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Dokumentenidentifikation DE2902557C2 07.06.1990
Titel Drehmomentenbegrenzungs-Kupplung
Anmelder C. van der Lely N.V., Maasland, NL
Erfinder Kuipers, Arie, Brielle, NL
Vertreter Jackisch, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw.; Kerkhof, M., Rechtsanw.; Wasmuth, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 24.01.1979
DE-Aktenzeichen 2902557
Offenlegungstag 02.08.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse B60K 17/28

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Kupplung dieser Art (DE-PS 25 40 489), bei der das Schaltglied ein relativ zu den Kupplungsteilen drehbarer Schaltring ist, kann die Kupplung nach dem Ansprechen auf eine Überlastung nur dadurch wieder eingerückt werden, daß der Schaltring manuell gedreht oder über eine Bremse so lange gehalten wird, bis seine Mitnehmeransätze und die Halteglieder wieder einrasten. Zum erneuten Schließen der Kupplung muß daher entweder der angetriebene Kupplungsteil durch Abschalten des Antriebs stillgesetzt oder eine speziell vorgesehene Bremse betätigt werden. Das Abschalten des Antriebs mit anschließender Einstellung der Kupplung von Hand ist insbesondere im Schlepperbetrieb von Landmaschinen zeitraubend. Eine zusätzliche Bremse erfordert einen beachtlichen konstruktiven Aufwand besonders für den Fall, daß eine Fernbedienung möglich sein soll, wofür außerdem auch einiges Geschick notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kupplung so auszubilden, daß der nach Eintritt einer Überlastung vom antreibenden Kupplungsteil abgekuppelte Kupplungsteil automatisch mittels Drehzahlsenkung wieder angekuppelt werden kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzungs-Kupplung werden die Stellglieder, die zum erneuten Ankuppeln des abgekuppelten Kupplungsteiles unter Federkraft verschoben werden müssen, entgegen der Federkraft durch Fliehkraft belastet, so daß sie oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl des antreibenden Kupplungsteiles das Schaltglied nicht über die ihnen zugeordnete Anlagefläche verschieben können. Ist die Drehzahl unter den vorgegebenen Wert abgesunken, so ist die Fliehkraft entsprechend geringer und die Stellglieder werden von der dann überwiegenden Federkraft derart gegen die Anlageflächen des Schaltgliedes gedrückt, daß das Schaltglied mit entsprechender Druckbelastung an dem abgekuppelten Kupplungsteil entlangläuft, dabei abgebremst wird und schließlich mit seinen Mitnehmeransätzen in die Rastausnehmungen des abgekuppelten Kupplungsteiles gelangt, wobei die an den Führungsflächen entlang gleitenden Stellglieder das Schaltglied in die Raststellung schieben. Die Bedienung zum Schließen der Kupplung nach dem Ansprechen auf Überlastung ist daher sehr einfach. Es braucht nur die Drehzahl des antreibenden Kupplungsteiles gesenkt zu werden, was beispielsweise im Schlepperbetrieb von Landmaschinen vom Fahrersitz aus problemlos möglich ist. Für die Belastung der Stellglieder mit Fliehkraft ist kein nennenswerter konstruktiver Aufwand erforderlich.

Es ist bei Kraftfahrzeuggetrieben bekannt, eine mechanische Kupplung und eine hydraulische Turbokupplung automatisch über einen Fliehkraftregler abwechselnd zwischen die Motorwelle und die Getriebeausgangswelle zu schalten (DE-AT-PS 1 57 034). Um den Ansprechwert des Fliehkraftreglers verändern zu können, sind die Fliehgewichte von einer einstellbaren Zugfeder belastet. Diese Feder wirkt nur auf die Schwenkarme der Fliehgewichte. Sie erzeugt keine Verschiebebewegung der zum Umschalten vorgesehenen Stellglieder, die durch ein Gelenkgestänge gebildet sind, das über eine Steuerscheibe direkt von dem Fliehkraftregler betätigt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, von denen die Fig. 2 bis 5 die bekannte Kupplung nach dem Gattungsbegriff darstellen, um die Funktion der erfindungsgemäßen Kupplung nach Fig. 6 besser verständlich zu machen. Es zeigen

Fig. 1 einen Schlepper mit angebauter Bodenbearbeitungsmaschine, schematisch in Seitenansicht,

Fig. 2 die bekannte Drehmomentbegrenzungs-Kupplung im Axialschnitt,

Fig. 3 von der Kupplung nach Fig. 2 ausschnittsweise und in Abwicklung den antreibenden und den angetriebenen Kupplungsteil und das Schaltglied in eingekuppelter Stellung, mit Darstellung des Haltegliedes,

Fig. 4 eine Abwicklung entsprechend Fig. 3 mit Darstellung eines Stellgliedes,

Fig. 5 das Schaltglied in Ansicht auf die Führungsbahnen für die Halte- und Stellglieder,

Fig. 6 die erfindungsgemäße Kupplung in einer Abwicklung mit Darstellung des Stellgliedes entsprechend Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Bodenbearbeitungsmaschine 1, die mit einem Dreipunktanbaubock 2 an die Hebevorrichtung 3 eines Schleppers 4 angebaut ist. Die Hebevorrichtung 3 hat wie üblich zwei Unterlenker 5 und einen längenveränderbaren Oberlenker 6. Die Bodenbearbeitungsmaschine wird von der Zapfwelle 7 des Schleppers über eine Gelenkwelle 8 angetrieben, die an die Eingangswelle 8a des Getriebes der Maschine angeschlossen ist. Die Gelenkwelle 8 ist mit der Zapfwelle 7 über eine Drehmomentbegrenzungs-Kupplung 9 gekuppelt, deren angetriebener Kupplungsteil 11 einen Flansch 13 aufweist, der mit einem Flansch 12 der Gabel 10 des Gelenkes der Gelenkwelle 8 mittels Bolzen 14 verschraubt ist (Fig. 1 und 2). Auf die Zapfwelle 7 ist ein antreibender Kupplungsteil 15 aufgeschoben, der aus einer Nabe 16 mit Innennutung und einem Flansch 18 beseht. Die Nabe 16 ist mit dem angetriebenen Kupplungsteil 11, 13 über einen Ring 17 drehbar und axial unverschiebbar verbunden. Im Flansch 18 sind nahe am Umfang drei jeweils um 120° gegeneinander versetzte Bohrungen 19 vorhanden, in denen als Halteglieder je eine Kugel 20 liegt. Die Kugeln sind in Richtung auf den angetriebenen Kupplungsteil 11, 13 durch eine Tellerfeder 21 belastet, die an der Nabe 16 mit einem Sicherungsring 22 abgestützt ist. Außerdem sind in dem Flansch 18 drei weitere Bohrungen 23 vorhanden, die ebenfalls jeweils um 120° gegeneinander versetzt und zur Aufnahme je eines Stiftes 24 vorgesehen sind. Die Stifte 24 dienen als Stellglieder. Sie sind in Richtung auf den angetriebenen Kupplungsteil 11, 13 durch je eine Feder 25 belastet. Die Federn 25 sind gegen die Tellerfeder 21 abgestützt. Zwischen den Kupplungsteilen 11, 13 und 15, 16, 18 und koaxial zur Drehachse 26 der Kupplung ist ein als Schaltring 27 ausgeführtes Schaltglied angeordnet. Fig. 5 zeigt den Schaltring in Ansicht von der Antriebsseite der Kupplung aus. Die Fig. 3 und 4 sind Abwicklungen von Radialschnitten im Bereich einer Kugel 20 bzw. eines Stiftes 24, wobei die Tellerfeder 21 und die Feder 25 schematisch dargestellt sind. In der Stirnfläche des Schaltringes 27 (Fig. 5) sind für die Kugeln 20 drei Führungsbahnen 28 vorhanden, die jeweils durch eine Vertiefung 29 mit endseitig anschließenden Schrägflächen gebildet sind, wobei die eine Schrägfläche eine Auflauffläche 30 bildet, die in eine Mulde 32 mit kugeliger Aufnahme für die Kugel 20 mündet. Die andere Schrägfläche geht in einen erhöhten Bereich 31 über, der an die Mulde 32 der benachbarten Führungsbahn angrenzt. Für die drei Stifte 24 ist in der Stirnfläche des Schaltringes 27 je eine von drei Ausnehmungen 33 vorgesehen, die an ihrem einen Ende jeweils mit einer Führungsfläche, die von einer schrägen Auflauffläche 34 gebildet ist, in eine ebene Fläche übergehen, die an die nächste Ausnehmung angrenzt. Bezogen auf die Führungsbahnen 28 liegen die Ausnehmungen 33 radial weiter innen. Die andere Stirnfläche des Schaltringes 27 weist mehrere Mitnehmeransätze 36 auf, die in der eingekuppelten Betriebsstellung der Kupplung in Ausnehmungen 37 des Flansches 13 eingerastet sind und zusammen mit diesen Ausnehmungen Mitnehmer bilden. Der Schaltring 27 ist in Richtung auf den Flansch 18 des antreibenden Kupplungsteiles durch Federn 38 belastet, die gegen den Flansch 13 des angetriebenen Kupplungsteiles abgestützt sind (Fig. 2 und 3).

Im eingekuppelten Betriebszustand der Kupplung liegen die Kugeln 20 unter der Wirkung der Tellerfeder 21 in den zugehörigen Mulden 32, und die Stifte 24 greifen unter dem Druck ihrer Belastungsfedern 25 in die Ausnehmungen 33 ein, wobei sie an der einen Endfläche 48 der jeweiligen Ausnehmung 33 anliegen. Der Schaltring 27 wird über die Kugeln 20 von dem Flansch 18 in Drehrichtung D mitgenommen. Über die Mitnehmer 36, 37 ist zugleich die Antriebsverbindung zwischen dem Schaltring 27 und dem Flansch 13 hergestellt.

Wenn das von der Kraft der gegebenenfalls einstellbaren Tellerfeder 21 und der Anzahl der Kugeln 20 abhängige, maximal zu übertragende Drehmoment überschritten wird, z.B. beim Auftreffen von Bodenbearbeitungswerkzeugen auf einen Stein, werden die Kugeln 20 gegen den Druck der Tellerfeder 21 in ihre Führungsbohrungen gedrückt und laufen über den erhöhten Bereich 31 der Führungsbahn 28 hinaus in die Vertiefung 29. Dadurch können die Federn 38 den Schaltring 27 in Richtung auf den Flansch 18 des antreibenden Kupplungsteiles drücken, so daß die Mitnehmeransätze 36 aus den Ausnehmungen 37 ausrasten und der Schaltring 27 in bezug auf den Flansch 13 des angetriebenen Kupplungsteiles frei drehbar ist. Bei weiterhin aufrechterhaltenem Antrieb für den antreibenden Kupplungsteil kann daher der angetriebene Kupplungsteil zum Stillstand kommen, so daß die Werkzeuge und die Getriebe der Maschine gegen Überlastung geschützt werden.

Zum erneuten Schließen der Kupplung muß der Schaltring 27 relativ zu dem antreibenden Kupplungsteil 15, 16, 18 gedreht werden, damit er wieder in die Position gelangt, in der die Kugeln 20 in die Mulden 32 eingerastet sind. Bei der bekannten Ausführung der Kupplung mit der Anordnung der Stifte 24 nach Fig. 4 wird hierfür der Schaltring 27 entweder bei stillgesetztem Antrieb von Hand gedreht oder bei noch laufendem Antrieb mittels einer mechanischen oder magnetisch gesteuerten Bremse abgebremst, wobei die Stifte 24 über die Auflaufflächen 34 auf die ebenen Flächen 35 gelangen und den Schaltring gegen den Flansch 13 drücken, bis die Kugeln 20 und die Mitnehmer 36, 37 ihre Mitnahmeposition wieder erreicht haben. In diesem Moment fallen die Stifte 24 unter dem Druck der Federn 25 wieder in die Ausnehmungen 33 ein. Um das Verschieben des Schaltringes 27 in Richtung auf den Flansch 13 zu ermöglichen, haben die Federn 25 eine größere Federspannung als die Federn 38.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung nach Fig. 6 sind die Ausnehmungen 33 im Schaltring 27 durch einen Boden 64 begrenzt, gegen den das freie Ende des jeweiligen Stiftes 24 anliegt und der daher eine Anlagefläche für den Stift bildet. Der Stift 24 hat eine Schulter 65, die in einem zylindrischen Gehäuse 66 liegt und mit einer Druckfeder 74 gegen eine Stützfläche 67 des Gehäuses 66 abgestützt ist, so daß der Stift 24 in Richtung auf den Schaltring 27 gedrückt wird. Die Feder 25 entspricht in ihrer Funktion der Feder 25 nach Fig. 4 und drückt an der der Stützfläche 67 gegenüberliegenden Seite gegen das Gehäuse 66, das dadurch ebenfalls in Richtung auf den Schaltring 27 federbelastet ist. An der Stützfläche 67 liegt außerdem das freie Ende 68 eines radialen Armes 69 an, der zu einem Winkelhebel gehört und um eine Achse 70 schwenkbar ist. Die Achse 70 liegt parallel zu einer Tangente an die Umfangsfläche des Flansches 18 des antreibenden Kupplungsteiles in einer Gabel 71, die an dem Flansch 18 befestigt ist. Der andere Hebelarm 72 ist nach außen gerichtet und trägt an seinem Ende einen Massenkörper 73.

Beim Antrieb des Kupplungsteiles 15, 16, 18 mit üblicher Zapfwellendrehzahl ist der Hebelarm 72 unter der Zentrifugalkraft radial ausgerichtet, so daß das Ende 68 des Hebelarmes 69 die Feder 25 etwas zusammendrückt.

Das Entkuppeln bei Überlastung geschieht prinzipiell wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, wobei aber die Stifte 24 beim Einlaufen der Kugeln 20 in die Vertiefungen 29 wegen des Bodens 64 der Ausnehmungen 33 ausweichen müssen, um das axiale Verschieben des Schaltringes 27 zu ermöglichen. Hierfür ist die Spannung der Federn 38 größer als diejenige der Federn 74.

Wird der Antrieb der Schlepperzapfwelle abgeschaltet, so verringert sich die Drehzahl und damit die auf die Massenkörper 73 wirkende Zentrifugalkraft. Infolgedessen können die Federn 25 die zugehörigen Gehäuse 66 in Richtung des Pfeiles E (Fig. 6) verschieben, wodurch die Stifte 24 den Schaltring 27 in Richtung auf den angetriebenen Kupplungsteil 11, 13 drücken. Da bei verminderter Drehzahl die Ausgleichswirkung der Massenkörper 73 herabgesetzt ist oder ganz entfällt, können nun die Federn 25 den Schaltring gegen die Kraft der Federn 38 an den Flansch 13 anlegen, wodurch der Schaltring zunächst abgebremst wird und sich relativ zu dem antreibenden Kupplungsteil 15, 16, 18 drehen kann, bis die Ansätze 36 in die Ausnehmungen 37 einrasten und die Kugeln 20 in die zugehörigen Mulden 32 einfallen. Die Drehmomentbegrenzungs-Kupplung hat dann wieder ihre eingekuppelte Betriebsstellung.

Die Massenkörper 73 sind so dimensioniert, daß die Kupplung erst nach einer bestimmten Verringerung der Drehzahl wieder zu schließen ist, wobei die herabgesetzte Drehzahl so gewählt wird, daß sie kleiner ist als die der Minimaldrehzahl des Schlepperantriebsmotors entsprechende Zapfwellendrehzahl. Dadurch wird ein ungewolltes Schließen der Kupplung nach Überlastung ohne Abschalten des Antriebs vermieden.


Anspruch[de]
  1. 1. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung, insbesondere zur Verwendung als Überlastkupplung in der Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle einer Landmaschine und einer Schlepperzapfwelle, bei der die beiden Kupplungsteile mittels mindestens eines Schaltgliedes gekuppelt sind, das Mitnehmeransätze zum Eingriff in Rastausnehmungen des angetriebenen Kupplungsteiles sowie Führungsflächen für Halte- und Stellglieder aufweist, die in dem antreibenden Kupplungsglied verschieblich angeordnet und in Richtung auf die Eingriffsstellung des Schaltgliedes federbelastet sind, derart, daß das Schaltglied bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentes in eine Freilaufstellung verschieblich ist, aus der es unter Gleitbewegung der Halteund Stellglieder entlang der Führungsflächen in die Eingriffsstellung rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Stellgliedern (24) an dem Schaltglied (27) außer den Führungsflächen (34) jeweils eine Anlagefläche (64) zugeordnet ist, die in der Freilaufstellung des Schaltgliedes (27) im Verschiebeweg des zugehörigen Stellgliedes (24) liegt, und daß die Stellglieder (24) entgegen der Federkraft über das antreibende Kupplungsteil (15, 16, 18) durch Fliehkraft belastet sind, derart, daß bei Absinken der Drehzahl des antreibenden Kupplungsteiles (15, 16, 18) unter einen vorgegebenen Wert die Rückführung des Schaltgliedes (27) über die federbelasteten Stellglieder (24) im Zusammenwirken mit den Anlageflächen (64) des Schaltgliedes (27) ausgelöst wird.
  2. 2. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (34) als schräge Auflaufflächen für die Stellglieder (24) ausgeführt sind und jeweils an die zugehörige Anlagefläche (64) angrenzen.
  3. 3. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft durch einen als Fliehgewicht wirksamen Massenkörper (73) erzeugt ist, der an dem antreibenden Kupplungsteil (15, 16, 18) beweglich gelagert ist.
  4. 4. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Schaltglied ein relativ zu den Kupplungsteilen drehbarer Schaltring ist und die Schaltglieder als Schaltstifte ausgeführt sind, die jeweils in eine am Schaltring vorhandene Ausnehmung eingreifen, deren einer Rand die Führungsfläche für den zugehörigen Schaltstift bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (64) für die Schaltstifte (24) jeweils durch den Boden der zugehörigen Ausnehmung (33) gebildet ist.
  5. 5. Drehmomentbegrenzungs-Kupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenkörper (73) über einen Hebelarm (69) auf eine Stützfläche (67) des Stellgliedes (24) wirkt, die von einer Druckfeder (25) belastet ist.






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