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Dokumentenidentifikation DE10329809A1 24.02.2005
Titel Kupplung zur Drehmomentbegrenzung
Anmelder GKN Walterscheid GmbH, 53797 Lohmar, DE
Erfinder Kämpf, Klaus, 53797 Lohmar, DE
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 01.07.2003
DE-Aktenzeichen 10329809
Offenlegungstag 24.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2005
IPC-Hauptklasse F16D 7/10
IPC-Nebenklasse F16D 7/04   A01B 61/02   
Zusammenfassung Kupplung zur Drehmomentbegrenzung, umfassend eine Kupplungsnabe 1, eine Kupplungshülse 2, die drehbar um die Kupplungsnabe 1 angeordnet ist, mindestens eine erste Ausnehmung 5 in der Kupplungshülse 2, mindestens einen ersten Mitnehmer 11, der in einer ersten Führungsausnehmung 14 zwischen einer Einkuppelposition und einer Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition in eine erste Ausnehmung 5 eingreift, mindestens eine zweite Ausnehmung 6 in der Kupplungshülse 2, mindestens einen zweiten Mitnehmer 12, der in einer zweiten Führungsausnehmung 15 zwischen einer Einkuppelposition und einer Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition in eine zweite Ausnehmung 6 eingreift, ein erstes Schaltelement 20, das axial gegen erste Schaltflächen der Mitnehmer 11, 12, 13 mit Kraft beaufschlagt ist und die Mitnehmer zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt und bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments ein Verstellen der Mitnehmer 11, 12, 13 in ihre Auskuppelposition zulässt, wobei die mindestens eine erste Ausnehmung 5 derart gestaltet ist, dass sämtliche Mitnehmer 11, 12, 13 in diese eingreifen können, und wobei die mindestens eine zweite Ausnehmung 6 derart gestaltet ist, dass lediglich zweite Mitnehmer 12 in diese eingreifen können.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Drehmomentbegrenzung mit einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, die um eine Drehachse drehbar um die Kupplungsnabe angeordnet ist. In der Kupplungshülse sind Ausnehmungen und in der Kupplungsnabe Mitnehmer vorgesehen, wobei die Mitnehmer gegenüber der Kupplungsnabe zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition, in der sie zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse in die Ausnehmungen eingreifen, und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt sind. Mittels eines Schaltelements sind die Mitnehmer zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt, wobei das Schaltelement bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse ein Verstellen der Mitnehmer in ihre Auskuppelposition zulässt.

Eine solche Kupplung zur Drehmomentbegrenzung ist aus der DE 197 15 269 C1 bekannt. Nachteil ist jedoch, dass die Kupplung in mehreren Drehpositionen wieder eingeschaltet werden kann. Jedoch erfordern es manche Geräte, insbesondere landwirtschaftliche Geräte, dass die Kupplung lediglich in einer Drehposition oder mehreren bestimmten Drehpositionen wieder einschaltbar ist.

Hierzu wird in der EP 918 954 B1 eine Kupplung vorgeschlagen, die ebenfalls eine Kupplungsnabe und eine Kupplungshülse umfasst, wobei de Kupplungshülse um eine Drehachse drehbar um die Kupplungsnabe angeordnet ist und mehrere Ausnehmungen aufweist. In der Kupplungsnabe sind Mitnehmer radial zwischen einer Einkuppelposition und einer Auskuppelposition verstellbar geführt. Jeder einzelne Mitnehmer ist durch ein Schaltelement zur Einnahme der Einkuppelposition, in der sie in die Ausnehmungen eingreifen, beaufschlagt, wobei das Schaltelement ein Überführen des jeweiligen Mitnehmers in die Auskuppelposition zulässt, wenn ein bestimmtes Drehmoment zwischen Kupplungsnabe und Kupplungshülse überschritten wird.

Damit ein Wiedereinschalten der Kupplung lediglich in einer bestimmten Drehposition der Kupplungsnabe relativ zur Kupplungshülse möglich ist, sind in den Ausnehmungen Stifte vorgesehen, die bündig mit einer Innenfläche der Kupplungshülse abschließen. Die Stifte sind in jeder Ausnehmung an einer anderen Position vorgesehen, wobei die jeweiligen Mitnehmer entsprechende Ausnehmungen aufweisen. Hierdurch kann jeder Mitnehmer lediglich in genau eine Ausnehmung eingreifen. Nachteilig ist jedoch der konstruktive Aufwand sowie die Tatsache, dass sämtliche Mitnehmer unterschiedlich gestaltet werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung, die mehrere Mitnehmer aufweist, welche gemeinsam durch mindestens ein Schaltelement in Richtung zur Einkuppelposition beaufschlagt sind, vorzuschlagen, bei der mit einfachen Mitteln gewährleistet ist, dass ein Wiedereinschalten lediglich in bestimmten Drehpositionen möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplung zur Drehmomentbegrenzung umfassend

  • – eine Kupplungsnabe,
  • – eine Kupplungshülse, die um eine Drehachse drehbar um die Kupplungsnabe angeordnet ist,
  • – mindestens eine erste Ausnehmung in der Kupplungshülse,
  • – mindestens ein erster Mitnehmer, der gegenüber der Kupplungsnabe zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition mit einem ersten Mitnehmerabschnitt in eine erste Ausnehmung eingreift,
  • – mindestens eine zweite Ausnehmung in der Kupplungshülse,
  • – mindestens ein zweiter Mitnehmer, der gegenüber der Kupplungsnabe zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition mit einem zweiten Mitnehmerabschnitt in eine zweite Ausnehmung eingreift,
  • – ein erstes Schaltelement, das axial gegen erste Schaltflächen der Mitnehmer mit Kraft beaufschlagt ist und die Mitnehmer zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt und bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse ein Verstellen der Mitnehmer in ihre Auskuppelposition zulässt,
  • – wobei die mindestens eine erste Ausnehmung derart gestaltet ist, dass lediglich erste Mitnehmer in diese eingreifen können und/oder
  • – die mindestens eine zweite Ausnehmung derart gestaltet ist, dass lediglich zweite Mitnehmer in diese eingreifen können,
gelöst Aufgrund der Tatsache, dass lediglich zwei unterschiedliche Formen von Ausnehmungen und Mitnehmern vorgesehen werden müssen, ist es möglich, die Ausnehmungen die Mitnehmer als Standardelemente zu gestalten. Hierbei kann die Kupplung z.B. eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen und eine Vielzahl von ersten Mitnehmern aufweisen, die übereinstimmend ausgestaltet sind. Ferner kann eine zweite Ausnehmung und ein zweiter Mitnehmer vorgesehen werden, die von der Gestaltung der ersten Ausnehmungen und der ersten Mitnehmer abweichen. Der Fertigungsaufwand wird daher stark reduziert.

Da sämtliche Mitnehmer durch mindestens ein Schaltelement gemeinsam zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt sind, und die ersten Mitnehmer nicht in die zweite Ausnehmung und/oder die zweiten Mitnehmer nicht in die ersten Ausnehmungen eingreifen können, ist gewährleistet, dass in allen von der Schaltposition abweichenden Drehpositionen der Kupplungsnabe zur Kupplungshülse mindestens ein Mitnehmer nicht in eine Ausnehmung eingreifen kann und somit das Schaltelement durch diesen Mitnehmer daran gehindert wird, die übrigen Mitnehmer in die Ausnehmungen zu überführen.

Das lediglich zweite Mitnehmer in die mindestens eine zweite Ausnehmung eingreifen können kann dadurch gewährleistet sein, dass die Ausnehmungen von einer Innenfläche der Kupplungshülse ausgehend in diese eingearbeitet sind und in der Innenfläche jeweils eine Öffnung bilden, dass die Öffnung der mindestens einen ersten Ausnehmung größer ist als die Öffnung der mindestens einen zweiten Ausnehmung und dass die Mitnehmerabschnitte gegengleich zu den jeweiligen Ausnehmungen ausgebildet sind.

Vorzugsweise sind die Ausnehmungen hierbei durch parallel zur Drehachse verlaufende Nuten dargestellt, welche jeweils eine erste Drehmomentübertragungsfläche bilden. Die Mitnehmerabschnitte sind entsprechend durch parallel zur Drehachse verlaufende Vorsprünge dargestellt, welche jeweils eine zweite Drehmomentübertragungsfläche bilden. In der Einkuppelposition der Mitnehmerabschnitte kommen die ersten Drehmomentübertragungsflächen mit den zweiten Drehmomentübertragungsflächen in Anlage, so dass zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse Drehmoment übertragen werden kann.

Die mindestens eine erste Ausnehmung und die mindestens eine zweite Ausnehmung können in axialer Richtung unterschiedlich lang ausgebildet sein.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Kupplungshülse eine Hülse aufweist, die um die Kupplungsnabe angeordnet ist, dass die Hülse die Innenfläche der Kupplungshülse bildet, in der die Ausnehmungen eingebracht sind, dass sich die mindestens eine erste Ausnehmung über die gesamte axiale Länge der Hülse erstreckt und dass sich die mindestens eine zweite Ausnehmung ausgehend von einem ersten axialen Längsende der Hülse über einen Teil der Länge der Hülse erstreckt.

Es kann auch vorgesehen werden, dass die mindestens eine erste Ausnehmung in Umfangsrichtung schmaler ausgebildet ist als die mindestens eine zweite Ausnehmung.

Ferner kann mindestens eine dritte Ausnehmung in der Kupplungshülse vorgesehen sein. Entsprechend ist mindestens ein dritter Mitnehmer vorgesehen, der gegenüber der Kupplungsnabe zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition mit einem dritten Mitnehmerabschnitt in eine dritte Ausnehmung eingreift, wobei die mindestens eine dritte Ausnehmung derart gestaltet ist, dass kein zweiter Mitnehmer in diese eingreifen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass eine zweite Ausnehmung, ein zweiter Mitnehmer, eine dritte Ausnehmung und ein dritter Mitnehmer vorgesehen sind, wobei die zweite Ausnehmung und die dritte Ausnehmung sowie der zweite Mitnehmer und der dritte Mitnehmer jeweils 180 Grad zueinander versetzt angeordnet sind.

Somit wird sichergestellt, dass in den Drehpositionen, in denen ein Einkuppeln verhindert ist, zwei gegenüberliegende Mitnehmer nicht in die zweite und dritte Ausnehmung eingreifen können, so dass das Schaltelement an zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Positionen an den Mitnehmern abgestützt wird und daran gehindert wird, die übrigen Mitnehmer in die Einkuppelposition zu überführen. Somit ergibt sich eine gute Abstützung, die ein Verkippen des Schaltelements verhindert.

Bei einer Kupplung mit dritten Ausnehmungen und dritten Mitnehmern kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen durch parallel zur Drehachse verlaufende Nuten dargestellt sind, welche jeweils eine erste Drehmomentübertragungsfläche bilden, dass die Mitnehmerabschnitte durch parallel zur Drehachse verlaufende Vorsprünge dargestellt sind, welche jeweils eine zweite Drehmomentübertragungsfläche bilden, dass die Kupplungshülse eine Hülse aufweist, die um die Kupplungsnabe angeordnet ist, dass die Hülse die Innenfläche der Kupplungshülse bildet, in der die Ausnehmungen eingebracht sind, dass sich die mindestens eine erste Ausnehmung über die gesamte axiale Länge der Hülse erstreckt, dass sich die mindestens eine zweite Ausnehmung ausgehend von einem ersten axialen Längsende der Hülse über einen Teil der Länge der Hülse erstreckt und dass sich die mindestens eine dritte Ausnehmung ausgehend von einem dem ersten axialen Längsende abgewandt angeordneten zweiten axialen Längsende der Hülse über einen Teil der Länge der Hülse erstreckt.

Das erste Schaltelement kann als Ring gestaltet sein, der um die Kupplungshülse angeordnet ist und der axial durch erste Federmittel in Richtung zu den Mitnehmern beaufschlagt ist.

Ferner kann ein zweites Schaltelement vorgesehen sein, das axial gegen zweite Schaltflächen der Mitnehmer mit Kraft beaufschlagt ist und die Mitnehmer zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt und bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments zwischen der Kupplungsnabe und Kupplungshülse ein Verstellen der Mitnehmer in ihre Auskuppelposition zulässt und das an einer dem ersten Schaltelement abgewandten Seite der Mitnehmer angeordnet ist.

Das zweite Schaltelement kann ebenfalls als Ring gestaltet sein, der um die Kupplungshülse angeordnet ist und der axial durch zweite Federmittel in Richtung zu den Mitnehmern beaufschlagt ist.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Hierin zeigt

1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung in der Einkuppelposition;

2 einen Längsschnitt der Kupplung gemäß 1 entlang der Schnittlinie II-II;

3 einen Längsschnitt der Kupplung gemäß 1 entlang der Schnittlinie III-III;

4 einen Querschnitt der Kupplung gemäß 1 in der Auskuppelposition;

5 einen Längsschnitt der Kupplung gemäß 4 entlang der Schnittlinie V-V;

6 einen Längsschnitt der Kupplung gemäß 4 entlang der Schnittlinie VI-VI;

7 einen Querschnitt der Kupplung gemäß 1 in einer weiteren Drehposition;

8 einen Längsschnitt der Kupplung gemäß 7 entlang der Schnittlinie VII-VII;

9 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung in der Einkuppelposition;

10 einen Querschnitt der Kupplung gemäß 9 in der Auskuppelposition;

11 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung in der Einkuppelposition, und

12 einen Traktor mit angehängtem Gerät, das unter Zwischenschaltung einer erfindungsgemäßen Kupplung angetrieben wird.

Die 1 bis 8 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung in unterschiedlichen Ansichten und unterschiedlichen Positionen der Mitnehmer und werden im folgenden zusammen beschrieben.

Die Kupplung umfasst eine Kupplungsnabe 1 und eine um diese angeordnete Kupplungshülse 2, wobei die Kupplungshülse 2 um eine Drehachse 3 drehbar gelagert ist. Die Kupplungshülse 2 weist eine Innenfläche 4 auf, die koaxial zur Drehachse 3 angeordnet ist. In der Innenfläche 4 sind vier erste Ausnehmungen 5, eine zweite Ausnehmung 6 sowie eine dritte Ausnehmung 7 eingebracht. Die Ausnehmungen 5, 6, 7 sind als Nuten gestaltet und verlaufen parallel zur Drehachse 3. Ferner gehen die Ausnehmungen 5, 6, 7 von der Innenfläche 4 aus und bilden mit dieser jeweils eine Öffnung 8, 9, 10.

In der Kupplungsnabe 1 sind entsprechend der Ausnehmungen 5, 6, 7 vier erste Mitnehmer 11, ein zweiter Mitnehmer 12 und ein dritter Mitnehmer 13 angeordnet, die jeweils in vier ersten Führungsausnehmungen 14, einer zweiten Führungsausnehmung 15 und einer dritten Führungsausnehmung 16 zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt sind. Die ersten Mitnehmer 11 weisen jeweils einen ersten Mitnehmerabschnitt 17 auf, der radial außen an den ersten Mitnehmern 11 angeordnet und der Innenfläche 4 zugewandt ist. Entsprechend weist der zweite Mitnehmer 12 einen zweiten Mitnehmerabschnitt 18 und der dritte Mitnehmer 13 einen dritten Mitnehmerabschnitt 19 auf. In ihrer Einkuppelposition (1, 2 und 3) tauchen die Mitnehmer 11, 12, 13 mit ihren Mitnehmerabschnitten 17, 18, 19 radial durch die Öffnungen 8, 9, 10 in die Ausnehmungen 5, 6, 7 ein, so dass eine Übertragung von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe 1 und der Kupplungshülse 2 ermöglicht wird.

Ein erstes Schaltelement 20 und ein zweites Schaltelement 21, welche jeweils in Form eines Ringes gestaltet sind, sind um die Kupplungsnabe 1 angeordnet. Das erste Schaltelement 20 ist mittels erster Federmittel 22 gegen die Mitnehmer 11, 12, 13 axial abgestützt. Auf einer dem ersten Schaltelement 20 abgewandten Seite der Mitnehmer 11, 12, 13 ist das zweite Schaltelement 21 mit zweiten Federmitteln 23 gegen die Mitnehmer 11, 12, 13 axial abgestützt. Durch die Abstützung der Schaltelemente 20, 21 gegen die Mitnehmer 11, 12, 13 werden diese zur Einnahme ihrer Einkuppelposition mit Kraft beaufschlagt.

Die Kupplungshülse 2 umfasst ein erstes Kupplungshülsenelement 24, ein zweites Kupplungshülsenelement 25 sowie eine Hülse 26. Die Hülse 26 ist zylindrisch ausgebildet und um die Drehachse 3 angeordnet. Das erste Kupplungshülsenelement 24 und das zweite Kupplungshülsenelement 25 sind an gegenüberliegenden axialen Seiten der Hülse 26 mit dieser verbunden. Das erste Kupplungshülsenelement 24 weist einen Verbindungsabschnitt 27 mit einer Bohrung 28 auf. In die Bohrung 28 ist eine Längsverzahnung 29 eingearbeitet, um die Kupplungshülse 2 drehfest mit einer ersten Welle zu verbinden.

Die Kupplungsnabe 1 weist eine Durchgangsbohrung 32 auf, die koaxial zur Bohrung 28 der Kupplungshülse 2 angeordnet ist. In der Durchgangsbohrung 32 ist ebenfalls eine Längsverzahnung 33 vorgesehen, um die Kupplungsnabe 1 drehfest mit einer zweiten Welle verbinden zu können.

Die Hülse 26 bildet die Innenfläche 4 der Kupplungshülse 2, in die die Ausnehmungen 5, 6, 7 eingearbeitet sind. Im Querschnitt gemäß der 1, 4 und 7 weisen sämtliche Ausnehmungen 5, 6, 7 die gleiche Form auf und werden anhand der zweiten Ausnehmung 6 näher erläutert.

Die zweite Ausnehmung 6 bildet eine erste Drehmomentübertragungsfläche 34, welche in der Einkuppelposition des zweiten Mitnehmers 12 zu einer zweiten Drehmomentübertragungsfläche 35 des zweiten Mitnehmers 12 in Anlage ist. Die zweite Drehmomentübertragungsfläche 35 wird durch den zweiten Mitnehmerabschnitt 18 des zweiten Mitnehmers 12 gebildet. Im Querschnitt schließt die erste Drehmomentübertragungsfläche 34 mit einem zentral durch die zweite Ausnehmung 6 verlaufenden Radius einen Winkel ein, der zur Drehachse 3 hin geöffnet ist. Somit ist gewährleistet, dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments aufgrund der schräg angestellten Drehmomentübertragungsflächen 34, 35 die Mitnehmer 11, 12, 13 radial nach innen aus den Ausnehmungen 5, 6, 7 gedrückt werden, bis die Kupplungsnabe 1 relativ zur Kupplungshülse 2 verdrehbar ist.

Ferner bildet die zweite Ausnehmung 6 eine erste Führungsfläche 36, welche in der Einkuppelposition des zweiten Mitnehmers 12 zu einer zweiten Führungsfläche 37 in Anlage ist. Die erste Führungsfläche 36 schließt ebenfalls mit einem zentral durch die zweite Ausnehmung 6 verlaufenden Radius einen Winkel ein, der in Richtung auf die Drehachse 3 geöffnet ist, wobei dieser Winkel größer ist, als derjenige Winkel, der zwischen der ersten Drehmomentübertragungsfläche 34 und dem Radius eingeschlossen ist. Somit ist gewährleistet, dass in einer Drehrichtung ein größeres Drehmoment übertragen wird, als in der anderen Drehrichtung. Die Führungsflächen 36, 37 haben vornehmlich nicht die Funktion der Drehmomentübertragung. Vielmehr sollen sie das Einrücken der Mitnehmerabschnitte 17, 18, 19 der Mitnehmer 11, 12, 13 in die Ausnehmungen 5, 6, 7 erleichtern.

Damit gewährleistet ist, dass in die zweite Ausnehmung 6 lediglich der zweite Mitnehmer 12 und in die dritte Ausnehmung 7 lediglich der dritte Mitnehmer 13 eingreifen kann, sind bei der in den 1 bis 8 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung die Ausnehmungen 5, 6, 7 sowie die Mitnehmerabschnitte 17, 18, 19 in axialer Richtung betrachtet unterschiedlich lang ausgeführt. Die ersten Ausnehmungen 5 verlaufen über die gesamte axiale Länge der Hülse 26 (3 und 5). Dies bedeutet, dass die ersten Ausnehmungen 5 ausgehend von einem ersten Längsende 38, an dem das erste Kupplungshülsenelement 24 befestigt ist, bis zu einem zweiten Längsende 39, an dem das zweite Kupplungshülsenelement 25 befestigt ist, verlaufen. Die zweite Ausnehmung 6 geht vom ersten Längsende 38 aus und ist nur über einen Teil der Länge der Hülse 26 vorgesehen ( 2, 6 und 8). Das heißt, die zweite Ausnehmung 6 endet vor dem zweiten Längsende 39. Entsprechend ist der zweite Mitnehmerabschnitt 18 des zweiten Mitnehmers 12 gestaltet. Dieser erstreckt sich nicht über die gesamte parallel zur Drehachse 3 verlaufenden Breite des zweiten Mitnehmers 12. Vielmehr weist der Mitnehmer 12 an der dem zweiten Längsende 39 zugewandten Seite eine Ausnehmung 40 auf.

Die dritte Ausnehmung 7 geht vom zweiten Längsende 39 der Hülse 26 aus und verläuft ebenfalls lediglich über einen Teil der Länge der Hülse 26. Das heißt, die dritte Ausnehmung 7 endet vor dem zweiten Längsende 39. Der dritte Mitnehmer 13 weist eine Ausnehmung 41 an der dem ersten Längsende 38 zugewandten Seite auf.

Da der zweite Mitnehmerabschnitt 18 und der dritte Mitnehmerabschnitt 19 kürzer sind als die ersten Ausnehmungen 5, können diese in die ersten Ausnehmungen eingreifen (5). Jedoch kann der zweite Mitnehmer 12 mit seinem zweiten Mitnehmerabschnitt 18 nicht in die dritte Ausnehmung 7 eingreifen, da der zweite Mitnehmer 12 keine Ausnehmung an der Seite vorsieht, an der die dritte Ausnehmung 7 nicht weitergeführt ist (8). Gleiches gilt für den dritten sowie für die ersten Mitnehmer 13, 11 (6). In den 7 und 8 ist diejenige Drehposition gezeigt, bei der jeweils der zweite Mitnehmer 12 der dritten Ausnehmung 7 und der dritte Mitnehmer 13 der zweiten Ausnehmung 6 gegenüberliegt. Somit ist in jeder von der in den 1 bis 3 abweichenden Drehposition der Kupplungsnabe 1 zur Kupplungshülse 2 gewährleistet, dass kein Mitnehmer in die zweite Ausnehmung 6 und in die dritte Ausnehmung 7 eingreifen kann. Somit sind an diesen Stellen die Schaltelemente 20, 21 in ihrer Position gehalten und können die übrigen Mitnehmer 11 nicht in die Ausnehmungen 5 überführen.

Die beiden Schaltelemente 20, 21 sind identisch ausgeführt und werden anhand des ersten Schaltelements 20 und des dritten Mitnehmers 13 im Folgenden näher erläutert.

In der in 2 und 3 dargestellten Einkuppelposition ist das erste Schaltelement 20 mit einer ersten Stützfläche 43 zu einer ersten Schaltfläche 45 des dritten Mitnehmers 13 in Anlage. In der in 4 dargestellten Auskuppelposition ist das erste Schaltelement 20 mit einer zweiten Stützfläche 44 zu einer zweiten Schaltfläche 46 des dritten Mitnehmers 13 in Anlage.

Am Fußbereich, d.h. dem radial inneren Bereich, weist der dritte Mitnehmer 13 eine zum ersten Schaltelement 20 weisende erste Schaltfläche 45 auf, welche bezogen auf die Drehachse 3 flach verläuft. Da sämtliche übrigen Mitnehmer 11, 12, 13 im Hinblick auf die Schaltflächen 45, 46 identisch ausgebildet sind, schließen sämtliche erste Schaltflächen 45 einen kleinen Winkel zwischen sich ein. Im gleichen Winkel ist die erste Stützfläche 43 des ersten Schaltelements 20 angeordnet.

An die erste Stützfläche 43 schließt sich in Richtung zum dritten Mitnehmerabschnitt 19 die zweite Schaltfläche 46 an, deren Verlauf bezogen auf die Drehachse 3 steiler ist. Das heißt, die zweiten Schaltflächen 46 sämtlicher Mitnehmer 11, 12, 13 schließen zwischen sich einen großen Winkel ein. Die zweite Stützfläche 44 ist in einem entsprechenden Winkel angeordnet und schließt sich an die erste Stützfläche 43 in Richtung zur Drehachse 3 an.

Durch die unterschiedlichen Winkel der ersten Schaltfläche 45 und der zweiten Schaltfläche 46 ist gewährleistet, dass in der Einkuppelposition zunächst eine hohe radiale Kraft von den Mitnehmern 11, 12, 13 auf die Schaltringe 20, 21 übertragen werden muss, bis diese axial gegen die Federkraft der Federmittel 22, 23 verschoben werden können. Hierbei gleiten jeweils die ersten Schaltflächen 45 der Mitnehmer 11, 12, 13 auf den ersten Stützflächen 43 der Schaltelemente 20, 21 ab, bis die zweiten Schaltflächen 46 in Anlage zu den zweiten Stützflächen 44 gelangen. Da diese steiler zur Drehachse 3 angeordnet sind, reicht im folgenden Verlauf eine geringere Kraft aus, um die Mitnehmer 11, 12, 13 nach innen aus den Ausnehmungen 5, 6, 7 zu bewegen. Aufgrund der Tatsache, dass in der Auskuppelposition eine geringe Kraft erforderlich ist, um die Mitnehmer 11, 12, 13 in der Auskuppelposition zu halten, ist gewährleistet, dass die Drehzahldifferenz zwischen der Kupplungsnabe 1 und der Kupplungshülse 2 deutlich reduziert werden muss, bis die Mitnehmer 11, 12, 13 zurück in die Ausnehmungen 5, 6, 7 gedrückt werden können.

Die 9 und 10 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung, welche in der Funktionsweise der Kupplung gemäß der 1 bis 8 entspricht. Übereinstimmende Bauteile sind mit Bezugszeichen versehen, die um den Wert 100 erhöht sind und bei den 1 bis 8 beschrieben.

Die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung gemäß der 9 und 10 weist ebenfalls vier erste Mitnehmer 111 sowie erste Ausnehmungen 105, einen zweiten Mitnehmer 112 sowie eine zweite Ausnehmung 106 und einen dritten Mitnehmer 113 sowie eine dritte Ausnehmung 107 auf. Die ersten Ausnehmungen 105 sind in Umfangsrichtung betrachtet schmaler ausgebildet als die zweite Ausnehmung 106 und die dritte Ausnehmung 107. Die Mitnehmerabschnitte 117, 118, 119 sind entsprechend gestaltet. Somit ist gewährleistet, dass in die ersten Ausnehmungen 105 nur die ersten Mitnehmerabschnitte 117 der ersten Mitnehmer 111 eingreifen können. Wie aus 10 ersichtlich, können der zweite Mitnehmerabschnitt 118 und der dritte Mitnehmerabschnitt 199 nicht in die ersten Ausnehmungen 105 eingreifen, so dass die Kupplung in ihrer Auskuppelposition gehalten wird.

Hierbei können die Ausnehmungen 105, 106, 107 in axialer Richtung betrachtet gleich lang ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Länge der Ausnehmungen 105, 106, 107 und der entsprechenden Mitnehmen 117, 118, 119 entsprechend der ersten Ausführungsform der Kupplung gemäß der 1 bis 8 geformt sind. Das heißt, die zweite Ausnehmung 106 und der zweite Mitnehmerabschnitt 118 können kürzer ausgebildet sein als die erste Ausnehmung 105 und der erste Mitnehmerabschnitt 117. Ebenso kann der dritte Mitnehmerabschnitt 119 und die dritte Ausnehmung 107 entsprechend kürzer ausgebildet sein. Somit wäre ferner gewährleistet, dass die ersten Mitnehmerabschnitte 117 der ersten Mitnehmen 111 nicht in die in Umfangsrichtung betrachtet breitere zweite Ausnehmung 106 oder dritte Ausnehmung 107 eingreifen können.

Die 11, 12 und 13 zeigen eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung, bei der die ersten Mitnehmen 211 einen geringeren Durchmesser aufweisen als der zweite Mitnehmen 212 und der dritte Mitnehmen 213. Somit sind auch die ersten Mitnehmerabschnitte 217 kürzer ausgebildet als in den vorherigen Ausführungsformen. Der zweite Mitnehmer 212 und der dritte Mitnehmer 213 sind entsprechend der Mitnehmer gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils eine Ausnehmung in Richtung zu einem Längsende der Kupplungshülse auf.

Ferner sind die ersten Ausnehmungen 205 in Umfangsrichtung betrachtet schmaler ausgebildet als die zweite Ausnehmung 206 und die dritte Ausnehmung 207.

Da die Mitnehmerabschnitte 218, 219 des ersten Mitnehmers 211 und des zweiten Mitnehmers 212, in Umfangsrichtung betrachtet, breiter ausgebildet sind als die ersten Ausnehmungen 205, können diese nicht in die ersten Ausnehmungen 205 eingreifen. Ferner können aufgrund der gegenüberliegenden Ausnehmungen 240, 241 der Mitnehmerabschnitte 218, 219 des zweiten Mitnehmers 212 und des dritten Mitnehmers 213 nicht in die jeweilig andere Ausnehmung 206, 207 eingreifen. Somit ist auch bei dieser Ausführungsform eine Wiedereinschaltung nur nach einer Drehung von 360° möglich.

Aus 12 ist ein Traktor 47 mit einem angehängten Gerät 48 ersichtlich. Eine Zapfwelle 49 des Traktors 47 dient dazu, mittels einer Gelenkwelle 50 Arbeitswerkzeuge des Geräts 48 anzutreiben. Die Gelenkwelle 50 weist eine erfindungsgemäße Kupplung 51 auf, die z.B. gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen gestaltet sein kann und die zur Zapfwelle 49 hin angeordnet ist. Die Gelenkwelle 50 ist ferner geräteseitig mit einer Antriebswelle 52 verbunden. Die Kupplung 51 dient dazu, dann, wenn beispielsweise eine Überlast durch Verstopfung im Bereich der Arbeitswerkzeuge des Geräts 48 auftritt, den Antrieb zu unterbrechen. Damit kann die Zapfwelle 49 weiter rotieren, wohingegen eine Drehmomentübertragung auf die Gelenkwelle 50 unterbrochen ist.

1, 101, 201Kupplungsnabe 2, 102, 202Kupplungshülse 3, 103, 203Drehachse 4, 104, 204Innenfläche 5, 105, 205erste Ausnehmung 6, 106, 206zweite Ausnehmung 7, 107, 207dritte Ausnehmung 8, 108, 208Öffnung 9, 109, 209Öffnung 10, 110, 210Öffnung 11, 111, 211erster Mitnehmer 12, 112, 212zweiter Mitnehmer 13, 113, 213dritter Mitnehmer 14, 114, 214erste Führungsausnehmung 15, 115, 215zweite Führungsausnehmung 16, 116, 216dritte Führungsausnehmung 17, 117, 217erster Mitnehmerabschnitt 18, 118, 218zweiter Mitnehmerabschnitt 19, 119, 219dritter Mitnehmerabschnitt 20, 120, 220erstes Schaltelement 21, 121, 221zweites Schaltelement 22, 122, 222erste Federmittel 23, 123, 223zweite Federmittel 24, 124, 224erstes Kupplungshülsenelement 25, 125, 225zweites Kupplungshülsenelement 26, 126, 226Hülse 27, 127, 227Verbindungsabschnitt 28, 128, 228Bohrung 29, 129, 229Längsverzahnung 32, 132, 232Durchgangsbohrung 33, 133, 233Längsverzahnung 34, 134, 234erste Drehmomentübertragungsfläche 35, 135, 235zweite Drehmomentübertragungsfläche 36, 136, 236erste Führungsfläche 37, 137, 237zweite Führungsfläche 38, 138, 238erstes Längsende 39, 139, 239zweites Längsende 40Ausnehmung 41Ausnehmung 42, 142, 242Bohrung 43, 143, 243erste Stützfläche 44, 144, 244zweite Stützfläche 45, 145, 245erste Schaltfläche 46, 146, 246zweite Schaltfläche 47Traktor 48Gerät 49Zapfwelle 50Gelenkwelle 51Kupplung 52Antriebswelle

Anspruch[de]
  1. Kupplung zur Drehmomentbegrenzung umfassend

    – eine Kupplungsnabe (1, 101),

    – eine Kupplungshülse (2, 102), die um eine Drehachse (3, 103) drehbar um die Kupplungsnabe (1, 101) angeordnet ist,

    – mindestens eine erste Ausnehmung (5, 105) in der Kupplungshülse (2, 102),

    – mindestens ein erster Mitnehmen (11, 111), der gegenüber der Kupplungsnabe (1, 101) zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe (1, 101) und der Kupplungshülse (2, 102) und einer radial inneren Auskuppeiposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition mit einem ersten Mitnehmerabschnitt (17, 117) in eine erste Ausnehmung (5, 105) eingreift,

    – mindestens eine zweite Ausnehmung (6, 106) in der Kupplungshülse (2, 102),

    – mindestens ein zweiter Mitnehmen (12, 112), der gegenüber der Kupplungsnabe (1, 101) zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe (1, 101) und der Kupplungshülse (2, 102) und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition mit einem zweiten Mitnehmerabschnitt (18, 118) in eine zweite Ausnehmung (6, 106) eingreift,

    – ein erstes Schaltelement (20, 120), das axial gegen erste Schaltflächen der Mitnehmen (11, 12, 13; 111, 112) mit Kraft beaufschlagt ist und die Mitnehmen (11, 12, 13; 111, 112) zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt und bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments zwischen der Kupplungsnabe (1, 101) und der Kupplungshülse (2, 102) ein Verstellen der Mitnehmer (11, 12, 13; 111, 112) in ihre Auskuppelposition zulässt,

    – wobei die mindestens eine erste Ausnehmung (5, 105) derart gestaltet ist, dass lediglich erste Mitnehmen (11, 111) in diese eingreifen können und/oder

