DE102021003626A1

DE102021003626A1 - Load direction dependent overload clutch

Info

Publication number: DE102021003626A1
Application number: DE102021003626.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Bröker; Julian Horstmann
Original assignee: Kordel Antriebstechnik GmbH
Current assignee: Kordel Antriebstechnik GmbH
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung mit lastrichtungsabhängigen Kupplungsmoment, insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen, umfassend eine Kupplungsnabe 2 und ein Kupplungsgehäuse 1 mit zumindest einem Sperrelement 9, welches in einer Ausnehmung 13 radial beweglich einliegt und durch ein Federelement 12 in Richtung auf eine Aussparung 6 zur Drehmomentübertragung vorgespannt ist. Um ein Nachlaufen der angetriebenen Maschinenkomponenten bei Wegfall eines Antriebsdrehmomentes zu realisieren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Drehmomentübertragung durch einen Linien- oder Flächenkontakt der asymmetrischen Kraftübertragungsflächen 7, 8 der Sperrelemente 9 und/oder der Aussparungen 6 erfolgt. Durch die Verwendung von asymmetrischen Kraftübertragungsflächen 10, 11 der Sperrelemente 9 und/oder Aussparungen 6 wird die Möglichkeit eröffnet, dass ein anliegendes Drehmoment einerseits übertragen werden kann, aber bei fehlendem Antriebsdrehmoment durch entsprechende Gestaltung der asymmetrischen Kraftübertragungsflächen 10, 11 ein schwergängiger Freilauf erzielt wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit in beiden Drehrichtungen unterschiedliche Drehmomentgrenzwerte zu realisieren.The invention relates to an overload clutch with a clutch torque that depends on the load direction, in particular for agricultural machines, comprising a clutch hub 2 and a clutch housing 1 with at least one locking element 9, which rests radially movably in a recess 13 and is prestressed by a spring element 12 in the direction of a recess 6 for torque transmission is. In order to allow the driven machine components to continue to run when a drive torque is lost, the invention provides that torque is transmitted by linear or surface contact of the asymmetrical force transmission surfaces 7, 8 of the blocking elements 9 and/or the recesses 6. The use of asymmetrical force transmission surfaces 10, 11 of the locking elements 9 and/or recesses 6 opens up the possibility that an applied torque can be transmitted on the one hand, but if there is no drive torque, a stiff freewheel is achieved by appropriate design of the asymmetrical force transmission surfaces 10, 11. In addition, it is possible to implement different torque limit values in both directions of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung mit lastrichtungsabhängigen Kupplungsmoment, insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen, umfassend eine Kupplungsnabe und ein Kupplungsgehäuse mit zumindest einem Sperrelement, welches in einer Ausnehmung radial beweglich einliegt und durch ein Federelement in Richtung auf eine Aussparung zur Drehmomentübertragung vorgespannt ist.The invention relates to an overload clutch with a clutch torque dependent on the load direction, in particular for agricultural machines, comprising a clutch hub and a clutch housing with at least one blocking element which is radially movable in a recess and is pretensioned by a spring element in the direction of a recess for torque transmission.

Überlastkupplungen werden in einem Antriebsstrang, insbesondere bei landwirtschaftlichen Maschinen eingesetzt, um eine Überlastung des Antriebsstrangs zu verhindern. Sofern das Drehmoment einen Wert übersteigt, der durch die Überlastkupplung begrenzt ist, erfolgt eine Trennung zwischen der angetriebenen und getriebenen Welle, damit Beschädigungen an beispielsweise landwirtschaftlichen Fahrzeugen ausgeschlossen werden können. Die Überlastkupplungen bestehen hierbei aus einer Kupplungsnabe und einem Kupplungsgehäuse mit zumindest einem Sperrelement. Das Sperrelement greift in eine vorhandene Aussparung ein und dient zur Übertragung des Drehmomentes durch Formschluss, wobei es sich um einen Linien- oder Flächenformschluss handeln kann. Bei einer auftretenden Überlast beziehungsweise einem erhöhten Drehmoment können die Sperrelemente, welche durch ein Federelement vorgespannt sind, unter Überwindung der Federkraft radial bewegt werden, sodass der Formschluss aufgehoben und somit eine kurzzeitige Trennung zwischen Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse erfolgt, bis das Sperrelement in die nächste Aussparung einrastet. Hierbei ist es grundsätzlich möglich die Sperrelemente sowohl der Kupplungsnabe als auch dem Kupplungsgehäuse zuzuordnen, sodass beispielsweise bei einer Kupplungsnabe die Sperrelemente radial nach innen und bei einem Kupplungsgehäuse radial nach außen gegen die Federkraft bewegbar sind. Über die Federelemente und die Anzahl der Sperrelemente kann hierbei das maximale Drehmoment bestimmt werden. Die bekannten Überlastkupplungen besitzen in beiden Lastrichtungen ein gleiches Kupplungsdrehmoment.Overload clutches are used in a drive train, particularly in agricultural machines, to prevent the drive train from being overloaded. If the torque exceeds a value that is limited by the overload clutch, the driven and driven shafts are separated so that damage to agricultural vehicles, for example, can be ruled out. The overload clutches consist of a clutch hub and a clutch housing with at least one blocking element. The blocking element engages in an existing recess and is used to transmit the torque through a form fit, which can be a linear or surface form fit. In the event of an overload or an increased torque, the locking elements, which are preloaded by a spring element, can be moved radially by overcoming the spring force, so that the form fit is canceled and the clutch hub and clutch housing are separated for a short time, until the locking element engages in the next recess . In principle, it is possible to assign the locking elements to both the clutch hub and the clutch housing, so that, for example, the locking elements can be moved radially inwards in the case of a clutch hub and radially outwards in the case of a clutch housing against the spring force. The maximum torque can be determined via the spring elements and the number of locking elements. The known overload clutches have the same clutch torque in both load directions.

Mit Erreichen des zulässigen Drehmomentes wird das Sperrelement gegen die Federkraft radial bewegt, sodass das Sperrelement aus der vorhandenen Aussparung austreten und die Kupplungsnabe im Kupplungsgehäuse bis zur nächsten Aussparung frei drehen kann. Mit Unterschreiten des maximal zulässigen Drehmomentes werden die Sperrelemente durch die Federelemente wieder in die Ausgangsposition und damit in die Aussparungen zurückgedrückt, sodass eine drehfeste Verbindung zwischen der Kupplungsnabe und dem Kupplungsgehäuse vorliegt.When the permissible torque is reached, the locking element is moved radially against the spring force, so that the locking element can exit the existing recess and the clutch hub can rotate freely in the clutch housing up to the next recess. If the torque falls below the maximum permissible value, the locking elements are pushed back into their starting position and thus into the recesses by the spring elements, so that there is a non-rotatable connection between the clutch hub and the clutch housing.

Im Einsatz der Überlastkupplung, insbesondere im Bereich der landwirtschaftlichen Maschinen tritt beispielsweise ein Problem dadurch auf, dass durch ein Nachlaufen von Maschinenteilen bei Unterbrechung der Drehmomentübertragung eine Verspannung des Antriebsstrangs auftreten kann, welche zu einer Beschädigung des Antriebsstrangs führen könnte.When using the overload clutch, particularly in the field of agricultural machines, a problem arises, for example, in that machine parts continue to run when the torque transmission is interrupted, and the drive train can be distorted, which could lead to damage to the drive train.

Um eine Beschädigung der Welle sowohl in der Antriebsrichtung als auch in der entgegengesetzten Drehrichtung zu vermeiden liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, eine neuartige Überlastkupplung aufzuzeigen, welche ein lastrichtungsabhängiges Kupplungsmoment besitzt und zur Vermeidung von Nachlaufbeschädigungen quasi eine Freilauffunktion ermöglicht.In order to avoid damage to the shaft both in the drive direction and in the opposite direction of rotation, the present invention is based on the task of demonstrating a new type of overload clutch which has a clutch torque dependent on the load direction and which, in order to avoid overrun damage, enables a quasi freewheel function.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabenstellung vorgesehen, dass eine Drehmomentübertragung durch einen Linien- oder Flächenkontakt der asymmetrischen Kraftübertragungsflächen der Sperrelemente und/oder der Aussparungen erfolgt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, to solve the task, it is provided that a torque transmission takes place through a line or surface contact of the asymmetrical force transmission surfaces of the locking elements and/or the recesses. Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Der durch das Sperrelement hervorgerufene Linienkontakt mit der Aussparung ermöglicht hierbei das Übertragen des Drehmomentes bis zu einer Obergrenze bei der das Sperrelement gegen die vorhandene Federkraft in eine Ausnehmung zurückgleitet und damit der Linienkontakt aufgehoben wird. Durch asymmetrische Kraftübertragungsflächen kann hierbei Einfluss darauf genommen werden, welches Drehmoment in welcher Lastrichtung zum Tragen kommt und durch eine asymmetrische Formgebung eine schwergängige Freilauffunktion erreicht werden, welche beim Nachlaufen der Maschinenkomponenten eine Beschädigung des Antriebsstrangs verhindert. Durch die schwergängige Freilauffunktion wird nur ein reduziertes Restmoment der Maschinenkomponente übertragen.The line contact caused by the blocking element with the recess enables the torque to be transmitted up to an upper limit at which the blocking element slides back into a recess against the existing spring force and the line contact is thus eliminated. Asymmetric power transmission surfaces can be used to influence which torque is applied in which load direction, and a sluggish freewheel function can be achieved by an asymmetric shape, which prevents damage to the drive train when the machine components coast. Due to the sluggish freewheel function, only a reduced residual torque of the machine component is transmitted.

Durch die asymmetrischen Kraftübertragungsflächen wird entweder eine gewünschte Kupplungsfunktion durch eine direkte Entkopplung zwischen Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse oder eine langsame Entkopplung, quasi eine schwergängige Freilauffunktion bis zur vollständigen Trennung von Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse erreicht. Die Drehmomente werden hierbei durch die Kraftübertragungsfläche des Sperrelementes einerseits, welche in Kontakt mit der Aussparung steht und der Kraftübertragungsfläche der Aussparung andererseits übertragen.The asymmetrical force transmission surfaces either achieve a desired clutch function through direct decoupling between the clutch hub and clutch housing or slow decoupling, a quasi-sluggish freewheel function until the clutch hub and clutch housing are completely separated. The torques are transmitted through the force transmission surface of the blocking element on the one hand, which is in contact with the recess, and the force transmission surface of the recess on the other.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit durch die Gestaltung der Kraftübertragungsflächen, beispielsweise der Aussparung, in beiden Lastrichtungen eine unterschiedliche Drehmomentbegrenzung vorzusehen, sodass bei einer Drehrichtungsumkehr der Antriebswelle ein anderer Grenzwert der Drehmomentübertragung vorliegt. Hierbei besteht selbstverständlich die Möglichkeit die maximale Drehmomentübertragung in der einen oder anderen Lastrichtung beliebig auszuwählen.In addition, there is the possibility of a different torque limitation in the two load directions due to the design of the force transmission surfaces, for example the recess be provided so that there is a different limit value of the torque transmission when the direction of rotation of the drive shaft is reversed. Here, of course, there is the possibility of selecting the maximum torque transmission in one or the other load direction as desired.

