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Kupplungsvorrichtung zum beliebigen Kuppeln und Entkuppeln des Ladegebläses
eines Flugzeugmotors Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum beliebigen
Kuppeln und Entkuppeln des Ladegebläses eines Flugzeuginotors, bei der am angetriebenen
Teil der Kupplung Fliehkraftkörper vorgesehen sind und der Kupplungsvorgang nach
Auslösung einer Schaltvorrichtung durch Federwirkung eingeleitet wird. Mit einer
solchen Kupplung kann das Gebläse ohne vorherige Abbremsung des Motors eingekuppelt
werden.
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Erfindungsgemäß besteht die Schaltvorrichtung aus einer Gleitwelle,
die zentral durch die Naben des in an sich bekannter Weise als Trommel ausgebildeten
antreibenden Teils der Kupplung, auf dessen zylindrische Innenwand in an sich bekannter
Weise Kupplungssegmente einwirken, hindurchgeführt ist und zum Einkuppeln durch
die Einschaltfeder axial verschoben wird, während sie zum Auskuppeln in entgegengesetzter
Richtung durch einen Schaltkörper verschoben wird, der zentral auf das eine aus
der Trommel herausragende Ende der Gleitwelle einwirkt. Hierbei ist jedes Kupplungssegment
exzentrisch und drehbar auf einer am angetriebenen Teil befestigten Achse gelagert
und an seinem freien Ende so mit dem zugeordneten Fliehkraftkörper verbunden, daß
es mit steigender Umdrehungsgeschwindigkeit immer fester an die zylindrische Innenwandung
der Trommel angepreßt wird, wobei am angetriebenen Teil befestigte Zugfedern im
gleichen Sinne wie die Fliehkraft auf die Fliehkraftkörper einwirken.
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Die neue Kupplung hat den Vorzug, räumlich sehr gedrängt gebaut zu
sein, und zwar sowohl in der Achs- als auch in der Durchmesserrichtung. Da sich
die Reibungsflächen ganz außen an der Peripherie befinden, ist die die Kupplung
bewirkende Reibungskraft viel größer als bei einer Scheibenkupplung von gleichem
Durchmesser. Dies ist der eine Grund, aus dem die neue Kupplung leichter und kleiner
ist als die bisher bekannten. Andererseits wächst die auf die Segmente wirkende
Zentrifugalkraft, je fester sich die Reibungsflächen aufeinanderpressen; dies ermöglicht,
das Gewicht der Fliehkraftkörper zu vermindern.
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Im übrigen sind bei der erfindungsgemäßen Kupplung auch keine Axialdrücke
vorhanden, und sie benötigt daher keine Axiallagerzapfen,
die bei
Scheibenkupplungen erforderlich und schwer und groß sind, insbesondere wenn die
Kupplung -bei 8ooo bis ioooo Umdrehungen in der Minute eingeschaltet werden soll.
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In der Zeichnung ist als Beispiel eine Ausführungsform einer Zentrifugalkupplung
dargestellt, die die obenerwähnten Kennzeichen aufweist.
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In der Zeichnung ist F ig. i ein Radialschnitt der Kupplung, die in
dem Antrieb eines Zentrifugalgebläses angeordnet ist.
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F ig. 2 ist eine schematische Seitenansicht in kleinerem Maßstabe.
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F ig. 3 ist eine schematische Darstellung, die eine Schaltvorrichtung
für mehrere Kupplungsvorrichtungen zeigt.
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Fig. 4 ist eine entsprechende Teilansicht im Aufr i13.
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Gemäß dem in den Fig. i und 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel
hat die Vorrichtung die Aufgabe, die Kupplung der Welle 2 eines Zentrifugalgebläses,
dessen eines Schaufelrad 3 sichtbar ist, mit der Motorwelle i zu ermöglichen.
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Die im Lager 4. des Gehäuses 5 gelagerte Motorwelle treibt beispielsweise
ein Zahnrad 7 an, das durch Keilnuten 6 mit dem Kurbelzapfen verbunden ist. Dieses
Rad 7 greift in die Zahnung 8 ein, die an der Radnabe Q einer aus zwei durch Bolzen
i i oder in anderer Weise verbundenen Stücken io und ioa gebildeten Trommel angebracht
ist. Die Radnabe 9 ist durch das Lager 12 in dem Gehäuse 5 gelagert. Die andere
Tragstelle 13 ist gleichfalls durch das Kugellager 14 in der Zwischenwand 15 des
Gehäuses gelagert. Im Inneren der Trommel io bis ioa sind zwei Zwischenwände 16
und i611 angebracht, die durch zwei Hülsen 17, durch die die Verbindungsbolzen i8
der genanntenZwischenwände hindurchgehen, auseinandergehalten werden. Die Zwischenwand
16 ist mit einem in der Radnabe 9 durch die Walzen 2o zentrierten Ring i9 verbunden.
