[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltkupplung, insbesondere für Schiffsgetriebe gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Bei Schiffen mit Kombinationsantrieben, das heisst Antriebsanlagen zum alternativen Antrieb mit z.B. Dieselmotoren oder mit z.B. Gasturbinen, müssen zur Anpassung der unterschiedlichen Drehzahlen Mehrganggetriebe vorgesehen werden, um die Drehzahlen der Antriebsmaschinen optimal an die jeweilige Propellerdrehzahl anzupassen, die je nach Betriebsart unterschiedlich ist.
[0003] Bei Mehrgang-Schaltgetrieben läuft im Allgemeinen nur eine Schaltstufe belastet und überträgt das Antriebsmoment. Die Zahnräder der nicht geschalteten Gänge laufen als unbelastete sogenannte Losräder, die keine drehfeste Verbindung mit der Welle haben.
Zum Herstellen einer drehfesten Verbindung sind Schaltkupplungen vorgesehen, die beispielsweise als lastschaltbare Lamellenkupplungen ausgeführt sind und üblicherweise so konstruiert sind, dass sie in ausgeschaltetem Betriebszustand ein möglichst geringes Schleppmoment aufweisen, um unnötige Verlustleistung zu vermeiden.
[0004] In bestimmten Betriebszuständen können die Antriebsmaschinen höhere Wechseldrehmomente in den Antriebsstrang eintreiben, die in den unbelasteten Schaltstufen ein Abheben der Verzahnungen verursacht und sich als sogenanntes "Losrad-Hämmern" akustisch auswirkt.
[0005] Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltkupplung zu schaffen,
die in ausgeschaltetem Betriebszustand das Abheben unbelasteter Verzahnungen dauerhaft verhindert und das sogenannte "Losrad-Hämmern" vermeidet.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0007] An einer erfindungsgemäss ausgeführten Kupplung lässt sich in vorteilhaft einfacher Weise das Losrad-Hämmern verhindern, so dass ein geräuscharmer Schiffsantrieb möglich ist.
[0008] Durch die Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise an einer ausgekuppelten Kupplung ein vorgebbares Schleppmoment verschleissfrei übertragen.
[0009] Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
[0010] Nachfolgend werden die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
In den zugehörigen schematischen Zeichnungen zeigt die
Fig. 1 eine erfindungsgemässe, als Lamellenkupplung ausgebildete Schaltkupplung.
[0011] Die Fig. 1 zeigt einen axialen Ausschnitt einer, an der Symmetrielinie abgebrochen dargestellten, Welle 1 eines Schaltgetriebes, auf der ein Zahnrad 7 in Lagern 2 angeordnet ist. Das Zahnrad 7 kämmt mit einem weiteren - nicht dargestellten - Zahnrad, das auf einer anderen - ebenfalls nicht dargestellten - Welle angeordnet ist und beide stellen eine schaltbare Übersetzung des Getriebes dar. Zum Schalten dieser Übersetzungsstufe wird zwischen der Welle 1 und dem Zahnrad 7 eine drehfeste Verbindung hergestellt.
Dazu schiebt die Kolbeneinheit 11 die Aussen-und Innenlamellen 6, 9 der Schaltkupplung zusammen, schliesst die Lüftungsspalte 10 und verspannt die Lamellen 6, 9 an einem Gegenlager miteinander, so dass das Zahnrad das an der Welle 1 anliegende Drehmoment übertragen kann. Die Aussenlamellen 6 sind dazu drehfest aber axial verschieblich mit dem Zahnrad 7 und die Innenlamellen 9 entsprechend mit der Welle 1 verbunden.
[0012] Wird eine andere - nicht dargestellte - Schaltstufe des Getriebes geschaltet, so wird die Kolbeneinheit 11 angesteuert und die Verspannung der Lamellen 6, 9 aufgehoben, so dass sich zwischen den einzelnen Lamellen 6, 9 sowie den Gegenlagern Lüftungsspalte 10 bilden. In diesem - in Fig. 1 dargestellten - Betriebszustand ist das Zahnrad 7 in seinen Lagern 2 auf der Welle 1 frei drehbar.
Es kämmt weiterhin mit dem anderen, nicht dargestellten, Zahnrad und läuft, entsprechend der anderen eingeschalteten Übersetzungsstufe, mit einer anderen Drehzahl als die Welle 1 weiterhin um, ohne Drehmoment zu übertragen. Diese sogenannten "Losräder" können in bestimmten Betriebszuständen durch Wechsel-Drehmomente aus den Antriebsmaschinen zu Drehschwingungen angeregt werden.
