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Andrehmotorkupplung Die Erfindung betrifft eine Andrehmotorkupplung
mit einem treibenden Kupplungskörper, der durch eine Schrägverzahnung mit einer
treibenden Welle verbunden ist, und mit einem angetriebenen Kupplungskörper, der
mit der angetriebenen Welle drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist und
mit dem treibenden Kupplungskörper in drehfeste Verbindung gebracht werden kann.
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Bei einer derartigen Kupplung ist es wichtig, daß die angetriebene
Welle von der treibenden Welle rechtzeitig, und zwar vollständig getrennt wird,
damit das nach dem Andrehen hochlaufende Aggregat die Kupplung nicht übermäßig abnutzt
oder gar beschädigt. Darüber hinaus muß darauf geachtet werden, daß die Lager der
Kupplung durch die beim Kuppeln auftretenden Axialkräfte keinen Schaden leiden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache, wirksame und zuverlässige
mechanische Andrehmotorkupplung zu schaffen, bei der Abnutzungen der Kupplungsteile
und Lagerschäden vermieden sind.
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Die gestellte Aufgabe ist bei einer Andrehmotorkupplung der erwähnten
Art dadurch gelöst, daß die angetriebene Welle mit einem Abschnitt von vermindertem
Durchmesser versehen ist, der sich konzentrisch innerhalb des treibenden Kupplungskörpers
erstreckt und mit diesem durch Schleppfedern im Reibungseingriff gehalten wird,
die radial nach außen ragende Vorsprünge aufweisen, die in axial verlaufende Schlitze
auf der Innenfläche des treibenden Kupplungskörpers eingreifen, wobei die Wirkung
der Schleppfedern derart ist, daß sie eine axiale Verschiebung des treibenden Kupplungskörpers
relativ zu dem angetriebenen Kupplungskörper herbeiführen, indem sie der Drehbewegung
des treibenden Kupplungskörpers Reibungswiderstand entgegensetzen.
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-Die Andrehmotorkupplung nach der Erfindung ist einfach, verhältnismäßig
leicht und leistungsfähig. Das Lösen und Einrücken erfolgt dabei vollständig selbsttätig
entsprechend den verschiedenen Umlaufgeschwindigkeiten vom antreibenden Kupplungskörper
und angetriebenem Kupplungskörper. Darüber hinaus ist ein lange anhaltendes Zusammenschlagen
der Kupplungszähne vermieden, wodurch gleichzeitig Zahnschäden fortfallen. Weiterhin
ist die Kupplung praktisch bei jeder Drehzahl betriebsfertig und braucht zum Andrehen
verschiedener Brennkraftmaschinen nicht erst auf diese abgestimmt zu werden. Sie
arbeitet so lange, wie die Drehzahl der anzudrehenden Brennkraftmaschine noch nicht
dessen Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Das Ausrücken erfolgt dann, wenn die anzudrehende
Brennkraftmaschine mit -ihrer Drehzahl die Drehzahl des Andrehmotors überholt, wobei
dann die zur Anwendung gebrachte Reibungskraft den treibenden Kupplungskörper in
der ausgekuppelten Stellung hält.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Andrehmotorkupplung nach
der Erfindung ist die treibende Welle mit Anschlägen versehen, welche die Axialbewegung
des treibenden Kupplungskörpers begrenzen. Damit ist sichergestellt, daß der treibende
Kupplungskörper nicht über das zulässige Maß hinaus in Richtung auf den angetriebenen
Kupplungskörper verschoben werden kann. Axiale Lagerbelastungen des angetriebenen
Kupplungskörpers sind auf diese Weise ebenfalls begrenzt.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung, bei welcher der
treibende und der angetriebene Kupplungskörper miteinander zusammenwirkende Kupplungszähne
aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Kupplungskörper relativ
zu der angetriebenen Welle axial beweglich ist und mittels einer ringförmigen Eingriffsdruckfeder
in Richtung auf den treibenden Kupplungskörper gedrückt wird, die axial auf der
angetriebenen Welle angeordnet ist, welche eine Anschlagschulter zur Begrenzung
der Axialverschiebung des angetriebenen Kupplungskörpers relativ zu der angetriebenen
Welle aufweist. Durch die Verwendung der Eingriffsdruckfeder kann die Kupplung nach
der Erfindung vollständig selbsttätig ein- und auskuppeln.
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Schließlich bestehen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
die Schleppfedern aus mehreren Federringen, von denen jeder einen Mitnehmer
aufweist,
der sich zum Eingriff in die Schlitze des treibenden Kupplungskörpers radial nach
außen erstreckt. Die Anzahl der Federmitnehmer soll dabei eine längere Lebensdauer
der Vorrichtung bewirken.
