DE19500046C1

DE19500046C1 - Mechanische Kupplung

Info

Publication number: DE19500046C1
Application number: DE19500046A
Authority: DE
Inventors: Anton Wolf
Original assignee: SCHREIBER BERNHARD 90455 NUERNBERG DE
Current assignee: SCHREIBER BERNHARD 90455 NUERNBERG DE
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1995-01-03
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2015-01-04

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige bekannte Kupplungen besitzen einen als Kupplungsglocke ausgebildeten Kupplungsteil mit einer an der Innenseite angebrachten Kegelfläche und einen dazu konzentrischen, zur Kegelfläche hin verschiebbaren Kegel. Die Kupplung erfolgt durch Reibungsschluß zwischen den beiden Kegelflächen.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Kupplung mit zwei zusammenwirkenden Kegelflächen derart auszubilden, daß eine starre Kupplung ohne Reibungsschluß möglich ist. Damit soll erreicht werden, daß hohe Drehmomente ohne die Erzeugung hoher Reibungsverluste übertragen werden können. Außerdem soll die Möglichkeit bestehen, daß der Kupplungsvorgang automatisch ablaufen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebenen Merkmale. Hierdurch wirkt die Kupplung nach dem Kupplungsvorgang wie eine Mitnehmerkupplung, so daß auch bei sehr hohen Drehmomenten ein Durchrutschen der Kupplung nicht stattfinden kann. Andererseits kann bei federbelastetem einem Kupplungsteil entsprechend der Wahl der Federkraft eine automatische Entkupplung erzielt werden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 und 3 je eine Ausführung für eine Wellenkupplung und

Fig. 2 und 4 je eine Ausführung für eine Getriebekupplung.

Mit 1 ist ein Gehäuse bezeichnet. In der einen Wand 2 ist eine Drehwelle 3 endseitig gelagert. An der Drehwelle 3 ist ein als Kupplungsglocke ausgebildeter erster Kupplungsteil 4 befestigt. In der anderen Wand 5, die im Abstand von der ersten Wand 2 parallel zu dieser vorgesehen ist, ist eine zweite Drehwelle 6 gelagert. Deren Endabschnitt 7 ragt in Richtung der den beiden Drehwellen gemeinsamen Mittellinie 8 zur ersten Drehwelle 3 und sie ist mit ihrem Ende 9 in einer Aussparung 10 des ersten Kupplungsteils 4 drehbar gelagert.

Lagerscheiben 11 und 12 an Stufen 13 bzw. 14 des Kupplungsteils 4 bzw. der zweiten Drehwelle 6 dienen zur reibungsarmen axialen Lagefixierung. Anstelle der Lagerscheiben können auch bei Bedarf, insbesondere bei größeren Kupplungen und/oder zur Übertragung größerer Kräfte, Axiallager, z. B. Kegelrollenlager, verwendet werden.

Auf dem Endabschnitt 7 der zweiten Drehwelle 6 ist ein zweiter Kupplungsteil 15 verschiebbar gelagert. Er ist durch einen Mitnahmesteg oder eine Feder 16 nach Art einer Nut-Feder-Führung auf der zweiten Drehwelle 6 unverdrehbar geführt. Auf der dem ersten Kupplungsteil 4 zugewandten Seite des zweiten Kupplungsteils 15 ist ein Kegelstumpf 17 angebracht. Vorzugsweise ist der Mitnahmesteg oder die Feder 16 mit der Drehwelle 6 oder dem Kupplungsteil 15 fest verbunden.

Die Kegelfläche 18 des Kegelstumpfes 17 ist konzentrisch zu der Kegelfläche 19 des ersten Kupplungsteils 4 angeordnet. Die Kegelflächen 18 und 19 sind jedoch bezüglich der Drehmittellinie 8 exzentrisch gelagert. Das heißt, daß die Zentralachse 20 des ersten Kupplungsteils 4 und die dazu kolineare Zentralachse 21 des zweiten Kupplungsteils 15 im Abstand 22 zur Drehmittellinie 8 der Drehwellen 3 und 6 parallel zu dieser verlaufen.

