DE10324520B4

DE10324520B4 - Kuppelvorrichtung

Info

Publication number: DE10324520B4
Application number: DE10324520A
Authority: DE
Inventors: Paul Herchenbach; Karl Dipl.-Ing. Coenen; Uwe Bürling
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: FR2855572B1; US20040240931A1; FR2855572A1; DE10324520A1; GB2402036B; GB0409328D0; ITMI20040998A1; US7220075B2; GB2402036A

Abstract

Kuppelvorrichtung, insbesondere zum Antreiben oder im Antrieb von landwirtschaftlichen Geräten oder Maschinen, umfassend
– ein erstes Kreuzgelenk (2) mit einer ersten Außengabel (3) und einer ersten Innengabel (4),
– ein zweites Kreuzgelenk (5) mit einer zweiten Außengabel (6) und einer zweiten Innengabel (7),
– Verbindungsmittel (8), mittels derer die erste Innengabel (4) und die zweite Innengabel (7) drehfest miteinander verbunden sind,
– ein erstes Kupplungselement (12), das drehfest mit der ersten Außengabel (3) verbunden ist und das dazu bestimmt ist, zum Übertragen von Drehmomenten mit einem zweiten Kupplungselement (31) gekoppelt zu werden,
– eine Druckfeder (16), die axial gegen ein Stützelement (15), welches Bestandteil der Verbindungsmittel (8) ist, und gegen das erste Kupplungselement (12) abgestützt und zwischen diesen vorgespannt ist,
– Längenausgleichsmittel (11, 13), welche eine axiale Verschiebung des ersten Kupplungselements (12) relativ zum Stützelement (15) zulassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kuppelvorrichtung, insbesondere zum Antreiben oder im Antrieb von landwirtschaftlichen Geräten oder Maschinen. Die Kuppelvorrichtung kann z.B. zum Verbinden eines Geräts mit einem Getriebe dienen, wobei geringe Winkelabweichungen auszugleichen sind.

Eine solche Kupplungsvorrichtung ist aus der JP 04-030319 U bekannt. Diese Druckschrift zeigt eine Kreuzgelenkgabel, die über ein Rillenkugellager ortsfest, z.B. in einem Getriebe, um eine Drehachse drehbar gelagert ist. In einer koaxial zur Drehachse angeordneten Bohrung der Kreuzgelenkgabel ist ein erstes Kupplungselement axial verschiebbar und drehfest geführt. Eine Druckfeder stützt sich zum einen gegen die Kreuzgelenkgabel und zum anderen gegen das erste Kupplungselement ab, so dass das erste Kupplungselement zu einer gegenüber der Kreuzgelenkgabel ausgerückten Position beaufschlagt ist. Das erste Kupplungselement weist auf einer von der Kreuzgelenkgabel abgewandten Seite axial vorstehende Mitnehmerklauen auf, die in einem mit einem zweiten Kupplungselement gekuppelten Zustand in Lücken zwischen Mitnehmerklauen des zweiten Kupplungselements eingreifen. Das zweite Kupplungselement weist ferner einen in Richtung zum ersten Kupplungselement zentral vorstehenden Zentrieransatz auf, der im gekuppelten Zustand in eine zentrale Bohrung des ersten Kupplungselements eingreift. Durch die Druckfeder kann das zweite Kupplungselement zunächst in eine Einkuppelposition überführt werden, in der der Zentrieransatz in die Bohrung des ersten Kupplungselements eingreift. Hierbei können die Mitnehmerklauen des ersten Kupplungselements und des zweiten Kupplungselements frontal gegeneinander stoßen, ohne dass die beiden Kupplungselemente ineinander eingreifen. Durch Drehen der Kreuzgelenkgabel werden die Kupplungselemente derart zueinander verdreht, dass die Mitnehmerklauen des einen Kupplungselements den Lücken zwischen den Mitnehmerklauen des anderen Kupplungselements gegenüberstehen. Die Federanordnung drückt in dieser Position das erste Kupplungselement, so dass dessen Mitnehmerklauen in die Lücken zwischen den Mitnehmerklauen des zweiten Kupplungselements eingreifen.

Die DE 42 05997 C1 zeigt eine Gelenkwelle mit einem ersten Kreuzgelenk, dessen erste Gelenkgabel drehbar und axial fixiert mit einer Welle verbunden ist. Auf der Welle ist eine Schiebemuffe angeordnet, die axial verschiebbar und drehfest auf der Welle geführt ist. Die erste Gelenkgabel und die Schiebemuffe weisen zueinander gerichtete Klauen auf, die in einer Einschaltstellung der Schiebemuffe ineinander greifen und eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle und der ersten Gelenkgabel bewirken.

