DE2313653C2 - Schaltbare Zahnkupplung - Google Patents

Description

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, \*ird 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 sche-

eine 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 miteinandci zu nungen ist je ein Ausführungsbeispiel eine/ Kuppverbinden, sondern sie stellt selbst eine Kupplungs- 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 Geradverzahnune. 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 2 gelagert ist und eine gerade Außenverncnverzahnung der als Kupplungshülse ausgebildeten zahnung 3 sowie eine sich achsnormal erstreckende Kupplungshälfte zusammenwirkt. Die Gemeinsam- erste Anschlagfiäche 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 ineinanderv_Chrau- 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- Wellenerdes 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 23 Kupplungshülse S 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 1 775 522 bekannt. Dort steht das Innensteilgewinde eine Druckfeder 15, die ständig bestrebt ist, das der Kupplungshülse mit einem Außensteilgewimie an zweite Wellenende 10 vom ersten Wellenende 1 wegdem einen zeitweilig stillstehenden Wellenende 35 zudrücken.

ständig in Eingriff und ist auf diesem vei-schraubbar Das zweite Wellenende 10 weist eine schräge

angeordnet. An dem zweiten, normalerweise umiau- 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 Innern at- 40 der Wellenenden 10 und 1 sind Anschlagflächen 18 schenzahnkranz aufweist. Die Kupplungshülse weist und 19 (F i g. 1 und 3) bzw. 20 und 21 (F i g. 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 EinrücVklin- 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- Kupplungshülse5 an Stelle der in Fig. I und2 daiwärts 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. Beim 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 Einrückklinken 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 greifer, 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 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-

schlagfläche 4 des Wellenendes 1 trifft, wird infolge der fortgesetzten Schraubwirkung das zweite Wellenende 10 entgegen dem Druck der Druckfeder IS zum ersten WeHenende 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 Anschlagflächcn 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 seirr, sie küiinic auch durch eine hydraulische KoI-ben-Zylindei einheit ersetzt sein, die dafür sorgt, daß 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)

Wellenenden stehen einander unabhängig vom Patentansprüche: Schaltzustand der bekannter. 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 /er^ 5 ausschließlich durch die paarweise ineinandergreifenschiebbaren Kupplungshülse, die eine bei einge- den Verzahnungen der beiden Wellenenden einerseits rikkter 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 300 Umdrehungen 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 ao löst, daß die zweite Innenverzahnung der Kupplungsaxial verschiebbar sind und die zweite Anschlag- hülse und die zugehörige Außen verzahnung des fläche (19; 21) des ersten Wellenendes (1) von zweiten Wellenendes Schrägverzahnungen mit vom dessen erster Anschlagfläche (4) abgewandi 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 Anschlagfiäche 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 (2β) 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 Kupplungshüise (5) und die zugehö- 35 Flanschverbindung derart fest miteinander verbunrige Außenverzahnung (3) des ersten Wellenen- den, daß selbst Fluchtungsfehlcr 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 i&t es möglich, eine

erfindungsgemäße Zahnkupplung für Leistungen zu

bauen, denen bekannte Zahn kupplungen 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 Anschla^fläche des ersten Wellcneneine bei eingerückter Kupplung an einer von zwei des eine Kegeifläche und die Anschlagfläche des Anschlagflächen des ersten Wcllcnendes anliegende se zweiten Weilenendes 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 Außen verzahnung 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 1 647 136) 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 Anschlagfiäche des zweiten Wellcnbeim Ein- und Ausrücken der Zahnkupplung gegen endes im gekuppelten Zustand zusammenpreßt, je eine dieser Anschlagflächen stößt; die beiden An- durch Wahl des Zahnschrägungswinkeis 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 Axial-

ten Zustand liegt der Flansch der Kupplungshülse kraflkomponente vorgespannt ist. Damit wird verhin-

drucklos an der betreffenden Anschlagfiäche des er- dert, daß die im gekuppelten Zustand zusammenge-

sten Wellenendes an. Die Stirnflächen dei beiden preßten Anschlagflächen der beiden Wellenenden im