DE1600074C - Formschlüssig kraftübertragende Wellenkupplung, die mit einer synchronisierenden Reibkupplung baulich vereinigt ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine formschlüssig kraftübertragende Wellenkupplung, die mit einer die beiden Kupplungskränze der Formschlußkupplung synchronisierenden Reibkupplung baulich vereinigt ist, mit einer Einrückvorrichtung, bestehend aus einer der Formschlußkupplung und der Reibkupplung gemeinsamen axial verschieblichen Schaltmuffe, deren Schaltbewegung die Reibkupplung und die Formschlußkupplung nacheinander einrückt, sowie einem Gesperre, das die Einrückbewegung des verschieblichen Kupplungskranzes der Formschlußkupplung sperrt, ferner einer Steuerungsvorrichtung, die die Drehzahlen des an- und abtriebsseitigen Kupplungskranzes der Formschlußkupplung vergleicht und bei angenäherter Drehzahlgleichheit die Sperre löst.

Bekanntlich treten beim Einrücken von Klauenkupplungen, deren primärer Teil mit einer treibenden Welle und deren sekundärer Teil mit einer stillstehenden Welle verbunden ist, Stöße auf, die zu Zierstörungen führen. Bekannte Kupplungen mildern beim Kuppeln stoßartige Beanspruchungen oder vermeiden sie. In der deutschen Patentschrift 1161729 ist eine ein- und ausrückbare Formschlußkupplung zum Kuppeln einer sich drehenden, treibenden Welle mit einer stillstehenden getriebenen Welle beschrieben, die aus einer schlupffähigen Beschleunigungskupplung und einer ein- und ausrückbaren, formschlüssig kraftübertragenden Betriebskupplung besteht. Nachdem die getriebene Welle durch die schlupffähige Beschleunigungskupplung auf die Drehzahl der treibenden Welle beschleunigt worden ist, wird die formschlüssig kraftübertragende Betriebskupplung eingerückt.

Eine in der deutschen Patentschrift 334445 beschriebene Vorrichtung zum Einrücken von Klauenkupplungen weist eine Drehzahlvergleichseinrichtung auf mit zwei Nocken, die auf den zu verbindenden Wellen sitzen. Solange die Nocken in ungleichen Stellungen umlaufen, bleibt die Kupplung ausgerückt. Erst wenn die Nocken synchron oder nahezu synchron laufen, wird die Kupplung hydraulisch eingerückt.

Bei einer anderen ein- und ausrückbaren Wellenkupplung nach der deutschen Patentschrift 640 167 ist eine Klauenkupplung mit einem das Einrücken verhindernden Riegeigesperre versehen, das durch eine Drehzahlvergleichseinrichtung gelöst wird und das Einrücken der Kupplung freigibt, wenn die treibende und die getriebene Welle mit gleicher Drehzahl laufen. Die Drehzahlvergleichseinrichtung besteht aus einem kippbar angeordneten Taster in Gestalt eines Schleifschuhes, der mit der einen Kupplungshälfte umläuft und an einer Gleitfläche der anderen Kuppliingshälfte schleift.

Auch bei den üblichen sperrsynchronisierten Zahnkupplungen, beispielsweise nach der britischen Patentschrift 738 860, ist das Einrücken der Kupplung so lange gesperrt, bis Gleichlauf herrscht. Erst dann löst sich die Sperre und gibt das Einrücken der Kupplung frei.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Wellenkupplung der obengenannten Gattung zu schaffen, bei der alle Teile der Drehzahlvergleichs-, Sperr- und Einrückvorrichtung baulich derart ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, daß die beim Einrücken aufeinanderfolgenden Funktionen selbsttätig ablaufen.

