesser gegen einen zweiten Stütz ring 30 an, der vom Lagerinnenring 31 eines Kegelrollenlagers beaufschlagt wird. Der Lagerinnnenring 31 wird von einer Druck scheibe 32 beaufschlagt, die von einer Schraube 33, die in eine Gewindebohrung der Getriebewelle 20 mehr oder minder tief ein schraubbar ist, vorgespannt, so daß die erforderliche Reibkraft bzw. Vorspannung der Tellerfedern 25, 29 eingestellt werden kann.

Aus Fig. 5 ist die Zuordnung der erfindungsgemäßen Antriebsan ordnung zu einem Getriebe 34 erkennbar. Dieses weist ein Gehäuse 35 auf. Die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Getriebewelle 20 ist in den Lagern 36, 37 im Getriebegehäuse 35 gelagert. Be standteil des Lagers 37 ist der Lagerinnenring 31 gemäß Fig. 1. Zusätzlich ist auf der Getriebewelle 20 ein zweites Kegelrad 40 drehfest angebracht, das von einem ersten Kegelrad 39 angetrie ben wird, das mit einem Antriebszapfen 38 verbunden ist, der aus dem Getriebegehäuse 35 des Getriebes 34 herausgeführt ist und zum Antrieb dient. Das Ritzel 22 kämmt mit einem Zahnrad 41. Das Zahnrad 2 kämmt mit einem nicht dargestellten Zahnrad. Beide dienen zum Antrieb voneinander unabhängig drehender Elemente ei nes Gerätes.

Bezugszeichenliste

1

Kupplungshülse

2

Zahnrad

3

Drehachse

4

Lagerbohrung

5

Stützausnehmung

6

Schmierbohrung

7

Stützfläche

8

erste Stirnfläche

9

zweite Stirnfläche

10

Kupplungsnabe

11

Außenfläche

12

Bohrung

13

Ausnehmung

14

Sperrklinke

15

Stiftbohrung

16

Stift

17

Nabenstirnfläche

18

Nabenstirnfläche

19

Feder

20

Getriebewelle

21

verzahnter Sitzabschnitt

22

Ritzel

23

Schulter

24

erster Stützring

25

erste Tellerfeder

26

Reibfläche

27

Bohrung

28

Ausnehmung

29

zweite Tellerfeder

30

zweiter Stützring

31

Lagerinnenring

32

Druckscheibe

33

Schraube

34

Getriebe

35

Gehäuse

36

Lager

37

Lager

38

Antriebszapfen

39

erstes Kegelrad

40

zweites Kegelrad

41

Zahnrad
A Antriebsdrehrichtung
K Freilaufkupplung

Claims

1. Antriebsanordnung umfassend
eine Freilaufkupplung (K)
mit einer Kupplungshülse (1), mit einer in der Kupplungs hülse (1) um eine Drehachse (3) drehbar gelagerten Kupp lungsnabe (10) sowie mit Mitteln (14), die bei Antrieb der Kupplungsnabe (1) in einer Antriebsdrehrichtung (A) eine Mitnahme der Kupplungshülse (1) in Antriebsdrehrichtung (A) bewirken und eine schnellere Rotation der Kupplungshülse (1) in Antriebsdrehrichtung (A) als der Kupplungsnabe (10) ohne Drehmitnahme zulassen, wobei die Kupplungshülse (1) eine erste Stirnfläche (8) und eine zweite Stirnfläche (9) aufweist, und
eine Tellerfeder (25, 29),
welche relativ zur Kupplungsnabe (10) undrehbar gehalten ist und gegen eine der Stirnflächen (8, 9) der Kupplungs hülse (1) mit Vorspannung mittels einer Reibfläche (26) reibschlüssig abgestützt ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegen beide Stirnflächen (8, 9) jeweils eine Tellerfe der (25, 29) mit Vorspannung über eine Reibfläche (26) ab gestützt ist.

3. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (26) und/oder die zugehörige Stirnfläche (8, 9) mit reibwerterhöhenden Mitteln versehen ist.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reibwerterhöhenden Mittel eine Reibbeschichtung oder einen Reibbelag umfassen.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag aus mit der Reibfläche (26) verbundenem Karbonpapier besteht.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tellerfeder (25, 29) mit der Kupplungsnabe (10) über parallel zur Drehachse (3) verlaufende und der Kupp lungsnabe (10) zugeordnete Ansätze oder Stifte (16) sowie der Tellerfeder (25, 29) zugeordnete Ausnehmungen (28), in die die Ansätze oder Stifte (16) eingreifen, verbunden ist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (16) in Bohrungen (14) der Kupplungsnabe (10) verstellbar einsitzen.

8. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Tellerfeder (25, 29) einstellbar ist.

9. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (K) Sperrklinken (14) als Mittel zur Drehmitnahme der Kupplungshülse (1) durch die Kupp lungsnabe (10) aufweist.

10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (1) ein Zahnrad (2) trägt und die Kupplungsnabe (10) mit einer Getriebewelle (20) verbunden ist und beide Bestandteil eines Getriebes sind.