Die Schiebemuffe ist mittels einer Druckfeder, welche auf einer von der ersten Gelenkgabel abgewandten Seite zwischen der Schiebemuffe und einem fest mit der Welle verbundenen Anschlag vorgespannt angeordnet ist, in Richtung zur Einnahme der Einschaltstellung beaufschlagt.

Die erste Gelenkgabel ist mit einer zweiten Gelenkgabel des Kreuzgelenks verbunden, wobei im Falle, dass die zweite Gelenkgabel nicht mit einem weiteren Antriebsteil verbunden ist, aufgrund der Schwerkraft abwinkelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kuppelvorrichtung zu schaffen, die Winkelabweichungen zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wellen ausgleicht und bei der ein Abwinkeln eines direkt zu einem ersten Kupplungselement benachbarten Gelenks der Kuppelvorrichtung aufgrund der Schwerkraft im nicht gekuppelten Zustand vermieden wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kuppelvorrichtung, insbesondere zum Antreiben oder im Antrieb von landwirtschaftlichen Geräten oder Maschinen, umfassend

– ein erstes Kreuzgelenk mit einer ersten Außengabel und einer ersten Innengabel,
– ein zweites Kreuzgelenk mit einer zweiten Außengabel und einer zweiten Innengabel,
– Verbindungsmittel, mittels derer die erste Innengabel und die zweite Innengabel drehfest miteinander verbunden sind,
– ein erstes Kupplungselement, das drehfest mit der ersten Außengabel verbunden ist und das dazu bestimmt ist, zum Übertragen von Drehmomenten mit einem zweiten Kupplungselement gekuppelt zu werden,
– eine Druckfeder, die axial gegen ein Stützelement, welches Bestandteil der Verbindungsmittel ist, und gegen das erste Kupplungselement abgestützt und zwischen diesen vorgespannt ist,
– Längenausgleichsmittel, welche eine axiale Verschiebung des ersten Kupplungselements relativ zum Stützelement zulassen,

gelöst.

Die Druckfeder erfüllt hierbei zwei Funktionen. Zum einen beaufschlagt sie das erste Kupplungselement in Richtung zu einer Einkuppelposition des ersten Kupplungselements, so dass beim Ankuppeln eines zweiten Kupplungselements das erste Kupplungselement stets in Eingriff zum zweiten Kupplungselement gehalten ist. Ferner wird ein automatisches Einkuppeln realisiert, wenn das erste Kupplungselement fron tal gegen ein zweites Kupplungselement stößt, ohne einzukuppeln und erst durch ein Verdrehen die Kupplungselemente in eine Drehposition zueinander verdreht werden, in der sie ineinander eingreifen können. Zum anderen sorgt die Druckfeder dafür, dass das erste Kreuzgelenk zu einer gestreckten Position hin beaufschlagt ist. Somit wird ein Abwinkeln des ersten Kreuzgelenks aufgrund der Gewichtskraft der ersten Außengabel und des ersten Kupplungselements vermieden.

Ein Längenausgleich, welcher eine axiale Verschiebung des ersten Kupplungselements relativ zum Stützelement zulässt, kann dadurch erreicht werden, dass das erste Kupplungselement axial verschiebbar auf einem Verschiebeabschnitt der ersten Außengabel geführt ist und dass die erste Innengabel und die zweite Innengabel axial unverschiebbar miteinander verbunden sind.

Um eine möglichst kurze Baulänge zu erreichen, sind die erste Innengabel und die zweite Innengabel über einen Basiskörper, der die Verbindungsmittel darstellt, einstückig miteinander verbunden und bilden somit eine Doppelgabel, wobei die erste Innengabel und die zweite Innengabel voneinander abgewandt angeordnet sind.

Vorzugsweise ist das erste Kupplungselement auf einer Profilwelle, die mit der ersten Außengabel verbunden ist, axial verschiebbar geführt. Somit ist eine einfache drehfeste aber axial verschiebbare Anordnung des ersten Kupplungselements gegenüber der ersten Außengabel gewährleistet.

Die Profilwelle kann mit einem Zentrierabschnitt mit zylindrischer Außenfläche axial über eine dem ersten Kreuzgelenk abgewandten Stirnfläche des ersten Kupplungselements vorstehen. Der Zentrierabschnitt dient in diesem Fall dazu, in eine entsprechende Bohrung eines zweiten Kupplungselements einzugreifen, um vor dem in Eingriffbringen des ersten Kupplungselements zum zweiten Kupplungselement eine Zentrierung der beiden Kupplungselemente vorzusehen.

Das erste Kupplungselement kann an einer dem ersten Kreuzgelenk abgewandten Stirnfläche erste Mitnehmerklauen aufweisen, die dazu bestimmt sind, im gekuppelten Zustand in entsprechende Lücken zwischen zweiten Mitnehmerklauen eines zweiten Kupplungselements einzugreifen.

Ferner kann das Kupplungselement eine Außenumfangsnut aufweisen, die dafür bestimmt ist, das Kupplungselement im nicht gekuppelten Zustand in einer Haltevorrichtung zu halten, die in die Außenumfangsnut eingreift. Somit kann im nicht gekuppelten Zustand das erste Kupplungselement in eine Haltevorrichtung abgelegt werden. Hierbei sorgt die Druckfeder ferner dafür, dass keines der beiden Kreuzgelenke aufgrund des Eigengewichts abgewinkelt wird, da die Druckfeder das erste Kreuzgelenk in seiner gestreckten Position hält, so dass auch das zweite Kreuzgelenk nicht abgewinkelt werden kann, sofern die Kuppelvorrichtung mit der zweiten Außengabel mit einem Wellenzapfen oder eine ähnlichen Anschlusselement, z.B. eines Getriebes verbunden ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Hierin zeigt
Figur einen Teillängsschnitt einer erfindungsgemäßen Kuppelvorrichtung mit einem ersten Kupplungselement in einer Auskuppelposition;
2 das Kupplungselement gemäß 1 mit dem ersten Kupplungs element in einer Einkuppelposition und
3 eine Frontansicht des ersten Kupplungselements.
Die 1 bis 3 werden im Folgenden zusammen beschrieben. Sie zeigen eine erfindungsgemäße Kuppelvorrichtung, die um eine Längsachse 1 drehbar ist. Die Kuppelvorrichtung umfasst ein erstes Kreuzgelenk 2 mit einer ersten Außengabel 3 und einer ersten Innengabel 4. Die erste Außengabel 3 und die erste Innengabel 4 sind durch ein Zapfenkreuz miteinander verbunden, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt ist.
Ferner umfasst die Kuppelvorrichtung ein zweites Kreuzgelenk 5 mit einer zweiten Außengabel 6 und einer zweiten Innengabel 7. Die zweite Außengabel 6 und die zweite Innengabel 7 sind ebenfalls über ein Zapfenkreuz miteinander verbunden, welches aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht dargestellt ist.
Die beiden Innengabeln 4, 7 sind einteilig mit einem Basiskörper 8 ausgebildet, wobei die beiden Innengabeln 4, 7 abgewandt zueinander angeordnet sind. Der Basiskörper 8 ist hierbei scheibenförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse 1 angeordnet.
Die erste Außengabel 3 weist eine Bohrung 9 auf, welche eine Profilwelle 10 aufnimmt. Die Profilwelle 10 weist eine Längsverzahnung 11 auf, die in eine entsprechende Längsverzahnung der Bohrung 9 eingreift, um eine drehfeste Verbindung zwischen der Profilwelle 10 und der ersten Außengabel 3 zu gewährleisten. Für eine axiale Sicherung der Profilwelle 10 innerhalb der Bohrung 9 können bekannte Sicherungsmittel wie zum Beispiel quer zur Längsachse 1 verlaufende Sicherungsstifte vorgesehen sein. Somit ist die Profilwelle 10 sowohl drehfest als auch axial unverschiebbar in der Bohrung 9 gehalten.
Die Profilwelle 10 ragt auf derjenigen Seite, die vom zweiten Kreuzgelenk 5 abgewandt ist, aus der Bohrung 9 heraus. Auf der Profilwelle 10 ist ferner auf dem herausragenden Teil ein erstes Kupplungselement 12 axial entlang der Längsachse 1 verschiebbar angeordnet. Das erste Kupplungselement 12 sitzt hierbei mit einer Bohrung 13 auf der Profilwelle 10 auf, wobei die Bohrung 13 eine der Längsverzahnung 11 der Profilwelle 10 entsprechende Längsverzahnung aufweist, so dass eine drehfeste Verbindung gegeben ist. Ferner steht die Profilwelle 10 über eine Stirnfläche 36 des ersten Kupplungselements 12 vor.