Dies wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale erreicht:

a) Die Formschlußkupplung besteht aus zwei Klauenkränzen mit nur in einer Drehrichtung

mitnehmenden Abweisklauen;

b) die Reibkupplung und die Formschlußkupplung verbinden lösbar zwei koaxiale Wellen, wobei die zum Ein- oder Ausrücken axial verschiebliehen Hälften beider Kupplungen über eine gemeinsame trommeiförmige Nabe mit der einen Welle und die keine Schaltbewegung ausführenden Kupplungshälften beider Kupplungen über eine gemeinsame Nabe mit der anderen Welle drehfest verbunden sind;

c) zwischen einer den beiden Kupplungen gemeinsamen Schaltscheibe und dem ein- und ausrückbaren Kupplungsreibring der Reibkupplung sind Federn vorgesehen, die bei Bewegung der Schalt-

scheibe im Einrücksinn gespannt werden;

d) zwischen der Schaltscheibe und dem ein- und ausrückbaren Klauenkranz der Formschlußkupplung sind weitere Federn vorgesehen, die ebenfalls bei Bewegung der Schaltscheibe im Einrücksinn gespannt werden;

e) mit dem ein- und ausrückbaren Klauenkranz der Formschlußkupplung ist eine kreisringförmige Sperrscheibe drehfest verbunden, die mittels

eines an ihr ausgebildeten Sperrzahnes mit einem Sperrzahn an einer gegen Federkraft axial verschieblichen Sperrhülse derart zusammenwirkt, daß die Einrückbewegung des ein- und ausrückbaren Klauenkranzes gegenüber der trommel-

förmigen Nabe in der Synchronisierungsstellung gesperrt ist;

f) die Sperrhülse trägt eine federbelastete Klinke, die in der Synchronisierungsstellung der Kupplungsteile in einen aus Sägezähnen gebildeten Zahnkranz eines Kronenrades eingerückt ist;

g) für die axial verschiebliche Führung der Sperrhülse ist ein Führungsbolzen vorgesehen, welcher mit der einen Kupplungsnabe verbunden ist, so daß er deren Rotationsbewegung mitmacht, während das Kronenrad über eine zu den Kupplungswellen parallele Vorlegewelle und Zahnrädervorgelege mit der anderen Kupplungsnabe in Antriebsverbindung steht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung dient ein pneumatisches Steuer- und Sperrorgan zum Ein- und Ausrücken der Wellenkupplung.
Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung erläutert, die in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung darstellt.

Die kombinierte formschlüssige kraftübertragende Wellenkupplung enthält eine trommeiförmige Nabe 1 mit inneren Keilen 2. Auf den Keilen gleiten längsverschiebbar eine Schaltscheibe 3, ein verschiebbarer Klauenkranz 4 und ein verschiebbarer Kegel 5. Ein fester Kegel 6, der Stiftschrauben 7 trägt, welche als Führungsstifte für Federn 8 dienen, ist starr mit der trommeiförmigen Nabe 1 verbunden. Der ver-. schiebbare Klauenkranz 4 trägt Stiftschrauben 9, die Federn 10 führen. Die Stiftschrauben.9 sind mit einer" Sperrscheibe 11 verbunden, die einen Sperrzahn 12

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aufweist. In der trommeiförmigen Nabe 1 sind Stift- · während des Einrückvorganges unter der Wirkung

schrauben 13 eingedreht, die als Führungsstifte für der Federn 10 nach links. Gleichzeitig wird auch die

. Federn 14 dienen. Sperrscheibe 11 in Linksrichtung verstellt. Er drückt

Die trommeiförmige Nabe 1 steht in drehfester mit seinem Sperrzahn 12 auf einen Sperrzahn 33«

Verbindung mit einer Antriebswelle 15 der Wellen-¹ 5 und verschiebt ihn gegen die Wirkung von Federn 32

kupplung, die ihrerseits über ein Zahnradpaar 16, 17 auf Achsen31 bis zum Anschlag gegen die Stirnfläche

mit einer Motorwelle 18 gekuppelt ist, von der die der trommeiförmigen Nabe 1. Die weitere Bewegung

Wellenkupplung angetrieben wird (der Motor ist in der Sperrscheibe H und des mit ihm verbundenen

der Zeichnung nicht dargestellt). Klauenkranzes4 wird eingestellt, wobei zwischen dem

