DE3012783C2 - Ausrückkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausrückkupp'ung zum

ίο Schutz von Antriebssträngen an Maschinen, insbesondere von Gelenkwellen zur Verbindung landwirtschaftlicher Arbeitsgeräte mit der Zapfwelle eines Schleppers, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, mit in Taschen der Kupplungsnabe geführ-

ij ten federbelasteten Mitnehmerkörpern, die mit keilförmig ausgebildeten Kopfteilen in sich radial nach außen verjüngende Ausnehmungen der Kupplungshülse eingreifen, wie eine solche bereits aus der DE-PS 11 12 351 bekannt ist.

Auch sind auf dem Prinzip der Kupplungsratsche arbeitende Ausrückkupplungen bekannt, bei denen die bei Ratschenkupplungen üblichen Nachteile, wie starke Geräuschbildung, Erwärmung und hoher Verschleiß, durch einen Umschalteffekt vermieden werden (DD-PS 8565). Bei der beschriebenen Ausrückkupplung greifen federbelastete Mitnehmerelemente, die hier als Kugeln ausgebildet sind und in einem Kupplungsteil geführt sind, in als Nuten ausgebildete Rasten des anderen Kupplungsteils ein. In den Tasten sind prismatische Füllstücke geführt, die, nachdem die als Mitnehmerkörper dienenden Kugeln durch Eintritt eines Überlastungsfalles aus den Nuten des anderen Kupplungsteils ausgetreten sind, über Fliehkraft radial nach außen gedrängt werden und die Nuten im Bereich der Mitnahmeposition für die Kugeln verschließen. Die Ausrückkupplung ist damit in den Freigang geschaltet, und die Kugeln überlaufen die Füllstücke, ohne daß die unangenehme, bei Ratschenkupplungen übliche Ratterwirkung eintritt.

An den äußeren Enden d«r Nuhs< sind Durchbrüche vorgesehen, mittels derer, mittels derer, durch Eingriff eines Werkzeugs, die Füllstücke wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden können, womit die Ausrückkupplung wieder die Drehmomentübertra gungsposition eingenommen hat.

Nachteilig bei der beschriebenen Ausführung ist, daß der Antrieb zum Zwecke des Wiedereinschaltens der Ausrückkupplung vollkommen abgeschaltet werden muß und ein manueller Eingriff zur Wiederherstellung

so der Drehmomentübertragungsposition notwendig ist.

Bei Einsatz einer derartigen Ausrückkupplung zum Schutz von Antriebssträngen zwischen einem Schlepper und einen landwirtschaftlichen Gerät würde das bedeuten, daß der Schlepperfahrer nach jedem Überla stungsfall absteigen müßte, um die Kupplung manuell wieder in die Arbeitsposition zu bringen. Insbesondere beim Bearbeiten eines Feldes, das mit vielen Steinen durchsetzt ist, würde sich daraus für den Schlepperfahrer eine unzumutbare Belastung ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf dem Ratschenprinzip arbeitende Ausrückkupplung zu schaffen, die bei Überschreitung eines vorgegebenen Nenndrehmomentes selbsttätig auf Durchlauf umschaltet und ohne manuellen Eingriff z. B. durch einfaches Absenken der Antriebsdrehzahl wieder in Drehmomentübertragiingsposition zurückschaltet, dabei einfach im Aufbau und dementsprechend kostengünstig in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelösi, daß

a) die Ausnehmungen der Kupplungshülse in Umfangsrichtung langer als die eingreifenden keilförmigen Kopfteile der Mitnehmerkörper ausgebildet sind,

b) die keilförmigen Kopfteile der Mitnehmer außen mit Abflachungen versehen sind,

c) in der Drehmomentübertragungsposition der in eingerücKter Kuppelstellung verbleibende Freiraum in den Ausnehmungen jeweils durch verschiebbare Steuerleisten ausgefüllt ist,

d) bei aus den Ausnehmungen ausgerasteten Mitnehmerkörpern der Verschiebeweg der Steuerleisten

in Umfangsrichtung gleich oder kleiner als die ^l-> Kopfweite der Abflachung ist.