    – die mindestens eine zweite Ausnehmung (6, 106) derart gestaltet ist, dass lediglich zweite Mitnehmen (12, 112) in diese eingreifen können.
  2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Ausnehmungen (5, 6, 7; 105, 106) durch parallel zur Drehachse (3, 103) verlaufende Nuten dargestellt sind, welche jeweils eine erste Drehmomentübertragungsfläche (34, 134) bilden, und

    dass die Mitnehmerabschnitte (17, 18, 19; 117, 118) durch parallel zur Drehachse (3, 103) verlaufende Vorsprünge dargestellt sind, welche jeweils eine zweite Drehmomentübertragungsfläche (35, 135) bilden.
  3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Ausnehmung (5) und die mindestens eine zweite Ausnehmung (6) in axialer Richtung unterschiedlich lang ausgebildet sind.
  4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Kupplungshülse (2) eine Hülse aufweist, die um die Kupplungsnabe (1) angeordnet ist,

    dass die Hülse die Innenfläche (4) der Kupplungshülse (2) bildet, in der die Ausnehmungen (5, 6, 7) eingebracht sind,

    dass sich die mindestens eine erste Ausnehmung (5) über die gesamte axiale Länge der Hülse erstreckt,

    dass sich die mindestens eine zweite Ausnehmung (6) ausgehend von einem ersten axialen Längsende der Hülse über einen Teil der Länge der Hülse erstreckt.
  5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Ausnehmung in Umfangsrichtung schmaler ausgebildet ist als die mindestens eine zweite Ausnehmung.
  6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

    dass mindestens eine dritte Ausnehmung (7) in der Kupplungshülse (2) vorgesehen ist und

    dass mindestens ein dritter Mitnehmen (13) vorgesehen ist, der gegenüber der Kupplungsnabe zwischen einer radial äußeren Einkuppelposition zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kupplungsnabe (1) und der Kupplungshülse (2) und einer radial inneren Auskuppelposition verstellbar geführt ist und der in der Einkuppelposition mit einem dritten Mitnehmerabschnitt (19) in eine dritte Ausnehmung (7) eingreift,

    wobei die mindestens eine dritte Ausnehmung (7) derart gestaltet ist, dass kein zweiter Mitnehmen (13) in diese eingreifen kann.
  7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ausnehmung (6), ein zweiter Mitnehmen (12), eine dritte Ausnehmung (7) und ein dritter Mitnehmen (13) vorgesehen sind, wobei die zweite Ausnehmung (6) und die dritte Ausnehmung (7) sowie der zweite Mitnehmen (12) und der dritte Mitnehmen (13) jeweils 180 Grad zueinander versetzt angeordnet sind.
  8. Kupplung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Ausnehmungen (5, 6, 7) durch parallel zur Drehachse verlaufende Nuten dargestellt sind, welche jeweils eine erste Drehmomentübertragungsfläche bilden,

    dass die Mitnehmerabschnitte (17, 18, 19) durch parallel zur Drehachse (3) verlaufende Vorsprünge dargestellt sind, welche jeweils eine zweite Drehmomentübertragungsfläche bilden,

    dass die Kupplungshülse (2) eine Hülse (26) aufweist, die um die Kupplungsnabe (1) angeordnet ist,

    dass die Hülse (26) die Innenfläche (4) der Kupplungshülse (2) bildet, in der die Ausnehmungen (5, 6, 7) eingebracht sind,

    dass sich die mindestens eine erste Ausnehmung (5) über die gesamte axiale Länge der Hülse (26) erstreckt,

    dass sich die mindestens eine zweite Ausnehmung (6) ausgehend von einem axialen ersten Längsende (38) der Hülse (26) über einen Teil der Länge der Hülse (26) erstreckt und

    dass sich die mindestens eine dritte Ausnehmung (7) ausgehend von einem dem axialen ersten Längsende (38) abgewandt angeordneten axialen zweiten Längsende (39) der Hülse (26) über einen Teil der Länge der Hülse (26) erstreckt.
  9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (20) als Ring gestaltet ist, der um die Kupplungshülse (2) anordnet ist und der axial durch erste Federmittel (22) in Richtung zu den Mitnehmern (11, 12, 13) beaufschlagt ist.
  10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Schaltelement (23, 123) vorgesehen ist, das axial gegen zweite Schaltflächen (46, 146) der Mitnehmen (11, 12, 13; 111, 112) mit Kraft beaufschlagt ist und die Mitnehmen (11, 12, 13; 111, 112) zur Einnahme ihrer Einkuppelposition beaufschlagt und bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments zwischen der Kupplungsnabe (1, 101) und der Kupplungshülse (2, 102) ein Verstellen der Mitnehmen (11, 12, 13; 111, 112) in ihre Auskuppelposition zulässt und das an einer dem ersten Schaltelement (20, 120) abgewandten Seite der Mitnehmen (11, 12, 13; 111, 112) angeordnet ist.
  11. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (21, 121) als Ring gestaltet ist, der um die Kupplungshülse (2, 102) anordnet ist und der axial durch zweite Federmittel (23, 123) in Richtung zu den Mitnehmern (11, 12, 13; 111, 112) beaufschlagt ist.
Es folgen 12 Blatt Zeichnungen






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