DE2321544A1

DE2321544A1 - Kupplungsstueck fuer den anschluss an eine zapfwelle

Info

Publication number: DE2321544A1
Application number: DE2321544A
Authority: DE
Inventors: James H Bornzin
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1973-11-29
Also published as: GB1425886A; CA963280A; US3822951A; JPS4949046A; FR2187050A5

Description

₈ Hünchen 5,21- April 1973

. Cati O. S^oepke. Erhardtstraße 8 II/dl

Patentanwälte Telefon 240675

D-9386-

International Harvester Company '

40I₃ North Michigan Avenue ,

Chicago, Illinois 60611, USA

Kupplungsstück für den Anschluß an eine Zapfwelle

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungsstück für den Anschluß einer Gelenkwelle an das Ende einer Zapfwelle unter Verwendung einer mit der Gelenkwelle endseitig verbindbaren Aufstecknabe mit zylindrischem Außenumfang und Keilzahn-Innenprofil.

Kupplungsstücke bekannter Bauart bestehen aus einer Aufstecknabe5 die teleskopartig auf das Ende der Gelenkwelle aufgeschoben und unter Pedervorspannung mit dieser verbunden wird. Um die Kupplung mit einer Zapfwelle oder einer Antriebswelle zu lösen, muß die Aufstecknabe entgegen der Pederspannung axial bewegt werden_a während das Keilzahnprofil am Zapfwellenende einerseits und am Innenumfang der Gelenkwelle andererseits zueinander ausgerichtet werden muß, bis die Enden dieser Wellen voneinander entkuppelt oder miteinander gekuppelt werden können. Da die Aufstecknabe in axialer Richtung bewegt werden muß, benötigt man eine zusätzliche Länge der Aufstecknabe_s welche die Gesamtlänge der miteinander zu kuppelnden ¥ellenenden entsprechend vergrößert. Nach der ÄSAE-Norm sind jedoch die Koppellängen zwischen dem Ende der Zapfwelle und der Dreipunktaufhängung wie folgt bestimmt:

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.■ - 2 -

232Ϊ54 4.

35.5 cm - bei 5^0 Upm

40.6 em bei i 3/8"-WeIIe und - 1 000 Upm ."" 50 ₃M cm bei 1 3A^ir-Welle und 1 000 üpra

Mindestens 10 em sollen jedoch, zusätzlich verfügbar sein, um die teleskopartige Verbindung zwischen Aufstecknabe und · •Zapfwelle zu ermöglichen. " :

Die axiale Sicherung zwischen Aufstecknabe und Zapfwellenende wird im übrigen bei den bekannten Bauarten durch einen Schiebestift herbeigeführt, der die Äufstecknabe sehnenarfcig durchsetzt und in einer auf der Zapfwelle vorgesehenen. Kingnut tangentenartig anliegt. Dieser Schiebestiffc erfordert an der Aufstecknabe eigens angeformte Flanschhälften mit einer Bohrung zur Aufnahme dieses Stiftes« Bei längerem eebrauch rostet dieser Schiebestift meist ein und läßt sich schwer lösen. Ohne aufgeschobenem Schutztrichter¹ verursacht dieser Stift mit den ihn aufnehmenden Flansehhaiften während des Umlaufes eine erhöhte ,Unfallgefahr für eine danebenstehende Bedienungsperson.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Kuppeln einer beliebigen Gelenkwelle mit-dem Zapf Wellenanschluß zu; vereinfachen _g: die axiale Sicherung hierbei zu verbessern und die· Unfallgefahr de3? miteinander gekoppelten Wellenteile während des Umlaufes zu_: vermeiden:«

Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäÄ dadurch gelöst _s, daß '-'.' an dem mit der Zapfwelle kuppelbaren. Teil der Aufstecknabe am Umfang: verteilt radial gerichtete Ausnehmungen .. angeordnet sindj in die gleitbeweglich verschiebbare Rastmittel eingelassen sind_s die im zusammengekuppelten Zustand in eine Ringnut der Zapfwelle eingreifen _s und die durch, einen sie außen umgebenden_s in Bezug auf die Äufstecknabe unter· Federvorspannung verdrehbaren Spannring

aus ihrer Eingriffsstellung lösbar sind.

Durch den am"Umfang der Aufstecknabe außen aufsitzenden Spannring lassen sich Aufstecknabe und Zapfwelle durch einfaches Verdrehen des Spannringes miteinander kuppeln bzw. voneinander lösen, ohne"daß Teile notwendig sind, die in axialer Richtung bewegt werden müssen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des Kupplungsstückes sind am Umfang des Spannringes Taschen vorgesehen, in die im entkuppelten Zustand die unmittelbar^in die Ringnut eingreifenden, als Kugeln ausgebildeten Rastmittel zurückweichen, und die iia Umfangsrichtung auf einer Seite mit Auflaufflächen versehen sind, durch welche die Kugeln beim Verdrehen des Spannringes in Bezug auf die Aufstecknabe radial einwärts gedrängt werden.

In weiterer Ausgestaltung läßt sich der Spannring durch einen ihn außen umgebenden Gehäusering mit einer daran vorgesehenen Verriegelungsvorrichtung verdrehen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert; in der Zeichnung zeigt

Pig. 1 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine an das Zapfwellenende anzuschließende Gelenkverbindung vor dem Einkuppeln;

Fig. 2 ein Querschnitt des Kupplungsstückes in vergrößertem Maßstab entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ein Längsschnitt des Kupplungsstückes entlang ν der Linie III-III in Fig. 2.

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Fig:. ¹IA, 4B_s 4C teilweise Schnittdarstellungen durch das

Kupplungsstück im Bereich der Verr^gelungs-Vorrichtung bei unterschiedlichen Stellungen der Teile des Kupplungsstückes.,

Das in Fig. 1 dargestellte Kreuzgelenk 2 ist an seinem einen Ende mit einer Aufstecknabe 3 versehen/ deren Innenbohrung 4 ein aus Feder 5 und Nut 6 bestehendes Gegenprofil zum Aufstecken auf das entsprechende keilförmig profilierte Zapfwellenende aufweist.

An dem mit dem Zapfwellenende kuppelbaren Teil der Aufstecknabe 3 sind am Umfang verteilt vorzugsweise drei, radial gerichtete durchgehende Ausnehmungen 7 angeordnet, die die Innenbohrung 4 mit dem Außenumfang 8 verbinden. In jeder dieser Ausnehmungen 7 sind kugelförmig ausgebildete oder ähnlich geformte Rastmittel 10 gleitbeweglich verschiebbar eingelassen. .

Wie Fig. ΛΑ zeigt, greifen diese Rastmittel 10 im zusammengekuppelten Zustand in eine Ringnut 12 der Zapfwelle 13 beispielsweise eines in der Zeichnung nur angedeuteten Schleppers 15 ein. *

Das Ende der Zapfwelle 13 ist mit einem Keilzahnprofil16' versehen_a das mit dem Gegenprofil der Aufstecknabe 3 in kämmenden Eingriff gebracht werden kann. '

Die im Ausführungsbeispiel als Kugeln ausgebildeten Rastmittel 10 werden durch einen sie außen umgebenden Spannring 20 in der eingekuppelten Lage gehalten; Dieser Spannring 20 weist in entsprechender Anzahl am inneren Umfang verteilt Taschen 21 auf, in die ähnlich einem Bajonett-Verschluß die Kugeln radial nach außen ausweichen können, wenn der Spannring 20 "in Bezug auf die Aufstecknabe 3 verdreht wird, um die drehfeste Kupplung

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zwischen Gelenkwelle und Zapfwelle zu lösen, wie dies in Fig. 4B und 4C veranschaulicht ist. ·

Im Bereich dieser Taschen 21 ist der Spannring 20 von drei gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Radialbohrungen 23 durchsetzt, in die Riegelzapfen 25 gleitbeweglich verschiebbar gelagert sind, welche die Kugeln in die Ausnehmungen 7 radial einwärts drücken, bis sie an einem innen angeformten schulterförmigen Anschlag aufliegen und damit in der Ringnut 12 der Zapfwelle 13 eingreifen.

Um die Riegelzapfen 25 betätigen zu können, sie andererseits aber auch am Herausfallen aus den Radialbohrungen 23 zu hindern, ist Spannring 20 von einem Gehäusering 27 umgeben, dessen Befestigungsflansch 28 am Außenumfang 8 der Aufstecknabe 3 durch in Nuten 31, 32 eingelassene Sicherungsringe 29, 30 axial festgelegt ist. Gegen einen dieser Sicherungsringe 29 liegt auch der ,Spannring 20 an. -

Die Verdrehbarkeit des Gehäuseringes 27 gegenüber dem Spannring 20 läßt sich durch eine Verriegelungsvorrichtung blockieren. Diese Verriegelungsvorrichtung 35 besteht, wie die Fig. 4ä bis 4C zeigen, aus einem Druckknopf 36, der durch einen Dichtring 37 abgeschlossen in einer am Umfang des Gehäuseringes 27 vorgesehenen Ausnehmung 38 eingelassen ist. Diese Ausnehmung 38 ist als durchgehende Radialbohrung 40 ausgebildet, die radial außen einen Abschnitt 39 mit vergrößertem Durchmesser aufweist, der in den Außenumfang 42 des Gehäuseringes 27 mündet. Am inneren Ende des Druckknopfes 36 ist ein Betätigungsstift 44 angeformt, der bei entsprechend ausgerichteter Stellung zwischen Spannring 20 und Gehäusering 27 durch die Radialbohrung 40 hindurch gegen den Riegelzapfen

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gedrückt werden kann, wodurch dieser in die entsprechende Ausnehmung 7 radial einwärts geschoben wird.

Um Gelenkwelle und Zapfwelle miteinander zu verbinden, werden Gehäusering 27. und Spahnring20 zunächst in die in Pig. 4b wiedergegebene Lage gebracht, in der die Verriegelungsvorrichtung 35 mit einer der Riegelzapfen 25, - und wegen der gleichmäßigen Verteilung am Umfang - alle drei Riegelzapfen 25 mit den Kugeln der Rastmittel 10 zueinander ausgerichtet sind. In der Lage nach Fig.- 4B befindet sich die Kugel zwischen dem Anschlag 5O und dem bereits in der Ausnehmung 7 vorgeschobenen Riegelzapfen 25. Zweck— mäßigerweise besitzt das der Kugel gegenüberliegende Ende der Riegelzapfen 25 eine der Kuge!krümmung' angepaßte gewölbte Anlagefläche 52. In der Stellung der Pig. 4B ist das Kupplungsstüek für die Kupplung der Gelenkwelle mit der Zapfwelle vorbereitet. Beim Einkuppeln werden die Kugeln der Rastmittel 10 durch das Keilprofil der Zapf welle ±3 radial nach außen verschoben. Die mit den Kugeln ausgerichteten Riegelzapfen 25 werden hierbei ebenfalls nach außen und aus den Ausnehmungen J hinausgeschoben, wie dies Fig. kC veranschaulicht. Durch eine um den Äußenumfang"8 der Aufsteckriabe 3 herumgewickelte Torsionsfeder 55* dessen eines fende 56 sich in einer öffnung 57 in der Aufsteeknäbe 3 und dessen anderes Ende 58 sich in einer öffnung 59 im Spannring 20 abstützt, wird nunmehr entgegen der Wirkung dieser Feder der in die ausgerichtete Lage verdrehte Spannring 20 in Richtung des in Fig. 4C dargestellten Pfeiles im Uhrzeigersinnverschwenktv

Bei dieser Schwenkbewegung kommen die Kugeln der Rastmittel 1Ö gegen die die Taschen 21 einseitig begrenzenden Auf lauf flächen 60 zur Anlage. Sobald die Auf stecknäbe axial so weit vorgeschoben ist, daß die Kugeln mit der . Ringnut 12 der Zapfwelle 13 ausgerichtet sind und zumindest

die oberen Kugeln in diese Ringnut einfallen, werden durch die Auflaufflächen 60 sämtliche Kugeln radial einwärts gedrückt, so daß der Spannring 20 mit den Taschen 21 winkelversetzt zu der zuvor ausgerichteten Lage die in Fig. 4a wiedergegebene Lage einnimmt.

Diese Lage wird durch einaain Fig. 3 dargestellten, am Spannring-20 vorgesehenen Anschlag 63 fixiert, der mit einem an der Aufstecknabe 3 angeordneten Anschlag zusammenwirkt. In dieser Stellung verhindert die dem Außenumfang 8 der Aufstecknabe 3 angepaßte Innenfläche des Spannringes 20 ein Herausfallen der Kugeln. Gelenkwelle und Zapfwelle sind in dieser Stellung miteinander gekuppelt.

Um diese Bindung wieder zu lösen, braucht der Gehäusering 27 nur in beliebiger Richtung verdreht und gleichzeitig der Druckknopf 36 gedrückt zu werden, was zur Folge hat, daß die' abgerundete Spitze 65 des Stiftes 44 in die nächstliegende Radialbohrung 23 und auf den hierin ruhenden Riegelzapfen 25 einfällt. Die Bedienungsperson verdreht sodann den Gehäusering 27 beispielsweise in der in Fig. 4A gezeigten Pfeilrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn, und nimmt hierdurch entgegen der Wirkung der Feder 55 den Spannring 20 mit, bis unter fortgesetztem Drücken des Druckknopfes 36 der Riegelzapfen 25 mit einer der nächstliegenden Ausnehmungen 7 fluchtet. Man merkt dies daran, daß durch Druck auf den Druckknopf 36 der Riegelzapfen 25 mit seiner gewölbten Innen-. fläche 52 ein Stück in diese Ausnehmung 7 einfällt. In diesem Moment kann die Gelenkwelle von der Zapfwelle abgezogen werden. Das Keilzahnprofil l6 des Zapfwellenendes bewirkt nunmehr, daß die Kugeln und damit die Riegelzapfen 25 radial nach außen gedrückt werden, was weiterhin zur Folge hat, daß auch der Stift 44 geringfügig herausgedrückt wird. Hierdurch kommt der Spannring

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von der Wirkung der Feder 55 frei und schnellt in die in Fig. 2 gezeigte Lage, drückt mittels der Auflaufflächen 60 die Kugeln wieder radial einwärts und kommt erst zum Stillstand, wenn die Anschläge 63 und 64 ein- ander anliegen.

Das Eindrücken des Druckknopfes 36 kann auch entgegen der Wirkung einer Feder 100 erfolgen, die in der Radialbohrung 40 mit. vergrößertem Durchmesser eingelassen ist und sich am Boden dieser Bohrung abstützt.'Ein Anschlag 102 (Fig. 4C) verhindert hierbei, daß der Druckknopf herausfällt.

Im Ausführungsbeispiel sind an sich drei Rastmittel 10 und drei Riegelzapfen 25 vorgesehen. Für eine· sichere Verriegelung genügt' es jedoch auch, wenn nur ein Rastmittel mit einem einzigen Riegelzapfen zusammenwirkt, der dann von der Verriegelungsvorrichtung 35 betätigt wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. lKupp lungs stück für den Anschluß einer Gelenkwelle an

s Ende einer Zapfwelle unter Verwendung einer mit der Gelenkwelle endseitig verbindbaren Aufstecknabe mit zylindrischem Außenumfang und Keilzahn-Innenprofil, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Zapfwelle (13) kuppelbaren Teil der Aufstecknabe (3) am Umfang verteilt radial gerichtete Ausnehmungen (7) angeordnet sind, in die gleitbeweglich verschiebbare Rastmittel (10, 25) eingelassen sind, die im zusammengekuppelten Zustand in eine Ringnut (12) der Zapfwelle (13) eingreifen, und die durch einen sie außen umgebenden, in Bezug auf die Aufstecknabe (3) unter Pedervorspannung verdrehbaren Spannring (20) aus ihrer Eingriffsstellung lösbar sind.

2. Kupplungsstuck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, am Innenumfang des Spannringes (20) Taschen (21) vorgesehen sind, in die im entkuppelten Zustand die unmittelbar in die Ringnut (12) eingreifenden, als Kugeln ausgebildeten Rastmittel (10) zurückweichen, und die in Umfangsrichtung auf einer Seite mit Auflauf-. flächen (60) versehen sind,.durch welche die Kugeln beim Verdrehen des Spannringes (20) in Bezug auf die Aufstecknabe (.3) radial einwärts gedrängt werden.

