DE2853293C2 - Überlastkupplung - Google Patents

Description

a) das dem Schaltring (15) zugewandte Ende der Axialfeder (11) bei nicht belasteter Überlastkupplung über eine Stütz^heibe (10) an einem Anschlag (16) abgestützt und die im Schaltring (15) angeordneten Ausnehmungen (18) durch in Umfangsrichtung auf den Schaltring (15) einwirkende weitere Federn (7) in einer, bezogen auf die Winkelstellung der dem Schaltring zugeordneten Ansnehnvjigen (18) zu den Durchbrüchen (14) der Kupplungsnabe (5) versetzten Lage gehaiien ist

b) der Abstand der größten Tiefe der Ausnehmun- y, gen (18) von der Anlagefläche der Mitnehmerkörper (4) an der Laufbahn (26) der Kupplungshülse (3) größer als der Durchmesser der Mitnehmerkörper (4) ist.

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2. Oberlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

c) innerhalb der Durchbrüche (14) je eine federbelastetc, in radialer Richtung wirkende Raste (19, 20) angeordnet ist und daß die Ausnehmungen Jj (18) des Schaltringes (15) derartig ausgebildet sind, daß die Mitnehmerkörper (4) in den Ausnehmungen (18) des Schaltringes (15) durch die Rasten (19, 20) in der Freigangstellung gehalten sind und daß der Schaltring (15) über vj eine weitere Raste (22, 24) in Verbindung mit einer Verriegelungslasche (21) in der Freigangstellung arretierbar ist

3. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch v> gekennzeichnet, daß

d) die Mitnehmerkörper (4) als Kegelrollen ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen, insbesondere von Gelenkwellen zum Antrieb landwirtschaftlicher Geräte durch die Zapfwelle eines Schleppers, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, bei dem der eine z. B. als Kupplungsnabe ausgebildete Kupplungsteil umfangsverteilte Durchbrüche aufweist, in denen als Mitnehmer wirkende Wälzkörper gehalten sind, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen und einem drehbar auf der Nabe gelagerten Schaltring mit weiteren Ausnehmungen, in die die Mitnehmerkörper in der Freigangsposition eingreifen und einer Axialfeder, gegen die sich die Mitnehmerkörper bei Drehmomentübertragung abstützen, wobei die Oberlastkupplung nach Oberschreiten des eingestellten Nenndrehmomentes mit einem das Wiedereinschalten ermöglichenden verringerten Restmoment umläuft

Es ist eine Ratschenkupplung zur Begrenzung des zu übertragenden Drehmomentes z. B. eines Antriebsmotors bekannt (DE-GM 19 11 309), 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.

Nachtejlig 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 Frwärmung der Ratschenkupplung niederschlägt Darüber hinaus ist die Lebensdauer der Drehmomentbegrenzungskupplung aufgrund der ständigen Schläge begrenzt. Um die beschriebenen Nachtei-Ie einzudämmen, hit man einen Endschalter vorgesehen, der einen elektrischen Antriebsmotor nach einmaliger Überschreitung des Nenndrehmomentes abschalten kann. Für rein mechanische Antriebe wie z. B. die Beaufschlagung 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 12 83 040). 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 Bshn 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 geger. einen der Kupplungsteile verdreht werden. Weiterhin ist von Nachteil, daß der die Mitnehmerkörper haltende Käfig über sogenannte Riegelemente 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.

Des weiteren ist eine Überlastkupplung bekannt, bei der die Mitnehmerkörper (Kugeln) in Durchbrüchen eines drehelastisch mit dem Abtrieb verbundenen Führungskäfigs gehalten sind. Die Mitnehmerscheibe ist mit Ausnehmungen versehen, in die die Kugeln bei

Drehmomentübertragung eingreifen und das Drehmoment von der Mitnehmerscheibe auf den Führungskäfig übertragen, der seinerseits über eine gummielastische Feder mit dem Abtrieb verbunden ist

An der der Mitnehmerscheibe gegenüberliegenden Seite des Führungskräfigs ist eine weitere mit Ausnehmungen versehene Scheibe fliegend gelagert, deren Winkelbeweglichkeit durch einstellbare Anschlagschrauben begrenzt ist

Bei der beschriebenen Ausführung ist es von Nachteil, daß die einzige gummielastische Feder sowohl das zu übertragende Drehmoment als auch das zum Wiedereinschalten notwendige Ratschenmoment während des Freigangs der Oberlastkupplung bestimmt Damit können nicht beide Worte unabhängig voneinander verändert werden.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß

a) das dem Schaltring zugewandte Ende der Axialfeder bei nicht belasteter Oberlastkupplung über eine Stützscheibe an einem Anschlag abgestützt und die im Schaltring angeordneten Ausnehmungen durch in Umfangsrichtung auf den Schaltring einwirkende weitere Federn in einer, bezogen auf die Winkelstellung der dem Schaltring zugeordneten Ausnehmungen zu den Durchbrüchen der Kupplungsnabe versetzten Lage gehalten ist

b) der Abstand der größten Tiefe der Ausnehmungen von der Anlagefläche der Mitnehmerkörper an der Laufbahn der Kupplungshülse größer als der Durchmesser der Mitnehmerkörper ist

Bei der e: Indungsgemäßen Ausbildung einer Oberlastkupplung 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 nüjh Eintritt eines Überlastungsfalles das Wiedereinschalten der Überlastkupplung durch einfaches Absenken 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 Überlastkupplung eine weitgehend verminderte Rastschenwirkung im Freigang aus.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb der Durchbrüche je eine federbelastete, in radialer Richtung wirkende Raste angeordnet und die Ausnehmungen des Schaltringes sind derartig ausgebildet, daß die Mitnehmerkörper in den Ausnehmungen des Schaltringes durch die Rasten in der Freigangstellung gehalten sind und daß der Schaltring über eine weitere Raste in Verbindung mit einer Verriegelungslasche 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 solL

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Mitnehmerkörper mit Kegelrollen ausgebildet ίο Durch die Ausbildung der Mitnehmerkörper als Kegelrollen wird eine Linienberührung derselben bei der Drehmomentübertragung erreicht Es können somit bei gleicher Baugröße der Überlastkupplung größere Momente übertragen werden.

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

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Überlastkupplung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Überlastkupplung nach F i g. i,

Fig.3 einen Längsschnitt durch die Überlastkupplung in der Freigangsposition,

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

F i g. J einen Querschnitt durch die Überlastkupplung nach F i g. 4,

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

F i g. 7, 8 und 9 die Bewegungsabläufe der Überlastkupplung beim Übergang aus der Drehmomentübertragungsposition in die Freigangposition.
Die in F i g. 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 der Mitnehmerkörper 4 angeordnet sind. Die den Sperrkörpern 4 zugewandte Ringfläche der Kupplungshülse 3 ist mit zu den Durchbrüchen 14 korrespondierenden Ausnehmungen 13 verseben, in die die Mitnehmerkörper 4 zur Drehmomentübertragung eintauchen können. An der der Ringfläche der Kupplungshülse 3 entgegengesetzten Seite des erweiterten Flansches der Kupplungsnabe 5 ist ein Schaltring so 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 Druckoder auch als Zugfedern ausgebildet sein können und sich einerseits an Stiften 8 des Schaltringes und andererseits an Stiften 6, die mit der Kupplungsn&be 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 J 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 Überlastkupplung, d. h., bei Nichtbeaufsehlagung 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 Schalt! ing 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 Freigangsposition 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 5 und rollen bei weiterdrehender Kupplungsnabe 5 in Laufbahnen 26 ab. Da der Schaltring 15 beim Umschalten in die Freigangsposition 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 starkverminderter 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

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vollständig in den Freiraum umschalten kann, d. h.. si< dreht dann ohne jede Ratschenwirkung. Dieses is insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Überlastkupp lung in einem Antriebsstrang eingebaut wird, der nich ständiger Überwachung unterliegt.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Überlast kupplung ist innerhalb der Kupplungsnabe 5 jeden Durchbruch zugeordnet, eine Raste vorgesehen, die au: einer Kugel 19 und einer die Kugeln in radialer Richtunj beaufschlagenden Feder 20 besteht. Darüber hinaus is auf dem Außenumfang des Schaltringes 15 eine weiten Raste mit einer Kugel 22 und einer diese beaufschlagen den Feder 24 vorgesehen. In der Drehmomentübertra gungsposition stützt sich die Rastkugel 22 radial nacl außen gegen eine Verriegelungslasche 21 ab. Wenn de Schaltring 15 durch Eintritt einer Überlastung de Kupplung aus seiner neutralen Lage heraus verdreh wird, nimmt die Kugel 22, die als 22' bezeichnen strichpunktierte Verriegelungslage ein. Der Schaltrinf wird dabei durch die Anlage der Kugel 22 in de Verriegelungslage 22' hinter der Verriegelungslasche 2 in der Freigangsstellung gehalten. Um die Abschalt kupplung wieder in die Mitnahmeposition zu überfüh ren, ist an einem die Abschaltkupplung umgebendei Abdeckgehäuse 12 ein Absatz 23 vorgesehen, der sobak das Abdeckgehäuse 12 gegen die Kraft einer Feder 25 ii Richtung auf die Kupplungshülse 3 hin vorgeschobei wird, die Anschlagkugel 22 unter die Verriegelungsla sehe 21 schiebt, so daß der Schaltring 15 wieder in di< neutrale Stellung zurückspringen kann.

In der Fig.6 ist eine Überlastkupplung dargestelll bei der die Mitnehmerkörper 4 als Schrägrollet ausgebildet sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, dal eine Linienberührung zwischen den Mitnehmerkörpen und den anderen Kupplungsteilen stattfindet, so dal ohne Vergrößerung der Kupplungsabmaße diese füi größere Drehmomente ausgelegt werden kann.

In den Fig. 7, 8 und 9 ist der Übergang dei Überlastkupplung von der Drehmomentübertragungs position in die Freigangposition dargestellt. In dei F i g. 7 befindet sich die Überlastkupplung im Beginn dei Umschaltbewegung bei einem Überlastungsfall. Di< Mitnehmerkörper 4 werden aufgrund der gegenläufiger Momente der Kupplungshülse 3 und der Kupplungsna be 5 aus den Ausnehmungen 13 der Kupplungshülse 2 herausgerollt, wobei sie mit ihrer Rückseite an den Schaltring 15 abrollen und diesen aus seiner neutraler Lage heraus, wie in Fig.8 dargestellt, auf du Freigangposition zu bewegen. In der Fig.9 ist di< Umschaltbewegung beendend. h„die Mitnehmerkf -pei sind voll aus den Ausnehmungen 13 der Kupplungshül se 5 herausgerollt und in die Ausnehmungen 18 de: Schaltringes 15 eingetaucht Die Überlastkupplung is damit in den Freigang umgeschaltet.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen, insbesondere von Gelenkwellen zum Antrieb landwirtschaftlicher Geräte durch die Zapfwelle eines Schleppers, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, bei dem der eine z. B. als Kupplungsnabe ausgebildete Kupplungsteil umfangsverteilte Durchbrüche aufweist in denen als Mitnehmer wirkende Wälzkörper gehalten sind, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen und einem drehbar auf der Nabe gelagerten Schaltring mit weiteren Ausnehmungen,

ir· die die Mitnehmerkörper in der Freigangsposition eingreifen und einer Axialfeder, gegen die sich die Mitnehmerkörper bei Drehmomentübertragung abstützen, wobei die Oberlastkupplung nach Oberschreiten des eingestellten Nenndrehmomentes mit einem das Wiedereinschalten ermöglichenden verringerten Restmoment umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß