DE19722798C2 - Kupplung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Eine derartige Kupplung ist durch das DE-GM 17 12 948 bekannt. Bei dieser
Kupplung ist ein Außenmantel des inneren zweiten Drehteils mit mehreren
Ausnehmungen versehen, welche die Steuerkurven und die Führungsflanken bilden.
Insgesamt ist das zweite Drehteil in axialer Richtung länglich ausgebildet, so daß
nachteiligerweise ein großer Platzbedarf bei dieser bekannten Kupplung erforderlich
ist.
Durch die DE-PS 966 553 ist eine Freilaufkupplung mit Rückschlagsicherung
bekannt, welche einen Innenkörper, Verschiebeelemente und einen Außenkörper
aufweist. Weiterhin ist ein Federring vorgesehen, welcher an den als Rollen
ausgebildeten Verschiebeelementen anliegt. Beim Drehen drücken die Rollen den
Federring nach außen an die Innenfläche des Außenkörpers. Durch das Andrücken
wird das Drehmoment mittels des Federrings von einer Andrehwelle auf ein
Schwungrad übertragen. Hierbei bewegen sich die Rollen auf den geneigten
Gleitflächen des Innenkörpers, welche als Steuerkurven betrachtet werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Kupplung der eingangs
genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß eine Kupplung mit geringem
Platzbedarf geschaffen wird, welche zusätzlich für hohe Drehmomente geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kupplung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden Teil
dieses Anspruchs ausgebildet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplung liegt die Steuerkurve an dem Verschiebe
element an, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Drehteil
und dem zweiten Drehteil geschaffen ist. Wird ein Drehteil angetrieben, so rotiert
das zweite Drehteil mit derselben Geschwindigkeit mit. Kommt es zu einer Belastung
des abtreibenden Drehteils, welches entweder das erste Drehteil oder das zweite
Drehteil sein kann, dann bewirkt die anliegende Steuerkurve eine Auslenkung des
federbelasteten Verschiebeelements. Bei zunehmender Belastung wird das
Verschiebeelement immer weiter ausgelenkt, bis es außer Eingriff mit der
Steuerkurve ist und damit eine Entkupplung zwischen dem ersten Drehteil und dem
zweiten Drehteil auftritt.
Um einen gleichmäßigen Kraftübertrag zwischen dem ersten Drehteil und dem
zweiten Drehteil sowie einen geringen Abrieb der Steuerkurve und des
Verschiebeelements zu erreichen, liegt die Steuerkurve formschlüssig an dem
Verschiebeelement an. Zusätzlich wird hierdurch ein sehr geringes oder gar kein
Spiel zwischen den anliegenden Teilen erreicht, so daß eine Drehung des
antreibenden Drehteils unmittelbar auf das abtreibende Drehteil übertragen wird. Ein
formschlüssiges Anliegen der Steuerkurve und des Verschiebeelements wird
dadurch erreicht, daß das Verschiebeelement als Zylinder und die Steuerkurve als
ein Kreisbogen von etwa 90 Grad ausgebildet sind, wobei der Radius des Zylinders
zu dem Radius des Kreisbogens komplementär ausgebildet ist. Der kreisförmige
Querschnitt des Zylinders sowie der Kreisbogen sind zudem fertigungstechnisch
einfach herzustellen.
Nach dem Entkuppeln der beiden Drehteile soll das Wiedereinkuppeln möglichst
materialschonend geschehen. Hierfür ist jede Steuerkurve mit einer Führungsflanke
zum Einkuppeln des ersten Drehteils und des zweiten Drehteils verbunden ist. Auf
jeder dieser Führungsflanken liegt ein Verschiebeelement nach dem Entkuppeln auf.
Beim Weiterdrehen des zweiten Drehteils werden nun die Verschiebeelemente bis
zur jeweils nächsten Steuerkurve geführt, wobei die Führungsflanke eine stetige
Verbindung mit dieser nächsten Steuerkurve aufweist. Weiterhin ist eine geringe
Neigung der Führungsflanke derart vorgesehen, daß die Verschiebeelemente sich
wieder langsam radial nach innen zur Drehachse des zweiten Drehteils hin bewegen
können. Hierdurch werden harte Schläge der Verschiebeelemente auf das zweite
Drehteil vermieden. Bei mehreren gleichmäßig über den Umfang des zweiten
Drehteils verteilten Steuerkurven und Führungsflanken ergibt sich so eine
sägblattartige Ausbildung des zweiten Drehteils.
Eine kompakte und von den Ausmaßen her kleine Bauweise der Kupplung wird
zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß das zweite Drehteil innerhalb einer
kreisförmigen Ausnehmung des ersten Drehteils zentral angeordnet ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß jedes
Verschiebeelement in einem Außenmantel des ersten Drehteils radial verschiebbar
angeordnet ist und in die Ausnehmung des ersten Drehteils hineinragt und jede
Steuerkurve über den Umfang des zweiten Drehteils verteilt sich radial erstreckend
angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird durch die radiale Verschiebbarkeit
eine kompakte Bauweise insbesondere in axialer Richtung erzielt. Hierbei ist es
zweckmäßig, daß jedes Verschiebeelement in einer sich radial erstreckenden läng
lichen Bohrung in dem Außenmantel des ersten Drehteils angeordnet ist, wobei
jedes Verschiebeelement etwa bis zur Länge seines Radius in die Ausnehmung des
ersten Drehteils hineinragt.
Alle Verschiebeelemente sind durch ein einziges Federelement federbelastet. Dies
reduziert die Anzahl der Komponenten der Kupplung. Als Federelement wird
vorteilhafterweise ein Federring aus Metall verwendet, welcher gleichzeitig als
Halterung für die Verschiebeelemente dient. Denkbar wären auch Federelemente
aus anderen Materialien wie beispielsweise Gummi.
Jedes der beiden Drehteile kann sowohl als Antrieb oder Abtrieb ausgebildet sein
oder auch im Betrieb seine Funktion wechseln.
Da bei der erfindungsgemäßen Kupplung ein geringer Abrieb der
zusammenwirkenden Teile vorliegt, ist es nicht mehr erforderlich, die Kupplung aus
Stahl oder härteren Materialien zu bauen. Vorteilhafterweise können leicht zu
bearbeitende Materialien wie beispielsweise Aluminium für das erste Drehteil und
das zweite Drehteil oder nur für die Verschiebeelemente oder die Steuerkurven
verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei stellen dar:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Kupplung,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II und
Fig. 3 eine Draufsicht auf das zweite Drehteil.
Die Kupplung 1 weist ein erstes Drehteil 2 und ein zweites Drehteil 3 auf. Das erste
Drehteil 2 ist als Abtrieb mit einer Abtriebsachse 4 und das zweite Drehteil 3 ist als
Antrieb mit einer Antriebsachse 5 ausgebildet. Die Abtriebsachse 4 und die Antriebs
achse 5 sind zueinander zentrisch angeordnet. Das erste Drehteil 2 hat die Form
einer Scheibe und weist zur Antriebsseite hin gerichtet eine zentrisch angeordnete
Bohrung oder kreisförmige Ausnehmung 6 auf. Innerhalb dieser Bohrung 6 ist das
zweite Drehteil 3 zentrisch angeordnet. Die Bohrung 6 wird in radialer Richtung von
sechs Stegen 7 begrenzt, welche auf einer Ringfläche eines Außenmantels 8 des
ersten Drehteils 2 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Stege 7 sind einstückig
mit dem Drehteil 2 ausgebildet. Zwischen den einzelnen Stegen 7 sind identische
Aussparungen 9 vorgesehen. Im Bereich jeder Aussparung 9 ist in dem
Außenmantel 8 eine Ausfräsung 10 vorgesehen. Die Ausfräsungen 10 sind ebenfalls
gleichmäßig auf einer Ringfläche des Außenmantels 8 verteilt. In jeder Ausfräsung
10 ist ein Verschiebeelement 11 angeordnet, welches die Form eines Zylinders oder
einer Rolle hat und sich mit seiner Längsachse in axialer Richtung erstreckt. Jedes
Verschiebeelement 11 ist federbelastet. Hierfür ist ein einziger Federring 12
vorgesehen, welcher einen Innenrand 13 und einen Außenrand 14 aufweist. Der
Federring 12 ist auf einer Ringfläche des Außenmantels 8 angeordnet. Diese
Ringfläche befindet sich in radialer Richtung gesehen außerhalb der
Ringflächenanordnung der Verschiebeelemente 11. Mit seinem Innenrand 13 liegt
der Federring 12 an den Verschiebeelementen 11 an und dient somit gleichzeitig als
Halterung für die Verschiebeelemente 11 gegen eine nicht federbelastete
Verschiebung in radialer Richtung. Zur Antriebsseite hin ist auf den Stegen 7 ein
Kreisring 15 angeordnet, welcher mit den Stegen 7 verbunden ist und welcher im
Bereich jedes Verschiebeelements 11 eine Ausfräsung 16 aufweist. Die Ausfräsung
16 erstreckt sich ebenso wie die Ausfräsung 10 in radialer Richtung und dient als
Führung für eine Oberseite 17 des Verschiebeelements 11. Eine Unterseite 18 des
Verschiebeelements 11 ist in der länglichen Ausfräsung 10 geführt. Hierdurch wird
ein Kippen des Verschiebeelements 11 beim Verschieben vermieden.
Das zweite Drehteil 3 hat die Form einer Scheibe und ist sägeblattartig ausgebildet.
Über den Umfang des zweiten Drehteils 3 sind gleichmäßig verteilt sechs Nasen 19
vorgesehen. Jede Nase 19 wird in Drehrichtung 20 des zweiten Drehteils 3 gesehen
von einer Steuerkurve 21 begrenzt. Die Steuerkurve 21 hat die Form eines
Kreisbogens von etwa 90° und liegt formschlüssig an der kreisförmigen Außenfläche
des Verschiebeelements 11 an. Entgegen der Drehrichtung 20 gesehen schließt
sich an jede Steuerkurve 21 mit unstetigem Übergang eine Führungsflanke 22 an,
welche ebenfalls die Nase 19 nach außen hin begrenzt. Die Führungsflanke 22 geht
entgegen der Drehrichtung 20 gesehen stetig in die nächste Steuerkurve 21 über. In
Drehrichtung 20 gesehen geht jede Führungsflanke 22 unstetig in die davor
liegende Steuerkurve 21 über. Jede Führungsflanke 22 ist so ausgebildet, daß sie
eine geringe Steigung aufweist, wobei der Höhenunterschied zwischen dem Anfang
und dem Ende der Führungsflanke 22 etwa dem Radius der Steuerkurve entspricht.
Weiterhin entspricht der Radius des Kreisbogens der Steuerkurve 21 dem Radius
des als Zylinder ausgebildeten Verschiebeelements 11. Bei zusammengebauter
Kupplung ragt jedes Verschiebeelement 11 etwa bis zur Länge seines Radius in die
kreisförmige Ausnehmung 6 des ersten Drehteils 2 hinein.
Bei Betrieb der Kupplung 1 wird der Antrieb aktiviert und das zweite Drehteil 3 dreht
sich in Drehrichtung 20. Durch die formschlüssige Anlage der Steuerkurven 21 an
die Verschiebeelemente 11 wird das erste Drehteil 2 unmittelbar ohne ein Spiel
mitgenommen und dreht sich in dieselbe Richtung. Kommt es nun zu einer
Lastaufnahme des ersten Drehteils 2, dann verschieben sich die
Verschiebeelemente 11 aufgrund der im Anlagebereich auftretenden Radialkräfte
entgegen der Kraft des Federrings 12 radial nach außen. Der Anlagebereich
zwischen den Steuerkurven 21 und den Verschiebeelementen 11 wird bei
zunehmender Belastung immer geringer, wobei jede Steuerkurve 21 auf der
Außenfläche jedes Verbindungselements 11 in Drehrichtung 20 entlanggleitet. Bei
einem bestimmten Schwellenwert der Belastung liegt die Steuerkurve 21 nicht mehr
an der Außenfläche des Verschiebeelements 11 an und das zweite Drehteil 3 dreht
sich unter den Verschiebeelementen 11 hindurch. Das abtriebsseitige Drehteil 2 wird
nun nicht mehr mitgedreht. Damit ist bei der erfindungsgemäßen Kupplung ein
Schutz gegen Überlastung gewährleistet. Die Größe des Schwellenwertes für die
Belastung kann sowohl über die Stärke des Federrings als auch über die Form der
Steuerkurve 21 in Verbindung mit der Form des Verschiebeelements 11 eingestellt
werden. Nach dem Durchdrehen des Drehteils 3 gegenüber den Verschiebe
elementen 11 ruht nun jedes Verschiebeelement 11 federbelastet auf einer
Führungsflanke 22. Beim Weiterdrehen des Drehteils 3 gleitet nun jedes
Verschiebeelement 11 entlang der Führungsflanke 22 herab und ragt dabei wieder
mehr und mehr in die Ausnehmung 6 hinein. Am tiefsten Punkt der Führungsflanke
22 geht diese über in die Steuerkurve 21, so daß jedes Verschiebeelement 11
wieder zur Anlage mit einer Steuerkurve 21 kommt. Liegt weiterhin eine
Überbelastung vor, so wiederholt sich der Vorgang des Entkuppelns der beiden
Drehteile. Liegt keine Überbelastung mehr vor, so wird das abtriebsseitige Drehteil 2
wieder mitgedreht.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplung wird zusätzlich zum Schutz gegen
Überlastung auch ein geringer Abrieb der zusammenwirkenden Teile aufgrund der
formschlüssigen Anlage der Steuerkurven an die Verschiebeelemente erzielt.
Weiterhin wird durch die Führungsflanken 22 ein sanftes Zurückgleiten der
Verschiebeelemente 11 und damit eine Materialschonung sowohl der
Verschiebeelemente 11 als auch des zweiten Drehteils 3 erreicht. Durch die geringe
Anzahl verwendeter Komponenten für die Kupplung, was insbesondere auf die
Verwendung nur eines einzigen Federrings für die Belastung der
Verschiebeelemente 11 zurückzuführen ist, ist eine kompakte Bauweise erreicht, so
daß die Kupplung auch in kleinster Ausführung gebaut werden kann.
Claims (11)
1. Kupplung mit einem ersten Drehteil (2) und einem zweiten Drehteil (3), welche
bewegungsmäßig verbindbar sind, wobei das erste Drehteil (2) mehrere
federbelastete Verschiebeelemente (11) und das zweite Drehteil (3) mehrere
Steuerkurven (21) zur Verschiebung der Verschiebeelemente (11) derart
aufweisen, daß bei Lastaufnahme des ersten Drehteils (2) oder des zweiten
Drehteils (3) die Steuerkurven (21) die Verschiebeelemente (11) bis zur
Entkupplung des erstens Drehteils (2) und des zweiten Drehteils (3) auslenken
und zwischen den Steuerkurven abfallende Führungsflanken (22) zum
Einkuppeln des ersten Drehteils (2) und des zweiten Drehteils (3) vorgesehen
sind, wobei alle Verschiebeelemente (11) durch ein einziges Federelement (12)
federbelastet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Drehteil (3) sägeblattartig ausgebildet ist, wobei jede
Steuerkurve (21) als ein Kreisbogen von etwa 90 Grad ausgebildet ist und
formschlüssig an der kreisförmigen Außenfläche eines Verschiebeelements (11)
anliegt, wobei der Radius des Verschiebeelements zu dem Radius des
Kreisbogens komplementär ausgebildet ist, und sich an jede Steuerkurve (21)
entgegen der Drehrichtung die Führungsflanke (22) mit geringer Neigung
anschließt, wobei der Höhenunterschied zwischen Anfang und Ende der
Führungsflanke (22) etwa dem Radius der Steuerkurve (21) entspricht.
2. Kupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Drehteil (3) innerhalb einer kreisförmigen Ausnehmung (6) des
ersten Drehteils (2) zentral angeordnet ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Verschiebeelement (11) in einem Außenmantel (8) des ersten
Drehteils (2) radial verschiebbar angeordnet ist und in die Ausnehmung (6) des
ersten Drehteils (2) hineinragt und jede Steuerkurve (21) über den Umfang des
zweiten Drehteils (3) verteilt sich radial erstreckend angeordnet ist.
4. Kupplung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Verschiebeelement (11) in einer sich radial erstreckenden länglichen
Bohrung (10) in dem Außenmantel (8) des ersten Drehteils (2) angeordnet ist.
5. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Verschiebeelement (11) etwa bis zur Länge seines Radius in die
Ausnehmung (6) des ersten Drehteils (2) hineinragt.
6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Federelement (12) auf dem Außenmantel (8) des ersten Drehteils (2)
und in radialer Richtung außerhalb der Ringflächenanordnung der
Verschiebeelemente (11) angeordnet ist und an den Verschiebeelementen (11)
anliegt.
7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Federelement (12) ein Federring ist.
8. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Drehteil (2) als Abtrieb und das zweite Drehteil (3) als Antrieb
ausgebildet ist.
9. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Drehteil (2) als Antrieb und das zweite Drehteil (3) als Abtrieb
ausgebildet ist.
10. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Verschiebeelement (11) und jede Steuerkurve (21) aus leicht zu
bearbeitenden Stoffen wie beispielsweise Aluminium bestehen.
11. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Drehteil (2) und das zweite Drehteil (3) aus Aluminium bestehen.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |