DE2102492A1

DE2102492A1 - Zapfwelle fur Schlepper und andere Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2102492A1
Application number: DE19712102492
Authority: DE
Inventors: Alfred William Earl Shilton Leicestershire Thomas (Großbritannien)
Original assignee: Massey Ferguson Services N V , Curacao (Niederländische Antillen)
Priority date: 1970-01-24
Filing date: 1971-01-20
Publication date: 1971-08-05
Also published as: FR2075686A5; ES194952U; GB1328992A; US3675497A; CA927137A; ES194952Y

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHONWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM, CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

19. Jan. I97I Sch-DB/ls

Massey-Ferguson Services N.V.

Abraham de Veerstraat 7A, Curacao, Niederl. Antillen

Zapfwelle für Schlepper und andere Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft Zapfwellen für Ackerschlepper, Industrieschlepper und andere Fahrzeuge.

Es gibt bereits Zapfwellen, die zur Anpassung an verschiedene Geräte oder Zusatzvorrichtungen mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden können, wobei die eine Drehzahl verhältnismäßig niedrig ist und in der Größenordnung von 5^0 Umdrehungen pro Minute liegt, während bei der anderen relativ hohen Drehzahl größenordnungsmäßig 1000 Umdrehungen pro Minute ausgeführt werden.

Eine bekannte Zapfwelle ist zwischen zwei Stellungen verschiebbar angeordnet, wobei sie in einer Stellung

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ausschließlich mit einem Zahnrad der einen Tourenzahl kämmt und in der anderen Stellung nur mit dem Zahnrad einer anderen Laufgeschwindigkeit zusammengreift. Die Welle ist in dem Fahrzeugrahmen oder -hauptteil drehbar gelagert und wird federnd nach hinten gedrückt, wo sie in einer Hülse verkeilt ist, an die zwei verschiedene Adapter ansetzbar sind, die die axiale Stellung der Welle und damit ihre Antriebsgeschwindigkeit bestimmen. Um die Zapfwelle von einer Umdrehungsgeschwindigkeit auf die andere umzustellen, ist es erforderlich, den einen Adapter abzunehmen und ihn durch den anderen zu ersetzen. Dies bedeutet für jeden Adapterwechsel die An- bzw. Abkupplung eines Adapters entgegen der Federbelastung der Welle.

Eine andere bekannte Zapfwelle ist in einer Antriebshülse verkeilt und kann zum Tourenzahlwechsel in der Hülse umgedreht werden. Die Welle ist mit Bezug auf die Anordnung der Verkeilung an einem Ende länger als an dem anderen und das längere Ende greift bei Verschiebung in die Antriebsübertragungsstellung mit einem zwischen der Hülse und den Antriebszahnrädern befindlichen Kupplungsorgan zusammen, um es von einem sich verhältnismäßig längsamdrehenden Zahnrad zu trennen und mit einem verhältnismäßig hochtourigen Zahnrad zu verbinden, wobei die Ausrückung des Kupplungsorgans entgegen der Kraft elastischer Mittel erfolgt, die es in die Stellung langsamen Umlaufes drücken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer zweistufigen Zapfwellenanordnung, bei der zur Drehzahländerung weder die Verwendung von Adaptern noch die Umkehr der Zapfwelle erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung ist eine zweistufige Zapfwelle

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mit einem Zahnkranz, der jeweils mit einem von zwei mit axialem Abstand konzentrisch auf der Welle angeordneten Antriebszahnrädern zusammengreift dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz im Verhältnis zu dem axialen Abstand der Antriebszahnräder so lang ist, daß der Zahnkranz in einer Zwischenstellung mit beiden Zahnrädern außer Eingriff ist, wenn die Welle aus einer Stellung, in der er mit einem der Zahnräder zusammengreift axial in eine Stellung bewegt wird, in der er mit dem anderen Zahnrad kämmt, und daß die Welle in jeder Eingriffsstellung gegen axiale Verschiebung relativ zu einem festen Teil durch ein Ringkugellager gesichert ist, das sich zwischen zwei relativ zueinander axial bewegbaren Teilen befindet, deren einer Alternativnuten für die Kugeln aufweist, die in der jeweiligen Nut durch ein Sicherungselement gehalten werden, das in Richtung der Ku^eIlagerung federbelastet und entgegen dieser Belastung verschiebbar ist, damit die Kugeln freigegeben und nach Axialbewegung der Teile relativ zueinander von der anderen Nut aufgenommen werden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden relativ zueinander axial bewegbaren Teile aus einem die Welle konzentrisch umgebenden axial unverschieblich auf ihr belästigten Lagergehäuse und einem Rohrgehäuse gebildet, das koaxial zu dem Lagergehäuse dieses eng umschließend vorgesehen ist, wobei das Lagergehäuse den Kugelring trägt, während das Rohrgehäuse an seiner inneren Umfangsflache die Alternativnuten für die Kugeln aufweist.