Der zweite Kupplungsteil 15 ist mit einer konzentrisch zu seiner Zentralachse 21 angebrachten umlaufenden Ringnut 23 versehen. In diese greift ein Greifer 24, z. B. mehrere Haken oder ein scheibenförmiger Flanschteil eines Ein-Ausrückschiebers 25 ein. Der Ein-Ausrückschieber 25 ist auf der zweiten Drehwelle 6 verschiebbar geführt. Er ist mit radial abstehenden Armen 26 versehen, die in je einen Schlitz 27 eines Buchsenteils 28 des Gehäuses 1 hineinragen. Hierdurch ist der Ein-Ausrückschieber 25 unverdrehbar, jedoch verschiebbar gehaltert und geführt.

Zwischen einem radialen Flansch 29 des Ein-Ausrückschiebers 25 und einem Gehäusewandansatz 30 oder auch direkt der Wand 5 ist eine Druckfeder 31 unter Vorspannung eingesetzt.

Am Gehäuse 1 schwenkbar angebrachte Feststellaschen 32 dienen zum Verrasten des zweiten Kupplungsteils 15 in der eingekuppelten Betriebsstellung.

Zwischen den Greifern 24 und den Wänden 33 und 34 der Ringnut 23 sind zur Reibungsverminderung bei axialer Belastung Beilagscheiben 35 bzw. 36 vorgesehen. Anstelle dieser Beilagenscheiben 35, 36 können auch hier axial belastbare Kugellager oder Kegelrollenlager vorgesehen sein.

Ferner können Beilagscheiben oder entsprechende Lager an anderen Stellen vorgesehen sein. Beispielsweise kann anstelle der zwischen der Stirnwand 34 der Nut 23 und dem oder den Greifern 24 vorgesehenen Beilagscheibe 36, oder zusätzlich zu dieser, eine Beilagscheibe 36′ oder ein entsprechendes, axial belastbares Lager zwischen der Außenstirnseite 34′ des zweiten Kupplungsteils 15 und der Stirnwand 25′ des Ein-Ausrückschiebers 25 vorgesehen sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Oberfläche der Kegelfläche 18 eine oder mehrere Schmiernuten 40 aufweisen. Beispielsweise ist bzw. sind diese als Radialnut oder Spiralnut oder sonstige Nut mit einer radialen Komponente ausgebildet.

Um einen optimierten Einrückvorgang und gegebenenfalls auch Ausrückvorgang zu erreichen, kann gemäß den Fig. 3 und 4 die Kegelfläche 18 gewölbt, insbesondere tonnenförmig gewölbt ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann die Außenwand des ersten Kupplungsteils 4 als zentrisch zur Dreh-Mittellinie 8 verlaufende Gleitfläche 4′ ausgebildet sein und diese ist von einer dieser gegenüber axial verschiebbaren Lagerbüchse 41 umgeben. Letztere ist unmittelbar oder indirekt starr am zweiten Kupplungsteil 15 angeordnet, z. B. über den den Zahnkranz 38 bildenden oder haltenden Teil oder sie besteht mit dem Kupplungsteil 15 aus einem einzigen Bauteil. Die Lagerbüchse 41 besitzt eine zentrisch zur Dreh-Mittellinie 8 verlaufende und mit der Gleitfläche 4′ zusammenwirkende und dieser gegenüber gleitend verschiebbare Lauffläche 42.

Die Funktion der Kupplung ist folgende:
In der Zeichnung ist die eingekuppelte Betriebsstellung dargestellt. Die zueinander konzentrischen, bezüglich der Mittellinie 8 exzentrischen Kegelflächen 18, 19 sind durch die Wirkung der Druckfeder 31 gegeneinandergedrückt. Dadurch ist ein Kraftschluß nach Art einer Mitnehmerkupplung gegeben, da die in der Zeichnung nach oben länger erscheinenden Abschnitte der Kupplungsteile 4 und 15 wie ein Hebelarm wirken. Somit ist eine starre Kupplung der beiden Drehwellen 3 und 6 erreicht. Die Kupplung ist durch eine Raststellung, beim Ausführungsbeispiel in der dargestellten Lage der Kupplung in waagrechter Lage der Feststellaschen 32, in der Betriebsstellung verrastet bzw. gesichert.

Wird nach Verschwenken der Feststellaschen 32, z. B. beim Ausführungsbeispiel in der dargestellten Lage der Kupplung in eine senkrechte Lage, die Verrastung gelöst, dann kann durch Ziehen oder Schieben des Ein-Ausrückschiebers 25 in Richtung des Pfeiles 37 das zweite Kupplungsteil 15 auf der Drehwelle 6 in der Zeichnung nach rechts verschoben werden. Dabei gelangt der zweite Kupplungsteil 15 aus dem Wirkungsbereich des ersten Kupplungsteils 4 und die Kupplung der beiden Drehwellen 3 und 6 ist gelöst.

Wird jetzt die erste Drehwelle 3 in Drehung versetzt und die am Ein-Ausrückschieber 25 vorhandene Schiebekraft entfernt, dann wird der zweite Kupplungsteil 15 durch die Kraft der Druckfeder 31 gegen das erste Kupplungsteil 4 gedrückt. Da dieses jedoch exzentrisch rotiert, ist eine direkte Einkupplung zunächst nicht möglich, weil die beiden Kupplungsteile 4 und 15 mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht winkelgenau zueinander stehen werden. Es kommt daher zunächst lediglich zu einer nur geringfügigen Berührung zwischen beiden, die nach und nach entsprechend der Drehzahl, dem Federdruck und der Steilheit der Kegelflächen der Kupplungsteile 4 und 15 bis zur vollständigen Berührung der beiden Kegelflächen 18 und 19 und damit zur vollen Einkupplung führt. Dieser Vorgang läuft vollkommen selbsttätig ab, so daß praktisch eine automatische Kupplung abläuft, sobald der Ein-Ausrückschieber 25 losgelassen wird.

Bei den in den Fig. 2 und 4 veranschaulichten Ausführungsbeispielen ist der zweite Kupplungsteil 15 auf der gleichen ersten Drehwelle 3 sowohl verschiebbar als auch drehbar gelagert. Das zweite Kupplungsteil 15 ist mit einem Außenzahnkranz 38 versehen, der mit einem Zahnritzel 39 kämmt. Durch Verschieben des zweiten Kupplungsteils 15 kann das Zahnritzel 39 angetrieben oder stillgesetzt und damit die weitere Drehwelle 6′ gedreht oder stillgesetzt werden. Die Funktion der Kupplung ist hierbei genauso wie anhand der Fig. 1 beschrieben.

Claims

1. Mechanische, starre, jedoch jederzeit lösbare Kupplung zwischen zwei koaxial zueinander verlaufenden Drehteilen, bestehend aus einem an einer Drehwelle befestigten ersten Kupplungsteil mit einem einzigen, die Achse der Drehteile umfassenden Innenkegel und einem auf einer anderen Drehwelle befestigten oder auf der gleichen Drehwelle drehbar gelagerten zweiten Kupplungsteil mit einem komplementären Außenkegel, wobei Innen- und Außenkegel beim Kuppeln in Wirkverbindung kommen und im entkuppelten Zustand außer Eingriff miteinander sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkegel (19) und der Außenkegel (18) konzentrisch zueinander, jedoch parallel und jeweils in gleichem Abstand (22) zur Achse (8) der Drehteile (3; 6) exzentrisch versetzt und um diese Achse (8) drehbar angeordnet sind, und daß wenigstens eines der Kupplungsteile (4; 15) relativ zum anderen Kupplungsteil (15; 4) axial derart in zwei Betriebsstellung verschiebbar ist, daß in einer Betriebsstellung die beiden Kupplungsteile (4; 15) starr miteinander in Verbindung sind und in der anderen Betriebsstellung keine Wirkverbindung zwischen den beiden möglich ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kupplungsteile (15) auf der zugeordneten Drehwelle (6) verschiebbar und drehbar gelagert ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einer der Kupplungsteile (15) auf der zugeordneten Drehwelle (6) verschiebbar, jedoch unverdrehbar gelagert ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Kupplungsteil (15) über Druckmittel (31) federnd gegen den anderen Kupplungsteil (4) drückbar ist, und daß Mittel (Ein-Ausrückschieber 25) vorgesehen sind, über die der verschiebbare Kupplungsteil (15) entgegen der Kraft der Druckmittel (31) vom anderen Kupplungsteil (4) wegbewegbar und außer Wirkverbindung mit diesem zu bringen ist.

5. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mitnahmeverbindung mit der Drehwelle (6) eine Nut-Feder-Verbindung vorgesehen ist.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (16) mit der Drehwelle (6) oder dem verschiebbaren Kupplungsteil (15) fest verbunden ist.

7. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagerung zwischen Kupplungsteil (15) und Drehwelle (6) eine Zahnwellenverbindung vorgesehen ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (1) mit einander im Abstand gegenüberstehenden Wänden (2, 5) vorgesehen ist und die eine, erste Drehwelle (3) einseitig selbst oder über den an ihm befestigten Kupplungsteil (4) in der einen, ersten Wand (2) drehbar gelagert ist und die andere, zweite Drehwelle (6) einerseits in der anderen, zweiten Wand (5) und andererseits mit dem nach innen ragenden Endabschnitt (7) im Bereich der ersten Wand (2) in oder an der ersten Drehwelle (3) oder dessen Kupplungsteil (4) drehbar gelagert ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine, die außenliegende Kegelfläche (19) tragende Kupplungsteil (4) als Kupplungsglocke ausgebildet ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel eine Druckfeder (31) vorgesehen ist.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den verschiebbaren Kupplungsteil (15) tragenden Drehwelle (6) ein Ein-Ausrückschieber (25) verschiebbar gelagert ist und die Drehwelle (6) in diesem drehbar geführt ist, und daß der Ein-Ausrückschieber (25) mit wenigstens einem Greifer (24) versehen ist, der mit einer zur Drehwelle (6) konzentrischen Ringnut (23) des verschiebbaren Kupplungsteils (15) ein Ausrücklager bildet.

12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein-Ausrückschieber (25) im Gehäuse (1) verschiebbar, jedoch unverdrehbar geführt ist.

13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein-Ausrückschieber (25) radial abstehende Ansätze (26) oder einen Flansch aufweist und zwischen diesen bzw. diesem und der Gehäusewand (5; 28) eine Druckfeder (31) vorgesehen ist.

14. Kupplung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1) wenigstens ein Feststellmittel (32) vorgesehen ist, das den verschiebbaren Kupplungsteil (15) in der eingekuppelten Betriebsstellung verrastet oder sichert.

15. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine Kupplungsteil (4 und/oder 15), insbesondere der verschiebbare Kupplungsteil (15), zusätzlich zum Außen- bzw. Innenkegel einen Außenzahnkranz (38) aufweist.

16. Kupplung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleitzwecken dienende Beilagscheibe (36 und/oder 36′) zwischen dem Greifer (24) des Ein-Ausrückschiebers (25) und der inneren Stirnseite (34) des zweiten Kupplungsteils (15) und/oder zwischen der äußeren Stirnseite (34′) des zweiten Kupplungsteils (15) und einer Stirnwand (25′) des Ein-Ausrückschiebers (25) vorgesehen ist bzw. sind, und daß eine weitere Beilagscheibe (35) zwischen der Stirnwand (33) des zweiten Kupplungsteils (15) und dem bzw. den Greifer(n) (24) des Ein-Ausrückschiebers (25) vorgesehen ist.

17. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Kegelfläche (18) des zweiten Kupplungsteils (15) wenigstens eine radiale oder eine eine radiale Komponente aufweisende Schmiernut (40) vorgesehen ist.

18. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelfläche (18) des zweiten Kupplungsteils (15) gewölbt, insbesondere tonnenförmig gewölbt ausgebildet ist.

19. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des ersten Kupplungsteils (4) als zentrisch zur Dreh-Mittellinie (8) verlaufende Gleitfläche (4′) ausgebildet ist, und daß diese Gleitfläche (4′) von einer Lagerbüchse (41) mit einer an diese Gleitfläche (4′) angepaßten, ebenfalls zentrisch zur Dreh-Mittellinie (8) verlaufenden Lauffläche (42) axial verschiebbar umgeben ist.