In einer ersten Ausführung ist hierbei vorgesehen, dass das wenigstens eine Sperrelement eine symmetrische Kraftübertragungsfläche und die Aussparung eine asymmetrische Kraftübertragungsfläche aufweisen. Die symmetrische Kraftübertragungsfläche des Sperrelementes entfaltet hierbei die gleiche Wirkung wie ein Sperrelement mit einer asymmetrischen Kraftübertragungsfläche und eine Aussparung mit einer symmetrischen Kraftübertragungsfläche. Beide Varianten sind je nach Konstruktion der Überlastkupplung einsetzbar und bewirken eine gegebenenfalls sofortige Trennung zwischen Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse oder eine schwergängige Freilauffunktion. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Sperrelemente und Aussparungen asymmetrische Kraftübertragungsflächen aufweisen. In diesem Fall kann ebenfalls eine direkte Trennung von Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse lastrichtungsabhängig erfolgen oder die Freilauffunktion realisiert werden.In a first embodiment, it is provided that the at least one blocking element has a symmetrical force transmission surface and the recess has an asymmetrical force transmission surface. The symmetrical force-transmission surface of the blocking element develops the same effect as a blocking element with an asymmetrical force-transmission surface and a recess with a symmetrical force-transmission surface. Depending on the design of the overload clutch, both variants can be used and cause an immediate separation between the clutch hub and the clutch housing or a sluggish freewheel function. Alternatively, there is the possibility that the locking elements and recesses have asymmetrical force transmission surfaces. In this case, the clutch hub and clutch housing can also be directly separated depending on the load direction, or the freewheel function can be implemented.

Diese Ausführungsvarianten eignen sich insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen, wie beispielsweise Mähdrescher, bei denen ein direkter Wegfall des Antriebsdrehmomentes einen Stopp des Antriebsstrangs bewirkt und durch die Massenträgheit des angetriebenen Wellenstrangs zu einem Nachlaufen der angetriebenen Welle führt. Durch die lastrichtungsabhängige Überlastkupplung mit entsprechender Ausbildung der Kraftübertragungsflächen kann in Antriebsrichtung das erforderliche Drehmoment bis zu einer maximalen Grenze übertragen werden, aber gleichzeitig sichergestellt werden, dass bei einem Wegfall des Antriebsdrehmomentes eine Relativbewegung der angetriebenen und der getriebenen Welle durch die Massenträgheit in umgekehrter Lastrichtung der Überlastkupplung dem schwergängigen Freilauf abgefangen werden, wobei eine teilweise Abbremsung der angetriebenen Maschinenkomponenten erfolgt. Die erfindungsgemäße Überlastkupplung kann aber ebenso für andere Antriebssysteme verwendet werden.These design variants are particularly suitable for agricultural machines, such as combine harvesters, in which a direct drop in the drive torque causes the drive train to stop and the mass inertia of the driven shaft train causes the driven shaft to overrun. The overload clutch, which is dependent on the load direction and has a corresponding design of the force transmission surfaces, can transmit the required torque up to a maximum limit in the drive direction, but at the same time ensure that if the drive torque is lost, a relative movement of the driven and driven shafts due to the mass inertia in the opposite load direction of the overload clutch be caught by the sluggish freewheel, whereby a partial deceleration of the driven machine components takes place. However, the overload clutch according to the invention can also be used for other drive systems.

In Weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Drehmoment durch mehrere Sperrelemente übertragbar ist, welche über den Umfang der Kupplungsnabe beziehungsweise des Kupplungsgehäuses versetzt angeordnet sind. Bei Überschreiten des Kupplungsdrehmomentes werden die Sperrelemente gegen die Federvorspannung des Federelementes in die zugehörige Ausnehmung radial bewegt, sodass die Kupplungsnabe und das Kupplungsgehäuse getrennt werden. Sollten die Sperrelemente der Kupplungsnabe zugeordnet sein erfolgt diese Bewegung radial nach innen und sollten die Sperrelemente dem Kupplungsgehäuse zugeordnet sein radial nach außen.In a further embodiment of the invention, it is provided that the torque can be transmitted by a plurality of locking elements which are offset over the circumference of the clutch hub or the clutch housing. If the clutch torque is exceeded, the locking elements are moved radially against the spring preload of the spring element into the associated recess, so that the clutch hub and the clutch housing are separated. If the blocking elements are assigned to the clutch hub, this movement takes place radially inwards and should the blocking elements be assigned to the clutch housing radially outwards.

