DE2736636C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig nach Maßgabe einer Temperatur ausrückende Klauenkupplung mit zwei verzahnten Kupplungshälften, die über ein verzahntes Zwischenstück miteinander verbindbar sind, wobei das Zwischenstück innerhalb der einen Kupplungshälfte axial verschiebbar und mit ihr über eine Kerbverzahnung, mit der anderen Kupplungshälfte jedoch mittels axial ineinandergreifender Klauen verbunden ist, wobei die eine Kupplungshälfte und das Zwischenstück durch die axiale Kraft einer Ausrückfeder im Ausrücksinne vorgespannt sind und ein temperaturempfindliches Schmelzteil vorgesehen ist, das bei Betriebstemperatur die Federkraft abfängt und bei überhöhter Temperatur schmilzt und das Ausrücken der Kupplung ermöglicht.

Eine derartige Kupplung ist aus der US-PS 38 89 789 bekannt. In dieser Kupplung wirkt die Feder unmittelbar zwischen den beiden Kupplungshälften. Die die beiden Kupplungs­ hälften verbindenden, axial ineinandergreifenden Zähne sind derart geformt, daß sie im Betrieb die beiden Kupplungshälften auseinanderzudrücken suchen. Dadurch wird im Betrieb eine axiale Belastung auf die Lager der Kupplung ausgeübt. Bei Übertemperatur schmilzt das temperaturempfindliche Element und die Feder sowie die Zähne der Kupplungshälften drücken die beiden Kupplungshälften auseinander. Da jedoch die Feder die beiden entkoppelten Kupplungshälften direkt berührt, ist es bei sehr hohen Drehzahlen möglich, daß die Feder selbst das Drehmoment überträgt. Bei sehr hohen Temperaturen werden sogar die Federenden an die beiden Kupplungshälften angeschweißt, so daß das Drehmoment ohne weiteres über die Feder übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der obengenannten Art zu schaffen, bei der bei Übertemperatur die beiden Kupplungshälften vollständig entkoppelt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Feder mit axialem Abstand von den ineinandergreifenden Klauen der beiden Kupplungshälften sowie der Kerbverzahnung zwischen dem Zwischenstück und der einen Kupplungshälfte angeordnet und die Kerbverzahnung derart schraubenförmig ausgebildet ist, daß eine die Kraft der Feder unterstützende, ebenfalls in Ausrückrichtung wirkende Schiebekraft auf das Schmelzelement und das Federlager erzeugt wird.

Durch die Schraubenform der Kerbzähne wird zwischen den Kupplungshälften eine axiale Kraft ausgeübt, die die beiden Kupplungshälften auseinanderdrückt. Nach dem Entkoppeln der beiden Kupplungshälften hält die Feder die Zähne außer Eingriff. Durch die Feder ist gewährleistet, daß die Zähne der beiden Kupplungshälften nicht wieder in Eingriff kommen können. Dies ist sehr wichtig, da Übertemperaturen in der Regel nur bei ernsten Betriebsstörungen auftreten und es daher sehr wichtig ist, daß die entkoppelten Kupplungs­ hälften nicht zufällig wieder in Eingriff kommen können.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß für die vorgegebene Unlaufrichtung die Arbeitsflächen der Zähne derartig hinterschnitten sind, daß eine Kraft in Richtung des Eingriffs der Zähne ausgeübt wird, und daß der Schraubensinn der Kerbzähne derart ist, daß eine Kraft in entgegengesetzter Richtung ausgeübt wird. Dadurch ist es möglich, daß die Kräfte, die die Zähne der Kupplungshälften voneinander trennen, keine axiale Kraft auf die Lager ausüben. Dies ist sehr wichtig, da die Kupplung für sehr hohe Umdrehungszahlen vorgesehen ist und eine axiale Belastung der Lager die Lebensdauer der Kupplung sehr stark verkürzen würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe, für das die erfindungsgemäße Kupplung vorgesehen ist, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Kupplung.

