DE4445634A1 - Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einer Kupplungshülse, die eine zylindrische Lagerbohrung besitzt. Die Kupplung besitzt ferner eine Kupplungsnabe, die mit einer zylindrischen Außen­ fläche in der Lagerbohrung drehbar einsitzt, wobei deren Achse die Drehachse bildet. Ferner ist mindestens ein erster Schwenk­ keil vorgesehen, der in einer ersten Ausnehmung der Kupplungs­ nabe zwischen einer in diese zurückgezogenen und einer über deren Außenfläche vorragenden Position verschwenkbar ist. Er wird zur vorragenden Position durch eine ihn beaufschlagende Feder verschwenkt und ragt in der ausgeschwenkten Position zur Drehmomentübertragung in einer ersten Drehrichtung in eine Stützausnehmung in der Lagerbohrung der Kupplungshülse hinein und ist in dieser abgestützt. Er schwenkt bei einer zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung in seine zurückgezogene Position gegen die Kraft der Feder zurück.

Solche Kupplungen werden als Freiläufe eingesetzt. Sie sollen beispielsweise bei landwirtschaftlichen Geräten dafür sorgen, daß bei Stillstand des Zapfwellenantriebs des Traktors aufgrund ihrer Masse weiterrotierende Teile des anzutreibenden Gerätes ungehindert weiterrotieren können. Ein solcher Freilauf hat damit eine Schutzfunktion, die verhindern soll, daß beispiels­ weise die Gelenkwelle oder Teile des Zapfwellenantriebes durch die weiterrotierenden Massen des Gerätes beschädigt werden. Beim Herstellen der antriebsmäßigen Verbindung eines Gerätes mit der Zapfwelle des Traktors im Stillstand durch Ankuppeln der zum Gerät gehörenden Gelenkwelle ergeben sich dann Probleme, wenn die anzutreibenden rotierenden Massen des Gerätes relativ groß sind oder diese durch eine Bremse festgesetzt sind, da die Zapf­ welle mit einem Vielkeilprofil und die Gelenkwelle mit einer Kupplungshülse mit einer entsprechenden Bohrung versehen ist. Deren Profile müssen beim Kuppeln in Umfangsrichtung so mitein­ ander fluchten, daß ein leichtes Aufschieben gegeben ist. Ähn­ liche Verhältnisse sind dann gegeben, wenn beispielsweise zwei Geräte oder Geräteteile antriebsmäßig miteinander zu verbinden sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, die das antriebsmäßige Verbinden zweier durch Auf­ stecken miteinander zu verbindender Teile, deren Aufstecken nur in bestimmten Drehstellungen zueinander möglich ist, zu erleich­ tern. Dabei soll jedoch gewährleistet sein, daß die Kupplung eine Drehmomentübertragung in den beiden entgegengesetzten Dreh­ richtungen zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß minde­ stens ein parallel zur Drehachse angeordneter zweiter Schwenk­ keil zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung vor­ gesehen ist, daß die Kupplungsnabe mit mindestens einer zweiten Ausnehmung zur Aufnahme des zweiten Schwenkkeiles versehen ist und der zweite Schwenkkeil zwischen einer in die zweite Ausneh­ mung zurückgezogenen und einer aus dieser über die Außenfläche vorstehenden Position unter Federkraft verschwenkbar ist und in der ausgeschwenkten Position in eine zweite Stützausnehmung der Lagerbohrung zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrich­ tung hineinragt und daß bei der Drehmomentübertragung in der ersten Drehrichtung nur die ersten Schwenkkeile und bei der Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung nur die zwei­ ten Schwenkkeile sich in der ausgeschwenkten Position und je­ weils die anderen Schwenkkeile sich in der zurückgezogenen Posi­ tion befinden.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß über einen begrenzten Drehwinkel die beiden Kupplungsteile, nämlich Kupplungsnabe und Kupplungshülse zueinander frei verdrehbar sind, um die Bauteile der Antriebsverbindung, die in eine übereinstimmende Lage zu bringen sind, gegeneinander soweit verdrehen zu können, daß ein leichtes Erzielen der Steckverbindung erreichbar ist. Bei einem mit einem Vielkeilprofil versehenen Zapfen und einer entspre­ chend ausgebildeten Bohrung können somit die Zähne und Lücken so aufeinander ausgerichtet werden, daß ein einfaches Aufschieben und damit Kuppeln möglich ist.

Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Kupplung, die ein sol­ ches Drehspiel zuläßt, genutzt wird, um auf einen entsprechenden Antriebszapfen aufgesteckt zu werden, sondern es kann beispiels­ weise der übliche Schnellverschluß einer Gelenkwelle dazu ge­ nutzt werden. Es ist lediglich im Antriebsstrang eine erfin­ dungsgemäße Kupplung vorzusehen, die eine Verdrehung der Teile zueinander zuläßt. So kann die erfindungsgemäße Kupplung an einem Ende der Gelenkwelle angeordnet werden, welches beispiels­ weise dem Antriebszapfen des anzutreibenden Gerätes fest zuge­ ordnet ist, während das andere Ende der Gelenkwelle einen Ver­ schluß aufweist, der zur Verbindung mit der Zapfwelle des an­ treibenden Traktors dient. Die Massen der Gelenkwelle sind nicht so groß, daß ein Drehen derselben im Rahmen des Drehspieles der am anderen Ende befindlichen erfindungsgemäßen Kupplung behin­ dert würde.

In Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, daß die ersten und zweiten Ausnehmungen der Kupplungsnabe zur Aufnahme der er­ sten und zweiten Schwenkkeile an der Außenfläche der Kupplungs­ nabe sich auf deren Umfang abwechseln und gleichmäßig verteilt angeordnet sind und daß die ersten und zweiten Stützausnehmungen in der Lagerbohrung der Kupplungshülse sich auf dem Umfang ab­ wechseln und mit ungleicher Teilung angeordnet sind.

Die Größe der Teilungsunterschiede kann so gewählt werden, daß ein genügend großer freier Verdrehwinkel zur Verfügung steht, um beispielsweise zu erreichen, daß ein Zahn um eine Teilung zu einer Zahnlücke der Keilverzahnung bei einer typischen Gelenk­ welle, wie sie für Zapfwellenantriebe genormt ist, in Überein­ stimmung gebracht werden kann.

Vorzugsweise wird eine identische Ausbildung der Ausnehmungen der Kupplungsnabe gewählt. Ferner ist ergänzend vorgeschlagen, daß die ersten und zweiten Stützausnehmungen erste bzw. zweite Stützflächen aufweisen, welche in entgegengesetzte Drehrichtun­ gen weisen.

Vorzugsweise sind je Drehrichtung zwei Schwenkkeile vorgesehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplung nach der Erfin­ dung und deren Anwendung bezüglich eines von einem Traktor anzu­ treibenden landwirtschaftlichen Gerätes sind in der Zeichnung dargestellt und anhand derselben näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Traktor und ein von diesem durch eine Gelenkwel­ le anzutreibendes und an diesen angehängtes Gerät in einer Seitenansicht,

Fig. 2 einen Halblängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung mit einer angeschlossenen Gelenkgabel der Gelenkwelle,

Fig. 3 einen Schnitt III-III gemäß Fig. 2, wobei die Kupp­ lung für eine erste Drehrichtung in Drehmomentüber­ tragungsposition ist und

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Fig. 3, wobei jedoch die Kupplung für eine der ersten entgegengesetzte Drehrichtung in Übertragungsposition ist.

Aus Fig. 1 ist der Traktor 1 ersichtlich. An diesen ist ein Gerät 2 angehängt. Ferner ist das Gerät 2 von der Zapfwelle 3 des Traktors 1 anzutreiben. Hierzu dient eine Gelenkwelle 4, deren Aufstecknabe 6 auf die mit einem Vielkeilprofil versehene Zapfwelle 3 des Traktors aufgesteckt ist und welche an ihrem geräteseitigen Ende eine Kupplung 7 aufweist, die auf die An­ triebswelle 5 des Gerätes 2 drehfest aufgesteckt ist. Die Ver­ bindung zwischen der Kupplung 7 und der Antriebswelle 5 wird in der Regel nicht gelöst, das heißt die Gelenkwelle 4 verbleibt am Gerät 2 auch dann, wenn dieses vom Traktor 1 gelöst ist. Dagegen dient die Aufstecknabe 6 zur Erzielung der Verbindung mit der Zapfwelle 3 durch axiales Aufstecken auf diese. Die Zapfwelle 3 weist ein Vielkeilprofil auf, das genormt ist. Entsprechend weist die Aufstecknabe 6 eine Bohrung mit einer Vielkeilverzah­ nung auf. Zum Kuppeln sind jeweils die Zahnlücken und Zähne- der Bauteile in eine übereinstimmende Drehlage zu bringen, um das axiale Aufschieben zu ermöglichen. Die Kupplung 7 dient dazu, wenn die rotierenden Massen des Gerätes 2 stillstehen und nur schwer zu bewegen sind, das nötige Drehspiel zuzulassen, damit die Gelenkwelle 4 und damit die Aufstecknabe 6 so gedreht werden können, daß eine Kuppelposition zur Zapfwelle 3 erreicht wird, die ein leichtes axiales Aufschieben ermöglicht.

Ferner vermeidet die Kupplung 7 bei Stillstand des Antriebes, daß sich eine Verspannung einstellen kann, die ein Abziehen der Aufstecknabe 6 von der Zapfwelle 3 erschweren würde.

Die Kupplung 7 ist anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert.

Hieraus ist erkennbar, daß die Kupplung 7 an eine Gelenkgabel 8 der Gelenkwelle angeschlossen ist. Die Kupplung 7 umfaßt die mit der Gelenkgabel 8 durch eine Schweißverbindung verbundene Kupp­ lungshülse 9, die eine zylindrische Lagerbohrung 10 aufweist, die auf der Drehachse 18 zentriert ist. In der Lagerbohrung 10 sitzt eine Kupplungsnabe 11 mit ihrer zylindrischen Außenfläche 12 in Axialrichtung ein und ragt ferner aus dem der Gelenkgabel 8 abgewandten Ende der Kupplungshülse 9 axial heraus. Die Kupp­ lungsnabe 11 weist eine Aufsteckbohrung 13 mit einem Vielkeil­ profil auf, das von der Ausgestaltung her beispielsweise dem der Zapfwelle 3 entspricht. Die Kupplungsnabe 11 kann mit dieser Aufsteckbohrung 13 auf die Antriebswelle 5 des Gerätes 2 aufge­ steckt und an dieser beispielsweise durch eine in eine radiale Bohrung eingeschraubte Klemmschraube festgelegt werden. Der Kupplungsnabe 11 sind zwei erste Schwenkkeile 14 zugeordnet, die um 180° um die Drehachse 18 versetzt angeordnet sind. Ferner sind der Kupplungsnabe zwei zweite Schwenkkeile 15 zugeordnet, die ebenfalls um 180° zueinander und darüber hinaus um 90° zu den ersten Schwenkkeilen 14 versetzt angeordnet sind. Es ergibt sich somit eine gleichmäßige Teilung hinsichtlich der Anordnung der ersten und zweiten Schwenkkeile 14, 15.

Aus Fig. 2 ist ferner erkennbar, daß die Kupplungsnabe 11 abge­ setzt ausgebildet ist und durch einen Stützring 32, der gegen die Schulter im abgesetzten Bereich anliegt und durch einen gegen diesen Stützring 32 anliegenden Sicherungsring 33, der in der Lagerbohrung der Kupplungshülse 9 gesichert ist, in Axial­ richtung gegen Auszug gehalten ist. Zur anderen axialen Richtung hin liegt die Kupplungsnabe 11 gegen eine Stirnfläche 31 der Gelenkgabel 8 an. Ferner sind auch die Schwenkkeile 14, 15 zwi­ schen der Stirnfläche 31 und dem Stützring 32 in Axialrichtung gehalten.

Die ersten Schwenkkeile 14 sind in ersten Ausnehmungen 19 in der Außenfläche 12 der Kupplungsnabe 11 aufgenommen. Sie sind abge­ setzt. In dem abgesetzten Bereich liegt eine Blattfeder 16 ein, die sich zwischen dem Grund der ersten Ausnehmung 19 und der Unterfläche des ersten Schwenkkeiles 14 abstützt und diesen radial nach außen beaufschlagt. Ferner bildet eine der Seiten­ flächen der ersten Ausnehmung 19 eine Stützfläche 21, an welche sich der erste Schwenkkeil 14 mit einer entsprechenden Stütz­ fläche 23 im ausgeschwenkten Zustand abstützt. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Drehstellung von Kupplungsnabe 11 zu Kupplungshülse 9 befinden sich die ersten Schwenkkeile 14 in ihrer ausgeschwenkten Position und damit in Eingriff zu ersten Stützausnehmungen 25 in der Lagerbohrung 10 der Kupplungshülse 9. Bei Drehmomentbeaufschlagung, das heißt Antrieb der Kupp­ lungshülse 9 in Drehrichtung N1, stützt sich die Kupplungshülse 9 mit der in ihrer Ausnehmung 25 vorgesehenen Stützfläche 27 an der zugehörigen zweiten Stützfläche 29 des ersten Schwenkkeiles 14 ab, so daß über diesen ein Drehmoment auf die Kupplungsnabe 11 übertragen wird.

Die zweiten Schwenkkeile 15 sind in zweiten Ausnehmungen 20 in der Außenfläche 12 der Kupplungsnabe 11 angeordnet, wobei die Stützflächen 22 der zweiten Ausnehmungen 20 in eine entgegen­ gesetzte Umfangsrichtung weisen wie die zweiten Stützflächen 21 der ersten Ausnehmungen 19. Während beispielsweise die ersten Schwenkkeile 14 im linksschwenkenden Sinne aus ihren ersten Ausnehmungen 19 hervortreten, treten die zweiten Schwenkkeile 15 im rechtsschwenkenden Sinne aus den zweiten Ausnehmungen 20 hervor. In Fig. 3 befinden sich die zweiten Schwenkkeile 15 jedoch in ihrer zurückgezogenen Position, d. h. sie befinden sich innerhalb der Außenkontur der Kupplungsnabe 11. Sie können kein Drehmoment übertragen. Die mit ihnen zusammenarbeitenden zweiten Stützausnehmungen 26 der Kupplungshülse 11 sind um die Drehachse 18 umfangsversetzt zu den zweiten Schwenkkeilen 15, so daß keine Drehmomentverbindung entstehen kann. Tritt eine Drehrichtungs­ umkehr ein, so daß ein Drehmoment von der Gelenkwelle über die Gelenkgabel 8 auf die Kupplungshülse 9 in der der ersten Dreh­ richtung N1 entgegengesetzten Drehrichtung N2 auf die Kupplungs­ nabe 11 übertragen werden soll, so durchmißt die Kupplungshülse 9 zunächst einen Leerweg im Verhältnis zur Kupplungsnabe 11, bis die zweiten Stützausnehmungen 26 in den Bereich der zweiten Schwenkkeile 15 gelangen, so daß diese nach außen in die zweiten Stützausnehmungen 26 einschwenken können. Dabei kommt deren Stützfläche 24 in Anlage mit der Stützfläche 22 der zweiten Ausnehmung 20 und deren Stützfläche 30 in Anlage zur Stützfläche 28 der zweiten Stützausnehmung 26. Der Weg, den die Kupplungs­ hülse 9 zur Kupplungsnabe bei Drehrichtungswechsel von N1 auf N2 und umgekehrt durchmessen kann, kann bei stillstehendem Antrieb genutzt werden, um eine Ausrichtung der miteinander zu kuppeln­ den Profile der Aufstecknabe 6 der Gelenkwelle 4 gemäß Fig. 1 mit der Zapfwelle 3 des Traktors 1 durchführen zu können. Trotz­ dem erlaubt die Kupplung 7 eine Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen N1 und N2. Für die Drehmomentübertragung in Dreh­ richtung N1 stützen sich die ersten Schwenkkeile 14 jeweils mit ihrer Stützfläche 23 an der Stützfläche 21 der ersten Ausnehmung 19 und mit ihrer zweiten Stützfläche 29 gegen die Stützfläche 27 der ersten Stützausnehmung 25 ab.

Bezugszeichenliste

1 Traktor
2 Gerät
3 Zapfwelle
4 Gelenkwelle
5 Antriebswelle
6 Aufstecknabe
7 Kupplung
8 Gelenkgabel
9 Kupplungshülse
10 Lagerbohrung
11 Kupplungsnabe
12 Außenfläche
13 Aufsteckbohrung
14 erster Schwenkkeil
15 zweiter Schwenkkeil
16, 17 Feder
18 Drehachse
19 erste Ausnehmung
20 zweite Ausnehmung
21, 22 Stützfläche der Ausnehmung
23, 24 Stützfläche des Schwenkkeils
25 erste Stützausnehmung
26 zweite Stützausnehmung
27, 28 Stützfläche der Stützausnehmung
29, 30 zweite Stützfläche des Schwenkkeils
31 Stirnfläche
32 Stützring
33 Sicherungsring
N1, N2 Drehrichtung

Claims (4)

1. Kupplung (7) zur antriebsmäßigen Verbindung in Antrieben von oder für landwirtschaftliche Geräte, mit einer Kupp­ lungshülse (9), die eine zylindrische Lagerbohrung (10) besitzt, mit einer Kupplungsnabe (11), die mit einer zylin­ drischen Außenfläche (12) in der Lagerbohrung (10) um eine durch deren Achse gebildete Drehachse (18) drehbar ein­ sitzt, mit mindestens einem ersten Schwenkkeil (14), der in einer ersten Ausnehmung (19) der Kupplungsnabe (11) zwi­ schen einer in diesen zurückgezogenen und einer über dessen Außenfläche (12) vorragenden Position durch eine ihn beauf­ schlagende Feder (16) verschwenkbar ist und in der ausge­ schwenkten Position in eine erste Stützausnehmung (25) in der Lagerbohrung (10) der Kupplungshülse (9) zur Drehmo­ mentübertragung in einer ersten Drehrichtung (N1) zwischen Kupplungsnabe (11) und Kupplungshülse (9) hineinragt und abgestützt ist und der bei einer zur ersten Drehrichtung (N1) entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (N2) in seine zurückgezogene Position gegen die Kraft der Feder (16) zurückschwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein parallel zur Drehachse (18) angeordneter zweiter Schwenkkeil (15) zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung (N2) vorgesehen ist, daß die Kupp­ lungsnabe (11) mit mindestens einer zweiten Ausnehmung (20) zur Aufnahme des zweiten Schwenkkeiles (15) versehen ist und der zweite Schwenkkeil (15) zwischen einer in die zwei­ te Ausnehmung (29) zurückgezogenen und einer aus dieser über die Außenfläche (12) vorstehenden Position unter Fe­ derkraft verschwenkbar ist und in der ausgeschwenkten Posi­ tion in eine zweite Stützausnehmung (26) der Lagerbohrung (10) zur Drehmomentübertragung in der zweiten Drehrichtung (N2) hineinragt und daß bei der Drehmomentübertragung in der ersten Drehrichtung (N1) nur die ersten Schwenkkeile (14) und bei der Drehmomentübertragung in der zweiten Dreh­ richtung (N2) nur die zweiten Schwenkkeile (15) sich in der ausgeschwenkten Position und jeweils die anderen Schwenk­ keile sich in der zurückgezogenen Position befinden.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Ausnehmungen (19, 20) der Kupp­ lungsnabe (11) zur Aufnahme der ersten und zweiten Schwenk­ keile (14, 15) in der Außenfläche (12) der Kupplungsnabe (11) sich auf deren Umfang abwechseln und gleichmäßig ver­ teilt angeordnet sind und daß die ersten und zweiten Stütz­ ausnehmungen (25, 26) in der Lagerbohrung (10) der Kupp­ lungshülse (9) sich auf dem Umfang abwechseln und mit un­ gleicher Teilung angeordnet sind.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Ausnehmungen (19, 20) der Kupp­ lungsnabe (11) identisch ausgebildet sind.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Stützausnehmungen (25, 26) erste bzw. zweite Stützflächen (27, 28) aufweisen, welche in entgegengesetzte Drehrichtungen weisen.