DE1947065B2

DE1947065B2 - Klauenkupplung

Info

Publication number: DE1947065B2
Application number: DE19691947065
Authority: DE
Inventors: John Edward Scottsdale Ariz Vance (V St A)
Original assignee: The Garrett Corp, Phoenix, Ariz (V St A)
Priority date: 1968-10-10
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE1947065A1; GB1231676A; US3536174A; FR2020349A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klauenkupplung mit zwei koaxial angeordneten, mit der treibenden bzw. getriebenen Welle verbundenen Hülsen, an deren gegenüberliegenden Stirnseiten ineinandergreifende Zähne angeordnet sind, deren der Drehrichtung abgewandten Flanken als schiefe Ebenen ausgebildet sind.

Anlaßmotoren und Kraftmaschinen — beispielsweise Gasturbinen — sind vielfach mit Hilfe von Klaucnkuppliingen miteinander verbunden, wie sie beispielsweise auf Grund der USA-Patentschriften 937, 2 464 915 und 3 393 781 bekannt sind. Derartige mit asymmetrischen Zähnen versehene Khmenkuppliingcn ermöglichen die Übertragung eines Drehmoments in der einen Drehriehtung, so daß beispielsweise mil HiKe des Anlaßmotors eine Kraftmaschine in Bewegung versetz) werden kann Bei Übertragung von in entgegengesetzter Richtung auftretenden Drehmomenten erfolgl eine Abhebung der Zähne der Klauenkupplung, so daß keine Kraftübertragung — beispielsweise von der Kraftmaschine zurück zu dem Anlaßmotor — stattfindet.

ίο Da Kraftmaschinen — beispielsweise Explosionsmotoren — vielfach die Eigenschaft haben, daß sie nur ruckweise zum Anlaufen gebracht werden können — in der Fachsprache wird dies als »Stottern« bezei hnet —, besteht oft der Wunsch, daß eine Entkupplung derartiger Klauenkupplungen erst bei Überschreitung vorgegebener Drehmomente stattfindet. Demzufolge war es bisher üblich, zusätzliche Sollbruchstellen in Form von Scherstiften u. dgl. vorzusehen. Es zeigt sich jedoch, daß der Ersatz

von derartigen Schersliften oft Schwierigkeiten bereitet, so daß die bisher gefundenen Lösungen nicht vollkommen zufriedenstellend waren.

Demzufolge ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Klauenkupplung zu schaffen, welche nur bei

Überschreitung eines vorgegebenen Drehmoments in der der normalen Antriebsrichtung entgegengesetzten Richtung einen Enlkupplungsvorgang auslöst, wobei jedoch keine zu ersetzenden Elemente — beispielsweise Scherstifte — vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine mit einem Ende in der Bohrung der einen Hülse befestigte, tordicibcire Stange vorgesehen ist, die mit ihrem anderen Ende bei eingerückter Kupplung in einem axial verschiebbaren, drehfesten Eingriff mit der zweiten Hülse steht.

Um ein möglichst leichtes Zusammensetzen der crfmdungsgcmäßen Klauenkupplung räch dem Entkuppeln zu ermöglichen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die tordierbare Stange auf der gcgenüber-

4" liegenden Seite fies Endes einen Schlitz aufweist, durch welchen eine in der anderen Hülse eingesetzte Stiftverbindung eingreift, die die Hülse und die tordierbare Stange drehfest miteinander verbindet.
Eine derartige Stiftverbindung besteht dabei zwcckmäßigcrwcisc aus einem Paar von durch den Schlitz und die Hülse sich erstreckenden lösbaren Stiften, welche in axialci Riehtung der Hülse in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind.

Um eine gute Führung zwischen den beiden Hülsen zu erreichen, erscheint es vorteilhaft, wenn die erste Hülse mit einem Rohr versehen ist. welches als Führun ' für die zweite Hülse dient.

Um das Auscinanderschieben der beiden Hülsen

:,-, zu erschweren, erscheint es zweckmäßig, wenn die zweite Hülse eine innere Ringnut aufweist, in welcher ein nach einwärts federnder, den Endteil des Rohres umfassender Federring angeordnet ist, der die Bewegung des Endes der einen Rohrhülse in Richtung der zweiten Hülse erschwert.

Damit nach dem Entkuppeln die Zähne der beiden Hülsen nicht sofort erneut in Eingriff gelangen können, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die relative Länge des Rohres und der tordierbaren Stange der-

6g art gewählt ist, daß sich zwischen dem Ende der Stange und dem Ende des Rohres ein Ringraum ergibt, welcher bei vorgegebener Verschiebung der beiden Hülsen der Aufnahme des Federringes

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(Jiciil. in wc!.-her Position ilci toiic; ι in·· (.-in cmeuiey.iis.iuiiiKT.schicbcn der Hülsen cischweii.

Die I'llmdiing soll nunmehr an llaiul eines Ausfiilinuivsbeispiels beschrieben «eitlen, wobei aiii die /.,■ι, Ilium:' lic/iig genommen ist. Is /cigl

I ι:: I eine seitliehe Ansicht der i'rliiulunnsgLüKi'.-n klauenkupplung in eingekuppeltem Zusl.iiu!

I ■· : eine sL'illiehe Ansicht der in I·" i ·.·.. I dargesiellien klauenkupplung im entkuppelten /iisiaiul.

i ; >.· ' eine Axialschnittansieht längs der Linie 111 -!^! i \ Ή1 Fig. 1,

I '.μ. 4 eine der Fig. 3 iihnliche A.ualschniitiin-uh: der klauenkupplung im entkuppelten Zu-Mai.^i

1 ι'. 5 eine Axiaisehnitiansicht der klauenkupp-Uiii·. iieim erneuten Zusammenfügen der Teile.

I "il:. ί eine perspektivische Ansieht der komple-ηκ·ΐ' iiren Enden der beiden Hülsen im auseinanderge.'i-iieiien Zustand und

I''. g. 7 eine Qiierschnittansicln durch die ?rfindur. ι ■■■:..'maße Klauenkupplung längs der Linie VII-YII von Fig. 4.

Pie in der Zeichnung dargestellte erlindungspei Mc Klauenkupplung umfaßt eine erste Hülse 10 und eine zweite Hülse 11, welche zueinander komplementär ausgebildete Enden 12 bzw. 13 aufweisen. 1>.L beiden Hülsen 10, Il sind ferner mit Längsnuten 14 und 15 versehen, mit welchen die Klauenkupplung mit antreibenden bzw. anzutreibenden Elementen — beispielsweise einem Anlasser und eine' Kraftmaschine — % erblinden sind. Die Länesiniteü 14. 15 bilden drehfest Verbindungen mit dem Anlasser und der Kraftmaschine für die Übertraining eiiu ■■ Drehmoments, lassen jedoch eine gewisse A\i;:lbewegung zu.

Die einander komplementären Enden 12. 13 der lliilscn 10 '"nc! Il sind gemäß Fig. 6 mit ineinanderjvi^entU'ii Zähnen 16 und Auskehlungen 17 (im vorliei-cnden Beispiel jeweils drei) versehen, vvelche die ('",-. 'tvauung eines Drehmoments ermöglichen. Die /ahne 16 weisen Zahnflankcn 16<f auf. mit welchen das Dtehmoment übertragen wird, wenn die Hülsen 10.11 in der einen Drchrichtvmg gedreht werden. Aul.Vvdem weisen die Zähne 16 der Entkupplung dienende schräge Zahnflanken 18. 19 auf. mit welchen die Hülsen 10. 11 in axialer Richtung voneinander abgehoben und getrennt werden, wenn die Hülsen 10.11 in der entgegengesetzten Drehrichtung gedreht werden. Die Zahnflankcn 16ri verlaufen schwach geneigt zur Wellenachse, damit die Hülsen 10.11 stärker miteinander in Eingriff gelangen, soliald sie in der erstgenannten Drehrichtung gedreht v. erden.

Um einer axialen Trennung der Hülsen 10,11 einen Widerstand entgegenzusetzen, ist eine tordicrbare Stange 20 vorgesehen, welche sich axial durch die beiden Hülsen 10,11 erstreckt. Diese tordicrbare Stange 20 weist ein hexagonalcs Ende 21 auf, das in eine entsprechend geformte Ausnehmung der Hüls· 11 hineinreicht. Das andere Ende der tordierbaren Stange 20 ist mit einem axial verlaufenden Schlitz 22 versehen, der sich quer durch die Stange 20 erstreckt. Dieser Schlitz 22 dient der Aufnahme von zwei durch die Hülse 10 sich erstreckender Stifte 23 und 23/1. Die Hülse 10 weist ferner ein Rohr 24 auf, welches die tordierbare Stange 20 umgibt und zum Teil in die Hülse 11 hineinragt. Dieses Rohr 24 ist au lter Hülse ii) angelölet und bildet somit einen Teil desselben. GemäU F i g. 3 ist das Rohr 24 mit einer Ausnehmung 25 \ersehen, durch welche die Größe der Lötverbindung /wischen dem Rohr 24 und .^r> dei Hülse 10 lläehenmäl.'iiii begrenzt wird.

