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Sicherheitskupplung für Schlepper Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung
für Schlepper, die dazu dient, das Drehmoment zu begrenzen, das von der Antriebswelle
des Schleppers auf die Hinterräder übertragen wird. Die Vorrichtung soll bei dem
hohen Drehmoment, das bei langsamem Gang des Schleppers auftritt, zuverlässig den
Antrieb unterbrechen, sobald ein vorbestimmter Grenzwert dieses Drehmomentes überschritten
wird.
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Es sind Konstruktionen bekanntgeworden, bei denen zu diesem Zweck
zwei Wellenenden mit Zahnkupplungen versehen und durch eine innenverzahnte Muffe
verbunden sind. Bei manchen Ausführungsformen dieser Bauweise wurden an den beiden
Wellenenden Bohrungen angebracht, um Stifte aufzunehmen, die quer durch die Muffe
und das betreffende Wellenende gehen. Bei diesen bekannten Bauarten besteht die
Gefahr, daß die als Bruchglied bestimmte Muffe einen zackigen Bruch aufweist, so
daß mit großer Wahrscheinlichkeit die Übertragung des Drehmomentes erst aufhört,
wenn Bruchstücke abgerissen sind. Es ist aber gefährlich, Bruchstücke in. das Triebwerk
gelangen zu lassen, da diese selbst dann Schaden anrichten können, wenn das eigentliche
Wechselgetriebe gekapselt ausgeführt ist.
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Weiter besteht bei bekannten Bauarten der Nachteil, daß nach dem Bruch
mindestens das eine der beiden nunmehr getrennten Wellenenden auf eine lange Strecke
ungestützt ist und somit zum Schlagen neigt. Die oben beschriebene zusätzliche Verbindung
der als Bruchglied dienenden Muffe mit den Wellenenden durch Stifte, welche in den
Wellenenden stecken, ergibt eine unerwünschte Schwächung der Wellenenden.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung an einer
Stelle zwischen den beiden Enden einer Muffe, welche in bekannter Weise über die
einander zugekehrten Enden einer Antriebswelle und einer damit fluchtenden Abtriebswelle
geschoben ist, in einer zur Muffenachse etwa senkrechten Ebene eine geschwächte
Zone angeordnet, die beim überschreiten eines vorbestimmten höchsten Drehmomentes
einen Bruch der Muffe in dieser Ebene herbeiführt. Dadurch ist die Gefahr eines
zackigen Bruches und des Entstehens von losen Bruchstücken im Getriebe vermieden.
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Damit auch nach dem Bruch beide Wellenenden noch gegeneinander geführt
bleiben, kann erfindungsgemäß die geschwächte Zone nahe der Zahnkupplung des einen
Muffenendes liegen und eine der beiden gekuppelten Wellen über die Bruchebene hinaus
in die Muffe hineinragen.
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Die geschwächte Zone der Muffe wird erfindungsgemäß zweckmäßig durch
eine schmale Nut gebildet, die in die Außenfläche der Muffe mit gerundetem Grund
eingeschnitten ist, so daß dort einverkleinerter Muffenquerschnitt besteht. Um die
Schwächung der Wellenenden durch hineingesteckte Stifte zu vermeiden, kann gemäß
der Erfindung die Abtriebswelle von der gleichachsigen Antriebswelle in an sich
bekannter Weise ein Stück entfernt sein und die Muffe einerseits gegen einen Vorsprung
an einer der Wellen und andererseits durch einen herausnehmbaren Splint in ihrer
Lage gehalten sein, wobei der Splint durch die Muffe und deren leeren Innenraum
unmittelbar vor dem Ende der anderen Welle hindurchgesteckt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beschrieben und durch die
Zeichnungen veranschaulicht. Fig.1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Schlepperantrieb
mit Darstellung des Wechselgetriebes und der Wellenleitung, in die eine erfindungsgemäße
Sicherheitskupplung eingebaut ist; Fig. 2 zeigt teilweise im Schnitt die Kupplung
der Antriebs- mit der Abtriebswelle eines Schleppers durch eine erfindungsgemäße
Abschermuffe; Fig. 3 zeigt die Art und Weise, wie die Teile teleskopartig axial
gegeneinander verschoben werden, wenn die abgescherte Muffe entfernt und durch ein
neues Stück ersetzt werden soll.
