DE2902557C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentbegrenzungs-Kupplung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einer bekannten Kupplung dieser Art (DE-PS 25 40 489),
bei der das Schaltglied ein relativ zu den Kupplungsteilen
drehbarer Schaltring ist, kann die Kupplung nach dem Anspre
chen auf eine Überlastung nur dadurch wieder eingerückt wer
den, daß der Schaltring manuell gedreht oder über eine Brem
se so lange gehalten wird, bis seine Mitnehmeransätze und
die Halteglieder wieder einrasten. Zum erneuten Schließen
der Kupplung muß daher entweder der angetriebene Kupplungs
teil durch Abschalten des Antriebs stillgesetzt oder eine
speziell vorgesehene Bremse betätigt werden. Das Abschalten
des Antriebs mit anschließender Einstellung der Kupplung von
Hand ist insbesondere im Schlepperbetrieb von Landmaschinen
zeitraubend. Eine zusätzliche Bremse erfordert einen beacht
lichen konstruktiven Aufwand besonders für den Fall, daß
eine Fernbedienung möglich sein soll, wofür außerdem auch
einiges Geschick notwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße
Kupplung so auszubilden, daß der nach Eintritt einer Überla
stung vom antreibenden Kupplungsteil abgekuppelte Kupplungs
teil automatisch mittels Drehzahlsenkung wieder angekuppelt
werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzungs-Kupplung
werden die Stellglieder, die zum erneuten Ankuppeln des ab
gekuppelten Kupplungsteiles unter Federkraft verschoben wer
den müssen, entgegen der Federkraft durch Fliehkraft bela
stet, so daß sie oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl des
antreibenden Kupplungsteiles das Schaltglied nicht über die
ihnen zugeordnete Anlagefläche verschieben können. Ist die
Drehzahl unter den vorgegebenen Wert abgesunken, so ist die
Fliehkraft entsprechend geringer und die Stellglieder werden
von der dann überwiegenden Federkraft derart gegen die Anla
geflächen des Schaltgliedes gedrückt, daß das Schaltglied
mit entsprechender Druckbelastung an dem abgekuppelten Kupp
lungsteil entlangläuft, dabei abgebremst wird und schließ
lich mit seinen Mitnehmeransätzen in die Rastausnehmungen
des abgekuppelten Kupplungsteiles gelangt, wobei die an den
Führungsflächen entlang gleitenden Stellglieder das Schalt
glied in die Raststellung schieben. Die Bedienung zum
Schließen der Kupplung nach dem Ansprechen auf Überlastung
ist daher sehr einfach. Es braucht nur die Drehzahl des an
treibenden Kupplungsteiles gesenkt zu werden, was beispiels
weise im Schlepperbetrieb von Landmaschinen vom Fahrersitz
aus problemlos möglich ist. Für die Belastung der Stellglie
der mit Fliehkraft ist kein nennenswerter konstruktiver Auf
wand erforderlich.
Es ist bei Kraftfahrzeuggetrieben bekannt, eine mechanische
Kupplung und eine hydraulische Turbokupplung automatisch
über einen Fliehkraftregler abwechselnd zwischen die Motor
welle und die Getriebeausgangswelle zu schalten (DE-AT-PS
1 57 034). Um den Ansprechwert des Fliehkraftreglers verän
dern zu können, sind die Fliehgewichte von einer einstellba
ren Zugfeder belastet. Diese Feder wirkt nur auf die
Schwenkarme der Fliehgewichte. Sie erzeugt keine Verschiebe
bewegung der zum Umschalten vorgesehenen Stellglieder, die
durch ein Gelenkgestänge gebildet sind, das über eine
Steuerscheibe direkt von dem Fliehkraftregler betätigt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher
erläutert, von denen die Fig. 2 bis 5 die bekannte Kupplung
nach dem Gattungsbegriff darstellen, um die Funktion der er
findungsgemäßen Kupplung nach Fig. 6 besser verständlich zu
machen. Es zeigen
Fig. 1 einen Schlepper mit angebauter Bodenbearbeitungs
maschine, schematisch in Seitenansicht,
Fig. 2 die bekannte Drehmomentbegrenzungs-Kupplung im
Axialschnitt,
Fig. 3 von der Kupplung nach Fig. 2 ausschnittsweise und
