DE69822008T2

DE69822008T2 - Übertragungskupplungseinheit

Info

Publication number: DE69822008T2
Application number: DE69822008T
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Nett; Herbert Leonhart; Robert Honzek
Original assignee: AGCO GmbH and Co
Current assignee: AGCO GmbH and Co
Priority date: 1997-01-25
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: EP0855306B1; EP0855306A3; ATE260782T1; US6117016A; EP0855306A2; DE69822008D1; DE19702682A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebskupplung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem nachgeordneten Getriebe mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmalen.
Die Erfindung ist in besonderer Weise geeignet, auf Nutzfahrzeugen oder landwirtschaftlichen Schleppern eingesetzt zu werden, die mit elastisch gelagerten Motoren ausgestattet sind.
Bei Nutzfahrzeugen, wie z. B. Ackerschleppern, die in Halbrahmenbauweise aufgebaut sind, ist der Antriebsmotor, in der Regel eine Diesel-Brennkraftmaschine, elastisch auf einem Rahmen gelagert, der am Gehäuse des Getriebes angeflanscht ist. Der Antriebsmotor und das Gehäuse des Getriebes sind oft beabstandet zueinander angeordnet, um Bauraum für Nebenabtriebe (z. B. hydraulische Pumpen) zur Verfügung zu stellen, die an der Stirnseite des Gehäuses des Getriebes angeflanscht sind. Solche hydraulische Pumpen z. B. an einem Schlepper dienen dazu, Drucköl für den Kraftheber, die Lenkeinrichtung und die Getriebeschmierung zu liefern.
Um einen Achs- und einen Winkelversatz zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Eingangswelle des Getriebes auszugleichen, erfolgt die Kraftübertragung von dem Antriebsmotor zu dem Getriebe über eine Gelenkwelle mit Längenausgleich, wobei im Bereich der Ausgangswelle des Motors und der Eingangswelle des Getriebes entsprechend dimensionierte Flanschverbindungen, wie aus der DE 38 34 919 A1 ersichtlich, vorgesehen sind. Wegen des Platzbedarfs dieser Flanschverbindungen können die oben erwähnten hydraulischen Pumpen nicht so nahe beieinander angeordnet werden, wie dies ihre Außenabmessungen eigentlich zuließen. Um diesen Abstand zu überbrücken, sind im Getriebe größere Zahnräder für den Pumpenantrieb erforderlich, die wiederum die Breite des Gehäuses des Getriebes in unerwünschter Weise vergrößern.
Mit dem erhöhten Platzbedarf der hydraulischen Pumpen geht außerdem eine entsprechende Verbreiterung des Halbrahmens einher, die unerwünscht ist, weil hierdurch die Größe des Einschlagwinkels gelenkter Vorderräder begrenzt wird.
Die US 4,938,723 zeigt eine Antriebsverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und beschreibt eine elastische Kupplung eines Bootsmotors, der innen oder außen an dem Boot angeordnet werden kann. Die elastische Kupplung gleicht einen Achs- und Winkelversatz zwischen der Ausgangswelle des Motors und der Eingangswelle des Antriebs aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach montierbare und demontierbare Antriebskupplung bereitzustellen, bei der die hydraulischen Pumpen vergleichsweise näher zu der Eingangswelle des Getriebes als bisher angeordnet werden können, um die Breitenabmessungen sowohl des Gehäuses des Getriebes als auch die des Halbrahmens zu verringern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Antriebskupplung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Eine solche Antriebsverbindung ermöglicht nicht nur eine kompaktere Bauweise des Fahrgestells des Schleppers, sondern ist infolge Ersatz der teuren Gelenkwelle durch eine einfach -zu fertigende Welle und wenige andere Teile erheblich kostengünstiger. Vor allen Dingen ist aber die Montage und Demontage der Antriebsverbindung in kürzerer Zeit, mühelos und ohne Fehlmontage durchzuführen, weil hierfür ein Steckvorgang mit der Welle genügt.
Eine bezüglich Montage und Demontage der Antriebsverbindung einfachste und schnellste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die drehfeste Verbindung zwischen dem Kupplungsglied am Ausgang des Drehschwingungsdämpfers und der Kupplungswelle durch eine Verzahnung realisiert ist, wobei das Kupplungsglied mit einer Geradverzahnung und eine Nabe der Welle mit einer Bogenverzahnung versehen ist.
Damit die Nabe bei höheren Antriebsdrehzahlen keine radiale Auslenkung erfährt, ist im Bereich der Nabe die Kupplungswelle im freien, kugelförmig ausgebildeten Endbereich eines am Schwungrad der Brennkraftmaschine angeordneten Lagerzapfens gelagert. Der Lagerzapfen ist im Anschluss an den Lagerbereich über mindestens die Länge L sich verjüngend ausgebildet oder besitzt einen reduzierten Durchmesser.
Bei einer demgegenüber kostengünstigeren Ausführungsform ist zur drehfesten Verbindung zwischen dem abtriebseitigen Kupplungsglied und der Kupplungswelle eine drehfest auf der Welle befestigte Nabe mit dem Kupplungsglied verschraubt, wobei die Nabe an der der Brennkraftmaschine zugewandten Seite am Kupplungsglied anliegt.
Damit die Nabe bei höheren Antriebsdrehzahlen keine radiale Auslenkung erfährt, ist der brennkraftmaschinenseitige Endbereich der Welle kugelförmig ausgebildet und in der Betriebsposition in einem an dem Schwungrad befestigten Lagerring gelagert, wobei der kugelförmige Tragteil zumindest die Länge L aufweist und gegenüber dem Durchmesser des Tragteils verjüngt ausgebildet ist oder einen reduzierten Durchmesser aufweist.
Der Kupplung wird zwischen der Kupplungswelle und der Eingangswelle des Getriebes Schmiermittel bzw. Drucköl zugeführt. Zur Herbeiführung einer zuverlässigen Abdichtung in diesem Bereich ist eine Dichtung mit Z-förmigem Querschnitt vorgesehen.
Es werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Einzelheit X aus 1 in vergrößertem Maßstab,
3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, und
4 eine Teilansicht in Richtung des Pfeils A der 3.
Die erste Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 beschrieben. In 1 ist nur das Schwungrad 1 eines Antriebsmotors eines Nutzfahrzeugs dargestellt. Auf dem Schwungrad 1 ist mit Hilfe von Schrauben 2 ein Drehschwingungs dämpfer 3 angeordnet, dessen abtriebseitig angeordnetes Kupplungsglied 4 eine Innenverzahnung 4a aufweist. In die Innenverzahnung greift eine äußere, ballige Bogenverzahnung 5a einer Nabe 5 ein, die über eine Keilverzahnung 5b mit einer Kupplungswelle 7 verbunden ist. Es wird eine Schraube 6 eingesetzt, um Durchbiegung zu verhindern. Die Kupplungswelle 7 weist an ihrem freien, dem Schwungrad 1 abgewandten Endbereich außen eine ebenfalls ballige Bogenverzahnung 7a auf, die in eine Innenverzahnung 8a der Eingangswelle 8 eines Getriebes 9 derart eingreift, dass ihre Eintauchtiefe in die Eingangswelle 8 durch das Maß L festgelegt ist. Die Kupplungswelle 7 wird axial in dieser Position mit einem Stützring 10 und einem Sicherungsring 11 relativ zu der Eingangswelle 8 gesichert. Zwei Pumpen 12, 13 sind am Gehäuse des Getriebes in geringem Abstand von der Stelle, an der die Welle 7 in das Getriebe eindringt, angeordnet. Die Pumpen liefern Drucköl für den Betrieb von bordeigenen Hydraulikverbrauchern, wie z. B. der Lenkeinrichtung oder – bei Ackerschleppern – des Krafthebers. Die Pumpen 12, 13 werden von der Eingangswelle 8 über Zahnräder 14 und 15 angetrieben.
