DE3001566A1

DE3001566A1 - Ueberlastkupplung zwischen einer welle und einer nabe

Info

Publication number: DE3001566A1
Application number: DE19803001566
Authority: DE
Inventors: Gerolf 7300 Esslingen Frantzheld; Rolf 7056 Weinstadt Heinrich
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1981-07-23

Description

"Überlastkupplung zwischen einer
Welle und einer Nabe" Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einer bekannten Überlastkupplung dieser Art (DE-AS 10 57 834) wird die Raste von einer trapezförmigen Nut gebildet, während das Druckstück in den Richtungen senkrecht zur Drehachse spielfrei in der Aufnahme der Welle geführt ist. Wegen der Trapezform der Raste und der spielfreien Führung des Druckstückes besteht bei dieser bekannten Überlastkupplung die Gefahr, daß bei Verwendung von mehrereren Kupplungsgliedern - bei dieser Kupplung ist eine Kugel als Kupplungsglied vorgesehen - daß nicht alle Kugeln in ihrer Einrückstellung gleichen Abstand zur Drehachse infolge Fertigungstoleranzen aufweisen, so daß das eine kegelförmige Eingriffsfläche für die Kugel aufweisende Druckstück nicht an allen Kugeln gleichmäßig anliegen kann.
Ausgehend von einer Überlastkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 besteht die der Erfindung zugrui liegende Aufgabe im wesentlichen darin, unter Verwendung von mehreren - vorzugsweise drei - Kupplungsgliedern die Beteiligung aller Kupplungsglieder an der Übertragung des Kupplungsmomentes sicher zu stellen.
Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der Überlastkupplung nach der Erfindung ist durch die nur in einer Drehrichtung wirksame Anordnung der Eingriffsflächen für die Ausrückstellung sowie durch die Führungsflächen zwischen Raste einerseits und Kupplungsglied andererseits zunächst gewährleistet, daß sich das Kupplungsglied zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen in den Richtungen der Führungsachse relativ zur Raste einstellen kann, wobei die Führungsflächen sicherstellen, daß sich hierbei die Lage der Raste relativ zur Führungachse nicht ändert. Wenigstens eine der beiden Eingriffsflächen zwischen Kupplungsglied und Druckstück ist üblicherweise zur Führungsachse geneigt ausgebildet, so daß das Druckstück infolge seiner zur Drehachse radialen Einstellbeweglichkeit auch dann in Eingriff mit allen drei Kupplungsgliedern gelangt, wenn letztere unterschiedliche Abstände zur Drehachse aufweisen.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Überlastkupplung nach der Erfindung zum Gegenstand.
Wie eine Überlastkupplung nach der Erfindung beispielsweise im einzelnen ausgebildet sein kann, ist im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsform für ein von der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetriebenes Antriebszahnrad für ein Hilfsaggregat - z.B. einen Kompressor - beschrieben. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 einen die Drehachse enthaltenden Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Überlastkupplung nach Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen zur Drehachse senkrechten Querschnitt durch die Überlastkupplung der Fig. 1 nach Linie 11-11, und Fig. 3 eine Draufsicht auf das eine Stirnende eines Kupplungsgliedes der Überlastkupplung von Fig. 1 in Pfeilrichtung III in Fig. 2.
Ein Antriebszahnrad 38 eines Kompressors ist über seine Nabe 5 auf einem zylindrischen Außenmantel 34 einer als Wellenstumpf ausgebildeten Welle 4 in den Drehrichtungen der Drehachse 7-7 gleitend gelagert. An ihrem einen Ende ist die Welle 4 mit einem Stirnzapfen 39 versehen, der in eine Gewindesackbohrung 40 am Ende 41 einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle 42 einer Brennkraftmaschine drehfest eingeschraubt ist. In dem zylindrischen Innenmantel 43 der Nabe 5 sind drei nutenartige Rasten 13 eingebracht, die parallel zur Drehachse 7-7 verlaufen. Von der entgegengesetzt zum Stirnzapfen 39 liegenden Stirnfläche 44 der Welle 4 geht eine in Form einer Sackbohrung ausgebildete Aufnahme 11 aus, die im Durchmesser zweifadi abgestuft und zentrisch zur Drehachse 7-7 angeordnet ist. In den inneren engen Abschnitt 45 der Aufnahme 11 münden drei zylindrische Führungen 6, deren Führungsachsen 8-8 senkrecht zur Drehachse 7-7 ausgerichtet sind. Die Führungen 6 nehmen jeweils ein mit einem korrespondierenden zylindrischen Führungsabschnitt 22 versehenes Kupplungsglied 9 auf, wobei die drei Kupplungsglieder 9 gemeinsam durch ein in der Aufnahme 11 angeordnetes Druckstück 12 in ihre jeweilige Einrückstellung 46 gebracht sind, in der die