DE102011103104B4

DE102011103104B4 - Kupplung für ein Getriebe, Getriebe mit einer Kupplung, Laufkatze für eine Elektrohängebahn mit einem Getriebe

Info

Publication number: DE102011103104B4
Application number: DE102011103104.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Bühn; Nadine Fillinger
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: WO2012159692A1; EP2715173A1; EP2715173B1; DE102011103104A1

Abstract

Kupplung (12) für ein Getriebe (10),wobei die Kupplung (12) einen Schaltnocken (14), ein Schaltelement (16) und ein Federelement (18) aufweist,wobei das Schaltelement (16) durch Drehen des Schaltnockens (14) um die Drehachse (26) des Schaltnockens (14) zwischen mindestens zwei Schaltpositionen gegen oder mit einer auf das Schaltelement (16) wirkenden Federkraft des Federelementes (18) hin und her bewegbar ist,wobei der Schaltnocken (14) zwei Schaltflächen (20) aufweist, unddie Schaltflächen (20) mit dem Schaltelement (16) derart zusammenwirken, dass die auf das Schaltelement (16) wirkende Federkraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehens in jeder Schaltposition ein lokales Minimum annimmt,dadurch gekennzeichnet, dassder Schaltnocken (14) zwei Anschlagflächen (201, 202) aufweist, die mit einer Innenfläche eines Gehäuseteils derart zusammenwirken, dass die Drehbewegung des Schaltnockens (14) begrenzt ist,wobei die Schaltflächen (20) zueinander einen Winkel aufweisen, der demjenigen Winkel gleicht, welchen die beiden Anschlagflächen (201, 202) zueinander aufweisen,wobei die erste Schaltfläche der beiden Schaltflächen (20) parallel zur ersten der beiden Anschlagflächen (201) angeordnet ist und die zweite Schaltfläche der beiden Schaltflächen (20) parallel zur zweiten der beiden Anschlagflächen (202) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein Getriebe, ein Getriebe mit einer solchen Kupplung und eine Laufkatze für eine Elektrohängebahn mit einem solchen Getriebe.
Aus der DE 195 00 503 A1 ist ein Transportsystem mit elektrischen Fördereinheiten bekannt, deren angetriebene Laufkatze aus einem Rumpf, einem ungebremsten Motor, einem Treibrad, kleinen Leitrollen und einem Stromabnehmer besteht. Bei Unterbrechung der Stromversorgung des Motors ist jede Fördereinheit frei verschiebbar.
Aus der US 6 817 461 B1 ist ein Kupplungsmechanismus mit Nachlauffähigkeit bekannt.
Aus der US 6 401 560 B1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Schiebemechanismus für einen Außenbordantrieb bekannt.
Aus der US 3 396 826 A ist eine elektrischen Motorsteuerung mit Kupplung bekannt.
Aus der US 4 945 780 A ist eine Antriebseinheit für eine Einschienenhängebahn bekannt.
Aus der DE 40 20 269 A1 ist eine elektrische Schlagbohrmaschine bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für ein Getriebe weiterzubilden, wobei die Kupplung sicher schaltet, einfach zu betätigen ist und kompakt baut.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Kupplung nach den in Anspruch 1, bei dem Getriebe nach den in Anspruch 22 und bei der Laufkatze nach den in Anspruch 28 angegebenen Merkmalen gelöst.
Merkmale der Erfindung bei der Kupplung für das Getriebe sind, dass die Kupplung einen Schaltnocken, ein Schaltelement und ein Federelement aufweist, wobei das Schaltelement durch Drehen des Schaltnockens um die Drehachse des Schaltnockens zwischen mindestens zwei Schaltpositionen gegen oder mit einer auf das Schaltelement wirkenden Federkraft des Federelementes hin und her bewegbar ist, wobei der Schaltnocken zwei Schaltflächen aufweist, und die Schaltflächen mit dem Schaltelement derart zusammenwirken, dass der Betrag der auf das Schaltelement wirkenden Federkraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehens in jeder Schaltposition ein lokales Minimum annimmt. Von Vorteil dabei ist, dass die Schaltpositionen sicher gehalten werden, die Kupplung einfach zu betätigen ist und auch in kompakte Getriebe einbaubar ist.
Weitere Merkmale der Erfindung sind, dass der Schaltnocken zwei Anschlagflächen aufweist, die mit einer Innenfläche, insbesondere mit einem Innenflächenabschnitt, eines Gehäuseteils derart zusammenwirken, dass die Drehbewegung des Schaltnockens begrenzt ist. Vorteiligerweise ist somit die Drehbewegung begrenzt auf eine Hin- und Herbewegung des Schaltnockens zwischen den zwei durch die Anschlagflächen definierten Winkelwerten. Ein Überdrehen des Schaltnockens und undefinierte Zustände, also beliebige Winkelwerte ist vermeidbar.