Das Getriebe ist grundsätzlich zum Antrieb von Flugzeugeinrichtungen, insbesondere zum Antrieb eines Wechselstromgenerators vorgesehen. Dieser Generator wird von dem Flugzeugmotor angetrieben, muß jedoch mit konstanter Drehzahl laufen. Daher ist das Getriebe für eine veränderliche Antriebsdrehzahl und eine konstante Abtriebsdrehzahl vorgesehen. Die beschriebene Anordnung kann jedoch auch in anderer Weise benutzt werden, beispielsweise für eine konstante Antriebs- und eine variable Abtriebsdrehzahl oder eine variable Antriebs- und eine variable Abtriebsdrehzahl.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines solchen Getriebes mit drei Rotoren 10, 11, 12 mit Toroid-Fläche 10 a, 11 a, 12 a, 12 b. Der Rotor 12 liegt in der Mitte zwischen den Rotoren 10 und 11, und seine Toroid-Flächen 12 a, 12 b liegen auf axial einander gegenüberliegenden Flächen des Rotors 12. Die Toroid-Fläche 10 a des Rotors 10 liegt gegenüber der Fläche 12 a, und ebenso liegt die Fläche 11 a des Rotors 11 gegenüber der Fläche des mittleren Rotors 12. Die Rotoren 10 und 11 sind Antriebsrotoren und der Rotor 12 ist ein Abtriebsrotor. Das System arbeitet aber ebenso gut, wenn die Rotoren 10 und 11 zum Abtrieb und der Rotor 12 zum Antrieb dient. Zwischen den Rotoren 10 und 12 sowie zwischen den Rotoren 11 und 12 liegen Sätze von flachen Rollen 13, 14 in Lagern 15 bzw. 16. Fig. 1 zeigt die Rollen in einer Stellung, in der sie die entsprechenden Flächen 10 a, 12 a sowie 11 a und 12 b in verschiedenen Abständen von der Rotationsachse der Rotoren 10, 11, 12 oder der Getriebeachse 17 zeigt. Die Rotoren 10 und 11 sitzen nicht drehbar auf einer Hohlwelle 18, die in einem festen Körper 22 in Lagern 19, 20 gelagert sind, die nahe seinen Enden sitzen.

Der Antriebsrotor 10 besitzt auf seinem Außenumfang Getriebezähne 23, die in einem Getriebering 111 eingreifen, der ein Teil der in Fig. 2 dargestellten Kupplung ist.

Der Antriebsrotor 12 hat äußere Getriebezähne 30, die den Abtrieb dieses Getriebeteils bilden. Eine auf der Welle 18 sitzende Verzahnung 34 wird von einem Zahnrad 104 angetrieben, das auf einem weiteren Teil der Kupplung (Fig. 2) sitzt, wie nachstehend beschrieben wird.

Um auf die Rotoren 10, 11, 12 und die Rollen 13, 14 eine Kraft in axialer Richtung auszuüben, um den Reibungskontakt zwischen ihnen aufrechtzuerhalten, ist im Gehäuse 41 eine Vorrichtung mittels Schrauben 42 mit dem Rotor 11 an derjenigen Seite desselben verbunden, der seiner Toroid-Fläche 11 a gegenüberliegt. In dem Raum zwischen dem Rotor 11 und dem Gehäuse 41 sind Hohlräume 43 und 44 für hydraulische Flüssigkeit vorgesehen. Innerhalb dieser Hohlräume befinden sich Kolben 45 und 46, die auf der Welle 18 sitzen. Im Ende der Welle 18 ist ein umlaufender Flüssigkeitsanschluß vorgesehen, der im festen Gehäuse 22 sitzt. In diesem Ende der Welle 18 sind ferner Bohrungen 47 und 48 für die Zufuhr und Abfuhr von Flüssigkeit zu den Hohlräumen 43 und 44 vorgesehen. Die Bohrung 48 steht in Verbindung mit dem Flüssigkeitsanschluß 21 zur Zufuhr von Hochdruckflüssigkeit zur einen Seite der beiden Kolben 45 und 46. Zur anderen Seite der Kolben 45 und 46 wird unter niedrigerem Druck stehende Flüssigkeit durch eine der beiden Bohrungen 47 zugeführt, die zwecks Ausbalancierens symmetrisch zur Achse der Welle liegen. Beim Betrieb dieser Vorrichtung mit veränderlicher Antriebs- und konstanter Abtriebsgeschwindigkeit wird eine Änderung der Antriebsgeschwindigkeit automatisch kompensiert durch Änderung des Übersetzungswinkels der Rollen. Die Neigung der Rollen, wie sie Fig. 1 zeigt, reguliert das Verhältnis der Geschwindigkeit der Antriebsrotoren 10, 11 zur Geschwindigkeit des Abtriebsrotors 12. Bei der in ausgezogenen Linien dargestellten Stellung bewirkt die Rotation der Antriebsrotoren 10, 11 eine Rotation des Abtriebsrotors 12 bei niedrigerer Geschwindigkeit. Bei der in gestrichelten Linien dargestellten Stellung kann das umgekehrte Verhältnis erreicht werden, wenn der Berührungspunkt zwischen den Rollen und den Antriebsrotoren 10, 11 in größerem Abstand von der Achse 17 liegt als ihr Berührungspunkt mit dem Rotor 12. Wenn dagegen die Rollen die Flächen 10 a, 11 a, 12 a und 12 b im gleichen Abstand von der Achse 17 berühren, so rotieren alle Rollen 10, 11 und 12 mit der gleichen Geschwindigkeit; dann ist das Übersetzungsverhältnis von Antrieb und Abtrieb 1 : 1.