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Das in Fig. 1 dargestellte Sch.leppergehäuse besteht aus einem vorderen
Teil 10 und einem hinteren Teil 11, die fest miteinander verschraubt sind. Der vordere
Teil 10 enthält das übliche Geschwindigkeitswechselgetriebe 12; der hintere Teil
11 umschließt das Ausgleichgetriebe 13, eine Zapfwelle 14 und einen (nur teilweise
dargestellten) hydraulischen Kraftheber mit
der Druckmittelpumpe
15. Weiter enthält der hintere Gehäuseteil 11 ein Umlaufrädergetriebe 20 für eine
weitere Herabsetzung der Drehzahl mit einer Schaltmuffe 21, die vom Schlepperfahrer
durch eine Gabel 22 zwischen zwei Betriebsstellungen verschoben werden kann. Das
Wechselgetriebe 12 hat drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang. Durch die Kombination
mit dem Umlaufrädergetriebe 20 erhält man also sechs Vorwärtsgänge, und bei dem
langsamsten davon, dem sogenannten »Kriechgang« des Schleppers, ist ein außerordentlich
großes Drehmoment vorhanden.
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Die Ausgangswelle des Umlaufrädergetriebes 20 ist mit einer Zwischenwelle
25 gekuppelt, die an ihrem Ende als Keilwelle 26 ausgebildet ist. Mit ihr fluchtet
eine weitere Welle 27, die in das Ausgleichgetriebe 13 führt. Die beiden Wellen
25 und 27 werden weiterhin als Antriebs- und Abtriebswelle bezeichnet.
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Eine Abschermuffe 30 ist mit den einander zugekehrten Enden der Antriebs-
und Abtriebswelle gekuppelt. An einer Stelle zwischen ihren Enden ist sie außen
eingedreht, so daß in einer Ebene senkrecht zu ihrer Achse eine geschwächte Zone
entstanden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Zone durch die
schmale Ringnut 35 gebildet, die in die äußere Wand der Muffe 30 eingeschnitten
ist, damit sich die Beanspruchung an dieser Nut konzentriert; beim Überschreiten
eines vorbestimmten Drehmoments wird somit die Muffe 30 sauber in zwei Teile zertrennt.
Die Abschermuffe 30 umschließt hier die Enden der beiden Wellen 25 und 27 und steht
mit beiden in je einer Keilwellenverbindung.
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Wie Fig. 2 erkennen läßt, hat die Muffe 30 an ihrem vorderen Ende
einen ersten Kranz von inneren Rippen 31, die zu Außenrippen 32 der Antriebswelle
25 passen, und einen ähnlichen Kranz von Innenrippen 33 an ihrem hinteren Ende,
die zu den Außenrippen 34 auf der Abtriebswelle 27 passen. Eine schmale Ringnut
35 ist zwischen den beiden Endverbindungen in die Außenwand der Muffe 30 so eingedreht,
daß die Abtriebswelle 27 axial über sie hinausragt. Innen ist die Muffe 30 zylindrisch,
und die Rippen 31 und 33 an ihren Enden stehen von dieser zylindrischen Fläche nach
innen vor.
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Die Muffe 30 ist gegen Axialverschiebung in beiden Richtungen gesichert.
Wenn also das Abscheren bei der Ringnut 35 eintritt, so werden die beiden Muffenteile30a
und 30b durch das über die Trennstelle vorstehende Ende der Abtriebswelle 27 noch
getragen. Die axiale Lage der Muffe 30 wird durch einen Splint 36 nahe ihrem vorderen
Ende und durch die Stirnfläche einer Mutter 37 an ihrem hinteren Ende gesichert.
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Nach dem Abscheren dient das Ende der Abtriebswelle 27 als Stütze
für das vordere Stück 30a der Muffe, die sich im Leerlauf weiterdreht, bis der Antrieb
stillgesetzt wird. Da beide Teile der Muffe 30 nach dem Bruch für sich erhalten
bleiben und in ihrer axialen Lage gesichert sind. können keine losen oder abgebrochenen
Teile in das Gehäuse fallen und dort Getriebe- oder andere bewegliche Teile gefährden.
Da außerdem das Abscheren in einer festgelegten, zur Drehachse senkrechten Ebene
eintritt, entstehen keine Vorsprünge oder Zacken, die ineinander eingreifen und
unbeabsichtigt auch nach dem Bruch noch ein Drehmoment übertragen könnten Der Splint
36, der durch zwei miteinander fluchtende Löcher 38, 39 in der Muffe 30 dicht neben
dem hinteren Ende der Antriebswelle 25 hindurchgeht, dient nicht nur zur axialen
Sicherung der Muffe 30; sondern er hält auch die Antriebswelle 25 im Eingriff mit
ihrer Keilwellenverbindung 26 an ihrem vorderen Ende. Der Splint 36 ist im normalen
Betrieb keiner Abnutzung ausgesetzt, da bei der Antriebsübertragung zwischen der
Antriebswelle 25 und der Muffe 30 keine Axialkräfte auftreten.
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Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Nut 35 durch den größten
Teil der Muffenwandstärke hindurch, und auf ihrem Grund ist sie gerundet, damit
sich die Scherbeanspruchung am Grunde der Nut konzentriert. Man beachte, daß der
Werkstoff in der Ebene des kleinsten Querschnittes im wesentlichen denselben Halbmesser
von der Achse der Muffe 30 und der Wellenleitung 25, 27 hat und demzufolge praktisch
gleichförmig beansprucht wird, im Gegensatz zu der ungleichförmigen Beanspruchung
bei der Aufnahme eines Drebmomentes durch eine massive Welle infolge deren Verdrehung.
Wenn man die Scherspannung kennt, die erforderlich ist, um den Bruch des verwendeten
Werkstoffs herbeizuführen, kann man die erforderliche Wandstärke an der dünnsten
Stelle feststellen. Man kann sie außerdem durch Versuche bestimmen, indem man zum
Zweck der Prüfung eine Anzahl Abschermuffen mit Nuten verschiedener Tiefe herstellt
und das zum Bruch erforderliche Drehmoment unmittelbar in einer Drehmoment-Prüfmaschine
ermittelt. Da der Werkstoff in der Abscherebene gleichförmig beansprucht wird und
da plötzliche Querschnittänderungen in der Abscherebene vermieden sind, ergibt sich
für den Werkstoff in der Nachbarschaft der Nut, selbst bei langer Gebrauchszeit,
keine Ermüdungserscheinung, und infolgedessen kann man, solange das vorbestimmte
Grenzdrehmoment nicht überschritten wird, mit einer unbegrenzten Lebensdauer der
Abschermuffe rechnen.
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Abschermuffen entsprechend dem Ausführungsbeispiel kann man mit einem
hohen Gleichförmigkeitsgrad herstellen und damit an den Hinterrädern des Schleppers
ein Drehmoment übertragen, das knapp unter der Schädigungsgrenze für das Getriebe
liegt. Die Gefahren, die zusammengesetzten Weiterleitungen der Antriebskraft mit
hoher Übersetzungsmöglichkeit gewöhnlich innewohnen, sind somit überwunden, und
der Benutzer kann seinen Schlepper unbesorgt und ohne weitere besondere Vorsichtsmaßnahmen
gegen Überlastung gebrauchen.
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Der mit 40 angedeutete Spielraum am Ende der Antriebswelle 25 ist
groß genug, um ein axiales Zusammenschieben von Muffe 30 und Antriebswelle 25 zu
ermöglichen, damit man sie aus dem Schlepper herausnehmen kann, wie in Fig 3 dargestellt
ist. Man zieht zu diesem Zwecke den Splint 36 aus den Bohrungen38 und 39 heraus
und schiebt die Muffe30 über die Antriebswelle 25. Danach schiebt man die Antriebswelle
25 nach hinten in den Spielraum 40, um die Keilwellenverbindung 26 zu trennen, worauf
die Antriebswelle 25 und die Muffe 30 gemeinsam herausgenommen werden können.
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Um die neue Muffe 30 wieder einzusetzen, geht man umgekehrt vor: Man
schiebt die neue Muffe 30 über die Antriebswelle 25, bringt beide Teile in die Stellung
nach Fig.3 und zieht dann die Antriebswelle 25 und die Muffe 30 axial auseinander
in die Betriebsstellung. Zum Schluß setzt man den Splint 36 in seine Löcher 38 und
39 ein.
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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist zwischen den Keilwellenenden
26 und 32 der Antriebswelle 25 ein Stück glatter Schaft von hinreichenderLänge ohne
Rippen gelassen, um die Muffe 30 aufzunehmen,
wenn sie zum Aus-
oder Einbau vollständig auf die Antriebswelle 25 aufgeschoben ist.
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Wenn der Bruch der Abschermuffe 30 eingetreten ist, erhält man zum
Auswechseln Zugang zum Innern des hinteren Gehäuses 11 durch Lösen der Verschraubung
und Entfernen der Deckplatte 41.