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Die Erfindung betrifft eine Getriebekupplung insbesondere
vom Typ mit Drehmomentbegrenzung, die das Abtriebsglied vom
Antriebsglied trennt, wenn das übertragene Drehmoment einen
Maximalwert übersteigt, und einen Wiedereingriff
ermöglicht, wenn die Relativgeschwindigkeit abnimmt, wobei die
Glieder aus einem Außenglied und einem Innenglied bestehen.
Eine Drehmomentbegrenzungskupplung dieses Typs ist in den
Druckschriften DE-C-32 05 513 und FR-A-2 615 256
beschrieben.
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Diese Getriebekupplungen haben im allgemeinen zwei oder
mehrere mögliche Winkelstellungen, in denen Kuppeln
stattfinden kann, wobei eine entsprechende Anzahl von Gliedern
zur Durchführung des Kuppelns winkelförmig verteilt
angeordnet sind. Das schafft manchmal ein Problem bei
Getriebekupplungen, bei denen es wünschenswert wäre, dass das
Kuppeln in einer einzigen Winkelstellung stattfindet.
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Die oben erwähnten Druckschriften nach dem Stand der
Technik offenbaren insbesondere eine Getriebekupplung, die
aufweist: Vertiefungen an der Innenfläche des Außengliedes,
mit Einführflächen, die parallel zur Drehachse verlaufen;
im wesentlichen radiale Gleitsitze in dem Innenglied, die
von zwei zur Drehachse der Kupplung parallelen ebenen
Wänden definiert werden, wobei die im wesentlichen radialen
Gleitsitze in gleicher Anzahl wie die Vertiefungen mit
Einführflächen vorliegen; in jedem der im wesentlichen
radialen Gleitsitze ein verschiebbarer Riegel in Plättchenform,
der radial nach außen unter der Wirkung einer
Federeinrichtung bewegbar ist, und mit einem Außenprofil von solcher
Form, dass es in die eine oder andere Vertiefung mit
Einführflächen des Außengliedes eintreten kann, um Drehmoment
zwischen den beiden Gliedern zu übertragen und zentripetal
gerichtete Radialkräfte auf den verschiebbaren Riegel
auszuüben.
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Um die Kupplung nur in einer speziellen Winkelstellung der
beiden Glieder relativ zueinander in Eingriff zu bringen,
ist erfindungsgemäß in jeder der Vertiefungen mit
Einführflächen mindestens ein Stift bündig mit der Innenfläche des
Außengliedes angeordnet, und außerdem in jedem der
plättchenförmigen, verschiebbaren Riegel mindestens eine in
Querrichtung durchgehende Ausnehmung gebildet, wobei jede
der Ausnehmungen so angeordnet ist, dass sie einen der
Stifte aufnehmen kann; wobei die Anordnung des Stiftes oder
der Stifte in jeder der verschiedenen Vertiefungen von der
in den anderen Vertiefungen verschieden ist und der
Anordnung der Ausnehmung oder Ausnehmungen von nur einem
verschiebbaren Riegel entspricht, so dass deshalb jeder
verschiebbare Riegel nur in die entsprechende Vertiefung
eintreten kann, wogegen er die anderen Vertiefungen überläuft,
indem er über ihre Stifte hinweg gleitet. Damit findet ein
Eingriff nur in einer einzigen Winkelstellung der beiden
Kupplungsglieder relativ zueinander und gleichzeitig mit
allen verschiebbaren Riegeln in ihre entsprechenden
Vertiefungen statt.
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Praktisch kann jede Vertiefung mindestens zwei Stifte und
jeder verschiebbare Riegel mindestens zwei Ausnehmungen,
vorzugsweise im Abstand voneinander, enthalten, um einen
ausgeglichenen Druck auf die verschiebbaren Riegel zu
bekommen, wenn sie über die Stifte einer Vertiefung, die
nicht zu ihnen gehört, hinweglaufen. Die Stifte können als
Schrauben ausgebildet sein und in Gewindebohrungen des
Außengliedes eingeschraubt werden.
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Die Beschreibung und die begleitende Zeichnung werden es
ermöglichen, die Erfindung ausführlicher zu verstehen. Die
Zeichnung zeigt ein praktisches, nicht einschränkendes,
anschauliches Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Drehmomentbegrenzer, der an einem Getriebe verwendet wird;
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Fig. 2 einen Schnitt längs II-II wie in Fig. 1
gekennzeichnet, wobei sich das Antriebsglied und das
Abtriebsglied in Eingriff befinden;
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Fig. 3 und 4 Schnitte längs III-III und IV-IV wie sie in
Fig. 2 gekennzeichnet sind, die sich aber auf eine
Version mit einer koaxialen Antriebswelle und
Abtriebswelle beziehen;
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Fig. 5, die dem oberen Teil von Fig. 3 ähnlich ist, jedoch
das Antriebsglied und das Abtriebsglied ausgekuppelt
darstellt;
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Fig. 6 einen Örtlichen Schnitt längs VI-VI wie er in Fig. 3
gekennzeichnet ist;
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Fig. 7 die drei unterschiedlichen verschiebbaren Riegel in
einer Vorderansicht;
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Fig. 8 bis 10 stark vergrößerte Einzelheiten der Schnitte,
die denjenigen von Fig. 2 bis 6 ähnlich sind;
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Fig. 11 und 12 zwei Ansichten - von denen eine teilweise
geschnitten ist - von einem der federnden
Anschläge, die in dem Glied enthalten ist, das mit
den radial verschiebbaren Riegeln ausgestattet ist;
und
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Fig. 13 einen stark vergrößerten Schnitt längs XIII-XIII,
wie er in Fig. 7 gekennzeichnet ist, von einem
verschiebbaren Riegel.
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In der Zeichnung sind 1 und 3 die allgemeinen Bezugszeichen
für ein Außenglied und ein Innenglied einer
Drehmomentbegrenzungskupplung oder lösbaren Kupplung G, wobei eines der
beiden Glieder das Antriebsglied ist und das andere
angetrieben wird. In Fig. 1 ist die lösbare Kupplung G Teil
eines Getriebes 5C mit Kegelrädern, in dem das Tellerrad C
durch das Außenglied 1 gebildet ist, während das Innenglied
3 den Sitz S3 für eine Welle A bildet. In den Fig. 2 und 3
ist die lösbare Kupplung G mit zwei Wellen kombiniert,
deren mit Schiebekeil versehenen Sitze Sl und S3 koaxial sind
und Teil des Gliedes 1 bzw. des Gliedes 2 bilden.
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Das Außenglied 1 weist eine Einfassung 1B auf, die das
Innenglied 3 umgibt; wobei diese Einfassung 1B insbesondere
eine Innenfläche 1C aufweist, die ein Kreiszylinder ist.
Von der Innenfläche 1C der Einfassung 1B des Außengliedes 1
erstrecken sich zwei oder mehrere Vertiefungen 5 (drei
Vertiefungen gemäß der Zeichnung), von denen jede (siehe Fig.
8 bis 10) eine erste, im allgemeinen in radialer Richtung
seitliche Wand 5A, eine Stirnwand 5B, deren Form
normalerweise der Form der Innenfläche 1C der Einfassung 1B
entspricht, eine zweite seitliche Wand 5C, die mit einer
radialen Richtung einen Winkel bildet, und eine Anschlußwand
5E zwischen der zweiten seitlichen Wand 5C und der
Innenfläche 1C der Einfassung 1B des Außengliedes 1 besitzt.
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Das Innenglied 3 enthält eine den Sitz S3 bildende axiale
Bohrung (in der Zeichnung ein Durchgangsloch) und wird
durch Teile einer zylindrischen Fläche 3B definiert, die im
allgemeinen der Innenfläche 1C Einfassung 1B entspricht,
die einen Teil des Außengliedes 1 bildet.
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In Übereinstimmung mit der Zeichnung sind in dem Glied 3
drei Gruppen tangentialer Sitze 9 ausgebildet, wobei in der
Zeichnung jede Gruppe aus Sitzen 9 besteht, die
nebeneinander angeordnet sind. Diese Sitze 9 sind praktisch
zylindrische Sitze, deren Achsen in einer Ebene senkrecht zur
Drehachse X-X der durch die beiden Teile 1 und 2 gebildeten
Kupplung G liegen. Jeder Sitz 9 ist ein Grundloch und hat
weitgehend einen kreisförmigen Querschnitt. Jeder Sitz 9
enthält zwei verschiebbare, federnde Anschläge 10, die
einander auf einer Ebene gegenüber liegen, die zu einer durch
die Achse X-X verlaufenden radialen Ebene parallel ist. Die
gegenüber liegenden Flächen 10A von beiden, in einem
gemeinsamen Sitz 9 aufgenommenen, federnden Anschläge 10
schließen Einführflächen (siehe Fig. 11 und 12) ein, die
aus gegenüberliegenden Zwischenbereichen 10B gebildet sind,
die Abschnitte eines Dieders mit einer weiten Öffnung
bilden, und denen - auf gegenüberliegenden Seiten der
Zwischenbereiche 10B - nach außen gerichtete Bereiche 10C und
nach innen gerichtete Bereiche 10E folgen, die mit den
entsprechenden Flächen des gegenüberliegenden, federnden
Anschlags zwei Dieder bilden, deren Öffnung enger als die
Öffnung des Dieders ist, der durch die Zwischenflächen 10B
der beiden gegenüberliegenden federnden Anschläge 10
gebildet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite von jedem
federnden Anschlag 10 von der geformten Seite 10A befindet sich
ein großes axiales Gehäuse 10F zur Aufnahme von Federn 12,
die austauschbar und/oder mehrfach sein können, um eine
Federkraft auf ihre entsprechenden federnden Anschläge 10 in
Richtung des gegenüberliegenden federnden Anschlags
auszuüben, d. h. eine Kraft, die dazu führt, dass die zwei
geformten Flächen 10A, 10B, 10C, 10E der beiden
gegenüberliegenden, federnden Anschläge 10 zusammengeschoben werden.
Die Federn 12 des einen federnden Anschlags wirken gegen
das geschlossene Ende des Sitzes 9 (obwohl dieses
geschlossene Ende wahlweise eine Belüftungsöffnung einschließen
kann), und die Federn 12 des anderen der federnden
Anschläge 10 wirken gegen eine Lagerfläche 14, die in den
Sitz 10 eingesetzt und dort durch eine Stiftvorrichtung 16
oder dergleichen festgehalten wird, um das Zusammenbauen
der in jedem der Sitze 9 aufgenommenen Bauteile zu
ermöglichen. Über jeder Gruppe von Sitzen 9 weist das Innenglied 3
einen Sitz 18 auf, der eine radiale Bewegung ermöglicht
(Fig. 8 bis 10), wobei dieser radiale Gleitsitz 18 durch
zwei ebene Wände gebildet wird, die in geometrischen Ebenen
senkrecht zur Achse der entsprechenden Sitze 9 liegen, und
sich mit dem entsprechenden Sitz oder Sitzen 9 überlagert.
In jedem radialen Gleitsitz 8 befindet sich ein
verschiebbarer Riegel 20, der sich in radialer Richtung bewegen
kann: In der Form ähnelt er einem Plättchen mit einem
einwärts gerichteten Profil 20A, das so geformt ist, um mit
den Flächen 10B, 10C, 10E der gegenüber liegenden federnden
Anschläge 10 zusammenzupassen. Dieses nach innen gerichtete
Profil 20A umfaßt zwei Zwischenflächen 20B an
entgegengesetzten Seiten, die einen Dieder mit enger Öffnung bilden,
zwei Endflächen 20C an entgegengesetzten Seiten, die einen
Dieder mit breiterer Öffnung bilden und die Kante des Keils
definieren, und zwei andere Flächen 20E an
entgegengesetzten Seiten, die einen Dieder mit der gleichen breiteren
Öffnung bilden (wie die Flächen des Dieders der Flächen
20C); wobei die Winkel der Diederflächen 20B ungefähr
denjenigen der Flächen 10E entsprechen, und die Winkel der
Diederflächen 20C und 20E vorzugsweise ungefähr denjenigen
der Flächen 10B der federnden Anschläge entsprechen. Jeder
verschiebbare Riegel 20 umfaßt außerdem ein nach außen
gerichtetes Profil, welches so geformt ist, dass es den
Vertiefungen 5 entspricht; wobei die nach außen gerichtete
Formgebung insbesondere umfaßt eine erste ungefähr radiale.
Seitenwand 20F, die der ersten Seitenwand 5A der Vertiefung
5 entspricht, eine Endfläche 20G, die sich so erstreckt,
dass sie ungefähr der Form der Stirnwand 5B und der Fläche
1C entspricht, eine zweite Seitenwand 20H in ungefähr dem
gleichen Winkel wie die zweite Seitenwand 5C der Vertiefung
5, und eine Anschlußwand 20L, die sich zwischen der
Endfläche 20G und der zweiten Seitenwand 20H erstreckt, und die
ungefähr die gleiche Ausrichtung wie die Anschlußwand 5E
der Vertiefung 5 aufweist.
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Das Innenglied 3 wird durch eine Deckscheibe 22 (Fig. 3 bis
5) oder durch zwei Deckscheiben 22A, 22B (Fig. 1)
festgehalten, die am Ende des durch die Einfassung 1B gebildeten
Hohlraums angebracht sind. Geeignete Dichtungen
gewährleisten, dass in dem durch die Einfassung 1B gebildeten Hohlraum
eine Schmierung vorhanden ist, um die Wirksamkeit der
oben beschriebenen Kupplungsglieder aufrechtzuerhalten,
deren Funktion nachstehend zusammengefasst wird, obwohl sie
in der früheren Italienischen Patentanmeldung FI/95/A/56
mit Priorität vom 23.03.1995 oder deren Gegenstücken
umfassend erläutert ist.
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Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der
früheren Erfindung, weil sie es zuläßt, dass die beiden Glieder
1 und 3 nur in einer einzigen relativen Winkelstellung in
Eingriff kommen, wogegen in der früheren Version - die der
Beschreibung bis hierher entspricht - in jeder von n
Winkelstellungen, die der Anzahl n von Vertiefungen 5
entsprechen, Eingriff stattfinden kann.
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Bei Betrieb der lösbaren Kupplung nach der früheren Version
ist die Position der Drehmomentenübertragung in den Fig. 2,
3 und 4 veranschaulicht. Die beiden federnden Anschläge 10
jedes Paares von sich gegenüberliegenden, federnden
Anschlägen liegen nahe zusammen, wobei sich ihre Flächen 10A
unter der Wirkung der elastischen Kräfte der Federn 12
miteinander in Kontakt oder fast in Kontakt befinden. Die
verschiebbaren Riegel 20 werden nach außen verschoben und ihre
nach außen gerichteten Kanten in eine entsprechende
Vertiefung 5 eingesetzt. Anschließend befinden sich die
Seitenwände 20F und 20H normalerweise in Kontakt mit den
Seitenwänden 5A und 5C, die Endfläche 20G liegt gegenüber der
Stirnwand 5B, und die Keilflächen 20C entsprechen den sich
gegenüber liegenden Zwischenflächen 10B der benachbarten
federnden Anschläge 10. Die Übertragung erfolgt über die
Kraft, die zwischen den Seitenwänden 5C und 20H von dem
Antriebsglied auf das Abtriebsglied wirksam wird, wobei es
unerheblich ist, ob letzteres das Innenglied oder das
Außenglied ist. Wenn das Widerstandsdrehmoment, welches, wie
oben angegeben, von dem übertragenen Drehmoment überwunden
wird, einen bestimmten Wert überschreitet, entwickelt sich
zwischen den geneigten Flächen 20H und 5C eine Kraft derart,
dass auf die verschiebbaren Riegel 20 eine
Zentripetalkraft ausgeübt wird und der von den Flächen 20C der
einwärts gerichteten Kante 20A jedes verschiebbaren Riegels 20
gebildete Keil bestrebt ist, die beiden gegenüberliegenden
federnden Anschläge 10 gegen die Wirkung ihrer
entsprechenden gegeneinanderwirkenden Federn 12 auseinander zu
schieben. Wenn das Widerstandsdrehmoment eine vorbestimmte
Grenze erreicht, d. h., wenn das Antriebsmoment eine
bestimmte Grenze übersteigt, ist die Zentripetalkraft auf die
verschiebbaren Riegel 20 so, dass die elastische Reaktion
der Federn 12 überwunden wird und die federnden Anschläge
10 voneinander weggedrückt werden, so dass jede Einheit,
anstatt sich in der in den Fig. 1, 2 sowie 3, 4 und 6
gezeigten Stellung zu befinden, sich in die in den Fig. 5 und
8 bis 10 gezeigte Stellung bewegt, in der sich jeder
verschiebbare Riegel 20 zentripetal bewegt hat, indem die
federnden Anschläge 10 weggeschoben werden, bis ihre
Keilkanten 20E an den Keilflächen 10B liegen; wobei sich die
Endflächen 20G der verschiebbaren Riegel 20 in dieser
Situation mit der Innenfläche 1C der Einfassung 1B des
Außengliedes 1 in einer Linie befinden und der Winkeleingriff
der zwei Glieder 1 und 3 aufhört, was eine relative
Winkelbewegung zwischen den beiden Gliedern zuläßt, wie es durch
die Fehlausrichtung des verschiebbaren Riegels 20 mit der
Vertiefung 5 gemäß den Fig. 5 und 8 bis 10 gezeigt ist. Die
beiden Glieder der Kupplung oder lösbaren Kupplung werden
dadurch getrennt, und es ist eine relative Rotation
vorhanden, die sehr schnell sein kann, so dass die verschiebbaren
Riegel 20 nicht bestrebt sind, erneut in die Vertiefungen 5
einzutreten, wenn sie gegenüber diesen Riegeln
vorbeilaufen. Dieser Zustand setzt sich fort, bis sich die
Geschwindigkeit dieser relativen Winkelverschiebung verringert. Das
Bestreben der Riegel 20, in die Vertiefungen 5 einzutreten,
wird durch die Zentrifugalkomponenten der Kräfte bestimmt,
die von den federnden Anschlägen 10 durch die elastischen
Kräfte der Federn 12 über die sich berührenden Flächen 10E
und 20B, welche Dieder mit relativ enger Öffnung bilden,
auf die Riegel 20 aufgebracht werden. Bei einer hohen
Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Gliedern 1 und 3
erzeugt das Überlaufen einer Vertiefung 5 von einem
verschiebbaren Riegel 20 zumeist einen leichten Anprall
zwischen der Fläche der Anschlußwand 20L und der Fläche der
Anschlußwand 5E, wobei der verschiebbare Riegel deshalb
keine Zeit hat, in die Vertiefung 5 einzutreten und statt
dessen die Vertiefung 5 überläuft; dies findet solange
statt, bis die tangentiale Relativgeschwindigkeit zwischen
den beiden Gliedern 1 und 3 sich auf einen Punkt
verringert, an dem die Zentrifugalkraft auf die Riegel 20 groß
genug ist, um zu bewirken, dass die Riegel 20 noch einmal
in die Vertiefungen 5 eintreten und somit aus der Stellung
der Fig. 5 und 8 bis 10 in diejenige der Fig. 1 bis 4 und 6
zurückkehren; diese Reduzierung der Relativgeschwindigkeit
kann außerdem so sein, dass der Ruhezustand oder jedenfalls
praktisch gleiche Geschwindigkeiten zwischen den beiden
Gliedern erreicht werden.
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Gemäß der italienischen Patentanmeldung FI95A56 oder in den
entsprechenden Anmeldungen, die deren Priorität
beanspruchen, kann jeder verschiebbare Riegel 20 in eine beliebige
Vertiefung 5 eintreten, was bedeutet, dass die beiden
Glieder 1 und 3 - entsprechend dem dargestellten Beispiel - in
jede der drei Winkelstellungen eingreifen können.
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Im Gegensatz dazu findet gemäß der Erfindung und
entsprechend der beschriebenen Ausführungsform ein Eingriff nur in
einer einzigen Winkelstellung der beiden Glieder 1 und 3
relativ zueinander statt. Das ist bei vielen Anwendungen
vorteilhaft oder in sogar tatsächlich notwendig, wenn zum
Beispiel die beiden Glieder in gleicher Phase betrieben
werden müssen.
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Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind über jeder
der Vertiefungen 5 mit Gewinde versehene Sitze ausgebildet
für den Einsatz von zwei Stiften 41 in kurzem Abstand voneinander,
wobei die Position der beiden Stifte 41 entlang
der Längslinie von einer der Vertiefungen 5 unterschiedlich
ist zur Stellung der Stifte 41 in jeder der anderen
Vertiefungen 5. Die unteren Endflächen 41A der Stifte 41 befinden
sich auf gleicher Höhe mit der Innenfläche 1C der äußeren
Einfassung 1B den Außengliedes 1, das heißt die Endflächen
41A der Stifte 41 sind bündig mit der Fläche 1C in der
Vertiefung 5.
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Entsprechend der Anordnung der Stifte 41 weist jeder
verschiebbare Riegel 20 zwei querverlaufende Ausnehmungen 43
auf, welche die gesamte Strecke von einer der zwei ebenen
parallelen Flächen der verschiebbaren Riegel 20 zur anderen
durchlaufen, die sich gegenüber den Flächen 18 der aus den
verschiebbaren Riegeln in dem Innenglied 3 gebildeten
radialen Gehäuse verschieben. Die durchgehenden Ausnehmungen
43 können die nach innen gerichteten Enden der Stifte 41,
die in die Vertiefungen 5 vorstehen, aufnehmen. Die beiden
Ausnehmungen 43 von jedem verschiebbaren Riegel 20
entsprechen der. Stellung der beiden in einer Vertiefung 5
angeordneten Stifte 41, womit der verschiebbare Riegel 20 in diese
Vertiefung eintreten kann, wenn er sie erreicht, weil die
Ausnehmungen 43 den Stiften 41 entsprechen. Jeder der
anderen verschiebbaren Riegel weist Ausnehmungen 43 in
Positionen auf, die anders sind als diejenigen der Stifte 41 des
oben genannten verschiebbaren Riegels, so dass diese
verschiebbaren Riegel über die Fläche 1C und über die Flächen
41A der Stifte 41 der obigen Vertiefung 5 gleiten werden,
ohne in diese spezielle Vertiefung einzutreten. Jeder der
beiden anderen verschiebbaren Riegel 20 kann nur in
diejenige Vertiefung 5 eintreten, wo die Stellung der Stifte 41
der Stellung der Ausnehmungen 43 des speziellen
verschiebbaren Riegels 20 entspricht.
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Als Resultat kann deshalb jeder verschiebbare Riegel nur in
eine der Vertiefungen eintreten; und wenn einer der
verschiebbaren Riegel in seine entsprechende Vertiefung eintritt,
sind die anderen verschiebbaren Riegel exakt mit
ihren entsprechenden Vertiefungen ausgerichtet und treten
auch in diese ein, wobei die Glieder 1 und 3 auf diese
Weise in einer einzelnen, einzigen Winkelstellung der
beiden Glieder relativ zueinander in Eingriff kommen und ein
Eingriff gleichzeitig mit allen drei verschiebbaren Riegeln
20, die in ihre entsprechenden Vertiefungen eintreten,
stattfindet.
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Die Ausführung der Vertiefungen 5 in der Drehrichtung und
die Form der Anschlußwände 5E der verschiedenen
Vertiefungen werden derart sein, dass sie einen stetigen Verlauf der
Lagerfläche für die Riegel gewährleisten, wenn sie über die
Fläche 1C und die Flächen 41A der in den Vertiefungen
angeordneten Stifte, die nicht zu dem verschiebbaren Riegel
gehören, bis zu dem Moment gleiten, bei dem die
verschiebbaren Riegel ihre entsprechenden Vertiefungen erreichen.
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Es wird verständlich, dass die Zeichnung nur ein
anschauliches Ausführungsbeispiel lediglich als eine praktische
Anschauung der Erfindung darstellt, wobei letztere in ihren
Formen und Anordnungen verändert werden kann, ohne dadurch
von dem durch die Ansprüche definierten Umfang abzuweichen.
Die vorhandenen Bezugszahlen in den begleitenden Ansprüchen
haben den Zweck, das Lesen der Ansprüche mit Bezug auf die
Beschreibung und die Zeichnung zu erleichtern und schränken
den durch die Ansprüche dargestellten Schutzumfang nicht
ein.