radial äußeren Stirnenin den 26 der Kupplungsglieder 9/die zugehörige Raste 13 eingreifen. Das mit den radial inneren Stirnenden 28 der Kupplungsglieder 9 zusammenarbeitende Druckstück 12 weist in den Richtungen senkrecht zur Drehachse 7-7 ein Spiel 21 gegenüber der Aufnahme 11 auf. Ein im mittleren Abschnitt 47 der Aufnahme 11 angeordnetes Tellerfederpaket 10 stützt sich an seinem einen Ende an einem Bund 48 des Druckstückes 12 und an seinem anderen Ende an einem in eine Umfangsnut 49 des mittleren Abschnittes 47 eingesetzten Sicherungsring 50 ab. Der äußere Abschnitt 51 der Aufnahme 11 ist mit Schlüsselflächen 52 zum Einsetzen eines Spannwerkzeuges ausgebildet. Eine zwischen den engen Abschnitt 45 und das Druckstück t2 eingesetzte Ringdichtung 30 grenzt einen inneren Raum 31 der Aufnahme 11 dichtend nach außen ab, der über einen Schmieröl-Versorgungskanal 32 der Welle 4 an das Schmiersystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Von dem Raum 31 gehen radiale Schmierkanäle 36 ab, deren Ausmündungen 35 am Außenmantel 34 der Welle 4 so angeordnet sind, daß sowohl der axiale Bereich 33 der Welle 4 für die Gleitlagerung der Nabe 5 als auch der axiale Bereich 37 der Welle 4, in dem die Kupplungsglieder 9 mit der Nabe 5 zusammenarbeiten, mit Schmieröl versorgt werden.
Die Kupplungsglieder 9 sind jeweils an ihrem radial äußeren Stirnende 26 mit einer Anfräsung 27 versehen, die symmetrisch zu einer die Führungsachse 8-8 enthaltenden Symmetrieebene 53-53 (Fig. 3) ausgebildet sind. Die Anfräsung 27 weist zwei von der Symmetrieebene 53-53 ausgehende und geneigt zur Führungsachse 8-8 ausgebildete Eingriffsflächen 15 sowie zwei von jeweils einer Eingriffsfläche 15 ausgehende Führungsflächen 18 auf. Die Führungsflächen 18 liegen in zur Symmetrieebene 53-53 parallelen Ebenen 22-22. Die Rasten 13 sind jeweils mit einer in der Drehrichtung 20 der Welle 4 gegenüber der Nabe 5 wirksamen und zur Führungsachse 8-8 geneigt ausgebildeten Eingriffsfläche 14 versehen, durch die das Kupplungsglied 9 bei Auftreten eines Überlastdrehmomentes an der Nabe 5 in seine bei 16 strichpunktiert angedeutete Ausrückstellung zurückgedrängt wird.
Jede der Rasten 13 ist weiterhin mit einer Führungsfläche 17 versehen, die mit der benachbarten Führungsfläche 18 der Anfräsung 27 zusammenarbeitet, etwa in der Ebene 22-22 liegt und die Nabe 5 in der Drehrichtung 19 der Welle 4 gegenüber dem Kupplungsglied 9 festlegt. Bei Fertigungstoleranzen zwischen den zusammenarbeitenden Eingriffsflächen 14 und 15 kann sich das Kupplungsglied 9 infolge der Führungsflächen 17,18 in den Richtungen der Führungsachse 8-8 relativ zur Raste 13 einstellen, ohne daß letztere ihre Lage in den Drehrichtungen relativ zur Führungsachse 8-8 ändert.
An ihrensradial inneren Stirnenden 28 sind die Kupplung glieder 9 mit einer weiteren Anfräsung 29 versehen, die symmetrisch zu einer die Führungsachse 8-8 enthaltenden Symmetrieebene ausgebildet sind, die mit der in Fig. 1 durch den Linienzug II-II angedeuteten Schnittebene zusammenfällt. Diese Symmetrieebene steht auf der Symmetrieebene 53-53 der anderen Anfräsung 27 senkrecht. In ihrer äußeren Form ist die Anfräsung 29 mit der Anfräsung 27 identisch, sie weist mithin zur Führungsachse 8-8 geneigt ausgebildete Eingriffsflächen 15 sowie in zur Symmetrieebene parallelen Ebenen liegende Führungsflächen 18 auf. Die dem Druckstück 12 benachbarte Eingriffs fläche 15 der Anfräsung 29 arbeitet mit einer korrespondierenden Eingriffsfläche 25 am Druckstück 12 zusammen, um das Kupplungsglied 9 in seine Einrückstellung 46 zu bringen. Die zur Füthrungsachse 8-8 geneigt ausgebildeten Eingriffsflächen 25 gehen in eine zur Drehachse 7-7 zentrale Abplattung 24 am inneren Stirnende 23 des Druckstückes 12 über, so daß in der Ausrückstellung 26 des Kupplungsgliedes 9 - in der das Druckstück 12 unter Zusammendrückung des Tellerfederpaketes 10 in seine bei 54 strichpunktiert angedeutete Ausrückstellung gebracht ist - die korrespondierenden Eingriffsflächen 15 sind und 25 außer Eingriff gebracht/und die Abplattung 24 an der benachbarten Führungsfläche 18 der Anfräsung 29 anliegt, wodurch die durch die korrespondierenden Eingriffsflächen 15 und 25 erzeugte, in Richtung der Führungsachse 8-8 wirkende Federkraftkomponente des Federpaketes 10 abgeschaltet ist und das Kupplungsglied 9 mithin nicht in seine Einrückstellung 46 zurückschnappen kann. Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer einzelner Tellerfedern zu dem Tellerfederpaket 10 ist ein relativ flacher Verlauf der Federkennung erreicht.

Claims

Patentansprüche tl.,Überlastkupplung zwischen einer Welle und einer Nabe, bei der ein im einer zur Welle drehfesten Führung in den Richtungen einer zur Drehachse senkrechten Führungsachse beweglich geführtes Kupplungsglied durch ein in der einen Richtung der Drehachse unter der Wirkung von federnden Einrückmitteln stehendes und in beiden Richtungen der Drehachse beweglich in einer Aufnahme der Welle angeordnetes Druckstück in eine zur Nabe drehfeste Raste einrückbar und wenigstens eine der korrespondierenden Eingriffsflächen von Raste und Kupplungsglied so zur Führungsachse geneigt ausgebildet ist, daß das Kupplungsglied unter dem Einfluß des die Wirkung der Einrückmittel überwindenden Überlastdrehmomentes der Nabe in eine Ausrückstellung zurückgedrängt wird1 in der die Nabe gegenüber der Welle drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (12) in den Richtungen senkrecht zur Drehachse (7-7) beweglich (Spiel 21) gegenüber der Welle (4) angeordnet ist und die Eingriffsflächen (14,15) für die Ausrückstellung (16) lediglich in der einen Drehrichtung (19) der Nabe (5) relativ zur Welle (4) wirksam angeordnet sind, und daß Raste (13) und Kupplungsglied (9) durch korrespondierende Führungsflächen (17,18) in den Richtungen der Führungsachse (8-8) relativ zueinander beweglich geführt sind und die Führungsflächen (17,18) die Nabe (5) ausschließlich in der anderen Drehrichtung (20) relativ zur Welle (4) unbeweglich festlegen.
2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (12) mit drei Kupplungsgliedern (9) zusammenarbeitet.
3. Überlastkupplung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r-c h g e k e n n z e i c h n e t daß der mit der Führung (6) zusammenarbeitende Bereich des (22)/Kupplungsgliedes (9) zylindrisch ist.
4. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (17,18) in zur Führungsachse (8-8) parallelen Ebenen (22-22) liegen.
5. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (12) an seinem mit dem Kupplungsglied (9) zusammenarbeitenden Stirnende (23) eine zur Drehachse (7-7) zentrische Abplattung (24) sowie von der Abplattung (24) ausgehende und zur Führungsachse (8-8) geneigt ausgebildete Eingriffsflächen (25) für den Eingriff am Kupplungsglied (9) aufweist.
6. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (9) an seinem der Raste (13) zugekehrten Stirnende (26) eine zu einer die Führungsachse (8-8) enthaltenden Symmetrieebene (53-53) symmetrisch ausgebildete Anfräsung (27) mit zwei vom Stirnende (26) ausgehenden, zur Führungsachse (8-8) geneigt ausgebildeten Eingriffsflächen (15) und zwei jeweils von einer Eingriffsfläche (15) ausgehenden Führungsflächen (18) aufweist.
7. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (9) an seinem anderen Stirnende (28) eine weitere Anfräsung (29) aufweist und beide Anfräsungen (27 und 29) sowohl zueinander gleich ausgebildet als auch mit ihren Symmetrieebenenen (53-53 und II-II in Fig. 2) zueinander senkrecht angeordnet sind.
8. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Druckstück (12) und Aufnahme (11) eine elastische Ringdichtung (30) eingesetzt und der durch die Ringdichtung (30) nach außen abgedichtete Raum (31) der Aufnahme (lot) sowohl mit einem Schmieröl-Versorgungskanal (32) als auch mit Schmierkanälen (36) verbunden ist, die in demjenigen axialen Bereich (33) des Außenmantels (34) der Welle (4) ausmünden, auf dem die Nabe (5) gelagert ist.
9. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Raste (13) zusammenarbeitenden Eingriffsflächen (15) des Kupplungsgliedes (9) und die Ausmündungen (35) der Schmierkanäle (36) im gleichen axialen Bereich (37) der Welle (4) liegen.
10. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (12) an einem aus mehreren in Reihe geschalteten Tellerfedern bestehendem Tellerfederpaket (10) abgestützt ist.