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Es darf jedoch nicht unerwähnt bleiben, daß die Kupplung auch mit
nur einer einzigen Feder oder einer anderen Reibungsverbindung zwischen dem treibenden
Kupplungskörper und der angetriebenen Welle betriebsfähig ist.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer
Kupplung zwischen einer Anlassermotorwelle und einer angetriebenen Welle, F i g.
2 eine Verzögerungsfeder und F i g. 3 eine Seitenansicht der Verzögerungsfeder nach
F i g. 2.
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F i g.1 zeigt eine Antriebsanordnung 12 mit einer treibenden Welle
14 mit Keilverzahnungen 16. Eine weitere Keilverzahnung 20, die mit der Keilverzahnung
16 der treibenden Welle 14 zusammenarbeitet, ist in einem Antriebsgehäuse 18 untergebracht.
Das treibende Gehäuse und die treibende Welle können selbstverständlich eine Einheit
bilden oder mittels irgendwelcher anderer Verzahnungsglieder aneinandergefügt sein.
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Das treibende Gehäuse ist durch einen Federring 22 in axialer Richtung
auf der Antriebswelle 14 festgelegt. Dieser Federring 22 ist in eine Nut an dem
Ende der Antriebswelle 14 eingepaßt.
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Das treibende Gehäuse 18 weist eine Schrägverzahnung 26 auf, die auf
seiner Innenfläche gebildet ist und mit der entsprechenden Schrägverzahnung 28 des
treibenden Kupplungskörpers 30 zum Eingriff kommt. Die Innenseite des treibenden
Kupplungskörpers 30 ist mit darauf gebildeten Schlitzen 32 versehen. Obwohl diese
Ausführungsform nach der Erfindung den treibenden Kupplungskörper 30 in einer Anordnung
innerhalb des treibenden Gehäuses 18 zeigt, kann das treibende Gehäuse 18 auch konzentrisch
in dem treibenden Kupplungskörper 30 angeordnet werden.
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Der treibende Kupplungskörper 30 weist an einem Ende Kupplungszähne
34 auf und hat einen Bereich mit etwas kleinerem Außendurchmesser 36, so daß sie
mit einem ringförmigen Anschlag 38 zusammenwirken kann, der an dem treibenden Kupplungsgehäuse
18 mittels eines Federringes 40 befestigt ist. Die Kupplungszähne 34 des treibenden
Kupplungskörpers 30 sind im Eingriff mit den Kupplungszähnen der angetriebenen Kupplung
44 gezeigt.
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Der angetriebene Kupplungskörper 44 ist auf seiner Innenfläche mit
Keilverzahnungen 45 versehen, welche die auf der Außenfläche einer Verbindungshülse
53 der angetriebenen Welle 52 gebildeten Keil= nuten 47 erfassen und dadurch den
angetriebenen Kupplungskörper 44 und die Verbindungshülse 53 der angetriebenen Welle
zum Umlauf miteinander verbinden. Die Verbindungshülse 53 ist wieder durch Keilnuten
56 und 58, die in der Verbindungshülse 53 und der angetriebenen Welle 52 vorgesehen
sind, mit der angetriebenen Welle 52 verbunden, um mit der angetriebenen Welle einen
einstückigen Einbau zu bilden und eine getriebene Welle vorzusehen, die lösbar angeschlossen
werden kann.
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*Ein angetriebenes Gehäuse 50 ist konzentrisch auf der Verbindungshülse
53 der angetriebenen Welle angeordnet. Die Verbindungshülse 53, die sich in den
treibenden Kupplungskörper 30 hineinerstreckt, weist in dem treibenden Kupplungskörper
30 eine radiale Ausnehmung 55 auf. An einer auf der angetriebenen Welle 52 gebildeten
Nut 60 ist ein Federring 62 befestigt, um die Verbindungshülse 53 axial an ihrem
Platz zu halten.
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In der Ausnehmung 55 der Verbindungshülse 53 sind drei Schleppfedern
64, 65 und 68 befestigt. Jede Feder weist einen Mitnehmer 70 auf, der in die Schlitze
32 des treibenden Kupplungskörpers 30 eingreift.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung werden drei Federn
64, 66 und 68 von jeweils eineinhalb Windungen benutzt, wie es in der F i g. 3 gezeigt
ist. Jede Feder weist einen Mitnehmer 70 auf, der sich radial nach außen erstreckt,
wie es in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist.
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Die Federn 64, 66 und 68 sind so angeordnet, daß bei Umlauf des angetriebenen
Kupplungskörpers mit einer geringeren Drehzahl als derjenigen des treibenden Kupplungskörpers
die Federn die angetriebene Welle erfassen, indem sie sich enger an sie anlegen.
Wenn andererseits der angetriebene Kupplungskörper schneller umläuft als der treibende
Kupplungskörper, dann erfassen die Federn 64, 66 und 68 die angetriebene Welle weniger
fest zu. Die Anzahl der Federn kann auch den Anforderungen entsprechend verändert
werden, ebenso wie die Kupplung betriebsfähig bleibt, wenn die Oberfläche der angetriebenen
Welle glatt und nicht mit einer Ausnehmung versehen ist.
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Auf der Verbindungshülse 53 ist zwischen dem angetriebenen Gehäuse
50 und dem angetriebenen Kupplungskörper 44 eine Ringfeder 72 zur Herbeiführung
des Eingriffes befestigt. Wenn die Kupplungszähne aneinanderstoßen, dann drückt
die Eingriffsdruckfeder sich zusammen und ermöglicht dem treibenden Kupplungskörper
30 eine Drehung und eine Führung der Zähne 34 des treibenden Kupplungskörpers relativ
zu den Zähnen 42 des angetriebenen Kupplungskörpers, bis ein vollständiger Eingriff
der Zähne sichergestellt ist. An der Verbindungshülse 53 ist ein ringförmiger Anschlag
65 befestigt, welcher den angetriebenen Kupplungskörper 44 berührt und ihre Axialbewegung
begrenzt, dadurch einen Axialschub auf den treibenden Kupplungskörper 30 ausschließt
und die Andrehmotorlager schützt.
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Unter der Annahme, daß sich die angetriebene Welle 52 in der Ruhelage
befindet, während die treibende Welle 14 umläuft und wieder den treibenden Kupplungskörper
30 in Drehung versetzt, wickeln sich die Schleppfedern 64, 66 und 68 enger um die
Verbindungshülse 53 und erfassen diese. Wegen des Zusammenwirkens zwischen den Federmitnehmern
70 und den Schlitzen 32 des treibenden Kupplungskörpers setzen die Schleppfedern
dem Umlauf des treibenden Kupplungskörpers 30 einen Reibungswiderstand entgegen.
Infolge eines solchen Widerstandes bewegt sich der treibende Kupplungskörper auf
seiner Keilnutverbindung mit dem treibenden Gehäuse 18 axial in Richtung auf den
angetriebenen Kupplungskörper.
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Die Kupplungszähne 34 des treibenden Kupplungskörpers 30 erfassen
die Kupplungszähne 42 des angetriebenen Kupplungskörpers 44 und verursachen eine
Drehung des angetriebenen Kupplungskörpers
sowie der Verbindungshülse
53 und der angetriebenen Welle 52. Die Eingriffsdruckfeder 72 erzwingt automatisch
die Führung und den Eingriff der Kupplungszähne.
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Wenn die angetriebene Welle an einer Brennkraftmaschine, z. B. einem
Turbinentriebwerk od. dgl. (nicht gezeigt) befestigt ist, welches in Umdrehung versetzt
werden soll, dann überholt der angetriebene Kupplungskörper 44 den treibenden Kupplungskörper
30, wenn das Triebwerk richtig angedreht ist. Bei Erreichen dieses Überholzustandes
wird dem Umlauf des treibenden Kupplungskörpers 30 durch die Schleppfedern 64, 66
und 68 ein Reibungswiderstand entgegengesetzt, wodurch der treibende Kupplungskörper
gezwungen wird, sich auf den Schrägverzahnungen 26, 28 nach links in Auskupplungsrichtung
zu bewegen. Bei der überholgeschwindigkeit ist der Reibungseingriff zwischen der
Verbindungshülse und den Schleppfedern 64, 66 und 68 geringer als zu Beginn des
Taktes. Bei der überholgeschwindigkeit ist ein geringer Reibungseingriff erforderlich,
und zwar weil die Form der Kupplungszähne die Auskupplung bei der überholgeschwindigkeit
begünstigt und weil sich bei der überholgeschwindigkeit die angetriebene Welle 52
sehr viel schneller dreht als die treibende Welle 14. Der verringerte wirksame Eingriff
bei der überholgeschwindigkeit ist ferner deshalb wünschenswert, weil er die angetriebene
Welle 52 daran hindert, den treibenden Kupplungskörper 30 zu drehen und dadurch
den Andrehmotor zu beschädigen. Der geringere Reibungseingriff setzt auch die Abnutzung
der verkleinerten Oberfläche 54 der angetriebenen Welle 52 herab.