Fig. 2 zeigt eine Kupplung, die bei Übertemperatur den Antrieb vom Getriebe trennt. Sie kann auch in einem anderen System zum Antreiben eines Generators mit konstanter Ge­ schwindigkeit benutzt werden. Bei dieser Vorrichtung liegt die Kupplung im Antriebsteil zwischen einer von einem Motor angetriebenen Welle 106 und einer Welle 105. Ein Zahnrad 104 steht mit einem Teil des Getriebes in Eingriff.

Das Zahnrad 104 und die Hülse 190 sind aus einem Stück; die Hülse ist in einem Lager 191 eines nicht dargestellten Gehäuses gelagert. Sie hat im Inneren eine schraubenförmige Kerbverzahnung 192, die in eine entsprechende Kerbver­ zahnung des Teils 193 mit einem becherartigen Querschnitt eingreift. Die Kerbverzahnung 192 hat eine nur geringe Schraubensteigung. Sie ist derart, daß bei normaler Umlauf­ richtung des Teils 193 eine Neigung besteht, sie außer Ein­ griff mit der Hülse 190 zu bringen, das Teil 193 also in der Zeichnung nach links zu bewegen. Das Teil 193 hat Klauenzähne, die bei 194 in Eingriff stehen mit ent­ sprechenden Klauenzähnen der Antriebswelle 106. Die Klauen­ zähne am Teil 193 und an der Welle 106 sind ein wenig hinterschnitten, so daß der Teil 193 bei normaler Dreh­ richtung der Welle 106 dazu neigt, sich nach rechts in Richtung auf die Welle 106 zu bewegen. Die Winkel der Kerb­ verzahnung 192 und die Hinterschneidungen der Klauenzähne 194 sind derart, daß der Teil 193 sich axial nach links bewegen würde, so daß die Klauenzähne außer Eingriff ge­ langen, wenn der Bewegung kein Widerstand entgegengesetzt würde.

