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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibscheibenkupplung für eine Schiffsantriebsvorrichtung mit einem angetriebenen Aktuator für Normalbetrieb der Kupplung und einer Notbetätigungsanordnung für manuellen Betrieb der Kupplung im Falle eines Versagens des Aktuators.
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In der Technik sind automatisierte Reibscheibenkupplungen bekannt, die bei Normalbetrieb durch angetriebene Aktuatoren betätigt werden, wie zum Beispiel pneumatische, hydraulische oder elektromechanische Aktuatoren. Für einige dieser automatisierten Kupplungen gibt es bereits Notbetätigungsanordnungen zur Ermöglichung eines manuellen Betriebs im Falle eines Versagens des angetriebenen Aktuators. Diese automatisierten Kupplungen mit Notbetätigungsanordnungen weisen jedoch eine komplexe Ausführung auf und sind schwer zu handhaben, insbesondere bei manuellem Betrieb in der Notsituation, wenn der angetriebene Aktuator nicht funktioniert.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden und eine Reibscheibenkupplung mit einem angetriebenen Aktuator und einer Notbetätigungsanordnung bereitzustellen, die bei Normal- und manuellem Betrieb in einem Notfall leicht zu handhaben ist.
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Die Erfindung stellt eine Reibscheibenkupplung für einen Antriebsstrang einer Schiffsantriebsvorrichtung bereit, die eine Kupplungsglocke, einen angetriebenen Aktuator für Normalbetrieb der Kupplung und eine Notbetätigungsanordnung für manuellen Betrieb der Kupplung im Falle eines Versagens des Aktuators umfasst. Die Reibscheibenkupplung umfasst ein Notbetätigungselement und eine Betätigungsschraube, die zum Bewegen des Notbetätigungselements bezüglich der Kupplungsglocke bei manuellem Betrieb angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Reibscheibenkupplung durch Hineindrehen bzw. Herausdrehen der Betätigungsschraube, wodurch das Notbetätigungselement bezüglich der Kupplungsglocke bewegt wird, zu öffnen und zu schließen.
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Durch Verwenden einer Betätigungsschraube zum Bewegen des Notbetätigungselements und dadurch manuelles Betätigen der Kupplung wird der manuelle Betrieb der Kupplung leichter, da er durch einen normalen Schraubenschlüssel oder Maulschlüssel erfolgen kann. Deshalb ist die Betätigungsschraube vorzugsweise eine Schraube mit einem standardmäßigen Sechskantkopf. Somit sind keine großen oder speziellen Werkzeuge zur Betätigung der Kupplung in einer Notsituation erforderlich. Vorteilhafterweise ist der Kopf der Betätigungsschraube in einer leicht zugänglichen Position angeordnet, um den manuellen Betrieb zu verbessern.
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Es liegt eine Notsituation vor, wenn der angetriebene Aktuator nicht funktioniert. Eine typische Notsituation liegt bei verriegeltem angetriebenem Aktuator, während die Reibscheibenkupplung geöffnet ist, und in dieser Situation kein Antrieb des Schiffs möglich ist, vor.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fixiert die Betätigungsschraube das Notbetätigungselement bei Normalbetrieb an der Kupplungsglocke. Dadurch wird eine zuverlässige Funktion der Kupplungsanordnung bei Normalbetrieb gewährleistet.
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Zur Befestigung des Notbetätigungselements bei Normalbetrieb in einer definierten Position kann ein entfernbares Abstandsstück angeordnet werden, um das Notbetätigungselement in einer Normalbetriebsposition zu blockieren. Vorzugsweise erstreckt sich die Betätigungsschraube durch das Abstandsstück und befestigt das Abstandsstück in der Normalbetriebsposition. Bei dieser Anordnung kann das Abstandsstück einen offenen Schlitz aufweisen, um die Betätigungsschraube aufzunehmen.
