DE2313653B1 - Schaltbare Zahnkupplung - Google Patents

Description

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entkuppelten Zustand aufeinander schleifen, wenn stillstehenden Wellenende axial gegen die an diesem

sich ein Drehzahlunterschied einstellt. vorgesehene Anschlagfläche gepreßt; davon bleibt

Zum Stand der Technik, der nicht der eingangs das normalerweise umlaufende Wellenende jedoch beschriebenen Gattung angehört, wird noch auf die unberührt, da eine die beiden Wellenenden zusamfranzösische Patentschrift 1508 514 hingewiesen, aus 5 menspannende Kraft nicht auftritt,
der eine Zahnkupplung bekannt ist, die ebenfalls Die Erfindung wird im folgenden an Hand scheeine Kupplungshülse mit einer Innenverzahnung auf- matischer Zeichnungen von drei Ausführungsbeispieweist. Die Kupplungshülse hat dort indessen nicht len mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Zeichdie Aufgabe, zwei Kupplungshälften miteinander zu nungen ist je ein Ausführungsbeispiel einer Kuppverbinden, sondern sie stellt selbst eine Kupphmgs- io lung im axialen Schnitt dargestellt, und zwar ausgehälfte dar; die andere Kupplungshälfte weist zwei an- rückt in der unteren Hälfte und eingerückt in der einander befestigte Verzahnungen auf, nämlich eine oberen Hälfte jeder Zeichnung.
Schrägverzahnung und eine Geradverzahnung, von Jedes der dargestellten Ausführungsbeispiele weist denen die Schrägverzahnung beim Einrücken zuerst eine Antriebswelle 1 auf, die in einem Radial- und und die Geradverzahnung anschließend mit der In- 15 Axiallager! gelagert ist und eine gerade Außenvernenverzahnung der als Kupplungshülse ausgebildeten zahnung 3 sowie eine sich achsnormal erstreckende Kupplungshälfte zusammenwirkt. Die Gemeinsam- erste Anschlagfläche 4 aufweist,
keit mit der Erfindung erschöpft sich also darin, daß Mit der Außenverzahnung 3 steht eine an einer einer Innenverzahnung eine schräge Außenverzah- Kupplungshülse 5 ausgebildete erste Innenverzahnung derart zugeordnet ist, daß beide sich unter der 20 nung 6 ständig in Eingriff. Die Kupplungshülse 5 weist Einwirkung eines Drehmoments ineinanderschrau- einen Flansch 7 mit einer achsnormalen Anschlagben. Durch dieses Ineinanderschrauben wird aber fläche 8 auf, die der ersten Anschlagfläche 4 des ersten kein Zusammenspannen von Anschlagflächen be- Wellenendes 1 zugeordnet ist und bei eingerückter wirkt, sondern nur ein Kupplungsvorgang eingeleitet, Kupplung an dieser anliegt. An der Außenseite der der anschließend durch eine von außen aufgebrachte 25 Kupplungshülse 5 ist eine Ringnut 9 vorgesehen, in Kraft derart fortgesetzt werden muß, daß die Innen- die nicht dargestellte Klauen zum Verschieben der verzahnung der Kupplungshülse schließlich in die Kupplungshülse 5 eingreifen.
Geradverzahnung eingreift. Gleichachsig mit dem ersten Wellenende 1 ist ein

Eine schaltbare Zahnkupplung für das Verbinden zweites Wellenende 10 mit einem Wellenbund 11

und Lösen von zwei Wellenenden mit einer ein In- 30 axial verschiebbar in einem Lager 12 gelagert,

nensteilgewinde aufweisenden, verschiebbaren Kupp- Beiderseits des Wellenbundes 11 ist je ein Axiallager

lungshülse ist auch aus der deutschen Patentschrift 13 bzw. 14 angeordnet; auf das Axiallager 13 wirkt

1775 522 bekannt. Dort steht das Innensteilgewinde eine Druckfeder 15, die ständig bestrebt ist, das

der Kupplungshülse mit einem Außensteilgewinde an zweite Wellenende 10 vom ersten Wellenende 1 weg-

dem einen zeitweilig stillstehenden Wellenende 35 zudrücken.