Erfindungsgemäß weisen die Schaltflächen zueinander einen Winkel auf, der demjenigen Winkel gleicht, welchen die beiden Anschlagflächen zueinander aufweisen, wobei die erste Schaltfläche parallel zur ersten der beiden Anschlagflächen angeordnet und die zweite Schaltfläche parallel zur zweiten der beiden Anschlagflächen angeordnet ist. Von Vorteil dabei ist, dass die beiden Schaltpositionen als stabile statische Lage ausführbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wirkt der Schaltnocken mit dem Schaltelement derart zusammen, dass beim Drehen des Schaltnockens auf das Schaltelement zwischen den mindestens zwei Schaltpositionen bei mindestens einer Drehposition des Schaltnockens eine maximale Federkraft wirkt, welche größer ist als die lokalen Minima der Federkraft der Schaltpositionen. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung nicht selbsttätig schaltet und somit die Sicherheit erhöht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung korrespondieren die zwei Schaltflächen zu einer Fläche des Schaltelements, wobei in einem der mindestens zwei Schaltzustände die entsprechende Schaltfläche gegen die Fläche drückt. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung kompakt ist und die Schaltpositionen gehalten werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in einem zweiten der mindestens zwei Schaltzustände die zugehörige Schaltfläche parallel bis annähernd parallel von der Fläche beabstandet. Von Vorteil dabei ist, dass insbesondere im eingekuppelten Zustand die Kupplung reibungsfrei oder zumindest reibungsarm ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Anschlagflächen in einem Scheibensegment angeordnet, dessen größter Außenradius größer ist als der Radialabstand von der Innenfläche des Gehäuseteils zur Achse des Schaltnockens. Von Vorteil dabei ist, dass der Schaltnocken einfach fertigbar ist, indem ein Wellenabschnitt eine erhöhten Durchmesser aufweist und dort die Anschlagflächen einarbeitbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Radialabstand der Anschlagflächen zur Achse des Schaltnockens kleiner als der Abstand zwischen Innenfläche des Gehäuseteils und Achse des Schaltnockens, insbesondere wobei die Innenfläche parallel zur Achse des Schaltnockens verläuft. Von Vorteil dabei ist, dass die Drehbewegung in einfacher Weise begrenzt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Radialabstände der Anschlagflächen zur Achse des Schaltnockens gleich. Von Vorteil dabei ist, dass eine gleichartig stabile Lage in den beiden Schaltzuständen, also Winkelpositionen, erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Radialabstände der Schaltflächen kleiner als die Radialabstände der Anschlagflächen. Von Vorteil dabei ist, dass mittels der Anschlagflächen die Drehbewegung begrenzbar ist und mittels der Schaltflächen der axiale Hub zum Schalten erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Radialabstand der beiden Schaltflächen 20 unterschiedlich. Von Vorteil dabei ist, dass der axiale Hub vorgebbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei Schaltflächen an einem Endbereich des Schaltnockens angeordnet. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung einfach zu montieren ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schaltnocken im Wesentlichen zylinderförmig. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung sehr kompakt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltflächen eben und/oder parallel zur Drehachse angeordnet. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung einfach zu fertigen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltflächen zueinander in einem Winkel angeordnet, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet. Von Vorteil dabei ist, dass eine wohldefinierte, einfache Bewegung zum Schalten der Kupplung genügt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet der Endbereich einen Zylinderabschnitt, aus welchem zwei Scheibensegmente zur Bildung der Schaltflächen an einem freien Ende des Endbereiches ausgenommen sind. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung kompakt ist und einfach zu fertigen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung schließt sich an den Endbereich ein Durchführungsbereich des Schaltnockens an, welcher eine zur Drehachse radial umlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtungselementes, insbesondere eines O-Ringes, aufweist. Von Vorteil dabei ist, dass das Gehäuse gut abgedichtet ist und die Kupplung einfach zu montieren und kompakt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der dem Endbereich gegenüberliegende Endabschnitt des Schaltnockens eine Befestigungseinrichtung für einen Betätigungshebel auf. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung kompakt baut und einfach zu schalten ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schaltelement durch das Drehen des Schaltnockens in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Schaltnockens zwischen einer Einkuppelposition und einer Auskuppelposition hin und her bewegbar. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung kompakt baut und einfach zu montieren ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schaltelement drehfest und axial verschiebbar mit einer Welle des Getriebes verbindbar. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung sicher schaltet, da das Schaltelement sicher geführt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schaltelement mit einem Zahnrad des Getriebes, vorzugsweise formschlüssig, drehfest verbindbar und wieder lösbar. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung einfach und sicher in ein Getriebe einbaubar ist.
