DE4121631C2 - - Google Patents
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- Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einer Kupplungs
nabe und einer auf dieser drehbar aufgenommenen Kupplungs
hülse, mit zwischen Kupplungsnabe und Kupplungshülse
schwenkbar angeordneten Sperrklinken, die in Ausnehmungen
der Kupplungsnabe in Abschaltposition eintauchen und in
Drehmomentübertragungsposition mit einem Ende an einer
Stützfläche der Ausnehmung der Kupplungsnabe und mit ihrem
anderen Ende in Anlage zu einer gegenüberliegenden
Stützfläche einer Ausnehmung der Kupplungshülse
ausgeschwenkt gehalten sind.
Eine derartige Kupplung ist beispielsweise aus der DE
35 28 591 C2 bekannt. Sie wird als schaltbarer Klinkenfrei
lauf eingesetzt. Neben der Freilauffunktion ist also eine
Abschaltung möglich. Diese Abschaltung wird durch eine
externe Steuerung bewirkt. Mit Sperrklinken zur Drehmo
mentübertragung arbeitende Kupplungen haben sich wegen
ihrer Robustheit bewährt.
Aus der DE 30 01 566 A1 ist eine Nockenschaltkupplung
bekannt. In der Kupplungsnabe sind einzelne Nocken in
radial verlaufenden Bohrungen verschiebbar angeordnet. Die
Nocken greifen mit an ihren Köpfen vorgesehenen Schaltflächen
in mit entsprechenden Schaltflächen versehenen
Ausnehmungen der Kupplungshülse ein. An ihrem inneren Ende
sind sie mit jeweils einer weiteren Schaltfläche versehen.
Diese wird durch eine zentrale, federbelastete Druckscheibe
zur Drehmomentübertragungsposition hin beaufschlagt.
Für die Übertragung größerer Momente ist eine
Vielzahl von Nocken erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung
vorzuschlagen, die unter Verwendung von Sperrklinken zur
Drehmomentübertragung als bei Überlast abschaltende Kupp
lung ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Kupplungsnabe das treibende Teil darstellt, daß die Sperr
klinken seitlich mit Schaltflächen versehen sind, die, im
Längsschnitt der Kupplung gesehen, von zwei Teilflächen
mit unterschiedlichen Neigungskomponenten gebildet sind,
wobei der Neigungswinkel der der Drehachse naheliegenden
ersten Teilfläche zur Drehachse größer ist, als der der
Drehachse entfernten zweiten Teilfläche, wobei diese die
Drehachse der Kupplung im Bereich der axialen Ausdehnung
der Sperrklinken schneiden, daß die Sperrklinken mit ihren
Schaltflächen von aus dazu gleichgerichtet verlaufenden
Teilflächen gebildeten Schaltflächen von seitlich
angeordneten Schaltringen beaufschlagt sind, wobei der
Neigungswinkel der ersten Teilfläche der Schaltringe
größenmäßig dem der zweiten Teilfläche der Sperrklinke und
der der zweiten Teilfläche der Schaltringe dem der ersten
Teilfläche der Sperrklinke entspricht und wobei mindestens
einer der Schaltringe in Achsrichtung zu den Sperrklinken
hin beaufschlagt ist, und daß die Stützfläche der
Sperrklinken und die Stützfläche der Kupplungshülse, im
Querschnitt der Kupplung gesehen, gegengleich ausgebildet
sind und eine die Drehachse enthaltende Längsschnittebene
so schneiden, daß bei Überschreitung des vorbestimmten
Drehmomentes die Sperrklinken außer Anlage zu der
Stützfläche der Kupplungshülse bewegt werden.
Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß aufgrund der
Verwendung der Sperrklinken keine Kraftumlenkung erfolgt.
Das heißt, es wird eine unmittelbare Übertragung zwischen
der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse durch die Sperr
klinken ermöglicht. Da die Sperrklinken schwenken, ist der
Reibverlust relativ gering. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß der Schalteffekt durch die axiale Vorspannung
erzielt wird. Schließlich bildet die Anordnung der Sperr
klinken die Möglichkeit, den Innenraum der Kupplungsnabe
von Bauteilen freizuhalten, die für die Kupplungsfunktion
von Bedeutung sind, damit die Nabe beispielsweise auf
einen Antriebszapfen aufgeschoben werden kann. Hieraus
ergibt sich eine relativ kurze Bauweise der Überlastkupp
lung.
Von Vorteil ist ferner, daß im ersten Teil des Schaltweges
die volle Kraft wirksam ist, um die Sperrklinken in der
Drehmomentübertragungsposition zu halten. Beim Überschreiten
des eingestellten Drehmomentes erfolgt ein Verschwenken
der Sperrklinken, wobei die zweite Schaltfläche
der Sperrklinken mit der ersten Schaltfläche der Schaltringe
in Anlage kommt. Das diese mit einem größeren
Neigungswinkel verlaufen, als die ersten Teilflächen der
Sperrklinken, reduziert sich die nach außen gerichtete
Kraft und damit auch die Schaltkraft, die erforderlich
ist, um die Sperrklinken weitestgehend reibarm in der
Abschaltposition zu halten. Es wird nur eine solche Kraft
größenmäßig durch Festlegung der Winkelverhältnisse der
Schaltflächen für den Abschaltzustand gewählt, die ausreicht,
um bei Stillstand von Kupplungsnabe und Kupplungshülse
einander gegenüber ein Wiedereinschalten der
Kopplung durch Ausschwenken der Sperrklinken in die Ausnehmungen
der Kupplungshülse erreichen zu können.
Bevorzugt beträgt der Neigungswinkel der ersten Teilfläche
des Schaltringes zwischen 20° und 60°.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgeschlagen, daß die den
Schaltringen zugehörigen Schaltflächen oder Teilflächen
als Außenkegelflächen ausgebildet sind, wobei die Kegelachse
auf der Drehachse liegt.
Für die Erzielung des Schalteffektes ist es erforderlich,
einen der beiden Schaltringe verschiebbar anzuordnen. Der
andere Schaltring kann ortsfest gehalten werden. Vorzugsweise
ist der verschiebbare Schaltring der Kupplungsnabe
zugeordnet. Es ist auch möglich, beide Schaltringe ver
schiebbar an der Kupplungsnabe anzuordnen.
Um die Kupplungsnabe auf einem Zapfen aufnehmen zu können
ist vorgeschlagen, daß der verschiebbare Schaltring auf
einem Ansatz der Kupplungsnabe geführt ist und von einer
Feder beaufschlagt ist, die mit ihrem anderen Ende an
einem an der Kupplungsnabe befestigten Stützring abge
stützt ist.
Soll die Kupplung nur dazu geeignet sein, als Überlast
kupplung zu wirken, ist in weiterer Ausgestaltung vorge
schlagen, daß die Sperrklinken und die Ausnehmung in der
Kupplungshülse mit eine schnellere Rotation der Kupplungs
hülse gegenüber der Kupplungsnabe verhindernden Anschlägen
versehen sind, die der Stützfläche der Ausnehmung in der
Kupplungshülse entgegengerichtet sind.
Für den Fall, daß diese Anschläge nicht vorgesehen sind,
ist auch eine Überholfunktion verwirklichbar.
Anstelle die Schaltflächen mit zwei, mit unterschiedlicher
Neigung verlaufenden Schaltflächen auszustatten, ist es
auch möglich, eine kurvenförmige Gestaltung zu wählen, das
heißt, es sind keine Übergangskanten vorhanden. Die
Neigungsverhältnisse ändern sich über den Verlauf.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Halblängsschnitt einer erfindungsge
mäßen Kupplung im eingeschalteten Zustand,
Fig. 2 einen Schnitt 2-2 gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein Detail Z gemäß Fig. 2 im vergrößerten
Maßstab, bei eingeschalteter Kupplung,
Fig. 4 ein vergrößertes Detail Y gemäß Fig. 1,
Fig. 5 die Kupplung im Halblängsschnitt im abge
schalteten Zustand,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung bezüglich des
Details Z, jedoch bei im abgeschalteten Zu
stand befindlicher Kupplung, und
Fig. 7 das Detail Y im vergrößerten Maßstab, ver
gleichbar zu Fig. 4 bei im abgeschalteten
Zustand befindlicher Kupplung.
Die in den Zeichnungsfiguren 1 bis 7 dargestellte Kupplung
1 weist eine Kupplungsnabe 2 auf, auf der eine Kupplungs
hülse 3 drehbar aufgenommen ist. Die Kupplungshülse 3
besitzt einen Flansch 4, der über ein Lager 6 auf dem
Lagersitz 5 der Kupplungsnabe 2 drehbar aufgenommen ist.
Beide Teile sind um die Drehachse 7 drehbar angeordnet.
Die Kupplungsnabe 2 weist in Ihrer Außenfläche sich
parallel zur Drehachse 7 erstreckende Ausnehmungen 8 auf,
die eine Stützfläche 9 für eine Sperrklinke 10 besitzen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind insgesamt drei solcher
Ausnehmungen 8 auf dem Umfang der Kupplungsnabe 2 verteilt
angeordnet. Die Stützflächen 9 stellen die in Drehrichtung
gemäß Pfeil N hintere Fläche der Ausnehmung 8 dar. In den
Ausnehmungen 8 sind Sperrklinken 10 schwenkbar aufge
nommen. Jede Sperrklinke 10 weist eine erste Stützfläche 11
auf, die in Anlage zur Stützfläche 9 der Kupplungsnabe 2
ist. Das andere Ende der Sperrklinke 10 ist mit einer
zweiten Stützfläche 12 versehen, die bei Drehmomentüber
tragungsposition in Anlage zu einer gegengleich ausgebil
deten Stützfläche 14 in der Ausnehmung 13 der Kupplungs
hülse 3 ist. Die Stützfläche 14 erstreckt sich entlang der
Kupplungshülse 3 parallel zur Drehachse 7, ist jedoch, wie
im Querschnitt und insbesondere in den Fig. 3 und 6 zu
sehen, so geneigt, daß sie eine in die Zeichenebene hinein
verlaufende Längsschnittebene so schneidet, daß bei Über
schreitung des vorbestimmten Drehmomentes die Sperrklinken
10 in die Ausnehmungen 8 der Kupplungsnabe 2 eine Abschal
tung bewirkend hineintauchen. Darüber hinaus weist die
Ausnehmung 13 der Stützfläche 14 gegenüberliegend eine
Anschlagfläche 15 auf, an der in Drehmomentübertragungspo
sition der Sperrklinken 10 eine entsprechende Anschlag
fläche 16 der Sperrklinke 10 zur Anlage kommt. Alle Sperr
klinken 10 werden über Schaltringe 20, 21 in Richtung auf
die Drehmomentübertragungsposition hin beaufschlagt. Hier
zu weisen die Sperrklinken 10 und die Schaltringe 20, 21
aneinander in Anlage befindlichen Schaltflächen
17, 22 auf. Diese Schaltflächen 17, 22 können, wie aus den
Fig. 1 und 5 ersichtlich, einen annähernd kurvenför
migen Verlauf besitzen. Dabei schneiden die Tangenten an
die Kurve der Schaltfläche 17 der Sperrklinken 10 jeweils
mit Neigungswinkeln die Drehachse der Kupplung 1, die zur
Drehachse 7 hin abnehmen. Bei den Schaltflächen 22 der
Schaltringe 20, 21 ist der Verlauf umgekehrt. Aus den
Fig. 4 und 7 ist eine Gestaltung der Schaltflächen 17, 22
bezüglich ihrer Anordnung und ihres Verlaufes im ver
größerten Maßstab dargestellt, wobei nicht ein kurven
förmiger Verlauf gewählt ist, sondern erste und zweite Teilflächen
18, 19 bzw. 23, 24 an den Klinken 10 und den Schaltringen
20, 21 vorgesehen sind.
Einer der Schaltringe, nämlich der Schaltring 20 ist orts
fest angeordnet. Er befindet sich axial zwischen der einen
Stirnfläche der Kupplungsnabe 2 und dem Lager 6. Seine
Schaltfläche 22 beaufschlagt die gegenüberliegende und als
Schaltfläche 17 gestaltete Stirnfläche der zugehörigen
Sperrklinken 10. Der andere Schaltring 21 ist auf einem
Ansatz 75 der Kupplungsnabe 2 verschiebbar angeordnet und
gegen eine Feder 26 abgestützt. Die Feder 26 wiederum
stützt sich gegen einen Stützring 27 ab, der ortsfest auf
dem Ansatz 25 der Kupplungsnabe 2 festgelegt ist. Der
Stützring 27 ist mit einer Gewindebohrung versehen, die
auf einem entsprechenden Gewinde des Ansatzes 25 einstell
bar aufgenommen ist, um die Vorspannung einzuregeln. Be
vorzugt ist die Feder 26 als Tellerfeder gestaltet. An
seiner den Sperrklinken 10 zugewandten Fläche ist der
Schaltring 21 ebenfalls mit einer Schaltfläche 22 ver
sehen, die in Anlage zur Schaltfläche 17 der gegenüber
liegenden Sperrklinken 10 ist.
In der Drehmomentübertragungsposition ist die erste Teil
fläche 18 der Schaltfläche 17 der Sperrklinke 10 in Anlage
zu der ersten Teilfläche 23 der Schaltfläche 22 des an
liegenden Schaltringes 20 bzw. 21, von denen nur einer
dargestellt ist. Die erste Teilfläche 18 der Schaltfläche
17 der Sperrklinken 10 und die erste Teilfläche 23 der
Schaltfläche 22 der Schaltringe 20, 21 verlaufen - bezogen auf die Drehachse - mit einem
Neigungswinkel geringerer Größe als die beiden zweiten Teilflächen
19, 24 von Sperrklinke 10 bzw. Schaltring 21. Hierdurch ist
gewährleistet, daß während der Drehmomentübertragungspo
sition eine genügend große Kraft aufgebracht wird, um die
Abstützung für das Drehmoment in Zusammenwirken mit der
Größe der schrägen Stützfläche 14 der Kupplungshülse 3 zu
gewährleisten. Wird dieses Drehmoment überschritten, so
tritt eine radiale Relativbewegung zwischen den beiden
ersten Teilflächen 18, 23 ein, wobei der verschiebbare Schaltring
21 gegen die Kraft der Feder 26 in Richtung auf den Stütz
ring 27 verschoben wird. Gleichzeitig schwenken die Sperr
klinken 10 von der Drehmomentübertragungsposition um den
durch die Stützflächen 9, 11 bestimmten Schwenkmittel
punkt in Richtung auf die Ausnehmung 8 zu, d. h. in die abge
schaltete Position, wie sie in den Fig. 5 bis 7 dargestellt
ist. Dabei gelangen die beiden mit einem größeren Nei
gungswinkel angeordneten Teilflächen 19 und 24 der Sperr
klinken 10 und Schaltringe 20, 21 in Anlage zueinander.
Infolge des relativen Verschwenkens der Sperrklinken 10
gegenüber der Kupplungsnabe 2 und den damit verbundenen
Schaltringen 20, 21, verändert sich auch die Lage des
Anlagepunktes der Schaltflächen 17 und 22 einander gegen
über. Dabei wird auch die Kraft, die für die Bewegung der
Sperrklinken 10 über die Stützflächen 14 und 12 auszuüben
ist, geringer. Es wird ein leichteres Überführen in die
abgeschaltete Position ermöglicht, da der Hebelarm
zwischen den Anlagepunkten der beiden Schaltflächen 171, 22
zu den Abstützflächen 9, 11 geringer wird. Da zusätzlich
die Neigungsverhältnisse günstiger werden, das heißt, eine
geringere Kraft zur Verstellung des Schaltringes 21 be
nötigt wird, wird ein einwandfreies Überführen und auch
Halten der Sperrklinken 10 in der abgeschalteten Position
ermöglicht. Es bleibt nur eine geringe Kraft zum Wieder
einschalten erhalten.
Schließlich ist die Kupplungsnabe 2 noch mit einer Bohrung
29 versehen, die verzahnt ist und zum Aufstecken auf eine
Antriebswelle dient. Der Flansch 4 der Kupplungshülse kann
zur Befestigung an einem anzutreibenden Wellenteil oder
Maschinenteil ausgebildet sein. Ferner ist eine Abdeckung
28 vorhanden, die den Freiraum zwischen der Kupplungshülse
3 und der Kupplungsnabe 2 überbrückt.
Claims (6)
1. Kupplung mit einer Kupplungsnabe und einer auf dieser
drehbar aufgenommenen Kupplungshülse, mit zwischen
Kupplungsnabe und Kupplungshülse schwenkbar angeordneten
Sperrklinken, die in Ausnehmungen der
Kupplungsnabe in Abschaltposition eintauchen und in
Drehmomentübertragungsposition mit einem Ende an einer
Stützfläche der Ausnehmung der Kupplungsnabe und mit
ihrem anderen Ende in Anlage zu einer gegenüberliegenden
Stützfläche einer Ausnehmung der
Kupplungshülse ausgeschwenkt gehalten sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplungsnabe (2) das treibende Teil darstellt,
daß die Sperrklinken (10) seitlich mit Schaltflächen
(17) versehen sind, die, im Längsschnitt der Kupplung
(1) gesehen, von ersten und zweiten Teilflächen (18, 19) mit
unterschiedlichen Neigungskomponenten gebildet sind,
wobei der auf die Drehachse bezogene Neigungswinkel der der Drehachse (7) naheliegenden
ersten Teilfläche (18) zur Drehachse kleiner
ist, als der der Drehachse (7) entfernten zweiten Teilfläche
(19), wobei die gedachte Verlängerung dieser Teilflächen die Drehachse (7) der
Kupplungv (1) im Bereich der axialen Ausdehnung der
Sperrklinken (10) schneidet, daß die Sperrklinken (10)
mit ihren Schaltflächen (17) von aus dazu gleichgerichtet
verlaufenden ersten und zweiten Teilflächen (23, 24) gebildeten
Schaltflächen (22) von seitlich angeordneten Schaltringen
(20, 21) beaufschlagt sind, wobei der Neigungswinkel
der ersten Teilfläche (23) der Schaltringe
(20, 21) größenmäßig dem der ersten Teilfläche (18)
der Sperrklinke (10) und der der zweiten Teilfläche
(24) der Schaltringe (20, 21) dem der zweiten Teilfläche
(19) der Sperrklinke (10) entspricht und wobei
mindestens einer der Schaltringe (21) in Achsrichtung
zu den Sperrklinken (10) hin federbeaufschlagt ist,
und daß die Stützfläche (12) der Sperrklinken (10) und
die Stützfläche (14) der Kupplungshülse (3), im
Querschnitt der Kupplung (1) gesehen, gegengleich
ausgebildet sind und eine die Drehachse (7)
enthaltende Längsschnittebene so schneiden, daß bei
Überschreitung des vorbestimmten Drehmomentes die
Sperrklinken (10) außer Anlage zu der Stützfläche (14)
der Kupplungshülse (3) bewegt werden.
2. Kupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Neigungswinkel der ersten Teilfläche (23) der
Schaltringe (20, 21) zwischen 20° und 60° beträgt.
3. Kupplung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Schaltringen (20, 21) zugehörigen Schalt
flächen (22) oder Teilflächen (23, 24) als Außenkegel
flächen ausgebildet sind, wobei die Kegelachse auf der
Drehachse (7) liegt.
4. Kupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Schaltringe (20) ortfest und der andere
Schaltring (21) verschiebbar an der Kupplungsnabe (2)
gehalten ist.
5. Kupplung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der verschiebbare Schaltring (21) auf einem Ansatz
(25) der Kupplungsnabe (2) geführt ist und von einer
Feder (26) beaufschlagt ist, die mit ihrem anderen
Ende an einem an der Kupplungsnabe (2) befestigten
Stützring (27) abgestützt ist.
6. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrklinken (10) und die Ausnehmung (13) in
der Kupplungshülse (3) mit eine schnellere Rotation
der Kupplungshülse (3) gegenüber der Kupplungsnabe (2)
verhindernden Anschlägen (15, 16) versehen sind, die
der Stützfläche (14) der Ausnehmung (13) in der Kupp
lungshülse (3) entgegengerichtet sind.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: GKN WALTERSCHEID GMBH, 53797 LOHMAR, DE |
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