Durch die in Umfangsrichtung gegebene Abstimmung zwischen der Länge der Ausnehmungen, dem Verschiebeweg der Steuerleisten und der Kopfweite der Abflachungen der Mitnehmerkörper wird bewirkt, daß die Steuerieisten nach Eintritt eines überlastungsfalies durch die Reibungskräfte zwischen den Sieuerleisten und den Mitnehmerkörpern in den Ausnehmungen in Drehrichtung mitgenommen und zur Anlage gebracht werden. Dadurch entsteht an der der Drehrichtung abgewandten Seite der Ausnehmungen ein Ausgleichsraum, der jedoch nicht groß genug ist, daß die Kopfteile der Mitnehmer hierin einfallen könnten. Auf der de>Drehrichtung zugewandten Seite der Ausnehmungen verbleibt jedoch ein Freiraum, der geometrisch ausreicht, daß die Kopfteile der Mitnehmerkörper um ein gewisses Radialmaß einfallen können, andererseits jedoch nicht so groß ist, daß die Kopf teile der Mitnehmerkörper bei mit Nenndrehzahl weiterlaufender Ausrückkupplung im Freiraum anschnäbeln könnten.

Hierdurch wird bewirkt, daß nach Eintritt eines Überlastungsfalles die Ausrückkupplung mit stark vermindertem Moment weiter umläuft Alle vorgenannten, bei Ratschenkupplungen üblichen Nachteile werden damit durch die Erfindung vermieden.

Bei Absenken der Drehzahl ist es den Kopfteilen der Mitnehmerkörper dahingegen möglich, in den der Drehrichtung zugewandten Freiräumen anzuschnäbeln und die Steuerleisten entgegen der Drehrichtung in den Ausnehmungen zurückzudrängen, was durch die beim Antrieb von Landmaschinen üblichen starken Drehschwingungen begünstigt wird, wodurch die Ausrückkupplung sich selbsttätig wieder in Drehmomentübertragungsposstion umschaltet

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der in der Drehmomentübertragurigsposition verbleibende Freiraum in den Ausnehmungen durch jeweils zwei beidseitig vom Kopfteil der Mitnehmerkörper angeord- κ nete Steuerieisten ausgefüllt.

Eine derartige Ausbildung der Ausrückkupplung hat den Vorteil, für Antriebe verwendbar zu sein, die in beiden Drehrichtungen wirksam sein können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung stehen die Steuerleisten an der der Drehrichtung abgewandten Seite zur Kupplungsnabe hin um ein Maß a aus den Ausnehmungen vor.

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Steuerleisten von den Kopfteilen der Mitnehmerkörper form- hs schlüssig in die Du^rchlaufposition umgesteuert werden. Damit ist eine Abhängigkeit von sich eventuell durch Schmierung oder ähnlichen ändernden Reibungsverhältnissen innerhalb der Ausrückkupplung vermieden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Dicke der Steuerleisten in der ihnen jeweils zugeordneten Drehrichtung zunehmend ausgebildet (Winkel a, F ig. 2).

Durch die keilförmige Ausgestaltung der Steuerieisten erfahren diese durch die von den Kopfteilen der Mitnehmerkörper auf sie übertragenen Federkraft eine in Drehrichtung wirkende Kraftkomponente.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Steuerieisten in radialer Richtung dicker als die Tiefe der Ausnehmungen ausgebildet und die Steuerieisten jeweils mit einer in Umfangsrichtung von der Mitte der Ausnehmungen wegweisenden, die innere Ringfläche der Kupplungshülse wenigstens teilweise überdeckenden Nase versehen.

Eine derartige Ausführung hat den Vorteil, daß die Kopfteile der Mitnehmerkörper beim Durchlaufen der Ausrückkupplung nicht an der Innenwand der Kupplungshülse entlanggleiten, sondern sich an der Innenseite der Steuerieisten bzw. deren Ne:^n abstützen. Damit wird jeder Verschleiß an der Kupp'.ungshülse vermieden, so daß gegebenenfalls eine partielle Härtung der Kupplungshülse an der Lauffläche entfallen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein erster Teil der Ausnehmungen mit verschiebbaren Steuerieisten versehen, und ein zweiter Teil ist von Ausnehmungen mit einer der Form der Kopfteile der Mitnehmerkörper entsprechenden öffnung versehen.

Dadurch, daß ein Teil der Ausnehmungen ohne Sieuerfunktion ausgebildet ist, kann ein den jeweiligen Anforderungen entsprechendes Restmoment eingestellt werden.

Von weiterem Vorteil ist, daß durch das teilweise Aufrechterhalten der vollen Ratschenfunktion das Wiedereinschalten erleichtert wird, wodurch wiederum die Anforderungen an die Herstellungstoleranzen herabgesetzt werden können.

Das teilweise Weglassen der Steuerfunktionen kann in einer einseitig aufgebauten Ausrückkupplung durch entsprechende Ausbildung eines Teils der Ausnehmungen der Kupplungshülse oder bei hintereinandergeschalteten Ratschenreihen durch entsprechende Ausbildung der Ausnehmungen an einer oder mehrerer dieser Ratschenreihen vorgesehen sein.

Zur Verminderung der Verschleißanfälligkeit und zur Erzielung einer weicheren Charakteristik können die Abflachungen der keilförmigen Kopfteile vorteilhaft leicht abgerundet ausgebildet sein.

Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Pig. I einen abgewickelten Teilschnitt durch die Ausrückkupplung in der Drehmomentübertragungsposition,

Fi g. 2 in der linken Hälfte die Überlaufstellung eines Mitnehmerkörpers, in der rechten Hälfte die Ausgangsposition für das Wiederumschalten in die Drehmomeraübertragungspoaition,

Fig,3 einen Querschnitt durgh eine Ausrückkupplung mit zwei in der Drehmomentübertragunjsposition beidseitig vom Kopfteil der Mitnehmerkörper angeordneten Steuerieisten, in der oberen Hälfte ist die Drehmomentübertragungsposition dargestellt, in der unteren Hälfte die Pnase des Umschaltens der Ausrückkupplung von der Freigang- in die Drehmomentübertragungsposition,

Fig. 4 eine Ausrückkupplung mit Steuerleisten, die mit die Abflachung des keilförmigen Kopfteils der Mitnehmer teilweise übergreifenden Absätzen versehen sind.

Pig. 5 einen Halbquerschnitt durch eine Ausrückkupplung, bei der der Kopfteil der Mitnehmerkörper mit einer leicht gerundeten Endfläche ausgebildet ist und die Steuerleisten mit einer die innere Ringfläche der Kupplungshülse wenigstens teilweise überdeckenden Nase versehen sind,

F i g. 6 einen Schnitt durch eine Ausrückkupplung, die obere Hälfte, die Mitnehmerkörper in der Funktion als Steuernocken, die untere Hälfte, die Mitnehmerkörper in der Funktion als reine Arbeitsnocken darstellend,

Fig. 7 einen abgewickelten Teilschnitt, bei dem eine Ausnehmung der Kupplungshülse durch aneinanderstoßende Fülleisten dem Kopfteil eines Mitnehmerkörpers angepaßt ist.

F i g. δ einen Längssctmtii durch eine aus meiirereri Ratschenreihen aufgebaute Ratschenkupplung.

Die in der F i g. 1 als treibendes Teil angenommene Kupplungsnabe 2 ist an ihrem äußeren Umfang mit Taschen 10 versehen, in denen Mitnehmerkörper 5 durch eine Feder 7 radial nach außen beaufschlagt gehalten sind. Die gegenüber der Kupplungsnabe 2 drehbar gelagerte Kupplungshülse 1 ist mit umfangsverteilten. sich radial nach außen verjüngenden Ausnehmungen 4 versehen, in die die keilförmigen Kopfteile 6 der Mitnehmerkörper S zur Drehmomentübertragung eingreifen. Der in den Ausnehmungen 4 nach Eingriff der keilförmigen Kopfteile 5 verbleibende Freiraum wird in der Drehmomentübertragungsposition durch die .Steuerleisten 3,3', 3" oder 3'" ausgefüllt.

Bei Eintritt eines Überlastungsfalles wird die Kupplungshülse I abgebremst bzw. schlagartig festgehalten, wodurch die Mitnehmerkörper 5 aufgrund der Formgebung der keilförmigen Kopfteile 6 sowie der Ausnehmungen 4 aus letzteren radial nach innen ausgeschoben werden. Die jeweils von der der Drehrichtung abgewandten Seite her nachfolgenden Mitnehmerkörpern 5 verschieben die Steuerleisten 3 von der der Drrhrichiung abgewandten Seite in den Ausnehmungen 4 zu den der Drehrichtung zugewandten Seiten der Ausnehmungen 4. Der sich hierdurch an der der Drehrichtung abgewandten Seite bildende Ausgleichsraum 8 in den Ausnehmungen 4 ist aufgrund des vorgegebenen Verschiebeweges der Steuerleisten 3 kiemer als die Abflachungen 9 an den keilförmigen Kopfteilen 6 der Mitnehmerkörper 5. Hierdurch können die Mitnehmerkörper 5 nicht in die Ausgleichsräume 8 einfallen, sonden. gleiten an diesen vorbei.

An der der Drehmomentübertragungsrichtung zugewandten Seite der Ausnehmungen 4 steht aufgrund der eingetretenen Verschiebung der Steuerleisten 3 nicht eine der Größe der keilförmigen Kopfteile 6 entsprechende Einfallöffnung zur Verfugung, sondern eine gegenüber der Abflachung 9 nur um weniges größere Öffnungsweite.

Bei Weiterdrehen der Kupplungsnabe 2 mit Nenndrehzahl reicht daher die durch die Feder 7 auf die Mitnehmerkörper 5 in Eingriffsrichtung aufgebrachte Kraft nicht aus. um die Mitnehmerkörper 5 so weit zu beschleunigen, daß sie in den verbliebenen Freiraum 12 wenigstens teilweise einfallen können. Die Ausrückkupplung dreht daher mit vermindertem Moment weiter.

Durch eine Verminderung der Nenndrehzahl wird die Zeit, die den Mitnehmerkörpern 5 zum Einfallen in die verbliebenen Freiräume 12 zur Verfügung steht, so weit vergrößert, daß die keilförmigen Kopfteile 6 der Mitnehmerkörper 5 wenigstens teilweise einfallen bzw. hier anschnäbeln können. Unier der Voraussetzung, daß die die Überlastung ausgelöst habende Ursache inzwischen beseitigt worden ist, fallen die keilförmigen Kopfteile 5 der Mitnehmerkörper 6 unter Verschiebung der Stejerleisten 3 entgegen der Drehrichtung in die Ausnehmungen 4 der Kupplungshülse 1 ein. Das

in Zurückschieben der Steuerleisten 3 wird durch die in Antrieben von landwirtschaftlichen Maschinen auftretenden Drehschwingungen begünstigt.

Neben der auf die Mitnehmerkörper 6 einwirkenden Federkraft ist der Längenunterschied des Freiraumes 12

r> zu den Abflachungen 9 mitbestimmend für die Einschaltdrehzahl.

In der linken Hälfte der F i g. 1 ist eine Steuerleiste 3' dargestellt, die um ein endliches Maß a radial nach innen aus der Kuppiungshüise i iieiauMagi. Eine deiätüge

:n Steuerleiste 3 wird formschlüssig von den Kopfteilen 5 der Mitnehmerkörper 6 aus der Drehmomentübertragungsposition in die Freigangposition verschoben.

Die linke Hälfte der Fig. 2 zeigt in Abwicklung das Überlaufen der Abflachung 9 eines keilförmigen

:~< Kopfteils 6 über den durch Verschiebung der Steuerleisten 3" sich einstellenden Ausgleichsraum 8 an der der Drehrichtung abgewandten Seite der Ausnehmungen 4. Die hie·.· dargestellte Steuerleiste 3" weist eine in Drehrichtung zunehmende Dicke entsprechend dem

in Winkel λ auf. wodurch zusätzlich zu der sich zwischen der Abflachung 9 und den Steuerieisten 3" einstellenden Reibung eine in Mitnahmerichtung wirkende Kraftkomponenie aufgebracht wird.

Die rechte Hälfte der F i g. 2 zeigt in Abwicklung das Stadium des Wiedereinschaltens der Ausrückkupplung in die Drehmomentübertragungsposition. Der keilförmige Kopfteil 6 des Mitnehmerkörpers 5 hat aufgrund verminderter Drehzahl Gelegenheit gehabt, in dem verbleibenden Freiraum 12 der Ausnehmung 4 anzu-

4n schnäbeln und ist jetzt in der Lage, unterstützt durch die vorhandenen Drehschwingungen, die Steuerleiste 3 entgegen der Drehrichtung so weit zu verschieben, daß der keilförmige Kopfteil 6 voll in den Freiraum 12 der Ausnehmung 4 einfallen kann.

In Fig. 3 ist im Querschnitt eine Ausrückkupplung dargestellt, bei der in jeder Ausnehmung 4 der Kupplungshülse beidseitig vom keilförmigen Kopfteil 6 der Mitnehmerkörper 5 je eine Steuerleiste 3 angeordnet ist. In dieser Ausführung ist die Ausrückkupplung in

der Lage, in beiden Drehrichtungen als Überlastratsche mit verringertem Freigangdrehmoment zu wirken. Die obere Hälfte der F i g. 3 zeigt die Ausrückkupplung in der Drehmomentübertragungsposition, die untere Hälfte die Anfangsphase des Umschaltens der Ausrückkupplung von der Freigang- in die Drehmomentübertragungsposition, wobei die Kupplungsnabe in der durch Pfeil gekennzeichneten Richtung dreht

In F i g. 4 ist ein Teilschnitt einer Abwicklung einer Ausrückkupplung dargestellt, bei der die Steuerleisten 3'" mit in Richtung auf die Kopfteile 6 der Mitnehmerkörper 5 angeordneten Ansätzen versehen sind, durch die der Verschiebeweg der Steuerleisten 3'" mitbestimmt wird.

Der in der Fig.5 als Halbschnitt dargestellte Querschnitt einer Ausrückkupplung ist mit Mitnehmerkörpern 5' ausgerüstet, deren Abflachung 9 leicht abgerundet ausgebildet ist

Die hier dargestellten Steuerieisten 3"" sind in

radialer Richtung dicker ausgebildet als es der Tiefe de ι Ausnehmungen 4 entspricht und ragen in einen zwischen der Kupplungshülsc I und der kupplungsniihe 2 angeordnet! Ringraum 16 hinein und weisen jeweils in Umfängst ichiung von der Mine dei Ausnehmuiij: 4 weg verlaufende Nasen 14 auf. durch die die innere Mantelfläche der Kupplungshiilse I wenigstens teilwei-.-•-überdeckt wird Die in Umfangsnehlung verlaufende Länge der Nasen ist dabei derart ausgebildet, daß in der abgeschalteten Position der zwischen zwei Nasen 14 sich bildende Freiraum nicht groß j.i_>nug ist. cl.il.l tli·· Mitnehmerkorpet j hier anschnäbeln könnten.

In der F-i g. h :si im Querschnitt eine Ausrückkiipp lung dargestellt, die die Kombination von der bi^lu; beschriebenen gesteuerten Rätst'!ienfunktion mn eine· herkömmlichen R.itsche dars'ellt.

Die obere Hälfte der l·' i g. h ^eigt die gesteuerte Ratschenausfiihrung, J ie untere Hälfte eine bekannte Vollratsche.

Die F-" i g. 6 ist lediglich als l'rinzipdarstelliing /ti betrachten, da man in der Praxis eine gleichmäßige Verteilung tier beiden Funktionen im gewünschten Verhältnis anstreben wird.

in F i g. 7 ist eine seh' wirtschaftliche Ausführung zum Aufbau einer kombinierten Sicherheitsratsche, bei dem die Ausnehmungen 4 der Kupplungshülsc 1 sämtlichst mit dem gleichen Querschnitt hergestellt werden und die 'olle Rnt«ehfnfunktinn durch Finlegen entsprechender IVilleisten Π erre ·. In wird.

Die ΓΊ g. 8 /curt eine'¹ Halblängsschnitl durch eine mehrreihige Ausrückkupplung, bei der the Möglichkeit besteh;, /um Frreichen tier Kombinationswirkung den ein/einen Reihen den Anforderungen angepaßt, eine der beiden obengenannten Funktionen zuzuschreiben.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Ausrückkupplung zum Schutz von Antriebssträngen an Maschinen, insbesondere von Gelenkwellen zur Verbindung landwirtschaftlicher Arbeitsgeräte mit der Zapfwelle eines Schleppers, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, mit in Taschen der Kupplungsnabe geführten federbelasteten Mitnehmerkörpern, die mit keilförmig ausgebildeten Kopfteilen in sich radial nach außen verjüngende Ausnehmungen der Kupplungshülse eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Ausnehmungen (4) der Kupplungshülse (1) in Umfangsrichtung länger als die eingreifenden keilförmigen Kopfteile (6) der Mitnehmerkörper (S) ausgebildet sind,

   b) die keilförmigen Kopfteile (6) der Mitnehmerkörpei-(5) außen mit Abflachungen (9) versehen sind,

   c) in der Drehmomentübertragungsposition der in eingerückter Kuppelstellung verbleibende Freiraum in den Ausnehmungen (4) jeweils durch verschiebbare Steuerleisten (3) ausgefüllt ist,

   d) bei aus den Ausnehmungen (4) ausgerasteten Mitnclimerkörpern (5) der Verschiebeweg der Steuerleisten (3) in Umfangsrichtung gleich oder kleiner als die Kopfweite der Abflachung (9) ist

   Z Ausrückkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   e) der in der Drehmomenf-bertragungsposition verbleibende Freiraum in den Ausnehmungen (4) durch jeweils zwei beidseitig vom Kopfteil (6) der Mitnehmerkörper (5) angeordnete Steuerleisten (3) ausgefüllt ist.

   3. Ausrückkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   f) die Steuerleisten (3') an der der Drehrichtuiig abgewandten Seite zur Kupplungsnabe (2) um ein Maß a aus den Ausnehmungen (4) vorstehen.

   4. Ausrückkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   g) die radiale Dicke der Steuerleisten (3") in der ihnen jeweils zugeordneten Drehrichtung zunehmend ausgebildet ist (Winkel «,Fig. 2).

   5. Ausrückkupplung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   h) die Steuerleisten (3"") in radialer Richtung dicker als die Tiefe der Ausnehmungen (4) ausgebildet sind,

   i) die Steuerleisten (3"") jeweils mit in Umfangsrichtung von der Mitte der Ausnehmungen (4) wegweisenden, die innere Ringfläche der Kupplungshülse (1) wenigstens teilweise über· deckenden Nasen (14) versehen sind.

   6. Ausrückkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

   k) ein erster Teil der Ausnehmungen (4) mit verschiebbaren Steuerleisten (3', 3", 3'" und 3"") versehen ist,

   ein zweiter Teil von Ausnehmungen (4 oder 13) mit einer der Form der Kopfteile (6) der Mitnehmerkörper (5) entsprechenden öffnung versehen ist.