DE2904683C2 - Überlastkupplung - Google Patents

Description

6. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

i) die Freiganglauffläche (26) im Zentrum der Mitnehmerscheibe angeordnet ist und der vorspringende Ansatz (6) die Freiganglauffläche (26) konzentrisch umgibt.

7. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

J)

der vorspringende Ansatz (6) im Zentrum der Mitnehmerscheibe (4) angeordnet ist und die Freiganglauffläche (26) den vorspringenden Ansatz (6) konzentrisch umgibt.

8. Überlastkupplung mit einem die axiale Federkraft auf die Kugeln übertragenden Druckring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

k) der axial vorspringende Ansatz (6) am Druckring (25) vorgesehen ist.

9. Überlastkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

1)

der Führungsring (7) durch eine Raste (18) in der Freigangposition arretierbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung für Antriebe von Maschinen, insbesondere von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und Geräten, die durch die Zapfwelle eines Schleppers angetrieben werden, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, wobei der eine z. B. als Kupplungsnabe vorgesehene Kupplungsteil eine flanschförmige Erweiterung aufweist, in der radial verlaufende Durchgangsschlitze angeordnet sind, in denen das Drehmoment übertragende Kugeln gehalten sind, die in umfangsverteillen Ausnehmungen des anderen z. B. als Mitnehmerscheibe ausgebildeten Kupplungsteils bei Drehmomentübertragung gegen die Kraft einer Axialfeder abgestützt gehalten sind und einer Freigangslauffläche.

Eine Abschaltkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist bekannt (DE-GM 17 61 856). Die hier beschriebene Abschaltkupplung besteht aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, wobei die als Mitnehmerkörper dienenden Kugeln in Schützen des einen Kupplungsteils gehalten sind und unter der Last einer Axialfeder in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen.

Bei Eintritt eines Überlastungsfalles treten die Kugeln aus den Ausnehmungen aus und werden durch in der Mitnehmerscheibe vorgesehene spiralförmige Führungsbahnen in eine konzentrische Umlaufbahn überführt. Das Wiedereinschalten der Kupplung geschieht durch rückwärtiges gegeneinander Verdrehen der beiden Kupplungsteile, wobei die Kugeln durch die Ausbildung der Schlitze wieder in die Drehmomentübertragungsposition überführt werden.
Nachteilig bei der beschriebenen Abschaltkupplung,

insbesondere bei ihrem Einsatz zum Antrieb von landwirtschaftlichen Maschinen und Arbeitsgeräten ist die Notwendigkeit, die Kupplung stets manuell einschalten zu müssen. In der Praxis bedeutet das, daß der Schlepperfahrer nach jedem Überlastungsfall absteigen muß, um die Kupplung wieder einzuschalten. Bei Bearbeitung eines mit z. B. vielen Steinen durchsetzten Feldes ist das sehr lästig und führt zu vorzeitiger Ermüdung des Schlepperfahrers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine iü Oberlastkupplung zu schaffen, die durch Verringern der Antrieb&jrehzahl oder vollständiges Abschalten des Antriebs ohne einen manuellen Eingriff wieder in die Drehmomentübertragungsposition rückführbar ist, wobei jedoch das Restmoment und die damit verbundene is Ratschenwirkung im Freigang auf ein erträgliches Minimum reduziert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

2»

a) die die Drehmomentübertragung sichernden Ausnehmungen in der in der Mitnehmerscheibe in Richtung auf die Freiganglauffläche hin mit einem Durchtritt versehen sind,

b) der Abstand des Durchtritts von der Abstützfläche für die Kugeln gegen die axiale Federkraft mindestens so groß wie der Durchmesser der Kugeln gehalten ist,

c) eine zusätzliche Feder vorgesehen ist, von der die Kugeln aus der Freigangposition in Richtung auf iü die Drehmomentübertragungsposition hin beaufschlagt sind,

d) die Mittelpunkte der Kugeln in der Drehmomentübertragungsposition außerhalb eines Berührungskreises der Kugeln an einem axial benachbarten Ansatz zur Freiganglauffläche hin angeordnet sind.