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Kommt es zu einer Notsituation, kann die Betätigungsschraube gelöst werden, so dass das Abstandsstück leicht entfernt werden kann, da es den offenen Schlitz aufweist. Nach dem Entfernen des Abstandsstücks kann das Notbetätigungselement durch Hinein- oder Herausdrehen der Betätigungsschraube bewegt werden, wodurch die Reibscheibenkupplung geöffnet oder geschlossen wird.
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Eine bevorzugte Form des Notbetätigungselements ist eine Schiebemuffe. Die Form einer Schiebemuffe gestattet eine vorteilhafte Anordnung der Teile der Kupplungsanordnung, wie unten beschrieben.
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Die Reibscheibenkupplung umfasst vorzugsweise einen Kolben, der die Kupplung über einen Ausrückhebel betätigt, wobei der Kolben bei Normalbetrieb durch den angetriebenen Aktuator und bei manuellem Betrieb durch das Notbetätigungselement betätigt wird. Dazu ist der Kolben zwischen dem Ausrückhebel und einem beweglichen Teil des angetriebenen Aktuators angeordnet.
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Zur Betätigung des Kolbens bei manuellem Betrieb kann das Notbetätigungselement um den Kolben herum in Form einer Schiebemuffe angeordnet werden. Dies bedeutet, dass der Kolben zumindest teilweise innerhalb des Notbetätigungselements angeordnet ist. Solch eine Anordnung des Kolbens innerhalb des Notbetätigungselements macht die gesamte Notbetätigungsanordnung sehr kompakt und platzsparend.
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Am Notbetätigungselement und am Kolben sind Formschlusseingriffselemente, wie ein Nocken oder ein Rand, vorgesehen, die so zusammenwirken, dass der Kolben bei manuellem Betrieb durch das Notbetätigungselement angetrieben wird.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Art des für die Reibscheibenkupplung verwendeten angetriebenen Aktuators. Vorzugsweise wird ein elektromechanischer Aktuator verwendet, da elektromechanische Aktuatoren keine teuren pneumatischen oder hydraulischen Systeme erfordern und sie leichter und genauer zu steuern sind als durch Fluiddruck betriebene Aktuatoren.
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Die Erfindung wird besonders vorteilhaft, wenn sie mit einer Einscheibentrockenkupplung ausgeübt wird. Solche Einscheiben-Reibscheibenkupplungen sind für Schiffsantriebsstränge sowie für die verschiedensten anderen Anwendungen, insbesondere in Kraftfahrzeugantriebssträngen, weit verbreitet. Deshalb sind sie vergleichsweise kostengünstig, und es sind bewährte Ausführungen von Einscheibentrockenkupplungen erhältlich.
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Die vorliegende Erfindung deckt ferner einen Schiffsantriebs-Antriebsstrang ab, der eine Reibscheibenkupplung wie oben beschrieben umfasst.
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Obgleich die Ansprüche den als die Erfindung betrachteten Gegenstand besonders hervorheben und eindeutig beanspruchen, hilft die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dabei, die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung zu verstehen, wobei:
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1 schematisch eine Einscheiben-Reibscheibenkupplung gemäß der Erfindung zeigt;
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2 einen Teilschnitt von der Seite durch den Betätigungsteil einer Kupplung gemäß der Erfindung darstellt;
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3 einen Gesamtschnitt entlang einer vertikalen Ebene durch die Aktuatoranordnung der Kupplung in Normalbetriebsposition zeigt; und
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4 die Hauptelemente der Notaktuatoranordnung in perspektivischer Ansicht zeigt.
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1 stellt ein Schema einer Einscheiben-Reibscheibenkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung bereit, wobei sich die Kupplung in einem geöffneten Zustand befindet. Die Reibscheibenkupplung ist in einer Kupplungsglocke 1 angeordnet, die an einem Getriebegehäuse 10 befestigt ist. Die Reibscheibenkupplung verbindet eine Antriebswelle 12, bei der es sich zum Beispiel um die Kurbelwelle eines Motors handelt, mit einer Getriebeeingangswelle 13, wenn die Kupplung geschlossen ist.
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Ein Schwungrad 15 ist an der Antriebswelle 12 befestigt. Das Schwungrad 15 ist in seinem radialen äußeren Bereich fest mit einer Druckscheibenanordnung 17 verbunden. Die Druckscheibenanordnung 17 umfasst ein Gehäuse 18 und eine Druckplatte 16, die in dem Gehäuse 18 verschiebbar ist, aber so gehalten wird, dass sie bezüglich des Gehäuses 18 im Wesentlichen drehfest ist. Die Reibbeläge 19 und 20 einer Kupplungsscheibe 14 befinden sich zwischen der Druckplatte 16 und dem Schwungrad 15. Die Kupplungsscheibe 14 ist in ihrem radial inneren Nabenbereich mit der Getriebeeingangswelle 13 gekoppelt, so dass sie ihr bezüglich drehfest ist. In Axialrichtung kann sich die Kupplungsscheibe 14 bezüglich der Getriebeeingangswelle 13 frei bewegen. Die Druckplatte 16 wird durch eine Membranfeder 21, die in dem Gehäuse 18 schwenkbar gestützt wird, im Grunde in Richtung des Schwungrads 15 vorgespannt. Die Kupplung wird durch die Vorspannung der Membranfeder 21 geschlossen gehalten.
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Es ist eine Kupplungsbetätigungsanordnung zur Betätigung der Reibscheibenkupplung vorgesehen. Die Kupplungsbetätigungsanordnung umfasst einen angetriebenen Aktuator 2, bei dem es sich zum Beispiel um einen elektromechanischen Aktuator handelt. Dieser angetriebene Aktuator 2 wirkt mittels seines beweglichen Teils 11 über den Kolben 6 auf den Ausrückhebel 7. Der Ausrückhebel 7 ist schwenkbar an der Kupplungsglocke 10 angebracht und so mit dem Ausrücklager 8 verbunden, dass dieses Ausrücklager 8 in einer axialen Öffnungsrichtung 9 bewegt wird, wenn der Ausrückhebel 7 durch den angetriebenen Aktuator 2 gedrückt wird. Das Ausrücklager 8 ist so mit der Membranfeder 21 verbunden, dass eine Axialbewegung des Ausrücklagers 8 ein Kippen der Membranfeder 21 bewirkt, wodurch die Reibscheibenkupplung geöffnet bzw. geschlossen wird.
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Die prinzipielle Ausführung solch einer Reibscheibenkupplung mit Betätigungsanordnung ist in der Technik für die verschiedensten Anwendungen wohlbekannt. Die vorliegende Erfindung steht in engem Zusammenhang mit einem Notbetätigungselement 3 und einer Betätigungsschraube 4 zusammen mit dem Abstandsstück 5. Ihre Anordnung und Funktion in einem Notfall wird unten unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ausführlicher beschrieben.
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Die Seitenansicht der Kupplungsbetätigungsanordnung in 2 zeigt eine Kupplungsglocke 1, die an dem Getriebegehäuse 10 fixiert ist. Der Ausrückhebel 7 der Kupplung ist in der Kupplungsglocke 1 angeordnet. Die Kupplung wird durch Bewegungen betätigt, die durch den angetriebenen Aktuator 2 über den Kolben 6 am Ausrückhebel 7 ausgeführt werden. Der Kolben 6 ist zwischen dem Ausrückhebel 7 und dem beweglichen Teil 11 des angetriebenen Aktuators 2 angeordnet. Der Kolben 6 kann für Normalbetrieb durch den angetriebenen Aktuator 2, bei dem es sich um einen elektromechanischen Aktuator handelt, betätigt werden. Der statische Teil des angetriebenen Aktuators 2 ist an einem Räderkasten 10 befestigt und bezüglich der Kupplungsglocke 1 fixiert. Das Getriebegehäuse 10 und die Kupplungsglocke 1 könnten auch aus einer einteiligen Ausführung bestehen. Ein beweglicher Teil 11 des angetriebenen Aktuators 2 erstreckt sich in einem zylindrischen Teil des Kolbens 6. Bei Normalbetrieb kann die Reibscheibenkupplung durch Bewegen des beweglichen Teils des angetriebenen Aktuators 2 in Öffnungsrichtung 9 geöffnet werden. Ein Notbetätigungselement 3 ist an der Kupplungsglocke 1 fixiert und hat bei Normalbetrieb keine Funktion.
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Unter Normalbetriebsbedingungen ist das Notbetätigungselement 3 in einer Position verriegelt, in der sich der Kolben 6 zusammen mit dem beweglichen Teil des angetriebenen Aktuators 2 frei bewegen kann. Deshalb ist unter Normalbetriebsbedingungen das Notbetätigungselement 3 in einer Position an der Kupplungsglocke 1 fixiert, die es dem angetriebenen Aktuator gestattet, den Kolben 6 und den Ausrückhebel 7 über den ganzen Hub von vollständig geöffneter Kupplung bis geschlossener Kupplung zu bewegen.
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In einem Notfall, das heißt bei einem Ausfall des angetriebenen Aktuators, kann die Kupplung durch ein mechanisches Notsystem, das die unten beschriebene Notbetätigungsanordnung umfasst, manuell betrieben werden.
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Die Notbetätigungsanordnung umfasst das Notbetätigungselement 3, die Betätigungsschraube 4 und das Abstandsstück 5. Das Notbetätigungselement 3 ist als eine Schiebemuffe mit einem zylindrischen Teil 25 und einem Vorsprung 26 ausgebildet. In dem Vorsprung 26 ist eine Bohrung 27 für die Betätigungsschraube 4 vorgesehen. Der zylindrische Teil 25 weist einen ersten Rand 29 an seiner Innenseite auf, der als Formschlusseingriffselement zum Antreiben des Kolbens 6 wirkt, wenn das Notbetätigungselement 3 bei manuellem Betrieb in einer Notsituation bewegt wird. Dazu kommt der erste Rand 29 an dem Notbetätigungselement 3 mit einem zweiten Rand 30 in Kontakt, der an der Außenseite des Kolbens 6 vorgesehen ist. Somit kann der Kolben 6 entweder bei Normalbetrieb durch den angetriebenen Aktuator 2 oder in einer Notsituation durch das Notbetätigungselement 3 bewegt werden. In beiden Fällen betätigt der Kolben 6 die Reibkupplung über den Ausrückhebel 7 und das Ausrücklager 8.
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Die Betätigungsschraube 4 erstreckt sich durch die Bohrung 27 und den offenen Schlitz 24 des Abstandsstücks 5 in eine Gewindebohrung 28 in der Kupplungsglocke 1 und fixiert das Notbetätigungselement 3 bei Normalbetrieb an der Kupplungsglocke 1.
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Das Abstandsstück 5 ist zwischen dem Notbetätigungselement 3 und der Kupplungsglocke 1 angeordnet und blockiert das Notbetätigungselement 3 in einer Normalbetriebsposition. Das Abstandsstück 5 ist ein entfernbares Element. Nach dem Lösen der Betätigungsschraube 4 kann das Abstandsstück 5 entfernt werden, und das Notbetätigungselement 3 kann durch Drehen der Betätigungsschraube 4 bewegt werden. Für ein leichtes Montieren und Entfernen des Abstandsstücks 5 ist ein offener Schlitz 24 am Abstandsstück 5 positioniert, durch den sich die Betätigungsschraube 4 in montierte Position erstreckt.
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Ein Gummibalg 22 ist zwischen dem Kolben 6 und dem Notbetätigungselement 3 angeordnet, um jeglichen Staub- oder Schmutzeintritt in die Kupplungsglocke 1 zu vermeiden.
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Dieses mechanische Notsystem gestattet ein leichtes Öffnen und Schließen der automatisierten Einscheibentrockenkupplung in einem Notfall, wie im Folgenden erläutert. Unter Normalbetriebsbedingungen ist das Notbetätigungselement 3 in einer Position verriegelt, in der sich nur der Kolben 6 und der Gummibalg 22 zusammen mit dem beweglichen Teil 11 des Aktuators 2 bewegen können. Für Notbetrieb ist es erforderlich, die Betätigungsschraube 4 zu lösen, um das Abstandsstück zu entfernen und die Betätigungsschraube 4 einzuschrauben, so dass sich das Notbetätigungselement 3 in Öffnungsrichtung 9 bewegt, bis die Kupplung vollständig geöffnet, das heißt ausgerückt, ist. Nunmehr ist die Kupplung durch die Betätigungsschraube 4 in der vollständig geöffneten Position fixiert, und der defekte Aktuator 2 kann sicher entfernt werden. Ohne das Fixieren in der geöffneten Position durch die Betätigungsschraube 4 würde eine durch die Membranfeder 21 verursachte beträchtliche Kraft über den Ausrückhebel 7 auf den Aktuator 2 zurück wirken. Solch eine Kraft würde das Entfernen eines defekten Aktuators 2 schwierig und gefährlich machen.
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Die Kupplung kann durch Losschrauben einer Betätigungsschraube 4, bis eine vollständig geschlossene Position erreicht ist, für vorübergehenden Betrieb des Antriebsstrangs ohne den angetriebenen Aktuator 2 wieder geschlossen werden. Vorteilhafterweise befindet sich die Betätigungsschraube 4 in einer leicht zugänglichen Position des Kupplungsgehäuses 1 bzw. des Antriebsstrangs, wodurch manueller Betrieb der Kupplung erleichtert und beschleunigt wird.
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4 zeigt die wesentlichen Elemente der Notbetätigungsanordnung, nämlich das Notbetätigungselement 3 mit seinem zylindrischen Teil 25 und dem Vorsprung 26, die Betätigungsschraube 4 zur Fixierung der Anordnung an der Kupplungsglocke bei Normalbetrieb und das entfernbare Abstandsstück 5.
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Das Notbetätigungselement 3 weist die Form einer Muffe mit einem zylindrischen Teil 25 und einem Vorsprung 26 auf. Die Betätigungsschraube 4 erstreckt sich durch eine Bohrung in dem Vorsprung 26. Der größere Teil des Kolbens 6 befindet sich innerhalb des Notbetätigungselements 3 und ist deshalb in dieser perspektivischen Ansicht von 4 nicht sichtbar. Der vordere Teil des Kolbens 6 ragt aus dem Notbetätigungselement 3, und an der Außenseite des Kolbens 6 ist der zweite Rand 30 sichtbar, der den formschlüssigen Eingriff des Kolbens 6 bei manuellem Betrieb gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsglocke
- 2
- Angetriebener Aktuator
- 3
- Notbetätigungselement
- 4
- Betätigungsschraube
- 5
- Abstandsstück
- 6
- Kolben
- 7
- Ausrückhebel
- 8
- Ausrücklager
- 9
- Öffnungsrichtung
- 10
- Getriebegehäuse
- 11
- Beweglicher Teil
- 12
- Antriebswelle
- 13
- Getriebeeingangswelle
- 14
- Kupplungsscheibe
- 15
- Schwungrad
- 16
- Druckplatte
- 17
- Druckscheibenanordnung
- 18
- Gehäuse
- 19
- Belag
- 20
- Belag
- 21
- Membranfeder
- 22
- Gummibalg
- 23
- Öffnung
- 24
- Schlitz
- 25
- Zylindrischer Teil
- 26
- Vorsprung
- 27
- Bohrung
- 28
- Gewindebohrung
- 29
- Rand
- 30
- Rand
