DE1450185C3 - Einrückvorrichtung für eine in einem Relativdrehsinn über einen Schraubtrieb selbsttätig einrückende Synchron-Zahnkupplung zwischen einer treibenden Welle und einer getriebenen Welle, mit einer für eine verriegelte Verbindung zwischen diesen beiden Wellen einrückbaren und parallelgeschalteten nichtsynchronen Zahnkupplung - Google Patents

Description

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kommen die Stirnflächen des einen Kupplungszahn- Bei Stirnrädergetrieben mit Leistungsverzweigung kranzes in schleifende Anlage mit den Stirnflächen auf zwei parallele Wellenstränge sind häufig die beides anderen Kupplungszahnkranzes, was zur Folge den parallelen Zweigstränge in jeweils treibende hat, daß die Zähne dieser Zahnkränze entweder Hälften und getriebene Hälften aufgeteilt, die durch rasch abgenutzt werden oder aber sogar eine plötz- 5 miteinander schaltbare Kupplungen jeweils gleichzeiliche schwere Beschädigung erleiden können. tig kuppelbar sind. Für bestimmte Anwendungsfälle

Durch die Erfindung soll folglich die Aufgabe ge- ist es zweckmäßig, als Schaltkupplungen für beide

löst werden, zu verhindern, daß bei Kupplungsanord- Wellenstränge Synchronkupplungen zu verwenden,

nungen der soeben kurz dargelegten allgemeinen In diesem Falle können sich, wenn nicht besondere

Bauart die nichtsynchrone Kupplung in eine Schalt- io Maßnahmen ergriffen werden, Schwierigkeiten inso-

stellung gebracht werden kann, in welcher die Stirn- fern ergeben, als nicht sichergestellt werden kann,

flächen der Kupplungszahnkränze aneinander schlei- daß beide Kupplungen genau gleichzeitig und in

fen. Phase miteinander einrücken. Dadurch wird die Ge-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mittels fahr heraufbeschworen, daß nur eine der beiden einer Einrückvorrichtung für Kupplungen der soeben 15 Kupplungen das volle Drehmoment überträgt und dargelegten allgemeinen Bauart dadurch gelöst, daß folglich das ganze zu übertragende Drehmoment nur die nichtsynchrone Kupplung ein zweites Kupplungs- über einen der beiden Wellenstränge übertragen zahnkranzpaar aufweist, das bei ausgerückter Syn- wird, anstatt in der angestrebten Weise auf beide chronkupplung nur eine begrenzte gegenseitige Dreh- parallele Wellenstränge verteilt zu werden,
bewegung ausführen kann und so ausgebildet und ao Aus diesem Grunde wird gemäß der Erfindung nur angeordnet ist, daß es infolge gegenseitiger Anlage in einem der beiden parallelen Wellenstränge eine seiner einander zugekehrten Zahnstirnflächen ein Synchronkupplung und im anderen Wellenstrang Aneinandervorbeischleifen der einander zugekehrten eine nichtsynchrone Kupplung angeordnet, die eine Stirnflächen des ersten Zahnkranzpaares der nicht- verriegelte Verbindung zwischen den beiden Hälften synchronen Kupplung verhindert und daß zwischen 25 ihres Wellenstranges ermöglicht und durch einen der Synchronkupplung und der nichtsynchronen Schaltmechanismus mit der Synchronkupplung des Kupplung eine Triebverbindung besteht, die während anderen Wellenstranges so verbunden ist, daß beide des Einrückvorganges der Synchronkupplung eine Kupplungen jeweils gleichzeitig geschaltet werden, gegenseitige Winkelverdrehung des zweiten Kupp- Als Synchronkupplung wird in solchen Fällen vorlungszahnkranzpaares auf eine Stellung bewirkt, aus 30 zugsweise eine synchrone selbstschaltende Zahnweicher es zusammen mit dem ersten Zahnkranzpaar kupplung mit axial-schraubend verschiebbarer Kuppder nichtsynchronen Kupplung einrückbar ist. lungshälf te verwendet. Kinematisch gesehen sind bei

Die erfindungsgemäße Einrückvorrichtung ergibt einem derartigen Stirnrädergetriebe die jeweils treiin Verbindung mit Kupplungsanordnungen der oben benden Hälften dieser Wellenstränge der treibenden dargelegten allgemeinen Bauart insofern einen we- 35 Welle und die jeweils getriebenen Hälften der beiden sentlichen technischen Fortschritt, als nunmehr bei parallelen Wellenstränge der getriebenen Welle des ausgerückter Synchronkupplung und sich relativ Getriebes zugeordnet. Es handelt sich also bei einer zueinander drehender treibender Welle und getriebe- derartigen Anordnung wiederum um eine solche mit ner Welle, wobei sich naturgemäß auch die Kupp- einer in einem Relativdrehsinn über einen Schraublungszahnkränze der nichtsynchronen Kupplung rela- 40 trieb selbsttätig einrückenden Synchron-Zahnkupptiv zueinander drehen, diese jedoch, solange die Syn- lung zwischen einer treibenden Welle und einer gechronkupplung ganz oder teilweise ausgerückt ist, triebenen Welle und mit einer für eine verriegelte nicht in eine Stellung gelangen können in welcher Verbindung zwischen diesen beiden Wellen einrückihre Stirnflächen aneinander gleiten. Dies deshalb, baren und parallelgeschalteten nichtsynchronen weil eine Verschiebung der Schaltmuffe dadurch ver- 45 Zahnkupplung, deren Kupplungszahnkränze bei aushindert wird, daß die ineinander zugeke'hrten Stirnflä- gerückter Synchronkupplung sich relativ zueinander chen des zweiten Kupplungszahnkranzpaares der drehen können.

nichtsynchronen Kupplung aneinander anstoßen. Da Auch bei einer derartigen Anordnung besteht

die Zahnkränze dieses zweiten Kupplungszahnkranz- genau wie bei der eingangs dargelegten Anordnung

paares mit gleicher Drehzahl umlaufen, findet auch 50 die Gefahr, daß beim Versuch des Einrückens der

kein Aneinandergleiten der Stirnflächen der Zähne nichtsynchfonen Kupplung während relativer Dre-

dieses Zahnkranzpaares statt. Befindet sich die Syn- hung der· treibenden Welle und der getriebenen Welle

chronkupplung in eingerücktem Zustand, so haben die Stirnflächen der Kupplungszahnkränze der nicht-

die Zahnkränze dieses zweiten Kupplungszahnkranz- synchronen Kupplung in schleifende Anlage kommen

paares der nichtsynchronen Kupplung mit Bezug auf- 55 und die Zähne dieser Zahnkränze entweder plötzlich

einander eine solche Phasenlage, daß ihre Zähne in- schwer beschädigt oder mindestens im Laufe der Zeit

einander eingerückt werden können, und folglich stark abgenutzt werden. Auch bei derartigen Anord-

kann die nichtsynchrone Kupplung eingerückt wer- nungen ist also genau wie bei den Anordnungen der

den, weil dann auch die Zähne der Zahnkränze des eingangs dargelegten allgemeinen Bauart die Aufgabe

ersten Kupplungszahnkranzpaares der nichtsynchro- 60 zu lösen, eine Einrückung der nichtsynchronen

nen Kupplung phasenmäßig derart aufeinander aus- Kupplung so lange zu verhindern, als die synchrone

gerichtet sind, daß auch diese Zahnkränze ineinander Kupplung noch nicht eingerückt ist.

einrücken können. In Anwendung der Erfindung auf Kupplungsan-

In Weiterbildung der Erfindung kann bei einer sol- Ordnungen dieser zuletzt dargelegten Bauart wird inchen Einrückvorrichtung die Synchronkupplung so 65 folgedessen diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ausgebildet sein, daß sie in beiden Relativdrehrich- Synchronkupplung und die nichtsynchrone Kupplung tungen der treibenden und der getriebenen Welle in der erwähnten Weise in zueinander parallelen Geüberholen kann, triebezweigen angeordnet sind und daß die Syn-

clironkupplung eine nur bei eingerückter Synchron- rädergetriebe nach F i g. 3 im einen Wellenstrang entkupplung im Sinne einer Verriegelung der Einrück- haltenen Synchronkupplung in größerem Maßstab, stellung verschiebbare Schaltmuffe aufweist, die bei Bei der in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellten

ausgerückter Synchronkupplung infolge gegenseitiger Ausführungsform einer Einrückvorrichtung ist an Anlage einander zugekehrter Zahnstirnflächen von 5 einer treibenden Welle 1 ein radial nach außen ra-Verriegelungszähnen an einer Verschiebung gehin- gender Flansch 2 angeschraubt, an welchem ein dert ist und die über eine Schaltverbindung derart Außenzahnkranz 3 befestigt ist. An einer getriebenen mit der nichtsynchronen Kupplung verbunden ist, Welle 4 ist eine Muffe 5 befestigt, deren Außenumdaß diese selbsttätig eingerückt wird, wenn die fang mit einem Steilgewinde 6 versehen ist, in wel-Schaltmuffe im Sinne einer Verriegelung der Syn- io ches das Innensteilgewinde 7 einer axial-schraubend chronkupplung in der Einrückstellung verschoben verschiebbaren Synchronisiermuffe 8 eingreift, die wird. sich zwischen Axialanschlägen 9 und 10 längs des

Synchronkupplungen mit nur bei eingerückter Syn- Steilgewindes relativ zu der Muffe 5 axial-schraubend chronkupplung im Sinne einer Verriegelung der Ein- verschieben kann. Die Synchronisiermuffe 8 weist rückstellung verschiebbarer Schaltmuffe, die bei aus- 15 einen äußeren Einrückklinkenkranz 11 und einen gerückter Synchronkupplung infolge gegenseitiger Außenzahnkranz 12 auf, und außerdem ist an ihr ein Anlage einander zugekehrter Zahnstirnflächen von nach außen ragender Flansch 13 befestigt, der seiner-Verriegelungszähnen an einer Verschiebung gehin- seits wiederum mit einem Außenzahnkranz 14 versedert ist, sind beispielsweise aus der britischen Patent- hen ist, welch letzterer in einen entsprechenden Inschrift 747 400 an sich bekannt. 20 nenzahnkranz 15 großer Zahnbreite eingreift, der an

Bei der zuletzt dargelegten Ausführungsform der einer Schaltmuffe 16 angeordnet ist, die ihrerseits Erfindung ergibt sich der technische Fortschritt, daß wiederum an einem Muffenteil 17 angeschraubt ist, eine Einrückung der nichtsynchronen Kupplung bei welches unter der Wirkung einer in der Zeichnung teilweise oder ganz ausgerückter Synchronkupplung nicht dargestellten, in eine Außennut 18 des Muffendurch den Umstand verhindert wird, daß die Schalt- 25 teils 17 eingreifenden Schaltgabel axial längs der muffe der Synchronkupplung bis zu deren völliger Muffe 5 verschiebbar ist. Die Schaltmuffe 16 weist Einrückung nicht im Sinne einer Verriegelung ver- einen Innenzahnkranz 19 und einen weiteren Innenschoben werden kann und folglich wegen der Ver- zahnkranz 20 auf, die jeweils in bestimmten Abstänbindung zwischen dieser Schaltmuffe und der Kupp- den beiderseits des Innenzahnkranzes 15 großer lungsmuffe der nichtsynchronen Kupplung auch eine 30 Zahnbreite angeordnet sind. Am Außenzahnkranz 3 Einrückung der nichtsynchronen Kupplung verhin- der Hauptkupplung ist eine Muffe 21 angeschraubt, dert wird. die einen inneren Hilfszahnkranz 22 und einen inne-

Die erfindungsgemäße Einrückvorrichtung wird ren Klinkenzahnkranz 23 aufweist. Die Muffe 5 ist nunmehr nachstehend unter Bezug auf die Zeichnun- mit einem radial nach außen ragenden Flansch 24 gen an Hand ₍ einiger Ausführungsformen im einzel- 35 ausgestattet, an welchem ein Außenzahnkranz 25 annen beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen geordnet ist. stellt dar Es sei zunächst angenommen, daß die Zahnkränze

F i g. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemä- 3, 20 und 19, 25 der nichtsynchronen Kupplung und ßen Einrückvorrichtung zum Einbau in Wellensy- die Zahnkränze 12, 22 der Synchronkupplung aussteme, welche normalerweise in einer Drehrichtung 40 einander ausgerückt seien, wie dies in der oberen umlaufen, und bei welcher die Synchronkupplung in- Hälfte der Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist. nerhalb der nichtsynchronen Kupplung angeordnet Weiter sei angenommen, daß die treibende Welle 1 ist, wobei die obere Hälfte der Figur die nichtsyn- die getriebene Welle 4 überhole und daß die Klinken chrone Kupplung und die Synchronkupplung in aus- H in diesem Betriebszustand über die Klinkenzähne gerücktem Zustand zeigt, während die untere Hälfte 45 der Klinkenverzahnung 23 hinwegratschen. Wird nun der Figur die nichtsynchrone Kupplung und die Syn- versucht, durch Betätigung der Schaltgabel die chronkupplung in eingerücktem Zustand wiedergibt, Schaltmuffe 16 aus der in der oberen Hälfte der

F i g. 2 eine weitere, der in F i g. 1 dargestellten F i g. 1 gezeigten Stellung heraus nach links zu ver-Ausführungsform ähnliche Ausführungsform der er- schieben, so stoßen die linken Stirnkanten des umfindungsgemäßen Einrückvorrichtung zum Gebrauch 50 laufenden Innenzahnkranzes 19 der. nichtsynchronen in Verbindung mit Turbinenrotor-Drehantrieben nied- Kupplung an die rechten Stirnkanten des mit gleicher riger Drehzahl und in Verbindung mit Turbinenwel- Drehzahl umlaufenden Außenzahnkranzes 25 und len, die normalerweise in einer Drehrichtung mit ho- hindern diese Verschiebung der Schaltmuffe 16. Ein her Drehzahl umlaufen, zeitenweise jedoch in entge- Einrücken der Kupplung ist also in diesem Betriebsgengesetztem Drehsinn umlaufen müssen, wobei wie- 55 zustand nicht möglich.

derum die obere Hälfte der Figur die nichtsynchrone Um also die nichtsynchrone Kupplung einrücken

Kupplung und die Synchronkupplung in ausgerück- zu können, muß entweder die treibende Welle 1 so tem Zustand zeigt, während die untere Hälfte der Fi- stark verzögert werden oder die getriebene Welle 4 gur diese Kupplungen in eingerücktem Zustand so stark beschleunigt werden, daß die getriebene wiedergibt, 60 Welle 4 die treibende Welle 1 zu überholen versucht.

F i g. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemä- Beim Durchgang durch den Synchronismus der beißen Einrückvorrichtung in Anwendung auf ein Zahn- den Wellen greifen sodann die Einrückklinken 11 die radgetriebe mit Leistungsverzweigung, wobei in Klinkenzähne des Klinkenzahnkranzes 23 auf, und einem der beiden parallelen Wellenstränge eine Syn- die Synchronisiermuffe 8 wird infolgedessen relativ chronkupplung und in deren anderem eine dazu par- 65 zur Muffe 5 axial-schraubend nach links verschoben, allelgeschaltete nichtsynchrone Kupplung angeordnet so daß der Außenzahnkranz 12 der Synchronisierist, und muffe 8 des Synchronkupplung in Eingriff mit dem Fig. 4 einen Halb-Längsschnitt der bei dem Zahn- Hilfszahnkranz 22 der nichtsynchronen Kupplungs-

hälftel, 2, 3, 21 kommt. Während dieser axialschraubenden Verschiebung der Synchronisiermuffe 8 gleitet deren Außenverzahnung 14 in axialer Richtung entlang der Innenverzahnung 15 großer Zahnbreite der Schaltmuffe 16, und dadurch wird diese Schaltmuffe relativ zur Muffe 5 so weit verdreht, bis in der voll eingerückten Stellung der Synchronisiermuffe 8 die Innenzahnkränze 19 und 20 der Schaltmuffe 16 sich mit Bezug auf ihre Einrükkung in die Außenzahnkränze 25 und 3 der beiden Kupplungshälften der nichtsynchronen Kupplung in der richtigen Phasenlage befinden, so daß nunmehr die Schaltmuffe 16 mittels der Schaltgabel nach links in die Einrückstellung verschoben werden kann. Die Drehmomentübertragung erfolgt nunmehr von der treibenden Welle 1 über die Schaltmuffe 16 zur getriebenen Welle 4, während auf den Hilfszahnkränzen 22, 23 der Synchronkupplung keine Drehmomentbelastung mehr ruht.

Bei der in F i g. 2 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform einer Einrückvorrichtung sei angenommen, daß die Turbinenwelle 30 einer Dampfturbine normalerweise im Sinne eines Vorwärtsantriebes in einer Drehrichtung umlaufe, jedoch im Sinne eines Rückwärtsantriebes zeitenweise in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen solle. Die Turbinenwelle 30 weist einen nach außen ragenden Flansch 31 auf, an welchem ein Außenzahnkranz 32 befestigt ist. An diesem Außenzahnkranz 32 ist wiederum eine Hilfsmuffe mit einem Innenzahnkranz 33 und zwei beiderseits dieses Innenzahnkranzes in axialem Abstand angeordneten Einrückklinkensätzen 34 und 35 angeschraubt. Die Nasen der Einrückklinken 34 und 35 weisen in verschiedene Drehrichtungen. Eine Hohlwelle 36, die mit geringer Drehzahl über ein Zwischengetriebe mittels eines Rotordrehmotors angetrieben werden kann, soll in beiden Drehrichtungen zu betreiben sein. An der Hohlwelle 36 ist eine Muffe 37 befestigt, an deren Außenumfang wiederum ein Steilgewinde 38 angeordnet ist, in welches das Innensteilgewinde 39 einer Synchronisiermuffe 40 eingreift. Die Synchronisiermuffe 40 weist einen Außenzahnkranz 41 auf. An der Synchronisiermuffe 40 ist ein nach außen ragender Flansch 42 angeschraubt, der seinerseits einen Außenzahnkranz 43 aufweist, welcher in einen Innenzahnkranz 44 großer Zahnbreite einer Schaltmuffe 45 eingreift, die ihrerseits längs einer Muffe 46 verschiebbar ist, die wiederum an der Muffe 37 befestigt und mit einem Außenzahnkranz 47 versehen ist. Die Schaltmuffe 45 ist mit einem Innenzahnkranz 48 und einer Außennut 49 versehen, in welch letztere eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltgabel eingreift, die ihrerseits durch federnde Betätigungsmittel betätigt werden kann.

Solange der Rotor-Drehmotor stillsteht und die Dampfturbine umläuft, nimmt die Synchronisiermuffe 40 je nach Drehrichtung der Turbinenwelle 30 eine ihrer Grenzstellungen an jeweils einem von zwei Axialanschlägen 50 bzw. 51 ein. Da die Klinkennasen der Einrückklinken 34 bzw. 35 in entgegengesetzte Richtungen weisen, greift jeweils einer der Klinkenkränze 34 bzw. 35 entsprechend der von der Synchronisiermuffe 40 im Augenblick eingenommenen Grenzstellung den Außenzahnkranz 41 der Synchronisiermuffe auf, und diese verschiebt sich zunächst infolge des Eingriffes des betreffenden Klinkenkranzes und des Außenzahnkranzes 41 und anschließend infolge des gegenseitigen Eingriffes der Zahnkränze 33 und 41 in die jeweils andere Grenzstellung. In dieser jeweils anderen Grenzstellung ratscht der jeweils andere Klinkenkranz über die Zähne des Außenzahnkranzes 41 hinweg, wobei Vorsorge getroffen sein kann, daß ab einer bestimmten Turbinendrehzahl die Klinken des betreffenden Klinkenkranzes durch Zentrifugalkraft von den Zähnen des Außenzahnkranzes 41 abgehoben werden, so daß der Klinkentrieb entlastet wird.

Wird nunmehr der Rotor-Drehmotor eingeschaltet, so daß er die Welle 36 in gleichem Drehsinn, in welchem die Turbinenwelle 30 umläuft, mit geringer Drehzahl in Umdrehung versetzt, und wird gleichzeitig versucht, die Schaltkupplung 45 aus der in der oberen Hälfte der F i g. 2 der Zeichnungen dargestellten Stellung nach links zu verschieben, so stoßen die linken Stirnkanten der Zähne des Innenzahnkranzes 48 der langsam umlaufenden Schaltmuffe 45 an die rechten Stirnkanten der Zähne 47 der mit gleicher Drehzahl umlaufenden Muffe 46 an und verhindern, daß die Schaltmuffe 45 weiter nach links verschoben und somit die Kupplung eingerückt wird. Dadurch wird vermieden, daß die linken Stirnkanten der Zähne der Innenverzahnung 44 großer Zahnbreite an die rechten Stirnkanten der Zähne der mit Turbinenwellendrehzahl umlaufenden Außenverzahnung 32 anstoßen und hierdurch Beschädigungen eintreten.

Wird nunmehr die Turbine verzögert, so greifen die Klinken des Klinkenkranzes, der bisher über die Außenverzahnung 41 hinweggeratscht hat, beispielsweise die Klinken des Klinkenkranzes 35, bei einer bestimmten Drehzahl der Turbinenwelle 30, d.h. beim Durchgang durch Synchronismus, diesen Außenzahnkranz 41 auf und die Synchronisiermuffe 40 wird relativ zur Muffe 37 axial-schraubend beispielsweise nach links verschoben. Erreicht die Synchronisiermuffe 40 die in der unteren Hälfte der F i g. 2 der Zeichnungen dargestellte Stellung der vollständigen Einrückung, so haben auch die Zahnkränze 44 und 48 die zur Einrückung in die Außenzahnkränze 32 und 47 richtige Phasenbeziehung bekommen, und die Schaltmuffe 45 verschiebt sich unter der Wirkung ihrer Schaltgabel nach links, wodurch die nichtsynchrone Kupplung eingerückt und damit das Rotor-Drehgetriebe mit der Turbinenwelle gekuppelt wird, während gleichzeitig eine weitere axial-schraubende Verschiebung der Synchronisiermuffe 40 vermieden wird. Dieser Schaltzustand ist in der unteren Hälfte der F i g. 2 der Zeichnungen dargestellt.

Soll die Kupplung ausgerückt werden, so wird, bevor die Turbinenwelle 30 beschleunigt wird, das Stellzeug der Schaltgabel so betätigt, daß diese die Schaltmuffe 45 nach rechts drängt. Danach wird die Drehmomentbelastung von den Zahnkränzen 32, 34 und 47, 48 sofort weggenommen, die Turbinenwelle 30 beginnt die Rotor-Drehgetriebewelle zu überholen, und die Kupplung kuppelt aus, wobei die einzelnen Kupplungsteile wieder in die in der oberen Hälfte der Fig. 2 dargestellten Stellungen zurücklaufen. Danach wird der Rotor-Drehmotor abgeschaltet.

Soll die Kupplung eingerückt werden, während die Turbinenwelle 30 in einem Drehsinn umläuft, der dem Rückwärtsantrieb entspricht, so wird der Rotor-Drehgetriebemotor auf eine Drehrichtung eingeschaltet, in welcher er die Welle 36 in entsprechen-

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dem Drehsinn antreibt, und sodann wird die zuvor der gegenseitigen Drehrichtung der Hohlwelle 80 beschriebene Folge der einzelnen Schaltvorgänge und der Vorgelegewelle 74 entweder in der einen wiederholt, wodurch die Zahnkränze 32, 44 und 47, Richtung oder in der anderen Richtung axial-schrau-48 beim Durchgang durch den Synchronismus zwi- bend verschoben. Eine Schaltmuffe 90 ist mit der sehen den Drehzahlen der Turbinenwelle 30 und der 5 Synchronisiermuffe 82, beispielsweise durch gegen-Rotor-Drehgetriebewelle 36 ineinander eingerückt seitigen Eingriff entsprechender Innen- und Außenwerden. Zahnkränze, drehfest, jedoch relativ dazu axial ver-

Es wird nunmehr auf die F i g. 3 und 4 der Zeich- schiebbar verbunden. Die Schaltmuffe 90 weist einen nungen Bezug genommen. F i g. 3 zeigt ein Zahnrad- Innenzahnkranz 91 auf, der in einen entsprechenden, übersetzungsgetriebe in Abwicklung, dessen trei- io an der Hohlwelle 83 befestigten Außenzahnkranz 92 bende Welle mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet ist. einrückbar ist. Die Anordnung ist dabei wiederum in Auf der Welle 60 ist ein Ritzel 61 befestigt, welches der bereits oben beschriebenen Weise so getroffen, in zwei gleiche Übersetzungsstirnräder 62 und 63 daß, solange der Zahnkranz 86 der Synchronisiereingreift. Das Stirnrad 62 ist an einem Teil 64 einer muffe 82 aus dem Zahnkranz 87 der Vorgelegewelle geteilten Vorgelegewelle 64, 65 befestigt. Auf dem 15 80 ausgerückt ist, die in F i g. 4 der Zeichnungen Hn-Vorgelegewellenteil 64 ist eine Kupplungsmuffe 66 ken Stirnkanten der Zähne des Innenzahnkranzes 91 mit gerader Kupplungsinnenverzahnung 68 und au- der Schaltmuffe 90 an die rechten Stirnkanten der ßerer Gabelnut 67 in Achsrichtung verschiebbar. Die Zähne des Außenzahnkranzes 92 anstoßen und somit Kupplungsinnenverzahnung 68 der Muffe 66 greift in eine Verschiebung der Schaltmuffe 90 im Sinne einer eine Kupplungsaußenverzahnung 69 ein, die am 20 Einrückung nicht möglich ist. In eine Gabelnut 93 Außenumfang einer auf dem Wellenteil 64 befestig- der Schaltmuffe 90 greift eine Schaltgabel 94 ein, die ten Scheibe gebildet ist. Die andere Vorgelegewellen- den einen Arm eines doppelseitigen Hebels 95 bildet, hälfte 65 weist eine ähnliche Scheibe auf, an deren dessen Schwenkachse mit der Bezugsziffer 96 be-Außenumfang ein entsprechender Kupplungsaußen- zeichnet ist und dessen anderen Hebelarm eine zahnkranz 70 gebildet ist. Ein auf der Vorgelegewel- 35 Schaltgabel 97 bildet, die ihrerseits in die Gabelnut lenhälfte 65 befestigtes Ritzel 71 greift, wie in F i g. 3 67 der Kupplungsmuffe 66 eingreift.
in gestrichelten Linien angedeutet ist, in ein Stirnrad "Das Stirnrad 63 steht außerdem mit einem Um-72 ein, welches auf einer getriebenen Welle 73 befe- kehrrad 98 in Eingriff, welches auf einer Hohlwelle stigtist. 99 befestigt ist, die ihrerseits eine Umkehrwelle 100

Das Stirnrad 63 ist auf einer Vorgelegewelle 74 30 umgibt, auf welcher ein Umkehrritzel 101 befestigt befestigt, auf der außerdem das Pumpenrad 75 einer ist, welches wiederum mit dem Getrieberad 72 der Vorwärts-Flüssigkeitsströmungskupplung befestigt getriebenen Welle in Eingriff steht. Auf der Umkehrist, deren Arbeitskammer im dargestellten Fall mit- welle 100 ist außerdem das Turbinenrad 102 einer tels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe Rückwärts-Flüssigkeitsströmungskupplung befestigt, wahlweise gefüllt oder entleert werden kann, wäh- 35 deren Gehäuse 103 und deren Pumpenrad 104 auf rend eine Regelung des jeweiligen Füllungsgrades der Hohlwelle 99 befestigt sind. Auch die Rückder Arbeitskammer mittels eines verstellbaren wärts-Flüssigkeitsströmungskupplung weist eine Schöpfrohres 76 möglich ist. Am Ende der Vorgele- wahlweise füllbare und entleerbare Arbeitskammer gewelle 74 ist eine Scheibenbremse 77, 78 befestigt, auf, deren Flüssigkeitsinhalt im dargelegten Fall wiedie dazu dient, im Bedarfsfalle das System der trei- 40 derum mittels eines verstellbaren Schöpfrohres 105 benden Welle mit Bezug auf das System der jeweils regelbar ist.

getriebenen Welle zu verzögern. Am Turbinenrad 79 Die zwischen der Vorgelegewelle 74 und der

der Vorwärtsströmungskupplung ist eine Hohlwelle Hohlwelle 80 angeordnete, in F i g. 4 der Zeichnun-

80 befestigt, welche die Vorgelegewelle 74 umgibt gen dargestellte und oben beschriebene synchrone

und an welcher ein Ritzel 81 befestigt ist, welches 45 selbstschaltende Zahnkupplung wirkt umgekehrt,

ebenfalls mit dem Stirnrad 72 in Eingriff steht. Zur d. h. sie hat das Bestreben, unter der Wirkung des

gegenseitigen Kupplung bzw. Trennung der Hohl- Treibmoments der treibenden Welle 60 auszurücken,

welle 80 und der Vorgelegewelle 64 dient eine syn- d. h., sie rückt dann aus, wenn die Vorgelegewelle 64

chrone selbstschaltende Zahnkupplung. Diese, in die Hohlwelle 80 überholt, und rückt dann ein, wenn

F i g. 4 der Zeichnungen im einzelnen dargestellte 50 die Hohlwelle 74 die Vorgelegewelle 80 im normalen

Kupplung, weist eine Synchronisiermuffe 82 auf, die Drehsinn zu überholen sucht.

relativ zu einer Hohlwelle 83 axial-schraubend ver- Die zwischen den einander zugehörigen Vorgeleschiebbar ist, welch letztere ihrerseits wiederum fest gewellenteilen 64 und 65 angeordnete Schaltkuppmit dem Stirnrad 63 und der Vorgelegewelle 64 ver- lung hat die gleiche Zähnezahl wie die der Vorgelebunden ist. Die axial-schraubende Verschiebbarkeit 55 gewelle 74 zugeordnete synchrone selbstschaltende der axial-schraubend verschiebbaren Synchronisier- Zahnkupplung. Die Drehzahl der Vorgelegewelle 74 muffe 82 ist durch Axialanschläge 84 und 85 be- ist die gleiche wie diejenige der zweigeteilten Vorgegrenzt. Am Außenumfang der axial-schraubend ver- legewelle 64, 65.

schiebbaren Synchronisiermuffe 82 ist ein Außen- Für den Fall, daß die beiden Vorgelegewellen 64, zahnkranz 86 gebildet, der in einen Innenzahnkranz 60 65 einerseits und 74 andererseits mit Bezug auf eine 87 ein- und ausrückbar ist, welch letzterer an der bestimmte Drehzahl der treibenden Welle 60 mit verHohlwelle 80 befestigt ist. Außerdem weist die schiedener Drehzahl umlaufen sollen, ist es notwenaxial-schraubend verschiebbare Synchronisiermuffe dig, daß jeweils das Produkt aus Zähnezahl der einen 82 einen Klinkensatz 88 auf, der mit einem Innen- Kupplung mal der Drehzahl der zugehörigen Vorgeklinkenzahnkranz 89 zusammenwirkt, welch letzterer 6₅ legewelle gleich dem Produkt der Zähnezahl der anin der Nähe des Innenzahnkranzes 87 an der Hohl- deren Kupplung mal der Drehzahl der zugehörigen welle 80 befestigt ist. Dadurch wird das axial-schrau- Vorgelegewelle ist. Diese Beziehung gilt selbstverbend verschiebbare Synchronisiermuffe 82 je nach ständlich auch für weitere zuschaltbare Vorgelege-

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wellen, sofern in einem derartigen Getriebe mit Lei- daß die Einrückklinken 88 der synchronen selbststungsverzweigung noch weitere Übertragungswege schaltenden Zahnkupplung die Klinkenzähne des vorgesehen sein sollen. ■ Klinkenzahnkranzes 89 aufgreifen und die axial-

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: schraubend verschiebbare Synchronisiermuffe 82 Befindet sich die Anordnung zunächst in neutraler 5 sich folglich axial-schraubend verschiebt, wodurch Schaltstellung, so sind die Arbeitskammern der bei- ihr Außenzahnkranz 26 in den Innenzahnkranz 87 den Flüssigkeitsströmungskupplungen gefüllt, und die einrückt. Infolge dieser axial-schraubenden Verschiebeiden Schaltkupplungen 69, 70 und 82, 92 sind aus- bung der Schaltmuffe 90 relativ zur Vorgelegewelle gerückt. Wird die auf die treibende Welle 60 arbei- 74 findet auch eine entsprechende Drehung dieser tende Antriebsmaschine, beispielsweise eine Gastur- io Schaltmuffe statt, so daß nunmehr die Zähne des bine, angelassen und auf Leerlauf eingestellt, so wird Zahnkranzes 91 in die Zähne des Zahnkranzes 92 sowohl über das Ritzel 81 und die Hohlwelle 80 so- einrücken können und die Schaltmuffe 90 sich unter wie über die dazugehörige Flüssigkeitsströmungs- der Wirkung des federnden Stellzeuges so verschiekupplung 75, 79, als auch über die Flüssigkeitsströ- ben kann, daß eine solche Einrückung des Zahnkranmungskupplung 102, 104 auf die getriebene Welle 73 15 zes 91 in den Zahnkranz 92 stattfindet, und damit Drehmoment übertragen, und diese bleibt trotzdem in die synchrone selbstschaltende Zahnkupplung in ih-Ruhe, weil die über die beiden Flüssigkeitsströ- rer eingerückten Stellung verriegelt und in der Lage mungskupplungen auf die Welle 73 übertragenen ist, zwischen der Vorgelegewelle 74 und der Hohl-Drehmomente im wesentlichen gleich groß und in welle 80 unmittelbar Drehmoment zu übertragen. In entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind. 20 dem Augenblick, in welchem die Zähne des Zahn-

Beim Manövrieren auf Vorwärtsfahrt, Stop oder kranzes 86 voll zwischen die Zähne des Zahnkranzes Rückwärtsfahrt wird die Leistung der Antriebstur- 87 eingerückt sind, befinden sich auch die Zähne des bine auf etwa 50 % der Maximalleistung begrenzt. Innenzahnkranzes 68 der mit der zweigeteilten Vor-

Beim Vorwärtsmanöver wird die Arbeitskammer gelegewelle 64, 65 zusammenwirkenden Schaltkuppder Rückwärtsströmungskupplung 102, 104 entleert, 25 lung in der richtigen Phasenlage, um zwischen die so daß sich über die Vorwärtsströmungskupplung 75, Zähne des Außenzahnkranzes 70 eingerückt werden 79 und das Ritzel 81 mit Bezug auf die getriebene zu können. Infolgedessen wird, wenn die Schaltmuffe Welle 73 ein Antrieb mit geringer Drehzahl in Vor- 90 sich axial im Sinne einer Verriegelung der synwärtsdrehrichtung ergibt. chronen selbstschaltenden Zahnkupplung verschiebt,