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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert". Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teiles des Antriebes einer erfindungsgemäßen Zapfwelle, wobei die zu beiden Seiten der Wellenachse liegenden Teile in verschiedenen Stellungen dargestellt sind,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 zur Darstellung des hinteren Wellenendes, wobei sich die Teile in einer der beiden Stellungen befinden und

Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei sich die Teile in der anderen der beiden Stellungen befinden.

Eine Zapfwelle 10 ist gemäß Fig. 1 mit einem Kranz von Zähnen bzw. Keilnuten 11 umgeben, der jeweils mit einem von zwei zur Welle konzentrischen Antriebszahnrädern 12, 13 in Eingriff bringbar ist. Im oberen Teil der Fig. 1 kämmt der Zahnkranz 11 mit dem verhältnismäßig hochtourigen Zahnrad 12, während er im unteren Teil mit dem verhältnismäßig langsamlaufenden Zahnrad 13 in Eingriff steht.

Die Zahnräder 12, 13 gehören zu einem Getriebesatz in einem Gehäuse 14 und dienen der AntriebsUbertragung zwischen einem ersten nicht gezeichneten Triebwerk des Schleppers und der Antriebswelle 10. Die Welle 10 erstreckt sich durch die Nabe 15 des Zahnrades 13 in das Gehäuse und in eine Lagerhülse 16 im hinteren Ende einer mit bezug auf den Schlepper nach vorne gerichteten Welle 17. Die Welle 17 steht über eine Kupplung 18 in dauernder Antriebsverbindung mit dem hochtourigen Zahnrad 12, das auf eine Nabe 19 der Kupp-

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lung l8 fest aufgekeilt ist, während die Zapfwelle durch die Nabe 19 hindurch frei in die Stellung ihrer verhältnismäßig langsamen Umdrehung ragt.

Die Nabe 15 ist durch Wälzlager 20, 21 auf der Zapfwelle 10 abgestützt und weist Keile 22 auf, die in Langsamlaufstellung der Welle mit den Zähnen 11 zusammengreifen, während in Schnellaufstellung der Welle Keile 23 der Nabe I9 mit den Zähnen 11 in Eingriff stehen. In der Lagerhülse 16 sind Wälzlager 24, 25 untergebracht, die das Ende der Welle 10 aufnehmen. Das Lager 2k ist immer in Aktion, während das Lager 25 nur in Schnellaufstellung der Zapfwelle wirksam ist.

Gemäß Fig. 2 und 3, die den Aufbau des äußeren oder rückwärtigen Endes der Zapfwelle 10 darstellen, ist ein die Welle 10 abstützendes Lagergehäuse JO axial an der Welle befestigt und kann selbsttätig in einem Rohrgehäuse 32 zwei Stellungen einnehmen, die aus Fig. 2, 3 hervorgehen und die Langsam- bzw. Schnelllaufstellungen der Welle festlegen. Das Lagergehäuse 30 weist gleichmäßig über seinen Außenumfang verteilt angeordnete Kugellagerkäfige 33 auf. An der inneren Umfangsfläche des Rohrgehäuses 32 sind zwei axial hintereinanderliegende Ringnuten 3^* 35 vorgesehen, in die die Kugeln 33 jeweils eingreifen und vermitteln können, daß die Welle sich mit der Geschwindigkeit dreht, die sich durch den Zusammengriff des Zahnkranzes 11 der Welle mit dem Zahnrad 12 bzw. dem Zahnrad I3 ergibt. Wenn die Kugeln 33 - wie in Fig. dargestellt - in der Ringnut 35 liegen, kämmt der Zahnkranz 11 mit dem Zahnrad 12, während ein Umlaufen der Kugeln 33 in der Ringnut 3^ einen Zusammengriff des Zahnkranzes 11 mit dem Zahnrad 13 zur Folge hat (Fig. 3)· Das Lagergehäuse 3 besitzt zwei Ringkammern,