Merkmale des Getriebes mit einer oben beschriebenen Kupplung sind, dass der Schaltnocken, insbesondere mit seinem Durchführungsabschnitt, in einer Gehäusewand eines Gehäuses des Getriebes gehalten ist, wobei die Schaltflächen und das Schaltelement in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet sind. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung einfach in das Getriebe integrierbar ist und sicher schaltet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Getriebes ist das Schaltelement auf einer Welle, insbesondere Abtriebswelle, des Getriebes drehfest und axial verschiebbar angeordnet, wobei die Federkraft das Schaltelement in Richtung eines Zahnrades, welches drehbar auf der Welle angeordnet ist, drückt, wobei das Schaltelement im eingekuppelten Zustand drehfest mit dem Zahnrad verbunden ist, insbesondere Klauen des Schaltelementes und dazu korrespondierende Klauen in einer Stirnfläche des Zahnrades gegenseitig ineinandergreifen. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung einfach und sicher schaltbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Getriebes ist am Schaltnocken außerhalb des Getriebegehäuses ein Schalthebel angeordnet, mit welchem der Schaltnocken gedreht wird, insbesondere wobei eine Kraftkomponente vom Schaltnocken auf das Schaltelement, welche durch die Gewichtskraft des Schalthebels hervorgerufen ist, in jeder Lage des Getriebes kleiner ist als die Federkraft auf das Schaltelement. Von Vorteil dabei ist, dass die Kupplung einfach zu betätigen ist und sicher in der geschaltete Schaltposition verbleibt.
Merkmale einer Laufkatze für eine Elektrohängebahn mit einem oben beschriebenen Getriebe sind, dass das Getriebe von einem Motor der Laufkatze angetrieben ist und ein Laufrad der Laufkatze mit der Welle des Getriebes drehfest verbunden ist. Von Vorteil dabei ist, dass das Getriebe einfach per Hand zu betätigen ist.
Merkmale einer Elektrohängebahn sind, dass eine oben beschriebene Laufkatze verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Elektrohängebahn sicher betreibbar ist. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass eine Fördereinheit der Elektrohängebahn mit einer Laufkatze, welche eine oben beschriebenes Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Kupplung aufweist bei einem Stromausfall sicher in der Position verbleibt und erst durch Betätigen der Kupplung frei verschiebbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:

1: eine dreidimensionale Ansicht mit Teilschnitt eines Getriebes mit einer erfindungsgemäßen Kupplung;
2: eine dreidimensionale Ansicht eines Schaltnockens für eine erfindungsgemäße Kupplung;
3: eine weitere dreidimensionale Ansicht des in 2 gezeigten Schaltnockens;
4 :eine Seitenansicht des in 2 gezeigten Schaltnockens;
5: einen Schnitt durch den in 2 gezeigten Schaltnocken;

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplung 12 in einem Getriebe 10 gezeigt. Das Getriebe 10 umfasst ein Gehäuse 48, welches einen Innenraum 50 umschließt. Das Gehäuse 48 weist einen Deckel 58, einen Eintriebsflansch 60 und einen Abtriebsflansch 62 auf. Am Eintriebsflansch 60 ist zum Beispiel ein nicht gezeigter Elektromotor anflanschbar. Am Abtriebsflansch 62 ist beispielsweise eine nicht gezeigte Treibrad-Einheit für eine Elektrohängebahn anbringbar.
Das Getriebe 10 umfasst weiter ein Ritzel welches mit einem Zahnrad 44 des Getriebes 10 kämmt. Das Ritzel und das Zahnrad 44 sind im Gehäuse 48 angeordnet. Die Welle 42 ist insbesondere als Abtriebswelle ausgeführt. Einen Wellenstumpf 64 der Abtriebswelle ragt durch den Abtriebsflansch 62 aus dem Gehäuse 48 heraus.
Das Zahnrad 44 ist drehbar auf der Welle 42 des Getriebes 10 angeordnet. Um zwischen einem drehfesten Zustand und einem gegeneinander drehbaren Zustand der Welle 42 relativ zum Zahnrad 44 zu schalten, weist das Getriebe 10 die Kupplung 12 auf.
Dazu weist die Kupplung 12 einen Schaltnocken 14, ein Schaltelement 16 und ein Federelement 18 auf.
