DE7240855U - Zahn Schaltkupplung mit Synchroni sieremnchtung - Google Patents

Description

Patentanwälte

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310-19-6ί»5Ρ( 19.6Μ6Η) 7· 11. 1972

CREUS0T-L0IRE, Paris (Frankreich)

Zahn-Schaltkupplung mit Synchronisiereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Zahn-Schaltkupplung mit Synchronisiereinrichtung und insbesondere eine solche, die eine unabhängige Einheit bildet, welche zwischen einer Antriebsmaschine und einer von ihr anzutreibenden Arbeitsmaschine angeordnet werden kann.

Zahn-Schaltkupplungen bekannter Art enthalten allgemein zwei Scheiben, deren eine fest mit der Welle der Antriebsmaschine und deren andere fest mit der Wellr der anzutreibenden Maschine verbunden ist; ein Zahnkranz, der koaxial und drehfest an einer der beiden Scheiben befestigt ist, trägt Zähne, welche gegenüber entsprechenden Zähnen der anderen Scheibe angeordnet sind, und dieser Zahnkranz kann axial aus einer eingekuppelten Stellung, bei der die Verzahnungen ganz ineinandergreifen, in eine ausgekuppelte

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ander« Stellung, bei der die Verzahnungen ganz außer Eingriff sind, verschoben werden.

Zahnkupplungen haben den Vorteil, daß bei ihnen das Verhältnis des übertragbaren Drehmomente zum Gewicht der Kupplung günstiger als bei anderen Kupplungearten ist und sie daher bei gleichem übertragbaren Drehmoment leichter und kleiner sind. Sie haben aber den Nachteil, daß das Ein- und Auskuppeln nur im Stillstand oder, wenn der Drehzahlunterschied zwischen den beiden Scheiben relativ gering, d. h. nur einige Dutzende Umdrehungen pro Minute ist, geschehen kann. Sie sind daher ungeeignet in Fällen, wo gekuppelt werden muß, wenn die Antriebsmaschine mit ihrer normalen Drehzahl umläuft und die anzutreibende Maschine stillsteht.

Oft aber muß man eine Maschine bei mit normaler Betriebsdrehzahl umlaufendem Antriebsmotor unbelastet in Gang setzen, wobei die Maschine erst dann belastet wird, wenn sie ihre volle Betriebsdrehzahl erreicht hat. Das zum Ingangsetzen der unbelasteten Maschine nötige Drehmoment ist dann im Verhältnis zu dem unter Last nötigen Drehmoment nur gering, im allgemeinen etwa ein Zehntel des normalen Drehmoments. In solchem Fall geschieht das Kuppeln von Motor und Maschine in zwei Stufen, nämlich einer ersten, bei der das eigentliche Kuppeln bei schwachem Drehmoment erfolgt und Rutschmöglichkeit erfordert, damit der Anlauf allmählich vor sich geht, und einer zweiten Stufe, bei der das volle Drehmoment ohne Rutschen übertragen wird. Es ist eine Lösung dieses Probleme bekannt, bei der eine Zahn-Schaltkupplung mit einer allmählich wirk β aim werdenden Kupplung, die den Gleichlauf herstellt, verbunden ist. Solche

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Verbindung liegt prinzipiell z. B. in den Schalte trieben von Kraftfahrzeugen vor, wo das gezahnte Schwungrad einen Reibbelag trägt, der eine Synchronisiereinrichtung: bildet, indem er an dem zu synchronisierenden Zahnrad reibt. In diesem Fall geschieht das Kuppeln bei sehr verringertem Drehmoment, da das Umschalten des Untersetzungsverhältnisses nach dem Lösen der Hauptkupplung geschieht. Indessen haben die bekannten Vorrichtungen den großen Nachteil, daß sie ganz ins Schaltgetriebe eingebaut sind, so daß die Anwendung einer solchen Verbindung stets ertt vollständig neuen Entwurf des Getriebes erfordert.

Die Erfindung behebt diesen Nachteil, indem sie eine Sehalt-Zahnkupplung mit Synchronisiereinrichtung schafft, die als selbständige Einheit zwischen einem vorhandenen Antriebsmotor und sinsr ebenfalls schon gegebenen anzutreibenden Maschine angeordnet -'erden kann, ohne daß der Motor oder die Maschine geändert zu werden braucht.

Die Erfindung betrifft also eine Zahn-Schal^kupplung mit Synchronisiereinrichtung, mit einer Zahnkupplung nebst Betätigungeeinrichtung, mit einer treibenden Eingangsecheibe und einer getriebenen Ausgangβscheibe in koaxialer Anordnung, mit einem beweglichen Anker, der mittels der Betätigungseinrichtung in zwei Stellungen verschiebbar, drehfest mit einer der Scheiben verbunden und mit einer Verzahnung versehen ist, die in einer der Stellungen in einer auf der anderen Scheibe angebrachten Verzahnung eingreift, wohingegen die beiden Versahnungen in der anderen Stellung des beweglichen Ankere ganz voneinander getrennt sind, mit einer axial verschiebbaren Synchronisierkupplung, von deren beiden Bauteilen einer mit der Ausgangsscheibe

der Kupplung verbunden ist, und mit einer Betätigungseinrichtung für die Synchronisiereinrichtung.

