DE602004003694T2

DE602004003694T2 - Automatische Koppel- und Entkopplelvorrichtung von Antrieb- und Abtriebswelle eines mechanischen Getriebes

Info

Publication number: DE602004003694T2
Application number: DE602004003694T
Authority: DE
Inventors: Angelo Cibien
Original assignee: Bicidi Srl San Colombano Al Lambro; Bi Ci Di Srl
Current assignee: Bicidi Srl San Colombano Al Lambro; Bi Ci Di Srl
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: ATE348274T1; DE602004003694D1; US20060027039A1; US7513347B2; EP1624217B1; AU2005203151A1; AU2005203151B2; EP1624217A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Getriebevorrichtung, und insbesondere eine mechanische Vorrichtung, die ein Drehmoment von einer Antriebswelle an mindestens eine Abtriebswelle übertragen kann.
GB 2154289 A offenbart eine reibungsfreie Kupplung zum wahlweisen Abkuppeln einer Abtriebswelle von einer Antriebswelle und außerdem zum Bewirken einer Bremsung der abgekuppelten Abtriebswelle, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In bekannten Getriebevorrichtungen überträgt die Antriebswelle in der Drehrichtung des Motors ein Drehmoment an eine Abtriebswelle, während letztere sich auch in der Gegenrichtung drehen kann. Wenn jedoch die Antriebswelle stillsteht und die Abtriebswelle in der gleichen Richtung gedreht wird wie der Motor, werden die Wellen aneinander gekoppelt, und es steht der Abtriebswelle nicht frei, sich zu drehen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Getriebevorrichtung bereitzustellen, die diesen Nachteil nicht aufweist. Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung erreicht, deren Hauptmerkmale in dem ersten Anspruch offenbart werden und deren andere Merkmale in den folgenden Ansprüchen offenbart werden.
Aufgrund des besonderen Mechanismus, bestehend aus den Muffen und dem beweglichen Zahn, erlaubt die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung das automatische Koppeln oder Entkoppeln der Abtriebswelle mit der Antriebswelle, wenn der Motor läuft beziehungsweise nicht läuft, so dass die Abtriebswelle frei ist, d.h. sich in beide Richtungen drehen kann, wenn die Antriebswelle stillsteht.
Der bewegliche Zahn dreht sich vorzugsweise in seinem Sitz dank spezieller elastischer Mittel und/oder gemäß einem bestimmten Drehwinkel, und er verbessert und/oder vereinfacht dadurch das automatische Entkoppeln zwischen Abtriebswelle und Antriebswelle.
Gemäß einem anderen besonderen Aspekt der Erfindung sind vorzugsweise eine oder mehr Muffen koaxial um eine Welle herum angeordnet, um somit den Aufbau der Vorrichtung zu vereinfachen und ihre Größe zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der Erfindung überträgt die Antriebswelle das Drehmoment vorzugsweise mittels einer Schnecke an die Abtriebswelle, wobei die Schnecke mechanisch mit einem Zahnrad gekoppelt ist, das koaxial mit einer Muffe der Vorrichtung verbunden ist.
Dank der speziellen Größe des Gehäuses und/oder der speziellen Anordnung der Wellen und der mechanischen Bauteile zueinander in diesem Gehäuse kann die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht montiert und instand gehalten werden, und sie hat eine kleine Baugröße.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Fachmann anhand der folgenden detaillierten und nicht beschränkenden Beschreibung von zwei ihrer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennen, in denen:
1 eine Draufsicht des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung in der entkoppelten Position zeigt;
2 eine Draufsicht der Vorrichtung von 1 ohne Abdeckung zeigt;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene III-III der Vorrichtung von 1 zeigt;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene IV-IV der Vorrichtung von 1 zeigt;
5 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene V-V der Vorrichtung von 1 zeigt;
die 6 und 7 den 3 und 4 entsprechen, wobei sich die Vorrichtung jedoch in der gekoppelten Position befindet;
8 eine Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ohne Abdeckung zeigt; und
9 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene IX-IX der Vorrichtung von 8 zeigt.
In den 1 bis 5 sieht man, dass die Getriebevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Gehäuse 1 umfasst, das von einer oberen Abdeckung 2 mittels einer Vielzahl von Schrauben 3 verschlossen wird, die in entsprechende, entlang der oberen Kanten des Gehäuses 1 angeordnete Sitze 4 eingesetzt werden. Das Gehäuse ist im Wesentlichen prismatisch ausgebildet, wobei die Vorderwand 1a senkrecht zu den beiden Seitenwänden 1b ist und die Rückwand 1c nach außen ausgebuchtet ist. Die Abdeckung 2 ist mit einem Loch ausgestattet, in das eine erste Welle 5, insbesondere eine Antriebswelle, eingesetzt wird. Eine zweite Welle 6, insbesondere eine Abtriebswelle, ist stattdessen senkrecht zu der Welle 5 angeordnet und geht durch eine oder beide Seitenwände 1b des Gehäuses 1 hindurch.
Eine mechanisch mit einem Zahnrad 8 gekoppelte Schnecke 7, die eine axiale Bohrung aufweist, in der die zweite Welle 6 drehbar angeordnet ist, ist auf der ersten Welle 5 verkeilt, die mittels eines Lagerpaars 9, 10 in dem Gehäuse 1 in Position gehalten wird. Die Schnecke 7 ist zumindest teilweise in der Ausbuchtung der Rückwand 1c des Gehäuses 1 angeordnet. Das Zahnrad 8 ist mit einer Vielzahl von Langlöchern ausgestattet, in die ein Ende der Längsstifte 11 eingesetzt wird. Die entgegengesetzten Enden der Stifte 11 ihrerseits werden in Längslöcher eingesetzt, die in einer ersten zylinderförmigen Muffe 12 ausgebildet sind, die koaxial neben dem Zahnrad 8 angeordnet ist, so dass sich diese Muffe zusammen mit dem Zahnrad 8 dreht. Auch die erste zylinderförmige Muffe 12 ist mit einer axialen Bohrung ausgestattet, in der die zweite Welle 6 drehbar angeordnet ist. Die erste Muffe 12 kann mechanisch an eine zweite Muffe 13, die koaxial neben und um die erste Muffe 12 herum angeordnet ist, gekoppelt oder von dieser entkoppelt werden, indem wenigstens ein beweglicher Zahn 14 ausgefahren beziehungsweise eingefahren wird, der sich in einem Sitz drehen kann, der in der Nähe der zylindrischen Außenfläche der ersten Muffe 12 ausgebildet ist. Der Drehwinkel des beweglichen Zahns 14 ist vorzugsweise kleiner als 45°. Die zweite Muffe 13 ist mit einer axialen Bohrung ausgestattet, so dass sie mittels eines Querstifts 15 auf der zweiten Welle 6 verkeilt werden kann. Der bewegliche Zahn 14 wird mittels elastischer Mittel 16 in seine eingefahrene Position gedrückt, insbesondere durch eine Feder, die aus einem gebogenen, um die erste Muffe 12 herum angeordneten Metalldraht hergestellt ist. Ein Ende der Feder 16 drückt den beweglichen Zahn 14 in seinen Sitz, während das andere Ende in Bezug auf die erste Muffe 12 arretiert wird, beispielsweise durch einen Zahn 17, der von ihrer zylindrischen Außenfläche wegragt. Eine dritte Muffe 18 ist koaxial und drehbar um die erste Muffe 12 herum zwischen dem Zahnrad 8 und der zweiten Muffe 13 angeordnet. Die dritte Muffe 18 ist mit Bremsmitteln ausgestattet, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Feder 19 aus einem gebogenen Metalldraht umfassen, die in einer kreisförmigen, um die dritte Muffe 18 herum ausgebildeten Nut angeordnet ist. Die Enden 20 der Feder 19 sind gebogen und durch den Boden des Behälters 1 arretiert, so dass die Feder 19 in Bezug auf das Gehäuse 1 ortsfest ist und der Drehung der dritten Muffe 18 in Bezug auf das Gehäuse 1 eine Reibung entgegensetzt. Der bewegliche Zahn 14 weist einen Cursor 21 auf, der geeignet ist, auf im Wesentlichen radiale Weise in einer in der dritten Muffe 18 ausgebildeten Nut 22 zu gleiten, so dass die relative Drehung der dritten Muffe 18 in Bezug auf die erste Muffe 12 das Ausfahren oder das Einfahren des beweglichen Zahns 14 entsprechend der Richtung dieser relativen Drehung zwischen den Muffen 12 und 18 bewirkt. In den 3 bis 5 ist der bewegliche Zahn 14 in der eingefahrenen Position dargestellt, d. h. die erste Welle 5 ist nicht mechanisch mit der zweiten Welle 6 gekoppelt. Dieser Zustand tritt ein, wenn die erste Welle 5 nicht von externen Mitteln, z.B. ein Motor, gedreht wird, so dass das Zahnrad 8, die erste Muffe 12 und die dritte Muffe 18 stillstehen, während sich die zweite Welle 6 und die zweite Muffe 13 frei in beide Richtungen drehen können, da die zweite Muffe 13 nicht mechanisch mit der ersten Muffe 12 gekoppelt ist.
In den 6 und 7 kann man außerdem sehen, dass, wenn die erste Welle 5 in einer vorherbestimmten Richtung gedreht wird, zum Beispiel durch einen Motor, die Drehung der ersten Welle 5 durch die Schnecke 7 und das Zahnrad 8 an die erste Muffe 12 übertragen wird. Die dritte Muffe 18, die durch die Feder 19 gebremst wird, steht still oder dreht sich langsam in Bezug auf die erste Muffe 12, so dass eine relative Drehung erzeugt wird und der bewegliche Zahn 14 ausgefahren wird, woraufhin er anfängt, sich zusammen mit der ersten Muffe 12 zu drehen, wenn der bewegliche Zahn 14 vollständig ausgefahren wurde und er die Endposition in seinem Sitz erreicht hat. Der ausgefahrene bewegliche Zahn 14 stößt durch das Drehen mit der ersten Muffe 12 an wenigstens eine Nase 23 an, die in eine Aushöhlung 24 hineinragt, die in der zweiten Muffe 13 um die erste Muffe 12 herum ausgebildet ist, so dass die zweite Welle 6 von der zweiten Muffe 13 gedreht wird, die mittels des ausgefahrenen beweglichen Zahns 14 mit der ersten Muffe 12 gegenseitig gekoppelt ist.
Wenn die erste Welle anhält, drückt die Feder 16 den beweglichen Zahn 14 in seinen Sitz, wobei sie die dritte Muffe 18 in Bezug auf die erste Muffe 12 leicht dreht und die Reibung, die dieser relativen Drehung von der Feder 19 entgegengesetzt wird, überwindet. Wenn sich die erste Welle 5 in der Gegenrichtung dreht, bewirkt die relative Drehung der ersten Muffe 12 in Bezug auf die dritte Muffe 18 das Einfahren des beweglichen Zahns 14 in seinen Sitz, auch wenn die Feder 16 nicht vorhanden ist.
In den 8 und 9 kann man sehen, dass in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Bremsmittel einen Ring 25 aus einem Elastomermaterial umfassen, der zwischen der dritten Muffe 18 und einem Paar gegenüberliegender, beispielsweise halbkreisförmiger Sitze angeordnet ist, die in zwei senkrechten, an dem Gehäuse 1 beziehungsweise an dem Deckel 2 befestigten Platten 26, 27 ausgebildet sind.

Claims

Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von einer ersten Welle (5) an wenigstens eine zweite Welle (6), wobei die erste Welle (5) mechanisch mit einer ersten zylinderförmigen Muffe (12) verbunden ist, die mechanisch an eine zweite Muffe (13) gekoppelt oder von dieser entkoppelt werden kann, die wiederum mechanisch mit der zweiten Welle (6) verbunden ist und koaxial um die erste Muffe (12) herum angeordnet ist, indem wenigstens ein beweglicher Zahn (14) ausgefahren beziehungsweise eingefahren wird, wobei eine dritte Muffe (18) koaxial und drehbar um die erste Muffe (12) herum angeordnet ist und mit Bremsmitteln (19; 25) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Zahn (14) in einem in der ersten Muffe (12) ausgebildeten Sitz drehbar ist und einen Cursor (21) aufweist, der geeignet ist, auf im Wesentlichen radiale Weise in einer in der dritten Muffe (18) ausgebildeten Nut (22) zu gleiten, so dass die relative Drehung der dritten Muffe (18) in Bezug auf die erste Muffe (12) das Ausfahren oder das Einfahren des beweglichen Zahns (14) entsprechend der Richtung dieser relativen Drehung bewirkt.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Zahn (14), wenn er aus seinem Sitz in der ersten Muffe (12) ausgefahren ist, an wenigstens eine Nase (23) anstoßen kann, die in eine Aushöhlung (24) hineinragt, die in der zweiten Muffe (13) um die erste Muffe (12) herum ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel des beweglichen Zahns (14) in dem Sitz der ersten Muffe (12) kleiner ist als 45°.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Zahn (14) durch elastische Mittel (16) in seine eingefahrene Position in dem Sitz der ersten Muffe (12) gedrückt wird.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diese elastischen Mittel (16) eine Feder aus einem gebogenen Metalldraht umfassen, die um die erste Muffe (12) herum angeordnet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Feder (16) den beweglichen Zahn (14) in seinen Sitz der ersten Muffe (12) drückt, während das andere Ende in Bezug auf die erste Muffe (12) durch einen Zahn (17), der von ihrer zylindrischen Außenfläche wegragt, arretiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Muffe (12) mit einer axialen Bohrung ausgestattet ist, in der die zweite Welle (6) drehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Muffe (13) mit einer axialen Bohrung ausgestattet ist, in der die zweite Welle (6) verkeilt ist.
Vorrichtung nach dem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad (8) mit der ersten Muffe (12) verbunden ist und mit einer axialen Bohrung ausgestattet ist, in der die zweite Welle (6) drehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (8) mechanisch mit einer Schnecke (7) gekoppelt ist, die auf der ersten Welle (5) verkeilt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Muffe (18) zwischen dem Zahnrad (8) und der zweiten Muffe (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffen (12, 13, 18) in einem Gehäuse (1) angeordnet sind, das mit einem Deckel (2) verschlossen ist, der ein Loch aufweist, in das die erste Welle (5) eingesetzt wird, wobei die zweite Welle (6) senkrecht zu der ersten Welle (5) ist und durch eine oder beide Seitenwände (1b) des Gehäuses (1) hindurchführt.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) im Wesentlichen prismatisch ausgebildet ist, wobei die Vorderwand (1a) senkrecht zu den beiden Seitenwänden (1b) ist und die Rückwand (1c) nach außen ausgebuchtet ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (7) zumindest teilweise in der Ausbuchtung der Rückwand (1c) des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsmittel (19; 25) eine Feder (19) aus einem gebogenen Metalldraht umfassen, die um die dritte Muffe (18) herum angeordnet ist und in Bezug auf das Gehäuse ortsfest (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsmittel (19; 25) einen Ring (25) aus einem Elastomermaterial umfassen, der zwischen der dritten Muffe (18) und einem Paar gegenüberliegender Sitze angeordnet ist, die in zwei senkrechten, an dem Gehäuse (1) beziehungsweise an dem Deckel (2) befestigten Platten (26, 27) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (5) eine Antriebswelle ist und die zweite Welle (6) eine Abtriebswelle ist.