ständig in Eingriff und ist auf diesem verschraubbar Das zweite Wellenende 10 weist eine schräge angeordnet. An dem zweiten, normalerweise umlau- Außenverzahnung 16 auf, der eine zweite Innenverfenden Wellenende ist ein Gehäuse befestigt, das die zahnung 17 der Kupplungshülse 5 zugeordnet ist.
Kupplungshülse umschließt und einen zum Kuppeln An den einander gegenüberstehenden Stirnseiten dienenden Innenzahnkranz sowie einen Innenrat- 40 der Wellenenden 10 und 1 sind Anschlagflächen 18 schenzahnkranz aufweist. Die Kupplungshülse weist und 19 (Fig. 1 und3) bzw. 20 und 21 (Fig. 2) auseinen Außenzahnkranz auf, der bei ausgerückter gebildet. Die Anschlagflächen 18 und 19 sind eben Kupplung axial neben dem Innenzahnkranz des Ge- und achsnormal angeordnet; die Anschlagflächen 20 häuses liegt und zum Kuppeln in diesen einrückt. und 21 sind dagegen zueinander komplementäre Ke-Außerdem sind an der Kupplungshülse Einrückklin- 45 gelflächen.

ken gelagert, die bei ausgerückter Kupplung in einer Gemäß Fig. 3 können als Außenverzahnung3 des

gemeinsamen Radialebene mit dem Innenratschen- ersten Wellenendes 1 und Innenverzahnung 6 der

zahnkranz des Gehäuses liegen und von Federn aus- Kupplungshülse 5 an Stelle der in F i g. 1 und 2 dar-

wärts gedrängt werden. Den beiden Stirnflächen der gestellten Geradverzahnungen Schrägverzahnungen

Kupplungshülse ist je eine Anschlagfläche am zeit- 50 vorgesehen sein.

weilig stillstehenden Wellenende zugeordnet, so daß Es ist auch möglich, die Wellenenden und die

der Verschiebeweg der Kupplungshülse in beiden Kupplungshülse so zu gestalten, daß an Stelle der

axialen Richtungen begrenzt ist. Berm Stillstand des Außenverzahnungen Innenverzahnungen vorgesehen

zeitweilig stillstehenden Wellenendes ratschen die sind, und umgekehrt.

Zähne des am Gehäuse vorgesehenen Innenratschen- 55 Die beschriebene und in den Zeichnungen dargezahnkranzes über die Einrückkünken hinweg. Wird stellte Schaltkupplung arbeitet folgendermaßen. Es das zeitweilig stillstehende Wellenende aber be- sei angenommen, das Wellenende 1 gehöre zu einer schleunigt und erreicht es die Drehzahl des nor- antreibenden Welle, das Wellenende 10 dagegen zu malerweise umlaufenden Wellenendes, so greifen die einer getriebenen Welle und beide Wellen stünden Einrückklinken zwischen den Zähnen des Innenrat- 60 zunächst still. Bei Betriebsbeginn wird zuerst die anschenzahnkranzes ein, und infolge des gegenseitigen treibende Welle in langsamere Drehung versetzt und Eingriffs der Steilgewinde wird die Kupplungshülse gleichzeitig die Kupplungshülse 5 nach rechts veraxial schraubend längs des zeitweilig stillstehenden schoben. Sobald die schräge Innenverzahnung 17 mit Wellenendes verschoben, so daß die Zähne ihres der zugehörigen Außenverzahnung 16 in Eingriff ge-Außenzahnkranzes in die Zähne des Innenzahnkran- 65 kommen ist, verschraubt sich die Kupplungshülse 5 zes am Gehäuse einrücken. Die Kupplungshülse wird unter der Wirkung des treibenden Drehmoments von zwar infolge des von ihr übertragenen Drehmoments selbst mit dem zweiten Wellenende 10. Sobald die und ihres Steilgewindeeingriffs mit dem zeitweilig Anschlagfläche 8 der Kupplungshülse 5 auf die An-

schlagfläclie4 des Wellenendes 1 trifft, wird infolge der fortgesetzten Schraubwirkung das zweite Wellenende 10 entgegen dem Druck der Druckfeder 15 zum ersten Wellenende 1 hin gezogen, bis schließlich die Anschlagflächen 18 und 19 bzw. 20 und 21 gegeneinandergepreßt werden, wodurch eine feste Verbindung der beiden Wellenenden 1 und 10 entsteht.

Wird bei abfallender Drehzahl der Antriebswelle von deren Wellenende 1 ein negatives Drehmoment auf die Kupplungshülse 5 übertragen, so verschiebt sich, die Kupplungshülse 5 infolge der Schraubwirkung der Schrägverzahnungen 16 und 17 vom Wellenende 10 weg, bis die Wellenenden 1 und 10 entkuppelt sind. Gleichzeitig drückt die Druckfeder 15 das Wellenende 10 vom Wellenende 1 weg. Dadurch entsteht ein Zwischenraum zwischen den Anschlagflächen 18 und 19 bzw. 20 und 21, so daß die beiden Wellenenden 1 und 10 keinerlei Berührung mehr miteinander haben.

Die Druckfeder 15 könnte jedoch auch zwischen den Stirnseiten der Wellenenden 1 und 10 angeordnet sein; sie könnte auch durch eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit ersetzt sein, die dafür sorgt, daß ίο die Kupplung vollständig gelöst wird, sobald das antreibende Drehmoment wegfällt. Schließlich könnte auch vorgesehen sein, daß'die Kupplung erst im Stillstand der Wellenenden 1 und 10 durch Verschieben der Kupplungshülse 5 ausgerückt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Wellenenden stehen einander unabhängig vom Patentansprüche: Schaltzustand der bekannten Zahnkupplung in einem bestimmten Abstand gegenüber; die beiden Wellen-

1. Schaltbare Zahnkupplung für das Verbinden enden sind somit bei eingerückter Zahnkupplung und Lösen von zwei Wellenenden mit einer ver- 5 ausschließlich durch die paarweise ineinandergreifenschiebbaren Kupplungshülse, die eine bei einge- den Verzahnungen der beiden Wellenenden einerseits rückter Kupplung an einer von zwei Anschlagflä- und der Kupplungshülse andererseits miteinander chen des ersten Wellenendes anliegende An- verbunden.

schlagfläche und zwei Innenverzahnungen auf- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

weist, von denen die erste mit einer Außenver- io Zahnkupplung der eingangs beschriebenen Gattung

zahnung am ersten Wellenende ständig im Ein- insbesondere für Leistungen in der Größenordnung

griff steht und die zweite in eine Außenverzah- von über 100 MW und Drehzahlen in der Größen-

nung am zweiten Wellenende einrückbar ist, da- Ordnung von 300Umdrehungen pro Minute derart

durch gekennzeichnet, daß die zweite weiterzubilden, daß sie außerordentlich robust ist

Innenverzahnung (17) der Kupplungshülse (5) 15 und in eingekuppeltem Zustand die beiden Wellenen-

und die zugehörige Außenverzahnung (16) des den starr, also in ähnlicher Weise wie eine Flansch-

zweiten Wellenendes (10) Schrägverzahnungen verbindung biegesteif miteinander verbindet und

mit vom übertragenen Drehmoment hervorgeru- dennoch leicht lösbar ist.

fener freier Axialkraftkomponente sind, die bei- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch geden Wellenenden (1, 10) in Bezug aufeinander 20 löst, daß die zweite Innenverzahnung der Kupplungsaxial verschiebbar sind und die zweite Anschlag- hülse und die zugehörige Außenverzahnung des fläche (19; 21) des ersten Wellenendes (1) von zweiten Wellenendes Schrägverzahnungen mit vom dessen erster Anschlagfläche (4) abgewandt und übertragenen Drehmoment hervorgerufener freier bei eingerückter Kupplung von der freien Axial- Axialkraftkomponente sind, die beiden Wellenenden kraftkomponente mit einer Anschlagfläche (18; as in Bezug aufeinander axial verschiebbar sind und die 20) des zweiten Wellenendes zusammengepreßt zweite Anschlagfläche des ersten Wellenendes von ist. dessen erster Anschlagfläche abgewandt und bei ein-

2. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gerückter Kupplung von der freien Axialkraftkompogekennzeichnet, daß die zweite Anschlagfläche nente mit einer Anschlagfläche des zweiten Wellen-(21) des ersten Wellenendes (1) eine Kegelfläche 30 endes zusammengepreßt ist.

und die Anschlagfläche (20) des zweiten Wellen- Die beiden Wellen können im ausgerückten Zu-

endes (10) dazu komplementär ist. stand der erfindungsgemäßen Zahnkupplung voll-

3. Zahnkupplung nach Anspruch 1 oder 2, da- ständig voneinander getrennt sein, sind aber im eindurch gekennzeichnet, daß die erste Innenverzah- gerückten Zustand der Zahnkupplung wie durch eine nung (6) der Kupplungshülse (5) und die zugehö- 35 Flanschverbindung derart fest miteinander verbunrige Außenverzahnung (3) des ersten Wellenen- den, daß selbst Fluchtungsfehler der beiden Wellendes (1) ebenfalls Schrägverzahnungen sind. enden nicht imstande sind, Relativbewegungen zwi-

4. Zahnkupplung nach einem der Ansprüche 1 sehen den Verzahnungen hervorzurufen. Die Zähne bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das axial ver- der Verzahnungen können deshalb spezifisch höher schiebbare Wellenende (10) entgegen der freien 40 belastet werden als bei bekannten gattungsgemäßen Axialkraftkomponente vorgespannt ist. Zahnkupplungen. Infolgedessen ist es möglich, eine

erfindungsgemäße Zahnkupplung für Leistungen zu

bauen, denen bekannte Zahnkupplungen nicht gewachsen sind. Die Erfindung ist bei automatischen 45 Synchronkupplungen ebenso anwendbar wie bei

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Zahnkupp- handgeschalteten Kupplungen.

lung für das Verbinden und Lösen von zwei Wellen- Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin,

enden mit einer verschiebbaren Kupplungshülse, die daß die zweite Anschlagfläche des ersten Welleneneine bei eingerückter Kupplung an einer von zwei des eine Kegelfläche und die Anschlagfläche des Anschlagflächen des ersten Wellenendes anliegende 50 zweiten Wellenendes dazu komplementär ist. Diese Anschlagfläche und zwei Innenverzahnungen auf- Weiterbildung hat den Vorteil, daß die beiden Wellenweist, von denen die erste mit einer Außenverzah- enden beim Einkuppeln in Bezug aufeinander zennung am ersten Wellenende ständig im Eingriff steht triert werden, so daß also ursprünglich vorhandene und die zweite in eine Außenverzahnung am zweiten Achsversetzungen beseitigt werden.
Wellenende einrückbar ist. 55 Es kann ferner zweckmäßig sein, daß die erste In-

Bei einer bekannten Zahnkupplung dieser Gattung nenverzahnung der Kupplungshülse und die zugehö-(USA.-Patentschrift 1 647136) weist die Kupplungs- rige Außenverzahnung des ersten Wellenendes ebenhülse einen radial nach innen ragenden Flansch auf, falls Schrägverzahnungen sind. Damit kann der der in einen Ringraum zwischen den beiden An- Druck, der die zweite Anschlagfläche des ersten Welschlagflächen des ersten Wellenendes eingreift und 60 lenendes und die Anschlagfläche des zweiten Wellenbeim Ein- und Ausrücken der Zahnkupplung gegen endes im gekuppelten Zustand zusammenpreßt, je eine dieser Anschlagflächen stößt; die beiden An- durch Wahl des Zahnschrägungswinkels beeinflußt schlagflächen des ersten Wellenendes begrenzen also werden.

die Verschiebung der Kupplungshülse in beiden axia- Schließlich ist es vorteilhaft, wenn das axial ver-

len Richtungen. Im eingerückten wie im ausgerück- 65 schiebbare Wellenende entgegen der freien Axialten Zustand liegt der Flansch der Kupplungshülse kraftkomponente vorgespannt ist. Damit wird verhindrucklos an der betreffenden Anschlagfläche des er- dert, daß die im gekuppelten Zustand zusammengesten Wellenendes an. Die Stirnflächen der beiden preßten Anschlagflächen der beiden Wellenenden im