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Doppelkupplung für zwei drehbar auf einer Welle gelagerte und wechselweise
mit dieser kuppelbare Zahnräder eines vorzugsweise einem Strömungsgetriebe nachgeschalteten
Wechselgetriebes Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung für zwei drehbar auf
einer Welle gelagerte und wechselweise mit dieser kuppelbare Zahnräder eines vorzugsweise
einem Strömungsgetriebe nachgeschalteten Wechselgetriebes, deren beide Kupplungen
als Lamellenkupplungen ausgebildet sind, wobei die Kupplung für die langsamere Gangstufe
als selbsttätige Überholkupplung mit durch Verschrauben zusammenpreßbarem Lamellenpaket
und die Kupplung für die schnellere Gangstufe als Schaltkupplung mit durch ein Druckmittel
zusammenpreßbarem Lamellenpaket wirkt. Derartige Doppelkupplungen sind bei Schienenfahrzeugen
mit dieselhydraulischem Antrieb bekannt, um durch einfaches Ein- oder Ausrücken
der Schaltkupplung ohne Zugkraftunterbrechung von der langsameren in die schnellere
Gangstufe oder umgekehrt übergehen zu können.
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Um die beim Ausrücken der Schaltkupplung für die schnellere Gangstufe
auftretende starke Beschleunigung der mit dem Turbinenrad verbundenen Welle des
Strömungsgetriebes für einen schnelleren übergang in die langsamere Gangstufe auszunutzen,
wird von den beiden gegeneinander verschraubbaren Teilen der Überholkupplung zweckmäßig
das eine von der mit dem Turbinenrad verbundenen Welle angetrieben, während das
andere - gewöhnlich die Gewindemutter - über das Lamellenpaket mit der getriebenen
Kupplungshälfte verbindbar ist. In diesem Fall ergibt sich nicht nur aus dem in
gewissem Umfang stets vorhandenen Reibungsschluß im Lamellenpaket, sondern auch
aus der Massenträgheit der Gewindemutter gegenüber dem stark beschleunigten anderen
Gewindeteil eine die Schraubbewegung in dem das Lamellenpaket der Überholkupplung
zusammenpressenden Drehsinn bewirkende Kraft. Trotzdem ist es noch möglich, daß
die Reiblamellen erst dann fassen, wenn die Drehzahl des Antriebs die des Abtriebs
schon um einen gewissen Betrag überschritten hat. Die durch ein derartiges. Überlaufen
entstehenden nachteiligen Kupplungsschläge zu beseitigen, ist die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die in bekannter
Weise durch Massenkräfte bewirkte Schraubbewegung in dem das Lamellenpaket der Überholkupplung
zusammenpressenden Drehsinn durch eine auf die Gewindemutter wirkende Hilfskraft
unterstützt wird. Durch diese Maßnahme wird sowohl der Verdrehweg der gegeneinander
zu verschraubenden Teile verkürzt als auch die Verschraubung selbst beschleunigt,
so daß die Überholkupplung wesentlich schneller faßt.
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Es ist an sich bekannt, die Pressung im Lamellenpaket der Überholkupplung
durch eine Hilfskraft zu unterstützen. Dabei wirkt diese Hilfskraft jedoch nicht
auf die Gewindemutter, sondern von der entgegengesetzten Seite auf das Lamellenpaket.
Sie unterstützt daher beim Schalten von der schnelleren in die langsamere Gangstufe
zwar die Erzeugung des anfänglichen Reibschlusses, dagegen nicht die Schraubbewegung
der Gewindemutter. Diese wird vielmehr gehemmt, da sie unter Zurückdrücken der die
Hilfskraft erzeugenden Kolben od. dgl. erfolgen muß.
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Die auf die Gewindemutter wirkende Hilfskraft kann durch in. axialer
Richtung wirkende Federn erzeugt werden. Besonders vorteilhaft dienen zum Erzeugen
der Hilfskraft mehrere über den Umfang verteilte druckmittelbetätigte Kolben, da
auf diese Weise die Hilfskraft mit demselben Arbeitsmittel hinzugeschaltet werden
kann, mit dem die Schaltkupplung für die schnellere Gangstufe ausgerückt wird.
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Zweckmäßig steht die Bewegungsrichtung der Kolben entsprechend der
von diesen bewirkten Schraubbewegung schräg zur Schraubenachse, damit an den Druckflächen
der Kolben keine tangentialen Relativbewegungen auftreten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Auf der mit dem Turbinenrad eines Strömungsgetriebes verbundenen Welle
1, die auf der rechten
Seite eine mit ihr verkeilte Nabe 2 trägt,
sitzen lose drehbar das Ritzel3 für die langsamere Gangstufe auf der rechten Seite
und das Zahnrad 4 mit größerem Teilkreisdurchmesser für die schnellere Gangstufe
auf der linken Seite. Die Überholkupplung zwischen der Welle 1 und dem Ritzel 3
.besteht aus dem Lamellenpaket 5, 6, dessen Außenlamellen 5 mit dem Ritzel 3 und
dessen Innenlamellen 6 sowie die Druckscheibe 7 mit einer auf einem Steilgewinde
8 der Welle 1 verschraubbaren Gewindemutter 9 verbunden sind. Die entsprechende
Gegendruckscheibe ist durch einen Flansch 10 der Nabe 2 gebildet.
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Die Schaltkupplung zwischen der Welle 1 und dem Zahnrad 4 besteht
aus dem Lamellenpaket 11, 12, dessen Außenlamellen 11 mit dem Zahnrad 4 umlaufen,
während die Innenlamellen 12 sowie die Gegendruckscheibe 13 mit einem an die Welle
1 angeschmiedeten Stützflansch 14 verbunden sind. Zum Zusammenpressen dieses Lamellenpakets
11, 12 dient ein druckmittelbetätigter Schaltzylinder, der aus zwei fest miteinander
verbundenen Hälften 15, 16 besteht. Diese umfassen zusammen den feststehenden Ringkolben
17 des Stützflansches 14 U-förmig derart, daß durch diesen Ringkolben und die Zylinderhälften
15, 16 zwei Druckräume 18 und 19 gebildet werden, die über die teilweise als Bohrungen
durch die Welle 1 geführten Leitungen 20, 21 wechselweise durch ein Druckmittel
beaufschlagt werden können.
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Von der Druckmittelleitung 21 aus werden über einen im Stützflansch
14 vorgesehenen weiteren Ringraum 22 mehrere dort über den Umfang verteilte, in
Richtung der Schraubbewegung auf die Druckscheibe 7 der Gewindemutter 9 pressende
Kolben 23 mit dem Druckmittel beaufschlagt.
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Die Gleitlager des Ritzels 3 und des Zahnrads 4 werden über die Mittelbohrung
24 der Welle 1 mit Schmieröl versorgt.
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Die Wirkungsweise der Doppelkupplung ist folgende: Beim Anfahren sind
die Räume 19 und 22 über die Leitung 21 vom Druckmittel beaufschlagt, während die
Leitung 20 und der Raum 18 drucklos sind. Der Schaltzylinder 15, 16 wird daher nach
rechts bewegt und das Lamellenpaket 11, 12 gelöst, d. h., das Zahnrad 4 ist entkuppelt.
Wenn die Welle 1 sich zu drehen beginnt, bleibt die Gewindemutter 9 infolge ihrer
Massenträgheit und einer gewissen Anfangsreibung im Lamellenpaket 5, 6 etwas. zurück.
Dadurch schraubt sich die Mutter auf dem Steilgewinde 8 nach rechts und preßt damit
über die Druckscheibe 7 das Lamellenpaket 5, 6 gegen den Flansch 10, wodurch die
Welle 1 mit dem Ritzel 3 gekuppelt wird. Die Schraubbewegung der Mutter 9 wird durch
die vom Druckmittel beaufschlagten Kolben 23 unterstützt und beschleunigt. Das Zahnrad
4, das wie das Ritzel 3 mit auf der nicht gezeichneten Gegenwelle befestigten weiteren
Zahnrädern im Eingriff steht, läuft in dieser langsameren Gangstufe mit kleinerer
Drehzahl leer mit. Zum Umschalten auf die schnellere Gangstufe -das willkürlich
oder selbsttätig erfolgen kann - wird der Druckraum 19 entlastet und der Druckraum
18 über die Leitung 20 mit dem Druckmittel beaufschlagt. Der Schaltzylinder 15,
16 bewegt sich dadurch nach links und preßt das Lamellenpaket 11, 12 zusammen, wodurch
das Zahnrad 4, das bisher langsamer als die Welle 1 lief, seine Drehzahl und damit
auch die des Ritzels 3 erhöht. Dieses überholt die Welle 1 und schraubt über das
noch zusammengepreßte Lamellenpaket 5, 6 die Mutter 9 auf dem Steilgewinde 8 nach
links, bis das Lamellenpaket 5, 6 gelöst ist. Das Ritzel 3 läuft dann mit höherer
Drehzahl leer mit.
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Wird während des Fahrens durch Umschalten des Druckmittels von der
Leitung 20 auf die Leitung 21 wieder von der schnelleren auf die langsamere Gangstufe
umgeschaltet, so beschleunigt sich die vom Zahnrad 4 abgekuppelte Welle 1 in kurzer
Zeit auf die höhere Drehzahl des Ritzels 3. Bevor diese Drehzahl erreicht ist, wirkt
aber auch schon die Hilfskraft der Kolben 23 im Sinn einer Verschraubung der Gewindemutter
9 nach rechts, so daß die Lamellen 5, 6 bereits bei Erreichen des Gleichlaufs Reibungs.schluß
miteinander haben und damit auch die Schraubbewegung beendet ist.