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Klauenkupplung mit zwei im Lauf ein- und ausrückbaren Kupplungshälften
Klauenkupplungen können im Lauf ausgerückt werden. Ein Einrücken kann jedoch zumeist
nur während des Stillstandes vorgenommen werden. Um das Einrücken einer Klauenkupplung
auch im Lauf zu ermöglichen, ist schon bekannt, eine der beiden Kupplungshälften
mit einem in Umfangsrichtung federnden Klauenring auszurüsten. Zur Verminderung
des Verschleißes bei Klauenkupplungen ist auch bekannt, die eine der beiden Kupplungshälften
an Stelle der Klauen mit in eine Ringnut eingebetteten Kugeln auszurüsten, auf denen
zu Beginn des Einrückens die Klauenstimflächen der anderen Kupplungshälfte abrollen,
bis die Klauen in die Lücken zwischen je zwei Kugeln gelangen. Diese Anordnung vermindert
zwar die Gleitreibung, sie kann aber den in Umfangsrichtung auftretenden Kupplungsstoß
beim Eingriff der Klauen zwischen die Kugeln nicht dämpfen. Außerdem können bei
so ausgebildeten Klauenkupplungen die Kugeln durch die in Umfangsrichtung auftretenden
Eingriffsstöße aus ihren Bettungen gerissen werden.
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Bei einer anderen bekannten Klauenkupplung werden an Stelle der Kugeln
an einer der Kupplungshälften Rollen vorgesehen, die um radiale Achsen drehbar sind
und auf den Stirnflächen der an der anderen Kupplungshälfte befindlichen Kupplungsklauen
beim Ein- und Ausrücken der Kupplung abrollen können. Auch bei so ausgebildeten
Klauenkupplungen werden die beim Einrücken der Kupplungshälften auftretenden Stöße
weder axial noch in Umfangsrichtung elastisch gemildert.
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Die Erfindung bezweckt die Verbesserung bekannter Klauenkupplungen
in der Weise, daß nicht nur der Reibungsverschleiß an den beiden Kupplungshälften
vermindert wird, sondern außerdem beim Einrücken der Kupplung die auftretenden Stöße
axial und in Umfangsrichtung elastisch gemildert werden. Demzufolge betrifft die
Erfindung eine Klauenkupplung mit zwei im Lauf ein- und ausrückbaren Kupplungshälften
und mit an einer der Kupplungshälften . gelagerten Rollen, die beim Einrücken bis
zum formschlüssigen Ineinandergreifen der Kupplungshälften an den Klauenstirnflächen
der anderen Kupplungshälfte abrollen.
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Die Erfindung besteht darin, daß a) die Kupplungsklauen der einen
Kupplungshälfte je eine axiale Aussparung aufweisen, die zwei um radiale Achsen
in Umfangsrichtung schwenkbare Hebel enthalten, welche mittels einer Feder in einer
durch Anschläge begrenzten Schwenk- ; stellung gehalten sind, in der die an den
Hebeln gelagerten Rollen axial über die Klauenstirnfläche und in Umfangsrichtung
über je eine der Klauenflanken vorstehen, b) die Lagerzapfen der Rollen gegenüber
den Achsen der Hebel derart in Umfangsrichtung versetzt sind, daß die Rollen beim
Auftreffen auf die Klauenstimflächen und beim Eintreten in die Klauenlücken der
anderen Kupplungshälfte unabhängig voneinander entgegen der Federkraft elastisch
in die genannte Aussparung der Klauen hineinschwenken können.
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Wenn die Kraft der an den Hebeln angreifenden Feder und der Versatz
der Rollenzapfen gegenüber den Hebelachsen richtig aufeinander abgestimmt werden,
so weichen die Rollen bei axialen und bei in Umfangsrichtung auftretenden Stößen
unter Herabminderung der Stoßwirkung in die Aussparungen der Klauen hinein aus,
wobei sich die in Drehrichtung vorn liegenden Klauenflanken der treibenden Kupplungshälfte
unter überwindung der auf die Rollen wirkenden Federkraft bis zum Erreichen des
Formschlusses den rückwärtigen Klauenflanken der getriebenen Kupplungshälfte nähern.