Auf Keilen 20 einer angetriebenen Welle 19 ist ein io verschiebbaren4 und der festen Hälfte 22 der Klauen-Doppelkegel 21 mit Reibbelägen drehfest angeordnet. kränze noch ein gewisses Spiel verbleibt, d. h., die Ein fester Klauenkranz 22 sitzt starr auf der ge- Klauenkupplung wird noch nicht eingerückt,
triebenen Welle 19 und trägt Stiftschrauben 23, die Das Zahnrad 29 läuft in der gleichen Drehrichtung als Führungsstifte für Federn 24 dienen. wie die Abtriebswelle 19. Das Übersetzungsverhältnis

Die getriebene Welle 19 trägt ein Zahnrad 25, das 15 zwischen den Zahnrädern 29, 25 ist aber so gewählt, über ein Zahnrad 26, eine Welle 27 und ein Zahnrad daß das Zahnrad 29 und die Abtriebswelle 19 nur 28 mit einem Zahnrad 29 gekoppelt ist, welches frei dann synchron laufen, wenn die angetriebene Welle ■ auf der Antriebswelle 15 läuft. Am Zahnrad 29 ist 19 in ihrer Drehzahl gegenüber der antreibenden ein Fühlorgan in Form eines Kronenrades 30 starr Welle 15 um einen Betrag zurückbleibt, der zum Zuangebracht, ao sammenkuppeln der verschiebbaren 4 und der festen

Auf Führungsbolzen 31, welche in der trommel- Hälfte 22 der Klauenkränze zulässig ist. Bleibt die

förmigen Nabe 1 eingedreht sind, und als Führungs- Drehzahl der angetriebenen Welle 19 gegenüber der

stifte für Federn 32 dienen, sind Teile der Schalt- Antriebswelle 15 um einen Betrag zurück, der den

vorrichtung angeordnet, zu denen ein Sperrzahn 33 α erwähnten zulässigen Drehzahlunterschied über-

mit darauf angeordneten, mit Federn 35 belasteten 35 schreitet, so laufen das Zahnrad 29 und das mit

Klinken 34 gehören. diesem starr verbundene Kronenrad 30 langsamer als

An der Schaltscheibe 3 sind Augen angeordnet, in die Antriebswelle 15. Ist jedoch die Drehzahl der an-

denen Achsen von Winkelhebeln 36 gelagert sind, die getriebenen Welle der Kupplung gegenüber ihrer An-

mit ihrem einen Ende über Laschen 37 an die triebsdrehzahl um den Betrag niedriger, der kleiner

trommeiförmige Nabe 1 angelenkt sind. Das andere 30 als der zulässige Wert ist (gegebenenfalls laufen die

Ende von Winkelhebeln 36 ist kugelförmig ausgebildet Antriebs- und getriebene Welle der Wellenkupplung

und greift in eine Ringnut einer Schaltmuffe 38 ein. mit gleicher Drehzahl), so überholt das Zahnrad 29

Die letztere sitzt lose auf einer Kolbenstange 39 eines samt Kronenrad 30 die treibende Welle 15.

Stellmotors 40, der einen doppeltwirkenden Zylinder Während der Verschiebung des Sperrzahnes 33 a

mit Räumen 41 und 42 besitzt. 35 bis zum Anschlag gegen die Stirnfläche der trommel-

Die beschriebene Kupplung hat folgende Wirkungs- förmigen Nabe 1 versucht die Klinke 34 zwischen die

weise: Zähne des Kronenrades 30 einzugreifen. Der Ab-

Zum Einlegen der Kupplung leitet man Druckluft schrägungssinn der Kronenradzähne ist aber so gein den Raum 41 des Stellmotors 40. Dadurch ver- wählt, daß im Falle, daß das Kronenrad 30 langsamer schiebt sich der Kolben samt Kolbenstange 39 in die 40 als die Antriebswelle 15 läuft (d. h. wenn der Drehlinke Endstellung. Die auf der Kolbenstange 39 sit- zahlunterschied zwischen der treibenden und der zende Schaltmuffe 38 wird hierbei nach links verstellt getriebenen Kupplungswelle den zulässigen Wert und dreht die Winkelhebel 36 um ihre Achsen. überschreitet), die Klinke 34 lediglich um ihre Achse

