DE19500046C1 - Mechanical clutch between coaxial rotary components - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a mechanical Coupling according to the preamble of claim 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.Such known couplings have a Clutch bell trained coupling part with one on the Cone surface attached to the inside and one to it concentric cone that can be moved towards the cone surface. The Coupling is done by friction between the two Conical surfaces.
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. The object of the present invention is to be achieved a coupling with two interacting conical surfaces like this train that a rigid clutch without friction is possible. This is to ensure that high torques can be transmitted without generating high friction losses can. In addition, there should be the possibility that the Coupling process can run automatically.
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.This task is solved by the in the license plate of the Claimed features. As a result, the clutch acts after the coupling process like a driver clutch, so that The clutch slips even at very high torques cannot take place. On the other hand, with spring-loaded a coupling part according to the choice of spring force automatic decoupling can be achieved.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben.Further advantageous details of the invention are in the Subclaims specified and below using the in the Drawing illustrated embodiments described.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 und 3 je eine Ausführung für eine Wellenkupplung und Fig. 1 and 3 each an embodiment of a shaft coupling, and
Fig. 2 und 4 je eine Ausführung für eine Getriebekupplung. Fig. 2 and 4 each show an embodiment for a transmission clutch.
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. 1 denotes a housing. A rotary shaft 3 is supported at one end in one wall 2 . A first clutch part 4 designed as a clutch bell is fastened to the rotary shaft 3 . In the other wall 5 , which is provided at a distance from the first wall 2 parallel to the latter, a second rotary shaft 6 is mounted. Its end section 7 protrudes in the direction of the center line 8 common to the two rotary shafts to the first rotary shaft 3 and its end 9 is rotatably supported in a recess 10 of the first coupling part 4 .
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.Bearing disks 11 and 12 on stages 13 and 14 of the coupling part 4 and the second rotary shaft 6 are used for low-friction axial position fixing. Instead of the bearing washers, thrust bearings, z. B. tapered roller bearings can be used.
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.A second coupling part 15 is slidably mounted on the end section 7 of the second rotary shaft 6 . It is guided non-rotatably on the second rotary shaft 6 by means of a carrier web or a spring 16 in the manner of a tongue and groove guide. A truncated cone 17 is attached to the side of the second coupling part 15 facing the first coupling part 4 . The carrier web or the spring 16 is preferably fixedly connected to the rotary shaft 6 or the coupling part 15 .
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.The conical surface 18 of the truncated cone 17 is arranged concentrically with the conical surface 19 of the first coupling part 4 . However, the conical surfaces 18 and 19 are mounted eccentrically with respect to the center line of rotation 8 . This means that the central axis 20 of the first coupling part 4 and the central axis 21 of the second coupling part 15, which is colinear with it, at a distance 22 from the center axis 8 of the rotating shafts 3 and 6 run parallel to the latter.
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.The second coupling part 15 is provided with a circumferential annular groove 23 which is arranged concentrically with its central axis 21 . A gripper 24 , e.g. B. a plurality of hooks or a disc-shaped flange part of a release slide 25 a. The on / off slide 25 is guided on the second rotary shaft 6 . It is provided with radially protruding arms 26 , which each protrude into a slot 27 of a socket part 28 of the housing 1 . As a result, the on / off slide 25 is non-rotatable, but is held and guided in a displaceable manner.
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.A compression spring 31 is inserted under prestress between a radial flange 29 of the on / off slide 25 and a housing wall extension 30 or also directly on the wall 5 .
Am Gehäuse 1 schwenkbar angebrachte Feststellaschen 32 dienen zum Verrasten des zweiten Kupplungsteils 15 in der eingekuppelten Betriebsstellung.Locking plates 32 pivotally attached to the housing 1 serve to lock the second coupling part 15 in the engaged operating position.
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. Between the grippers 24 and the walls 33 and 34 of the annular groove 23 , washers 35 and 36 are provided to reduce friction under axial loading. Instead of these washers 35 , 36 , axially loadable ball bearings or tapered roller bearings can also be provided here.
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.Furthermore, washers or corresponding bearings can be provided at other locations. For example, instead of the washer 36 provided between the end wall 34 of the groove 23 and the gripper (s) 24 , or in addition to this, a washer 36 'or a corresponding, axially loadable bearing between the outer end face 34 ' of the second coupling part 15 and the end wall 25 'Of the release slide 25 may be provided.
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.According to an advantageous development of the invention, the surface of the conical surface 18 can have one or more lubrication grooves 40 . For example, this is or are designed as a radial groove or spiral groove or other groove with a radial component.
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.In order to achieve an optimized engagement process and possibly also a disengagement process, the conical surface 18 can be curved, in particular barrel-shaped, according to FIGS. 3 and 4.
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.According to a further expedient embodiment of the invention, the outer wall of the first coupling part 4 can be formed as a sliding surface 4 'which runs centrally to the rotational center line 8 and is surrounded by an axially displaceable bearing bush 41 . The latter is arranged directly or indirectly rigidly on the second coupling part 15 , for. B. on the ring gear 38 forming or holding part or it consists of the coupling part 15 from a single component. The bearing bush 41 has a center to the center line of rotation 8 and with the sliding surface 4 'cooperating and this sliding sliding surface 42nd
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.The function of the clutch is as follows:
The engaged operating position is shown in the drawing. The conical surfaces 18 , 19 which are concentric with one another and eccentric with respect to the center line 8 are pressed against one another by the action of the compression spring 31 . This results in a frictional connection in the manner of a driving clutch, since the sections of the coupling parts 4 and 15 which appear longer in the drawing act like a lever arm. A rigid coupling of the two rotary shafts 3 and 6 is thus achieved. The clutch is locked or secured in the operating position by a latching position, in the exemplary embodiment in the illustrated position of the clutch in the horizontal position of the locking tabs 32 .
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.Is after pivoting the locking pockets 32 , z. B. in the embodiment in the illustrated position of the clutch in a vertical position, the locking released, then can be moved to the right by pulling or pushing the on-release slide 25 in the direction of arrow 37, the second coupling part 15 on the rotary shaft 6 in the drawing . The second coupling part 15 comes out of the effective range of the first coupling part 4 and the coupling of the two rotating shafts 3 and 6 is released.
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.If the first rotary shaft 3 is now rotated and the pushing force present on the on / off slide 25 is removed, then the second coupling part 15 is pressed against the first coupling part 4 by the force of the compression spring 31 . However, since this rotates eccentrically, a direct coupling is initially not possible because the two coupling parts 4 and 15 are very likely not to be at an exact angle to one another. Therefore, there is only a slight contact between the two, which gradually leads to the full contact of the two conical surfaces 18 and 19, depending on the speed, the spring pressure and the steepness of the conical surfaces of the coupling parts 4 and 15 . This process takes place completely automatically, so that practically an automatic clutch runs as soon as the on / off slide 25 is released.
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.In the exemplary embodiments illustrated in FIGS . 2 and 4, the second coupling part 15 is both displaceably and rotatably mounted on the same first rotary shaft 3 . The second coupling part 15 is provided with an external ring gear 38 which meshes with a pinion 39 . By moving the second coupling part 15 , the pinion 39 can be driven or stopped and thus the further rotary shaft 6 'rotated or stopped. The function of the clutch is the same as described with reference to FIG. 1.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |