CH640920A5 - Ueberlastkupplung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen, insbesondere von Gelenkwellen zum Antrieb landwirtschaftlicher Geräte durch die Zapfwelle eines Schleppers, mit einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, von denen der als Kupplungsnabe ausgebildete Kupplungsteil umfangsverteilte Durchbrüche aufweist, in denen als Mitnehmerkörper wirkende Wälzkörper gehalten sind, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen, und einem durch in Umfangsrichtung wirkende Federn in Drehmomentübertragungsstellung gehaltenen Schaltring, wobei die Mitnehmerkörpersich bei Drehmomentübertragung über den Schaltring gegen die Kraft einer zwischen zwei Anschlägen gehaltenen Axialfeder abstützen.

Es ist eine Ratschenkupplung zur Begrenzung des zu übertragenden Drehmomentes z.B. eines Antriebsmotors bekannt (DE-Gbm 1911 309), bei der als Wälzkörper ausgebildete Mitnehmerkörper in Durchbrüchen des einen Kupplungsteils gehalten sind und von der Kraft einer Axialfeder beaufschlagt in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen.

Nachteilig bei der bekannten Ausführung ist jedoch, dass bei Überschreitung des vorgegebenen Nennmomentes durch das ständige Einfallen der als Kugeln ausgebildeten Mitnehmerkörper in die Ausnehmungen eine hohe Schlagenergie umgesetzt wird, die sich einerseits in störender Geräuschbildung und zum anderen in starker Erwärmung der Ratschenkupplung niederschlägt. Darüber hinaus ist die Lebensdauer der Drehmomentbegrenzungskupplung aufgrund der ständigen Schläge begrenzt. Um die beschriebenen Nachteile einzudämmen, hat man einen Endschalter vorgesehen, der einen elektrischen Antriebsmotor nach einmaliger Überschreitung des Nenndrehmomentes abschalten kann. Für rein mechanische Antriebe wie z.B. die Verbindung eines landwirtschaftlichen Anbaugerätes über eine Gelenkwelle von der Zapfwelle eines Schleppers her, lässt sich die beschriebene Überlastkupplung nicht einsetzen, da der Antrieb hier nicht über einen Endschalter abschaltbar ist.

Bei einer weiteren Überlastkupplung sind als Kugeln ausgebildete Mitnehmerkörper in einem gesonderten Käfig gehalten (DE-AS 1 283 040). Zur Drehmomentübertragung sind hier sowohl der treibende als auch der getriebene Kupplungsteil mit Ausnehmungen versehen, in die die Kugeln zur Drehmomentübertragung eingreifen. Bei Überschreiten des vorgegebenen Nennmomentes rollen die Kugeln aus diesen Ausnehmungen heraus und werden durch die Form der Durchbrüche des Käfigs in eine Bahn überführt, in der sie nicht wieder in die Ausnehmungen einfallen können. Die vorher beschriebenen Nachteile sind damit weitgehend vermieden.

Bei dieser Ausführung ist es jedoch von Nachteil, dass die Federkraft auch in der Freigangsposition ständig auf den Mitnehmerkörpern ansteht. Darüber hinaus muss zum Wiedereinschalten der Überlastkupplung, der Käfig relativ gegen einen der Kupplungsteile verdreht werden. Weiterhin ist von Nachteil, dass der die Mitnehmerkörper haltende Käfig über sogenannte Riegelelemente mit dem einen Kupplungsteil verbunden ist. Dadurch bedingt besteht die gesamte Überlastkupplung aus einer Vielzahl von gegeneinander zu bewegender Einzelteile, womit die beschriebene Kupplung stark störanfällig wird.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen zu schaffen, die im Freigang mit einem Minimum an Energieumsatz beaufschlagt wird, auf Wunsch durch einfaches Absenken der Antriebsdrehzahl selbstständig wiedereinschaltet und für besondere Anwendungsfälle in eine totale Freigangstellung umschaltbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass der Schaltring Ausnehmungen aufweist, die den Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils entsprechen, und dass die Mitnehmerkörper sich bei Drehmomentübertragung derart reibschlüssig am Schaltring abstützen, dass der Schaltring bei Überschreitung des vorgegebenen Nennmomentes durch die Abrollbewegung der Mitnehmerkörper aus den erstgenannten Ausnehmungen heraus gegen die Kraft der in Umfangsrichtung wirkenden Feder in der Weise verdrehbar ist, dass die Ausnehmungen des Schaltringes mit den entsprechenden Durchbrüchen des einen Kupplungsteils fluchten, wodurch eine Verschiebung der Mitnehmerkörper in die zugeordneten Ausnehmungen des Schaltringes ermöglicht wird.

Bei der erfindungsgemässen Ausbildung der Überlastkupplung ist es besonders vorteilhaft, dass diese nur aus wenigen gegeneinander bewegbaren Einzelteilen besteht. Bei Einsatz der Überlastkupplung zum Antrieb eines landwirtschaftlichen Gerätes über eine Gelenkwelle von der Zapfwelle des Schleppers aus, wirkt sich besonders günstig aus, dass nach Eintritt eines Überlastungsfalles das Wiedereinschalten der Überlastkupplung durch einfaches Absenken

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der Zapfwellendrehzahl bewirkt werden kann. Der Bedienungsmann bzw. Schlepperfahrer ist daher nicht gezwungen, nach jedem Abschaltvorgang vom Schleppersitz abzusteigen und die Überlastkupplung manuell wieder einzuschalten. Gegenüber bekannten Ratschenkupplungen weist die beanspruchte Überlastungskupplung eine weitgehend verminderte Ratschenwirkung im Freigang aus.

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb der Durchbrüche je eine federbelastete in radialer Richtung wirkende Raste angeordnet, wobei die Ausnehmungen des Schaltringes derartig ausgebildet sind, dass die Mitnehmerkörper in den Ausnehmungen des Schaltringes durch die Rasten in der Freigangstellung gehalten sind und der Schaltring über eine weitere Raste in der Freigangstellung arretierbar ist.

Die Überlastkupplung schaltet durch diese Massnahme vollständig in den Freigang um, so dass kein Restmoment mehr ansteht und keinerlei Rastwirkung sich einstellt.

Darüber hinaus ist es möglich, die Überlastkupplung, falls gewünscht, manuell vollständig abzuschalten. Diese Möglichkeit kann wünschenswert sein, wenn mehrere dieser Überlastkupplungen in einem Arbeitsgerät zum Antrieb einzelner Stränge eingesetzt werden, und einzelne dieser Stränge stillgelegt werden sollen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Mitnehmerkörper als Kegelrollen ausgebildet.

Durch die Ausbildung der Mitnehmerkörper als Kegelrollen wird eine Linienführung derselben bei der Drehmomentübertragung erreicht. Es können somit bei gleicher Bau-grösse der Überlastkupplung grössere Momente übertragen werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Überlastkupplung

Fig. 2 einen Querschnitt der Überlastkupplung nach Fig. 1

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Überlastkupplung in der Freigangposition

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Überlastkupplung mit einer Abschalteinrichtung und einer Rückhalteraste für die Mitnehmerkörper im Freigang

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Überlastkupplung nach Fig. 4

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Überlastkupplung, bei der die Mitnehmerkörper als Kegelrollen ausgebildet sind, und

Fig. 7,8 und 9 die Bewegungsabläufe der Überlastkupplung beim Übergang aus der Drehmomentübertragungsposition in die Freigangposition.

Die in Fig. 1 dargestellte Überlastkupplung besteht im wesentlichen aus einer Kupplungsnabe 5 und der über ein Lager 2 drehbar auf ihr gelagerten Kupplungshülse 3, die ihrerseits drehfest mit einer Gelenkgabel 1 verbunden ist. Die Kupplungsnabe 5 ist mit einem radial nach aussen erweiterten Flansch versehen, in dem gleichmässig auf dem Umfang verteilte Durchbrüche 14 zur Aufnahme von Mitnehmerkörpern 4 angeordnet sind. Die den Mitnehmerkörpern 4 zugewandte Ringfläche der Kupplungshülse 3 ist mit zu den Durchbrüchen 14 korrespondierenden Ausnehmungen 13 versehen, in die die Mitnehmerkörper 4 zur Drehmomentübertragung eintauchen können. An der der Ringfläche der Kupplungshülse 3 entgegengesetzten Seite eines erweiterten Flansches der Kupplungsnabe 5 ist ein Schaltring 15 angeordnet, der seinerseits mit ebenfalls zu den Durchbrüchen 14 der Kupplungsnabe 5 korrespondierenden Ausnehmungen 18 versehen ist. Der Schaltring 15 wird dabei von zwei Umfangsfedern 7, die als Druck- oder auch als Zugfedern ausgebildet sein können und sich einerseits an Stiften 8 des Schaltringes und andererseits an Stiften 6, die mit der Kupplungsnabe 5 verbunden sind, abstützen, derart in einer neutralen Lage gehalten, dass die Ausnehmungen 18 des Schaltringes 15 zu den Durchbrüchen 14 der Kupplungsnabe 5 in einer versetzten Stellung gehalten sind. An der den Mitnehmerkörpern abgewandten Seite des Schaltringes 15 ist dieser über ein Drucklager 9 gegen eine Stützscheibe 10 abgestützt. An der den Lagern 9 abgewandten Seite liegt die Stützscheibe 10 an einer Feder 11 an, die sich ihrerseits in axialer Richtung an einem Endanschlag 17 abstützt. In der Gegenrichtung stützt sich die Kraft der Feder 11 über die Stützscheibe 10 an einem Axialanschlag 16 ab. Die Mitnehmerkörper 4 liegen daher bei Stillstand der Überlastungskupplung, d.h., bei Nichtbeaufschlagung mit einem Drehmoment quasi kraftfrei in den Ausnehmungen 13 der Kupplungshülse. Bei Beaufschlagung der Kupplung mit einem Drehmoment versuchen die Mitnehmerkörper 4 in Richtung auf den Schaltring 15 hin, aus den Ausnehmungen 13 auszuweichen, und stützen sich dabei über den Schaltring 15, das Drucklager 9 und die Stützscheibe 10 an der Axialfeder 11 ab.

In Fig. 2 ist die Anlenkung der in Umfangsrichtung wirkenden Federn 7 zu erkennen, die sich einerseits an einem an der Kupplungsnabe angeordneten Stift 6 und andererseits am Schaltring angeordneten Stiften 8 abstützen.

In der Fig. 3 ist die Überlastkupplung nach dem Umschalten in die Freigangposition dargestellt. Die Mitnehmerkörper 4, die bei Beaufschlagung der Überlastkupplung mit einem Drehmoment in Reibschluss mit dem Schaltring 15 stehen, rollen bei Eintritt einer Überlastung aus den Ausnehmungen 13 der Kupplungshülse 3 heraus, und verdrehen durch ihre Abrollbewegung den Schaltring 15 gegen die Kraft der Umfangsfedern 7 derart, dass die Ausnehmungen 18 des Schaltringes 15 zu den Durchbrüchen 14 der Kupplungsnabe 5 in eine korrespondierende Lage kommen. Die Mitnehmerkörper 4, die inzwischen aus den Ausnehmungen 13 der Kupplungsnabe 5 ausgetreten sind, können dadurch in die Ausnehmungen 18 des Schaltringes 15 einfallen. Da die Kraft der Feder 11 beidseitig von den Anschlägen 16 und 17 aufgenommen wird, liegen die Mitnehmerkörper 4 jetzt kraftfrei in den Ausnehmungen 18 des Schaltringes 15 und rollen bei weiterdrehender Kupplungsnabe 5 in Laufbahnen 26 ab.

Da der Schaltring 15 beim Umschalten in die Freigangposition aus seiner durch die Federn 7 bestimmten neutralen Lage herausverdreht wurde, versucht er diese aufgrund der Federkraft wieder einzunehmen. Solange der Antrieb und mit ihm die Kupplungsnabe 5 jedoch mit hoher Drehzahl weiterdrehen, ist es den Mitnehmerkörpern 4 nicht möglich, in die die Drehmomentübertragung sicherstellenden Ausnehmungen 13 der Kupplungshülse 3 voll einzufallen. Die Überlastkupplung dreht dabei mit stark verminderter Ratschenwirkung im Freigang durch. Das selbsttätige Wiedereinschalten der Überlastkupplung kann durch einfaches Absenken der Antriebsdrehzahl bewirkt werden. Sobald die Relativbewegung der Mitnehmerkörper 4 an den Ausnehmungen 13 vorbei, soweit verlangsamt wird, dass die Kraft der Feder 7 ausreicht, die Mitnehmerkörper 4 voll in Ausnehmungen 13 einzudrücken, ist die Kupplung wieder in Drehmomentübertragungsposition geschaltet.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Überlastkupplung dargestellt, die nach einer Drehmomentüberlastung vollständig in den Freigang umschalten kann, d.h., sie dreht dann ohne jede Ratschenwirkung. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Überlastkupplung in einem Antriebsstrang eingebaut wird, der nicht ständiger Überwachung unterliegt.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Überlastkupplung s

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ist innerhalb der Kupplungsnabe 5 jedem Durchbruch zugeordnet, eine Raste vorgesehen, die aus einer Kugel 19 und einer die Kugeln in radialer Richtung beaufschlagenden Feder 20 besteht. Darüber hinaus ist auf dem Aussenumfang des Schaltringes 15 eine weitere Raste mit einer Kugel 22 und einer diese beaufschlagenden Feder 24 vorgesehen. In der Drehmomentübertragungsposition stützt sich die Rastkugel 22 radial nach aussen gegen eine Verriegelungslasche 21 ab. Wenn der Schaltring 15 durch Eintritt einer Überlastung der Kupplung aus seiner neutralen Lage heraus verdreht wird, nimmt die Kugel 22, die als 22' bezeichnete strichpunktierte Verriegelungslage ein. Der Schaltring wird dabei durch die Anlage der Kugel 22 in der Verriegelungslage 22' hinter der Verriegelungslasche 21 in der Freigangsstellung gehalten. Um die Abschaltkupplung wieder in die Mitnahmeposition zu überführen ist an einem die Abschaltkupplung umgebenden Abdeckgehäuse 12 ein Absatz 23 vorgesehen, der sobald das Abdeckgehäuse 12 gegen die Kraft einer Feder 25 in Richtung auf die Kupplungshülse 3 hin vorgeschoben wird, die Anschlagkugel 22 unter die Verriegelungslasche 21 schiebt, so dass der Schaltring 15 wieder in die neutrale Stellung zurückspringen kann.

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In der Fig. 6 ist eine Überlastkupplung dargestellt, bei der die Mitnehmerkörper 4 als Schrägrollen ausgebildet sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass eine Linienberührung zwischen den Mitnehmerkörpern und den anderen s Kupplungsteilen stattfindet, so dass ohne Vergrösserung der Kupplungsabmasse dies für grössere Drehmomente ausgelegt werden kann.

In den Fig. 7,8 und 9 ist der Übergang der Überlastkupplung von der Drehmomentübertragungsposition in die Frei-10 gangposition dargestellt. In der Fig. 7 befindet sich die Überlastkupplung im Beginn der Umschaltbewegung bei einem Überlastungsfall. Die Mitnehmerkörper 4 werden aufgrund der gegenläufigen Momente der Kupplungshülse 3 und der Kupplungsnabe 5 aus den Ausnehmungen 13 der Kupp-15 lungshülse 3 herausgerollt, wobei sie mit ihrer Rückseite an dem Schaltring 15 abrollen und diesen aus seiner neutralen Lage heraus, wie in Fig. 8 dargestellt, auf die Freigangposition zu bewegen. In der Fig. 9 ist die Umschaltbewegung beendet, d.h., die Mitnehmerkörper 4 sind voll aus den Aus-20 nehmungen 13 der Kupplungshülse 5 herausgerollt und in die Ausnehmungen 18 des Schaltringes 15 eingetaucht. Die Überlastkupplung ist damit in den Freigang umgeschaltet.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

640 920 PATENTANSPRÜCHE

1. Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen, insbesondere von Gelenkwellen zum Antrieb landwirtschaftlicher Geräte durch die Zapfwelle eines Schleppers, mit einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, von denen der als Kupplungsnabe (5) ausgebildete Kupplungsteil umfangsverteilte Durchbrüche (14) aufweist, in denen als Mitnehmerkörper wirkende Wälzkörper (4) gehalten sind, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen (13) des anderen Kupplungsteils (3) eingreifen, und einem durch in Umfangsrichtung wirkenden Federn (7) in Drehmomentübertragungsstellung gehaltenen Schaltring (15), wobei die Mitnehmerkörper (4) sich bei Drehmomentübertragung über den Schaltring (15) gegen die Kraft einer zwischen zwei Anschlägen gehaltenen Axialfeder (10) abstützen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (15) Ausnehmungen (18) aufweist, die den Ausnehmungen (13) des anderen Kupplungsteils (3) entsprechen, und dass die Mitnehmerkörper (4) sich bei Drehmomentübertragung derart reibschlüssig am Schaltring (15) abstützen, dass der Schaltring (15) bei Überschreitung des vorgegebenen Nennmomentes durch die Abrollbewegung der Mitnehmerkörper (4) aus den Ausnehmungen ( 13) heraus gegen die Kraft der in Umfangsrichtung wirkenden Feder (7) in der Weise verdrehbar ist, dass die Ausnehmungen (18) des Schaltringes (15) mit den entsprechenden Durchbrüchen (14) des einen Kupplungsteils (5) fluchten, wodurch eine Verschiebung der Mitnehmerkörper (4) in die zugeordneten Ausnehmungen (18) des Schaltringes (15) hinein ermöglicht wird.

2. Überlastungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Durchbrüche (14) je eine federbelastete, in radialer Richtung wirkende Raste (19,20) angeordnet ist, dass die Ausnehmungen (18) des Schaltringes ( 15) derart ausgebildet sind, dass die Mitnehmerkörper (4) in der Freigangsstellung der Kupplung durch die Rasten (19, 20) in diesen Ausnehmungen gehalten sind, und dass der Schaltring (15) über weitere Rasten (22,24) in Verbindung mit einer Verriegelungslasche (21) in der Freigangsstellung der Kupplung arretierbar ist.

3. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerkörper (4) als Kegelrollen ausgebildet sind.