Das übertragbare Drehmoment wird hierbei durch die Geometrie der Sperrelemente und/oder der Aussparungen, die Anzahl der Sperrelemente und/oder die Anzahl und Stärke der Federelemente festgelegt.The torque that can be transmitted is determined by the geometry of the blocking elements and/or the recesses, the number of blocking elements and/or the number and strength of the spring elements.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Änderung der Federvorspannung Distanzscheiben vorgesehen sind, welche zwischen einem Federende und einer Anlagefläche der Ausnehmung einlegbar sind. Über die Anzahl der Distanzscheiben kann somit die Federkraft variiert werden, um gegebenenfalls nachträgliche Anpassungen vorzunehmen, soweit dies erforderlich ist.In a further embodiment of the invention it is provided that spacers are provided to change the spring preload, which can be inserted between a spring end and a contact surface of the recess. The spring force can thus be varied via the number of spacers in order to make subsequent adjustments if necessary.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Aussparungen, welche zur Aufnahme der Sperrelemente dienen aus einer Längsnut bestehen, welche in beiden Drehrichtungen eine asymmetrische Gestaltung aufweist. Durch die asymmetrische Gestaltung liegen unterschiedliche Kraftübertragungsflächen vor und ermöglichen auf diese Weise eine lastrichtungsabhängige Einstellung der maximalen Drehmomente und eine schwergängige Freilauffunktion. Hierbei ist im weiteren vorgesehen, dass die Aussparung beispielsweise auf einer Nutseite eine über einen kleinen Winkelbereich von 2 bis 5 Grad ansteigende Kraftübertragungsfläche und auf der gegenüberliegenden Nutseite eine über einen Winkelbereich von 2 bis 30, vorzugsweise 2 bis 25 Grad, besonders bevorzugt von 2 bis 20 Grad ansteigende Kraftübertragungsfläche aufweist. Der kleine Winkelbereich von 2 bis 5 Grad kann ebenso auf 0 Grad reduziert werden, beispielsweise durch eine Flanke von 90 Grad. Ferner können andere Winkelbereiche für den großen Winkelbereich der schwergängigen Freilauffunktion verwendet werden. Die Größe der Kraftübertragungsfläche und die sich verändernde Bewegung der Sperrelemente bestimmen hierbei einerseits das maximal übertragbare Drehmoment und andererseits die Freilauffunktion.In a first exemplary embodiment, it is provided that the recesses, which serve to accommodate the locking elements, consist of a longitudinal groove which has an asymmetrical design in both directions of rotation. Due to the asymmetrical design, there are different power transmission surfaces and in this way enable the maximum torque to be adjusted depending on the load direction and a stiff freewheel function. It is also provided that the recess, for example, on one side of the groove, has a force transmission surface that rises over a small angular range of 2 to 5 degrees and on the opposite side of the groove over an angular range of 2 to 30, preferably 2 to 25 degrees, particularly preferably from 2 to Has a 20 degree rising power transmission surface. The small angular range of 2 to 5 degrees can also be reduced to 0 degrees, for example with a flank of 90 degrees. Furthermore, other angular ranges can be used for the large angular range of the sluggish freewheel function. The size of the power transmission surface and the changing movement of the locking elements determine the maximum torque that can be transmitted on the one hand and the freewheel function on the other.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Sperrelemente aus einer radial durch die Federelemente vorgespannten Hülse bestehen, welche jeweils in einer Ausnehmung einliegen und auf der aus der Ausnehmung herausragenden Stirnfläche eine Erhebung mit asymmetrischen Teilflächen aufweist. Durch die asymmetrischen Teilflächen wird der gleiche Erfolg erzielt, wie bei der Gestaltung der beiden Nutseiten.Alternatively, there is the possibility that the blocking elements consist of a sleeve that is radially prestressed by the spring elements, which sleeves lie in a recess and have an elevation with asymmetrical partial surfaces on the end face protruding from the recess. The same success is achieved through the asymmetrical partial surfaces as with the design of the two groove sides.

Grundsätzlich ist hierbei vorgesehen, dass ein Antrieb sowohl über die Kupplungsnabe als auch über das Kupplungsgehäuse erfolgen kann, unabhängig von der Gestaltung und Zuordnung der Sperrelemente, entweder zur Kupplungsnabe oder zum Kupplungsgehäuse. Durch die Auswahl der eingesetzten Federelemente gegebenenfalls mit Distanzscheiben kann das übertragbare Drehmoment lastrichtungsabhängig auf diese Weise festgelegt werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Sperrelemente aus Kugeln, Walzen oder Hülsen bestehen, je nach verwendeter Konstruktion.Basically, it is provided here that a drive both via the clutch hub as can also take place via the clutch housing, regardless of the design and assignment of the locking elements, either to the clutch hub or to the clutch housing. By selecting the spring elements used, if necessary with spacers, the transmissible torque can be determined depending on the load direction in this way. There is the possibility that the locking elements consist of balls, rollers or sleeves, depending on the construction used.

Um eine gleichmäßige Kraftübertragung über die Kraftübertragungsflächen zu erzielen ist im Weiteren vorgesehen, dass mehrere vorhandenen Sperrelemente symmetrisch über den Umfang der Kupplungsnabe oder dem Kupplungsgehäuse verteilt angeordnet sind.In order to achieve a uniform power transmission over the power transmission surfaces, it is also provided that several existing locking elements are distributed symmetrically over the circumference of the clutch hub or the clutch housing.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Überlastkupplung zur Verfügung gestellt wird, welche ein lastrichtungsabhängiges Kupplungsmoment aufweist. Das lastrichtungsabhängige Kupplungsmoment wird durch unterschiedliche asymmetrisch gestaltete Kraftübertragungsflächen erzielt, welche entweder den Sperrelementen und/oder den Aussparungen zugeordnet sind. Einerseits besteht die Möglichkeit, dass eine asymmetrische Kraftübertragungsfläche in der vorhandenen Aussparung, beispielsweise im Kupplungsgehäuse zugeordnet werden oder alternativ asymmetrische Kraftübertragungsflächen, beispielsweise einer Hülse stirnseitig zugeordnet sind, sodass entweder eine direkte Entkopplung von Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse erfolgt oder eine schwergängige Freilauffunktion vorliegt. Eine Freilauffunktion ist dann von Vorteil, wenn zum Beispiel das Drehmoment des Antriebstrangs bei einem Stopp des Antriebsstrangs wegfällt und abtriebsseitig aufgrund von hohen Trägheitsmassen ein Weiterlaufen der getriebenen Welle erfolgt, bis diese zum Stillstand gelangt.The main advantage of the present invention is that an overload clutch is made available which has a clutch torque that is dependent on the load direction. The load-direction-dependent clutch torque is achieved by different asymmetrically designed force transmission surfaces, which are assigned either to the locking elements and/or the recesses. On the one hand, there is the possibility that an asymmetrical force transmission surface is assigned in the existing recess, for example in the clutch housing, or alternatively asymmetrical force transmission surfaces, for example a sleeve, are assigned on the front side, so that either the clutch hub and clutch housing are directly decoupled or there is a stiff freewheel function. A freewheel function is advantageous if, for example, the torque of the drive train is lost when the drive train stops and the driven shaft continues to run on the output side due to high inertia masses until it comes to a standstill.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals erläutert.The invention is explained again below with reference to the figures.

Es zeigt

1 in einer perspektivischen Ansicht ein Kupplungsgehäuse mit Kupplungsnabe,
2 in einer rückwärtigen Ansicht das Kupplungsgehäuse mit Kupplungsnabe,
3 in einer weiteren rückwärtigen Ansicht das Kupplungsgehäuse mit Kupplungsnabe,
4 einen Schnitt A-A,
5 einen Schnitt B-B,
6 einen Schnitt C-C und
7 in einer perspektivischen teilweise geschnittenen Darstellung das Kupplungsgehäuse und die Kupplungsnabe.

It shows

1 in a perspective view a clutch housing with clutch hub,
2 in a rear view the clutch housing with clutch hub,
3 in another rear view the clutch housing with clutch hub,
4 a cut AA,
5 a cut BB,
6 a cut CC and
7 in a perspective, partially sectioned view, the clutch housing and the clutch hub.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein außenliegendes Kupplungsgehäuse 1 und eine Kupplungsnabe 2. Das Kupplungsgehäuse 1 wird über einen nicht dargestellten Antrieb mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches auf die Kupplungsnabe 2 übertragen wird. Die Kupplungsnabe besitzt im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Antriebsstutzen 3 mit einer Bohrung 4 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Antriebswelle, welche drehfest in der Bohrung 4 aufgenommen wird. Die weiteren Elemente des Antriebs und einer Abtriebsachse sind nicht dargestellt. 1 shows a perspective view of an external clutch housing 1 and a clutch hub 2. The clutch housing 1 is acted upon by a drive, not shown, with a torque which is transmitted to the clutch hub 2. In the exemplary embodiment shown, the clutch hub has a drive socket 3 with a bore 4 for receiving a drive shaft, not shown, which is received in the bore 4 in a rotationally fixed manner. The other elements of the drive and a driven axle are not shown.

Das Kupplungsgehäuse 1 besteht aus einem Gehäusering 5, welcher mit mehreren über den umfangsverteilten Aussparungen 6 ausgestattet ist. Jeder Aussparung 6 ist ein Sperrelement 9 der Kupplungsnabe 2 zugeordnet. Bereits aus dieser perspektivischen Ansicht ist ersichtlich, dass die Aussparungen 6 eine erste Kraftübertragungsfläche 7 aufweisen, welche mit einem kleinen Radius ausgestattet ist sowie auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Kraftübertragungsfläche 8, welche einen wesentlich größeren Radius aufweist. Ein in der Aussparung 6 einliegendes Sperrelement 9 liegt zur Drehmomentübertragung an der Kraftübertragungsfläche 7 an, während bei fehlendem Antriebsmoment und einem Nachlauf der abtriebsseitigen Maschinenkomponenten in Drehrichtung, beispielsweise einer Landmaschine aufgrund der Massenträgheit die Abtriebswelle weiterlaufen kann, sodass das Sperrelement zur Anlage an die Kraftübertragungsfläche 8 gelangt, welche aufgrund des dort vorhandenen Radius zu einem schwergängigen Freilauf führt. Schwergängiger Freilauf bedeutet in diesem Fall, dass ein Freilauf nicht sofort mit dem Nachlaufen der Abtriebswelle vorliegt, sondern der Freilauf erst mit allmählichem Zurückdrücken der Sperrelemente 9 in die vorhandenen Ausnehmungen entsteht.The clutch housing 1 consists of a housing ring 5, which is equipped with a plurality of recesses 6 distributed over the circumference. A blocking element 9 of the clutch hub 2 is assigned to each recess 6 . It can already be seen from this perspective view that the recesses 6 have a first force transmission surface 7, which is equipped with a small radius, and on the opposite side with a force transmission surface 8, which has a significantly larger radius. A blocking element 9 located in the recess 6 rests against the force transmission surface 7 for torque transmission, while if there is no drive torque and the output-side machine components overrun in the direction of rotation, e.g arrives, which leads to a sluggish freewheel due to the radius there. In this case, sluggish freewheeling means that freewheeling does not occur immediately when the output shaft continues to run, but instead freewheeling only occurs when the locking elements 9 are gradually pushed back into the existing recesses.

2 zeigt in einer rückwärtigen Ansicht wiederum das Kupplungsgehäuse 1 mit Kupplungsnabe 2. Die Aussparungen 6 sind über den Umfang gleichmäßig verteilt und mit einer Kraftübertragungsfläche 7, 8 ausgestattet. Das einliegende Sperrelement 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel als radial bewegliche Hülse ausgebildet und weist eine Stirnfläche mit zwei symmetrischen Kraftübertragungsflächen 10, 11 auf. Die symmetrische Kraftübertragungsfläche 10 gelangt bei einer Drehmomentbeaufschlagung zur Anlage an die Kraftübertragungsfläche 7 der Aussparung 6, während hingegen die Kraftübertragungsfläche 11 des Sperrelementes 9 bei einem Nachlaufen der Abtriebswelle 4 zur Anlage an die Kraftübertragungsfläche 8 des Kupplungsgehäuses 1 mit seiner Kraftübertragungsfläche 11 gelangt. 2 12 again shows the clutch housing 1 with the clutch hub 2 in a rear view. In this exemplary embodiment, the blocking element 9 that is inserted is designed as a radially movable sleeve and has an end face with two symmetrical force transmission surfaces 10 , 11 . The symmetrical force transmission surface 10 comes into contact with the force transmission surface 7 of the recess 6 when torque is applied, while the force transmission surface 11 of the locking element 9 comes into contact with the force transmission surface 8 of the clutch housing 1 with its force transmission surface 11 when the output shaft 4 continues to run.

3 zeigt in einer rückwärtigen Ansicht das Kupplungsgehäuse 1 sowie die Kupplungsnabe 2 gemäß 2 mit einer zusätzlich dargestellten Schnittlinie C-C, welche in der 6 in Schnittform dargestellt ist. 3 1 shows a rear view of the clutch housing 1 and the clutch hub 2 according to FIG 2 with an additionally shown cutting line CC, which in the 6 shown in sectional form.

4 zeigt in einer Schnittdarstellung gemäß der Verbindungslinie A-A aus 2 einen Schnitt durch das Kupplungsgehäuse 1 und die Kupplungsnabe 2. Die Kupplungsnabe 2 besitzt einen Antriebsstutzen 3 mit einer Bohrung 4 zur Aufnahme einer Antriebswelle, wobei der Antrieb des Kupplungsgehäuses 1 nicht dargestellt ist. Eine Kopplung zwischen Kupplungsgehäuse 1 und Kupplungsnabe 2 erfolgt über die Sperrelemente 9, welche in Form einer Hülse ausgebildet sind, die gleichzeitig zur Aufnahme eines Federelementes 12 vorgesehen ist. Das Federelement 12 liegt an einer Ausnehmung 13 der Kupplungsnabe 2 an sowie mit der gegenüberliegenden Seite des Federelementes 12 an einer Innenwand 14 des Sperrelementes 9. Das Sperrelement 9 liegt radial beweglich in einer Aussparung 15 und wird durch das Federelement 12 in Radialrichtung nach außen vorgespannt, sodass die Stirnseite in die Aussparung 6 hineinragt. Je nach Drehrichtung gelangen die beiden Kraftübertragungsflächen 10, 11 des Sperrelementes 9 zur Anlage an die korrespondierenden Kraftübertragungsflächen 7, 8 der Aussparung 9. 4 shows in a sectional view along the connecting line AA 2 a section through the clutch housing 1 and the clutch hub 2. The clutch hub 2 has a drive socket 3 with a bore 4 for receiving a drive shaft, the drive of the clutch housing 1 not being shown. Coupling between the clutch housing 1 and the clutch hub 2 takes place via the locking elements 9 which are designed in the form of a sleeve which is also provided for receiving a spring element 12 . The spring element 12 rests against a recess 13 of the clutch hub 2 and with the opposite side of the spring element 12 against an inner wall 14 of the blocking element 9. The blocking element 9 lies radially movable in a recess 15 and is prestressed outwards in the radial direction by the spring element 12. so that the end protrudes into the recess 6. Depending on the direction of rotation, the two force transmission surfaces 10, 11 of the locking element 9 come to rest on the corresponding force transmission surfaces 7, 8 of the recess 9.

5 zeigt einen Schnitt gemäß der Verbindungslinie A-A durch die Ebene der Sperrelemente mit dem Kupplungsgehäuse 1 und der Kupplungsnabe 2. Sämtliche Sperrelemente 9 sind durch ein Federelement 12 radial nach außen vorgespannt, wobei die Sperrelemente 9 aus einer Hülse bestehen, welche jeweils in einer Ausnehmung 15 der Kupplungsnabe 2 einliegen. Die Sperrelemente 9 sind radial beweglich in der Ausnehmung 15 gelagert und werden durch die Federelemente 12 radial nach außen vorgespannt, sodass die Stirnflächen 16 der Sperrelemente 9 mit den Kraftübertragungsflächen 10, 11 zu den korrespondierenden Kraftübertragungsflächen 7, 8 wechselweise zur Anlage kommen. Die Stirnfläche 16 der Sperrelemente 9 ist hierbei symmetrisch ausgebildet, während demgegenüber die Aussparungen 6 asymmetrische Kraftübertragungsflächen 7, 8 aufweisen. Bei einer Drehmomentbeaufschlagung des Kupplungsgehäuses 1 gegen den Uhrzeigersinn gelangt die Kraftübertragungsfläche 7 des Kupplungsgehäuses 1 zur Anlage an die Kraftübertragungsfläche 10 der Aussparung 6, sodass ein Drehmoment übertragen werden kann. Soweit das Drehmoment nicht mehr anliegt und beispielsweise bei einer Landmaschine die angetriebenen Maschinenkomponenten aufgrund ihrer Massenträgheit eine weitere Drehbewegung ausführen entfernen sich die beiden Kraftübertragungsflächen 7, 10 voneinander, weil eine Relativbewegung zwischen Kupplungsnabe 2 und Kupplungsgehäuse 1 entsteht. Bei einer solchen Relativbewegung gelangt die Kraftübertragungsfläche 11 des Sperrelementes 9 zur Anlage an die Kraftübertragungsfläche 8 des Kupplungsgehäuses 1, sodass ein schwergängiger Freilauf realisiert wird. Ein schwergängiger Freilauf deshalb, weil aufgrund des dort vorhandenen Radius der Kraftübertragungsfläche 8 allmählich die Sperrelemente 9 in die Ausnehmung 15 gegen die vorhandene Federkraft des Federelementes 12 gedrückt werden, bis der Kontakt zwischen den Kraftübertragungsflächen 11 der Sperrelemente 9 und den Kraftübertragungsfläche 8 der Aussparungen 6 verloren geht, sodass dann ein Freilauf vorliegt. Diese Freilauffunktion wird aber erst dann erreicht, wenn die Relativbewegung zwischen Kupplungsgehäuse 1 und Kupplungsnabe 2 über einen größeren Winkelbereich vorliegt bis letztendlich die Sperrelemente 9 vollständig in die Ausnehmungen 15 eintauchen. 5 shows a section along the connecting line AA through the plane of the locking elements with the clutch housing 1 and the clutch hub 2. All locking elements 9 are prestressed radially outwards by a spring element 12, with the locking elements 9 consisting of a sleeve, which is in a recess 15 of the clutch hub 2. The blocking elements 9 are mounted radially movably in the recess 15 and are biased radially outwards by the spring elements 12, so that the end faces 16 of the blocking elements 9 come into alternating contact with the force transmission surfaces 10, 11 to the corresponding force transmission surfaces 7, 8. The end face 16 of the blocking elements 9 is designed symmetrically, while the recesses 6 have asymmetrical force transmission surfaces 7, 8. When torque is applied to the clutch housing 1 counterclockwise, the force transmission surface 7 of the clutch housing 1 comes to rest against the force transmission surface 10 of the recess 6, so that a torque can be transmitted. If the torque is no longer applied and, for example in an agricultural machine, the driven machine components perform a further rotary movement due to their inertia, the two force transmission surfaces 7, 10 move away from each other because a relative movement between the clutch hub 2 and the clutch housing 1 occurs. With such a relative movement, the force transmission surface 11 of the locking element 9 comes to rest on the force transmission surface 8 of the clutch housing 1, so that a sluggish freewheel is realized. A sluggish freewheel because, due to the radius of the force transmission surface 8 there, the blocking elements 9 are gradually pressed into the recess 15 against the existing spring force of the spring element 12 until the contact between the force transmission surfaces 11 of the blocking elements 9 and the force transmission surface 8 of the recesses 6 is lost goes, so that there is then a freewheel. However, this freewheeling function is only achieved when the relative movement between the clutch housing 1 and the clutch hub 2 is present over a larger angular range until the locking elements 9 finally dip completely into the recesses 15 .

6 zeigt einen Schnitt C-C gemäß 3. Aus dieser Darstellung sind zwei Sperrelemente 9 ersichtlich, welcher jeweils mit einem Federelement 12 beaufschlagt sind. Die Sperrelemente 9 liegen hierbei in der Aussparung 6 des Kupplungsgehäuses 1 ein und schaffen somit eine Verbindung zur Kupplungsnabe 2. 6 shows a section CC according to FIG 3 . Two blocking elements 9 can be seen from this illustration, each of which is acted upon by a spring element 12 . The locking elements 9 are located in the recess 6 of the clutch housing 1 and thus create a connection to the clutch hub 2.

7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den Schnitt C-C. Aus dieser Schnittansicht ist einerseits das Kupplungsgehäuse 1, aber ebenso die Kupplungsnabe 2 ersichtlich, wobei die vorhandenen Sperrelemente 9 in jeweils einer Aussparung 6 einliegen und aufgrund der vorhandenen Federkraft durch das Federelement 12 radial nach außen gedrückt werden. Über den Innenumfang des Kupplungsgehäuses 1 verteilt sind mehrere Aussparungen 6 mit asymmetrischen Kraftübertragungsflächen 7, 8 angeordnet, welche jeweils zur Aufnahme eines Sperrelementes 9 dienen. 7 shows the section CC in a perspective view. This sectional view shows both the clutch housing 1 and the clutch hub 2, with the existing blocking elements 9 lying in a recess 6 and being pressed radially outwards by the spring element 12 due to the existing spring force. Distributed over the inner circumference of the clutch housing 1 are a plurality of recesses 6 with asymmetric force transmission surfaces 7, 8, each of which serves to accommodate a locking element 9.

Gegenüber dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht ohne weiteres die Möglichkeit, dass bei einem anders konstruierten Kupplungsgehäuse die Sperrelemente unmittelbar in dem Kupplungsgehäuse gelagert sind und in eine vorhandene Aussparung der Kupplungsnabe eingreifen können. im gezeigten Ausführungsbeispiel sind ferner die Aussparungen 6 des Kupplungsgehäuses 1 asymmetrisch ausgebildet, sodass unterschiedliche Kraftübertragungsflächen 7, 8 entstehen. Ebenso könnte eine symmetrische Aussparung zugrunde liegen und die Kraftübertragungsflächen 10, 11 des Sperrelementes asymmetrisch ausgebildet sein, um einen annähernd gleichen Effekt eines schwergängigen Freilaufes zu erzielen.Compared to the exemplary embodiment shown, there is easily the possibility that, with a differently constructed clutch housing, the blocking elements are mounted directly in the clutch housing and can engage in an existing recess in the clutch hub. In the exemplary embodiment shown, the recesses 6 in the clutch housing 1 are also designed asymmetrically, so that different force transmission surfaces 7, 8 are created. It could also be based on a symmetrical recess and the force transmission surfaces 10, 11 of the blocking element could be designed asymmetrically in order to achieve approximately the same effect as a sluggish freewheel.

BezugszeichenlisteReference List

11: Kupplungsgehäuseclutch housing
22: Kupplungsnabeclutch hub
33: Antriebsstutzendrive socket
44: Bohrungdrilling
55: Gehäuseringcasing ring
66: Aussparungrecess
77: Kraftübertragungsflächepower transmission surface
88th: Kraftübertragungsflächepower transmission surface
99: Sperrelementblocking element
1010: Kraftübertragungsflächepower transmission surface
1111: Kraftübertragungsflächepower transmission surface
1212: Federelementspring element
1313: Ausnehmungrecess
1414: Innenwandinner wall
1515: Ausnehmungrecess
1616: Stirnflächeface

Claims

Overload clutch with a clutch torque dependent on the load direction, in particular for agricultural machines, comprising a clutch hub (2) and a clutch housing (1) with at least one locking element (9) which lies in a recess (13) so that it can move radially and is held in the direction of by a spring element (12). a recess (6) is prestressed for torque transmission, characterized in that torque transmission takes place through linear or surface contact of the asymmetrical force transmission surfaces (7, 8) of the blocking elements (9) and/or the recesses (6).

Overload clutch after claim 1 , characterized in that the at least one locking element (9) has a symmetrical force transmission surface and the associated recesses (6) has an asymmetrical force transmission surface.

Overload clutch after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one locking element (9) has an asymmetrical force transmission surface and the associated recess (6) has a symmetrical force transmission surface.

Overload clutch after one of Claims 1 , 2 or 3 , characterized in that the at least one locking element (9) and the associated recess (6) have asymmetrical force transmission surfaces.

Overload clutch after one of Claims 1 until 4 , characterized in that the torque can be transmitted by a plurality of locking elements (9) which are offset over the circumference of the clutch hub (2) or the clutch housing (1).

Overload clutch after one of Claims 1 until 5 , characterized in that when the clutch torque is exceeded, the at least one blocking element (9) can be moved radially against the spring preload of the spring element (12) into the associated recess (13).

Overload clutch after one of Claims 1 until 6 , characterized in that the transmittable torque can be determined by the geometry of the blocking elements (9) and/or the recesses (6), the number of blocking elements (9) and/or the number and strength of the spring elements (12).

Overload clutch after one of Claims 1 until 7 , characterized in that spacers are provided to change the spring preload, which can be inserted between a spring end and a contact surface of the recess (13).

Overload clutch after one of Claims 1 until 8th , characterized in that the recesses (6) consist of a longitudinal groove which has an asymmetrical force transmission surface (7, 8) in both directions of rotation.

Overload clutch after one of Claims 1 until 9 , characterized in that the recesses (6) on one side of the groove have a force transmission surface (7) rising over a small angular range of 2 to 5 degrees and on the opposite side of the groove over an angular range of 2 to 30 degrees, preferably 2 to 25 degrees, particularly preferably having a force transmission surface (8) rising from 2 to 20 degrees.

Overload clutch after one of Claims 1 until 10 , characterized in that the blocking elements (9) consist of a radially prestressed sleeve by the spring elements (12), which lie in a recess (13) and on the end face protruding from the recess (13) has an elevation with asymmetrical force transmission surfaces (10, 11) has.

Overload clutch after one or more of Claims 1 until 11 , characterized in that a drive takes place via the clutch hub (2) or the clutch housing (1).

Overload clutch after one or more of Claims 1 until 12 , marked thereby net that the transmissible torque can be determined depending on the load direction.

Overload clutch after one or more of Claims 1 until 13 , characterized in that the locking elements (9) consist of balls, rollers or sleeves.

Overload clutch after one or more of Claims 1 until 14 , characterized in that several locking elements (9) are arranged symmetrically over the circumference of the clutch hub (2) and the clutch housing (1).