DE10025720C2

DE10025720C2 - Antriebsanordnung mit Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE10025720C2
Application number: DE10025720A
Authority: DE
Inventors: Manfred Eidam; Stefan Rauschenbach
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH; GKN Walterscheid Getriebe GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH; Walterscheid Getriebe GmbH
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: FR2809463A1; GB0109997D0; GB2362200B; US20020063029A1; BR0102107B1; DE10025720A1; GB2362200A; NL1017582C2; AU746830B2; JP3638131B2; GB2362200A8; FR2809463B1; BE1014176A5; HUP0102172A2; HU0102172D0; AU4618501A; US6540055B2; BR0102107A; PL346927A1; JP2002013557A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einer Frei laufkupplung, die eine Kupplungshülse, eine in der Kupplungs hülse drehbar um eine Drehachse gelagerte Kupplungsnabe sowie Mittel umfaßt, die bei Antrieb der Kupplungsnabe in einer An triebsdrehrichtung eine Drehmitnahme der Kupplungshülse in An triebsdrehrichtung bewirken und eine schnellere Rotation der Kupplungshülse in Antriebsdrehrichtung als der Kupplungsnabe oh ne Drehmitnahme zulassen, umfaßt.

Freilaufkupplungen sind in den verschiedensten Konstruktionsva rianten bekannt. In vielen Antriebssystemen werden Freilaufkupp lungen als Überholkupplungen eingesetzt, um den Antrieb vor nachlaufenden Massen zu schützen. Je nach Größe der rotierenden Massen und den Reibwiderständen im System entstehen unter schiedliche Nachlaufzeiten für die rotierenden Elemente. Insbe sondere bei landwirtschaftlichen Maschinen ist es von Bedeutung, die Nachlaufzeit der rotierenden Massen und Arbeitswerkzeuge so zu begrenzen, daß die Bedienperson ungefährdet Arbeiten an der Landmaschine vornehmen kann, z. B. Fremdkörper entfernen kann. Es ist auch bekannt, für eine Reduzierung der Nachlaufzeiten sepa rate elektrische, hydraulische oder mechanische Bremsen vorzusehen. Dies ist aufwändig, d. h. erfordert hohe Kosten und se parate Steuerungselemente.

Die DE 298 17 476 U1 zeigt eine Antriebsanordnung mit einer Freilaufkupplung, welche eine Kupplungshülse und eine Kupp lungsnabe aufweist. Die Kupplungsnabe ist drehfest mit einer Antriebswelle eines Antriebsmotors verbunden. Koaxial zu einer Drehachse der Antriebswelle weist die Kupplungshülse einen An triebszapfen auf, der drehfest mit einer Welle eines Getriebes verbunden ist. Mit der Antriebswelle ist ferner eine Druck scheibe drehfest verbunden, gegen die sich eine koaxial zur Drehachse angeordnete Reibscheibe abstützt. Die Kupplungshülse ist wiederum mit einer Stirnfläche gegen die Reibscheibe axial abgestützt. Zum Aufbringen eines Reibmoments ist die Kupp lungshülse von einer Druckfeder in Richtung zur Reibscheibe beaufschlagt, wobei die Druckfeder gegen den Antriebszapfen und ein Widerlager im Getriebe abgestützt ist. Somit wird er reicht, dass in einer Drehrichtung Drehmomente vom Antriebsmo tor zum Getriebe über die Freilaufkupplung und in der anderen Drehrichtung über die Druckscheibe und die Reibscheibe über tragen werden. Diese Antriebsordnung weist jedoch eine große axiale Baulänge auf und umfasst eine Vielzahl von Bauteilen, was zu einem hohen Montageaufwand führt. Zudem ist das maximal erreichbare Reibmoment stark eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanord nung zu schaffen, welche kostengünstig die Möglichkeit bietet, die Nachlaufzeiten der rotierenden Massen und Arbeitswerkzeuge zu reduzieren, die Anzahl der Bauteile und damit den Montage aufwand zu reduzieren und höhere Reibmomente zur Verfügung zu stellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Antriebsan ordnung umfassend eine Freilaufkupplung mit einer Kupplungs hülse, mit einer in der Kupplungshülse um eine Drehachse dreh bar gelagerten Kupplungsnabe sowie mit Mitteln, die bei An trieb der Kupplungsnabe in einer Antriebsdrehrichtung eine Mitnahme der Kupplungshülse in Antriebsdrehrichtung bewirken und eine schnellere Rotation der Kupplungshülse in Antriebs drehrichtung als der Kupplungsnabe ohne Drehmitnahme zulassen, wobei die Kupplungshülse eine erste Stirnfläche und eine zwei te Stirnfläche aufweist, und zwei Tellerfedern, welche jeweils gegen eine der beiden Stirnflächen mit Vorspannung über eine Reibfläche abstützt sind, und welche mit der Kupplungsnabe ü ber parallel zur Drehachse verlaufende und der Kupplungsnabe zugeordnete Ansätze oder Stifte sowie den Tellerfedern zuge ordnete Ausnehmungen, in die die Ansätze oder Stifte eingrei fen, verbunden sind, vorgesehen.

Von Vorteil bei dieser Antriebsanordnung ist, dass Bauteile der Freilaufkupplung genutzt werden können, um Nachlaufzeiten herabzumindern, d. h. es kann auf einfache Weise eine Frei laufkupplung, die als Überholkupplung eingesetzt wird, gleich zeitig eine Bremsfunktion aufweisen. Durch die Vereinigung beider Funktionen in ein Bauteil wird der zur Verfügung zu stellende Bauraum minimiert, d. h. es wird eine entsprechend kompakte Bauweise erzielt. Darüber hinaus werden auch die Kos ten deutlich verringert, da Bauteile der Freilaufkupplung zur Übernahme der Funktion als Bremse genutzt werden können. Um zu erreichen, dass die Tellerfedern vorgespannt werden können und trotzdem ein drehfester Anschluss an die Kupplungsnabe möglich ist, sind die Tellerfedern mit der Kupplungsnabe über parallel zur Drehachse verlaufende und der Kupplungsnabe zugeordnete Ansätze oder Stifte sowie den Tellerfedern zugeordnete Ausneh mungen, in die die Ansätze oder Stifte eingreifen, verbunden.

Um die Reibwirkung zu erhöhen, sind die Reibflächen der Tel lerfedern und/oder die zugehörigen Stirnflächen der Kupplungs hülse mit reibwerterhöhenden Mitteln versehen. Hierzu kommen eine Reibbeschichtung oder ein Reibbelag in Frage. Als Reibbe lag ist beispielsweise ein Karbonpapier vorgeschlagen. Dieses ist vorzugsweise der Reibfläche der Tellerfeder zugeordnet, da das Aufbringen unterhalb der Anlasstemperatur des Werkstoffes, aus dem die Tellerfeder hergestellt ist, erfolgen kann. Es können somit fertig bearbeitete Tellerfedern belegt werden.

Um die Axialverstellung des kleinen Durchmessers der Tellerfe der zum Vorspannen beim Einbau ohne Einfluss auf die Verbin dung zur Kupplungsnabe werden zu lassen, ist gesehen, dass die Stifte in Bohrungen der Kupplungsnabe verstellbar einsitzen. Des weiteren ist vorgesehen, die Vorspannung der Tellerfeder einstellbar zu gestalten, um eine Nachjustierung vornehmen zu können.

Vorzugsweise ist eine Freilaufkupplung vorgesehen, die Sperr klinken als Mittel zur Drehmitnahme zwischen Kupplungshülse und Kupplungsnabe aufweist. Solche Freilaufkupplungen sind einfach im Aufbau und gewährleisten ein sicheres Einschalten, d. h. Überführen in die Drehmomentübertragungsposition. Dabei ist von Vorteil, dass die Tellerfedern aufgrund der Reibanord nung dafür sorgen, dass das Einschaltverhalten der Freilauf kupplung verbessert wird, indem dieses sanfter gestaltet wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupp lungshülse ein Zahnrad trägt und die Kupplungsnabe mit einer Getriebewelle verbunden ist und beide Bestandteil eines Ge triebes sind. Somit kann der Reibbelag bzw. Reibfläche auch für den Nasslauf ausgeführt werden. Die beim Abbremsen der nachlaufenden Massen entstehende Reiberwärmung kann über die im Getriebegehäuse vorhandene Ölfüllung leicht abgeführt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung in Zuordnung zu einer Getriebe welle eines Getriebes,

Fig. 2 einen Schnitt II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer Tellerfeder als Einzelteil im vergrößerten Maßstab zu Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3 im Schnitt und

Fig. 5 einen Abschnitt eines Getriebes, in welches die erfindungsgemäße Antriebsanordnung integriert ist.

Nachfolgend werden zunächst die Fig. 1 und 2 zusammen be schrieben.

Mit der Kupplungshülse 1 ist ein stirnverzahntes Zahnrad 2 ein stückig verbunden. Die Kupplungshülse 1 ist um die Drehachse 3 drehbar. Sie besitzt eine auf der Drehachse 3 zentrierte Lager bohrung 4, in der umfangsverteilt Stützausnehmungen 5 mit sich parallel zur Drehachse 3 erstreckenden Stützflächen 7 befinden. Es sind insgesamt sechzehn solcher Stützausnehmungen 5 vorge sehen. Diese sind gleichmäßig auf dem Umfang der Lagerbohrung 4 verteilt angeordnet. Des weiteren sind zwei Schmierbohrungen 6 erkennbar, die vom Außenumfang der Kupplungshülse 1 ausgehen und in der Lagerbohrung 4 enden. Die Kupplungshülse 1 besitzt die erste Stirnfläche 8 und die zweite Stirnfläche 9, auf denen die Drehachse 3 senkrecht steht.

In der Lagerbohrung 4 der Kupplungshülse 1 ist eine Kupplungs nabe 10 mit ihrer zylindrischen Außenfläche 11 drehbar gela gert. Sie besitzt auf ihrem Umfang sechs verteilt angeordnete Ausnehmungen 13, die sich parallel zur Drehachse 3 erstrecken. In diesen sind Sperrklinken 14 um Achsen, die ebenfalls paral lel zur Drehachse 3 verlaufen, schwenkbar gelagert, so daß sie von einer in die Ausnehmungen 13 zurückgezogenen Position in eine über die Außenfläche 11 vorstehende und in eine zugehöri ge Stützausnehmung 5 eingreifende Position mittels Federn 19 verschwenkt werden können. Die Federn 19 sind jeweils zwischen dem Grund einer Ausnehmung 13 und der zugehörigen Sperrklinke 14 wirksam. Im ausgeschwenkten Zustand tritt die Sperrklinke 14 mit einer Fläche in Kontakt zur Stützfläche 7. Die gegenü berliegende Fläche stützt sich an einer Wandung der Ausnehmung 13 ab. Es ist eine derartige Gestaltung getroffen, daß bei An trieb der Kupplungsnabe 10 in Drehrichtung A eine Drehmitnahme der Kupplungshülse 1 im linksdrehenden Sinne erfolgt. Des wei teren besitzt die Kupplungsnabe 10 eine auf der Drehachse 3 zentrierte Bohrung 12, die verzahnt ist.

Ferner sind Stiftbohrungen 15 ausgehend von den Stirnflächen 8, 9 vorgesehen, die parallel zur Drehachse 3 verlaufen und zur Aufnahme von Stiften 16 dienen, die über die Nabenstirn flächen 17, 18 vorstehen. Die Kupplungshülse 1 mit dem Zahnrad 2, die Kupplungsnabe 10 und die Sperrklinken 14 bilden die Freilaufkupplung K, die als Überholkupplung gestaltet ist. Die Kupplungshülse 1 kann nämlich dann, wenn sie schneller in An triebsdrehrichtung A rotiert als die Kupplungsnabe 10, bei spielsweise bei abgestelltem Antrieb, die Kupplungsnabe 10 ü berholen, d. h. es erfolgt keine Drehmitnahme zwischen beiden. Die Kupplungsnabe 10 ist mit ihrer verzahnten Bohrung 12 auf einem verzahnten Sitzabschnitt 21 einer Getriebewelle 20 aufgenommen. Die Getriebewelle 20 weist ferner ein Ritzel 22 auf, das eine Schulter 23 bildet, gegen welche ein erster Stützring 24 abgestützt ist, an dem sich eine erste Tellerfeder 25 mit ihrem kleinen Durchmesser abstützt. Diese erste Tellerfeder 25 ist beispielsweise in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Sie weist an ihrem großen Durchmesser eine Reibfläche 26 auf, die einen Belag aus Karbonpapier zur Reibwerterhöhung besitzt. Des weiteren besitzt die erste Tellerfeder 25 eine Bohrung 27, von der radial verlaufende Aus nehmungen 28 ausgehen, in welche die aus der Nabenstirnfläche 18 vorstehenden Stifte 16 eingreifen, so daß die erste Tellerfeder 25 zur Kupplungsnabe 10 drehfest gehalten ist. Die erste Tel lerfeder 25 stützt sich mit ihrer Reibfläche 26 an der ersten Stirnfläche 8 der Kupplungshülse 1 reibend ab. An der zweiten Stirnfläche 9 der Kupplungshülse 1 ist eine zweite Tellerfeder 29 abgestützt, die entsprechend der ersten Tellerfeder 25 ausge bildet ist und die durch die Stifte 16, die aus der Nabenstirn fläche 17 vorragen, drehfest gehalten ist, d. h. zur Kupplungs nabe 10 undrehbar ist. Sie stützt sich mit ihrer am großen Durchmesser vorhandenen Reibfläche 26 gegen die zweite Stirn fläche 9 der Kupplungshülse 1 ab. Die zweite Tellerfeder 29 liegt mit ihrem kleinen Durchmesser gegen einen zweiten Stütz ring 30 an, der vom Lagerinnenring 31 eines Kegelrollenlagers beaufschlagt wird. Der Lagerinnenring 31 wird von einer Druck scheibe 32 beaufschlagt, die von einer Schraube 33, die in eine Gewindebohrung der Getriebewelle 20 mehr oder minder tief ein schraubbar ist, vorgespannt, so daß die erforderliche Reibkraft bzw. Vorspannung der Tellerfedern 25, 29 eingestellt werden kann.

Aus Fig. 5 ist die Zuordnung der erfindungsgemäßen Antriebsan ordnung zu einem Getriebe 34 erkennbar. Dieses weist ein Gehäuse 35 auf. Die aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche Getriebewelle 20 ist in den Lagern 36, 37 im Getriebegehäuse 35 gelagert. Be standteil des Lagers 37 ist der Lagerinnenring 31 gemäß Fig. 1. Zusätzlich ist auf der Getriebewelle 20 ein zweites Kegelrad 40 drehfest angebracht, das von einem ersten Kegelrad 39 angetrie ben wird, das mit einem Antriebszapfen 38 verbunden ist, der aus dem Getriebegehäuse 35 des Getriebes 34 herausgeführt ist und zum Antrieb dient. Das Ritzel 22 kämmt mit einem Zahnrad 41. Das Zahnrad 2 kämmt mit einem nicht dargestellten Zahnrad. Beide dienen zum Antrieb voneinander unabhängig drehender Elemente ei nes Gerätes.

Bezugszeichenliste

1

Kupplungshülse

2

Zahnrad

3

Drehachse

4

Lagerbohrung

5

Stützausnehmung

6

Schmierbohrung

7

Stützfläche

8

erste Stirnfläche

9

zweite Stirnfläche

10

Kupplungsnabe

11

Außenfläche

12

Bohrung

13

Ausnehmung

14

Sperrklinke

15

Stiftbohrung

16

Stift

17

Nabenstirnfläche

18

Nabenstirnfläche

19

Feder

20

Getriebewelle

21

verzahnter Sitzabschnitt

22

Ritzel

23

Schulter

24

erster Stützring

25

erste Tellerfeder

26

Reibfläche

27

Bohrung

28

Ausnehmung

29

zweite Tellerfeder

30

zweiter Stützring

31

Lagerinnenring

32

Druckscheibe

33

Schraube

34

Getriebe

35

Gehäuse

36

Lager

37

Lager

38

Antriebszapfen

39

erstes Kegelrad

40

zweites Kegelrad

41

Zahnrad
A Antriebsdrehrichtung
K Freilaufkupplung

Claims

1. Antriebsanordnung umfassend
eine Freilaufkupplung (K)
mit einer Kupplungshülse (1), mit einer in der Kupplungs hülse (1) um eine Drehachse (3) drehbar gelagerten Kupp lungsnabe (10) sowie mit Mitteln (14), die bei Antrieb der Kupplungsnabe (1) in einer Antriebsdrehrichtung (A) eine Mitnahme der Kupplungshülse (1) in Antriebsdrehrich tung (A) bewirken und eine schnellere Rotation der Kupp lungshülse (1) in Antriebsdrehrichtung (A) als der Kupp lungsnabe (10) ohne Drehmitnahme zulassen, wobei die Kupplungshülse (1) eine erste Stirnfläche (8) und eine zweite Stirnfläche (9) aufweist, und
zwei Tellerfedern (25, 29), welche jeweils gegen eine der beiden Stirnflächen (8, 9) mit Vorspannung über eine Reibfläche (26) abstützt sind, und
welche mit der Kupplungsnabe (10) über parallel zur Dreh achse (3) verlaufende und der Kupplungsnabe (10) zugeord nete Ansätze oder Stifte (16) sowie den Tellerfedern (25, 26) zugeordnete Ausnehmungen (28), in die die Ansätze o der Stifte (16) eingreifen, verbunden sind.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (26) und/oder die zugehörige Stirn fläche (8, 9) mit reibwerterhöhenden Mitteln versehen ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reibwerterhöhenden Mittel eine Reibbeschichtung oder einen Reibbelag umfassen.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag aus mit der Reibfläche (26) verbunde nem Karbonpapier besteht.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (16) in Bohrungen (14) der Kupplungsnabe (10) verstellbar einsitzen.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Tellerfeder (25, 29) einstellbar ist.

7. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (K) Sperrklinken (14) als Mit tel zur Drehmitnahme der Kupplungshülse (1) durch die Kupplungsnabe (10) aufweist.

8. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshülse (1) ein Zahnrad (2) trägt und die Kupplungsnabe (10) mit einer Getriebewelle (20) verbunden ist und beide Bestandteil eines Getriebes sind.