Das Schaltelement 16 ist drehfest, aber axial verschiebbar auf der Welle 42 angeordnet. Das Schaltelement 16 ist vorzugsweise als Rohrabschnitt 68 ausgeführt, welches die Welle 42 umgibt. Zur drehfesten Verbindung mit der Welle 42 weist der Rohrabschnitt 68 zum Beispiel eine Innenverzahnung auf, welche in eine Verzahnung auf der Welle 42 eingreift, so dass dadurch das Schaltelement 16 auf der Welle 42 axial verschiebbar ist. Die Innenverzahnung und die Verzahnung sind so ausgeführt, dass diese in jeder möglichen axialen Stellung des Schaltelementes 16 zumindest teilweise in Eingriff bleiben. Dazu verlaufen die Zahnkämme der Verzahnung und der Innenverzahnung in axialer Richtung.
An seinem zum Abtriebsflansch 62 hingerichteten Endstück weist der Rohrabschnitt 68 einen flanschartigen Kragen 66 auf, welcher einstückig mit dem Rohrabschnitt 68 ausgeführt ist. Der Flanschartige Kragen bildet eine zum Zahnrad 44 hingerichtete Fläche 22 und steht vorzugsweise senkrecht zur Achse der Welle 42. Die Fläche 22 weist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Form eines Rings auf.
Die zum Zahnrad 44 gerichtete Stirnseite des Rohrabschnitts 68 weist Klauen 52 auf. An der zum Schaltelement 16 gerichteten Stirnfläche 56 des Zahnrads 44 sind korrespondierende Klauen 54 ausgeformt. Durch axiales hin- und herschieben des Schaltelementes 16 schaltet die Kupplung 12 zwischen einer eingekuppelten Schaltposition, bei welcher die Klauen 52 in die korrespondierenden Klauen 54 eingreifen und einer ausgekuppelten Position , bei welcher die Klauen 52 und die korrespondierenden Klauen 54 voneinander beabstandet sind. Somit ist das Schaltelement 16 mit dem Zahnrad 44 des Getriebes 10, vorzugsweise formschlüssig, drehfest verbindbar und wieder lösbar ist.
Der Schaltnocken 14 weist vorteilhafterweise eine zylindrische Grundform auf. Die Bewegung des Schaltelementes 16 in axialer Richtung wird durch Drehen des Schaltnockens 14 um eine Drehachse 26 des Schaltnockens 14 bewirkt. Dazu ist der Schaltnocken 14 mit einem Durchführungsbereich 32 drehbar in einer Gehäusewand 46 des Gehäuses 48 gehalten.
Der Durchführungsbereich 32 weist insbesondere eine Nut 34 auf, welche radial umläuft und in welcher ein Abdichtungselement, wie zum Beispiel ein O-Ring, gehalten ist. Dadurch ist die Durchführung in der Gehäusewand 46, in welcher der Durchführungsbereich 32 gehalten ist abgedichtet. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Durchführung durch eine zylindrische Ausstülpung der Gehäusewand 46 nach außen verlängert ausgeführt. Dadurch ist der Schaltnocken 14 sicherer in der Gehäusewand 46 gehalten.
In axialer Richtung der Drehachse 26 ist der Schaltnocken 14 in der Gehäusewand 46 fixiert. Dies ist zum Beispiel bei der in 1 gezeigten Ausführungsform dadurch realisiert, dass der Endbereich 24 dicker ausgeführt ist als der Durchführungsbereich 32, insbesondere dicker als die Durchführung. Außerhalb des Gehäuses 48 ist am Schaltnocken 14 ein Sicherungselement, vorzugsweise ein Sicherungsring 70, angeordnet. Es sind aber auch andere Sicherungselemente, wie beispielsweise Splinte, Sicherungsscheiben oder Keile denkbar.
Das Federelement 18 drückt mit einer Federkraft auf das Schaltelement 16 in Richtung zum Zahnrad 44, also hin zur eingekuppelten Schaltposition. Dazu ist das Federelement 18 vorzugsweise als Spiraldruckfeder zwischen dem Schaltelement 16 und einem Abtriebslager, welches die Welle 42 drehbar im Gehäuse 48 lagert, angeordnet. Die Spiraldruckfeder umschließt die Welle 42 und stützt sich vorteilhafterweise auf einem Außenring des Abtriebslagers ab.
Der Schaltnocken 14 weist zwei Schaltflächen 20 auf. Die Schaltflächen 20 wirken derart mit dem Schaltelement 16 zusammen, dass die auf das Schaltelement 16 wirkende Federkraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehens des Schaltnockens 14 in jeder Schaltposition ein lokales Minimum annimmt.
Dazu sind zum Beispiel die beiden Schaltflächen 20 an dem Endbereich 24 des Schaltnockens 14 ausgeformt. Der Endbereich 24 schließt sich an den Durchführungsbereich 32 an und liegt innerhalb des Gehäuses 48. Zur Ausbildung der Schaltflächen 20 sind in einem Abschnitt 28 des ansonsten zylinderförmigen Endbereichs 24 zwei Scheibensegmente 30 ausgenommen. Diese scheibensegmentartigen Ausnehmungen schließen sich direkt an die Stirnseite des Schaltnockens 14 an. Die Scheibensegmente 30 weisen unterschiedliche Segmenthöhen auf und sind so angeordnet, dass die, vorteilhafterweise abgefaste, Stirnkante 72 des Endbereiches 24 zwischen den Scheibensegmenten 30 an jeweils mindestens einer Stelle dem eigentlichen Kreisumfang des zylinderförmigen Endbereiches 24 entspricht.
Bei der in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsform des Schaltnockens 14 liegen die Schaltflächen 20 als Ebenen parallel zur Drehachse 26. Die Schaltflächen 20 bilden einen rechten Winkel zueinander. Die Stoßkante 74, an welcher die zwei Schaltflächen 20 aneinander stoßen, ist vorteilhafterweise abgerundet ausgeführt.
Der Schaltnocken 14 ragt so weit in das Gehäuse 48 hinein und ist relativ zum Schaltelement 16 derart angeordnet, dass sich ein Umfangsflächenabschnitt des Endbereiches 24, welcher die Schaltflächen 20 umfasst, mit einem Teilbereich der Fläche 22 überlappt. Vorzugsweise steht die Drehachse 26 senkrecht zur Achse der Welle 42, beziehungsweise zur Bewegungsrichtung des Schaltelementes 16.
Im eingekuppelten Zustand liegt die Schaltfläche der zwei Schaltflächen 20, welche durch das Scheibensegment der zwei Scheibensegmente 30 mit der größeren Segmenthöhe gebildet ist, der Fläche 22 des Schaltelementes 16 im Wesentlichen planparallel gegenüber. Zwischen dieser Schaltfläche und der Fläche 22 ist insbesondere in der eingekuppelten Schaltposition Spiel vorhanden, so dass zum einen die Fläche 22 nur bei leichter Verdrehung des Schaltnockens 14 unerheblich am Schaltnocken 14 reibt und zum anderen die Federkraft voll über das Schaltelement 16 auf das Zahnrad 44 geleitet ist. Dazu greifen die Klauen 52 und die korrespondierenden Klauen 54 sicher ineinander.
Das Klauenprofil der Klauen 52 und der korrespondierenden Klauen 54 sind so ausgeführt, dass sie selbsthemmend gegen eine Verdrehung wirken. Andererseits können bei anderen Ausführungsbeispielen das Klauenprofil und die Federkraft so gewählt werde, dass ab einem bestimmten übertragenen Drehmoment die Kupplung 12 durchrutscht.
Beim Drehen des Schaltnockens 14 tritt nun zwangsläufig ein Teilabschnitt des Umfangsflächenabschnitts in Kontakt mit der Fläche 22 und der Schaltnocken 14 drückt das Schaltelemente 16 beim Weiterdrehen aus der eingekuppelten Schaltposition gegen die Federkraft in eine Position in welcher die Klauen 52 und die korrespondierenden Klauen 54 nicht mehr in Eingriff stehen. Somit besteht keine drehfeste Verbindung zwischen dem Zahnrad 44 und der Welle 42 mehr. Beim Weiterdrehen wird eine Position des Schaltelementes 16 erreicht, in welcher die Federkraft in Bezug auf die Bewegung des Schaltelementes 16 maximal ist.
Nach dieser Position mit maximaler Kraft drückt die Feder das Schaltelement 16 wieder in Richtung des Zahnrades 44, bis die Fläche 22 gegen die andere der zwei Schaltflächen 20 drückt. Nun hat das Schaltelement 16 die ausgekuppelte Schaltposition erreicht. Die Federkraft wird über das Schaltelement 16 und den Schaltnocken 14 vom Gehäuse 48 aufgenommen. Wird nun die Welle 42 gedreht, so reibt die Fläche 22 auf derjenigen Schaltfläche der zwei Schaltflächen 20, welche durch das Scheibensegment der Scheibensegmente 30 mit der geringeren Segmenthöhe gebildet ist.
Somit ist das Schaltelement 16 durch Drehen des Schaltnockens 14 um die Drehachse 26 des Schaltnockens 14 zwischen mindestens zwei Schaltpositionen gegen oder mit der auf das Schaltelement 16 wirkenden Federkraft des Federelementes 18 hin und her bewegbar.
Ausgehend von der eingekuppelten Schaltposition entsteht bei einer vollständigen Umdrehung des Schaltnockens 14 folgender Kraftverlauf. Zuerst ist die Spiraldruckfeder innerhalb der zugelassenen Bewegung am weitesten ausgelenkt und somit die Federkraft minimal. Beim Drehen des Schaltnockens 14 wird das Schaltelement 16 vom Zahnrad 44 weggedrückt und die Schraubendruckfeder gestaucht.
Die Federkraft steigt bis der mit der Fläche 22 in Kontakt stehende Bereich des Umfangsflächenabschnitts einer ersten maximalen radialen Erstreckung des Schaltnockens 14 beziehungsweise des Umfangsflächenabschnitts entspricht.
Danach nimmt die Federkraft wieder ab bis die Fläche 22 gegen die Schaltfläche, welcher der ausgekuppelten Schaltposition entspricht, gedrückt wird. Beim Weiterdrehen drückt der Schaltnocken 14 das Schaltelement 16 wieder weg vom Zahnrad 44. Dadurch nimmt die Federkraft wieder zu bis eine zweite maximale radiale Erstreckung des Schaltnockens 14 beziehungsweise des Umfangsflächenabschnitts erreicht wird. Bei einem Zylinderförmigen Endbereich 24 ist die erste maximale radiale Erstreckung insbesondere gleich der zweiten maximalen radialen Erstreckung. Durch diese Ausführungsart liegt die ausgekuppelte Schaltposition in Abhängigkeit des Drehwinkels in einem lokalen Minimum der Federkraft.
Die Kupplung 12 ist auf zwei verschiedene Arten schaltbar. Entweder durch vollständiges Drehen des Schaltnockens 14 um 360 Grad oder durch hin und her drehen zwischen den beiden durch die Schaltflächen 20 bestimmten Schaltpositionen bestimmten Drehpositionen des Schaltnockens 14 schaltbar. Letztere Möglichkeit unterteilt sich noch in die zwei möglichen Richtungen der Drehung.
Die lokalen Minima sind vorzugsweise echte lokale Minima, d.h. die Funktionswerte in der Umgebung der Minima sind größer und nicht gleich dem Wert der lokalen Minima.
Zur leichteren Betätigung des Schaltnockens 14 ist ein dem Endbereich 24 gegenüberliegender Endabschnitt 36 des Schaltnockens 14 als eine Befestigungseinrichtung 38 für einen als Betätigungshebel fungierenden Schalthebel 40 ausgeformt. Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung 38 als eine durchgehende Ausnehmung im Endabschnitt 36 ausgeführt. Die durchgehende Ausnehmung weist ein Innengewinde auf. In das Innengewinde ist ein passendes Außengewinde des Schalthebels 40 einschraubbar.
Vorzugsweise ist an dem Außengewinde des Schalthebels 40 eine Kontermutter vorgesehen, welche gegen einen abgeplatteten Bereich des im Wesentlichen zylinderförmigen Endabschnitts 36 drückt. Dadurch wird ein selbstständiges herausdrehen des Schalthebels 40 aus dem Innengewinde verhindert.
Um ein selbsttätiges Schalten der Kupplung 12 zu verhindern, ist der Schalthebel 40 derart ausgeführt, dass eine Kraftkomponente der Gewichtskraft des Schalthebels 40, welche über den Schaltnocken 14 auf das Schaltelement 16 wirkt, kleiner als die Federkraft ist. Insbesondere ist diese Bedingung bei jeder Lage beziehungsweise Einbaulage des Getriebes 10 erfüllt. Dies hat den weiteren Vorteil, dass ein Anschlag für den Schalthebel 40 unnötig ist. Die Kupplung 12 lässt sich auch durch ein vollständiges umdrehen des Schalthebels 40 betätigen.
Vorteilhafterweise ist das Getriebe 10 bei einer Laufkatze für eine Elektrohängebahn eingesetzt. Das Getriebe 10 ist dafür mit einem Motor der Laufkatze verbunden. Die Abtriebswelle des Getriebes 10 wird von dem Motor angetrieben. Ein Laufrad der Laufkatze ist mit der Abtriebswelle des Getriebes 10 drehfest verbunden. Bei einem Störfall ist es wichtig, dass die Förderelemente der Elektrohängebahn frei beweglich sind. Dazu lässt sich per Hand die drehfeste Verbindung der Abtriebswelle und dem Motor mit der Kupplung 12 trennen. So wird verhindert, dass sich das Förderelement von alleine bewegt, aber trotzdem gezielt bewegbar ist. Somit ist die Sicherheit der Elektrohängebahn erhöht.
Wie in 2 gezeigt, weist der Schaltnocken 14 eine ringförmige Aufdickung 204, insbesondere also Scheibensegment 30, auf, die einen Außendurchmesser d aufweist. In diese als zylindrischer Ring ausgeführte Urform sind zueinander nicht parallele Anschlagflächen 201 und 202 eingearbeitet, die mittels einer Stoßkante 203 voneinander beabstandet sind. Die Stoßkante 203 ist beispielsweise mit einem Radius ausführbar, der kleiner ist als d/2. Der Radialabstand, also Abstand zur Achse des Schaltnockens 14, der Anschlagflächen 201 und 202 sowie der Stoßkante 203 ist kleiner als d/2.
Die Anschlagflächen 201 und 202 des Schaltnocken 14 wirken zusammen mit der Innenfläche, also mit einem eben ausgeführten Innenflächenabschnitt, der Gehäusewand 46, welche zur Begrenzung der Drehbewegung der Schaltnocke 14 eine Fläche aufweist, die einen geringeren Radialabstand aufweist als d/2, insbesondere aber einen ungefähr gleich großen oder etwas kleineren Radialabstand wie die Stoßkante 203. Somit sind mit dem Schalthebel 40 zwei Drehstellungen stabil einstellbar, nämlich eine erste Drehstellung, bei welcher die Anschlagfläche 201 an der Innenfläche der Gehäusewand 46, anliegt und eine zweite Drehstellung, bei welcher die Anschlagfläche 202 an der Innenfläche der Gehäusewand 46, anliegt.
Vorzugsweise sind die Radialabstände der Anschlagflächen 201 und 202 zur Achse des Schaltnockens gleich groß.
Die Radialabstände der Schaltflächen 20 sind kleiner als die Radialabstände der Anschlagflächen 201 und 202.
Der Radialabstand der beiden Schaltflächen 20 ist unterschiedlich. Somit ist der fürs Schalten notwendige axiale Hub erzeugbar.
Die Schaltflächen 20 weisen zueinander einen Winkel auf, der demjenigen Winkel gleicht, welchen die anschlagflächen 201 und 202 zueinander aufweisen.
Die erste Schaltfläche 20 ist parallel zur Anschlagfläche 201 angeordnet. Die zweite Schaltfläche 20 ist parallel zur Anschlagfläche 202 angeordnet.
Bezugszeichenliste

10: Getriebe
12: Kupplung
14: Schaltnocken
16: Schaltelement
18: Federelement
20: Schaltflächen
22: Fläche
24: Endbereich
26: Drehachse
28: Abschnitt
30: Scheibensegment
32: Durchführungsbereich
34: Nut
36: Endabschnitt
38: Befestigungseinrichtung
40: Schalthebel
42: Welle
44: Zahnrad
46: Gehäusewand
48: Gehäuse
50: Innenraum
52: Klauen
54: korrespondierende Klauen
56: Stirnfläche
58: Deckel
60: Eintriebsflansch
62: Abtriebsflansch
64: Wellenstumpf
66: flanschartiger Kragen
68: Rohrabschnitt
70: Sicherungsring
72: Stirnkante
74: Stoßkante
201: erste Anschlagfläche
202: zweite Anschlagfläche
203: Stoßkante
204: ringförmiger Aufdickung

Claims

Kupplung (12) für ein Getriebe (10), wobei die Kupplung (12) einen Schaltnocken (14), ein Schaltelement (16) und ein Federelement (18) aufweist, wobei das Schaltelement (16) durch Drehen des Schaltnockens (14) um die Drehachse (26) des Schaltnockens (14) zwischen mindestens zwei Schaltpositionen gegen oder mit einer auf das Schaltelement (16) wirkenden Federkraft des Federelementes (18) hin und her bewegbar ist, wobei der Schaltnocken (14) zwei Schaltflächen (20) aufweist, und die Schaltflächen (20) mit dem Schaltelement (16) derart zusammenwirken, dass die auf das Schaltelement (16) wirkende Federkraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehens in jeder Schaltposition ein lokales Minimum annimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltnocken (14) zwei Anschlagflächen (201, 202) aufweist, die mit einer Innenfläche eines Gehäuseteils derart zusammenwirken, dass die Drehbewegung des Schaltnockens (14) begrenzt ist, wobei die Schaltflächen (20) zueinander einen Winkel aufweisen, der demjenigen Winkel gleicht, welchen die beiden Anschlagflächen (201, 202) zueinander aufweisen, wobei die erste Schaltfläche der beiden Schaltflächen (20) parallel zur ersten der beiden Anschlagflächen (201) angeordnet ist und die zweite Schaltfläche der beiden Schaltflächen (20) parallel zur zweiten der beiden Anschlagflächen (202) angeordnet ist.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltnocken (14) mit dem Schaltelement (16) derart zusammenwirkt, dass beim Drehen des Schaltnockens (14) auf das Schaltelement (16) zwischen den mindestens zwei Schaltpositionen bei mindestens einer Drehposition des Schaltnockens (14) eine maximale Federkraft wirkt.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schaltflächen (20) zu einer Fläche des Schaltelements (16) korrespondieren, wobei in einem der mindestens zwei Schaltzustände die entsprechende Schaltfläche (20) gegen die Fläche des Schaltelements (16) drückt.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten der mindestens zwei Schaltzustände die zugehörige Schaltfläche (20) parallel bis annähernd parallel von der Fläche des Schaltelements (16) beabstandet ist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schaltflächen (20) an einem Endbereich (24) des Schaltnockens (14) angeordnet sind.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltnocken (14) zylinderförmig ist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltflächen (20) eben sind und parallel zur Drehachse (26) angeordnet sind.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltflächen (20) zueinander in einem Winkel angeordnet sind,
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche in Rückbezug auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (24) einen Abschnitt aufweist, aus welchem zwei Scheibensegmente (30) zur Bildung der Schaltflächen (20) an einem freien Ende des Endbereiches (24) ausgenommen sind.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche in Rückbezug auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Endbereich (24) ein Durchführungsbereich (32) des Schaltnockens (14) anschließt, welcher eine zur Drehachse (26) radial umlaufende Nut (34) zur Aufnahme eines Dichtungselementes aufweist.
Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement ein O-Ring ist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche in Rückbezug auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Endbereich (24) gegenüberliegende Endabschnitt (36) des Schaltnockens (14) eine Befestigungseinrichtung (38) für einen Schalthebel (40) aufweist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) durch das Drehen des Schaltnockens (14) in einer Richtung senkrecht zur Drehachse (26) des Schaltnockens (14) zwischen einer Einkuppelposition und einer Auskuppelposition hin und her bewegbar ist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) drehfest und axial verschiebbar mit einer Welle (42) des Getriebes (10) verbindbar ist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) mit einem Zahnrad (44) des Getriebes (10) drehfest verbindbar und wieder lösbar ist.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagflächen (201, 202) in einem Scheibensegment (30) angeordnet sind, dessen größter Außenradius größer ist als der Radialabstand von der Innenfläche des Gehäuseteils zur Achse des Schaltnockens (14).
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialabstand der Anschlagflächen (201, 202) zur Achse des Schaltnockens (14) kleiner ist als der Abstand zwischen Innenfläche des Gehäuseteils und Achse des Schaltnockens (14).
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lnnenfläche des Gehäuseteils parallel zur Achse des Schaltnockens (14) verläuft.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialabstände der Anschlagflächen (201, 202) zur Achse des Schaltnockens (14) gleich sind.
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialabstände der Schaltflächen (20) kleiner sind als die Radialabstände der Anschlagflächen (201, 202).
Kupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialabstand der beiden Schaltflächen (20) unterschiedlich ist.
Getriebe mit einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltnocken (14) in einer Gehäusewand (46) eines Gehäuses (48) des Getriebes (10) gehalten ist, wobei die Schaltflächen (20) und das Schaltelement (16) in einem Innenraum (50) des Gehäuses (48) angeordnet sind.
Getriebe mit einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltnocken (14) mit seinem Durchführungsbereich (33) in einer Gehäusewand (46) eines Gehäuses (48) des Getriebes (10) gehalten ist, wobei die Schaltflächen (20) und das Schaltelement (16) in einem Innenraum (50) des Gehäuses (48) angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) auf einer Welle (42) des Getriebes (10) drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Federkraft das Schaltelement (16) in Richtung eines Zahnrades (44), welches drehbar auf der Welle (42) angeordnet ist, drückt, wobei das Schaltelement (16) im eingekuppelten Zustand drehfest mit dem Zahnrad (44) verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass Klauen (52) des Mitnehmers und dazu korrespondierende Klauen (54) in einer Stirnfläche (56) des Zahnrades (44) gegenseitig ineinandergreifen.
Getriebe nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaltnocken (14) außerhalb des Getriebegehäuses (48) ein Schalthebel (40) angeordnet ist, mit welchem der Schaltnocken (14) drehbar ist.
Getriebe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftkomponente, welche durch die Gewichtskraft des Schalthebels (40) hervorgerufen ist und vom Schaltnocken (14) auf das Schaltelement (16) wirkt, in jeder Lage des Getriebes (10) kleiner ist als die Federkraft auf das Schaltelement (16).
Laufkatze für eine Elektrohängebahn mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) von einem Motor der Laufkatze angetrieben ist und ein Laufrad der Laufkatze mit der Welle (42) des Getriebes (10) drehfest verbunden ist.