Die Zwischenwand i6° trägt einen Ring 2,1, auf dem ein durch die Walzen 23 in der
zweiten Nabe 13 der Trommel io bis ioa zentriertes Zahnrad 22 festgekeilt ist. Das
Zahnrad 22 greift in ein auf der Gebläseächse 2 festgekeiltes Triebrad 24 ein.
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Zwischen den beiden Zwischenwänden 16 und i 611 sind frei. schwingend
auf denAchsen 2 C (Fig. i und 2) diametral entgegengesetzt zwei Hebelarme 26 befestigt,
die jenseits ihrer Schwingachsedurch einenZapfen27 und einet am Ende mit einem gezahnten
Sektor 29 versehenen Arm 28 verlängert sind. Jeder dei Hebelarme 26 liegt auf dem
freien Ende 3o eines Segmentes 31, das mit einem Reibungs-Belag 32 versehen ist,
auf. Die Segmente 3 i sind in 33 mit den Zwischenwänden 16 und 1611 an zwei :diametral
gegenüberliegenden Punkten verbunden. Schließlich verknüpft eine feste Verbindung,
vorzugsweise mit Spielraum 2611, jeden Hebelarm 26 mit dem entsprechenden Segment
3i.
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Zwischen feste Punkte der Trommel 16 und die Zapfen 27 zwischengeschaltete
Federn 34 ziehen die letzteren in ihre Einkupplungsstellung an.
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Es muß ergänzt werden, daß die verschiedenen vorstehend beschriebenen,
von den Zwischenwänden 16 und 1611 getragenen Organe je zweifach und symmetrisch
zur Trommelachse X-X angeordnet vorhanden sind. Andererseits sind die in 33 verbundenen
Enden .der Segmente im voraus unter Berücksichtigung der Umlaufrichtung der Trommel
(Pfeil f1) in Fig. 2 derart angeordnet, daß, sobald die Berührung zwischen den Segmenten
und der Trommel hergestellt ist, der von den Segmenten ausgeübte Druck automatisch
wächst, wodurch eine Verringerung des Einflusses der Zapfen 27 ermöglicht wird.
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Wie bereits oben beschrieben wurde, enden die mit den Zapfen 27 verbundenen
Arme 28 gegen die Achse X-X zu in einem gezahnten Sektor 29. Die beiden gezahnten
Sektoren 29 greifen in ein Schneckenrad 35 ein, das auf einer Welle 36 festgekeilt
oder in sie eingeschnitten ist. Diese Welle 36 ist gleitend in dem Ring 21 der Zwischenwand
i611 gelagert. Sie kann im Sinne des Pfeiles f2 durch einen um 38 schwingenden Schalthebel
37 verschoben werden, der an dem Ende der genannten, längs der Achse X-X
verlaufenden Welle 36 mittels einer Kugel angreift. Die Verschiebung im umgekehrten
Sinne erfolgt durch eine Feder 40, die an dem von dem Ring i9 der Zwischenwand 16
getragenen Abschlußstück 41 anliegt. Dieses Stück 41 besitzt zwei längs laufende
42, in denen sich Führungsrollen 43 bewegen, die auf einer von der Welle 36 getragenen
Querachse 44 laufen. Die Rillen 42 sind derart gerichtet, daß sie, sobald die Welle
36 sich im Sinne des Pfeiles f2 verschiebt, bestrebt sind, diese Welle in dem Sinne
zu drehen, daß die Zapfen 27 sich um die Achsen 25 im umgekehrten Sinne des Pfeiles
f3 drehen; eine entsprechende Verdrehung wird durch die einfache Verschiebung der
Welle 36 im Sinne des Pfeiles f2 bewirkt infolge des Schraubengewindes der Zahnung
35.
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In 45 ist auf der Achse X-X eine Schmiervorrichtung vorgesehen.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: In der Ruhelage wird
die Welle 36 durch den Hebel 37 nach links in Fig. i und gegen die Einschaltfeder
40 gepreßt gehalter..
In dieser Stellung sind die Segmente 31 nicht
in Berührung mit der Trommel 1o bis zoll und nicht in Bewegung. Um einzukuppeln,
läßt man den Hebel 37 im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles f, ausschlagen. Die
Welle 36 verschiebt sich dann nach rechts im umgekehrten Sinne des Pfeiles f2 unter
dem Einfluß der Feder 40, wodurch das Umlaufen der Zapfen 27 im Sinne der Pfeile
f3 und infolgedessen die Berührung zwischen den Segmenten 31 und der Trommel
io hervorgerufen wird.