Beim Rückwärtsmanöver wird die Vorwärtsströ- 30 auch der doppelarmige Hebel 95 genügend weit vermungskupplung 75, 79 entleert, und die Arbeitskam- schwenkt, um die mit der Schaltmuffe 66 zusammenmer der Vorwärtsströmungskupplung 102, 104 wird wirkende Schaltgabel 98 so weit axial zu verschiegefüllt, so daß nunmehr die getriebene Welle 73 mit ben, daß die Kupplungszahnkränze 68 und 70 ineingeringer Drehzahl im Rückwärtsdrehsinn angetrieben ander einrücken können und die beiden Teile 64 und wird. Während des Manövrierens bleibt die syn- 35 65 der zweigeteilten Vorgelegewelle nunmehr treichrone selbstschaltende Zahnkupplung ausgerückt, bend miteinander verbunden sind. Sodann wird die weil infolge des in der Vorwärtsströmungskupplung Scheibenbremse 77, 78 mittels eines in der Zeich-75, 79 auftretenden Schlupfes die Hohlwelle 80 mit nung nicht dargestellten Steuerschiebers selbsttätig niedrigerer Drehzahl umläuft als die Vorgelegewelle gelöst. Zwischen der treibenden Welle 60 und der ge-64, während beim Rückwärtsmanöver wegen der 40 triebenen Welle 73 sind nunmehr zwei parallele Rückwärtsdrehung des Stirnrades 72 auch das Ritze] Ubertragungszweige hergestellt, die im wesentlichen 81 im Rückwärtsdrehsinn umläuft. Wegen ihrer Ver- in gleichem Maße das zu übertragende Drehmoment bindung über den Doppelhebel 95 bleibt auch die übernehmen. Wenn also die Leistung der Antriebs-Schaltkupplung 69, 70 während des Manövrierens turbine auf Maximalleistung erhöht wird, tritt trotzausgerückt. 45 dem durch die über die treibende Welle 60 in das

Soll im Sinne einer Ausnutzung der maximalen Übersetzungsgetriebe eingeleitete größere Leistung Antriebsturbinenleistung und der Ausschaltung des im Vorwärtsdrehsinne in diesen beiden Ubertrain der Vorwärtsströmungskupplung auftretenden gungszweigen keine höhere als die normale Drehmo-Schlupfes das System im Vorwärtsdrehsinn über die mentbelastung auf.

beiden Ubertragungszweige des Übersetzungsgetrie- 50 Beim Übergang von »Vollkraft voraus« auf bes im direkten Gang angetrieben werden, so wird »Marschfahrt voraus« wird die Leistung der Andas Übersetzungsgetriebe durch Auffüllung der Vor- triebsturbine zunächst bei gefüllter Vorwärtsströwärtsströmungskupplung 75, 79 und Entleerung der mungskupplung auf Leerlauf herabgedrosselt, an-Rückwärtsströmungskupplung 102, 104 zunächst auf schließend das federnde Stellzeug des doppelarmigen Vorwärtsfahrt eingestellt und gleichzeitig die Schalt- 55 Hebels 95 im Sinne einer Ausrückung der Schaltmuffe 90 der synchronen selbstschaltenden Zahn- muffe 90 und daraufhin die Wellenbremse 77, 78 kupplung mittels eines auf den Doppelhebel 95 wir- lange genug betätigt, um das Antriebsmoment von kenden, in der Zeichnung nicht dargestellten federn- der Schaltmuffe 90 wegzunehmen. Dadurch kann den Stellzeuges in eine Richtung gedrängt, in welcher sich die Schaltmuffe 90 unter der Wirkung des der Zahnkranz 91 in den Zahnkranz 92 einrücken 60 federnden Stellzeuges in Ausrückstellung verschiewürde. Dieses Einrücken kann jedoch im Augenblick ben, und der doppelarmige Hebel 95 wird entsprenoch nicht stattfinden, weil die Stirnkanten dieser chend verschwenkt, wodurch er die Schaltkupplung beiden Zahnkränze aneinander anstoßen. Nunmehr 69, 70 ebenfalls ausrückt. Nunmehr wird die Anwird die Leistung der Antriebsturbine für einen kur- triebsturbine wieder auf volle Leistung geschaltet, zen Augenblick vermindert und gleichzeitig die WeI- 65 wobei die axial-schraubend verschiebbare Synchronilenbremse 77, 78 angelegt, so daß die Drehzahl der siermuffe 82 der synchronen selbstschaltenden Vorgelegewelle 74 mit Bezug auf diejenige der Hohl- Zahnkupplung sich selbsttätig axial-schraubend in welle 80 vermindert wird, und dies hat zur Folge, Ausrückstellung verschiebt und der Antrieb der ge-

triebenen Welle 73 durch die Gasturbine wieder über die Vorwärtsströmungskupplung erfolgt.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß durch die Verschiebung der Schaltmuffe 90 in die ausgerückte Stellung gleichzeitig eine selbsttätige Lösung der Wellenbremse 77, 78 erfolgt. Diese Bremse kann

die Form einer druckmittelbetätigten Scheibenbremse haben, wie dies in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Die Wellenbremse 77, 78 muß kräftig genug bemessen sein, um jeweils während ihrer kurzen Betätigungsperioden die aufzunehmende Bewegungsenergie verarbeiten zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. chronkupplung in der Einrückstellung verschoben wird (F i g. 3).

   Patentansprüche:

   1. Einrückvorrichtung für eine in einem Relativdrehsinn über einen Schraubtrieb selbsttätig

   einrückende Synchron-Zahnkupplung zwischen io Die Erfindung betrifft eine Einrückvorrichtung für einer treibenden Welle und einer getriebenen eine in einem Relativdrehsinn über einen Schraub-Welle, mit einer für eine verriegelte Verbindung trieb selbsttätig einrückende Synchron-Zahnkuppzwischen diesen beiden Wellen einrückbaren und lung zwischen einer treibenden Welle und einer geparallelgeschalteten nichtsynchronen Zahnkupp- triebenen Welle, mit einer für eine verriegelte Verlung, deren Kupplungszahnkränze bei ausgerück- 15 bindung zwischen diesen beiden Wellen einrückbaren ter Synchronkupplung sich relativ zueinander und parallelgeschalteten nichtsynchronen Zahnkuppdrehen können, dadurch gekennzeich- lung, deren Kupplungszahnkränze bei ausgerückter net, daß die nichtsynchrone Kupplung ein zwei- Synchronkupplung sich relativ zueinander drehen tes Kupplungszahnkranzpaar (19, 25; 47, 48) können.

   aufweist, das bei ausgerückter Synchronkupplung 20 Kupplungsanordnung der genannten Art sind bei-

   nur eine begrenzte gegenseitige Drehbewegung spielsweise aus der britischen Patentschrift 354 711

   ausführen kann und so ausgebildet und angeord- bekannt

   net ist, daß es infolge gegenseitiger Anlage seiner Die Synchronkupplung dieser bekannten Kuppeinander zugekehrten Zahnstirnflächen ein An- lungsanordnung ist eine zwischen die treibende Welle einandervorbeischleifen der einander zugekehrten 25 und die getriebene Welle geschaltete synchrone selbst-Stirnflächen des ersten Zahnkranzpaares (3, 20) schaltende Zahnkupplung. Diese Synchronkupplung der nichtsynchronen Kupplung verhindert und weist eine axial-schraubend verschiebbare Kuppdaß zwischen der Synchronkupplung und der lungshälfte auf, deren Innensteilgewinde in ein entnichtsynchronen Kupplung eine Triebverbindung sprechendes Außensteilgewinde der getriebenen (14, 15) besteht, die während des Einrückvor- 30 Welle eingreift. Beim Durchgang der treibenden gangs der Synchronkupplung eine gegenseitige Welle und der getriebenen Welle durch den Dreh-Winkelverdrehung des zweiten Kupplungszahn- synchronismus in einem Relativdrehsinn bewirkt ein kranzpaares auf eine Stellung bewirkt, aus wel- Ratschengesperre eine axial-schraubende Verschiecher es zusammen mit dem ersten Zahnkranzpaar bung der axial-schraubend verschiebbaren Kuppder nichtsynchronen Kupplung einrückbar ist 35 lungshälfte relativ zu der getriebenen Welle, wodurch (Fig. 1 und2). ein Kupplungszahnkranz der axial-schraubend ver-

   2. Einrückvorrichtung nach Anspruch 1, da- schiebbaren Kupplungshälfte in genauen Eingriff mit durch gekennzeichnet, daß die Synchronkupplung einem Kupplungszahnkranz der treibenden Welle (30, 31, 33, 34, 35/36 ... 41) so ausgebildet ist, kommt. Parallel zu der Synchronkupplung ist eine daß sie in beiden Relativdrehrichtungen der trei- 40 nichtsynchrone Kupplung geschaltet, die eine Kuppbenden (30) und der getriebenen Welle (36) lungsmuffe aufweist, welche längs der getriebenen überholen kann (F i g. 2). Welle axial verschiebbar ist und einen Zahnkranz

   3. Einrückvorrichtung für eine in einem ReIa- aufweist, welcher in einen weiteren Zahnkranz eintivdrehsinn über einen Schraubtrieb selbsttätig rückbar ist, welch letzterer an der treibenden Welle einrückende Synchron-Zahnkupplung zwischen 45 befestigt ist. Der Zweck dieser nichtsynchronen einer treibenden Welle und einer getriebenen Kupplung ist eine Verriegelung der Gesamtanord-Welle mit einer für eine verriegelte Verbindung nung in eingerücktem Zustand, in welchem Drehmozwischen diesen beiden Wellen einrückbaren und ment in beiden Drehrichtungen übertragen werden parallelgeschalteten nichtsynchronen Zahnkupp- kann. Ein anderer Grund, bei derartigen Kupplungslung, deren Kupplungszahnkränze bei ausgerück- 50 anordnungen eine nichtsynchrone'Kupplung vorzuseter Synchronkupplung sich relativ zueinander hen besteht darin, daß man der nichtsynchronen drehen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung mit verhältnismäßig geringem technischem Synchronkupplung (82, 83, 86, 87, 88) und die Aufwand eine robustere Konstruktion geben kann als nichtsynchrone Kupplung (86, 87, 82, 90, 91, 92; der Synchronkupplung. Es wird also in diesem Falle 66, 67, 68, 69, 70) in zueinander parallelen Getrie- 55 angestrebt, die Synchronkupplung zu entlasten, bezweigen (81,63; 62,65,71) angeordnet sind und Außerdem ist es bei der nichtsynchronen Kupplung daß die Synchronkupplung eine in an sich be- auch leichter, die Anordnung so zu treffen, daß das kannter Weise nur bei eingerückter Synchron- zu übertragende Drehmoment über Elemente überkupplung im Sinne einer Verriegelung der Ein- tragen wird, die mit Bezug auf die Kupplungsachse rückstellung verschiebbare Schaltmuffe (90, 91, 60 auf einem möglichst großen Radius liegen.

   93) aufweist, die bei ausgerückter Synchronkupp- Drehen sich bei einer Kupplungsanordnung der

   lung infolge gegenseitiger Anlage einander züge- soeben kurz dargelegten bekannten Art die treibende

   kehrter Zahnstirnflächen von Verriegelungszäh- Welle und die getriebene Welle relativ zueinander, so

   nen (91, 92) an einer Verschiebung gehindert ist drehen sich auch die Kupplungszahnkränze der

   und die über eine Schaltverbindung (92) derart 65 nichtsynchronen Kupplung relativ zueinander. Wird

   mit der nichtsynchronen Kupplung verbunden ist, unter solchen Betriebsbedingungen versucht, die

   daß diese selbsttätig eingerückt wird, wenn die nichtsynchrone Kupplung einzurücken, indem die

   Schaltmuffe im Sinne einer Verriegelung der Syn- Kupplungsmuffe entsprechend verschoben wird, so