in Abwicklung den antreibenden und den angetrie
benen Kupplungsteil und das Schaltglied in einge
kuppelter Stellung, mit Darstellung des Halte
gliedes,
Fig. 4 eine Abwicklung entsprechend Fig. 3 mit Darstel
lung eines Stellgliedes,
Fig. 5 das Schaltglied in Ansicht auf die Führungsbahnen
für die Halte- und Stellglieder,
Fig. 6 die erfindungsgemäße Kupplung in einer Abwicklung
mit Darstellung des Stellgliedes entsprechend
Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine Bodenbearbeitungsmaschine 1, die mit einem
Dreipunktanbaubock 2 an die Hebevorrichtung 3 eines Schlep
pers 4 angebaut ist. Die Hebevorrichtung 3 hat wie üblich
zwei Unterlenker 5 und einen längenveränderbaren Oberlenker
6. Die Bodenbearbeitungsmaschine wird von der Zapfwelle 7
des Schleppers über eine Gelenkwelle 8 angetrieben, die an
die Eingangswelle 8 a des Getriebes der Maschine angeschlos
sen ist. Die Gelenkwelle 8 ist mit der Zapfwelle 7 über eine
Drehmomentbegrenzungs-Kupplung 9 gekuppelt, deren angetrie
bener Kupplungsteil 11 einen Flansch 13 aufweist, der mit
einem Flansch 12 der Gabel 10 des Gelenkes der Gelenkwelle 8
mittels Bolzen 14 verschraubt ist (Fig. 1 und 2). Auf die
Zapfwelle 7 ist ein antreibender Kupplungsteil 15 aufgescho
ben, der aus einer Nabe 16 mit Innennutung und einem Flansch
18 beseht. Die Nabe 16 ist mit dem angetriebenen Kupplungs
teil 11, 13 über einen Ring 17 drehbar und axial unver
schiebbar verbunden. Im Flansch 18 sind nahe am Umfang drei
jeweils um 120° gegeneinander versetzte Bohrungen 19 vorhan
den, in denen als Halteglieder je eine Kugel 20 liegt. Die
Kugeln sind in Richtung auf den angetriebenen Kupplungsteil
11, 13 durch eine Tellerfeder 21 belastet, die an der Nabe
16 mit einem Sicherungsring 22 abgestützt ist. Außerdem sind
in dem Flansch 18 drei weitere Bohrungen 23 vorhanden, die
ebenfalls jeweils um 120° gegeneinander versetzt und zur
Aufnahme je eines Stiftes 24 vorgesehen sind. Die Stifte 24
dienen als Stellglieder. Sie sind in Richtung auf den ange
triebenen Kupplungsteil 11, 13 durch je eine Feder 25 bela
stet. Die Federn 25 sind gegen die Tellerfeder 21 abge
stützt. Zwischen den Kupplungsteilen 11, 13 und 15, 16, 18
und koaxial zur Drehachse 26 der Kupplung ist ein als
Schaltring 27 ausgeführtes Schaltglied angeordnet. Fig. 5
zeigt den Schaltring in Ansicht von der Antriebsseite der
Kupplung aus. Die Fig. 3 und 4 sind Abwicklungen von Radial
schnitten im Bereich einer Kugel 20 bzw. eines Stiftes 24,
wobei die Tellerfeder 21 und die Feder 25 schematisch darge
stellt sind. In der Stirnfläche des Schaltringes 27 (Fig. 5)
sind für die Kugeln 20 drei Führungsbahnen 28 vorhanden, die
jeweils durch eine Vertiefung 29 mit endseitig anschließen
den Schrägflächen gebildet sind, wobei die eine Schrägfläche
eine Auflauffläche 30 bildet, die in eine Mulde 32 mit kuge
liger Aufnahme für die Kugel 20 mündet. Die andere Schräg
fläche geht in einen erhöhten Bereich 31 über, der an die
Mulde 32 der benachbarten Führungsbahn angrenzt. Für die
drei Stifte 24 ist in der Stirnfläche des Schaltringes 27 je
eine von drei Ausnehmungen 33 vorgesehen, die an ihrem einen
Ende jeweils mit einer Führungsfläche, die von einer schrä
gen Auflauffläche 34 gebildet ist, in eine ebene Fläche
übergehen, die an die nächste Ausnehmung angrenzt. Bezogen
auf die Führungsbahnen 28 liegen die Ausnehmungen 33 radial
weiter innen. Die andere Stirnfläche des Schaltringes 27
weist mehrere Mitnehmeransätze 36 auf, die in der eingekup
pelten Betriebsstellung der Kupplung in Ausnehmungen 37 des
Flansches 13 eingerastet sind und zusammen mit diesen Aus
nehmungen Mitnehmer bilden. Der Schaltring 27 ist in Rich
tung auf den Flansch 18 des antreibenden Kupplungsteiles
durch Federn 38 belastet, die gegen den Flansch 13 des ange
triebenen Kupplungsteiles abgestützt sind (Fig. 2 und 3).
Im eingekuppelten Betriebszustand der Kupplung liegen die
Kugeln 20 unter der Wirkung der Tellerfeder 21 in den zuge
hörigen Mulden 32, und die Stifte 24 greifen unter dem Druck
ihrer Belastungsfedern 25 in die Ausnehmungen 33 ein, wobei
sie an der einen Endfläche 48 der jeweiligen Ausnehmung 33
anliegen. Der Schaltring 27 wird über die Kugeln 20 von dem
Flansch 18 in Drehrichtung D mitgenommen. Über die Mitnehmer
36, 37 ist zugleich die Antriebsverbindung zwischen dem
Schaltring 27 und dem Flansch 13 hergestellt.
Wenn das von der Kraft der gegebenenfalls einstellbaren Tel
lerfeder 21 und der Anzahl der Kugeln 20 abhängige, maximal
zu übertragende Drehmoment überschritten wird, z.B. beim
Auftreffen von Bodenbearbeitungswerkzeugen auf einen Stein,
werden die Kugeln 20 gegen den Druck der Tellerfeder 21 in
ihre Führungsbohrungen gedrückt und laufen über den erhöhten
Bereich 31 der Führungsbahn 28 hinaus in die Vertiefung 29.
Dadurch können die Federn 38 den Schaltring 27 in Richtung
auf den Flansch 18 des antreibenden Kupplungsteiles drücken,
so daß die Mitnehmeransätze 36 aus den Ausnehmungen 37 aus
rasten und der Schaltring 27 in bezug auf den Flansch 13 des
angetriebenen Kupplungsteiles frei drehbar ist. Bei weiter
hin aufrechterhaltenem Antrieb für den antreibenden Kupp
lungsteil kann daher der angetriebene Kupplungsteil zum
Stillstand kommen, so daß die Werkzeuge und die Getriebe der
Maschine gegen Überlastung geschützt werden.
Zum erneuten Schließen der Kupplung muß der Schaltring 27
relativ zu dem antreibenden Kupplungsteil 15, 16, 18 gedreht
werden, damit er wieder in die Position gelangt, in der die
Kugeln 20 in die Mulden 32 eingerastet sind. Bei der bekann
ten Ausführung der Kupplung mit der Anordnung der Stifte 24
nach Fig. 4 wird hierfür der Schaltring 27 entweder bei
stillgesetztem Antrieb von Hand gedreht oder bei noch lau
fendem Antrieb mittels einer mechanischen oder magnetisch
gesteuerten Bremse abgebremst, wobei die Stifte 24 über die
Auflaufflächen 34 auf die ebenen Flächen 35 gelangen und den
Schaltring gegen den Flansch 13 drücken, bis die Kugeln 20
und die Mitnehmer 36, 37 ihre Mitnahmeposition wieder er
reicht haben. In diesem Moment fallen die Stifte 24 unter
dem Druck der Federn 25 wieder in die Ausnehmungen 33 ein.
Um das Verschieben des Schaltringes 27 in Richtung auf den
Flansch 13 zu ermöglichen, haben die Federn 25 eine größere
Federspannung als die Federn 38.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplung nach Fig. 6 sind die Aus
nehmungen 33 im Schaltring 27 durch einen Boden 64 begrenzt,
gegen den das freie Ende des jeweiligen Stiftes 24 anliegt
und der daher eine Anlagefläche für den Stift bildet. Der
Stift 24 hat eine Schulter 65, die in einem zylindrischen
Gehäuse 66 liegt und mit einer Druckfeder 74 gegen eine
Stützfläche 67 des Gehäuses 66 abgestützt ist, so daß der
Stift 24 in Richtung auf den Schaltring 27 gedrückt wird.
Die Feder 25 entspricht in ihrer Funktion der Feder 25 nach
Fig. 4 und drückt an der der Stützfläche 67 gegenüberliegen
den Seite gegen das Gehäuse 66, das dadurch ebenfalls in
Richtung auf den Schaltring 27 federbelastet ist. An der
Stützfläche 67 liegt außerdem das freie Ende 68 eines radia
len Armes 69 an, der zu einem Winkelhebel gehört und um eine
Achse 70 schwenkbar ist. Die Achse 70 liegt parallel zu
einer Tangente an die Umfangsfläche des Flansches 18 des an
treibenden Kupplungsteiles in einer Gabel 71, die an dem
Flansch 18 befestigt ist. Der andere Hebelarm 72 ist nach
außen gerichtet und trägt an seinem Ende einen Massenkör
per 73.
Beim Antrieb des Kupplungsteiles 15, 16, 18 mit üblicher
Zapfwellendrehzahl ist der Hebelarm 72 unter der Zentrifu
galkraft radial ausgerichtet, so daß das Ende 68 des Hebel
armes 69 die Feder 25 etwas zusammendrückt.
Das Entkuppeln bei Überlastung geschieht prinzipiell wie im
Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, wobei aber die Stifte
24 beim Einlaufen der Kugeln 20 in die Vertiefungen 29 wegen
des Bodens 64 der Ausnehmungen 33 ausweichen müssen, um das
axiale Verschieben des Schaltringes 27 zu ermöglichen. Hier
für ist die Spannung der Federn 38 größer als diejenige der
Federn 74.
Wird der Antrieb der Schlepperzapfwelle abgeschaltet, so
verringert sich die Drehzahl und damit die auf die Massen
körper 73 wirkende Zentrifugalkraft. Infolgedessen können
die Federn 25 die zugehörigen Gehäuse 66 in Richtung des
Pfeiles E (Fig. 6) verschieben, wodurch die Stifte 24 den
Schaltring 27 in Richtung auf den angetriebenen Kupplungs
teil 11, 13 drücken. Da bei verminderter Drehzahl die Aus
gleichswirkung der Massenkörper 73 herabgesetzt ist oder
ganz entfällt, können nun die Federn 25 den Schaltring gegen
die Kraft der Federn 38 an den Flansch 13 anlegen, wodurch
der Schaltring zunächst abgebremst wird und sich relativ zu
dem antreibenden Kupplungsteil 15, 16, 18 drehen kann, bis
die Ansätze 36 in die Ausnehmungen 37 einrasten und die Ku
geln 20 in die zugehörigen Mulden 32 einfallen. Die Drehmo
mentbegrenzungs-Kupplung hat dann wieder ihre eingekuppelte
Betriebsstellung.
Die Massenkörper 73 sind so dimensioniert, daß die Kupplung
erst nach einer bestimmten Verringerung der Drehzahl wieder
zu schließen ist, wobei die herabgesetzte Drehzahl so ge
wählt wird, daß sie kleiner ist als die der Minimaldrehzahl
des Schlepperantriebsmotors entsprechende Zapfwellendreh
zahl. Dadurch wird ein ungewolltes Schließen der Kupplung
nach Überlastung ohne Abschalten des Antriebs vermieden.
Claims (5)
1. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung, insbesondere zur Verwen
dung als Überlastkupplung in der Antriebsverbindung zwi
schen der Eingangswelle einer Landmaschine und einer
Schlepperzapfwelle, bei der die beiden Kupplungsteile
mittels mindestens eines Schaltgliedes gekuppelt sind,
das Mitnehmeransätze zum Eingriff in Rastausnehmungen des
angetriebenen Kupplungsteiles sowie Führungsflächen für
Halte- und Stellglieder aufweist, die in dem antreibenden
Kupplungsglied verschieblich angeordnet und in Richtung
auf die Eingriffsstellung des Schaltgliedes federbelastet
sind, derart, daß das Schaltglied bei Überschreiten eines
vorgegebenen Drehmomentes in eine Freilaufstellung ver
schieblich ist, aus der es unter Gleitbewegung der Halte
und Stellglieder entlang der Führungsflächen in die Ein
griffsstellung rückführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß den Stellgliedern (24) an dem
Schaltglied (27) außer den Führungsflächen (34) jeweils
eine Anlagefläche (64) zugeordnet ist, die in der Frei
laufstellung des Schaltgliedes (27) im Verschiebeweg des
zugehörigen Stellgliedes (24) liegt, und daß die Stell
glieder (24) entgegen der Federkraft über das antreibende
Kupplungsteil (15, 16, 18) durch Fliehkraft belastet
sind, derart, daß bei Absinken der Drehzahl des antrei
benden Kupplungsteiles (15, 16, 18) unter einen vorgege
benen Wert die Rückführung des Schaltgliedes (27) über
die federbelasteten Stellglieder (24) im Zusammenwirken
mit den Anlageflächen (64) des Schaltgliedes (27) ausge
löst wird.
2. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (34) als
schräge Auflaufflächen für die Stellglieder (24) aus
geführt sind und jeweils an die zugehörige Anlagefläche
(64) angrenzen.
3. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft durch einen
als Fliehgewicht wirksamen Massenkörper (73) erzeugt ist,
der an dem antreibenden Kupplungsteil (15, 16, 18) beweg
lich gelagert ist.
4. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, bei der das Schaltglied ein relativ zu den Kupp
lungsteilen drehbarer Schaltring ist und die Schaltglie
der als Schaltstifte ausgeführt sind, die jeweils in eine
am Schaltring vorhandene Ausnehmung eingreifen, deren
einer Rand die Führungsfläche für den zugehörigen Schalt
stift bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (64) für die
Schaltstifte (24) jeweils durch den Boden der zugehörigen
Ausnehmung (33) gebildet ist.
5. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Massenkörper (73) über
einen Hebelarm (69) auf eine Stützfläche (67) des Stell
gliedes (24) wirkt, die von einer Druckfeder (25) bela
stet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Representative=s name: JACKISCH, W., DIPL.-ING., PAT.-ANW. KERKHOF, M., R |
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