Dabei können sich ihre Verzahnungen aufgrund des Flankenspieles voneinander abheben und die Flanken der beiden Zahnräder schlagen aufeinander, was auch als sogenanntes "Losradhämmern" bezeichnet wird und sich in ungünstiger Weise akustisch bemerkbar machen kann.
[0013] Der wesentliche Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Abheben der Zahnflanken zu verhindern, indem an der Schaltkupplung auch in ausgekuppeltem Betriebszustand ein Schleppmoment erzeugt wird, durch das die Zahnflanken der Losräder mit einer ausreichenden Kraft gegeneinander gedrückt werden.
Dieses erfindungsgemässe Schleppmoment ist einstellbar und wird so gewählt, dass das Losrad-Hämmern verhindert wird und gleichzeitig die Verlustleistung verhältnismässig klein bleibt.
[0014] Dazu wird in der beispielhaft dargestellten Schaltkupplung das Schmiermittel 12 in der Kupplung gestaut, so dass es sich in einer vorbestimmbaren Rückstauhöhe 13 sammelt und die Lamellen 6, 9 in das Schmiermittel 12 eintauchen. Aufgrund der Zentrifugalwirkung wird das Schmiermittel 12 radial nach aussen gedrückt, wo es über den gesamten Umfang im Inneren des Zahnrades 7 einen Schmiermittelstauring bildet. Aufgrund der Relativ-Geschwindigkeit zwischen den Innen- 9 und Aussenlamellen 6 entsteht in den Lüftungsspalten 10 Flüssigkeitsreibung zwischen den Lamellen. Diese Flüssigkeitsreibung kann ein entsprechendes Schleppmoment erzeugen.
Die Grösse dieses Schleppmomentes wird vorzugsweise über die Schmierölmenge bzw. die Rückstauhöhe 13 eingestellt.
[0015] An der Welle 1 sind Schmiermittelkanäle 8 vorgesehen, die in der Kupplung weitergeführt sind und der beispielhaft dargestellten Lamellenkupplung Schmiermittel, vorzugsweise Öl, zuführen. Das Schmiermittel 12 umströmt die Lamellen 6, 9 vorzugsweise zur Kühlung und/oder Schmierung und fliesst durch Bohrungen 4 aus der Kupplung ab. Es sind vorzugsweise eine Vielzahl von Bohrungen 4 an den beiden Seitenteilen des Zahnrades 7 angeordnet, die gleichmässig am Umfang verteilt sind. Um den Abfluss des Schmiermittels 12 zu behindern, sind an beiden Seiten kreisringförmig umlaufende Rückstaubleche 3 angeordnet, deren Wandungen mit Abstand zu den Auslaufbohrungen 4 radial nach innen verlaufen.
Die Rückstauhöhe 13 wird dadurch festgelegt, wie weit diese Wandungen radial nach innen gehen. Das durch diese Rückstau-Vorrichtung am Abfluss gestörte Schmiermittel 12 sammelt sich im Inneren des Zahnrades 7 und bildet aufgrund der Rotation einen umlaufenden Stauring mit der Breite der Rückstauhöhe 13.
[0016] Je weiter der Stauring radial nach innen reicht, umso tiefer tauchen die Lamellen in das Schmiermittel 12 ein und der Betrag der Flüssigkeitsreibungskraft nimmt zu.
Entsprechend nimmt auch das davon abhängige Schleppmoment der ausgekuppelten Kupplung zu.
[0017] Statt der Rückstaubleche 3 können an den Bohrungen 4 auch Drosseln vorgesehen werden, welche die Durchflussmenge reduzieren, so dass weniger Schmiermittel 12 abfliessen kann, als durch die Schmiermittelkanäle 8 zugeführt wird. Über die Drosselwirkung kann die Rückstauhöhe 13 und damit das Schleppmoment eingestellt werden.
[0018] Ebenso ist es denkbar, alleine durch Vergrösserung des Volumenstromes des zugeführten Schmiermittels 12 einen Rückstau zu erzeugen. Die Rückstauhöhe 13 ergibt sich dabei aus der zugeführten Schmiermittelmenge und den Querschnitten der Abflussbohrungen 4. Die zugeführte Schmiermittelmenge kann durch die Querschnitte der Schmiermittelkanäle 8 oder den Zulaufdruck des Schmiermittels 12 geregelt werden.
Die Veränderung des Zulaufdruckes ermöglicht eine Anpassung des Schleppmoments während dem Betrieb.
[0019] Die Rückstau-Vorrichtung kann auch durch gleichmässig am Umfang verteilt angeordnete, radial in die Kupplung hineinstehende Röhren gebildet werden, durch welche das Schmiermittel ablaufen kann. Die Rückstauhöhe wird durch die Länge bestimmt, mit der diese Röhren-Düsen radial nach innen überstehen.
Es kann ein Verstellmechanismus vorgesehen werden, mit welchem die radiale Eintauchtiefe der Röhren-Düsen, und damit die Rückstauhöhe auch im Betrieb verstellt werden können.
[0020] Selbstverständlich sind auch andere Rückstau-Vorrichtungen möglich, die den Abfluss des Schmiermittels 12 entsprechend behindern können.
[0021] Die erläuterten Rückstau-Vorrichtungen zum Erzeugen eines Rückstaus können auch miteinander kombiniert angewendet werden.
[0022] Ebenso kann über die Wahl und die Eigenschaften des Rückstaumediums, z.B. über die Schmierölviskosität, das Schleppmoment gezielt beeinflusst werden.
[0023] Am Zahnrad 7 können radial nach aussen führende Drainagebohrungen 5 vorgesehen werden, durch welche das Schmiermittel 12 Verschleisspartikel ausspülen kann.
Bezugszeichenliste
[0024]
1 : Welle
2 : Lager
3 : Rückstaublech
4 : Bohrung
5 :
Drainagebohrung
6 : Aussenlamelle
7 : Verzahnung/Zahnrad
8 : Schmiermittelkanal
9 : Innenlamelle
10 : Lüftungsspalt
11 : Kolbeneinheit
12 : Schmiermittel
13 : Rückstauhöhe/Schmiermittelstand
The invention relates to a clutch, in particular for marine gear according to the preamble of patent claim 1.
In ships with combination drives, that is drive systems for alternative drive with e.g. Diesel engines or with e.g. Gas turbines, must be provided to adjust the different speeds multi-speed transmission to optimally adapt the speeds of the prime movers to the respective propeller speed, which varies depending on the mode.
In multi-speed manual transmissions generally only one switching stage loaded and transmits the drive torque. The gears of the non-geared gears run as unloaded so-called loose wheels, which have no rotationally fixed connection with the shaft.
To produce a rotationally fixed connection clutches are provided, which are designed for example as power-shiftable multi-plate clutches and are usually designed so that they have the lowest possible drag torque in off mode to avoid unnecessary power loss.
In certain operating conditions, the prime movers can drive higher alternating torques in the drive train, which causes a lifting of the teeth in the unloaded switching stages and acts as a so-called "idler-hammering" acoustically.
On this basis, it is the object of the invention to provide a clutch,
in the off mode permanently prevents the lifting of unloaded gears and avoids the so-called "idler gear hammering".
This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
On a coupling according to the invention can be in a simple manner advantageously prevent the idler hammering, so that a low-noise ship propulsion is possible.
By means of the invention, a predeterminable drag torque can be transmitted without wear to a disengaged clutch in an advantageous manner.
Further features and advantages will become apparent from the dependent claims in conjunction with the description.
Hereinafter, the features of the present invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments.
In the accompanying schematic drawings shows the
Fig. 1 an inventive, designed as a multi-plate clutch clutch.
Fig. 1 shows an axial section of a, broken off at the line of symmetry, shaft 1 of a gearbox on which a gear 7 is arranged in bearings 2. The gear 7 meshes with another - not shown - gear, which is arranged on another - also not shown - shaft and both represent a switchable gear ratio. To switch this gear ratio between the shaft 1 and the gear 7 is a rotationally fixed Connected.
To this end, the piston unit 11 pushes the outer and inner disks 6, 9 of the clutch together, closes the ventilation gaps 10 and clamps the disks 6, 9 together at an abutment, so that the gear can transmit the torque applied to the shaft 1. The outer plates 6 are rotatably but axially displaceable connected to the gear 7 and the inner plate 9 corresponding to the shaft 1.
If another - not shown - switched switching stage of the transmission, the piston unit 11 is driven and the tension of the slats 6, 9 canceled, so that form ventilation gaps 10 between the individual slats 6, 9 and the abutments. In this - shown in Fig. 1 - operating state, the gear 7 is freely rotatable in its bearings 2 on the shaft 1.
It continues to mesh with the other, not shown, gear and runs, according to the other switched gear ratio, at a different speed than the shaft 1 continues to, without transmitting torque. These so-called "loose wheels" can be excited in certain operating conditions by changing torques from the prime movers to torsional vibrations.
In this case, their teeth can stand out from each other due to the backlash and the flanks of the two gears hit each other, which is also referred to as so-called "Losradhämmern" and can make acoustically noticeable in an unfavorable manner.
The essential core of the present invention is to prevent the lifting of the tooth flanks by a drag torque is generated at the clutch even in disengaged operating condition, by which the tooth flanks of the idler gears are pressed against each other with a sufficient force.
This inventive drag torque is adjustable and is chosen so that the idler wheel hammering is prevented and at the same time the power loss remains relatively small.
For this purpose, the lubricant 12 is stowed in the coupling in the clutch exemplified, so that it collects in a predeterminable backwater level 13 and the fins 6, 9 dive into the lubricant 12. Due to the centrifugal action, the lubricant 12 is forced radially outward, where it forms a Schmiermittelstauring over the entire circumference in the interior of the gear 7. Due to the relative speed between the inner 9 and outer disk 6 is formed in the ventilation slots 10 fluid friction between the slats. This fluid friction can generate a corresponding drag torque.
The size of this drag torque is preferably adjusted via the amount of lubricating oil or the backwater 13.
On the shaft 1 lubricant channels 8 are provided, which are continued in the clutch and the disc clutch exemplified lubricant, preferably oil, perform. The lubricant 12 flows around the fins 6, 9 preferably for cooling and / or lubrication and flows through holes 4 from the clutch. There are preferably a plurality of holes 4 arranged on the two side parts of the gear 7, which are distributed uniformly around the circumference. In order to obstruct the outflow of the lubricant 12, annularly surrounding Rückstaubleche 3 are arranged on both sides, the walls of which extend at a distance from the outlet bores 4 radially inwardly.
The backwater level 13 is determined by how far these walls go radially inward. The disturbed by this backwater device at the drain lubricant 12 collects inside the gear 7 and forms due to the rotation of a circulating storage ring with the width of the backwater level thirteenth
The farther the jam ring extends radially inward, the deeper the blades dip into the lubricant 12 and the amount of liquid friction force increases.
Accordingly, the dependent drag torque of the disengaged clutch also increases.
Instead of Rückstaubleche 3 and throttles can be provided at the holes 4, which reduce the flow rate, so that less lubricant can flow 12, as is supplied through the lubricant channels 8. About the throttle effect, the backwater 13 and thus the drag torque can be adjusted.
Likewise, it is conceivable to generate a backlog alone by increasing the volume flow of the supplied lubricant 12. The backflow height 13 results from the amount of lubricant supplied and the cross sections of the drain holes 4. The supplied amount of lubricant can be controlled by the cross sections of the lubricant channels 8 or the inlet pressure of the lubricant 12.
The change in the inlet pressure allows adjustment of the drag torque during operation.
The backflow device can also be distributed by uniformly distributed on the circumference, radially projecting into the coupling tubes are formed through which the lubricant can drain. The backwater level is determined by the length at which these tube nozzles protrude radially inward.
It can be provided an adjusting mechanism with which the radial insertion depth of the tube nozzles, and thus the backwater level can be adjusted during operation.
Of course, other backflow devices are possible, which can hinder the outflow of the lubricant 12 accordingly.
The illustrated backwater devices for generating a backwater can also be used in combination.
Likewise, the choice and properties of the reflux medium, e.g. on the lubricating oil viscosity, the drag torque are specifically influenced.
On the gear 7 radially outwardly leading drainage holes 5 can be provided, through which the lubricant 12 can rinse Verschleisspartikel.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0024]
1: wave
2: bearings
3: Rückstaublech
4: hole
5:
drain hole
6: outer lamella
7: toothing / gear
8: Lubricant channel
9: inner lamella
10: Ventilation gap
11: piston unit
12: Lubricant
13: Backwater level / lubricant level