CH367358A - Freilaufkupplung, insbesondere für Gelenkwellen an Landmaschinen - Google Patents

Description

      Freilaufkupplang,    insbesondere für     GelenkweRen    an Landmaschinen    Die Erfindung bezieht sich auf eine     Freflaufkupp-          Jung,    insbesondere für Gelenkwellen an Landmaschi  nen. Die bekannten     Freilaufkupplungen    sind entweder  als     sogenannte    Klauen- oder     KI=mkörperfreüauf-          kupplungen    ausgebildet. Bei den     Klauenkupplungen     kommen zwei gegeneinander meist axial gegen Fe  derkraft verschiebbare Kupplungsteile mit     klauen-          artigen    Erhebungen miteinander zum Eingriff.

   Beim  Freilauf gleiten die Klauen durch einen     überholvor-          gang    des angetriebenen Teils gegenüber dem treiben  den Teil aneinander vorbei, wobei ein Teil- gegen  Federkraft aus der Eingriffslage     herausgedrängt    wird  gegen die Kraft einer     Rückholfeder.    Diese Kupplun  gen haben den Nachteil,     dass    einmal die     Mitnehmer-          klauen    sehr leicht zu Bruch gehen     bzw.    einer hohen  Abnutzung unterworfen sind.

   Das hängt damit zu  sammen,     dass    bei sehr grosser Differenzgeschwindig  keit     bzw.    grosser Beschleunigung an der Antriebsseite  der Eingriff     schlagarfig    erfolgt und hohe Spitzen  kräfte an den zum Eingriff kommenden Klauen wirk  sam werden. Bei grosser Geschwindigkeitsdifferenz  zwischen getriebenem und treibendem Teil kommen  die     Mitnehmer    nicht voll zum Eingriff, da die Zeit  zu kurz ist, um eine ausreichende     Axialverschiebung     für den vollen Eingriff der     Mitnehmer    zu ermögli  chen. Die grossen Spitzenkräfte müssen dann von  sehr kleinen tragenden Flächen aufgenommen werden.

    Als weiterer Nachteil dieser     Klauenkupplungen    ist  es anzusehen,     dass    die notwendige axiale     Verschieb-          barkeit    einen hohen Fertigungsaufwand erforderlich  macht, zumal die gegeneinander verschiebbar, aber       undrehbar    gelagerten Teile an ihrer Gleitverbindung  das volle Drehmoment übertragen müssen. Ausser  dem wird an diesen Schiebegliedern ein hoher Ver  schleiss beobachtet, besonders, wenn der     Frei-lauf    oft  benutzt wird. Schliesslich ist der erforderliche Raum-    bedarf verhältnismässig gross, so     dass    die     Freilauf-          kapplung    nicht immer angebracht werden kann.

    



  Die     Klemnikörperkupplungen    vermeiden zwar  diese Nachteile, sind aber ebenfalls in der Ferti  gung sehr     aufwendio.,    da die     Klemnikörper    nur Li  nienberührung an ihren Eingriffsflächen haben und  infolgedessen aus hochwertigen Materialien herge  stellt sein müssen. Ausserdem sind die     Klemmkörper-          freilaufkupplungen    gegen stossartige Beanspruchun  gen recht empfindlich, was mit ihrer geringen Ein  griffsfläche zusammenhängt.  



  Bei der     Freilaufkupplung    nach der Erfindung  sind der treibende und der getriebene     Kupplungsteil     gegeneinander drehbar, jedoch axial     unverschiebbax          nifteinander    verbunden sind, und     dass    zwischen beiden  Teilen Wälzkörper angeordnet sind, die im Kupp  lungszustand als auf Schub und Druck beanspruchte       Mitnehmer    zwischen den     Kupplungsteilen    wirken, wo  bei sie diese an Flächen erfassen, während sie im  Freilauf gegen Federkraft ausser Eingriff in Durch  gangsbohrungen des einen Kupplungsteils gedrängt  sind.  