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Dank der Federn 40 und 34 preßt ein leichter Druck die Segmente 31
auf die Trommel io bis ioa, deren Drehbewegung sich dann durch Vermittlung der Segmente
31 auf die Zwischenwände 16 und die Zapfen 27 zu übertragen beginnt. Unter dem Einfluß
der Zentrifugalkraft schwingen diese Zapfen im Sinne der Pfeile f3 und pressen die
Segmente 3 1 um so kräftiger gegen die Trommel io bis ioa, als ihre Geschwindigkeit
sich vergrößert. Der Druck der Segmente 31 auf die Trommel io bis ioa ist proportional
dem Quadrat der Geschwindigkeit dieser Zapfen, d. h. der Zwischenwände 16 und 16a,
d. h. schließlich der Geschwindigkeit der Gebläsewelle 2, auf welche die Bewegung
durch .den Ring 2i, das Zahnrad 22 und das Triebrad 24 übertragen wird.
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Es muß bemerkt werden, daß die von den Zapfen 27 auf die Segmente
ausgeübte Kraft ein Vielfaches der auf diese Zapfen einwirkenden Zentrifugalkraft
darstellt infolge der durch den Abstand des Schwerpunktes jedes Zapfens und,des
Berührungspunktes zwischen dem entsprechenden Hebelarie 26 und dem Segment
31 von der Achse 25 bedingten Verschiedenheit der Hebelarme.
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Um auszukuppeln, genügt es, den Hebel 3; ini Sinne des Pfeiles f4
zu drehen, der dann dieWelle36 im Sinne .des Pfeiles f2 verschiebt und die Sektoren
29, d. h. auch die Zapfen 27 und die Segmente 3 i, entgegen der Zentrifugalkraft
in Bewegung setzt, so daß die Berührung zwischen den Segmenten 31 und der Trommel
io bis ioa aufhört.
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Zur Ausgleichung der Stöße auf das Triebrad, das das Gebläserad antreibt,
werden vorzugsweise zwei gleiche Kupplungen möglichst im Winkel von iSo° für die
gleiche Geschwindigkeit angeordnet. Für Getriebe mit mehreren Geschwindigkeiten
kann jedoch diese Anordnung nur für die größte Geschwindigkeit angewandt werden.
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In den Fig.3 und 4 ist schematisch eine Schaltvorrichtung dargestellt,
die drei Kupplungsvorrichtungen D, D' und D" der beschriebenen Bauart schaltet.
Die Vorrichtungen D und D' werden gleichzeitig eingekuppelt und entsprechen
dem größten Z.Tbersetzungsverhältnis. Die Vorrichtung D" entspricht der kleinsten
übertragenen Geschwindigkeit. Wie bereits gesagt, ist danach zu streben, den Winkel
x so groß als irgend möglich zu wählen.
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Die drei Kupplungsvorrichtungen werden vorzugsweise ,durch eine einzige
Schaltvorrichtung geschaltet.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Schaltung von
einer Schaltwelle 46 Haas mit Hilfe eines. @einzigen Nockens 47 bewirkt, der einen
vorspringenden Teil a, b und eine Mulde c, d besitzt, die durch ein Kreisstück b,
c (Fig. 4) getrennt sind; dieser Nocken 47 wirkt mittels einer Führungsrolle 48
auf einen um 5o schwingenden Hebel 49 ein. Dieser Hebel 49 beeinflußt einen in einer
Gleitschiene 52 gleitend und schwingend angeordneten Körper 51, der eine gleichmäßige
Kraftverteilung auf die beiden Hebel 54 und 54' gestattet. DerHebel 54 steht mittels
seiner Verlängerung 37 mit der Welle 36 der Vorrichtung D in Berührung. Der Hebel
54' steht durch seine Verlängerung 37' mit der Welle 36' der Vorrichtung D' und
ebenso durch die Welle 55 und den Hebel 37" mit der Welle 36" der dritten Kupplungsvorrichtung
D" in Verbindung. Dieser Hebel 37" ist im Will -kel von i8o° zum Hebel 37' derart
befestigt, daß er auf die Welle 36" einwirkt, wenn die Hebel 37 und 37' sich von
ihren Wellen entfernen und umgekehrt. Die Hebel 37 und 3;' werdenbeispielsweise
betätigt, sobald der vorspringende Teil a, b sich unter der Führungsrolle 48 befindet,
während der Hebel 37" in Tätigkeit tritt, sobald der ausgehöhlte Teil
c, d unter der genannten Führungsrolle erscheint. Das Kreisstück b, c des
Nockens entspricht einer Zwischenstellung, bei der die drei Mechanismen ausgekuppelt
sind.