DE2111429C - Wellenkupplung - Google Patents

Description

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden der Kupplung und Aufrechterhaltung der Einrück-

Erfindung, eine Wellenkupplung der zuletzt behan- stellung auftreten, innerhalb der Kupplungsteile

delten Art so weiterzubilden, daß sie sehr hohe Dreh- selbst aufgenommen und nicht auf die Wellenteile

momente auch bei starken Drehmomenfschwankun- und die Lager übertragen. Gleichzeitig wird ein

gen und vorübergehender Drehrichtungsumkehr 5 außerordentlich inniges Ineinandergreifen der keg-,1-

spielfrei zu übertragen vermag und dennoch leicht stumpfförmigen Kupplungsflächen gewährleistet, wo-

auszurückin ist und weiterhin trotz hohen Anrück- durch die Spielfreiheit erhöht wird. Trotz dieser

momentes keinerlei weitere Energie zur Aufrechter- Weiterbildung wird die freie relative Eewegbarkeit

haltung des Kupplungszustandes bedarf. in Umfangsrichtung der Kupplungsteil im gelösten

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- io Zustand der Kupplung nicht behindert, da die Trennlöst, daß die Kupplungsausnehmungen und die Ein- fuge gegenüber der Umlaufbahn der Kolbenstange griffsabschnitte der Kupplungsbolzon jeweils lediglich radial versetzt ist. Durch die Verriegelung von KoI-durch komplementäre, nicht selbsthemmende Kegel- ben und Zylinder der Einrückvorrichtung läßt sich stumpfflächen begrenzt sind, und daß eine mecha- die Verriegelungseinrichtung außerordentlich einfach nische Feststelleinrichtung zum Feststellen der Kupp- 15 ausbilden. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß Jie hylungsbolzen in der Eingriffsstellung vorgesehen ist. drai'lischen Servomotoren lediglich für den E'nrück-Durch die Verwendung von entsprechend komple- Vorgang benötigt werden, ,ährend nach dem Hermentären, nicht selbsthemmenden Kegelstumpfflä- stellen des Eingriffes und Per'.stellen der Feststeilchen als einzige Flächen zur Ubertra₆ang des Dreh- einrichtung die Servomotoren von ihrer Druckquelle momentes wird jegliches Spiel zwischen den Kupp- *o getrennt werden können, ohne daß dadurch dei Einlungsteilen vermieden, und zwar auch dann, wenn griff gelockert wird.

sehr hohe Drehmomente zu übertragen sind, welche Die Erfindung wird nachfolgend anhand schemastarken Schwankungen und ggfs. auch Richtungs- tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel umkehrungen unterliegen. Die neue Kupplung ist näher erläutert,
daher besonders zur Übertragung sehr hoher Dreh- as Es zeigt

momente im Wellenzug von Schiffsantrieben geeignet. Fig. 1 eine Seitenansicht einer Wellenkupplung

Dabei kann sie auch während der Fahrt des Schiffes gemäß der Erfindung, und zwar in der oberen Hälfte

geschaltet werden, da sie keinerlei axiale Vers.-hie- der Fig. 1 in eingerückter und in der unteren Hälfte

bung der miteinander zu verbindenden Wellenteile in der ausgerückten Stellung.

erfordert, so daß die Schraubenwelle im gekuppelten 30 F i g. 2 eine Stirnansicht der Kupplung nach F i g. 1

wie im entkuppelten Zustand zuverlässig von ihrem mit Blickrichtung entsprechend dem Pfeil II der

axialen Drucklager abgestützt bleibt, welches Lager Fig. 1.

die beim leeren Umlaufen der Schiffsschraube auf- Fig. 3 einen axialen Schnitt im vergrößerten

tretenden Axialkräfte sicher aufnehmen kann. Maßstabe entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 2.

Trotz der hohen Spielfreiheit während des Betrie- 35 Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Fig. 3 ent-

bes und der dabei zu übertragenden hohen Dreh- lang der Schnittlinie IV-IV nach Fig. 2.

moment! ißt sich die Kupplung leicht lösen, da die Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie

komplem. tärenKegelstumpfflächen nicht selbsthem- V-V in Fig. 2.

mend sind. Damit wird die Voraussetzung dafür ge- Fig. 6 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie

schaffen, daß auch bei Verwendung der Wellenkupp- 40 VI-VI der Fig. 2.

lung im Wellenzug von Schiffsantrieben die Kupplung Die Wellenkupplung weist zwei koaxiale Kupp-

allein durch Federkraft gelöst werden kann. Zwar lungsteile 2 und 4 auf, wobei der äußere Kupplungs-

wird bei solchen Kupplungen ein hohes Einrück- teil 2 mittels Bolzen 3 fest mit einem scheibenförmi-

moment benötigt. Durch die mechanische Feststell- gen Flansch 1 verbunden ist, der an einem kurzen

einrichtung wird jedoch gewährleistet, daß der spiel- 45 Wellenstück 37 vorgesehen ist, das über eine weitere

freie Eingriff der Kegelstumpfflächen während des Flanschverbindung 38, 40 und Bolzen 39 mit der

Betriebes aufrechterhalten bleibt, ohne daß dazu zu- Schraubenwelle 36 eines Schiffswellenantriebes ver-

sätzliche Kräfte oder Energiequellen benötigt wer- bunden sein kann, so daß bei ausgerückter Kupplung

den. das Wellenstück 37 herausgenommen werden kann,

Vorteilhafterweise wird die Anordnung so ge- 5° um eine freie Rotation des Wellentndes 36 zu ermög-

troffen, daß der Eingriffsabschnitt jedes Kupplungs- liehen.

bolzens fest mit dem zugehörigen der auf einem Der innere Kupplungsteil 4 ist mittels Bolzen 5 an gemeinsamen, auf dem einen Kupplungsteil axial einem Flansch 6 des anderen Weilenteils, im angeverschiebbaren Ringteil befestigten Zylinder von hy- nommenen Fall der Antriebswelle eines Antriebsdraulischen Servomotoren verbunden ist und die 55 motors, befestigt. Auf dem Umfang des Flansches 6 Stange des zugehörigen Kolbens zentral durch den des Kupplungsteils 4 ist ein Ringieii 7 axial ver-Eingriffsabschnitt verschiebbar hindurchgeführt und schiebbar, an dem die Zylinder von mit ihren Achsen an einem für alle Kolbenstangen gemeinsamen und horizontal angeordneten und kranzförmig über den auf dem gleichen Kupplungsteil verschiebbaren zv/ei- Ringteil 7 vergüten hydraulischen Servomotoren mitten Ringteil auf der anderen Seite der beiden die 60 tels Muttern 14 befestigt sind. An dem dem Flansch Aussparungen aufweisenden Abschnitte festgelegt ist, 6 abgewandten Ende des Kupplungsteiles 4 weist wobei die Trennfuge zwischen den die Aussparungen dieser einen zylindrischen Kragen auf, auf dem ein aufweisenden. Abschnitten radial gegenüber der Um- zweiter Ringteil 8 axial verschiebbar ist. Der Zweck laufbahn der Kolbenstangen versetzt ist, und daß dieses Ringteils wird vveitcr unten beschrieben,
durch die Feststelleinrichtung Kolben und Zylinder 65 Die beiden Kupplungsteile 2 und 4 weisen einin der Eingriffsstellung der Kupplungstmlzen gegen- ander zugewandte konzentrische Flächen auf, die einander verriegelbar sind. Durch diese Weiterbil- durch eine schmale, ringförmige Trennfuge voneindung werden die axialen Kräfte, die beim Einrücken ander getrennt sind. Im Bereich dieser Flächen sind

in Umfangsrichtung in gleichen Abständen in beiden auf den Ringteil 7 übertragen werden, wodurch in-Kupplungsteilen Aussparungen 12 und 13 vorge- folge der Abstützung des zweiten Ringteils 8 an den sehen, die dann, wenn die beiden Kupplungsteile 2 beiden Kupplungshälften der Ringteil 7 aus der Stel- und 4 eine vorbestimmte relative Umfangsstellung lung nach Fig. 4 in die Stellung nach Fig. 3 vereinnehmen, sich paarweise zu jeweils einer rotations- 5 schoben wird, bis auch die Eingrifisenden 11a der symmetrischen Kupplungsausnehmung ergänzen. In Kupplungsbolzen an den Aussparungen 12 und 13 der Fluchtung mit der Achse dieser Kupplungsaus- der Kupplungshälften angreifen. In dieser Stellung nehmungen ist jeweils die Achse eines hydraulischen liegt der Ringteil 8 von links an den beiden Kupp-Servomotors angeordnet. Der Zylinder 9 dieses Ser- lungshälften an, so daß die auftretenden axialen vomotors ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel io Kräfte in diesem Bereich über die Kupplungsbolzen zugleich als Kupplungsbolzen 11 ausgebildet, dessen kurzgeschlossen werden.

vorderes Eingriffsende 11a komplementär 7U der Beim öffnen der Kupplung werden die beiden

Kupplungsausnehmung ausgebildet ist. Die Kupp- Ringteile auseinandergedrängt, wobei die Bewegung lungsausnehmung bilden, ebenso wie die Eingriffs- ' des Ringteils 7 durch einen ringförmigen Anschlag enden der Kupplungsbolzen Kegelstumpfflächen von 15 28 begrenzt wird, der an einer Verlängerung 5 α der einer nicht selbsthemmenden Neigung. Durch Ver- Bolzen 5 gehalten wird. Die Lage des Anschlages 28 schieben des Ringteils 7 auf dem Flansch 6 werden kann so gewählt werden, daß in der Endstellung von die Eingrifisenden 11a aller mit dem Ringteil fest Kolben und Zylinder auch der Ringteil 8 gemäß verspannter Kupplungsbolzen gemeinsam in form- Fig. 4 aus seiner Anlage an beiden Kupplungshälfschlüssigen Eingriff mit den die Kupplungsausneh- *> ten herausgerückt wird. Die axiale Bewegung nach mungen bildenden Aussparungen 12 und 13 der bei- außen des Ringteils 3 wird gemäß Fig. 5 durch einen den Kupplungsteile 2 und 4 gebracht. Die Ausrich- Stift 30 und einen Anschlag 29 begrenzt Durch den tung der einzelnen Kupplungsbolzen in bezug auf Stift 30 wird zugleich sichergestellt, daß der Ringden gemeinsamen Ringteil 7 kann durch Einpassung teil 8 zusammen mit dem Kupplungsteil 4 umläuft, entsprechender Ringteile 15 hinter dem Eingriff sende aj Wie Fig. 4 zeigt, ist die Offenstellung der Kupp-11a der Kupplungsbolzen erreicht werden, so daß lung derart gewählt, daß die Kupplungsbolzen mit etwaige Herstellungstoleranzen bei der Montage aus- ihren verjüngten zylindrischen Führungszapfen 18 in geglichen werden können und ein gleichmäßiger Ein- axialer Richtung außerhalb des Umlaufbereiches der griff gewährleistet ist. Eine radiale Justierung der beiden Kuppluügäniüricn 2 und 4 liegen, so daß diese Kupplungsbolzen läßt sich, wie die Fig. 3 und 4 zei- 30 sich relativ zueinander in Umfangsrichtung bewegen gen, durch Überschieben entsprechend dimensionier- können, was auch nicht durch die im offenen Zuter Buchsen 10 über die Kupplungsbolzen 11 errei- stand der Kupplung durch die Aussparungen 13 rächen, so daß damit auch jeder Kupplungsbolzen In genden Kolbenstangen der Servomotoren behindert radialer Richtung gegenüber dem Ring 7 individuell wird. Bei Einschaltung der Wellenkupplung in den eingestellt werden kann. 35 Wellenzug eines Schiffsantriebes kann die Antriebs-

In jedem der den Kupplungsbolzen 11 bildenden maschine stillgesetzt werden, während die Schraube hydraulischen Zylinder ist ein hydraulischer Kolben durch die Fahrt des Schiffes angetrieben frei umlau-16 axial verschiebbar, der eine durch das Eingriffs- fen kann. Damit lassen sich insbesondere bei Schifende 11a herausgeführte Kolbenstange 17 aufweist. fen mit mehreren Schrauben auch während der Fahrt Die Kupplungsstange ragt durch die Aussparungen 40 Überholungsarbeiten an einer oder mehreren An-13 des Kupplungsteils 4, und zwar radial innerhalb triebsmaschinen durchführen, der ringförmigen Trennfuge zwischen den beiden Wenn die Kupplung aus der in Fig. 4 gezeigten

Kupplungsteilen und ist bei 19 in den zweiten Ring- ausgerückten Stellung wieder eingerückt werden soll, teil 8 fest eingeschraubt. Zur Abdichtung der KoI- ist es erforderlich, zuerst denjenigen Kupplungsteil, benstanfendurchführung dient ein O-Ring 20, der die 45 der ggfs. rotiert, zum Stillstand zu bringen und die Zylinderkammer 24 auf dieser Seite abdichtet. Auf beiden Kupplungsteile 2 und 4 relativ in eine vorbeder Rückseite weist der Kolben 16 einen mit Ge- stimmte Umfangsstellung zu drehen, in der sich die winde versehenen Ansatz 21 auf, auf den in der Stel- Aussparungen 12 und 13 zu den Kupplungsausnehlung nach Fig. 3 eine mittels Handrad22 betätig- mungen ergänzen. Darauf werden die Servomotoren bare und bei 23 am rückwärtigen Ende des Zylinders 5° unter Druck gesetzt und die Kolben 16 gegenüber geführte Feststellmutter aufschraubbar ist. Hierdurch den Zylindern gemäß Fig. 4 relativ nach rechts verlassen sich Kolben und Zylinder in der in Fig. 3 schoben. Dabei legt sich zunächst der zweite Ringgezeigten Eingriffsstellung der Kupplungsteile mecha- teil 8 gegen die beiden Kupplungsteile, worauf siel nisch fest miteinander verriegeln und feststellen, so der Ringteil 7 nach links in Fig. 4 bewegt. Di< daß die Kupplungsstellung auch bei Trennung der 35 konischen Eingriffsenden können bei dieser Bewe Servomotoren von ihrer Druckmittelquelle im vollen gung etwaige axiale und radiale Lageabweichungei Umfange aufrechterhalten bleibt. der beiden Kupplungsteile ausgleichen. Auch aufge

Längs des Umfanges des Ringteils 7 ist eine Ring- tretene Winkelfehler werden hierbei ausgeglichen leitung 25 mit Zweigleitungen 26 angeordnet, die zu Nachdem die Kupplungsbolzen in vollen Eingriff ge den einzelnen Servomotoren führen. Auf der Ring- 60 bracht worden sind, werden die Feststellmutter leitung 25 sind Ventile 27 vorgesehen, die automa- durch die Räder 22 auf den zugehörigen Kolbenende tisch schließen, wenn eine nicht gezeigte Speiseleitung festgeschraubt, worauf die Servomotoren von dt von der Ringleitung 25 abgetrennt wird. Druckleitung getrennt werden können.

Die Mm Einrücken der Kupplung auftretenden Im gezeigten Beispiel beträgt der halbe Scheite

axialen Kräfte werden zwischen den Kupplungsteilen fs winkel der konischen Eingriffsenden JIa und di kompensiert, indem die Einrückkraft der Servomoto- entsprechenden Aussparungen 12 und 13 etwa IS ren über den Kolben und die Kolbenstange auf den so daß die Kupplungsflächen nicht selbsthemmet zweiten Ringteil 8 einerseits und Über den Zylinder sind. Dadurch wird das Ausrücken der Kupplui

trotz der hohen Einrückkraft wesentlich erleichtert und kann auf mechanischem Wege lediglich mit Hilfe von Federn erfolgen. Dabei können zwei Sätze von Federn vorgesehen sein, wie dies Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Fig. 6 zeigt den einen Federsatz, der aus Paketen von Tellcrfedern 31 besteht, die mit Hilfe einer Schraube 32 zwischen einer Scheibe 33 und der nach außen zeigenden Stirnfläche des Kupplungsteils 4 fest eingespannt sind. Fig. 5 zeigt den zweiten Satz von Federn, welche aus Schraubenfedern 34 bestehen, die einen wesentlich längeren Federweg und eine merklich geringere Federkonstante aufweisen als die Federpakete und die bei eingerückter Kupplung gegen die rechte Seile nach Fig. 5 des zweiten Ringteils 8 einerseits und andererseits gegen eine im. ersten Ringteil 7 befestigte Widerlagerschraube anliegen. Mit den gezeigten Federn erhält man zu Beginn des Ausrückvorganges eine relativ große Ausrückkraft und nach Aufhebung des Eingrffes zwischen den Kupplungsflächen eine zuverlässige axiale ίο Trennung der Eingriffsenden der Kupplungsbolzen von den beiden Kupplungsteilen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 All/36'

Claims (2)

teil an dem Ende des einen, axial verschiebbaren Patentansprüche: Wellenteils eine unter einem solbsthemmenden Winkel konische Kupplungsbuchse aufweist, in welche

1. Wellenkupplung, insbesondere zur Übertra- das entsprechend konisch ausgebildete Ende des gung sehr hoher Drehmomente im Wellenzug von 5 gegenüberliegenden Wellenabschnittes im Wege einer Schiffsantrieben, bestehend aus zwei koaxialen relativen axialen Bewegung der beiden zu kuppeln-Kupplungsteilen mit einander mit geringem Spiel den Wellenteile einschiebbar ist. Es handelt sich hierkonzentrisch umgebenden Abschnitten, in deren bei a'so um eine Reibungskupplung. Zur Betätigung einander zugewandten konzentrischen Flächen dies ι Reibungskupplung sind mehrere kranzförmig jeweils Sätze von in Umfangsrichtung verteilten io um den einen Wellenteil herum angeordnete hydrau-Aussparungen vorgesehen sind, die in vorbe- lische Servomotoren vorgesehen, deren Zylinder mit stimmten, relativen Umfangsstellungen der beiden dem einen und deren Kolben mit d;m anderen Kupp-Kupplungsteiie sich paarweise zu jeweils einer lungsteil verbunden sind. Diese bekannte Kupplung rotationssymmetrischen Kupplungsausnehmung läßt sich bei Verwendung in der Wellenleitung eines ergänzen, mit welchen Ausnehmungen entspre- 15 Schiffsantriebes nur dann schalten, wenn das Schiff chende, parallel zur Achse der Kupplung gemein- und damit der Wellenzug stilliegen, so daß keine sam verschiebbare Kupplungsbolzen in und außer Axialkraft auf die Schraube einwirkt. Ein Ausrücken Eingriff gebracht werden können, dadurch während der Fahrt ist nicht möglhh weil der bei der gekennzeichnet, daß die Kupplungsaus- freien Rotation der Schiffsschraube erzeugte Axialnehmungen (12, 13) und die Eingriffsabschnitte 20 schub in diesem Falle nicht mehr vom Drucklager (lla) der Kupplungsbolzen (11) jeweils "lediglich der Schraubenwelle aufgenommen werden kann,
durch komplementäre, nic'it selbstheirmende Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift Kegelslumpfflächen begrenzt sind, und daß eine 1 573 760 eine ,'ruckmittelbelätigDare Schaltkupplung mechanische Feststelleinrichtung (22) zum Fest- für ein Untersetzungsrädergetriebe bekannt. Bei diestellen der Kupplungsbolzen in der Eingriffsstel- 35 ser Ausführung liegen sich die Kupplungshälften, lung vorgesehen ist. ähnlich wie bei der zuvor genannten deutschen Pa-

