DE2165042B2

DE2165042B2 - Kupplung

Info

Publication number: DE2165042B2
Application number: DE19712165042
Authority: DE
Inventors: Henry Cooperstown N Y Troeger (VStA)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1977-09-01
Also published as: JPS55612B1; DE2165042C3; DE2165042A1; GB1349267A; FR2120764A5; US3677378A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einem Antriebskörper, einem angetriebenen Körper, einer Reibscheibenanordnung, welche mehrere durch eine Feder aneinander andrückbare Reibkörper umfaßt, mit einem Schaltorgan zum Einrücken der Reibscheibenanordnung und einer Übertragungseinrichtung, die eine Relativbewegung des Schaltorgans auf die Reibscheibenanordnung überträgt, mit einer ersten Schraubverzahnung am angetriebenen Körper und einer zugeordneten zweiten Schraubverzahnung an der Übertragungseinrichtung, wodurcii diese mit einem der Reibkörper in Berührung gelangen kann.

Bei Turbinenantrieben von Hubschraubern wird das antreibende Teil der Maschine gewöhnlich über eine Kupplung an den Rotor angeschlossen. Die Kupplung muß so ausgelegt sein, daß der Rotor und die Turbine bzw. Maschine Synchronlauf erreichen, ohne daß letztere stillsteht. Um die Wärmeentwicklung der Kupplung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, sollten das höchstmögliche Kupplungsmoment und die geringstmögliche Maschinengeschwindigkeit, bei der die ⁶S Maschine gerade nicht stehenbleibt, eingesetzt werden. Im Bereich geringer Eingangsgeschwindigkeiten muß also das Kupplungsmoment innerhalb enger Grenzen «halten werden. Ein zu hohes Drehmoment fuhrt zum Stehenbleiben der Maschine; ein zu geringes Drehmoment führt hingegen zu einem zu großen Schlupf

Andererseits muß die Kupplungsausgangswelle nach Synchronlauf das volle Drehmoment erreichen.
' Schließlich muß sich die Kupplung losen, wenn das Drehmoment auf einen vorbestimmten geringen oder negativen Wert abfällt.

In der DT-PS 5 93 104 ist eine Reibungskupplung der eingangs beschriebenen Art offenbart. Sie soll einen Gangwechsel ohne Unterbrechung der Kraftübertragung ermöglichen. Hierzu sind zwei Kupplungen, eine Haupt- und eine Hilfskupplung vorgesehen. Beim Verschieben eines Druckkörpers werden gleichzeitig die Hauplkupplung gelöst und die H.lfskupplung eingerückt. Zur Vermeidung von Lagerdrücken gre.ft der Druckkörper der Hilfskupplung in ein Gewinde ein, das in einer Muffe auf der angetriebenen Welle eingearbeitet ist. Das Problem, die Kupplung in den verschiedenen Betriebsphasen im jeweils richtigen Drehmomentbereich zu fahren, ist hierdurch nicht

gelöst. . , ·

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie beim Einrücken mit dem größtmöglichen Kupplungsmoment gefahren wird, bei dem der Motor gerade nicht stehenbleibt, im Synchronlauf dagegen die volle Drehmomentenkapazität erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine axial stationäre dritte Schraubverzahnung vorhanden ist, daß das Schaltorgan aus einem zylindrischen Körper bestehi. an dem eine vierte Schraubverzahnung angeordnet ist, die in die dritte Schraubverzahnung eingreift, wobei die dritte und vierte Schraubverzahnung Flächen aufweisen, welche einen Rotationsanschlag in einer Richtung bilden, um bei axialer Bewegung des zylindrischen Körpers in einer Richtung eine begrenzte Drehung der Übertragungseinrichtung gegen die erste Schraubverzahnung auszulösen, und daß sich der zylindrische Körper bei axialer Bewegung in der entgegengesetzten Richtung von der dritten Schraubverzahnung löst, worauf sich ein zur Übertragungseinrichtung gehörender Träger auf der ersten Schraubverzahnung noch weiter verlagert.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Reibscheibenanordnung drei Reibkörper umfaßt, von denen der mittlere mit dem Antriebskörper verbunden ist und die beiden äußeren auf Trägern angeordnet sind, von denen der von der Feder axial weiter entfernte in die erste Schraubverzahnung eingreift.

Die erfindungsgemäße Kupplung arbeitet sowohl beim Anlauf als auch im Synchronlauf optimal. Die Wärmeentwicklung wird auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieis mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig.» eine Tefil-Schnittansicht einer Ausführungsform der Kupplung gemäß der Erfindung in ausgerücktem Zustand,

Fig. 2 eine Teilansicht des Ainriebskörpers und der Verbindung des Druckplattenträgers,

Fig. 3 eine Perspektivansicht der Schrägverzahnung /wischen Kupplungsschaltorgan und zugehörigem Reaktionskörper gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Kupplung stützt sich auf zwei zylindrischen Wälzlagern 1 und 2 ab, deren innere Laufringe an Naben 3 und 4 des Kupplungsge-

häuses befestigt sind. Die Naben 3 und 4 sind an gezogenen Flanschen 5 und 6 angeschweißt. Zwischen den Naben 5 und 6 ist das zum Antrieb dienende Zahnrad 7 mittels Bolzen 8 und Muttern 9 festgeklemmt. Das Zahnrad 7 weist zur Aufnahme von Dichtungsringen 10 dienende Nuten auf und trägt an seinem Innendurchmesser Zähne 11, welche in die Zähne 12 um Außendurchmesser des Reibkörpers 13 eingreifen. Der Reibkörper 13 wird mittels Federn 14 und mittels am Zahnrad vernieteter Platten 15 axial so gehalten, daß zwischen ihm und den Reibkörpern 16 und 17 in entlasteter Position ein Abstand besteht.

O\c. Ausgangswelle 18 stützt sich auf einem kugelförmig ausgebildeten Wälzlager 19 und auf einem Wälzlager 20 ab, welches im Kupplungsgehäuse 4 mit Schmierfett abgedichtet ist. Dieses Wälz- bzw. Kugellager legt das Kupplungsgehäuse nach links (in der Zeichnung) fest, während ein eingefaßtes Rollendrucklager 21 sich an einer mit einem Flansch versehenen Hülse 22 abstützt und das Kupplungsgehäuse nach rechts festlegt. Das Wälzlager 19 ist mittels Scheiben 23 und 24 festgelegt bzw. festgekeilt, wodurch die genaue Axiallage der Kupplung bestimmt wird. Dichtungen 25 und 26 sind zwischen der linken Nabe 3 des Gehäuses und der Hülse 22 sowie zwischen der Hülse 22 und der Welle 18 vorgesehen. Die Welle 18 erstreckt sich vom Getriebekasten, ist mit doppelt geführten Keilen 27 und Zähnen 28 ausgestattet und treibt einen Antriebsflansch 29 an.

Die Welle 18 weist Schraubverzahnung 30 auf, welche an links und rechts mit Flanschen versehenen Reibkörperträgern 31 und 32 angreift. Zähne 33 am Außenumfang der Flansche greifen in die Zähne 34 der Reibkörper 16 und 17 ein. Eine Tellerfeder 35 am linken Träger ist zwischen einem Klemmring 36, einer Scheibe 37 und einer Unterlegscheibe 38 am Innendurchmesser und am Außendurchmesser am Flansch des linken Trägers 31 eingespannt. Die Reibkörper 16 und 17 sind an ihren Innendurchmessern auf den Trägern 3t und 32 geführt. Eine Feder 39 zwischen den Reibkörpern hält den linken 16 in Berührung mit dem Außendurchmesser der Tellerfeder 35, während sie den rechten Reibkörper 17 in Berührung mit einer Scheibe 40 hält, welche am rechten Träger 32 anliegt. Die Welle 18 ist zur Aufnahme eines geteilten Ringes 41 mit einer Nut versehen.

Der Ring 41 verhindert, daß sich der linke Träger 31 nach rechts bewegt und bildet einen Anschlag für den rechten Träger 32, wenn er sich nach links verlagert. Der nach links gerichteten Bewegung des l:nken so Trägers 31 wirkt die mit einem Flansch versehene Hülse 22 entgegen, da diese am linken Ende mittels einer Mutter 42 gegenüber der Schraubverzahnung 27 fixiert ist. Die Mutter 42 wirkt ihrerseits gegen eine Klemmscheibe, den Flansch 29, den inneren Laufring des Wälzlagers 19 und gegen die Hülse 22.

Der rechte Träger 32 weist drei in gleichem Abstand zueinander befindliche Bohrungen 43 auf, welche durch Zapfen 44 durchsetzt sind. Die Zapfen verlaufen durch schraubenförmig verlaufende Schlitze 45 in der Welle ^ho 18, wobei die Schlitze an der Basis der Schraubverzahnung 30 angeordnet sind. Die radial inneren Knden der Zapfen 44 greifen in einen axial mit Nuten versehenen Übertragungsring 60, welcher in ein Kuppliingsschaltor gan 46 eingreift. Das Schahorgan 46 weist eine ⁽'i Schraubverzahnung 47 auf, welche in die Schrauber zahnung 49 eines Reaktionskörpers 48 eingreift. Der Rpüktinnskörner 48 ist in das Ende der Welle 19 eingeschraubt und trägt einen Flansch, welcher den inneren Laufring des Wälzlagers 20 festklemmt. Die Schraubverzahnungen 47 und 49 bilden in einer Richtung einen Rotationsanschlag. Eint: die Mitlellagc festlegende Feder 50 liegt an Scheiben 51 an und wird zwischen Schultern und Schnappringen 52 in bzw. am Reaktionskörper 48 und dem Schaltorgan 46 gehalten, um den Schallkörper 46 in eine fixierte, axiale Position zu verspannen. Das Schaitorgan enthält ein Kugellager 53, dessen innerer Laufring mit einer Stange 55 verbunden ist. Die Stange 55 erstreckt sich durch eine Führung und durch eine abgedichtete Buchse 54 zur Außenseite. Die Nabe 4 des rechten Gehäuses trägt eine Dichtung 56, welche an der Führung und an der dichtenden Buchse anliegt.

In Fig. 3 ist das Schaltorgan 46 in Perspektivlage dargestellt. Zwei Zähne der Schraubverzahnung 49 sind in vom Reaktionskörper 48 gelöster Position wiedergegeben. Die Bewegung des Schahorguns 46 in der Richtung A führt zu einer Drehung in Richtung ß, da die beiden schraubenförmig verlaufenden Flächen nrteinander reagieren. Der Reaktionskörper 48 verbleibt immer axial stationär. Die Winkelbewegung zwischen dem Schaltorgan 46 und dem Reaktionskörper 48 wird durch den Anschlag der radialen Flächen der Schraubverzahnungen 47 und 49 begrenzt. Um den Anschlag der Schraubverzahnungen 47 und 49 zu trennen, wird das Schallorgan 46 in Richtung C bewegt. Dies ermöglicht eine hinderungsfreie Drehung des Reaktionskörpers 48.

Die Kupplung arbeitet wie folgt:

Die Kupplung wird durch ein (nicht dargestelltes) Ritzel angetrieben, welches in das an der Kupplung befestigte Zahnrad 37 eingreift. In der ausgerückten bzw. gelösten Position besteht ein Abstand zwischen dem Reibkörper 13 und den Reibkörpern 16 und 17 infolge der Wirkung der Feder 39 und der Federn 14 an der Verzahnung 11 und 12. Das Kupplungsgehäuse dreht sich infolgedessen auf den zylindrischen Wal/lagern ί und 2.

Um die Kupplung zur Beschleunigung der Ausgangslast eingreifen zu lassen, wird die Stange 55 nach links gegen die axiale Vorspannung der Feder 50 verschoben. Dies führt dazu, daß sich das Kupplungsschaltorgan 46 relativ zur Welle dreht, da die Schraubverzahnungen 47 und 49 zwischen Reaktionskörper 48: und Schaltorgan 46 wirksam sind. Die Relativdrehung wird durch den Übertragungsring 60 und die Zapfen 44 auf den rechten Reibkörperträger 32 übertragen. Der Reibkörper 17 bewegt sich infolge der Relativdreh'jng der Welle 18 und der Schraubverzahnung 30 am Träger nach links, wobei er gegen den Reibkörper 13 angelegt wird. Der infol?^· der Drehung des Gehäuses entstehende Widerstand verlagert den rechten Träger 32 auf seiner Schraubverzahnung, wodurch der Reibkörper 13 an den linken Reibkörper 16 angelegt wird. Der Reibkörper 16 bewegt sich nach links gegen die Vorspannung der Tellerfeder 35. Die Tellerfeder 35 hebt den Reibkörper 16 vom Flansch des linken Trägers 31. Die Schraubverzahmtng 47, 49 des Schaltorgans 46 und des Reaktionskörpers 48 ist so ausgebildet, daß sie cmc Relativbewegung zuläßt, wenn die Siange 55 nach iinks bewegt wird. Der rechts befindliche Träger .32 kann sich demgemäß nicht so weit nach links verlagern, daß der Reibkörper !6 mit dem Träge Ή in Rcrnhriihg gelangt. Der Kupplungsdruck und damit das Schlupfmoment werden durch die Federkraft der Tellerfeder bestimmt.

Um die Last bei einer hohen Geschwindigkeit /u fahren, wird ein wesentlich höheres Kupplungs-Dreh-

moment erforderlich, als dies bei der geringeren Geschwindigkeit während der Beschleunigung der Last möglich ist. Man wird dieser Tatsache gerecht, wenn man die Stange nach Synchronlauf über ihre neutrale Position nach rechts hinaus verlagert. Diese nach rechts gerichtete Bewegung löst den Rotationsanschlag /wischen der Schraubverzahnung 47, 49 des Schaltorgans 46 und des Reaktionskörpers 48. so daß sich der rechts befindliche Träger 32 infolge des Lastmomentes an der Schraubverzahnung der Welle weiter nach links verlagern kann, bis der links befindliche Reibkörper 16 seinen Träger 31 berührt. Der Flansch des Trägers 31 ist ausreicherd steif ausgebildet, um einer das volle Motoren-Antriebsmoment überschreitenden Kraft gerecht zu werden. Die Arbeitswege sind so bemessen, daß die Kupplung maximales Antriebsmoment sogar nach minimaler Abnutzung übertragen kann.

Falls die Kupplung nicht zunächst zur Übertragung eines geringen Momentes eingestellt wird, führt die Bewegung der Stange in Richtung der dem hohen Drehmoment entsprechenden Position nicht zu einem Einrücken der Kupplung.

Bei eingerückter Kupplung kann diese nicht gelöst werden, während sie ein beträchtliches Drehmoment in der normalen Richtung überträgt. Die axiale Federkraft an den Reibkörpern besitzt indessen die Neigung, das Ausrücken der Kupplung herbeizuführen, und er/eugl

c, ein negatives Moment zur Axiallast der Schraubver/ahnung 30 und der Welle. Das Ausmaß des negativen Momentes wird primär durch den Schrägwinkel der Zähne bestimmt, ferner durch den Teilkreisdurchmesser und durch den Reibungskoeffizienten; fernerhin isl das negative Drehmoment bestimmt durch den Durchmesser und durch den Reibungskoeffizienten der Druckscheibe am Innendurchmesser der Tellerfeder 35. Die Zähne 33 zwischen dem links befindlichen Träger 31 und den Zähnen 34 des Reibkörpers 13 sind mit einem

_1S Winkelabstand bemessen. Die dem normalen Drehmoment entgegengesetzte Relativdrehung des Reibkörpers wird infolgedessen von der Druckscheibe der Tellerfeder aufgenommen. Diese das Lösen des Drehmoments bestimmenden Faktoren sind so gewählt daß die Kupplung sich löst und leer läuft, wenn das Lastmoment unter einen relativ geringen Stellweri absinkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplung mit einem Antriebskörper, einem angetriebenen Körper, einer Reibscheibenanordnung, welche mehrere durch eine Feder aneinander andrückbare Reibkörper umfaßt, mit einem Schaltorgan zum Einrücken der Reibscheibenanordnung und einer Übertragungseinrichtung, die eine Relativbewegung des Schaltorgans auf die Reibscheibenan- <o Ordnung überträgt, mit einer ersten Schraubverzahnung am angetriebenen Körper und einer zugeordneten zweiten Schraubverzahnung an der Übertragungseinrichtung, wodurch diese mit einem der Reibkörper in Berührung gelangen kann, da- '5 durch gekennzeichnet, daß eine axia! stationäre dritte Schraubverzahnung (49) vorhanden ist, daß das Schallorgan aus einem zylindrischen Körper (46) besteht, an dem eine vierte Schraubverzahnung (47) angeordnet ist, die in die dritte -° Schraubverzahnung eingreift, wobei die dritte und vierte Schraubverzahnung Flächen (47a, 49n) aufweisen, welche einen rotationsanschlag in einer Richtung bilden, um bei axialer Bewegung des zylindrischen Körpers in einer Richtung eine -5 begrenzte Drehung der Übertragungseinrichtung (32, 44, 60) gegen die erste Schraubverzahnung (30) auszulösen, und daß sich der zylindrische Körper bei axialer Bewegung in der entgegengesetzten Richtung von der dritten Schraubverzahnung löst, worauf sich ein zur Übertragungseinrichtung gehörender Träger (32) auf der ersten Schraubverzahnung noch weiter verlagert.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheibenanordnung drei Reibkörper (13, 16, 17) umfaßt, von denen der mittlere (13) mit dem Antriebskörper (7) verbunden ist und die beiden äußeren auf Trägern (31, 32) angeordnet sind, von denen der von der Feder (35) axial weiter entfernte (32) in die erste Schraubverzahnung (30) eingreift.