3. Kupplungsstück nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (20) durch einen ihn außen umgebenden Gehäusering (27) mit einer daran vorgesehenen Verriegelungsvorrxchtung (35) verdrehbar ist.

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-ίο -*

4. Kupplungsstück nach Anspruch 3_s dadurch gekennzeichnet, daß der vom Gehäusering (27) mitgeführte Spannring (20) die Rastmittel ,betätigt, wenn die Verriegelungsvorrichtung (35) niit einer der in den Ausnehmungen (7) bewegbaren, als Kugeln ausgebildeten Rastmitteln (10) fluchtet.

5. Kupplungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Taschen (21) im Spannring (20) Radialbohrungen (23). zur gleitbeweglich verschiebbaren Aufnahme von als Riegelzapfen (25) ausgebildeten Rastmitteln angeordnet sind, die in der Entkupplungsstellung in fluchten-

' der Lage mit den als Kugeln ausgebildeten Rastmitteln (10) durch einen Stift (4-4) der Verriegelungsvorrichtung (35) zusammen mit den Kugeln, radial nach innen und durch Auflauf des Keilzahnprofils (16) der Zapfwelle (13) beim Ein- und Auskuppeln radial nach außen bewegbar sind«

6. Kupplungsstück nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang (8) der Aufstecknabe (3) eine sich an · dieser abstützende Torsionsfeder (55) angeordnet ist, die sich mit ihrem anderen Ende (56) am Spannring (20) abstützt und unter geringer Vorspannung den Spannring (20) derart in Bezug auf die Aufstecknabe (3) verdreht h^lt, daß die in den Taschen (21) befindlichen Riegel- . zapfen (25) sowie die Auflaufflächen (60) außerhalb der Ausnehmungen (7) zu liegen kommen„

7. Kupplungsstück nach Anspruch 6_s dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (35) einen am Umfang des Gehäuseringes (27) vorgesehenen.., nach innen betätigbaren Druckknopf (36) aufweist _s dessen daran angeformter Stift (44) manuell in die die Riegelzapfen (25) aufnehmenden Radialbohrungen (23) einführbar ist, in welcher

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Mitnahmestellung der Spannring (20) entgegen der Wirkung der Torsionsfeder (55) am Außenumfang (8) der Aufstecknabe (3) in die Ein- bzw. Auskuppelstellung bringbar ist, in der die Rastmittel (10_s 25) und der Stift (44) miteinander fluchten, wobei nach Niederdrücken und Loslassen des Druckknopfes (36) sich die Riegelzapfen (25) unter der Wirkung der Torsionsfeder (55) an der einen Umfangseite der Ausnehmungen (7) abstützen₉ bis die als Kugeln ausgebildeten Rastmittel (10) vom Keilzahnprofil (16) der Zapfwelle (13) beimEin- oder Auskuppeln radial auswärts gedrängt werden.

8. Kupplungsstück nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet_s daß die Ausnehmungen (7) als Radialbohrungen ausgebildet sind und am .inneren Ende mit einem einwärts abgesetzten schulterförmigen Anschlag (50) versehen sind, gegen den sich die als Kugeln ausgebildeten Rastmittel (10) in der Eingriffsstellung abstützen.

9. Kupplungsstück nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (36) der Verriegelungsvorrichtung (35) in einer Radialbohrung (40) mit gegenüber der Bohrung zur Aufnahme des Stiftes (44) vergrößertem Durchmesser eingelassen ist und eine ihn radial nach außen gegen am Umfang des Gehäuseringes (27) vorgesehene Anschläge (102) drückende Feder (100) vorgesehen ist.

10. Kupplungsstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (65) des Stiftes (44) abgerundet ist.

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11. Kupplungsstück nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Zapfwellenende entgegengesetzten Ende der Aufstecknat>e (3) die Außen- oder JEnnengabel eines Kreuzgelenkes (2) angeformt ist.

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