DE10129997C1 - Kupplungsanordnung zum lösbaren Verbinden eines durch einen Hydromotor antreibbaren Rades eines Fahrzeugs mit der Antriebswelle des Hydromotors - Google Patents

Abstract

Bei einer Kupplungsanordnung (11) zum lösbaren Verbinden eines durch einen Hydromotor (1) antreibbaren Rades (7) eines Fahrzeugs mit der Abtriebswelle (6) des Hydromotors (1), der eine hydraulisch lösbare, durch Federkraft auf die Abtriebswelle (6) wirkende Bremse (2) aufweist, ist zum einfachen und raschen Aufheben der Bremswirkung auf das Rad (7) ohne Öldruck vorgesehen, daß das Rad (7) um die Abtriebswelle (6) herum frei drehbar gelagert und über einen Mitnehmer (12), der lösbar mit dem Rad (7) verbunden ist, mit der Abtriebswelle (6) verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsanordnung zum lösbaren Verbinden eines durch einen Hydromotor an­ treibbaren Rades eines Fahrzeugs mit der Abtriebswelle des Hydromotors, der eine hydraulisch lösbare, durch Federkraft auf die Abtriebswelle wirkende Bremse auf­ weist.

Bei einer bekannten Kupplungsanordnung dieser Art (US 4 540 073) ist das Rad auf der Abtriebswelle lösbar aufgekeilt. Um das mit dem Rad versehene Fahrzeug anzuhal­ ten, kann beispielsweise der Öldruck abgeschaltet werden, der den Hydromotor antreibt und gleichzeitig die Bremse gegen die Federkraft über einen Kolben im gelösten Zustand hält. Ohne den Öldruck wird die Bremse durch die Feder kraft angezogen. Dabei wirkt die Federkraft über den Kolben und Bremslamellen auf die Abtriebswelle.

Wenn das Fahrzeug abgeschleppt oder manuell geschoben werden soll, aber der die Bremse lösende Öldruck nicht eingeschaltet werden kann oder soll, ist es bekannt, den Kolben durch Gewindebolzen gegen die Federkraft von den Bremslamellen zu entfernen. Die Gewindebolzen müs­ sen jedoch gegen die Federkraft angezogen werden und sind schwer zugänglich. Das Lösen der Bremse ist daher schwierig und zeitaufwendig, zumal wenn jedes Rad des Fahrzeugs, wie üblich, durch einen eigenen derartigen Hydromotor mit eingebauter hydraulisch betätigbarer Bremse angetrieben wird.

Aus der DE 39 05 292 A1 ist eine über Federn gespannte Lamellenbremse bekannt, die durch unter Druck stehendes Öl gelüftet ist.

Aus der DE 197 09 577 C2 ist eine Notlöseeinrichtung einer Feststellbremse bekannt, die beim Ausfall des fahrzeugeigenen Druckluftsystems ein Abschleppen ermög­ licht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupp­ lungsanordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die einfach und rasch eine Aufhebung der Bremswirkung auf das Rad ohne Öldruck ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Rad über einen mit diesem lösbar verbundenen Mit­ nehmer mit der Abtriebswelle verbunden ist und das Rad, wenn die Verbindung zum Mitnehmer gelöst ist, frei drehbar um die Abtriebswelle herum gelagert ist.

Wenn die Bremse angezogen ist, z. B. aufgrund eines Aus­ falls des Öldrucks bei einem Defekt in der Hydraulikan­ lage, und das Fahrzeug abgeschleppt oder geschoben wer­ den soll, dann braucht bei dieser Lösung lediglich die Verbindung zwischen Mitnehmer und Rad gelöst zu werden. Das Rad kann sich dann frei auf der abgebremsten Ab­ triebswelle drehen. Das Rad und damit auch der Mitneh­ mer sind frei zugänglich. Der Mitnehmer kann daher ein­ fach und rasch vom Rad gelöst werden.

Vorzugsweise besteht zwischen Rad und Mitnehmer eine lösbare Formschlußverbindung. Eine Formschlußverbindung kann hohe Drehmomente übertragen und läßt sich auf ein­ fache Weise als Schraubverbindung, insbesondere mit Schrauben, ausbilden.

Der Mitnehmer kann ringscheibenförmig ausgebildet und über eine Formschlußverbindung mit der Abtriebswelle verbunden sein.

Die Verbindung zwischen Abtriebswelle und Mitnehmer ist vorzugsweise eine lösbare Keil-Nut-Verbindung. Sie läßt sich dann ebenfalls auf einfache Weise herstellen. Ge­ wünschtenfalls kann im Bedarfsfalle das Rad mitsamt dem Mitnehmer oder auch nur der Mitnehmer, wenn er lösbar mit dem Rad verbunden ist, von der Abtriebswelle abge­ zogen werden.

Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Rad und Mit­ nehmer als lösbare Keil-Nut-Verbindung oder als lösbare Zahnkupplung ausgebildet. Beide Alternativen sind ein­ fach herstellbare Formschlußverbindungen, die auf ein­ fache Weise herstellbar und lösbar sind.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der ringscheiben­ förmige Mitnehmer auf seiner einen Seite wenigstens ei­ nen Vorsprung aufweist, der gleichzeitig in eine Axial­ nut am inneren Umfang der Radnabe und in eine Axialnut am äußeren Umfang eines auf der Abtriebswelle befestig­ ten Radlagerrings paßt, um den das Rad frei drehbar ge­ lagert ist. Hierbei haben die Vorsprünge des Mitnehmers eine Doppelfunktion: sie stellen zum einen die Verbin­ dung zwischen Rad und Mitnehmer und zum anderen zwi­ schen Mitnehmer und Abtriebswelle her.

Ferner kann der ringscheibenförmige Mitnehmer auf sei­ ner der Radnabe abgekehrten Seite durch einen mittels eines Handhebels drehbaren Exzenter gegen Federkraft belastbar sein, um die Verbindung zwischen Rad und Mit­ nehmer herzustellen, oder der Mitnehmer kann durch den Exzenter entlastbar sein, um die Verbindung durch diese Federkraft zu lösen. Das Herstellen der Verbindung zwi­ schen Rad und Mitnehmer und das Lösen dieser Verbindung kann dann durch einfaches Schwenken des Exzenters mit­ tels eines Handhebels erfolgen. Die Federkraft kann schwach bemessen sein, so daß sie leicht von Hand über den Handhebel überwunden werden kann.

Der Exzenter kann in der Weise ausgestaltet sein, daß er zwei parallele Exzenterscheiben aufweist, die durch ein Querteil verbunden sind, an dem der Handhebel befe­ stigt ist, und daß die Exzenterscheiben um einen quer zur Drehachse der Abtriebswelle befestigten Gelenkbol­ zen drehbar gelagert sind. Bei dieser Ausbildung kann der Druck des Exzenters zur Belastung des Mitnehmers symmetrisch in bezug auf die Abtriebswelle ausgeübt werden.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Darin stellen dar:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Hydromotor und ein auf dessen Abtriebswelle gelagertes Rad mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanord­ nung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Abtriebswelle des Hydromotors nach Fig. 1 mit der darauf mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung mon­ tierten Radnabe, wobei die zugehörige Felge und der Reifen des Rades weggelassen sind,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Abtriebswel­ le nach Fig. 2 und der darauf mittels eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfin­ dungsgemäßen Kupplungsanordnung montierten Radnabe und

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Anordnung nach Fig. 3.

Fig. 1 stellt einen herkömmlichen Hydromotor 1 dar, der mit seinem Gehäuse am Fahrgestell eines Fahrzeugs befe­ stigt wird. Im Gehäuse des Hydromotors 1 ist eine Brem­ se 2 eingebaut, die ein Paket aus Bremslamellen 3, ei­ nen ringförmigen Kolben 4 und wenigstens eine Feder 5, hier eine Tellerfeder, aufweist. Einige der Bremslamel­ len 3 greifen in Nuten zwischen axialen Rippen des Ge­ häuses und die anderen in Nuten zwischen axialen Rippen auf der Außenseite einer Abtriebswelle 6 des Hydromo­ tors 1 ein. Durch Ausübung eines Öldrucks in dem die Bremslamellen 3 aufweisenden Raum wird der Kolben 4 ge­ gen die Kraft der Feder 5 von den Bremslamellen 3 weg­ gedrückt, so daß sich die Abtriebswelle 6 relativ zum Gehäuse drehen kann. Wenn der Öldruck ausfällt oder weggenommen wird, drückt die Feder 5 die Bremslamellen 3 über den Kolben 4 zusammen, so daß die Bremse 2 die Abtriebswelle 6 abbremst.