Damit die Kupplungswelle 7 unter allen Betriebsbedingungen zentrisch geführt ist – eine Funktion, die der verhältnismäßig weiche Drehschwingungsdämpfer 3 nicht erbringen kann – stützt sich die Nabe 5 über einen Lagerring 16 auf einem am Schwungrad 1 angeflanschten Zapfen 17 ab. Der Zapfen weist an seinem den Tragbereich bildenden Ende einen rund gestalteten Querschnitt auf, der in einen konischen Lagerbereich 17a übergeht, an den sich ein zylindrischer Bereich 17b anschließt, der einen kleineren Durchmesser besitzt, als es dem Tragbereich entspricht. Der zylindrische Bereich 17b oder der zylindrische Bereich und der konische Bereich 17a weisen eine Länge L1 > L auf. Der den zylindrischen Bereich 17b umgebende Bauraum ist von weiteren Bauteilen freigehalten. Die Bohrung 5c der Nabe, die den Lagerring 16 aufnimmt, weist ebenfalls eine effektive Tiefe L1 > Maß L auf, so dass die Kupplungswelle 7 zusammen mit der Nabe 5 nach dem Lösen der axialen Fixierung aus der in 1 dargestellten Betriebsposition um mindestens das Maß L nach links verschoben werden kann. Da in diesem Fall das getriebeseitige Ende der Kupplungswelle 7 vollständig aus der Eingangswelle 8 des Getriebes 9 herausgeschoben ist, kann der getriebeseitige Endbereich der Kupplungswelle 7 relativ zu der Achse der Eingangswelle 8 verschwenkt werden. Die Nabe 5 kann dann entfernt werden, indem die Bogenverzahnung 5a durch die Innenverzahnung 4a des Kupplungsglieds 4 geschoben wird. Dies ist wegen der balligen Bogenverzahnung 5a der Nabe 5 möglich. Auf diese Weise kann die Antriebsverbindung leicht und schnell demontiert oder – bei umgekehrter Vorgehensweise – montiert werden.
Die Antriebsverbindung stellt mit den Verzahnungen der Nabe 5 und der Kupplungswelle 7 zwei Gelenkstellen zur Verfügung, in denen Achs- und Winkelversätze ausgeglichen und aufgrund von Schwingungen des elastisch gelagerten Antriebsmotors bewirkten Bewegungen aufgenommen werden, ohne dass diese in das Getriebe weitergeleitet werden.
Um bei derartigen Zahneingriffen die Bildung von so genanntem Passungsrost zu vermeiden, ist die Bogenverzahnung 7a der Kupplungswelle 7 über die Leitung 18 mit Drucköl geschmiert, wie dies aus 2 erkennbar ist. Der Bereich, der mit Drucköl versorgt wird, ist mit einem profilierten Dichtring mit Z-förmigem Querschnitt nach außen abgedichtet. Die innere ringförmige Lippe 19a und die äußere ringförmige Lippe 19b dieses profilierten Dichtrings liegt fest an der Kupplungswelle 7 bzw. der Eingangswelle 8 an. Die Relativbewegungen der Kupplungswelle 7 werden von dem schräg verlaufenden Steg 19c zwischen den ringförmigen Lippen 19a und 19b aufgenommen. Im Gegensatz dazu besteht das Kupplungsglied 4, welches aus praktischen Gründen nicht geschmiert werden kann, aus Kunststoff.
Die Antriebsverbindung gemäß 3 unterscheidet sich von der bisher beschriebenen Ausführungsform im Wesentlichen nur durch die Ausbildung der Nabe 20 und die Lagerung der Welle 21 auf der der Brennkraftmaschine zugekehrten Seite.