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Die Erfindung soll nun an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Klauenkupplung in ausgerücktem Zustand, Abb. 2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A durch die Kupplung gemäß Abb. 1, Abb. 3 die Kupplung
gemäß Abb. 1 in eingerücktem Zustand, ebenfalls im Längsschnitt,
Abb.
4 einen Schnitt entlang der Linie B-B gemäß Abb. 2, Abb. 5 a bis 5 e den Einrückvorgang
einer Kupplungsklaue: der einen Kupplungshälfte in eine Klauenlücke der anderen
Kupplungshälfte; Abb: 6 den Kräfteplan für die beim Einrückvorgang an einer der
stoßmindernden Rollen auftretenden Kräfte.
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Nach Abb. 1 bis 3 ist die Kupplungshälfte 1 auf dem Wellenzapfen 3
aufgekeilt, während die Kupplungshälfte 2 zwar dzehfest; aber längsverschiebbar
auf dem Wellenzapfen 4 sitzt. Die Kupplungshälfte 2 kann in bekannter Weise in die
Kupplungshälfte 1 eingerückt werden. Jede der beiden Kupplungshälften 1 und 2 weist
Kupplungsklauen auf, wobei die Klauen 5 der Kupplungshälfte 1 Aussparungen 6 haben,
die sich bis in die Nabe der Kupplungshälfte 1 fortsetzen. Die Aussparungen 6 verlaufen
bogenförmig, und in jeder sind zwei ' Hebel 9 in Umfangsrichtung nebeneinander auf
radialen Achsen 11 schwenkbar gelagert. An den Enden der innerhalb der Klauen 5
liegenden Arme der Hebel 9 sind auf Lagerzapfen S Rollen 7 drehbar gelagert. An
Schwenkbewegungen über die Flanken der Kupplungsklauen 5 hinaus sind die Hebel durch
Bollen 14 gehindert, die in Schlitze 15 der Hebel 9 eingreifen. Je zwei in einer
Aussparung angeordneten Hebeln 9 ist eine gemeinsame Feder 10 zugeordnet,. ,unter
deren Wirkung die Hebel 9 in Richtung nach den Flanken der Kupplungsklauen 5 bis
gegen die Anschlagbolzen 14 geschwenkt sind. Dabei ragt jede Rolle 7 in Umfangsrichtung
über eine Klauenflanke und : axial über die Klauensiirnfläche vor. Wie aus Abb.
51a. bis 5 e ersichtlich ist, ist der Flankenabstand einer Klaue 5 der Kupplungshälfte
1 kleiner als die Klauenlücke in der Kupplungshälfte 2. Die Anschlagbolzen 14, 15
für die Hebel 9 sind so angebracht, daß die Feder 10 die beiden Rollen 7 so weit
nach auswärts schwenkt, daß sie die Klauenlücke der Kupplungshälfte 2 ausfüllen.
Durch diese. Maßnahme ist'es'`möglich (s. Abb.5d), die beiden , Kupplungshälften
t und 2 einzurücken; wenn die Klauen 5 der Kupplungshälfte 1 den Lücken der Kupplungshälfte
2 gegenüberstehen; ohne daß ein Einschwenken der "Rollen 7 in die Klauen 5 entgegen
der Kraft der Feder 10 notwendig ist. Die aufzubringende Einrüekkraft für
die Kupplung ist nicht höher als bei einer unelastischen Klauenkupplung: Soll die
Kupplung bei Stillstand der Welle 3 und der Kupplungshälfte 1 eingerückt werden,
während sich die, Kupplüngshälfte 2 mit der Welle 4 in Drehbewegug befindet, dann
treffen zunächst die Klauen 12 des Kupplungskranzes 2 mit ihren Stirnflächen auf
die innerhalb der Klanen 5 schwenkbar gelagerten Rollen 7 im Punkt TV auf (s. Abb:
6), und die Einrückkraft P wirkt wegen des Versatzes der Lagerzapfen 8 gegenüber
den Achsen 11' in spannendem Sinne auf die Feder 10. Dabei weichen die Rollen 7
der Kraft P in die Klauen 5 hinein aus, während die an den Hebeln 9 wirkende Federkraft
10 ansteigt. Der beim Auftreffen der Kläuenstirnflächen der Kupplungshälfte 2 auf
die Rollen 7 der Kupplungshefte 1 auftretende axiale Stoß wird also elastisch gemildert,
wie den Abb. 5 a und `5 b zu' entnehmen ist. Die Einrückkraft P wird um so elastischer
aufgenommen, je weiter die Lagerzapfen 8 der Rollen 7 gegenüber den Achsen 1l in
Umfangsrichtring versetzt sind.
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Die Rollen 7 an den Hebeln 9 sind so angeordnet, daß die Stirnflächen
djer Klauen 12 der Kupplungshälfte 2 mit den Stirnflächen der Klauen 5 der Kupplungshälfe
1 nicht in Berührung kommen können, so daß Reibungsverschleiß zwischen diesen Flächen
vermieden wird.
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Infolge der Drehbewegung der Kupplungshälfte 2 gegenüber der Kupplungshälfte
1 laufen die Klauen 12 an den Rollen 7 ab (Abb. 5b) bis sie den Lücken zwischen
den Klauen 5 der Kupplungshälfte 1 gegenüberstehen (Abb. 5 c). Da die Einrückkraft
P während dieses Vorganges wirksam ist, schieben sich im Verlauf der weiteren Drehung
die Klauen 12 der Kupplungshälfte 2 mit ihren Flanken in die Lücken zwischen den
Klauen 5 der Kupplungshälfte 1 ein (Abb. 5 d). Die sich aus der Drehbewegung der
Kupplungshälfte 2 ergebende Umfangskraft U wirkt dabei .auf die der Drehrichtung
der Kupplungshälfte 2 entgegengerichteten Rollen 7 der Klauen 5. Die Umfangskraft
U kommt etwa im Punkt K' (Abb. 6) voll zur Wirkung und schwenkt die Rollen 7 um
die Achsen 11 in die Klauen 5 zurück. Dabei schwenken die Hebel 9 von den Anschlägen
14 weg, entgegen der Kraft der Feder 10. Im Verlauf der unter der Wirkung
der Umfangskraft U erzeugten Hebelbewegung steigt die Federkraft an, da der zweite,
mit der betreffenden Feder zusammenwirkende Hebel 9 am Anschlag 14 liegt (Abb. 4).
Die Folge davon ist, daß die der Drehrichtung der Kupplungshälfte 2 entgegengerichteten
Rollen 7 nicht stoßartig, sondern relativ langsam die Umfangskraft übernehmen, bis
die Klauenflanken der Kupplungshälfte 2 an den Klauenflanken der Kupplungshälfte
1 zur Anlage kommen.
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Treffen die Klauen 12 der Kupplungshälfte 2 im Punkt X (Abb. 6) auf
die Rollen 7 auf, dann ist gleichzeitig mit der Umfangskraft U die Einrückkraft
P wirksam, deren radiale Komponenten Ru und Rp sich addieren. Bei weiterem Einrücken
wird die Komponente Rp der Einrückkraft P null, und die KomponenteRu der Umfangskraft
wird zur Umfangskraft U. Mit Tu und Tp sind die tangentialen Komponenten
der Kräfte U und P bezeichnet.
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Die Federn 10 werden zweckmäßig so ausgelegt, daß sie die im Betrieb
an einer Klaue 5 wirksam werdende Umfangskraft aufnehmen können.
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Die Zuordnung zweier Rollen 7 an Hebeln 9 und einer gemeinsamen Feder
10 zu jeder Kupplungsklaue 5 der Kupplungshälfte 1 ermöglicht es, die Kupplung
in beiden Drehrichtungen gleichermaßen elastisch einzurücken.