Die Hülse 10 ist ferner mit einer Rille 26 versehen, welche eine Sollbruchstelle bildet. Falls der Motor au·, irgendeinem Giund tnßi und der Anlasser ein übergroßes Drehmoment überträgt, schert die Hülse

ίο 10 im Bereich der Rille 26 ab, so daß auf diese Weise ,'ine Beschädigung des Anlassers oder des Motors verhindert wird. Die Welle weist außerdem noch eine weitere Einkerbung 27 auf, die für die Aufnahme ei:'es Dichtungsringe^ dient.

Die Hülse 11 ist mit einer Innennut 28 für die Aufnahme eines Federringes 30 versehen. Gemäß F i g. 3 ist die Länge des Rohres 24 und der tordierbaren Stange 20 so gewählt, daß bei ordnungsgemäßem Zusammenbau zwischen dem Rohr 24 und dem Ende 21 der tordierbarer. Stange 20 ein Ringraum 31 frei bleibt. Dieser Ringraum 31 ermöglicht daß sich der Federring 30 zusammenziehen kann, sobald die Hülsen 10 und 11 beim Entkuppeln axial voneinander getrennt werden. Dabei gelangt der Fedi "ring 30 teilweise in den Ringraum 31, so daß ein erneutes Zusammenschieben dieser Hülsen 10, 11 verhindert ist.

Beim Entkupplungsvorgang wird gemäß F i g. 4 das Ende 21 der tordierbaren Stange 20 aus der hexagonal geformten Ausnehmung der Hülse 11 herausgezogen. Die Hülsen 10, 11 können sich dann relativ zueinander drehen, ohne daß eine Drehmomentsübertragung zwischen diesen beiden Elementen stattfindet. Auf Grund des in dem Ringraum 31 und der Nut 28 liegenden Federringes 30 können die Hülsen 10, 11 nicht ohne Kraftaufwand so weit ineinandergeschoben werden, daß die Zähne 16 in Ei mi-iff '■ ."längen. Infolge der Elastizität des Federringes 30 können jedoch die Hülsen 10, 11 während des erneuten Zusammenbaus mit einem gewissen Kraftaufwand erneut zusammengeschoben werden. Es ist aber bei diesem Zusammenfügen notwendig, das Ende 21 der tordierbaren Stange 20 in die hexagonale Öffnung der Hülse 11 einzuschieben und dann die Hülsen 10, 11 relativ zueinander so weit zu verdrehen, bis die Zähne 16 in die entsprechenden Ausnehmungen 17 geschoben werden können. Diese Relativdrelumg übt anfänglich auf die tordierbare Stange 20 eine Torsionskraft aus. welche ihrerseits.

sobald die Hülsen 10, 11 ineinandergeschoben sind, c^:-i Drehmoment auf die Hülsen 10. 11 ausübt, um die Zahnflankcn 16/1 in Eingriff zu halten. Diese Verbindung /v:h auch darauf hin, ^inc axiale Trennung der Hülsen 10. !1 zu verhindern. Sobald ein die Zahnflaiiken 18 und 19 aufeinander zu bewegendes Drehmoment auf die Hülsen 10, 11 ausgeübt wird, wird ein Teil dieses Drehmoments auf die tordierbare Stange 20 übertragen, welche diesem Drehmoment entsprechende Gegenmomente entgegensetzt. Erhöht sich dieses Drehmoment, dann bewirken die Zahnflanken 18 und 19 eine axiale Trennung der Hülsen 10,11, was eine Unterbrechung der Drehmomentenübertragung zur Folge hat. Während dieser axialen Bewegung der Hülsen 10, 11 erfolgt ebenfalls eine Unterbrechung der Drehverbindung Twkchcn dem Ende 21 der tordierbarcn Stange 20 und der Hülse 11.
Die tordierbare Stange 20 ist mit einer Mehrzahl

von Torsionsabschnitten 20/1 versehen, welche dadurch gebildet sind, daß die tordierbare Stange 20 in axialer Richtung längs einer vorgegebenen Strecke geschlitzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei axial verlaufende Schlitze vorgesehen, die unter einem Winkel von 90 zueinander verlaufen. Hierdurch werden vier Torsionssegmentc 20/1 gebildet.

Die Dimensionierung der einzelnen Elemente hängt von dem Drehmomentwert ab, bei welchem die Entkupplung der erfindungsgemäßen Klauenkupplung stattfindet.

Die Verwendung von zwei Stiften 23 und 23/1 erleichtert den Zusammenbau und die nachfolgende Wiederineingriffbringung der Klauenkupplung. In i;; Fig. 5 sind die Einzelteile während des Zusammenbaus dargestellt. Das Ende 21 der tordierbaren Stange 20 befindet sich bereits erneut in der hexagonalen Ausnehmung der Hülse 11. Die tordierbare Stange 20 ist zu diesem Zeitpunkt ebenfalls in die Hülse M) eingeschoben, wobei der in der tordierbaren Stange 20 befindliche Schlitz 22 mit einer ersten querverlaufenden Bohrung des Abschnitts 10 fluchtet. Der erste Stift 23 kann dann in die Bohrung eingesetzt werden, wobei er durch den Schlitz 22 der tordierbaren Stange 20 geführt ist. Danach werden die beiden Hülsen 10, 11 relativ zueinander so lange gedreht, bis die Zähne 16 mit den Ausnehmungen 17 der aneinandergrenzenden Enden 12, 13 übereinstimmen. Anschließend daran werden die Hülsen 10, 11 in axialer Richtung zueinander bewegt, um di< Zähne 16 in die Ausnehmungen 17 einzuführen. \V'i< bereits erwähnt, wird bei der Drehbewegung eir Drehmoment auf die tordierbare Stange 20 über tragen. Der zweite Stift 23/1 kann dann in die für ihi vorgesehene Bohrung der Hülse 10 und in der Schlitz 22 der tordierbaren Stange 20 eingeschobci werden, worauf die crfuidimgsgemüße Klauenkupp lung arbeilsbereit ist.

Bei der Entkupplung wird die Hülse 11 so weil au dem Rohr 24 bewegt, bis die Zähne 16 ausrückei und der Federring 30 in den Ringraum 31 einschnappt. Die Hülse 11 kann sich dann frei um dit Achse des Rohres 24 drehen. Um einen erneuter Wirkeingriff zwischen den Teilen wieder herzustellen ist es notwendig, den Haltestift 23/1 zu entfernen um die tordierbare Stange 20 axial so weit zu verschieben daß das Ende 21 in die hexagonale Ausnehmung dei Hülsell gelangt. Anschließend muß ein Dreh moment auf die tordierbare Stange 20 ausgeüb werden, indem die Hülsen 10. 11 relativ zueinander so weit verdreht werden, bis die Zähne 16 der korn pleme'itären Enden 12. 13 in die Ausnehmungen 1" gelangen. Der Haltcstift 23/1 wird dann erneut ii die entsprechende Bohrung der Hülse 10 und in dei Schlitz 22 der tordierbaren Stange 20 eingesetzt.

Die äußeren Enden der tordierbaren Stange 2( und die Hülse 11 können rtiit Markierungen versehen sein, damit die richtige relative Lage diesei Teile zueinander leicht erkannt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. klauenkupplung mil zwei koaxial angeordiiL-ien. mit der treibenden bzw. getriebenen Welk· verbundenen Hülsen, an deren gegenüberliegenden Stirnseiten ineinandergreifende Zähne angeordnet sind, deren der Drehrichtung ahgewandlen Flanken als schiefe Ebenen ausgebildet :,ind, ti ad u rc h gekennzeichnet, daß eine mit einem Ende in der Bohrung der einen Hülse (10) befestigte, lordierbare Stange (20) vorgesehen ist, die mit ihrem anderen Ende (21) bei eingerückter Kupplung in einem axial verschiebbaren, drehfesten Eingriff mit der zweiten Hülse (11) steht.

2. Klauenkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die tordierbare Stange (20) auf der gegenüberliegenden Seile des Endes (21) einen Schlitz (22) aufweist, durch welchen eine in der anderen Hülse (10) eingesetzte Stiftverbindung (23, 23a) eingreift, die die Hülse (10) und die tordierbare Stange (20) drehfest miteinander verbindet.

3. Klauenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftverbindung aus einem Paar von durch den Schlitz (22) und die Hülse (10) sich erstreckenden lösbaren Stiften (23, 23«) besieht, welche in axialer Richtung der Hülse (10) in einen gewissen Abstand voneinander angeordnet sind.

4. Klauenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (10) mit einem Rohr (24) versehen ist, welches als Führung für die zweite Hülse (H) dient.

5. Klauenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hülse (10) eine innere Ringnut (23) aufweist, in welcher ein nach einwärts federnder, den Endteil des Rohres (241 umfassender Federring (30) angeordnet ist, de die Bewegung des Endes der einen Hülse (lö) in Riehtung der zweiten Hülse (11) erschwert.

6. Klauenkupplung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die relative Länge des Rohres (24) und der tordicrbarcn Stange (20) derart gewählt ist, daß sich zwischen dem Ende (21) der Stange (20) und dem Ende des Rohres (24) ein Ringraum (31) ergibt, welcher bei vorgegebener Verschiebung der beiden Hülsen (10, II) der Aufnahme des Federringes (30) dient, in welcher Position der Federring (30) ein erneutes Zusammenschieben der Hülsen (10, 11) erschwert.