DE564478C - Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zur Übertragung großer Drehmomente, bei welcher die treibende und die getriebene Welle zuerst durch eine nachgiebige Kupplung und dann durch eine starre Kupplung miteinander gekuppelt werden.

Es sind Klauenkupplungen bekannt, bei denen Vorrichtungen dafür sorgen, daß die Klauen erst dann eingerückt werden, wenn zwischen den beiden Kupplungsseiten keine zu große Relativgeschwindigkeit mehr besteht. Ferner sind auch Vorrichtungen bekannt, durch welche Reibungskupplungen, welche normalerweise mit dem vollen zu übertragenden Drehmoment belastet sind, so gesteuert werden, daß die Arbeit der von der Reibungskupplung angetriebenen Maschine ein bestimmtes Maß nicht übersteigt. Durch die Erfindung wird bezweckt, große Drehmomente zu übertragen, ohne dabei einerseits für den Reibungsteil übermäßig große Abmessungen zu bekommen und andererseits für die Betriebssicherheit eine Überlastung des Reibungsteils zu vermeiden.

Die Erfindung besteht darin, daß die Reibungskupplung nur zur Übertragung eines Bruchteils des normalen Drehmoments vorgesehen ist und daß durch die Kombination zweier Sperrvorrichtungen, von denen die eine das Einschalten der nachgiebigen Kupplung sperrt, sobald das zu übertragende Drehmoment größer ist als der für die Reibungskupplung vorgesehene Bruchteil des normalen Drehmoments, und die andere in an sich bekannter Weise das Einrücken der starren Kupplung sperrt, solange die treibende Welle bezüglich der getriebenen Welle eine unzulässig hohe Relativgeschwindigkeit aufweist.

Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.

Fig. ι ist ein Axialschnitt durch eine Kupplung nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt nach der Linie I-I der Abb. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch die Steuerung der Kupplung.

Nach Fig. 1 trägt die treibende Welle 1 einen scheibenförmigen Teil 2, einen zylindrischen Teil 3 und den ringförmigen Teil 4. Die getriebene Welle 7 trägt den ringförmigen Teil 8 und den mit axialen Führungen versehenen Teil 9. Die ringförmige Magnetwicklung 12 steht fest.

Auf dem mit axialen Führungen versehenen Teil 9 ist axial gleitbar der ringförmige Teil 15 angeordnet, der mit einem äußeren Flansch 16 und mit einer Scheibe 17 versehen ist. Zwischen dem ringförmigen Teil 15, der sich mit der getriebenen Welle 7 dreht, und dem ringförmigen Teil 4, der sich mit der treibenden Welle 1 dreht, ist der Kupplungsbelag in zwei Lagen 18 und 19 angeordnet. Die Steuerstange 22 kann dem Doppelpfeil 23 entsprechend axial nach rechts und links verschoben werden.

Nach Fig. 2 enthält der ringförmige Teil 8, der sich mit der getriebenen Welle 7 dreht, eine Anzahl radial beweglicher Riegel 25, die

in ihrer äußersten Lage in die Lücken 26 des zylindrischen Teiles 28 eingreifen, der sich mit der treibenden Welle 1 dreht. Zwischen dem zylindrischen Teil 3 und dem zylindrisehen Teil 28 sind eine Anzahl Gummipuffer angeordnet.

Die Riegel 25 werden durch die in den Punkten 32 drehbar gelagerten Hebel 33 bewegt. Durch die Federn 35 werden die Stöckel 36 stets gegen die Steuerstange 22 hin gedrückt.

In Fig. 3 ist links oben die in Fig. 1 dargestellte Kupplung mit der treibenden Welle 1 und der getriebenen Welle 7 schematisch angedeutet. Die Steuerstange 22 ist im Kolben 40 des hydraulischen Servomotors 41 axial gleitbar gelagert und mit zwei Steuerscheiben 42 und 43 versehen, die mit den Klinken 45 und 46 in und außer Eingriff gebracht werden können.

Durch die Leitung 50 wird in Richtung des Pfeiles 51 Drucköl angeliefert. Der Steuerkolben 52 leitet das angelieferte Drucköl je nach seiner Stellung entweder in die Leitung 53 oder in die Leitung 54. Das Gestänge 56 des Steuerkolbens 52 ist mit einer Muffe 57 versehen, durch welche das Gestänge 56 sowohl in seiner obersten als auch in seiner untersten Lage verriegelt werden kann. Als Riegel dient der durch eine Feder 60 ständig nach links gedrückte Eisenkern 58 des Elektromagneten 59. Durch die elektrischen Leitungen 62 und 63 wird die Wicklung des Elektromagneten 59 mit Strom versorgt. Mittels eines Riemens 65 wird der Regler 66 von der getriebenen Welle 7 aus angetrieben. Das Steuerorgan 68 ist mit einem federbelasteten Kolben 69 versehen, dessen untere Seite durch die Leitung 67 einem Flüssigkeits- oder Gasdruck ausgesetzt ist, der von der Belastung der getriebenen Welle abhängig ist. Treibt die Welle 7 z. B. eine Pumpe an, so wird der Raum 70 unterhalb des Kolbens 69 mit dem Pumpengehäuse verbunden. Befindet _ sich die Pumpe unter Druck, so wird der Kolben 69 angehoben, ist sie dagegen entlastet, so befindet sich der Kolben 69 in seiner untersten Lage, in welcher der Kontaktschuh 71 den Kontakt der Leitung "jy schließt. Ebenso schließt der Kontaktschuh 72 des Reglers 66 die Leitung 63, wenn der Regler 66 sich in seiner höchsten Lage befindet.

Die Kupplung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, die treibende Welle 1 befinde sich in Drehung und die getriebene Welle 7 im Ruhestand. Soll nun die Kupplung eingeschaltet werden, so wird zunächst die Wicklung des feststehenden, kreisförmigen Magneten 12 (Fig. 1) mit Strom versorgt. Die dabei auftretenden magnetischen Kraftlinien haben zur Folge, daß der durch die Federn 20 in seine äußerste Lage rechts gedrückte, ringförmige Teil 15 nach links verschoben und kräftig gegen den mit der treibenden Welle 1 sich drehenden ringförmigen Teil 4 angedrückt wird. Durch die auftretende Reibung werden der kreisförmige Teil 15 und damit die getriebene Welle 7 mitgenommen. Die kreisförmigen Teile 4 und 15 bilden also eine elektromagnetisch beeinflußte Reibungskupplung. • Sobald die treibende Welle 1 und die getriebene Welle 7 angenähert dieselbe Drehzahl erreicht haben, wird die starre Kupplung eingeschaltet. Zu diesem Zweck wird die Steuerstange 22 plötzlich nach links verschoben, wodurch die Stößel 36 (Fig. 2) durch die Federn 35 gegen die Kupplungsmitte gedrückt werden, so daß die Riegel 25 radial auswärts verschoben werden. Die Teilung der Lücken 26 und der Riegel 25 ist so gewählt, daß in allen Lagen der beiden Wellen ι und 7 wenigstens ein Teil der Riegel 25 in entsprechende Lücken 26 eingreifen kann. Die durch die Einrückung der starren Kupplung etwa auftretenden Drehbeanspruchungen werden durch die zwischen dem zylindrischen Teil 3 und dem zylindrischen Teil 28 angeordneten Gummipuffer 30 gedämpft.

Nach Fig. 3 wird die Kupplung wie folgt gesteuert:

Die elektromagnetische Reibungskupplung soll nur dann eingeschaltet werden können, wenn die getriebene Welle 7 unbelastet, d. h. das zu übertragende Drehmoment klein ist. Zu diesem Zweck ist die elektrische Leitung JJ, die die Magnetwicklung 12 mit Strom versorgt, mit dem Steuerorgan 68 versehen. Falls die durch die Welle 7 beispielsweise angetriebene Pumpe unter Druck steht, die Pumpe also belastet ist, wird durch die mit dem Pumpendruckraum verbundene Rohrleitung 67 der Raum 70 des Steuerorgans 68 unter Druck gesetzt, wodurch der Kontaktschuh 71 angehoben wird. Da somit die Leitung Jj unterbrochen ist, ist es nicht möglich, die Magnetwicklung 12 mit Strom zu versorgen und die elektromagnetische Reibungskupplung einzuschalten. Ist dagegen die Pumpe unbelastet, so befindet sich der Kolben 69 in seiner untersten Lage, wodurch der Stromkreis der Leitung Jj geschlossen ist. Unter diesen Bedingungen kann also die elektromagnetische Reibungskupplung eingeschaltet werden.

Nachdem die elektromagnetische Reibungskupplung 12, 15 und 4 eingeschaltet ist und die treibende Welle 1 die getriebene Welle 7 mitnimmt, wird erst die starre Kupplung eingeschaltet. Um jedoch zu verhindern, daß durch die Einschaltung der starren Kupplung unzulässige Drehbeanspruchungen in den WeI-

leu ι und J auftreten können, darf die starre Kupplung nur dann eingerückt werden, wenn die beiden Wellen 1 und 7 angenähert dieselbe Drehzahl erreicht haben. Zum Einschalten der starren Kupplung wird der Hebel 80 aus der Stellung »aus« in die Stellung »ein« gebracht. Es ist dies aber nur möglich, wenn der Riegel 58, der durch die Feder 60 in seine äußerste Lage links gedrückt wird und sich in der Stellung »aus* des Hebels 80 unterhalb der Muffe 57 befin-det, durch die Magnetwicklung 59 gegen die Kraft der Feder 60 so weit nach rechts verschoben wird, daß die Muffe 57 ungehindert nach unten verschoben werden kann. Dies kann aber nur dann eintreten, wenn die Leitungen 62 und 63 Strom führen, was wiederum nur dann der Fall ist, wenn der Kontakt j2 geschlossen ist. Dies setzt jedoch voraus, daß der Regler 66 in seiner höchsten Stellung steht und infolgedessen die Welle 7 die Betriebsdrehzahl, d. h. angenähert dieselbe Drehzahl erreicht hat wie die Welle 1.

Befindet sich nun der Hebel 80 in der Stellung »ein«, der Steuerkolben 52 also in seiner untersten Lage, so wird das durch die Leitung 50 angelieferte Drucköl durch die Leitung 53 in den Raum 82 gefördert, wodurch der Kolben 40 aus der gestrichelt gezeichneten Lage A in die ausgezogen gezeichnete Lage B gelangt. Da die Steuerscheibe 42 durch die Klinke 45 festgehalten ist, wird dadurch die Feder 83 gespannt.

Sobald der Kolben 40 seine äußerste Lage links erreicht hat, stößt er gegen die Nase 84 der Klinke 45, wodurch die Klinke 45 angehoben wird und die Steuerscheibe 42 schußartig aus der ausgezogen gezeichneten Stellung L" in die gestrichelt gezeichnete Stellung D gerückt wird. Infolgedessen wird der Steuerkegel 86 aus der ausgezogen gezeichneten Stellung E in die gestrichelt gezeichnete Stellung F verschoben, was die Einschaltung der starren Kupplung zur Folge hat, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht. Die starre Kupplung ist als Schnellschlußkupplung ausgebildet. Die Organe der starren Kupplung können in der Tat nicht allmählich, sondern nur schußartig eingeschaltet werden, wodurch die Abnutzung und die Zerstörung ihrer Kanten auf wirksamste Weise vermieden wird. Der Stellung D der Steuerscheibe 42 entspricht die Stellung G der Steuerscheibe 43. Wie ersichtlich, wird in der Stellung G die Steuerscheibe 43 durch die Klinke 46 festgehalten.

Ist die starre Kupplung eingeschaltet, so kann die auf der Welle 7 beispielsweise angeordnete Pumpe belastet werden. Dadurch steigt der Druck im Pumpendruckraum, so daß der Kolben 69 durch den im Raum 70 zunehmenden Druck angehoben wird. Dadurch wird die nun nicht mehr nötige magnetische Reibungskupplung abgeschaltet, was eine wesentliche Stromersparnis ermöglicht. Andererseits wird durch das Anheben des Kontaktschuhes 71 auch die Leitung 63 unterbrochen, wodurch der Riegel 58 unter dem Einfluß der Feder 60 wiederum in seine äußerste Lage links gedrückt wird und der Hebel 80 in der Stellung »ein« verriegelt wird. Es ist dies nötig, um eine Verstellung des Hebels 80 und das Abschalten der starren Kupplung unmöglich zu machen, solange die Pumpe unter Druck steht.

Beim Abschalten der Kupplung muß zunächst die getriebene Welle 7, im angenommenen Beispiel die Pumpe, entlastet werden, wodurch der Kolben 69 wiederum gesenkt wird, so daß der Kontaktschuh 71 die Leitung Jj wieder schließt. Dadurch wird zunächst der Riegel 58 nach rechts verschoben, so daß der Hebel 80 aus der Stellung »ein« in die Stellung »aus« gebracht w^rerden kann. Dadurch wird das durch die Leitung 50 angelieferte Drucköl in die Leitung 54 geleitet, während die Leitung 53 entlastet wird. Der Kolben 40 gelangt dadurch in die Stellung A. In dieser Stellung wird die Feder 87 zusammengedrückt, die Steuerscheibe 43 jedoch durch die Klinke 46 zurückbehalten. Sobald sich der Steuerkolben 40 irt seiner äußersten Lage rechts befindet, stößt er gegen die Nase 88 der Klinke 46, wodurch diese angehoben wird und die Steuerscheibe 43 schußartig nach rechts in die ausgezogen gezeichnete Stellung H gerückt wird. Infolgedessen wird die starre Kupplung wiederum schußartig abgeschaltet, was den Vorteil bietet, auch beim Abschalten die Abnutzung der Riegel 25 und der mit ihnen in Eingriff kommenden Organe wesentlich zu vermindern.

Die magnetische Reibungskupplung ist durch das Schließen der Leitung Jj wieder eingeschaltet worden. Um auch diese Kupplung zu lösen, genügt es, die Leitungen JJ und 78 vom Stromkreis abzuschalten, worauf beide Wellen wiederum völlig frei sind. In diesem Falle befindet sich der Riegel 58 wiederum in seiner äußersten linken Lage, wodurch der Hebel 80 wiederum verriegelt und gegen falsche Bedienung gesichert ist.

Die beschriebene Kupplung eignet sich insbesondere zur Übertragung großer Leistungen und zum Ein- und Ausschalten der Kupplung während des Betriebes. Die elektromagnetische Kupplung ist so eingerichtet, daß sie nur dann eingeschaltet werden kann, wenn die getriebene Welle unbelastet ist. Die starre Kupplung ist als Schnellschlußkupplung ausgebildet und so eingerichtet, daß sie nur dann eingeschaltet werden kann, wenn die treibende

und die getriebene Welle angenähert dieselbe Drehzahl erreicht haben. Eine Verriegelung verhindert in jedem Falle die falsche Verstellung der Kupplung.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kupplung zur Übertragung großer Drehmomente, bei welcher, die treibende und die getriebene Welle zuerst durch eine nachgiebige" Kupplung und dann durch eine starre Kupplung miteinander gekuppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Kupplung nur zur Übertragung eines Bruchteils des normalen Drehmoments vorgesehen ist und daß eine Kombination zweier Sperrvorrichtungen vorhanden ist, von denen die eine das Einschalten der nachgiebigen Kupplung sperrt, sobald das zu übertragende Drehmoment größer ist als der für die Reibungskupplung vorgesehene Bruchteil des normalen Drehmoments, und die andere in an sich bekannter Weise das Einrücken der starren Kupplung sperrt, solange die treibende Welle gegenüber der getriebenen Welle eine unzulässig hohe Relativgeschwindigkeit aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen