CH661484A5

CH661484A5 - Kupplungsanordnung, insbesondere fuer schiffsantriebe.

Info

Publication number: CH661484A5
Application number: CH373/83A
Authority: CH
Inventors: Hans Sigg; Otto Staedeli
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1983-01-24
Filing date: 1983-01-24
Publication date: 1987-07-31
Also published as: FR2539700A1; IT1173084B; US4562909A; DE3304646C2; GB2134193A; DE3304646A1; FR2539700B1; JPH0456898B2; IT8419245A0; JPS59137624A; GB2134193B; GB8401703D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung, insbesondere für Schiffsantriebe, mit einer Synchronkupplung, die zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle angeordnet ist und selbsttätig einrückt, wenn die Antriebswelle die Abtriebswelle überholt.

Es sind Schiffswendegetriebe bekannt, bei denen eine synchronisierende Zahnkupplung und ein hydraulischer Drehmomentwandler mit verstellbaren Leitschaufeln in parallelen Kraftübertragungswegen zwischen einem Antriebs-5 ritzel und einem Grossrad angeordnet sind (ASME publication 79-GT-61, hrsg. von THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS, New York, 1979). Für normale Vorwärtsfahrt wird der hydraulische Drehmomentwandler durch die Zahnkupplung überbrückt, damit durch 10 Schlupf bedingte Leistungsverluste vermieden werden. Beim Manövrieren muss jedoch die Zahnkupplung ausgerückt sein, damit die Abtriebswelle über den Drehmomentwandler beliebig schneller oder langsamer angetrieben werden kann als die Antriebswelle.

15 Sobald wieder normale Vorwärtsfahrt verlangt wird, soll die Zahnkupplung bei beliebiger Drehzahl selbsttätig wieder einrücken können; deshalb muss die Zahnkupplung mit einer Synchronisiervorrichtung versehen sein. Solche Vorrichtungen umfassen vorzugsweise Klinken und ein Klinkenrad 20 (DE-PS 1 959 184). Damit beim Manövrieren die Abtriebswelle die Antriebswelle beliebig über- oder unterlaufen kann, ist eine solche Vorrichtung dergestalt weitergebildet worden, dass die Klinken willkürlich vom Klinkenrad axial weggeschoben werden können, so dass die Zahnkupplung sowohl 25 bei positiver wie bei negativer Relativdrehzahl völlig frei ist (DE-AS 2 334 926, insbes. Fig. 1 und 2).

Das Inaktivieren eines Klinkengesperres durch axiales Wegschieben der Klinken hat den Nachteil, dass die Klinken nur dann in ihre aktive Stellung zurückgeschoben werden 30 dürfen, wenn die Antriebswelle langsamer dreht als die Abtriebswelle. Andernfalls würde das Klinkengesperre beim Zurückschieben in die aktive Stellung sofort zerstört und die Zahnkupplung könnte nicht mehr eingekuppelt werden. Es ist also notwendig, die An- und Abtriebsdrehzahlen zuver-35 lässig zu messen und daraus eine Relativdrehzahl zu bestimmen. Es ist zwar an sich problemlos, mit beispielsweise elektronischen Mitteln Drehzahlen zu messen und eine Relativdrehzahl zu ermitteln, doch lassen sich Fehler nicht aus-schliessen und infolgedessen besteht immer die Gefahr, dass 40 eine Zahnkupplung mit axial wegschiebbaren Klinken durch eine Fehlschaltung beschädigt wird und ausfällt.

Ausgehend von diesen Überlegungen ist eine mechanische Vorrichtung geschaffen worden (ASME publication 79-GT-61, Fig. 11), die ein Zurückschieben der Klinken verhin-45 dert, wenn die Antriebswelle schneller dreht als die Abtriebswelle, die Relativdrehzahl also positiv ist. Diese Vorrichtung weist einen Reibring auf, der bei positiver und bei negativer Relativdrehzahl unterschiedliche Stellungen einnimmt und bei positiver Relativdrehzahl die Verschiebbarkeit der Klin-50 ken derart begrenzen soll, dass eine unmittelbare Zerstörung des Klinkengesperres infolge einer Fehlschaltung ausgeschlossen ist. Die benötigten Reibkräfte an diesem Reibring sind jedenfalls sehr klein, ja sie streben mit kleiner werdender Relativdrehzahl sogar gegen Null. Die Wirkung des Reib-55 rings kann deshalb schon durch geringfügige Verschmutzung gestört werden; ausserdem sind der Reibring und mit ihm zusammenwirkende Bauteile der bekannten Vorrichtung gegen Vibrationen und Stösse empfindlich.

Erwägungen, die den hier dargelegten entsprechen, gelten auch für andere Antriebssysteme, beispielsweise Schiffsantriebe in CODAG-Anordnung, bei denen ein Dieselmotor mit einer Gasturbine kombiniert ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine 65 Kupplungsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, dass sie weniger störanfällig und durch fehlerhafte äussere Einwirkung weniger gefährdet ist als die beschriebenen bekannten Anordungen.

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Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst,

— dass die genannte Synchronkupplung als zweite Synchronkupplung hinter einer ersten Synchronkupplung angeordnet ist, die selbsttätig einrückt, wenn die Abtriebswelle die Antriebswelle überholt.

Damit wird erreicht, dass die beiden Synchronkupplungen sich gegenseitig vor unbeabsichtigtem Einrücken schützen, solange sie sich selbst überlassen bleiben. Nur durch Einwirkung einer äusseren Kraft kann die Kupplungsanordnung in eine Bereitschaftsstellung gebracht werden, aus der heraus die beiden Synchronkupplungen bei Synchronlauf eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen Antriebs* und Abtriebswelle herstellen können.

Die erfindungsgemässe Kupplungsanordnung ist vorzugsweise aus an sich bekannten, verzahnten Synchronkupplungen in der Weise zusammengesetzt,

— dass die erste Synchronkupplung im wesentlichen gebildet ist von einer ersten Kupplungshälfte, die an der Antriebswelle befestigt ist und eine Verzahnung aufweist,

einem ersten Kupplungsstern, der eine in diese

Verzahnung einrückbare antriebsseitige Verzahnung sowie eine abtriebsseitige Verzahnung aufweist,

und einer ersten Synchronisiereinrichtung, die zwischen dem ersten Kupplungsstern und der ersten Kupplungshälfte angeordnet ist und eine erste Schraubmuffe sowie ein erstes Klinkengesperre aufweist,

— dass die zweite Synchronkupplung im wesentlichen gebildet ist von einer zweiten Kupplungshälfte, die an der Abtriebswelle befestigt ist und eine Verzahnung aufweist,

einem zweiten Kupplungsstern, der eine in diese

Verzahnung einrückbare abtriebsseitige Verzahnung sowie eine antriebsseitige Verzahnung aufweist,

und einer zweiten Synchronisiereinrichtung, die zwischen dem zweiten Kupplungsstern und der zweiten Kupplungshälfte angeordnet ist und eine zweite Schraubmuffe sowie ein zweites Klinkengesperre aufweist,

— und dass der zweite Kupplungsstern mit seiner an-triebsseitigen Verzahnung axial verschiebbar ständig in die abtriebsseitige Verzahnung des ersten Kupplungssterns eingerückt ist.

Diese Ausführungsform der Erfindung ist vorzugsweise dadurch weitergebildet,

— dass die beiden Kupplungssterne einander zugeordnete Anschläge aufweisen, die verhindern, dass beide Kupplungssterne gleichzeitig aus den Verzahnungen der beiden Kupplungshälften ausrücken.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,

— dass der erste Kupplungsstern als antriebsseitige Verzahnung eine Geradverzahnung und als abtriebsseitige Verzahnung ebenfalls eine Geradverzahnung aufweist,

— dass der antriebsseitig geradverzahnte zweite Kupplungsstern als abtriebsseitige Verzahnung eine Schrägverzahnung aufweist,

— und dass dem ersten Kupplungsstern eine Servovor-richtung für das vollständige Einrücken in die Verzahnung der ersten Kupplungshälfte zugeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel und mehrere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schiffswendegetriebe mit einer erfindungsge-mässen Kupplungsanordnung,

Fig. 2a bis 2c halbseitig gezeichnete Längsschnitte der Kupplungsanordnung in verschiedenen Stellungen,

Fig. 3a bis 3j eine Steuer- und Überwachungsschaltung für die Kupplungsanordnung,

Fig. 4 ein Schiffsgetriebe in CODAG-Anordnung und

Fig. 5 eine Variante zu Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Schiffswendegetriebe ist einem Propeller 10 vorgeschaltet und weist ein auf dessen Welle befestigtes Grossrad 12 auf, das von einem Ritzel 14 getrieben wird. Das Ritzel 14 lässt sich je nach gewählter Betriebsart direkt oder über eine zusätzliche Getriebestufe 16 von einer Gasturbine 18 antreiben. Mit der Gasturbine 18 ist ein erstes Zahnrad 20 fest verbunden; dieses kämmt mit einem gleich-grossen zweiten Zahnrad 22, das zusammen mit einem etwas grösseren dritten Zahnrad 24 die zusätzliche Getriebestufe 16 bildet. Die Zahnräder 22 und 24 sind durch einen hydraulischen Drehmomentwandler 26 mit verstellbaren Leitschaufeln 28 miteinander verbunden. Parallel dazu ist das erste Zahnrad 20 mit dem Ritzel 14 durch eine selbsttätig synchronisierende mechanische Kupplungsanordnung 30 verbindbar.

Die Kupplungsanordnung 30 liegt zwischen einer Antriebswelle 32, auf der das erste Zahnrad 20 befestigt ist, und einer Abtriebswelle 34, auf der das Ritzel 14 befestigt ist. Gemäss Fig. 2a bis 2c ist die Kupplungsanordnung 30 eine Kombination zweier Synchronkupplungen 36 und 38, die je für sich bei Schiffsgetrieben übliche Synchronkupplungen sind.

Die erste Synchronkupplung 36 hat eine mit der Antriebswelle 32 fest verschraubte erste Kupplungshälfte 40 mit einer Verzahnung 42, die als innenliegende Geradverzahnung ausgebildet ist. An der ersten Kupplungshälfte 40 ist ein erster Kupplungsstern 44 axial verschiebbar und drehbar gelagert. An diesem Kupplungsstern 44 sind eine in die Verzahnung 42 einrückbare, also ebenfalls gerade antriebsseitige Verzahnung 46 sowie eine abtriebsseitige Verzahnung 48 in Form einer innenliegenden Geradverzahnung ausgebildet. Aussen am ersten Kupplungsstern 44 ist eine Schaltklaue 50 gelagert, die mit einem ortsfest gelagerten Hebel 52 verbunden ist.

An der ersten Kupplungshälfte 40 ist gleichachsig mit dieser und dem ersten Kupplungssterns 44 eine Schraubmuffe 54 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Diese Schraubmuffe 54 ist zu gemeinsamer Axialverschiebung mit dem ersten Kupplungsstern 44 verbunden und greift in eine an der ersten Kupplungshälfte 44 ausgebildete Schraubverzahnung 56 ein, die sich aus zwei Abschnitten zusammensetzt, nämlich einem der Abtriebswelle 34 zugewandten Abschnitt in Form eines Steilgewindes und einem der Antriebswelle 32 zugewandten Abschnitt mit achsparallelen Zähnen.

Schliesslich gehört zur ersten Synchronkupplung 36 ein erstes Klinkengesperre 58, das zwischen dem ersten Kupplungsstern 44 und der ersten Schraubmuffe 54 gleichachsig mit beiden angeordnet und so gestaltet ist, dass der erste Kupplungsstern 44 mit seiner antriebsseitigen Verzahnung 46 in die Verzahnung 42 der Kupplungshälfte 40 einrückt, wenn der Kupplungsstern 44 von der Abtriebswelle 34 her so angetrieben wird, dass er sich schneller drehen will als die Antriebswelle 32.

Die zweite Synchronkupplung 38 ist ähnlich gestaltet, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, dass sie auf Drehzahlunterschiede entgegengesetzt reagiert wie die erste Synchronkupplung 36. Zur zweiten Synchronkupplung 38 gehört eine zweite Kupplungshälfte 60, die mit der Abtriebswelle 34 fest verschraubt ist und eine Verzahnung 62 in Form einer aussenliegenden Schrägverzahnung aufweist. An der zweiten Kupplungshälfte 60 ist axial verschiebbar und drehbar ein zweiter Kupplungsstern 64 gelagert, der mit dem ersten Kupplungsstern 44 dadurch verbunden ist, dass er eine antriebsseitige Verzahnung 66 aufweist, die ständig — also bei jeder möglichen axialen Relativstellung der beiden Kupplungssterne 44 und 64 in bezug zueinander und zu den

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Kupplungshälften 40 und 60 — in die abtriebsseitige Verzahnung 48 des ersten Kupplungssterns 44 eingreift und zu diesem Zweck als aussenliegende Geradverzahnung ausgebildet ist. Der zweite Kupplungsstern 64 hat ferner eine abtriebsseitige Verzahnung 68, die in die Verzahnung 62 der zweiten Kupplungshälfte 60 einrückbar ist und deshalb als innenliegende Schrägverzahnung ausgebildet ist.