Durch die zu der Freiganglauffläche hin offene Ausgestaltung der Ausnehmungen, in denen die Kugeln in der Drehmomentübertragungsposition gesichert sind, und die außermittige Abstützung an einem Ansatz, wird in einfachster Weise erreicht, daß die Kugeln bei Eintritt eines Überlastungsfalles gegen die Kraft der Axialfeder aus den Ausnehmungen heraussteigen und zur Freiganglauffläche hin überführt werden, zum Wiedereinschalten der Überlastkupplung sich jedoch aus der Freigangposition kraftfrei in die Drehmomentübertragungsposition zurück bewegen können.

Die zusätzliche Feder, die wesentlich schwächer als die die Drehmomentgröße bestimmende Axialfeder ausgebildet ist, bestimmt die Höhe des im Freigang durch Ratschenwirkung auftretenden Restmomentes und bewirkt das Wiedereinschalten der Überlastkupplung in die Drehmomentübertragungsposition durch einfaches Herabsetzen der Drehzahldifferenz zv/ischen dem treibenden und dem abgetriebenen Kupplungsteil.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Ansatz ausgehend von dei Freiganglauffläche axial vorspringend in Richtung zur Axialfeder an der Mitnehmerscheibe vorgesehen.

Hierdurch wird in einfacher Weise erreicht, daß die Kugeln von der Freigangposition in die Drehmomentübertragungsposition einen freien Durchtritt in radialer Richtung haben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Kupplungsnabe ein Führungsring gelagert, der in Umfangsrichtung über eine Feder gegen die Kupplungsnabe verspannt gehalten ist, wobei im Führungsring mit den ersten Durchgangsschlitzen der Kupplungsnabe korrespondierende zweite Durchgangsschlitze vorgesehen sind, deren Längsachsen einen Winkel mit den Längsachsen der ersten Durchgangsschlitze bilden.

Aufgrund der durch die Kraft einer Feder mit Vorspannung versehenen Haiierung des Führungciinges auf der Kupplungsnabe wird in Verbindung mit den in einem Winkel zueinander liegenden Richtungen der Durchgangsschlitze beider Teile auf die Kugeln eine von der Freiganglauffläche in Richtung zu den Ausnehmungen hin gerichtete Radialkomponente erreicht.

In einer möglichen Ausführung der Erfindung ist die Übergängsfläche von der Freiganglauffläche zum vorspringenden Ansatz als Zylinderfläche ausgebildet.

Die Ausbildung des axialen Ansatzes in Form eines Zylinders zeigt die einfachste Ausführungsart, um das Prinzip der Erfindung zu verwirklichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Übergangsfläche von der Freiganglauffläche zum vorspringenden Ansatz als Kegel ausgebildet

Die kegelige Ausbildung des vorspringenden Ansatzes bewirkt einen weitgehend stoßfreien Übergang von der Drehmomentübertragungsposition in die Freigangposiiion.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Freiganglauffläche im Zentrum der Mitnehmerscheibe angeordnet, und der vorspringende Ansatz umgibt die Freiganglauffläche konzentrisch.

Diese Anordnung gewährleistet, daß die Kugeln in der Drehmomentübe-tragungsposition auf dem größtmöglichen Wirkdurchmesser gehalten sind und daher bei vorgegebener Baugröße ein Maximum an Drehmomenthöhe übertragen können.

In einer anderen Ausführung ist der vorspringende Ansatz im Zentrum der Mitnehmerscheibe angeordnet und die Freiganglauffläche umgibt den vorspringenden Ansatz konzentrisch.

Diese Ausfuhrung einer Überlastkupplung wird vorteilhaft in schnellaufenden Antrieben eingesetzt, um die in radialer Richtung auf die Kugeln einwirkenden Fliehkräfte möglich klein zu halten.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastkupplung mit einen die axiale Federkraft auf die Kugeln übetragenden Druckring ist der axial vorspringende Ansatz am Druckring vorgesehen.

Diese Ausführungsform stellt eine Alternative zu den vorher beschriebenen Ausführungsarten dar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Führungsring durch eine Raste in der Freigangposition arretierbar.

Durch dieses zusätzliche Merkmal wird die Überlastkupplung als Schaltkupplung einsetzbar, indem der Führungsring gegen die Kraft der in Umfangsrichtung wirkenden Feder in der die Kugeln in der Freigangposition haltenden Stellung arretierbar ist.

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

Fig. 1 eine Überlastkupplung, mit einer kegelig ausgebildeten Übergangsfläche vom axial vorspringenden Ansatz zur Freiganglauffläche hin,

F i g. 1 a eine Draufsicht auf den Mitnehmerring,

Fi g. 2 einen Teilquerschnitt durch die Überlastkupplung in der Drehmomentübertragungsposition mit der Anordnung der in Umfangsrichtung wirkenden Feder und der in einen Winkel zueinander verlaufenden Durchgangsschlitze,

F i g. 2a einen Teilquerschnitt durch die Überlastkupplung wie in F i g. 2, jedoch in der Freigangposition,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Überlastkupplung mit einer zylinderförmigen Begrenzungsfläche des axial vorspringenden Ansatzes zur Freiganglauffläche,

F i g. 4 einen Teilschnitt mit der Anordnung der Raste zur Umschaltung der Überlastkupplung in den Freigang,

F i g. 5 die verrastete Halterung der Kupplung und die Anordnung der Kugeln im Freigang,

F i g. 6 eine alternative Ausführung einer Überlastkupplung mit einem Druckring an dem der vorspringende Ansatz angeordnet ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Überlastkupplung ist auf einer Kupplungsnabe 9 aufgebaut, die zum Aufstecken der z. B. die Zapfwelle eines landwirtschaftlichen Schleppers vorgesehen ist. Der abgetriebene Kupplungsteil besteht im wesentlichen aus dem Gabelflansch 3, an dem eine Gelenkgabel 1 angeordnet ist und der drehfest mit der Mitnehmerscheibe 4 verbunden ist. Die Mitnehmerscheibe 4 und der Gabelflansch 3 werden durch eine Axialsicherung 2 auf der Kupplungsnabe 9 gesichert. In einer flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 sind radial verlaufende Durchgangsschlitze 21 vorgesehen, in denen die das Drehmoment übertragenden Kugeln 10 gehalten sind. Zwischen der flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 und der Mitnehmerscheibe 4 ist ein Steuerring 7 gelagert, der ebenfalls mit zu den Durchgangsschlitzen 21 korrespondierenden Durchgangsschlitzen 20 versehen ist, deren Längsachsen jedoch einen Winkel mit der Längsachse der Schlitze 21 in der flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 bilden (Fig.2, 2a). Zwischen der flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 und dem Steuerring 7 ist eine in Umfangsrichtung wirkende Feder 11 wirksam, die einerseits im Steuerring 7 über eine Ausnehmung 19 eingehängt ist und sich andererseits über eine Federstütze 13 an der Kupplungsnabe 9 abstützt. Wie in der F i g. 2 dargestellt, wird der Steuerring 7 von der Wirkung der Feder 11 zur Kupplungsnabe 9 dahingehend beaufschlagt, daß die Kugeln 10 in eine radial nach außen gerichtete Stellung gedrängt werden.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführung einer Überlastkupplung ist die Freiganglauffläche 26 an der radial nach innen gerichteten Seile der Mitnehmerscheibe 4 angeordnet Der axial vorspringende Ansatz 6 umgibt die Freiganglauffläche 26 als Ring, wobei der Übergang von der Freiganglauffläche 26 zum axial vorspringenden Ansatz 6 durch eine kegelförmige Begrenzungsfläche 5 dargestellt ist

Ausgehend von der Ebene der Freiganglauffläche 26 erstrecken sich Ausnehmungen 24 zur Aufnahme der Kugeln 10 in Drehmomentübertragungsposition radial in den vorspringenden Ansatz 6.

In der nicht beaufschlagten Position werden die Kugeln 10 durch das Zusammenwirken des Steuerringes 7 mit der flanschartigen Erweiterung der Nabe 9 unter der Kraft der Feder 11 in den Ausnehmungen 24 gehalten. Dabei stützt sich die Kraft der axial wirkenden Tellerfeder 14 z. B. an der ihr zugewandten Seite der flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 ab. Eine Einwirkung der axialen Federkraft der Tellerfeder 14 auf die Kugeln 10 ist damit ausgeschlossen. Wird die Oberlastkupplung mit einem Drehmoment beaufschlagt, versuchen die Kugeln 10 in Umfangsrichtung aus den Ausnehmungen 24 der Mitnehmerscheibe 4 herauszusteigen, wobei sie an der Tellerfeder 14 zur Anlage kommen, so daß deren Federkraft einer Ausweichbewegung der Kugeln 10 aus den Ausnehmungen 24 heraus entgegenwirkt.

Sobald das vorgegebene Nenndrehmoment der Überlastkupplung überschritten wird, laufen die Kugeln ^r> 10 gegen die Kraft der Feder 14 aus den Ausnehmungen 24 der Mitnehmerscheibe 4 in Umfangsrichtung heraus. Da die Kugeln 10 nach ihrem Austritt aus den Ausnehmungen 24 sich radial außerhalb ihrer Mitte an der kegelförmigen Begrenzungsfläche 5 der Mitneh-

H) merscheibe 4 abstützen, erfahren sie eine auf die Freiganglauffläche 26 hin nach innen gerichtete Kraftkomponente, wodurch sie gegen die Kraft der Umfangsfeder 11, unter Verdrehung des Steuerringes 7 gegen die Kuppliingsnabe 9 zur Freiganglauffläche 26 hinüberführt werden(Fig. 2a).

Da die Kraft der Tellerfeder 14 sich in der Freigangposition an der flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 abstützt und nicht auf die Kugeln 10 einwirken kann, werden diese lediglich von der Kraft der Feder 11 zu den Ausnehmungen 24 der Mitnehmerscheibe 4 hin beaufschlagt. Hierdurch stellt sich ein im Verhältnis zum übertragbaren Nennmoment sehr geringes Restmoment ein, das eine ebenfalls geringe Ratschenwirkung der Überlastkupplung im Freigang hervorruft. Solange der Antrieb bei der in den Freigang geschalteten Überlastkupplung mit Nenndrehzahl weiterdreht, reicht die Kraft der Feder 11 nicht aus, die Kugeln 10 soweit radial zu beschleunigen, daß sie in die Ausnehmungen 24 einfallen können. Zum Wiederein-

schalten der Überlastkupplung in die Drehmomentübertragungsposition wird die Antriebsdrehzahl z. B. durch Auskuppeln des Antriebs soweit verringert, bis die Kugeln 10 in die Ausnehmungen 24 einfallen können. Damit ist die Überlastkupplung selbsttätig wieder in die Arbeitsposition umgeschaltet, ohne daß hierzu ein manueller Eingriff notwendig wäre.

Um die Rollenbewegung der Kugeln 10 aus den Ausnehmungen 24 bei Eintritt eines Überlastungsfalles zu erleichtern, ist zweckmäßigerweise mindestens der beim Abrollen direkt auf die Kugeln 10 einwirkende Teil der Tellerfeder 14 über ein Drucklager 15 abgestützt Mit ihrem entgegengerichteten Ende stützt sich die Feder 14 an einem auf der Kupplungsnabe 9 gehaltenen Axialanschlag 16 ab.

In der F i g. 3 ist eine Überlastkupplung dargestellt, deren prinzipieller Aufbau der Ausführung nach F i g. 1 entspricht, bei der jedoch als Übergang vom axial vorspringenden Ansatz 6 zur Freiganglauffläche 26 eine zylinderförmige Begrenzungsfläche 5' vorgesehen ist

In F i g. 4 ist ein Beispiel einer die Überlastkupplung nach Eintritt eines Überlastungsfalles im Freigang haltenden Verrastung dargestellt In der flanschartigen Erweiterung der Kupplungsnabe 9 ist eine Rastkugei ie von einer Feder 17 radial nach außen beaufschlagt gehalten. Der Steuerring 7 weist an einer in der Freigangposition mit der Raste korrespondierenden Stelle einen Durchbruch auf, durch den die Rastkugeln 18 in eine, in z. B. einer mit dem Steuerring verbundenen Schutzhaube 8 angeordneten Ausnehmung eingreifen kann. Die Überlastkupplung wird hierdurch nach dem Umschalten in die Freigangposition in dieser gehalten. Die Ausnehmung 22 in der Schutzhaube 8 ist zweckmäßigerweise mit einer Schrägfläche 23 versehen, die es ermöglicht die Haltung der Überlastkupplung in der Freigangposition durch einfaches Vorschieben der Schutzhaube 8 gegen die Kraft einer sie haltenden Feder 12 und der damit verbundenen Aufhebung der verrasteten Stellung in die Wiederein-

schaltposition zu bringen.

In Fig.6 ist eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Überlastkupplung dargestellt, bei der die Kraft der axial wirkenden Tellerfedern 14 über einen Druckring 25 auf die Kugeln 10 übertragen wird. Der axial vorspringende Ansatz 6, der in F i g. 6 mit einer kegelförmigen Begrenzungsfläche versehen ist, ist an dem Druckring 25 angeordnet. Die die Kugeln 10 wieder in Einschaltposition drängende zweite Feder 27 wirkt über einen Konusring 28 auf die Kugeln 10 ein, wobei die konische Gestalt der Anlagefläche des Konusringes 28 an den Kugeln 10 eine in Richtung der Drehmomentübertragungsposition wirkende Kraftkomponente auf die Kugeln 10 bewirkt. Bei der in der F i g. 6 dargestellten Ausführung ist um ein einwandfreies Wiedereintreten der Kugein ίο in die Ausnehmungen 24 zu ermöglichen notwendig, daß der Winkel der kegelförmigen Begrenzungsfläche 5 mindestens parallel

zur Tangente des inneren Endpunktes der Ausnehmungen 24 verläuft oder mit dieser einen Winkel α bildet, dessen Scheitelpunkt auf der der Kegelfläche 5 zugewandten Seite der Kugeln 10 liegt (Fig. 6).

Zum Einsatz der Überlastkupplung als Schaltkupplung, d. h., um sie manuell vollständig in den Freigang zu schalten, um z. B. bei mehrsträngigen landwirtschaftlichen Maschinen einen oder einen Teil der Antriebsstränge abzuschalten, wird der mit dem Steuerring 7 verbundene Schutztopf 8 so Weit verdreht, daß die Rastkugel 18 in die Ausnehmung 22 einspringen kann. Zum Wiedereinschalten der Überlastkupplung wird der Schutztopf 8 wie bereits beschrieben, vorgeschoben, daß die Rastkugel 18 an der Schrägfläche 23 aus der Ausnehmung 20 herausläuft und der Steuerring sich wieder in eine der Drehmomentübertragung zugeordnete Winkelstellung verdrehen kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

230233/323

Claims (5)

ül Patentansprüche:

1. Überlastkupplung für Antriebe von Maschinen, insbesondere von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und Geräten, die durch die Zapfwelle eines Schleppers angetrieben werden, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, wobei der eine z. B. als Kupplungsnabe vorgesehene Kupplungsteil eine flanschförmige Erweiterung aufweist, in der radial verlaufende Durchgangsschlitze angeordnet sind, in denen das Drehmoment übertragende Kugeln gehalten sind, die in umfangsverteilten Ausnehmungen des anderen z. B. als Mitnehmerscheibe ausgebildeten Kupplungsteils bei Drehmomentübertragung gegen die Kraft einer Axialfeder abgestützt gehalten sind und einer Freigangslauffläche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die die Drehmomentübertragung sichernden Ausnehmungen (24) in der Mitnehmerscheibe (4) in Richtung auf die Freiganglauffläche hin mit einem Durchtritt versehen sind,

b) der Abstand des Durchtritts von der Abstützfläche für die Kugeln (10) gegen die axiale Federkraft mindestens so groß wie der Durchmesser der Kugeln (10) gehalten ist,

c) eine zusätzliche Feder vorgesehen ist, von der die Kugelnr (10) aus der Freigangposition in Richtung auf die Drehmomentübertragungsposition hin beaufschlagt sind,

d) die Mittelpunkte der Kugeln (10) in der Drehmomentübertragungsposition außerhalb eines Beruhrungskreis.es der Kugeln (10) an einem axial benachbarten Ansatz (6) zur Freiganglauffläche (26) hin angeordnet sind.

2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

e) der Ansatz (6) ausgehend von der Freiganglauffläche (26) axial vorspringend in Richtung zur Axialfeder (14) an der Mitnehmerscheibe vorgesehen ist.

3. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

f) auf der Kupplungsnabe (9) ein Führungsring (7) gelagert ist, der in Umfangsrichtung über eine Feder (11) gegen die Kupplungsnabe (9) verspannt gehalten ist, und daß im Führungsring (7) mit den ersten Durchgangsschlitzen (21) der Kupplungsnabe (9) korrespondierende zweite Durchgangsschlitze (20) vorgesehen sind, deren Längsachsen einen Winkel mit den Längsachsen der ersten Durchgangsschlitze (21) bilden.

4. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

g) die Übergangsfläche von der Freiganglauffläche (26) zum vorspringenden Ansatz (6) als Zylinderfläche (5') ausgebildet ist.

5. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

h) die Übergangsfläche von der Freiganglauffläche (26) zum vorspringenden Ansatz (6) als Kegel (5) ausgebildet ist