DE637758C - Selbsttaetige Schaltkupplung fuer Getriebe, insbesondere Fluessigkeitsgetriebe - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent bezieht sich auf selbsttätige Schaltkupplungen für Flüssigkeitsgetriebe, bei denen ein Getriebeteil (Leitschaufelrad) entweder mit dem Abtriebsteil (Turbine) oder mit der festen Umgebung gekuppelt wird, bestehend aus zwei zu einem Doppelgesperre vereinigten Gesperren oder Kupplungen, wobei das gleichzeitige Sperren beider Kupplungen des Doppelgesperres dato durch verhindert wird, daß das eine Gesperre zwangsläufig außer Eingriff gehalten wird, wenn das andere in Eingriffsstellung steht. Dadurch wird verhindert, daß ζ. Β. bei Verwendung solcher Flüssigkeitsgetriebe, deren eines Schaufelrad mehrere Funktionen auszuüben hat, in Lokomotiven oder Triebwagen, die auch zu Rangierzwecken herangezogen werden, beim Zurückgestoßenwerden der Rangiermaschine durch den Pufferfederdruck ao diese Gesperre die Antriebsräder blockieren und infolgedessen brechen.

Der Gegenstand der Ansprüche 3 bis 5 des Hauptpatents ist eine diesem Zweck dienende Klauendoppelkupplung, deren gemeinsames Kupplungsglied durch axiale Verschiebung abwechselnd mit den zu kuppelnden Teilen verbunden wird.

Bei der Klauendoppelkupplung nach dem Hauptpatent wird die Schaltbewegung der auf einem Gewinde verschiebbaren Klauenmuffe über in axialer Richtung angedrückte Reibverbindungen eingeleitet. Bei dieser Art der Reibverbindung ist die Wahl der Gewindesteigung von der Größe des Reibungsbeiwertes abhängig, was sich auf die Größe des Schaltweges, die Flächenpressungen beim Anschlag in den Endstellungen der Kupplungsmuffe und die baulichen Abmessungen des ganzen Doppelgesperres nachteilig auswirken kann.

Um diese mitunter unerwünschte Abhängigkeit zu beseitigen, wird erfindungsgemäß die Reibverbindung zwischen dem Kupplungsglied und den anzukuppelnden Getriebeteilen so angeordnet, daß sie senkrecht zur Richtung der Schaltbewegung angreift. Daraus ergeben sich gegenüber den im Hauptpatent dargelegten folgende Beziehungen:

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Rudolf Haeckel in Worms.

Ist P die Anpreßkraft, unter der die Reibverbindung steht, μ die Reibungszahl und R der Radius der Reibverbindung, so wird durch sie auf das Kupplungsglied Moment ausgeübt

Ma—P-μ-R.

Dieses Drehmoment erzeugt durch das Gewinde an dem Sperrglied eine axiale Kraft Q, ίο die man erhalten kann aus der Gleichung

Md = Q · r · tg (et -f- q)> (2)

wobei r den mittleren Gewindehalbmesser, α den Steigungswinkel und ρ den Reibungswinkel des Gewindes bedeutet. Aus (1) und (2) ergibt sich

R.

ao Bedingung für selbsttätiges Einkuppeln nach beiden Richtungen ist, daß die Muffenkraft Q größer ist als der Reibungswiderstand in axialer Richtung, also

Aus Gleichung (3) ergibt sich also, daß . , . > .. R

sein muß.

Hieraus ist sofort ersichtlich, daß man bei einer solchen Anordnung bei der Wahl der Gewindesteigung von der Größe des Reibungsbeiwertes μ nicht mehr abhängig ist. Infolgedessen kann im Gegensatz zur Klauendoppelkupplung des Hauptpatents die Steigung derart gewählt' werden, daß die axialen Kräfte und. auch der Schaltweg klein werden, der -Schaltvorgang aber beschleunigt wird. 4.0 Damit wird es aber möglich, das Gesperre für hohe Drehmomente zu verwenden und dabei doch die baulichen Abmessungen in erträglichen Grenzen zu halten.
-Die für den Schaltvorgang erforderliche $5 Reibungskraft muß wenigstens so groß sein, daß auch bei kleiner Drehzahl ein sicheres Schalten gewährleistet ist. Durch den Wegfall der axialen Federn gemäß dem Hauptpatent fällt die dort schwer zu vermeidende Beschleunigung der Muffe beim Umschalten weg, so daß ein Hinausgeschleudertwerden der Muffe über die Mittelstellung hinaus und ein ungewolltes Anschlagen gegen die Klauen der anderen Kupplungshälfte mit Sicherheit vermieden wird.

Die Unabhängigkeit vom Reibungsbeiwert ist ;aber auch deshalb sehr wertvoll, weil derartige Getriebe meist vollständig in Öl lauf en. Durch das ständige Geschmiertwerden der Reibbeläge wird zwar deren Abnutzung ganz wesentlich herabgesetzt, der Reibungsbeiwert

jedoch nicht nur sehr gering, sondern schwankt auch stark und kann daher im voraus nur sehr unvollkommen berücksichtigt

zeigt nun beispielsweise eine Aust'if^rungsform einer solchen Doppelkupplung 4^ϊα Abb. 2 einen Schnitt in Richtung A-B. Hierbei ist in bekannter Weise auf den Kupplungskörper 2 über ein Gewinde 10 eine Klauenmuffe 5 verschiebbar angeordnet, die auf ihren Seitenflächen mit ,Klauen 6 und 7 versehen ist. Dabei können die Klauen 6 mit den Klauen 8 des auf der Abtriebs- (Turbinen-) Welle ι befestigten Klauenringes 3 und die Klauen 7 mit den am Gehäuse 4 angebrachten Klauen 9 in Eingriff treten.