  Zweckmässig ist die Ausbildung so,     dass    auf einem       Kupplungsteil.    die Vertiefungen für die     Mitriehmer     nach einer Seite allmählich schräg auslaufen, während  sie auf dem anderen Kupplungsteil<B>je</B> in eine der  Durchgangsbohrungen übergehen, in die die     Mitneh-          merwälzkörper    beim     überholvorgang    gegen eine, Fe  derkraft gedrängt werden. Bei einer bevorzugten  Ausführungsform sind die     Mitnehmerwälzkörper    als  Kugeln ausgebildet und die Vertiefungen für den,  Eingriff der Kugeln mit entsprechendem Radius rund       bzw.    kugelig gestaltet.

   Ein Teil der     Freilaufkupp-          lung    wird, vorteilhaft als Nabe ausgebildet, während  der andere auf diesem     Nabenteil    axial     unverschieb-          bar,    jedoch drehbar gelagert ist.

   Der     nabenförmige         Teil ist zweckmässig mit einem Flansch versehen, der  die einen, zum Eingriff der     Mitnehmer    dienenden  Vertiefungen und daran unmittelbar anschliessend'  Durchgangsbohrungen trägt, in die die kugelförmigen       Mitnehmer    beim     Freilaufvorgang    gegen die Span  nung einer     zylinder-    oder     kegelförmijon    Druckfeder  gedrängt sind, so     dass    sie zwischen einer von der  Feder     beaufschlagten    Scheibe und dem auf der  Nabe, drehbaren     Kupplungsteil    mit den nach einer  Seite schräg auslaufenden Vertiefungen mit der Ge  schwindigkeit des andern,

   als Käfig für sie dienen  den Kupplungsteils umlaufen.  



  <B>Z,</B>  Bei einer anderen     Ausführungsforni    wird eine  Ringfeder verwendet, die unmittelbar von den Ku  geln     beaufschlagt    wird.  



  Es liegt     ini    Rahmen der Erfindung" den     naben-          förmigen    Teil der     Freilaufkupplung    als Teil einer  mit axialer Sicherung versehenen Schnellkupplung  für einen genormten     Kellwellenzapfen    auszubilden,  wobei in     Radialbohrungen    der Nabe geführte Kugeln  in der     Kuppelstellung    in eine Rille des     Keilwellen-          zapfens    eingreifen. Der auf der Nabe drehbare Teil  der Kupplung kann mit dem Flansch einer Gelenk  gabel fest verbunden     bzw.    verschraubt sein.  



  Die erfindungsgemäss gestaltete     Freilaufkupplung     hat den Vorteil,     dass    die beiden zu kuppelnden     bzw.     gegeneinander drehbaren     Kupplungsteile    nicht zuein  ander verschiebbar sind, so     dass    der Fertigungsauf  wand für die     Verschiebbarkeit    und auch der dafür  benötigte Raum eingespart wird.

   Ausserdem ist die  Kupplung bei gleichen Herstellungskosten geeignet,  ein mehrfach grösseres Drehmoment aufzunehmen, be  sonders dann, wenn die einen Vertiefungen in der  einen Richtung allmählich schräg auslaufen, so     dass     die     Mitnehmerwälzkörper    beim Eingriff sogleich mit  ihrer ganzen     Eingriffsfläche    zum Tragen kommen.  Ein     Teileingriff    mit geringerer     Eingriffsfläche,    wie  er bei bekannten     Klauenkupplungen    vorkommt, ist  in diesem Falle praktisch ausgeschlossen. Eine solche  Kupplung ist daher auch bei stossartigen Beanspru  chungen gegen Abnutzung oder Zerstörung hoch  gradig unempfindlich.

   Das Drehspiel beim Über  gang von der     Freilauffunktion    in die Mitnahme       kann        C        trotz        kleinem        Raumbedarf        der        Kupplung        gegen-          über    den bekannten     Klauenkupplungen    wesentlich  vermindert werden.

   Es können auch bei     Freilaufkupp-          lungen    mit kleinsten Baumassen mühelos sechs     Ein-          griffsflächenpaare    für die     Mitnehmerwälzkörper    ge  schaffen werden, so     dass    das Drehspiel nur     3601>:   <B>6</B>       =   <B>601></B> beträgt. Durch die Schubbeanspruchung der       Mitnehmerwälzkörper    können dieselben wesentlich  höher belastet werden als die     Mitnehmer    bei     Klemm-          körperfreilaufkupplungen.    Die Herstellungskosten der  Kupplung können relativ niedrig sein.  



  In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungs  beispiele der     Freilaufkupplung    nach der Erfindung  veranschaulicht. Es zeigen:       Fig.   <B>1</B> eine     Freilaufkupplung    in Seitenansicht, zum  Teil geschnitten,         Fig.    2 schematisch einen nach der Linie     C-C     in     Fig.    4 geführten Teilausschnitt der Kupplung, der  den treibenden und den getriebenen Teil sowie einen  dazwischen angeordneten kugelförmigen     Mitnehmer     erkennen     lässt,    und zwar in der     Kupplungsstellung,          Fig.   <B>3</B> denselben Teilausschnitt,

   jedoch in der       Freilaufstellung    der Kupplung, wo der treibende vom  getriebenen Teil überholt wird und der kugelförmige       Mitnehmer    in die für diese Funktion vorgesehene  Durchgangsbohrung eines Kupplungsteils verdrängt  ist,       Fig.    4 den Schnitt nach     A-B    in     Fig.   <B>1, 6</B> und<B>7,</B>       Fig.   <B>5</B> den Schnitt nach     E-F    in     Fig.   <B>1, 6</B> und<B>7,</B>       Fig.   <B>6</B> eine ähnliche Ausführung wie     Fig.   <B>1,</B> jedoch  mit einer raumsparenden Gestaltung des federnden  Elementes,

   das die Kupplung in<B>die</B> Eingriffsstellung  bringt, und       Fig.   <B>7</B> eine weitere Ausführungsform der     Frei-          laufkupplung    mit einer noch raumsparenden Gestal  tung des federnden Elementes.  



  Die beiden Teile<B>1</B> und<B>3</B> der Kupplung sind ge  geneinander drehbar, jedoch axial     unverschiebbar    und  werden in der Eingriffsstellung der     Freilaufkupplung,     wobei die Kupplung das Drehmoment übertragen  kann, durch die kugelförmigen Wälzkörper 2 mit  einander gekuppelt, die sich hierbei in einer     Fig.    2  dargestellten Lage befinden. Die beiden Pfeile in       Fig.    2 deuten die Richtung der dabei auftretenden  Kräfte (Antriebskraft und Reaktionskraft) an. Die  Kugel 2 ist hierbei zwischen den Teilen<B>1</B> und<B>3</B> auf  Druck und Schub beansprucht.

   Beim überhol- oder       Freilaufvorgang    nach     Fig.   <B>3</B> ist die dann wirksame  Kraftrichtung wieder durch Pfeile dargestellt. Der  Teil<B>3</B> hat den Teil<B>1</B> überholt und dabei die Kugel  2 aus der Eingriffsstellung heraus in die Durchgangs  bohrung     c    des Teils<B>1</B> gegen die Wirkung der Feder  <B>6</B> verdrängt,

   so     dass    die Kugel zwischen dem Teil<B>3</B>  und einer zwischen der Feder<B>6</B> und dem Teil<B>1</B>     ein-          "efügten   <B>0</B>     Ringscheibe   <B>7</B>     mit        der        Geschwindigkeit        des     Teils<B>1</B> umläuft, der jetzt die Wirkung eines     Kugel-          Käfigs    hat.  