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die sich nach vorne bzw. hinten öffnen und von einer radial gerichteten Wand 36 getrennt werden, welche den Boden der jeweiligen Kammer bildet und in einer abgesetzten Vertiefung an ihrem inneren Umfang einen im Querschnitt C-förmigen Dichtungsring 37 trägt, der gegen die Welle 10 anliegt. Die nach vorne öffnende Kammer nimmt ein Ringkugellager 38 auf, dessen innerer Laufring 39 auf der Welle dadurch gesichert ist, daß er mit einer Seite gegen eine Schulter der Welle anliegt, während sein anderes Ende von einer in die Welle eingelassenen Federklammer 40 gehalten wird. Der äußere Laufring 41 des Lagers 38 wird einerseits durch eine Ringschulter in dem Winkel zwischen dem Gehäuse 30 und der Wand der nach vorne öffnenden Kammer und andererseits durch eine in diese Wand eingelegte Federklammer 42 in dem Gehäuse 30 gehalten. Das Ringkugellager 38 verhindert auf diese Weise axiale Bewegungen des Lagergehäuses 30 relativ zur Welle 31·

Die Welle ist in der nach hinten öffnenden Kammer des Lagergehäuses von einer Sicherungshülse 43 umgeben, die von einer Feder 44, welche in einer Ringausnehmung des hinteren äußeren Umfanges der Hülse liegt, gegen die Wand 36 gedrückt wird. Das hintere Ende der Feder 44 stützt sich an einer Federklammer 45 ab, die in den inneren Umfang der Wand der nach hinten öffnenden Kammer eingelassen ist. Die Sicherungshülse 43 wird an ihrer Umfangsfläehe durch Evolventenverzahnungen 55 der Hülse 43 und des Gehäuses 30 gehalten. Das Lagergehäuse 30 wird mittels eines Heftbolzens 56 mit dem Rohrgehäuse 32 fest verbunden, der mit einer in der äußeren Peripherie des Gehäuses 30 vorgesehenen Axialnut zusammenwirkt. Eine in der Mitte offene Scheibe 46 umgreift das rückwärtige vorstehende Ende der Hülse 43 und liegt gegen das hintere Ende des

Lagergehäuses 30 an. Die Scheibe wird durch eine Federklammer 47 auf der Hülse 43 gehalten.

Die Sicherungshülse 43 weist an ihrem vorderen Außenumfang eine Umfangsnut 48 auf, die Platz für die Kugeln 33 schafft, damit diese von der Nut 34 bzw. 35 getrennt werden können, wenn der Zusamtnengriff der Zapfwelle mit den Zahnrädern 12 oder I3 geändert werden soll. Zur Durchführung einer solchen Wellenverstellung wird die Scheibe 46 nach hinten gezogen, wobei sie die Sicherungshülse 43 entgegen der Wirkung der Feder 44 mit- ^ nimmt. Die Kugeln 33 gleiten in die Nut 48, wenn die ™ Hülse 43 genügend vorgezogen worden ist. Der Gehäuseblock 30 und die Welle 10 bewegen sieh sodann mit der Sicherungshülse 43 und der Scheibe 46 relativ zum Rohrgehäuse 32 derart, daß die Kugelkäfige zu den jeweiligen Nuten 3²J-* 35 ausgerichtet werden können, in die die Kugeln hineingedrückt werden, wenn die Hülse 43 von der Feder 44 so weit verschoben wird, bis die Scheibe 46 das hintere Ende des Lagergehäuses 30 wieder berührt. Bei der letzten Bewegung der H'ise werden die Kugeln über die Schrägfläche 49 der Nut in die zu den Kugelkäfigen ausgerichtete Nut 34 bzw. 35 gedrängt. M

Die Schmierung der Kugelkäfige und Laufringe wird durch eine Balgdichtung 50 zwischen der Scheibe 46 und dem Rohrgehäuse 32 sowie einem Nippel 51 ermöglicht. In den Fig. 2 bzw. 3 sind unterschiedliche Wellenenden 52, 53 gezeichnet, die jedoch zu/ der Wellenverstellung nicht beitragen und keinen Teil der Erfindung ausmachen.

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Claims

Ansprüche

Zweistufige Zapfwelle mit einem Zahnkranz, der Jeweils mit einem von zwei mit axialem Abstand konzentrisch auf der Welle angeordneten Antriebszahnrädern zusammengreift, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zahnkranz (11) im Verhältnis zu dem axialen Abstand der Antriebszahnräder (12, 13) so lang ist, daß der Zahnkranz (11) in einer Zwischenstellung mit beiden Zahnrädern außer Singriff ist, wenn die Welle (10) aus einer Stellung, in der er mit einem der Zahnräder (12, zusammengreift axial in eine Stellung bewegt wird, in der er mit dem anderen Zahnrad (12, I3) kämmt, und daß die Welle (10) in jeder Eingriffsstellung gegen axiale Verschiebung relativ zu einem festen Teil durch ein Ringkugellager gesichert ist, das sich zwischen zwei relativ zueinander axial bewegbaren Teilen befindet, deren einer Alternativnuten (34, 35) für die Kugeln (33) aufweist, die in der jeweiligen Nut {J>k, 35) durch ein Sicherungselement (43) gehalten werden, das in Richtung der Kugellagerung federbelastet und entgegen dieser Belastung verschiebbar ist, damit die Kugeln freigegeben und nach Axialbewegung der Teile relativ zueinander von der anderen Nut aufgenommen werden.
2. Zapfwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden relativ zueinander axial bewegbaren Teile aus einem die Welle (10) konzentrisch umgebenden axial unverschieblich auf ihr befestigten Lagergehäuse (30) und einem Rohrgehäuse (32) gebildet sind, das koaxial zu dem Lagergehäuse (30) dieses eng umschließend vorgesehen ist,

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wobei das Lagergehäuse(30) den Kugelring (33) trägt, während das Rohrgehäuse (32) an seiner inneren Umfangsflache die Alternativnuten (34, 35) für die Kugeln (33) aufweist.
3. Zapfwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugeln (33) in mit gleichmäßigem Abstand über den Umfang des Lagergehäuses verteilt angeordneten Käfigen gelagert sind.
4. Zapfwelle nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (30) zwei nach entgegengesetzten Seiten gerichtete Ringkammem aufweist, die von einer radialen Wand (36) getrennt sind, welche den Boden jeder Kammer bildet, von denen eine ein Ringkugellager (38) der Welle (10) umschließt.
5· Zapfweile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in der anderen Kammer das Sicherungselement (43) untergebracht ist, das als die Welle (10) umgebende Ringhülse gestaltet ist.
6. Zapfwelle nach Anspruch 5» dadurch g e kennzei chnet, daß das Sicherungselement in Richtung der radialen Wand (36) federbelastet ist.
7. Zapfwelle nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Sicherungselement mittels auf seiner Umfangsflache vorgesehener Keilnuten geführt ist, die mit entsprechenden Keilnuten in der anderen Kammer des Lagergehäuses (30) zusammenwirken.

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8. Zapfwelle nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Axialnut in der äußeren Umfangsflache des Lagergehäuses (30) zusammenwirkender Heftbolzen (56) das Lagergehäuse zu dem Rohrgehäuse in Umfangsrichtung festhält.
9· Zapfwelle nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (43) eine Scheibe (46) trägt, die seine manuelle Verschiebung entgegen der Federbelastung erleichtert.
10. Zapfwelle nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (43) eine Umfangsnut (48) aufweist, die die Kugeln (33) aufnimmt, damit diese zur Verstellung der Welle (10) aus den Alternativnuten (34, 35) entfernbar sind.
11. Zapfwelle nach Anspruch IC, dadurch gekennzeichnet , daß die Umfangsnut (48) des Sicherungselementes (43) mit einer Schrägfläche (49) versehen ist, die nach Verstellung dec Welle (IO) die Rückkehr der Kugeln (33) in die jeweilige Nut (34, 35) erleichtert.

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