In einer Aussparung des Kupplungsgliedes 5 ist nun ein geteilter Ring 11 angebracht, der durch Federn 14 (Abb. 2) nach außen gedrückt wird und durch Stifte 12 gegen Verdrehung auf dem Kupplungsglied gesichert ist. Dieser Ring, der mit Reibbelägen 13 versehen sein kann, wird nun gegen die Innenfläche zweier Trommeln 15 und 16 gedrückt, die an dem festen Gehäuse 4 und an dem auf der Abtriebswelle befestigten Klauenring 3 angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel wirkt dieser Reibring also radial und damit senkrecht zur axialen Schaltbewegung des Kupplungsgliedes. Dreht sich nun die Welle 1 und mit ihr Klauenring 3 in Pfeilrichtung mit der Drehzahl M₁ und versucht der Kupplungskörper 2 die Abtriebswelle zu überholen, so wird dieser, solange seine Drehzahl kleiner als M₁ ist, in der Mittelstellung gehalten, da die Reibwirkungen der relativ rückwärts drehenden Festtrommel 16 und der vorwärts drehenden Turbinentrommel 15 entgegengesetzt wirken und bei gleichen Reibungsbeiwerten sich aufheben. Erst wenn die Kupplungsmuffe das Turbinenrad bzw. die Abtriebswelle überholt, addieren sich die Reibungskräfte, die Klauen 6 kommen mit den Klauen 8 in Eingriff, und der Reibring verläßt die Trommel 16 und wird in die an der Turbine befestigte Trommel 15 hineingezogen. Derselbe Vorgang wiederholt sich in umgekehrter Weise bei Verzögerung und anschließender relativer Rückwärtsdrehung des Umschaltrades. Bei der angegebenen Drehrichtung muß das Schaltgewinde linksgängig sein. Da nun die Klauenmuffe bei der bisher bekannten Ausführung mit axialer Druckrichtung der Reibbeläge vom Augenblick des Auskuppeins bis zur Mittelstellung relativ zu dem Körper, an den sie vorher gekuppelt war, in Ruhe ist und in der Mittelstellung durch das gegenseitige Aufheben der Reibwirkung die Drehzahl des Umschaltrades haben muß, kann es vorkommen, daß die Reibbeläge oder Hilfsgesperre bei zu rascher

Beschleunigung oder Verzögerung die Muffe, die dabei durch die Federkraft eine Zusatzbeschleunigung erfährt, an die gegenseitigen Klauen werfen. Dabei ist es möglich^ daß, da noch kein Synchronismus herrscht, die Klauen beschädigt werden.

Bei der Ausführung nach der vorliegenden Erfindung fallen dagegen nicht nur die axialen Federkräfte hinweg, sondern die

ίο Muffe hat noch beim Ausrücken die axiale Reibung in der Trommel P · μ zu überwinden. Zudem können die Trommeln an ihren Enden i/ und 18 schwach konisch ausgebildet, abgerundet oder beides zugleich sein, so daß die Muffe eine Rast findet und über die Mittelstellung erst hinauswandern kann, wenn die Reibwirkungen beider Trommeln sich addieren. Da der Umschaltvorgang bei den verschiedensten Drehzahlen vor sich gehen kann und die Anpreßkräfte durch die Zentrifugalkräfte in weiten Grenzen schwanken, empfiehlt es sich, die Reibringe in Leichtmetall auszuführen.

Die Anwendung einer solchen Doppelkupplung ist nicht auf Flüssigkeitsgetriebe beschränkt, sondern sie kann überall Anwendung finden, wo ein Getriebeteil abwechslungsweise an einen rotierenden und einen langsamer laufenden, feststehenden oder rückwärts drehenden Getriebeteil angekuppelt werden soll.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Schaltkupplung für Getriebe, insbesondere Flüssigkeitsgetriebe, bei denen ein Getriebeteil (Leitschaufelrad) entweder mit dem Abtriebsteil (Turbine) oder mit der festen Umgebung durch die axiale Verschiebung einer gemeinsamen Klauenkupplung ankuppelbar ist, 4c die mit Hilfe eines Gewindes und ständiger Reibverbindungen verschoben wird, nach Patent 632 395, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibverbindung des Kupplungskörpers (5) senkrecht zur Richtung der Schaltbewegung gegen Trommeln wirkt, deren eine (15) an dem relativ vorwärts laufenden (Turbine) und die andere (16) an dem relativ rückwärts laufenden Getriebeteil (festes Gehäuse) befestigt ist.

2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel an den deri Mittelstellung des Kupplungsgliedes entsprechenden Stellen so ab- geschrägt oder abgerundet sind, daß das Kupplungsglied beim Auskuppeln eine Rast findet.

3. Schaltkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem Kupplungsglied angeordnete Reibring aus Leichtmetall ausgeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen