DE4118099A1 - Kupplungs-brems-einheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Kupplungs-Brems- Einheit und insbesondere eineKupplungs-Brems-Einheit zur Verwendung mit einer Vorrichtung wie z. B. einem Rasenmäher.

In einer Kupplungs-Brems-Einheit dieses Typs ist die Kupplung normalerweise ausgerückt, um das Schneidmesser von der Antriebswelle des Motors zu trennen und ferner ist die Bremse normalerweise eingerückt, um eine Drehung des Messers zu verhindern. Wenn eine manuelle Kontrolle wie z. B. ein Sicherheitshebel betätigt wird, wird die Kupplung eingerückt und die Bremse freigegeben, um einen Antrieb des Messers zu ermöglichen.

Eine Kupplungs-Brems-Einheit dieses allgemeinen Typs ist in dem US-Patent No. 43 77 224 beschrieben. Bei dieser Einheit ist eine Eingangs-Nabe vorgesehen, welche mit der Antriebswelle des Motors des Rasenmähers rotiert, während eine Ausgangs-Nabe so gelagert ist, daß sie relativ zur Welle rotiert. Eine Reibscheibe ist so gekoppelt, daß sie mit der Ausgangs-Nabe rotiert und relativ zu dieser axial beweglich ist, und sie ist mittels einer Feder vorgespannt in Eingriff mit der Eingangs-Nabe. Wenn die Kupplung einge­ rückt ist, dreht die Eingangs-Nabe die Ausgangs-Nabe mit Hilfe der Reibscheibe.

Diese bekannte Vorrichtung umfaßt ferner ein Bremselement, das so gelagert, daß es axial beweglich relativ zum Eingangs­ element ist. Wenn der Sicherheitshebel manuell freigegeben wird, wird ein drehbares Betätigungselement in einer Rich­ tung geschwenkt, und es wirkt über eine Reihe von im Winkel beabstandeten Kugeln und bringt das Bremselement axial in Eingriff mit der Reibscheibe. Hierdurch wird eine Bremskraft auf die Ausgangs-Nabe ausgeübt und gleichzeitig wird die Reibscheibe außer Eingriff mit der Eingangs-Nabe gebracht, wodurch der Antrieb von der Eingangs-Nabe zur Ausgangs-Nabe unterbrochen wird. Wenn der Sicherheitshebel manuell betätigt wird, wird das drehbare Betätigungselement in entgegengesetzter Richtung geschwenkt und das Bremselement gibt die Reibscheibe frei, und diese überträgt Drehmoment von der Eingangs-Nabe auf die Ausgangs-Nabe.

Damit eine Kupplungs-Brems-Einheit der vorgehenden Art richtig funktioniert ist es erforderlich, daß das Bremselement gegen Drehung festgehalten wird. Es ist ferner notwendig, daß das Bremselement in Richtung auf das drehbare Betätigungselement vorgespannt ist, so daß wenn die Bremse freigegeben wird, das Bremselement die Kugeln in die richtigen Winkelpositionen zu­ rücksetzt für den nächsten Bremseingriffs-/Kupplungsausgriffs- Schritt. In der vorgenannten bekannten Kupplungs-Brems-Ein­ richtung wird eine Drehung des Bremselementes verhindert durch eine Mehrzahl von im Winkel beabstandeten Stiften oder Schrauben, die sich durch das Bremselement erstrecken und die in das untere Ende des Motors eingeschraubt sind. Schrauben­ federn sind teleskopartig über diese Schrauben geschoben, und sie werden gegen das Bremselement gedrückt, um das Letztere auf das drehbare Betätigungselement zu vorzuspannen.

Der Erfindung liegt nun allgemein die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungs-Brems-Einheit des vorgenannten Typs weiterzubilden, wobei die genannten, die Drehung verhindernden Schrauben, ver­ mieden werden sollen, trotzdem aber Federkräfte auf das Brems­ element aufgebracht werden können.

Hierzu ist eine Kupplungs-Brems-Einheit vorgesehen mit einer einzigen Anti-Rotations-Verbindung zum Verhindern der Drehung des Bremselementes und mit einer Mehrzahl von im Winkel beab­ standeten Federn getrennt von der Anti-Rotations-Verbindung, wobei diese Federn im Winkel ausgeglichene Kräfte auf das Bremselement ausüben können.

Vorzugsweise sind die Federn so angeordnet, daß die Gefahr einer Ansammlung von Gras-Schnitt an den Federn jedenfalls reduziert wird.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Kupplungs-Brems- Einheit nach der Erfindung zeigt, eingebaut auf der Antriebswelle eines typischen Rasen­ mähermotors.

Fig. 2 zeigt vergrößert im Schnitt einige Komponenten der Einheit nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht die Komponenten nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in einer Ansicht von unten die Komponen­ ten nach Fig. 2.

Fig. 5 zeigt einen Bolzen zur Verhinderung der Drehung des Bremselementes der erfindungsgemäßen Kupp­ lungs-Brems-Einheit.

Fig. 1 zeigt eine Kupplungs-Brems-Einheit 10 nach der Er­ findung. Obwohl eine solche Einheit vielfach verwendet wer­ den kann, eignet sie sich besonders in Verbindung mit dem Motor 11 eines Rasenmähers. Der Motor hat eine abwärts ge­ richtete Antriebswelle 12, die drehbar mittels eines Basis­ teiles oder eines Motorblockes 13 abgestützt und gelagert ist.

Ein nicht gezeigtes Schneidmesser wird durch die Welle rotierend angetrieben. Allgemein umfaßt die Einheit 10 ein Eingangselement oder eine Nabe 15, die mit einem radial vorstehenden Flansch 16 versehen ist. Die Eingangs- Nabe 15 ist auf die Antriebswelle 12 das Motors 11 aufge­ keilt oder anderweitig verbunden und auf dieser mittels einer Schraube 17 mit einem vergrößerten Kopf 18 gehalten. Die Schraube 17 verläuft durch die Nabe 15 und sie ist in die Welle 12 eingeschraubt, während ihr Kopf 18 auf dem unteren Ende eines Lagers 19 aufliegt und bewirkt, daß über das Lager die Eingangs-Nabe gegen das untere Ende der Welle gespannt wird.

Auf dem Lager 19 ist drehbar ein Ausgangselement oder eine Nabe 20 gelagert, das mit im Winkel beabstandeten Löchern 21 versehen ist. Nicht gezeigte Befestigungselemente, z. B. Schrauben sind in die Löcher 21 geschraubt, um das Messer mit der Ausgangs-Nabe 20 zu verbinden.

Zwischen der Nabe 20 und dem Flansch 16 der Nabe 15 ist eine Reibscheibe 25 eingebaut, die einen Ring 26 aus einem Reibmaterial hat, das auf ihrer oberen Seite befestigt ist. Die Reibscheibe 25 ist so gekoppelt, daß sie mit der Aus­ gangs-Nabe 20 rotiert, jedoch axial relativ zu dieser ver­ schiebbar ist mit Hilfe von im Winkel beabstandeten Fingern 27 (von dem nur ein Finger sichtbar ist), die integral mit und herabhängend von der Reibscheibe ausgebildet sind und die gleitend in Schlitze passen, welche im Außenumfang der Aus­ gangs-Nabe ausgebildet sind. Mit Hilfe der Finger kann die Reibscheibe 25 in Drehrichtung mit der Ausgangs-Nabe 20 gekoppelt werden, sie erlauben jedoch, daß die Reibscheibe sich axial bezüglich der Ausgangs-Nabe verschieben kann.

Eine Schraubenfeder 28 ist zwischen der Ausgangs-Nabe 20 und der Reibscheibe 25 zusammengedrückt bzw. eingespannt, und sie drückt die Letztere aufwärts, um das Reibmaterial 26 gegen den Flansch 16 der Nabe 15 anzupressen. Wenn das Reibmaterial in Eingriff mit dem Flansch steht, wird durch die Reibscheibe 25 die Nabe 15 mit der Nabe 20 gekoppelt, um eine Drehung des Messers zu bewirken.

Oberhalb der Eingangs-Nabe 15 ist ein Bremselement 30 angeordnet, das mit einem ringförmigen Flansch 31 ver­ sehen ist, der in Eingriff mit dem Reibmaterial 26 auf der Reibscheibe 25 treten kann. Das Bremselement 30 ist so gehalten, daß es sich abwärts von der Position nach Fig. 1 verschieben kann und wenn das Bremselement ab­ wärts verschoben wird, drückt der Flansch 31 die Reib­ scheibe 25 abwärts, wodurch das Reibmaterial 26 vom Flansch 16 der Eingangs-Nabe 15 frei kommt und dadurch der Antrieb zwischen der Eingangs-Nabe 15 und der Aus­ gangs-Nabe 20 unterbrochen wird. Gleichzeitig wirkt der Flansch 31 gegen das Reibmaterial 26, um die Drehung der Reibscheibe 25 und der Ausgangs-Nabe 20 zu verzögern und dadurch das Messer bis zum Halt abzubremsen. Wenn das Bremselement 30 aufwärts verschoben wird, wird die Brems­ kraft gegen das Reibmaterial aufgehoben und außerdem drückt die Feder 28 die Reibscheibe aufwärts, wodurch das Reib­ material gegen den Flansch 16 der Eingangs-Nabe 15 angedrückt und dadurch der Antrieb wieder eingeschaltet wird.

Eine Aufwärts- und Abwärtsverschiebung des Bremselementes 30 wird bewirkt durch Drehen eines drehbaren Betätigungselementes 35. Hier umfaßt das Betätigungselement einen tassenförmigen zentralen Abschnitt 36 (Fig. 2), der ein Lager 37 aufnimmt, das seinerseits auf der Eingangs-Nabe 15 abgestützt und axial auf dieser mit Hilfe eines Schnappringes 38 (Fig. 1) ge­ halten ist. Das Lager 37 stützt somit das Betätigungselement 35 zur drehbaren Bewegung relativ zur Eingangs-Nabe 15 ab.

Ein radial auswärts vorspringender Flansch 39 (Fig. 2) ist integral mit dem oberen Ende des tassenförmigen Abschnittes 36 des Betätigungselementes 35 ausgebildet und seine untere Seite ist mit einer Mehrzahl (z. B. 3) von im Winkel beab­ standeten Nuten 40 (Fig. 2 und 3) ausgestattet, die allgemein in Umfangsrichtung mit einer gleichen Anzahl von Nuten 41 (Fig. 2 und 4) in der oberen Seite des Bremselementes 30 ausgerichtet sind. Eine sphärische Kugel 42 ist in jedem Paar ausgerichteter Nuten 40 und 41 und sandwichartig zwischen dem Bremselement 30 und dem dreh­ baren Betätigungselement 35 angeordnet. Ein dünner Käfig 43 ist ebenfalls zwischen dem Bremselement und dem Betätigungs­ element eingebaut, und er nimmt alle drei Kugeln auf, um einen festen Winkelabstand zwischen den Kugeln beizubehalten.

Die zusammenwirkenden Nuten 40 und 41 sind mit schräg ver­ laufenden Flächen oder Rampen versehen in einer Weise, daß, wenn die Betätigungseinrichtung 35 in einer Richtung gedreht wird, die Kugeln 42 gegen das Bremselement 30 angedrückt wer­ den und das Letztere nach unten drücken, um die Kupplung 16, 26 auszurücken und die Bremse 26, 31 zu betätigen. Wenn das Be­ tätigungselement in entgegengesetzter Richtung geschwenkt wird, kann das Bremselement nach oben verschoben werden, um die Kupplung einzurücken und die Bremse zu lösen.

Bei einem typischen Rasenmäher wird die Drehung des Betäti­ gungselementes 35 bewirkt mittels der Bewegung eines Sicher­ heitshebels (nicht gezeigt), der benachbart zum Handgriff des Rasenmähers angeordnet ist. Das Betätigungselement ist mit einem langgestreckten Arm 45 versehen, der operativ mit dem Sicherheitshebel verbunden ist. Wenn der Sicherheitshebel freigegeben wird, wird das Betätigungselement 35 mittels einer nicht gezeigten Torsionsfeder in eine Richtung gedreht, um die Kupplung 16, 26 auszurücken und die Bremse 26, 31 zu betätigen. Wenn der Sicherheitshebel manuell betätigt und ge­ halten wird, wird das Betätigungselement in einer Richtung gedreht, um die Kupplung einzurücken und die Bremse zu lösen.

Ein Finger 46 (Fig. 2) wird vom Betätigungselement nach unten beaufschlagt und greift oder paßt in ein bogenför­ miges Fenster 47 im Bremselement 30, um die Drehung des Betätigungselementes auf einen begrenzten Bereich zu be­ schränken.

Damit das Bremselement 30 eine Bremskraft auf die Reibschei­ be ausüben kann, ist es erforderlich, daß das Bremselement gegen Drehung gehalten wird. Nach der Erfindung ist hierzu eine einzige Anti-Drehung-Verbindung 50 vorgesehen zwischen dem Motorblock 13 und dem Bremselement 30. Dieses Anti-Rotations- Element 50 besteht hier aus einer einzigen Schraube oder ei­ nem Bolzen, der ein relativ kurzes Gewindestück 51 (Fig. 5) an einem Ende hat und einen vergrößerten sechseckigen Kopf 52 an seinem entgegengesetzten Ende sowie eine glatte und relativ lange Schulter 53 zwischen dem Gewinde und dem Kopf. Der Bolzen 50 wird einfach eingebaut durch Einsetzen der Schulter 53 durch einen Schlitz 54 (Fig. 3 und 4) in das Bremselement 30 und Einschrauben des Gewindeschenkels 51 in ein Sackloch 55 (Fig. 1) im Motorblock 13. Da nur eine Schraube 50 verwendet wird, um eine Drehung des Bremsringes 30 zu verhindern, werden Kosten und Arbeitszeit gegenüber bisherigen Ausführungsformen mit mehreren Gewindelöchern und mehreren Bolzen eingespart.

Die Kupplungs-Brems-Einheit 10 ist ferner mit Federn 60 (Fig. 2 und 3) versehen, um das Bremselement 30 nach oben auf das Betätigungselement 35 zu zu drücken und diese Federn sind getrennt von dem Bolzen 50 und vorzugsweise so angeord­ net, daß die Gefahr einer Ansammlung von Gras-Schnitt auf den Federn reduziert wird. In der vorliegenden Ausführungs­ form sind drei Schrauben-Druckfedern vorgesehen, die in glei­ chen Abständen um die obere Seite des Betätigungselementes 35 zwischen dessen Nuten 40 eingebaut sind. Eine langge­ streckte Klaue oder Zunge 61 ist integral mit der oberen Bindung jeder Feder verbunden, und er streckt sich nach durch den Federkörper hindurch und endigt in einem aufwärts gebogenen Haken 62. Der Federkörper jedoch Feder sitzt auf der Oberseite des Betätigungsflansches 39 auf, während die Zunge sich nach unten erstreckt durch einen langgestreckten Schlitz 63 (Fig. 3) im Flansch und durch einen allgemein in Umfangsrichtung fluchtenden langgestreckten Schlitz 64 (Fig. 4), der im Bremselement 30 ausgebildet ist, wobei ferner im Käfig 43 entsprechende Öffnungen für die Durch­ führung der Zungen vorhanden sind. Der Haken 62 am unteren Ende jeder Zunge 61 greift in und erfaßt eine Bohrung 65, die im Bremselement 30 angrenzend an den Schlitz 64 ausge­ bildet ist, um die Feder zu verankern und die Feder vorzu­ belasten und unter Druck zu halten.

Wenn das Bremselement 30 nach abwärts verschoben wird durch Drehung des Betätigungselementes 35 und durch die Nockenwir­ kung der Kugeln 42 werden die Federn 60 noch weiter zusammen­ gedrückt. Wenn somit das Betätigungselement 35 danach in ent­ gegengesetzter Richtung gedreht wird, ziehen die Federn 60 das Bremselement 30 nach oben auf das Betätigungselement zu, um die auf den Reibbelag-Ring 26 wirkende Kraft zu lösen. Die zwangsweise Aufwärtsbewegung des Bremselementes veranlaßt die Nuten 41, die Kugeln 42 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu drängen, in welcher die Kugeln sich während der Beaufschlagung das Bremselementes bewegt haben, und es werden somit die Kugeln zurückgesetzt in die richtigen Winkel­ positionen in den Nuten 40 und 41, um erneut das Bremselement nach unten beaufschlagen zu können beim Einleiten der näch­ sten Bremsfolge.

Obwohl die Kupplungs-Brems-Einheit 10 nur einen einzigen Bol­ zen zur Drehungsverhinderung aufweist, üben die drei Federn 60 im Winkel ausgeglichene Kräfte auf das Bremselement 30 aus. Da sie oberhalb des Betätigungselementes 35 liegen, werden die Federn, jedenfalls im wesentlichen, gegen Gras-Schnitt und dgl. Abfall geschützt.

Claims (6)

1. Kupplungs-Brems-Einheit für eine Maschine mit einem Basiselement und einer rotierenden Antriebswelle, die von dem Basiselement ausgeht, wobei die Einheit ein Eingangselement hat, das mit der Welle rotiert, ferner ein Ausgangselement, das so gelagert ist, daß es relativ zur Welle drehbar ist, eine Reibscheibe, die mit dem Ausgangselement rotiert und axial relativ zu diesem verschiebbar ist, Einrichtungen, um die Reibscheibe axial in Reibungseingriff mit dem Eingangs­ element zu drücken, damit das Eingangselement das Aus­ gangselement über die Reibscheibe in Drehung versetzt, einem Bremselement, das axial relativ zum Eingangs­ element beweglich ist, jedoch eine Drehung des Ein­ gangselementes relativ zum Bremselement erlaubt, einem rotierenden Betätigungselement, einer Mehrzahl von im Winkel beabstandeten Kugeln zwischen dem Be­ tätigungselement und dem Bremselement, wobei die Kugeln aufgrund einer Drehung des Betätigungselementes in einer Richtung betätigt werden, um das Bremselement axial in Eingriff mit der Reibscheibe zu drücken, und das Bremselement zu veranlassen, die Reibscheibe axial außer Eingriff mit dem Eingangselement zu bringen, da­ durch gekennzeichnet, daß eine einzige Anti-Rotations- Verbindung zwischen dem Bremselement und dem Basisele­ ment vorgesehen ist, um die Drehung des Bremselementes zu beschränken, daß ferner eine Mehrzahl von im Winkel beabstandeten Federn zwischen dem Bremselement und dem Betätigungselement eingebaut sind an Stellen, die im Winkel beabstandet von der Anti-Rotations-Verbindung sind, und daß die Federn das Bremselement axial auf das Betätigungselement zu vorspannen und dadurch be­ wirken, daß die Kugeln im Winkel verschoben werden, wenn das Betätigungselement in einer Richtung entgegengesetzt zu der erstgenannten Richtung gedreht wird.

2. Kupplungs-Brems-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anti-Rotations-Verbindung aus einem ein­ zigen Schrauben-Bolzen besteht, der sich durch eine Öff­ nung im Bremselement erstreckt und in das Basiselement eingeschraubt ist.

3. Kupplungs-Brems-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede der Federn eine Windung aufweist, die auf dem Betätigungselement abgestützt ist und die eine Zunge hat, die mit dem Bremselement verbunden ist, und daß jede der Windungen zusammengedrückt wird, wenn das Brems­ element axial in Eingriff mit der Reibscheibe gebracht wird.

4. Kupplungs-Brems-Einheit nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch im Winkel beabstandete Gruppen von allgemein axial ausgerichteten Öffnungen im Bremselement und im Betätigungs­ element zur Aufnahme der Zungen der Federn.

5. Kupplungs-Brems-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Betätigungselement oberhalb des Bremsele­ mentes angeordnet ist, und daß die Federn oberhalb des Be­ tätigungselementes liegen.

6. Kupplungs-Brems-Einheit für eine Maschine mit einem Basis­ element und einer drehbaren Antriebswelle, die von dem Ba­ siselement ausgeht, wobei die Einheit ein Eingangselement aufweist zur Drehung mit der Welle, ein Ausgangselement, das relativ zur Welle drehbar ist, eine Reibscheibe, die mit dem Ausgangselement drehbar ist, jedoch axial relativ zu diesem verschiebbar ist, Einrichtungen, um die Reib­ scheibe axial in Reibungseingriff mit dem Eingangselement zu drücken, um das Letztere zu veranlassen, das Ausgangs­ element in Drehung zu versetzen über die Reibscheibe, ei­ nem Bremselement, das axial relativ zum Eingangselement bewegbar ist, jedoch eine Drehung des Eingangselementes relativ zum Bremselement erlaubt, einem drehbaren Be­ tätigungselement, einer Mehrzahl von im Winkel beabstan­ deten Kugeln zwischen dem Betätigungselement und dem Bremselement, wobei die Kugeln aufgrund einer Drehung des Betätigungselementes in einer Richtung betätigt werden, um das Bremselement axial in Eingriff mit der Reibscheibe zu drücken und das Bremselement zu veranlassen, die Reibscheibe axial außer Eingriff mit dem Eingangselement zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Anti-Rotations- Element zwischen dem Bremselement und dem Basiselement vor­ gesehen ist, um die Drehung des Bremselementes zu begrenzen, daß Federn zwischen dem Bremselement und dem Betätigungsele­ ment eingebaut sind, die wenigstens auf das Bremselement oder auf das Betätigungselement an einer Mehrzahl von im Winkel beabstandeten Stellen entfernt von dem Anti-Rotations-Element einwirken, und das Bremselement axial auf das Betätigungsele­ ment zu vorspannen und dadurch bewirken, daß die Kugeln im Winkel verschoben werden, wenn das Betätigungselement in einer Richtung entgegengesetzt zu der erstgenannten Richtung gedreht wird.