Über die Laschen 37 wird die Bewegung der Win- schwingt und die Feder 35 periodisch spannt. Der kelhebel 36 auf die Schaltscheibe 3 übertragen, die 45 Sperrzahn 33a bleibt währenddessen durch die Kraftdadurch ihre linke Endstellung einnimmt. Hierbei wirkung der Feder 35 und der an der Klinke 34 von bilden die Laschen 37 und die daran anschließenden seiten des Kronenrades 30 angreifenden Reibungs-Arme des Winkelhebels 36 einen stumpfen Winkel, kraft gegen die Seitenfläche des Sperrzahnes 12 der dessen Scheitel zur Kupplungsachse weist. Hierdurch Sperrscheibe 11 gedrückt und wird gegen eine Verwird erreicht, daß die auf der Schaltscheibe 3 einwir- 50 drehung um die Achse 31 festgehalten,
kenden Federn 8, 10, 14 die Schaltmuffe 38 und die Steigt jedoch die Drehzahl des Kronenrades über damit verbundene Kolbenstange 39 samt Kolben über die Drehzahl der Antriebswelle 15 an (d. h. geht der die Winkelhebel 36 im Sinne ihrer Weiterbewegung Drehzahlunterschied zwischen der treibenden 15 und nach links zu betätigen versuchen. Diese Weiterbewe- der getriebenen Welle 19 unter den für das Einrücken gung wird aber durch das" Gehäuse des Stellmotors 40 55 der Wellenkupplung zulässigen Wert zurück), so bebegrenzt. Jetzt kann die Druckluft aus dem Raum 41 tätigen die Zähne des Kronenrades 30 die Klinke 34 des Stellmotors entweichen, ohne daß die Kupplung gegen die Zugkraft der Feder 35, drehen den Sperrdadurch ausgerückt wird. zahn 33a um die Achse 31 und stellen ihn gegen den

Die Federn 8, die auf den verstellbaren Kegel 5 Ausschnitt in der Sperrscheibe 11 ein. Hierdurch vereinwirken, treiben diesen nach links bis zur Beruh- 60 schiebt sich die Sperrscheibe 11 und des mit ihm verrung mit einem Doppelkegel 21, wonach dieser gegen bundenen Klauenkranzes 4 unter der Wirkung der die Wirkung einer Feder 24 ebenfalls nach links ver- Federn 10 nach links, und der verschiebbare Klauenschoben wird, bis er am festen .Kegel 6 anschlägt. An kranz 4 greift in den festen KJauenkranz 22 ein.
den sich berührenden Kegelreibflächen entsteht dabei Aus den obigen Darlegungen geht hervor, daß die ein Reibdrehmoment, wodurch die getriebene Welle 65 Klauenkränze erst dann zusammengekuppelt werden 19 bis auf die Drehzahl der Antriebswelle 15 be- können, wenn ihr Drehzahlunterschied kleiner als der schleimigt wird. . zulässige Wert ist.

Der verschiebbare Klauenkranz 4 verstellt sich Nach erfolgtem Zusammenkuppeln der Klauen-

kränze drückt die Feder 32 des Sperrzahnes 33 a von der Stirnfläche der trommelförmigen Nabe 1 ab, und die Klinke 34 kommt außer Eingriff mit dem Kronenrad 30. Auf diese Weise wird der frühzeitige Verschleiß des Sperrwerkes vermieden.

Zum Ausrücken der Kupplung leitet man Druckluft in den Raum 42 des Stellmotors 40. Der Kolben samt Kolbenstange 39 gleitet hierbei in die rechte Endlage.

Gleichzeitig verschiebt sich auch die Schaltmuffe u, 38 und die Schaltscheibe 3 nach rechts. Die Schaltscheibe 3 drückt dabei auf die Köpfe der Stiftschrauben 7, 9 und verstellt den verschiebbaren Kegel 5 und den verschiebbaren Klauenkranz4 in ihre rechte Endstellung. Dabei lösen sich die Hälften 4 und 22 der Klauenkränze voneinander.

Der Doppelkegel 21 wird durch die Feder 24 von dem festen Kegel 6 abgezogen, wodurch zwischen ihm und den Reibkegeln 5. 6 Luftspalten entstehen.

Der Sperrzahn 33 a greift unter der Wirkung der Feder 35 hinter den Sperrzahn 12 des Sperrades 11 ein.

Die Druckluft kann aus dem Raum 42 des Stellmotors 40 ohne weiteres entweichen, da die Kupplung im ausgerückten Zustand durch die Federn 14 festgehalten wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Formschlüssig kraftübertragende Wellenkupplung, die mit einer die beiden Kupplungskränze der Formschlußkupplung synchronisierenden Reibkupplung baulich vereinigt ist. mit einer Einrückvorrichtung, bestehend aus einer der Formschlußkupplung und der Reibkupplung gemeinsamen axial verschieblichen Schaltmuffe, deren Schaltbewegung die Reibkupplung und die Formschlußkupplung nacheinander einrückt, sowie einem Gesperre, das die Einrückbewegung des verschieblichen Kupplungskranzes der Formschlußkupplung sperrt, ferner einer Steuerungsvorrichtung, die die Drehzahlen des an- und abtriebsseitigen Kupplungskranzcs der Formschlußkupplung vergleicht und bei angenäherter Drehzahlgleichhcit die Sperre löst, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Formschlußkupplung besteht aus zwei Klauenkränzen (22.4) mit nur in einer Drehrichtung mitnehmenden Abweisklauen;

b) die Reibkupplung und die Formschlußkupplung verbinden lösbar zwei koaxiale Wellen (15,19), wobei die zum Ein-oder Ausrücken axial verschieblichen Hälften beider Kupplungen über eine gemeinsame trommeiförmige Nabe (1) mit der einen Welle (15) und die keine Schaltbewegung ausführenden Kupplungshälften beider Kupplungen über eine gemeinsame Nabe (20) mit der anderen Welle (19) drehfest verbunden sind;

c) zwischen einer den beiden Kupplungen gemeinsamen Schaltscheibe (3) und dem ein- und ausrückbaren Kupplungsreibring (5) der Reibkupplung sind Federn (8) vorgesehen, die bei Bewegung der Schaltscheibe im Einrücksinn gespannt werden;

d) zwischen der Schaltscheibe und dem ein- und ausrückbaren Klauenkranz (4) der Formschlußkupplung sind weitere Federn (10) vorgesehen, die ebenfalls bei Bewegung der Schaltscheibe im Einrücksinn gespannt werden;

"e) mit dem ein- und ausrückbaren Klauenkranz der Formschlußkupplung ist eine kreisringförmige Sperrscheibe (11) drehfest verbunden, die mittels eines an ihr ausgebildeten Sperrzahnes (12) mit einem Sperrzahn (33 a) an einer gegen Federkraft axial verschieblichen Sperrhülse (33) derart zusammenwirkt, daß die Einrückbewegung des ein- und ausrückbaren Klauenkranzes gegenüber der trommelförmigen Nabe in der Synchronisierungsstellung gesperrt ist;

f) die Sperrhülse trägt eine federbelastete Klinke (34), die in der Synchronisierungsstellung der Kupplungsteile in einen aus Sägezähnen gebildeten Zahnkranz eines Kronenrades (30) eingerückt ist;

g) für die axial verschiebliche Führung der Sperrhülse ist ein Führungsbolzen (31) vorgesehen, welcher mit der einen Kupplungsnabe (1) verbunden ist, so daß er deren Rotationsbewegung mitmacht, während das Kronenrad über eine zu den Kupplungswellen parallele Vorlegewelle (27) und Zahnräder-■ vorgelegen (29/28; 26/25) mit der anderen Kupplungsnabe (20) in Antriebsverbindung steht.

2. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein pneumatisches Steuer- und Sperrorgan (40), das zum Ein- und Ausrücken der Kupplung dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen