DE2136293A1 - Kraftübertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Kraftubertragungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung.

Damit rotierende Teile ausgewuchtet sind und bleiben, müssen sie eine im wesentlichen gleichbleibende radiale Stellung zueinander aufrechterhalten. In Kraftübertragungsanlagen bzw. Getrieben muß nun zwischen den konzentrischen und ineinandergreifenden Teilen ein gewisses Gleitspiel vorhanden sein, das zusammen mit den auf die Herstellung und den Zusammenbau zurückzuführenden Toleranzen und Exzentrizitäten zwischen den Teilen zu einer beträchtlichen Unwucht führt. Diese stellt ein schwerwiegendes Problem dar und bedingt unter anderem eine Begrenzung der Größe derartiger Kraftübertragungsvorrichtungen. In größeren Anlagen und bei einer beträchtlichen Anzahl von

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konzentrischen kraftübertragenden Gliedern bzw. Getriebeelementen ist diese Unwucht besonders störend. Wenn sich die Kraftübertragungsvorrichtung unter .Vollast im normalen Zustand befindet, besteht zwischen den Teilen eine natürliche Antriebsbeziehung. Dagegen nehmen die Teile im Leerlauf oder unter Teillast eine ganz andere Stellung ein. Da die Teile keine bestimmte radiale Stellung beibehalten, ist es schwierig oder sogar unmöglich, die Kraftübertragungsvorrichtung einwandfrei auszuwuchten, so daß die Anlage nur für niedrige Drehzahlen verwendet werden kann. ^r

Die erfindungsgemäße Kraftiibertragungsvorrichtung besitzt allgemein konzentrische Teile, die über Zähne oder dergleichen in Antriebsverbindung stehen, ferner eine zwischen den Teilen wirksame und sie in eine vorherbestimmte... radiale Stellung zueinander bewegende Zentriereinrichtung, welche Hebel aufweist, die an einem der Teile schwenkbar gelagert sowie zur Anlage an einem benachbarten Teil bewegbar sind und deren Masse unter der Wirkung der Fliehkraft eine Verstellung der Zentriereinrichtung und damit der konzentrischen Teile in die vorherbestimmte Stellung bewirkt.

Die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung hat also eine Anzahl konzentrischer Kraftübertragungsteile bzw. Getriebeelemente, die durch Zähne, Keilverzahnungen oder dergleichen miteinander verbunden sind· Zwischen solchen Teilen sind stets Abstände, Toleranzen und Exzentrizitäten vorhanden, die eine Unwucht der Kraftübertragungsvorrichtung bewirken. Im Betrieb der Anlage kann diese sonst nicht einwandfrei ausgewuchtet werden, wenn die Anlage zeitweise unter Vollast und zeitweise im Leerlauf oder unter Teillast arbeitet, weil im Leerlauf oder unter Tei 1-

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last die einzelnen Teile entsprechend ihren eigenen Unwuchten andere Stellungen einzunehmen trachten als unter Vollast. Erfindungsgemäß ist zwischen .den konzentrischen Teilen eine Zentriereinrichtung vorgesehen, welche die Teile in einer bestimmten, erwünschten Beziehung zueinander hält und dadurch die Unwucht herabsetzt bzw. ein Auswuchten der Teile ermöglicht. Die Zentriereinrichtung besitzt Hebel, die der Fliehkraft und einer Federkraft unterworfen sind und die Teile sowohl im Leerlauf oder unter Teillast als auch unter Vollast in die richtige, stets gleiche Stellung zueinander bewegen, insbesondere in stets ein und dieselbe radiale Lage, und zwar unabhängig davon, ob die Teile stillstehen oder unter Teil- bzw. Vollast laufen.

Die Hebel der Zentriereinrichtung sind nach einem

Merkmal der Erfindung so ausgebildet, daß sie diese Teile in dem sich während der Rotation verändernden Kraftfeld in der gewünschten Stellung halten, wobei sowohl die Fliekraftwirkung der Hebel als auch ihre mechanische Anordnung ausgenutzt wird und beide Wirkungen diejenigen der stärksten zu erwartenden Unwuchten der zu zentrierenden Teile erreichen oder übertreffen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, welche die Hebel derart belastet, daß die statischen Kräfte bzw. Unwuchten der Teile ausgeglichen werden. Diese statischen Kräfte, Momente oder Un-' wuchten sind von den beim Umlauf der Teile auf diese wirkenden Fliehkräften, Drehmomenten bzw. dynamischen Unwuchten allgemein verschieden.

Die Erfindung kann auf verschiedene Arten von Kraftübertragungsanlagen bzw. -vorrichtungen angewendet werden,

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ζ. B. auf Zahnkupplungen, deren Zahnräder stets eingerückt sind, aber im Leerlauf oder unter Teillast laufen können, wobei die Teile eine andere Stellung einnehmen. Diese Stellung ist von den Unwuchten der einzelnen Teile abhängig. Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Schaltkupplung erläutert, bei der die Anwendung der Erfindung zu besonderen Vorteilen führt; die Erfindung ist. auf diese Anwendung jedoch nicht eingeschränkt. Eine solehe ähnelt der Schaltkupplung, die in der USA-Patent-P schrift 3 161 270 angegeben ist. Diese Schaltkupplung besitzt eine synchronisierende Reibkupplung, eine danach betätigte oder eingerückt Zahnkupplung sowie zwei ausdehnbare Druckmittelkammern, die in einer bestimmten zeitlichen Beziehung zueinander druckbeaufschlagt werden, und zwar derart, daß zuerst die eine Kammer das Einrücken der Reibkupplung bewirkt und danach die andere Kammer einen leichten Schlupf der Reibkupplung sowie ein sofortiges formschlüssiges Einrücken der Zahnradkupplung bewirkt.

Auch in Kraftübertragungsanlagen des erwähnten Typs und anderer Arten sind überlicherweise mehrere konzentrik sehe Teile vorhanden, die durch Keilverzahnungen, Zähne oder dergleichen miteinander verbunden sind und die infolge der vorhandenen Exzentrizitäten, Toleranzen und anderer notwendiger Abstände nicht vorherbestimmbare radiale Stellungen einzunehmen trachten, insbesondere unter Teillast oder im Leerlauf. Die Erfindung schafft hingegen Kraftübertragungsanlagen, die statisch und dynamisch im stabilen Kräftegleichgewicht sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftübertragungsanlage, deren Teile in der oberen Hälfte der Figur in einer anderen Stellung gezeigt sind als in der unteren Hälfte,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Anlage nach Fig. 1 mit einer Zentriereinrichtung,

- Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4· einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt mit anderen '" Teilen in anderen Schnitt ebenen.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftübertragungsvorrichtung besitzt ein Abtriebsglied 1 mit einer Abtriebstrommel 2. Mit Hilfe von axialen Keilverzahnungen sind mit der Abtriebstrommel 2 einerseits und einer aus Kupplungsnabe und ßückplatte bestehenden Anordnung 6 andererseits ineinandergreifende Reibscheiben 4- und 5 verbunden, so daß die Kupplung in bekannter Weise ausgerückt werden kann. Die Anordnung 6 ist durch eine Keilverzahnung mit der Antriebswelle 7 drehfest verbunden. Diese ist mit einem Zapfen 8 in dem Abtriebsglied 1 drehbar gelagert.

Zwischen der Anordnung 6 und einem Wälzlager 12 ist an der Welle 7 eine Hülse 10 (Fig. 1) befestigt, die einen Innenteil bildet sowie Strömungskanäle 14 und 15 besitzt. Auf der Hülse 10 ist ein Zwischenglied in Form eines Kolbens 20 dicht und verschiebbar gelagert, der mit der Hülse 10 eine Kupplungseinrückkammer 30 und eine Kupplungsausrückkammer 31 begrenzt. Der Kolben 20 ist mit der Hülse 10 durch eine axiale Keilverzahnung 32 drehfest, aber axialverschiebbar verbunden.

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Auf dem inneren Kolben 20 ist ein Außenglied in Form eines Außenkolbens 40 dicht und verschiebbar gelagert, der mit dem Innenkolben eine Einrückkämmer 41 und eine Ausrückkammer 42 begrenzt. Die beiden Kammern 41 und 42 sind ausdehnbar und werden über je einen Kanal 41a bzw. 42a mit einem Druckmittel beaufschlagt (I¹Xg. 2).

Der Außenkolben 40 ist mit dem Innenkolben 20 durch

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eine Keilverzahnung 48 drehfest und axialverschiebbar ver-" bunden. Bei einer Druckbeaufschlagung der Kammer 41 wird der Außenkolben in der Zeichnung axial nach/links verschoben, so daß- Zähne 50 des Außenkolbens 40 und Zähne 51 der Abtriebstrommel 2 ineinandergreifen.

Eine Druckmittelpumpe P (Fig. 1) bildet eine Druckmittelquelle, die über einen Steuerschieber V Druckmittel ,an Kanäle 60, 61 und 62 der Anlage abgeben kann. Von dem Druckmittelkanal 60 gelangt Druckmittel über den Kanal 14 der Hülse 10 in die Kammer JO zum Einrücken der Reibscheibenkupplung. Aus dem Druckmittelkanal 61 strömt Druckmittel über den Kanal 15» die Hingkammer 61a und den Kanal 41a fe in die Kammer 41 zum Einrücken der Zahnkupplung. Von dem Druckmittelkanal 62 fließt Druckmittel über den Kanal 63 in die Ausrückkammer 32 und dann über den Kanal 42a in die Kammer 42.

Weitere Einzelheiten des Aufbaues bzw. der Wirkungsweise dieser Kupplung können der USA-Patentschrift 3 161 entnommen werden. Für das Verständnis der vorliegenden Er- ; findung dürfte die Feststellung genügen, daß die Kraftübertragungsvorrichtung eine Anzahl konzentrischer Teile 1O₁20 und 40 besitzt , die durch ihre Keilverzahnungen oder Zähne 32 und 48 miteinander verbindbar sind.

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Erfindungsgemäß ist zwischen den Teilen 20 und 40 eine Zentriereinrichtung CDI und zwischen den konzentrischen Teilen 10 und 20 eine andere Zentriereinrichtung DC2 vorgesehen.

Zwischen konzentrischen Teilen vorhandene Keilverzahnungen gewährleisten bei der Übertragung eines größeren Drehmoments ein Fluchten dieser Glieder. Infolge der erforderlichen Toleranzen, Abstände und anderer Exzentrizitäten zwischen den Teilen halten die Keilverzahnungen die Teile jedoch nicht in derselben radialen Lage, wenn die Teile nicht ineinandergreifen oder nur ein kleines Drehmoment übertragen. In diesem Fall verschieben sich unter der Wirkung der Unwuchten der einzelnen Teile diese Teile relativ zueinander.

Fig. 4 zeigt eine Zentriereinrichtung CD1. In der Praxis müssen zwischen den Teilen 20 und 40 zwei oder mehr dieser Einrichtungen in Winkelabständen angeordnet sein, damit die Zentriereinrichtungen nicht selbst eine Unwucht erzeugen.

Die Zentriereinrichtung CDI besteht aus Hebeln 80, die auf einem von dem Teil 40 getragenen Zapfen 81 schwenkbar gelagert sind. Die Hebel 80 besitzen ein Druckstück 82, das an einer Schlüter 83 des Teils 20 angreift. Eine zwischen dem Hebel 80 und dem Teil 40 angeordnete Feder 84 drückt die Nase bzw. das Druckstück 82 fest gegen den konzentrischen Teil 20 und daher in Anlage an den Zähnen des Teils Die Zähne 86 und 86a der Teile 20 bzw. 40 werden dadurch in derselben Relativstellung in Anlage aneinander gehalten wie beim Übertragen eines beträchtlichen Antriebsdrehmomentes. Die Hebel 80 bilden eine erste Gruppe von Schwenkhebeln.

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Die von der Zentriereinrichtung DC1 erzeugte Fliehkraft muß größer sein als die Fliehkraft des zu zentrierenden Teils, der hier aus dem konzentrischen Teil 40 besteht. Die Feder 84 der Zentriereinrichtung CD1 überwindet das statische Gewicht des Teils 40, wenn die Kraftübertragungsanlage stillsteht oder langsam läuft.

Die Zentriereinrichtung CD2 weist Hebel 70 auf, die im Bereich ihres einen Endes auf dem vom Teil 10 getrage-

P nen Zapfen 72 schwenkbar gelagert sind und eine zweite Gruppe von Schwenkhebeln bilden. Der Hebel 70 hat ein Druckstück -74 mit einer abgerundeten Nase 75» die an einer Schulter 76 des Teils 20 angreift. Die Zentriereinrichtung CD2 trachtet daher, den Teil 20 relativ zu dem Teil in der Richtung zu bewegen, die in Fig". 4 durch einen gekrümmten Pfeil angedeutet ist, so daß die Zähne bei 77 an-. greifen. Die Antriebsrichtung des Teils 10 ist in Fig. 4 durch den gekrümmten Pfeil angedeutet. Daher werden die Zähne 79, 79a der Teile 10 bzw. 20 in derselben Relativstellung gehalten wie bei der Übertragung eines beträchtlichen Drehmoments unter Last. Der Hebel 70 hat eine ange-

^ messene Länge, weil er auf einem kleineren Durchmesser und daher in einem schwächeren Fliehkraftfeld angeordnet ist als die Zentriereinrichtung CD1 und weil die Zentriereinrichtung CD2 die größte zu erwartende Unwucht der beiden äußeren konzentrischen Teile 20, 40 überwinden muß. Das größere Gewicht der beiden Teile 20, 40 kann von der Feder 73 ebenfalls leichter aufgenommen werden, weil der Hebel 70 einen relativ langen Hebelarm zwischen der Feder 73 und dem Zapfen 72 besitzt.

Die Zentriereinrichtung CD1 braucht somit nur das Gewicht und die Fliehkraft des Teils 40 zu überwinden. Da die von der Zentriereinrichtung CD2 abgestützten Teile 20,

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zusammen eine größere Masse haben und die Einrichtung CD2 auf einem kleineren Durchmesser und also während des Umlaufs in einem schwächeren Kraftfeld angeordnet ist, muß die Zentriereinrichtung CD2 größer bzw. stärker sein als die Zentriereinrichtung CD1.

i)ie erfindungsgemäß vorgesehenen Zentrier einrichtungen halten die konzentrischen Teile auch im[Leerlauf und bei Langsamlauf in derselben·radialen Stellung, ermöglichen aber eine axiale Bewegung zwischen den Teilen, so daß die Zähne ohne zu starke Reibung gleiten können.

In Pig. 2 und 4 ist der Teil 40 aus zwei Teilen 40a und 40b gebildet, die durch einen Treibkeil 40c miteinander verbunden sind. Die Keile 40c sind durch Kopfschrauben 4Od an dem Teil 40b befestigt und greifen in Schlitze... 4Oe des Teils 40a ein. Diese Treibkeilverbindung ist notwendig, damit die Teile zusammengesetzt werden können. Im Rahmen der Erfindung können die Teile 40a, 40b'jedoch einstückig ausgebildet oder als einziger Teil angesehen werden.

- Patentansprüche -

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Kraftübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch allgemein konzentrische Teile (10, 20, 40), die über Zähne (32, 48) oder dergleichen miteinander in Antriebsverbindung stehen und durch eine zwischen den (Peilen wirksame und in eine vorherbestimmte radiale Stellung zueinander bewegende Zentriereinrichtung (CD1, CD2),

™ welche Hebel (80, 70) aufweist, die an einem der Teile (10, 40) schwenkbar gelagert sowie zur Anlage an einem benachbarten Teil (20) bewegbar sind und deren Hasse unter der Wirkung der Fliehkraft eine Verstellung der Zentriereinrichtung (CDI, CD2) und damit der konzentrischen Teile (10, 20, 40) in die vorherbestimmte Stellung bewirkt.

2. Kraftübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch drei allgemein konzentrische Teile, und zwar einen Innenteil (10), einen Zwischenteil (20) und einen Außenteil (40), die zwei zwischen den Teilen an-

h geordnete Einrückkammern (30, 41) begrenzen und die mit Zähnen (32, 48) oder dergleichen zum Herstellen einer Antriebsverbindung zwischen den Teilen versehen sowie axial gegeneinander verschiebbar sind, und durch eine zwischen den Teilen wirksame Zentriereinrichtung (CDI, CD2), welche die Teile in eine vorherbestimmte radiale Stellung zueinander belastet bzw. bewegt und zwei Gruppen von Hebeln (80, 70) aufweist, wobei die Hebel (80) der ersten Gruppe an dem Außenteil (40) schwenkbar gelagert und ari dem Zwischenteil (20) zur Anlage bringbar sind, während die Hebel(70) der zweiten Gruppe an dem Innenteil (10) schwenkbar gelagert, an dem Zwischen-• teil (20) zur Anlage bringbar, radial einwärts von den

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Hebeln (80) der ersten Gruppe angeordnet und langer
sind als diese, und wobei die Masse der Hebel (80,70) unter der Wirkung der Fliehkraft eine Verstellung der Zentriereinrichtung (CDI, CD2) und damit der konzentrischen Teile (10, 20, 40) in die vorherbestimmte
Stellung bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine die Hebel (80, 70) belastende 3?ederanordnung(84, 73)zum Ausgleich der statischen Kräfte der Teile (10, 20 , 40).

4. Vorrichtung wenigstens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeic hn e t , daß die Hebel (80, 70) derart ausgebildet, bemessen und angeordnet sind, daß die Wirkung ihres Gewichtsjund ihre Hebelwirkung zusammen die Wirkung der stärksten zu erwartenden Unwucht der von ihnen zentrierten Teile (10, 20, 40) erreichen oder übertreffen.

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