Das erste Kupplungselement 12 bildet eine kreisringförmige erste Stützfläche 14, welche dem Basiskörper 8 zugewandt und koaxial zur Längsachse 1 angeordnet ist. Der Basiskörper 8 bildet eine zweite Stützfläche 15, die ebenfalls kreisringförmig gestaltet ist und koaxial zur Längsachse 1 angeordnet ist. Die zweite Stützfläche 15 ist der ersten Stützfläche 14 zugewandt. Eine Druckfeder 16 stützt sich gegen die erste Stützfläche 14 und die zweite Stützfläche 15 axial ab und ist zwischen diesen vorgespannt. Somit wird das erste Kupplungselement 12 in Richtung zu einer in 2 dargestellten Einkuppelposition beaufschlagt, in der das erste Kupplungsele ment 12 gegen einen Spannstift 17 axial abgestützt ist, der in einer Bohrung 18 der Profilwelle 10 sitzt. Die Druckfeder 16 bewirkt ferner, dass das erste Kreuzgelenk 2 in einer gestreckten Position gehalten wird.
Das erste Kupplungselement 12 weist ferner eine der ersten Außengabel 3 zugewandte Bohrung 20 auf, welche auf einem zylindrischen Sitzabschnitt 19 der ersten Außengabel 3 sitzt. Ein Dichtring 21 sitzt in einer Nut 22 des Sitzabschnitts 19 und dichtet die Bohrung 20 gegen das erste Kupplungselement 12 ab.
In dem ersten Kupplungselement 12 ist ein Schmiernippel 23 vorgesehen, der mit einer Radialbohrung 24 verbunden ist, welche zu einer zu der Längsverzahnung 11 des ersten Kupplungselements 12 offenen Schmiernut 37 in der Bohrung 13 führt. Somit kann die Längsverzahnung 11 zwischen dem ersten Kupplungselement 12 und der Profilwelle 10 abgeschmiert werden.
Ferner weist das erste Kupplungselement 12 eine Außenumfangsnut 25, mit der das erste Kupplungselement 12 in einer Ausnehmung 27 einer Haltevorrichtung 26 angeordnet ist. Im nichtgekuppelten Zustand kann somit das erste Kupplungselement 12 auf eine durch die Haltevorrichtung 26 gebildete Stützfläche 28 abgelegt werden. Dabei ist durch die Druckfeder 16, welche das erste Kreuzgelenk 2 in einer gestreckten Stellung hält, gewährleistet, dass die beiden Kreuzgelenke 2, 5 nicht abwinkeln, wenn das erste Kupplungselement 12 in der Haltevorrichtung 26 abgelegt ist. Ferner ist hierbei die zweite Außengabel 6 in einem Gehäuse 29 drehbar um die Längsachse 1 gehalten. Damit das erste Kupplungselement 12 nicht vollständig aus der Haltevorrichtung 26 bewegt werden muss, wenn das erste Kupplungselement 12 mit einem zweiten Kupplungselement 31 gekoppelt wird, und das erste Kupplungselement 12 innerhalb der Haltevorrichtung 26 axial frei bewegt werden kann, ist die Außenumfangsnut 25 breiter ausgebildet als die Haltevorrichtung 26.
Das Kupplungselement 12 trägt stirnseitig vom zweiten Kreuzgelenk 5 abgewandte erste Mitnehmerklauen 30. Diese greifen in einer Einkuppelposition, wie sie in 2 dargestellt ist, in Lücken zwischen zweiten Mitnehmerklauen 32 eines zweiten Kupplungselements 31 ein. Somit kann Drehmoment zwischen den beiden Kupplungselementen 12, 31 übertragen werden. Die Druckfeder 16 sorgt hierbei dafür, dass im Fall, dass die ersten Mitnehmerklauen 30 und die zweiten Mitnehmerklauen 32 stirnseitig aufeinander stoßen, das erste Kupplungselement 12 gegen die Federkraft der Druckfeder 16 zunächst in eine in 1 dargestellte Auskuppelposition verschoben wird. Daraufhin können die beiden Kupplungselemente 12, 31 zueinander verdreht werden, bis die Mitnehmerklauen 30, 32 in entsprechende Lücken zwischen den Mitnehmerklauen des jeweilig anderen Kupplungselements eingreifen können. In dieser Position wird das erste Kupplungselement 12 axial in die in 2 dargestellte Einkuppelposition überführt und in dieser gehalten, so dass die Mitnehmerklauen 30, 32 ineinander eingreifen.
Um beim Kuppelvorgang auch bereits in der Auskuppelposition des ersten Kupplungselements 12 eine Zentrierung zum zweiten Kupplungselement 31 zu gewährleisten, weist die Profilwelle 10 einen Zentrierabschnitt 33 auf, der eine zylindrische Außenfläche aufweist und axial in Richtung zum zweiten Kupplungselement 31 vorsteht. Der Zentrierabschnitt 33 greift hierbei in eine zentral angeordnete Zentrierbohrung 35 des zweiten Kupplungselements 31 ein.
Da die beiden Innengabeln 4, 7 über das scheibenförmige Basiselement 8 miteinander verbunden sind, ist eine sehr kurze Baulänge zu realisieren. Ferner ist eine kurze Druckfeder 16 ausreichend, so dass sich die Kuppelvorrichtung auch für hohe Drehzahlen eignet, da kurze Druckfedern bei hohen Drehzahlen weniger zum radialen Ausbauchen neigen.

1: Längsachse
2: erstes Kreuzgelenk
3: erste Außengabel
4: erste Innengabel
5: zweites Kreuzgelenk
6: zweite Außengabel
7: zweite Innengabel
8: Basiskörper
9: Bohrung
10: Profilwelle
11: Längsverzahnung
12: erstes Kupplungselement
13: Bohrung
14: erste Stützfläche
15: zweite Stützfläche
16: Druckfeder
17: Spannstift
18: Bohrung
19: Sitzabschnitt
20: Bohrung
21: Dichtring
22: Nut
23: Schmiernippel
24: Radialbohrung
25: Außenumfangsnut
26: Haltevorrichtung
27: Ausnehmung
28: Stützfläche
29: Gehäuse
30: erste Mitnehmerklauen
31: zweites Kupplungselement
32: zweite Mitnehmerklauen
33: Zentrierabschnitt
34: Außenfläche
35: Zentrierbohrung
36: Stirnfläche
37: Schmiernut

Claims

Kuppelvorrichtung, insbesondere zum Antreiben oder im Antrieb von landwirtschaftlichen Geräten oder Maschinen, umfassend – ein erstes Kreuzgelenk (2) mit einer ersten Außengabel (3) und einer ersten Innengabel (4), – ein zweites Kreuzgelenk (5) mit einer zweiten Außengabel (6) und einer zweiten Innengabel (7), – Verbindungsmittel (8), mittels derer die erste Innengabel (4) und die zweite Innengabel (7) drehfest miteinander verbunden sind, – ein erstes Kupplungselement (12), das drehfest mit der ersten Außengabel (3) verbunden ist und das dazu bestimmt ist, zum Übertragen von Drehmomenten mit einem zweiten Kupplungselement (31) gekoppelt zu werden, – eine Druckfeder (16), die axial gegen ein Stützelement (15), welches Bestandteil der Verbindungsmittel (8) ist, und gegen das erste Kupplungselement (12) abgestützt und zwischen diesen vorgespannt ist, – Längenausgleichsmittel (11, 13), welche eine axiale Verschiebung des ersten Kupplungselements (12) relativ zum Stützelement (15) zulassen.
Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (12) axial verschiebbar auf einem Verschiebeabschnitt (10) der ersten Außengabel (3) geführt ist und dass die erste Innengabel (4) und die zweite Innengabel (7) axial unverschiebbar miteinander verbunden sind.
Kuppelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Innengabel (4) und die zweite Innengabel (7) über einen Basiskörper (8), der die Verbindungsmittel darstellt, einstückig miteinander verbunden sind und eine Doppelgabel bilden.
Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (12) auf einer Profilwelle (10), die mit der ersten Außengabel (3) verbunden ist, axial verschiebbar geführt ist.
Kuppelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwelle (10) mit einem Zentrierabschnitt (33) mit zylindrischer Außenfläche (34) axial über eine dem ersten Kreuzgelenk (2) abgewandten Stirnfläche des ersten Kupplungselements (12) vorsteht.
Kuppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (12) an einer dem ersten Kreuzgelenk (2) abgewandten Stirnfläche erste Mitnehmerklauen (30) aufweist, die dazu bestimmt sind, im gekuppelten Zustand in entsprechende Lücken zwischen zweiten Mitnehmerklauen (32) eines zweiten Kupplungselements (31) einzugreifen.
Kuppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (12) eine Außenumfangsnut (25) aufweist, die dafür bestimmt ist, das erste Kupplungselement (12) im nicht gekuppelten Zustand in einer Haltevorrichtung (26) zu halten.