Bei dieser Ausführungsform ist die Nabe 20 auf einem größeren Durchmesserbereich der Kupplungswelle in einer größeren Entfernung, als es der Länge L von der Abtriebseite entspricht, angeordnet. Die Nabe 20 ist mit einer Keilverzahnung 20a und Sicherungsringen 22 drehfest und axial unverschiebbar auf der Welle angeordnet. Die Nabe 20 weist entlang ihres äußeren Umfangsrandes eine Vielzahl sich radial erstreckender Augen 20b auf, die durch Zwischenräume, die breiter sind als die Augen, voneinander getrennt sind. Jedes Auge 20b weist eine auf einem Teilkreis angeordnete Gewindebohrung 20c auf. Das Kupplungsglied 23 des Drehschwingungsdämpfers 24 besitzt an seinem inneren Umfangsbereich eine entsprechende Anzahl nach innen gerichteter Lappen 23a, die je eine Durchgangsbohrung 23b tragen. Die Durchgangsbohrungen 23b liegen auf dem gleichen Teilkreis wie die Gewindebohrungen 20c. Die Breite der Lappen 23a entspricht der Breite der Augen 20b, so dass gemäß der in 4 dargestellten Relativlage der Nabe 20 zu dem Kupplungsglied 23 die Nabe 20 durch das Kupplungsglied 23 zum Zwecke der Montage oder Demontage der Antriebsverbindung ungehindert hindurchtreten kann.
In der in 3 dargestellten Betriebsstellung ist die Nabe 20 relativ zu dem Kupplungsglied 23 mit einem Absatz 20d zentriert, mit dem sie an dem Kupplungsglied anliegt. Die Nabe und das Kupplungsglied sind in Drehrichtung so zueinander ausgerichtet, dass die Bohrungen in den Augen 20b und in den Lappen 23a miteinander fluchten. In dieser Relativlage ist die Nabe 20 und das Kupplungsglied 23 über Schrauben 25 miteinander verbunden.
Die Welle 21 wird über eine Lagerbuchse 27 zentrisch geführt (diese Funktion kann auch hier nicht von dem Drehschwingungsdämpfer 24 erbracht werden). Dabei greift der abgerundet ausgebildete Endbereich 21a der Welle 21 in die Lagerbuchse ein, wobei sein Durchmesser nur geringfügig kleiner ausgebildet ist als der Sitz der Nabe. Auch hier hat der Wellenabschnitt 21b zwischen der Nabe und dem Endbereich 21a einen kleineren Durchmesser, so dass eine einfache Montage und Demontage der Welle 21 ermöglicht ist, weil der Endbereich in die Lagerbuchse 27 bei der Montage bzw. Demontage eingeschoben werden kann.

Claims

Antriebskupplung für die Verbindung zwischen einer elastisch gelagerten Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten Getriebe mit folgenden Merkmalen (a) einem Schwungrad (1; 26) der Brennkraftmaschine, (b) einem am Schwungrad (1; 26) befestigten Drehschwingungsdämpfer (3; 24); (c) einer axial beweglichen und lösbar mit dem Drehschwingungsdämpfer drehbar verbundenen Kupplungswelle (5, 7; 21), (d) einer Eingangswelle (8) des nachgeschalteten Getriebes, (e) das dem Schwungrad benachbarte Ende der Kupplungswelle ist durch eine in Längsrichtung kugelförmig gestaltete Fläche zentriert, dadurch gekennzeichnet, dass (f) ein Ende der Kupplungswelle ist mit einem Ende der Eingangswelle (8) mit gewisser Überlappung (L) der Wellen durch kooperierende, auf den Wellen angeordnete oder den Wellen zugeordnete Kerbverzahnungen lösbar drehfest verbunden, (g) die Kerbverzahnungen auf einer oder beiden Wellen ballig oder bogenförming ausgebildet sind, (h) die jedes Ende der Kupplungswelle zentrierende kugelförmig gestaltete Fläche ist in einer Lagerfläche (16, 27) gehalten, sodass eine Bewegung zwischen jenen Flächen möglich ist, (i) die Antriebskupplung im Bereich des Schwungrades einen Freiraum aufweist, der für eine axiale Bewegung der Kupplungswelle relativ zu der Eingangswelle (8) mindestens entsprechend der Überlappung (L) ausreichend bemessen ist.
Antriebskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die lösbare drehfeste Verbindung zwischen dem Drehschwingungsdämpfer (3) und der Kupplungswelle (5, 7) ein Paar an einem Kupplungsglied (4) und der Kupplungswelle (7) angeordneter oder zugeordneter auf einer oder beiden Seiten ballig ausgebildeter Kerbverzahnungen (4a, 5a) vorgesehen sind.
Antriebskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsglied (4) eine auf ihm angeordnete oder ihm zugeordnete im wesentlichen geradlinig verlaufende Innenverzahnung (4a) aufweist, und dass die Kupplungswelle (5, 7) eine auf ihr angeordnete oder ihr zugeordnete ballige Außenverzahnung (5a) aufweist.
Antriebskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungs glied eine auf ihm angeordnete oder ihm zugeordnete ballige Innenverzahnung (4a) aufweist, und dass die Kupplungswelle (5, 7) eine auf ihr angeordnete oder ihr zugeordnete im wesentlichen geradlinig verlaufende Außenverzahnung (5a) aufweist.
Antriebskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmig gestaltete Fläche auf einem Vorsprung (17) und/oder an einer korrespondierenden Tragfläche vorgesehen ist, gegen die sich der Vorsprung anlegt.
Antriebskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die kugelförmig gestaltete Fläche ein sich verjüngender Bereich (17a) vorgesehen ist.
Antriebskupplung nach Anspruche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung von einem Zapfen (17) gebildet ist, der von dem Zentrum des Schwungrades (1) abstehend angeordnet ist und an seinem anderen Ende einen kugelförmig gestalteten Tragbereich und einen im Durchmesser reduzierten Bereich (17a; 17b)aufweist, wobei der Bereich mit dem kleineren Durchmesser eine axiale Erstreckung besitzt, die mindestens der Länge der Überlappung (L) entspricht, und dass der Tragbereich auf der Kupplungswelle (5, 7) angeordnet oder dieser zugeordnet ist.
Antriebskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die lösbare drehfeste Verbindung zwischen dem Drehschwingungsdämpfer (24) und der Kupplungswelle (21) ein Kupplungsglied (23) an dem Drehschwingungsdämpfer (24) und eine drehfest mit der Kupplungswelle (21) verbundene Nabe (20) vorgesehen sind, wobei die Nabe (20) an dem Kupplungsglied (23) so angeschraubt ist, dass eine der Eingangswelle (8) abgekehrte Fläche des Kupplungsgliedes (23) an der Nabe anliegt.
Antriebskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmig gestaltete Fläche auf einer oder beiden Seiten eines Vorsprungs (21a, 21b) ) und/oder an einer korrespondierenden Tragfläche vorgesehen ist, gegen die sich der Vorsprung anlegt.
Antriebskupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die kugelförmig gestaltete Fläche ein sich verjüngender Bereich (21b) vorgesehen ist.
Antriebskupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Vorsprung von einem Endbereich (21a, 21b) der Kupplungswelle (21) gebildet ist, wobei der Endbereich einen Tragebereich mit einem kugelförmig gestalteten Querschnitt (21a) an äußersten Ende der Kupplungswelle (21) und einen Bereich mit kleinerem Durchmesser aufweist, der Bereich mit dem kleineren Durchmesser eine mindestens der Länge der Überlappung (L) entsprechende Länge besitzt, und die Tragfläche von einer Lagerbuchse (27) gebildet ist, die an dem Schwungrad (26) angeordnet oder diesem zugeordnet ist.
Antriebskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilverzahnungen an einer oder mehreren der ballig ausgebildeten Verzahnungen mit einer solchen Kontur gestaltet sind, dass die möglichen Kontaktpunkte zu den korrespondierenden Verzahnungen im wesentlichen auf einem Teil eines Kreisbogens angeordnet sind.
Antriebskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilverzahnungen an einer oder mehreren der ballig ausgebildeten Verzahnungen mit einer mit einer kugelförmigen Kontur gestaltet sind.
Antriebskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilverzahnung der Kupplungswelle (5, 7) an dem mit der Eingangswelle (8) verbundenen Endbereich mit einem Schmiermittel versorgt sind, und dass der Bereich, in dem das Schmiermittel austritt, durch einen Dichtungsring mit Z-förmigem Querschnitt abgedichtet ist.
Antriebskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (3; 24) ein elastisches Element aufweist, das eine begrenzte Bewegung zwischen dem Schwungrad (1; 26) und der Kupplungswelle (5, 21) in allen Richtungen zulässt.