2. Well nkupplung nach Anspruch 1, dadurch tentschrift 1 295 410, mit einer radial verlaufenden gekennzeichnet, daß der Pingriffsabschnitt (Ha) Trennfuge gegenüber, wobei die eine Kupplungshälfte jedes Kupplungsbolzens (11) fest mit dem züge- eine konische Kupplungsausnehmung und die ande^re hörigen, der auf einem gemeinsamen, auf dem 30 Kupplungshälfte einen durch daj Druckmittel axial einen Kupplungsteil (4) axial verschiebbaren verschiebbaren Kupplungsbolzen mit entsprechend Ringteil (7) befestigten Zylinder (9) von hydrau- konischem Ende aufweist. Eine Spielfreiheit wird bei lischen Servomotoren verbunden ist und die dieser bekannten Kupplung dadurch erreicht, daß die Stange (17) des zugehörigen Kolbens (16) zentral gegenseitigen Umfangsabstände von Kupplungsausdurch den Eingriffsabschnitt verschiebbar hin- 35 nehmung und Kupplungsbolzeu unterschiedlich sind, durchgeführt und an einem für alle Kolbenstangen so daß von der Vielzahl von kranzförmig um die gemeinsamen und auf dem gleichen Kupplungs- Welle angeordneten Kupplungsbolzen nur jeweils teil verschiebbaren zweiten Ringteil (8) auf der einige in gegenüberliegende Kupplungsausnehmungen anderen Seite der beiden die Aussparungen (12, eingreifen, und zwar mit variierender Eingriffstiefe. 13) aufweisenden Abschnitte festgelegt ist, wobei 40 Es ist aber auch bereits seit langem aus der US-die Trennfuge zwischen den die Aussparungen Patentschrift 1646 646 eine Wellenkupplung beaufweisenden Abschnitten radial gegenüber der kannt, bei der die miteinander zu verbindenden Umlaufbahn der Kolbenstangen versetzt ist, und Kupplungsteile Abschnitte aufweisen, die mit gerindaß durch die Feststelleinrichtung (22) Kolben gem Spiel konzentrisch zueinander angeordnet sind und Zylinder gegeneinander verriegelbar sind. 45 und in ihren einander zugewandten konzentrischen

Umfangsflächen jeweils Sätze von in Umfangsrichtung in gleichen Abständen verteilten Aussparungen

aufweisen, die sich in vorbestimmten relativen Umfangsstellungen der beiden Kupplungsteile paarweise 50 zu jeweils einer rotationssymmetrischen Kupplungs-

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung, insbe- ausnehmung ergänzen. Weiterhin weist diese Kuppsondere zur Übertragung sehr hoher Drehmomente lun^ parallel zur Achse der Kupplung gemeinsam im Wellenzug von Schiffsantrieben, bestehend aus verschiebbare Kupplungsbolzen auf, deren Enden zwei koaxialen Kupplungsteilen mit einander mit zum Eingriff in die rotationssymmetrischen Kuppgeringsm Spiel konzentrisch umgebenden Abschnit- 55 lungsäusnehmungen gebracht werden können. Um ten, in deren einander zugewandten konzentrischen für den Schaltvorgang die miteinander zu kuppeln-Flächen jeweils Sätze von in Umfangsrichtung den Kupplungsteile in die gewünschte relative verteilten Aussparungen vorgesehen sind, die in ümfangssteilung zu bringen, können die Kupplungsvorbestimmten, relativen Umfangsstellungen der bei- ausnehmungen und Bolzenenden unterschiedlich ausden Kupplungsteile sich paarweise zu jeweils einer 60 gebildet sein. In jedem Falle weisen die Kupplungsrotationssymmetrischen Kupplungsausnehmung er- ausnehmungen und die Kupplungsbolzen zylindrische ganzen, mit welchen Ausnehmungen entsprechende, Bereiche auf, welche in der vollen Eingriffsstellung parallel zur Achse der Kupplung gemeinsam ver- das Drehmoment übertragen. Zur selbsttätigen Zenschiebbare Kupplungsbolzen in und außer Eingriff trierung können die Kupplungsausnehmungen erweigebracht werden können. 65 terte, ggfs. auch nach innen konvergierende Einlauf-

Aus der deutschen Patentschrift 1295 410 ist eine abschnitte und ggfs. die Kupplungsbolzen verjüngte Wellenschaltkupplung, insbesondere für die Antriebs- Enden mit konisch verlaufenden Zentrierungsabanlage von Schiffen, bekannt, bei der der KuppluDgs- schnitten aufweisen.