Auf dem aus dem Gehäuse des Hydromotors 1 herausragen­ den Abschnitt der Abtriebswelle 6 ist ein Rad 7, beste­ hend aus einer Radnabe 8, einer Felge 9 und einem Rei­ fen 10, gelagert. Die Lagerung ist in der Weise ausge­ bildet, daß das Rad 7 um die Abtriebswelle 6 herum frei drehbar ist und durch eine erfindungsgemäße Kupplungs­ anordnung 11, bestehend aus einem ringscheibenförmigen Mitnehmer 12 und Schrauben 13, mit der Abtriebswelle 6 drehfest und lösbar verbunden werden kann. Hierbei ist der Mitnehmer 12 einerseits mit dem Rad 7, genauer ge­ sagt der Radnabe 8, durch die Schrauben 13 lösbar ver­ bunden. Andererseits ist er über eine Keil-Nut-Verbin­ dung 14, eine auf einen mit Gewinde versehenen Endab­ schnitt der Abtriebswelle 6 geschraubte Mutter 15 und eine Sicherungsscheibe 16 zwischen Mutter 15 und Mit­ nehmer 12 drehfest und lösbar auf der Abtriebswelle 6 angeordnet. Die Mutter 15 ist auf der Welle 6 durch ei­ nen nicht dargestellten Stift oder Splint gesichert, der eine Querbohrung in der Mutter 15 und eine Querboh­ rung in dem Ende der Abtriebswelle 6 durchsetzt.

Während des normalen Betriebs, bei dem das Rad 7 durch den Hydromotor 1 über seine Abtriebswelle 6 angetrieben wird, ist die Bremse 2 durch den Öldruck gelöst, wobei der Öldruck den Kolben 4 gegen die Kraft der Feder 5 von den Bremslamellen 3 wegdrückt. Die Schrauben 13 sind angezogen, so daß die Abtriebswelle 6 das Rad 7 über den Mitnehmer 12 mitdreht.

Wenn der Öldruck wegfällt oder weggenommen ist und dem­ zufolge die Bremse 2 durch die Kraft der Feder 5 über den Kolben 4 angezogen wird, könnte sich das Rad 7 im festgezogenen Zustand der Schrauben 13 ebenso wie die Abtriebswelle 6 nicht mehr drehen. Um dennoch in diesem Zustand, d. h. bei angezogener Bremse 2, das Fahrzeug abschleppen oder schieben zu können, werden einfach die Schrauben 13 aus der Radnabe 8 herausgeschraubt und aus dem Mitnehmer 12 herausgezogen. Die Radnabe 8 und damit das Rad 7 kann sich dann frei auf der Abtriebswelle 6 drehen, während der Mitnehmer 12 weiterhin drehfest mit der Abtriebswelle 6 über die Keil-Nut-Verbindung 14 verbunden bleibt.

Neben dem zweiten Ausführungsbeispiel der Kupplungsan­ ordnung nach Fig. 2 ist nur die Abtriebswelle 6 des im übrigen ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Hydromotors 1, der ebenso mit der hydrau­ lisch lösbaren Bremse 2 versehen ist, dargestellt. Die Abtriebswelle 6a hat bei diesem Ausführungsbeispiel ei­ nen konischen Abschnitt 17, auf den ein entsprechend innenkonischer Radlagerring 18 mittels der Mutter 15 reibschlüssig festgeklemmt ist. Die Radnabe 8a und da­ mit das gesamte Rad 7 ist in diesem Falle nicht unmit­ telbar auf der Abtriebswelle 6a, sondern auf dem Radla­ gerring 18 drehbar gelagert, wobei noch zusätzlich zwi­ schen Radnabe 8a und Radlagerring 18 eine Hülse 19 re­ lativ zu beiden Teilen 8a und 18 drehbar angeordnet ist. Auf seiten des Hydromotors ist die Radnabe 8a durch eine mittels Schrauben 20 an ihr befestigte Si­ cherungsscheibe 21 gegen ein axiales Abziehen vom Rad­ lagerring 18 gesichert. Auf der dem Hydromotor 1 abge­ kehrten Seite der Radnabe 8a ist sie durch einen radia­ len Flansch 22 gesichert, der in eine Abstufung 23 des Radlagerrings 18 eingreift. Auch im festgezogenen Zu­ stand der Schrauben 20 besteht ein axiales Spiel zwi­ schen dem Radlagerring 18, der Radnabe 8a und/oder der Sicherungsscheibe 21. Die Radnabe 8a und der ringschei­ benförmige Mitnehmer 12a sind auf den einander zuge­ kehrten Seiten mit radialen Zähnen versehen, die eine Zahnkupplung 24 bilden, wobei sie im dargestellten Zu­ stand axial ineinandergreifen. Radial außerhalb der Zahnkupplung 24 liegt zwischen der Radnabe 8a und dem Mitnehmer 12a eine schwach bemessene Druckfeder 25, die schematisch als Wellfeder dargestellt ist. Anstelle der Wellfeder können auch andere Arten von Druckfedern vor­ gesehen sein. Zwischen dem Mitnehmer 12a und einem axialen Fortsatz des Radlagerrings 18 mit etwas kleine­ rem Außendurchmesser als die Abstufung 23 ist eine formschlüssige Verbindung 26 in Form einer Keil-Nut- Verbindung ausgebildet. Sie weist an der Innenseite des Mitnehmers 12a axiale Rippen auf, die zwischen axiale Rippen auf der Außenseite des Fortsatzes eingreifen.

Die Mutter 15 ist von wenigstens einer Druckscheibe 27 umgeben. Im vorliegenden Falle sind es zwei Druckschei­ ben 27, von denen die eine etwas dünner als die andere ist.

Auf einem quer zur Längsachse der Abtriebswelle 6a an deren freiem Ende mittels einer Schraube 28 befestigten Gelenkbolzen 29 ist ein Exzenter 30 mittels eines Hand­ hebels 31 schwenkbar gelagert. Die Schraube 28 ist durch einen nicht dargestellten Splint oder Stift, der eine Bohrung des Schraubenschaftes und der Abtriebswel­ le 6a durchsetzt, gesichert. Der Exzenter 30 hat zwei parallele Exzenterscheiben 32, von denen in Fig. 2 nur eine sichtbar ist. Sie sind durch ein Querteil 33 ver­ bunden, an dem der Handhebel 31 befestigt ist. Die Ex­ zenterscheiben 32 sind um den Gelenkbolzen 29 drehbar gelagert.

Der in Fig. 2 untere Rand des Exzenters 30 bzw. seiner Exzenterscheiben 32 hat von der Drehachse des Exzenters bzw. der Achse des Gelenkbolzens 29 einen geringeren Abstand als der an der axial äußeren Druckscheibe 27 anliegende Rand des Exzenters 30 bzw. der Exzenter­ scheiben 32.

Um die Radnabe 8a und damit das gesamte Rad bei festge­ zogener Bremse ebenso wie bei dem ersten Ausführungs­ beispiel relativ zur Abtriebswelle 6a drehen zu können, wird der Exzenter 30 mittels des Handhebels 31 aus der dargestellten Lage um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der Handhebel 31 mit der Längsrichtung der Ab­ triebswelle 6a zusammenfällt. In dieser Lage liegt der in Fig. 2 untere Rand des Exzenters 30 an der Druck­ scheibe 27 an. Die Druckfeder 25 kann dann den Mitneh­ mer 12a aus der dargestellten Lage von der Radnabe 8a wegdrücken, so daß die Zahnkupplung 24 gelöst wird. Dieses Lösen der Zahnkupplung 24 erfordert mithin nur die Ausübung einer einfachen Schwenkbewegung des Hand­ hebels 31 und damit des Exzenters 30, wobei die zu überwindende Kraft der Feder 25 auch beim Herstellen der Verbindung 26 durch das Schwenken des Handhebels 31 in die dargestellte Lage gering ist.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ent­ spricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Soweit gleiche oder ähnliche Bauteile bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 wie bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2 vorgesehen sind, werden daher gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß die Radnabe 8b an der Innenseite ihres Flansches 22 mit axialen, im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Nuten 34 und der Radlagerring 18a auf seiner Außenseite in einem einen kleineren Durchmesser als seine Gleitlagerfläche aufweisenden Endabschnitt 35 ebensoviele axiale Nuten 36 wie die Nuten 34 aufweist und der ringscheibenförmi­ ge Mitnehmer 12b auf seiner der Radnabe zugekehrten Seite ebensoviele axiale Vorsprünge 37 in Form zylin­ drischer Zapfen aufweist, die nach dem Zusammenbau der Kupplungsanordnung 11 sowohl in die Nuten 34 als auch in die Nuten 36 passend eingreifen, so daß sich eine formschlüssige Verbindung, die einer Keil-Nut- Verbindung entspricht, zwischen der Radnabe 8b und dem Radlagerring 18a durch den Mitnehmer 12b ergibt. Nach­ dem die Hülse 19 auf dem Radlagerring 18a angeordnet und die Radnabe 8b mittels des Sicherungsrings 21 und des Mitnehmers 12b auf dem Radlagerring bzw. der Hülse 19 befestigt worden ist, wird diese vormontierte Anord­ nung über einen in eine Gewindebohrung am äußeren Ende der Abtriebswelle 6a eingeschraubten Gewindebolzen 28a hinweg auf den konischen Abschnitt 17 der Abtriebswelle 6a geschoben, mit den Druckscheiben 27 versehen und nach Festziehen der Mutter 15 auf dem Gewindebolzen 28a auf dem konischen Abschnitt 17 mit der konischen Innen­ seite des Radlagerrings 18a reib- und kraftschlüssig festgespannt. Der Gelenkzapfen 29 des Exzenters 30 ist mit einer ein Innengewinde aufweisenden Querbohrung 38 versehen, die mit einem durch die Mutter 15 hindurchra­ genden Endabschnitt des Gewindebolzens 28a in der in Fig. 3 dargestellten Lage des Exzenters 30 verschraubt wird, bis die Exzenterscheiben 32 an der äußeren Druck­ scheibe 27 anliegen. In dieser Lage ist die Radnabe 8b und damit das Rad 7 drehfest mit der Abtriebswelle 6a verbunden. Durch Verschwenken des Handhebels 31 und da­ mit des Exzenters 30 um 90° im Uhrzeigersinn in Fig. 3 kann dann die Verbindung zwischen dem Rad 7 und der Ab­ triebswelle 6a wiederum gelöst werden, so daß sich das Rad mit seiner Radnabe 8b frei auf dem Radlagerring 18a drehen kann.

Anstelle von drei Nuten 34 und 36 sowie drei Vorsprün­ gen 37 kann auch eine andere Anzahl von Nuten 34, 36 und Vorsprüngen 37, mindestens jedoch eine Nut 34, 36 und ein Vorsprung 37, vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Kupplungsanordnung (11) zum lösbaren Verbinden ei­ nes durch einen Hydromotor (1) antreibbaren Rades (7) eines Fahrzeugs mit der Abtriebswelle (6; 6a) des Hydromotors (1), der eine hydraulisch lösbare, durch Federkraft auf die Abtriebswelle (6; 6a) wirkende Bremse (2) aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rad (7) über einen mit diesem lösbar verbundenen Mitnehmer (12; 12a; 12b) mit der Ab­ triebswelle (6; 6a) verbunden ist und das Rad (7), wenn die Verbindung zum Mitnehmer gelöst ist, frei drehbar um die Abtriebswelle (6; 6a) herum gela­ gert ist.

2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Rad (7) und Mitnehmer (12; 12a; 12b) eine lösbare Formschlußverbindung (13; 26) besteht.

3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Formschlußverbindung eine Schraubverbindung ist.

4. Kupplungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schraubverbindung durch Schrauben (13) bewirkt ist.

5. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer ring­ scheibenförmig ausgebildet und über eine Form­ schlußverbindung (14; 24; 34, 36, 37) mit der Ab­ triebswelle (6; 6a) verbunden ist.

6. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwi­ schen Abtriebswelle (6; 6a) und Mitnehmer (12; 12a; 12b) eine lösbare Keil-Nut-Verbindung (14; 26; 34, 36, 37) ist.

7. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwi­ schen Rad (7) und Mitnehmer (12a; 12b) als lösbare Keil-Nut-Verbindung (34, 36, 37) oder als lösbare Zahnkupplung (24) ausgebildet ist.

8. Kupplungsanordnung nach wenigstens Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der ringscheibenförmige Mitnehmer (12b) auf seiner einen Seite wenigstens einen Vorsprung (37) aufweist, der gleichzeitig in eine Axialnut (34) am inneren Umfang der Radnabe (8b) und in eine Axialnut (36) am äußeren Umfang eines auf der Abtriebswelle (6a) befestigten Rad­ lagerrings (18a) paßt, um den das Rad (7) frei drehbar gelagert ist.

9. Kupplungsanordnung nach wenigstens Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der ringscheibenförmige Mitnehmer (12a; 12b) auf seiner der Radnabe (8a; 8b) abgekehrten Seite durch einen mittels eines Handhebels (31) drehbaren Exzenter (30) gegen Fe­ derkraft (25) belastbar ist, um die Verbindung zwischen Rad (7) und Mitnehmer (12b) herzustellen, oder entlastbar ist, um die Verbindung durch diese Federkraft (25) zu lösen.

10. Kupplungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Exzenter (30) zwei parallele Exzenterscheiben (32) aufweist, die durch ein Querteil (33) verbunden sind, an dem der Handhebel (31) befestigt ist, und daß die Exzenterscheiben (32) um einen quer zur Drehachse der Abtriebswelle (6a) befestigten Gelenkbolzen (29) drehbar gela­ gert sind.