An der Aussenseite des zweiten Kupplungssterns 64 ist wiederum eine Schaltklaue 70 gelagert, die mit einem ortsfest gelagerten Hebel 72 verbunden ist.

An der zweiten Kupplungshälfte 60 ist ferner axial verschiebbar und drehbar eine zweite Schraubmuffe 74 gelagert, die in eine Schraubverzahnung 76 an der zweiten Kupplungshälfte 60 eingreift, mit dem zweiten Kupplungsstern 64 zu gemeinsamer Axialverschiebung verbunden ist und mit ihm durch ein zweites Klinkengesperre 78 zu gemeinsamer Drehung verbindbar ist. Diese Verbindung zu gemeinsamer Drehung entsteht jeweils dann, wenn der erste Kupplungsstern 44 derart auf den zweiten Kupplungsstern 64 einwirkt, dass dieser im Begriff ist, sich schneller zu drehen als die zweite Kupplungshälfte 60.

Mit der zweiten Kupplungshälfte 60 ist zu gemeinsamer Drehung, jedoch axial verschiebbar, eine Verriegelungsvorrichtung 80 verbunden, die durch Federn 82 in Richtung zur ersten Kupplungshälfte 40 hin vorgespannt und infolgedessen bestrebt ist, in eine äussere Geradverzahnung 84 am zweiten Kupplungsstern 64 einzugreifen und ihn dadurch in seiner eingerückten Stellung gemäss Fig. 2a und 2c festzuhalten. Die Verriegelungsvorrichtung 80 lässt sich durch hydraulischen Druck unwirksam machen.

Die beiden Kupplungssterne 44 und 64 haben einander zugeordnete Anschläge 86 und 88, die verhindern, dass beide Kupplungssterne gleichzeitig aus der zugehörigen Kupplungshälfte 40 bzw. 60 ausrücken können.

Die beiden Kupplungssterne 44 und 64 sind durch die beiden Hebel 52 und 72 mit einem Steuer- und Überwachungsgerät 90 verbunden, das sich mittels eines Schalters 92 zwischen einer Betriebsart der Kupplungsanordnung 30. für normale Vorwärtsfahrt — Schalterstellung I — und einer Betriebsart zum Manövrieren — Schalterstellung II — umschalten lässt. Vom Schalter 92 werden zwei Elektromagnetventile 94 und 96 in der aus Fig. 3a bis 3j ersichtlichen Weise gesteuert. Diese beiden Elektromagnetventile 94 und 96 sind unmittelbar an eine Ölpumpe 98 angeschlossen. Das Elektromagnetventil 94 steuert unmittelbar ein Sechswegeventil 100 und über dieses ein Vierwegeventil 102, das mit einer Servovorrichtung 104 über ein von dieser selbst gesteuertes Umschaltventil 106 verbunden ist. Die Servovorrichtung 104 ist eine Kolbenzylindereinheit, deren Kolben mit dem Hebel 52 verbunden und in eingerückter Stellung der ersten Synchronkupplung 36 mittels eines hydraulisch betätigbaren Riegels 108 verriegelbar ist.

Das Sechswegeventil 100 ist über ein Endschalterventil 110 an ein Mehrwegeventil 112 angeschlossen, das mechanisch mit dem Hebel 72 verbunden ist und abhängig von dessen Stellung den Durchfluss zu einem Endschalterventil 114 steuert, das dem Hebel 52 zugeordnet ist.

Das Elektromagnetventil 96 steuert die Verriegelungsvorrichtung 80.

Im folgenden werden die verschiedenen durch die Kupplungsanordnung 30 ermöglichten Betriebsweisen des in Fig. 1 dargestellten Schiffswendegetriebes beschrieben:

Normale Vorwärtsfahrt

Beide Synchronkupplungen 36 und 38 der Kupplungsanordnung 30 sind eingerückt und der zweite Kupplungsstern 64 ist mit der zweiten Kupplungshälfte 60 verriegelt. Damit ist die Drehmomentübertragung in Vorwärtsrichtung einwandfrei gewährleistet. Der in Fig. 3a bis 3j dargestellte Riegel 108 schliesst die Möglichkeit aus, dass der erste Kupplungsstern 44 infolge einer Fehlschaltung der Schalthydraulik aus der ersten Kupplungshälfte 40 ausgerückt wird.

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Crash-Stop

Die Leistung der Gasturbine 18 wird zurückgenommen, die zweite Synchronkupplung 38 wird entriegelt, die Leitschaufeln 28 des Drehmomentwandlers 26 werden eingefah-lo ren und der Drehmomentwandler 26 wird gefüllt, sobald die Entriegelung der zweiten Synchronkupplung 38 vom Steuer-und Überwachungsgerät 90 bestätigt worden ist. Die zweite Synchronkupplung 38 rückt dann selbsttätig aus.

Sobald das Gerät 90 den ausgerückten Zustand der zwei-15 ten Synchronkupplung 38 bestätigt hat, werden die Leitschaufeln 28 des Drehmomentwandlers 26 herausgezogen; der Propeller 10 verlangsamt infolgedessen seine Drehung und beginnt schliesslich in Rückwärtsrichtung zu drehen. Dabei verhält sich die Kupplungsanordnung 30 folgender-20 massen:

Sobald die Abtriebswelle 34 langsamer wird als die Antriebswelle 32, beginnt die zweite Synchronkupplung 38 wieder einzurücken. Dabei verschiebt der zweite Kupplungsstern 64 über den Hebel 72 das Mehrwegeventil 112 derart, 25 dass Drucköl für das Ausrücken der ersten Synchronkupplung 36 freigegeben wird, bevor die zweite Synchronkupplung 38 ganz eingerückt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die erste Synchronkupplung 36 im völlig entlasteten Zustand ausrückt. Der erste Kupplungsstern 44 schiebt bei seiner 30 Ausrückbewegung den zweiten Kupplungsstern 64 über die Anschläge 86 und 88 ganz in die eingerückte Stellung und hält ihn dort fest.

Während der Propeller 10 seine Drehzahl vermindert und sich anschliessend rückwärts dreht, ratscht das erste 35 Klinkengesperre 58 und bleibt demzufolge bereit, jederzeit einzurücken, sobald sich die Relativdrehzahl wieder umkehrt.

Manövrieren

Mit dem Drehmomentwandler 26 kann durch Ein- und 40 Ausfahren der Leitschaufeln 28 beliebig vor- oder rückwärts gefahren werden. Wenn dabei die Drehzahl der Abtriebswelle 34 unter derjenigen der Antriebswelle 32 bleibt, ratscht jeweils das erste Klinkengesperre 58.

Steigt jedoch die Drehzahl der Abtriebswelle 34 über die-45 jenige der Antriebswelle 32, so rückt die erste Synchronkupplung 36 ein, während die zweite Synchronkupplung 38 ausrückt und dabei hilft, die erste Synchronkupplung 36 vollständig einzurücken. Jetzt kann die Drehzahl der Abtriebswelle 34 beliebig über diejenige der Antriebswelle 32 er-50 höht werden. Dabei ratscht das zweite Klinkengesperre 78, das stets bereit bleibt einzurücken, sobald die Relativdrehzahl sich wieder umkehrt.

Sinkt die Drehzahl der Abtriebswelle 34 wieder unter diejenige der Antriebswelle 32, so rückt die zweite Synchron-55 kupplung 38 automatisch wieder ein und bewirkt über das Steuer- und Überwachungsgerät 90, dass die erste Synchronkupplung 36 wieder ausrückt. Der zuvor unter dem Titel «Crash-Stop» beschriebene Ablauf wiederholt sich. Man kann also beliebig manövrieren ohne in die Kupplungs-60 anordnung 30 steuernd eingreifen zu müssen.

Von «Manövrieren» auf «normal voraus»

Beim Kommando «voll voraus» wird der Schalter 92 auf I gestellt, was natürlich auch automatisch geschehen kann, 65 wenn an einem elektronischen Kontrollstand ein bestimmtes Kriterium vorgewählt wird. In dem Augenblick, in dem der Schalter 92 auf I gestellt wird, können im Schiffswendegetriebe zwei Betriebszustände herrschen:

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a) die Antriebswelle 32 dreht sich schneller als der Propeller 10, d.h. die zweite Synchronkupplung 38 ist eingerückt und entriegelt, während die erste Synchronkupplung 36 ausgerückt ist und das erste Klinkengesperre 58 ratscht. Der Propeller 10 dreht sich entweder rückwärts oder langsam vorwärts. In diesem Fall ist folgender Ablauf vorgesehen:

— Die zweite Synchronkupplung 38 wird verriegelt.

— Die Leitschaufeln 28 des Drehmomentwandlers 26 werden ganz eingefahren, die Welle des Propellers 10 beschleunigt sich vorwärts und die Leistung der Gasturbine 18 wird langsam erhöht, bis die Abtriebswelle 34 beginnt, sich schneller zu drehen als die Antriebswelle 32. In diesem Augenblick rückt die erste Synchronkupplung 36 ein, ohne dass die zweite Synchronkupplung 38 ausrückt.

— Sobald das Steuer- und Überwachungsgerät 90 meldet, dass die erste Synchronkupplung 36 eingerückt ist, wird der Drehmomentwandler 26 entleert. Das Drehmoment verlagert sich von der zusätzlichen Getriebestufe 16 auf die Kupplungsanordnung 30, d.h. die zweite Synchronkupplung 38 wird treibend, wodurch die Verriegelungsvorrichtung 80 entlastet wird. Die erste Synchronkupplung 36 wird mit dem Riegel 108 festgelegt, der nun ein irrtümliches hydraulisches Ausrücken verhindert.

b) Die Antriebswelle 32 dreht sich langsamer als die Abtriebswelle 34; infolgedessen ist die zweite Synchronkupplung 38 ausgerückt und das zweite Klinkengesperre 78 ratscht, wogegen die erste Synchronkupplung 36 eingerückt ist und in dieser Stellung hydraulisch gehalten wird. In diesem Fall ist folgende Sequenz vorgesehen:

— An der ersten Synchronkupplung 36 wird der Riegel 108 eingeschoben.

— An der zweiten Synchronkupplung 38 wird die Verriegelungsvorrichtung 80 wirksam.

— Der Drehmomentwandler 26 wird entleert, so dass die Drehzahl der Abtriebswelle 34 beginnt, diejenige der Antriebswelle 32 zu unterschreiten,

— in diesem Augenblick rückt die zweite Synchronkupplung 38 ein; die Verriegelungsvorrichtung 80 rastet ebenfalls mit Federkraft ein und das gesamte Schiffswendegetriebe ist wiederum bereit für Fahrt «voll voraus».

Das CODAG-Getriebe gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Schiffswendegetriebe dadurch, dass die Gasturbine 18 durch eine einzige Synchronkupplung 118 mit einem Ritzel 120 verbunden ist, das mit dem Grossrad 12 kämmt. Die Antriebswelle 32 ist fest mit einem Dieselmotor 122 gekuppelt und die zusätzliche Getriebestufe 16 enthält anstelle des Drehmomentwandlers 26 eine weitere selbsttätig synchronisierende Zahnkupplung 124, die nur dann einrückt, wenn der Dieselmotor 122 allein antreibt.

Im letzteren Fall ist damit eine grössere Übersetzung vorgesehen, nämlich i - Z22

C1 " Z24 X ^7

Hingegen kommt eine kleinere Übersetzung zum Einsatz, wenn die Gasturbine 18 zusammen mit dem Dieselmotor 122 antreibt, nämlich

Mit der Anordnung gemäss Fig. 4 sind im Übrigen folgende Betriebszustände vorgesehen:

Mode 1:

Dieselmotor 122 und Gasturbine 18 treiben gemeinsam voll voraus:

— Synchronkupplung 118 ist eingerückt

— selbst synchronisierende Zahnkupplung 124 ist ausgerückt und ratscht mit n24 —n22, u = Anzahl Zähne des jeweiligen Getrieberades

— Kupplungsanordnung 30: Der Steuerhebel des Schalters 92 liegt auf Stellung 1; die Kupplungsanordnung ist in der in Fig. 2a gezeigten Stellung.

Mode 2 :

Der Dieselmotor 122 treibt alleine an (Marschfahrt):

— Gasturbine 18 ist dabei gestoppt, daher ist die zugehörige Synchronkupplung 118 ausgerückt, bzw. ratscht sie mit nno durch

— selbsttätig synchronisierende Zahnkupplung 124 ist eingerückt

— Schalthebel des Schalters 92 ist in Schaltstellung II; die Verriegelung der Kupplungsanordnung 30 ist im entriegelten Zustand

— Kupplungsanordnung 30 befindet sich im in Fig. 2c dargestellten Schaltzustand. Über das echte Klinkengesperre 58 rutscht die Kupplung mit ni4 —n2o durch

Mode 3:

Die Gasturbine 18 treibt alleine an:

— Dieselmotor 122 ist dabei gestoppt, die zugehörige selbsttätig synchronisierende Zahnkupplung 124 ist ausgerückt, d.h. sie ratscht mit n24 durch

— Synchronkupplung 118 ist eingerückt

— Schalthebel des Schalters 92 ist in Schaltstellung II; die Verriegelung der Kupplungsanordnung ist im entriegelten Zustand

— Kupplungsanordnung 30 befindet sich im in Fig. 2b gezeigten Schaltzustand, wobei das zweite Klinkengesperre 78 mit ni4 durchratscht.

Bei den zuvor erläuterten möglichen Betriebszuständen

— Mode 1 bis Mode 3 — sind folgende Umsteuerungen vorgesehen:

Von Mode 1 zu Mode 2

— Steuerhebel des Schalters 92 wird auf Stellung II umgelegt, dadurch wird bei der Kupplungsanordnung 30 entriegelt

— Leistung des Dieselmotors 122 zurücknehmen. Kupplungsanordnung 30 kommt in die in Fig. 2b gezeigte Stellung

— Es erscheint ein Überwachungssignal

— Drehzahl des Dieselmotors wieder langsam erhöhen und Leistung Gasturbine 18 zurücknehmen. Kupplungsanordnung beginnt sich wieder in Richtung zur in Fig. 2a gezeigten Stellung zu bewegen

— Wenn Stellung gemäss Fig. 2a partiell erreicht ist, strömt Drucköl auf die Anrückseite des Arbeitskolbens der Kupplungsanordnung 30 - diese wird rechtsseitig ausgerückt und linksseitig ganz eingerückt

— es erscheint ein Überwachungssignal

— Gasturbine wird abgestellt

— Synchronkupplung 118 rückt aus

— Drehzahl am Dieselmotor 122 weiter erhöhen

— selbstsynchronisierende Zahnkupplung 124 rückt ein

— Dieselmotor 122 auf Vollast schalten (Marschfahrt)

Von Mode 2 zu Mode 1

— Steuerhebel des Schalters 92 wird auf Stellung I umgelegt, dadurch wird die Kupplungsanordnung 30 verriegelt

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Gasturbine 18 starten und hochfahren; die Synchronkupplung 118 rückt ein

Leistung an Gasturbine 18 erhöhen; selbst synchronisierende Zahnkupplung 124 rückt aus und Ritzel 14 wird schneller

Wenn Ritzel 14 das erste Zahnrad 20 überholt, rückt die Kupplungsanordnung 30 rechtsseitig ein — linksseitig bleibt sie eingerückt Es erscheint ein Überwachungssignal Dieselmotor 122 und Gasturbine 18 zusammen auf Volllast bringen

Von Mode 1 zu Mode 3 Steuerhebel des Schalters 92 wird auf Stellung II umgelegt, dadurch wird die Kupplungsanordnung 30 entriegelt

Dieselmotor 122 abstellen; die Kupplungsanordnung 30 rückt linksseitig aus, während sie rechtsseitig eingerückt bleibt

Von Mode 3 zu Mode 1 Steuerhebel des Schalters 92 wird auf Stellung I umgelegt, dadurch wird die Verriegelungsvorrichtung 80 in die Verriegelungsposition geführt

Dieselmotor 122 hochfahren; dadurch rückt die Kupplungsanordnung 30 linksseitig ein, sobald nämlich die Drehzahl vom ersten Zahnrad 20 grösser als die Drehzahl des Ritzels 14 wird, und wird verriegelt (Rechtsseitig bleibt die Kupplungsanordnung 30 eingerückt)

Von Mode 2 zu Mode 3

— Steuerhebel des Schalters 92 bleibt auf Stellung II

— Gasturbine 18 hochfahren, wobei die Synchronkupplung 118 einrückt

— Drehzahl der Gasturbine 18 weiter erhöhen und Leistung des Dieselmotors zurücknehmen, dabei rückt die selbstsynchronisierende Zahnkupplung 124 aus

— es erscheint ein Überwachungssignal

— Drehzahl des Dieselmotors 122 weiter reduzieren, so dass die Kupplungsanordnung 30 linksseitig ein- und rechtsseitig ausrückt

— Dieselmotor 122 stoppen

— Gasturbine 18 hochfahren

Von Mode 3 zu Mode 2

— Steuerhebel des Schalters 92 bleibt auf Stellung II

— Dieselmotor 122 hochfahren

— Drehzahl der Gasturbine 18 zurücknehmen, wobei die Kupplungsanordnung 30 linksseitig ein- und gleichzeitig rechtsseitig ausrückt.

— Drehzahl des Dieselmotors weiter erhöhen, wobei die selbstsynchronisierende Zahnkupplung 124 einrückt

— es erscheint ein Überwachungssignal

— Gasturbine 18 stoppen, dabei rückt die Synchronisierkupplung 118 aus

— Dieselmotor hochfahren.

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6 Blatt Zeichnungen

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661484 PATENTANSPRÜCHE

1. Kupplungsanordnung (30), insbesondere für Schiffsantriebe, mit einer Synchronkupplung (38), die zwischen einer Antriebswelle (32) und einer Abtriebswelle (34) angeordnet ist und selbsttätig einrückt, wenn die Antriebswelle (32) die Abtriebswelle (34) überholt, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Synchronkupplung als zweite Synchronkupplung (38) hinter einer ersten Synchronkupplung (36) angeordnet ist, die selbsttätig einrückt, wenn die Abtriebswelle (34) die Antriebswelle (32) überholt.

2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— dass die erste Synchronkupplung (36) im wesentlichen gebildet ist von einer ersten Kupplungshälfte (40), die an der Antriebswelle (32) befestigt ist und eine Verzahnung (42) aufweist,

einem ersten Kupplungsstern (44), der eine in diese

Verzahnung (42) einrückbare antriebsseitige Verzahnung (46) sowie eine abtriebsseitige Verzahnung (48) aufweist,

und einer ersten Synchronisiereinrichtung, die zwischen dem ersten Kupplungsstern (44) und der ersten Kupplungshälfte (40) angeordnet ist und eine erste Schraubmuffe (54) sowie ein erstes Klinkengesperre (58) aufweist,

— dass die zweite Synchronkupplung (38) im wesentlichen gebildet ist von einer zweiten Kupplungshälfte (60), die an der Abtriebswelle (34) befestigt ist und eine Verzahnung (62) aufweist,

einem zweiten Kupplungsstern (64), der eine in diese Verzahnung (62) einrückbare abtriebsseitige Verzahnung (68) sowie eine antriebsseitige Verzahnung (66) aufweist,

und einer zweiten Synchronisiereinrichtung, die zwischen dem zweiten Kupplungsstern (64) und der zweiten Kupplungshälfte (60) angeordnet ist und eine zweite Schraubmuffe (74) sowie ein zweites Klinkengesperre (78) aufweist,

— und dass der zweite Kupplungsstern (64) mit seiner antriebsseitigen Verzahnung (66) axial verschiebbar ständig in die abtriebsseitige Verzahnung (48) des ersten Kupplungssterns (44) eingerückt ist.

3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

—dass die beiden Kupplungssterne (44, 64) einander zugeordnete Anschläge (86, 88) aufweisen, die verhindern, dass beide Kupplungssterne (44, 64) gleichzeitig aus den Verzahnungen beider Kupplungshälften (40,60) ausrücken.

4. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

— dass der erste Kupplungsstern (44) als antriebsseitige Verzahnung (46) eine Geradverzahnung und als abtriebsseitige Verzahnung (48) eine Geradverzahnung aufweist,

— dass der dementsprechend antriebsseitig schrägverzahnte zweite Kupplungsstern (64) als abtriebsseitige Verzahnung (68) eine Geradverzahnung aufweist,

— und dass dem ersten Kupplungsstern (44) eine Servo-vorrichtung (104) für das vollständige Einrücken in die Verzahnung (42) der ersten Kupplungshälfte (40) zugeordnet ist.