Das Teil 193 ist auf einem Rohr 195 angeordnet, das innerhalb der Hülse 190 gleiten kann. Ein Sicherungsring 201 in einer Nut des Rohres 195 verhindert die Relativbewegung des Teiles 193 gegenüber dem Rohr 195 in einer axialen Richtung. Ein Ring 196 ist in einer Nut in der Innenwand der Hülse 190 gesichert und eine Druckfeder 197 liegt zwischen dem Ring 196 und einem Flansch an dem vom Sicherungsring 201 entfernten Ende des Rohres 195, um das Rohr 195 nach links zu drücken. Die axiale Bewegung des Teiles 193 zusammen mit dem Rohr 195 nach links wird durch den rohrförmigen Abstandshalter 198, einen weiteren Ring 199 und ein schmelzbares Abstandselement 200 verhindert. Die letzteren drei Teile umgeben das Rohr 195. Der schmelzbare Abstandshalter 200 ist zwischen dem Ring 199 und dem Teil 193 angeordnet. In jeder Drehrichtung bleibt das Teil 193 in engem Eingriff mit der Welle 106, wie oben beschrieben, und die schraubenförmige Kerbverzahnung 192 übt auf die Hülse 190, die das Zahnrad 104 trägt, eine Kraft in Richtung zum Entkoppeln der Zähne 194 aus. Diese Bewegung wird jedoch durch das Teil 200 verhindert. Das Lager 191, das die Hülse 190 trägt, oder ein weiteres, nicht gezeigtes Lager, das die Antriebswelle 106 auf einer entsprechenden festen Struktur trägt, werden durch keine axiale Kraft beaufschlagt. Dieses rührt von der durch die Kerbverzahnung 192 ausgeübten axialen Kraft her. Die Getriebe 111 und 123 laufen frei auf dem Außenmantel der Hülse 190 und sind in axialer Richtung darauf fest angeordnet. Die Drehung der Hülse 190 wird durch eine Kerbverzahnung 202 auf die Welle 105 übertragen. Die Zahnräder 111 und 123, sowie die Welle 105 sind mit weiteren Teilen des Getriebes verbunden oder mit anderen Vorrichtungen.

Wenn in dem Gehäuse die Temperatur so hoch ansteigt, überwindet das Teil 193 die axiale in Richtung des Eingriffs der Kupplung wirkende Kraft der Klauenzähne 194 und bewegt sich unter dem Einfluß der Kraft der Kerbverzahnung 192, um die Kupplung zu entkoppeln. Diese Bewegung wird unterstützt durch die Feder 197. Weit wichtiger ist jedoch, daß die Feder 197 dazu dient, einen Wiedereingriff der Zähne zu verhindern, wenn sie einmal entkoppelt sind. Das Teil 193 wird bis zum Anschlag an die Ringscheibe 199 bewegt. Die Hydraulikflüssigkeit des Getriebes wird im Betrieb durch einen im nicht dargestellten Gehäuse vorgesehenen Kanal in das Innere der Welle 105 geführt, so daß die Temperatur der Flüssigkeit, die einen mechanischen Fehler anzeigen kann, mit nur geringer Verzögerung auf das schmelzbare Abstandselement 200 wirkt.

Die Kupplung kann auch bei anderen Arten von Vorrichtungen angewandt werden, bei denen ähnliche Bedingungen vorliegen.

Claims (3)

1. Selbsttätig nach Maßgabe einer Temperatur ausrückende Klauenkupplung mit zwei verzahnten Kupplungshälften, die über ein verzahntes Zwischenstück miteinander verbindbar sind, wobei das Zwischenstück innerhalb der einen Kupplungshälfte axial verschiebbar und mit ihr über eine Kerbverzahnung, mit der anderen Kupplungshälfte jedoch mittels axial ineinandergreifender Klauen verbunden ist, wobei die eine Kupplungshälfte und das Zwischenstück durch die axiale Kraft einer Ausrückfeder im Ausrücksinne vorgespannt sind und ein temperaturempfindliches Schmelzteil vorgesehen ist, das bei Betriebstemperatur die Federkraft abfängt und bei überhöhter Temperatur schmilzt und das Ausrücken der Kupplung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (197) mit axialem Abstand von den ineinander­ greifenden Klauen (194) der beiden Kupplungshälften (190, 193; 106) sowie der Kerbverzahnung (192) zwischen dem Zwischenstück (193) und der einen Kupplungshälfte (190) angeordnet und die Kerbverzahnung (192) derart schraubenförmig ausgebildet ist, daß eine die Kraft der Feder (197) unterstützende, ebenfalls in Ausrückrichtung wirkende Schiebekraft auf das Schmelzelement (200) und das Federlager (196, 198) erzeugt wird.

2. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Kerbverzahnung (192) einen flachen Winkel mit der gemeinsamen Drehachse der Kupplungshälften (190, 106) einschließt.

3. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorgegebene Umlaufrichtung die Arbeitsflächen der Klauen (194) derart hinterschnitten sind, daß eine axiale Kraft in Richtung des Eingriffs der Klauen (194) ausgeübt wird, und daß der Schraubensinn der Kerbverzahnung (192) derart ist, daß eine Kraft in entgegengesetzte Richtung ausgeübt wird.