  Wenn der     überholungsvorgang    aufhört, werden  die Kugeln 2 automatisch aus der Lage nach     Fig.   <B>3</B>  in die nach     Fig.    2 zurückgebracht. Dies wird hervor  gerufen durch die Spannung der Feder<B>6.</B> Die Ku  geln kommen sofort mit ihrer vollen Eingriffsfläche  zwischen den Teilen<B>1</B> und<B>3</B> zum Tragen, auch dann,  wenn eine grosse     Differenzgeschwindigkeit    zwischen  den Teilen<B>1</B> und<B>3</B>     vor-liegt,    das heisst, wenn der  Übergang aus dem Freilauf in den Antrieb schlagartig  erfolgt.  



  Der Kupplungsteil<B>1</B> ist als Nabe ausgebildet und  trägt einen     flanschartigen    Ansatz, in dem die Durch  gangsbohrungen c angebracht sind. Auf der Nabe ist  der andere Kupplungsteil<B>3</B> drehbar gelagert und  gegen     Axialverschiebung    über eine Zwischenscheibe  4 gegen einen Federring<B>5</B> abgestützt, der in einer       Ringriut    der Nabe ruht. Ein Schutzgehäuse<B>8</B> um  schliesst die Feder<B>6</B> und den     Kupplungsteil   <B>3,</B> so     dass     die beweglichen Teile der Kupplung gegen Eindringen      von Schmutz geschützt sind. Das Schutzgehäuse<B>8</B>  wird durch einen federnden Ring<B>9</B> gehalten, der eben  falls in einer Ringnut des Kupplungsteils<B>1</B> ruht.

    Die Druckfeder<B>6</B> stützt sich gegen das Gehäuse<B>8</B> ab.  



  Der Kupplungsteil<B>3</B> ist durch Schrauben<B>10</B> mit  einem Flansch<B>13</B> fest verbunden, der eine Gelenk  gabel 14 trägt.  



  Die Nabe des Kupplungsteils<B>1</B> besitzt drei     Radial-          bohrungen   <B>11,</B> in denen Kugeln 12 ruhen, wie     Fig.   <B>5</B>  erkennen     lässt.    Diese Kugeln 12 sind dazu bestimmt,  in eine Ringnut eines genormten     Keilwellenzapfens     einzugreifen und so die Kupplungsnabe gegen eine  axiale Verschiebung auf diesem     Keilwellenzapfen    zu  sichern.

   Wenn die Nabe auf dem     Keilwellenzapfen     zwecks Demontage oder Montage verschoben werden  soll, wird ein über die Kugeln geschobener     zylinder-          förmiger    Drehkörper<B>15</B> gegen die Spannung einer  Schraubenfeder<B>16</B> verdreht, so     dass    die Kugeln 12  in den     Ausnehmungen   <B>15'</B> des Drehkörpers<B>15</B> nach  aussen wandern können und die Ringnut des     ge-          norinten        Keilwellenzapfens    frei wird.  



       Fig.   <B>5</B> zeigt den Drehkörper in der Stellung, wo  die Kugeln nach innen geschoben sind und die Nabe  des Kupplungsteils<B>1</B> gegen     Axialverschiebung    auf  dem     Keilwellenzapfen    sichern können. Die Feder<B>16</B>  hält den Drehkörper<B>15</B> mit     ihrerVorspannung    in der  in     Fig.   <B>5</B> dargestellten Lage.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach     Figg.   <B>6</B> ist die  zylindrische Schraubenfeder ersetzt durch eine Kegel  feder<B>6',</B> so     dass    der für die Feder benötigte Raum  kleiner gehalten werden konnte.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.   <B>7</B> sind     die     Teile<B>6</B> und<B>7,</B> das heisst die Feder<B>6</B>     bzw.   <B>6"</B> und  die Ringscheibe<B>7,</B> ersetzt durch ein Element, näm  lich eine     ringfönnige    Schraubenfeder<B>6",</B> die, die Ku  geln 2 unmittelbar     beaufschilagt.    Bei dieser Ausfüh  rungsform konnte der Raumbedarf noch weiter ver  mindert werden.

   Die     Fig.   <B>7</B> zeigt klar, auf welch     klei4          nem    Raum sich die hier beschriebene     Freilaufkupp-          lung,    sogar in Verbindung mit einer Schnellkupplung  für einen genormten     Keilwellenzapfen    unterbringen       lässt.    Die Kombination der     Freilaufkupplung    mit  einem     Schnellkupplungsteil    an der Kupplungsnabe  zum     Anschluss    an einen genormten     Keilwellenzapfen     ist besonders vorteilhaft,

   weil zwei wichtige Funk  tionen in einer sehr kleinen gehaltenen Baueinheit     zu-          sammengefasst    werden.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Freilaufkupplung, insbesondere für Gelenkwellen an Landmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der treibende und der getriebene, Kupplungsteil<B>(1</B> und <B>3)</B> gegeneinander drehbar, jedoch axial unverschieb- bar miteinander verbunden sind und dass zwischen beiden Teilen Wälzkörper (2) angeordnet sind, die im Kupplungszustand als auf Schub und Druck bean spruchte Mitnehmer zwischen den Kupplungsteilen wirken, wobei sie diese an Flächen erfassen, während sie im Freilauf gegen Fedcrkraft ausser Eingriff in Durchgangsbohrungen (c)

   des einen Kupplungsteils <B>(1)</B> gedrängt sind. UNTERANSPRüCHE <B>1.</B> Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vertiefungen<I>(a,<B>b)</B></I> für den Eingriff der Nfitnehmer (2) auf einem Kupplungsteil nach einer Seite allmählich schräg auslaufen, während sie auf dem anderen Kupplungsteil<B>je</B> in eine Durch gangsbohrung<B>(e)</B> übergehen, in welche Bohrungen die Mitnehmerwällzkörper (2) beim. überholvorgang gegen eine Federkraft gedrängt werden. 2.

   Kupplung nach Unteranspruch<B>1,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass die Mitnehmerwälzkörper (2) kugelförmig gestaltet sind und in Vertiefungen (a, <B>b)</B> zum Eingriff kommen, welche mit entsprechen dem Halbmesser rund bzw. kugelig ausgebildet sind.

   <B>3.</B> Kupplung nach Unteranspruch<B>1,</B> gekennzeich net durch die Ausbildung eines Kupplungsteils<B>(1)</B> als Nabe, auf welcher der andere Kupplungsteil<B>(3)</B> dreh bar, aber axial unverschiebbar gelagert ist, wobei der nabenförnüge Teil mit einem Flansch versehen ist, welcher die einen, zum Eingriff der Mitnohnier (2) dienenden Vertiefungen (a) und daran unmittelbar anschliessende Durchgangsbohrungen (c) trägt, in welche die kugelförmigen Mitnehmer beim Freilauf- vorgang gegen die Spannung einer zylinder- oder kegelförmigen Druckfeder<B>(6</B> bzw. <B>61)</B> gedrängt sind,

   so dass sie zwischen einer von der Feder beaufschlag- ten Scheibe<B>(7)</B> und dem auf der Nabe drehbaren Kupplungsteil<B>(3)</B> mit den nach einer Seite schräg auslaufenden Vertiefungen<B>(b)</B> mit der Geschwindig- kdit des anderen, einen Käfig für sie bildenden Kupp lungsteils<B>(1)</B> umlaufen. 4. Kupplung nach Unteranspruch<B>3,</B> gekennzeich net durch eine ringförmige Feder (6"), welche un mittelbar von den Kugeln (2) beaufschlagt wird.

   <B>5.</B> Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet<B>'</B> dass der nabenförmige Teil der Frei- laufkupplung als Teil einer mit axialer Sicherung ver- sehenen. Schiebeschnellkupplung für einen genormten Keilwellenzapfen ausgebildet ist, wobei in Radial- bohrungen <B>(11)</B> der Nabe geführte Kugeln<B>(1</B>2) in der Kuppelstellung in eine Rille des Keilwellenzapfens eingreifen.

   <B>6.</B> Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der auf der Nabe drehbare Teil <B>(3)</B> der Kupplung mit dem Flansch<B>(13)</B> einer Ge# lenkgabel (14) fest verbunden bzw. verschraubt ist.