Die Erfindung besteht darin, daß die Zahnkupplung und die Synchronisxerkupplung zu einer selbständigen Gruppe vereinigt sind, die mit Eingangs- und Ausgangs-Anschlußeinrichtuncen versehen ist und insgesamt von dieser Eingangs- und Ausgangs-Anschlußeinrichtung getrennt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Innenteil der Synchronisiereinrichtung drehfest mit einer Innenwelle verbunden ist, die an einer der Kupplungsscheiben der Zahnkupplung befestigt ist, und der Außenteil der Synchronisiereinrichtung drshfest mit der anderen Kupplungsscheibe der Synchronisiereinrichtung verbunden ist.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung darge stellt.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen im Längsschnitt erfindungsgemäße Zahn-Schaltkupplungen mit Synchronisiereinrichtung, bei denen das übertragene Haupt-Drehmoment nicht durch die Synchronisiereinrichtung hindurchgeht. Das Kuppeln geschieht bei der Ausführungsform der Fig. 1 durch Erregen der Betätigungswicklung der Zahnkupplung und bei der Ausführungsform der Fig. 2 dann, wenn diese selbe Wicklung nicht erregt ist. In beiden Figuren zeigt die obere Hälfte der Figur die eingekuppelte Stellung und die untere Hälfte die ausgekuppelte Stellung.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei

welcher der Umfangsteil der Synchronisiereinrichtung dazu dient, das Hauptdrehmoment zu übertragen. Auch bei dieser Figur zeigt die obere Hälfte die eingekuppelte, die untere Hälfte die ausgekuppelte Stellung.

Fig. k zeigt eine Ausführungsform der Kupplung, die von der in Fig. 2 dargestellten abgewandelt ist und bei der die so gebildete Bauteilegruppe durch unabhängige Lager getragen wird.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält die eigentliche Zahnkupplung zwei Scheiben 9 und 1^. Die Scheibe 9 bildet die Polmasse und enthält die Erregerwicklung 10. Die Scheibe 14 kann mit der zu treibenden Welle durch eine Zentrierfläche 21 und Gewindelöcher 13 verbunden werden. Die Scheibe 9 ist mit dem Eingangsflansch 1 durch die Glocke 5 verbunden, die mit dem Flansch 1 durch Nuten 3 drehfest verbunden ist. Der Flansch 1 kann mit irgendeiner Antriebswelle durch die Zentrierflächen 22 und die Gewindelöcher 2 verbunden werden.

Mit der Scheibe Ik ist ein Anker 11 drehfest verbunden durch eine Gleitführung, die von Klauen 20 des Ankers 11 gebildet wird, welche in Ausfräsungen 23 der Scheibe \k gleiten können. Der Anker 11 wird durch Federn 12 zur Scheibe Ik hin gedrängt. Der Anker 11 trägt eine Verzahnung 15» die einer Verzahnung 16 der Scheibe 9 zugewandt ist.

Die ausgangsseitige Scheibe "\k weist einen Wellenstumpf 18 auf, der mittels eines von zwei Wälzlagern 19 die Scheibe 9 und mittels des anderen Wälzlagers 19 die Glocke 5 trägt.

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Das allmähliche Kuppeln wird hier durch eine Magnetpulver-Kupplung bewirkt, deron Innenläufer 8 bei 17 auf den Wellenstumpf 18 aufgekeilt und deren Außenläufer 6 an der Scheibe 9 befestigt ist. Die Erregerwicklung 7 der Magnetpulverkupplung ist vom Außenläufer 6 umgeben. Die Wicklung 7 der Magnetpulver-Kupplung und die Wicklung 10 der Zahnkupplung werden jede durch zwei von drei Schleifringen 4, von denen sie einen gemeinsam haben, gespeist, so daß jede der beiden Kupplungen getrennt betätigt werden kann.

Das Kuppeln einer am Eintrittsflansch 1 festen Antriebswelle mit einer an der Ausgangsscheibe 14 festen Arbeitsmaschine geschieht auf folgende Weise, wobei die Antriebswelle und der Flansch 1 mit ihrer Betriebsdrehzahl umlaufen, während die Arbeitsmaschine und die Scheibe 14 stillstehen. Während einer ersten Phase wird die Wicklung 7 der Magnetpulver-Kupplung erregt, wodurch der mit der Betriebsdrehzahl umlaufende Außenläufer 6 allmählich mit dem zunächst stillstehenden Innenläufer 8 fest verbünde*! wird, so daß auch die Scheibe 14 mit allmählich zunehmender Geschwindigkeit angetrieben wird. Wenn die Synchronisierung zwischen der Antriebswelle und der Ausgangsscheibe 14 fast erreicht ist, wird die Wicklung 10 erregt, wodurch der Anker 11 an die Scheibe 9 angezogen wird und infolgedessen die Verzahnungen 15 und 16 in Eingriff miteinander gebracht werden. Dann wird die Speisung der Wicklung 7 ausgeschaltet, und die angetriebene Arbeitsmaschine kann belastet werden; denn die eigentliche Kupplung, die Zahnkupplung, bewirkt die Verbindung zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Arbeitewelle, und sie kann das gesamte zu übertragende Drehmoment übertragen.

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Das Entkuppeln der ganzen Kupplung geschieht in umgekehrter Weise, indem die Erregung der Wicklung 10 ausgeschaltet wird, worauf die Verzahnungen 15 und. 16 durch die Kraft der Federn 12 außer Eingriff gebrachtwerden.

Die in Fig. ?. dargestellte Kupplung unterscheidet sich von der oben beschriebenen nur durch die Ruhestellung des beweglichen Ankers 11. Hier ist der Anker 11 ständig drehfest mit dor Scheibe 9 verbunden, rjimlich durch Einschnitte 25 und Klauen 26. Die Verzahnung 27 des Ankers 11 befindet sich gegenüber einer Verzahnung Zh dar Ausgangsscheibe 14; die Federn 28 suchen den Anker 11 an die Scheibe 14 anzudrücken, so daß die Verzahnungen 2'/ und Zk ineinandergreifen. Wenn die Wicklung 10 erregt wird, dann wird der Anker 11 an die Scheibe 9 augezogen, so daß die Verzahnungen 27 und Zh au'er Eingriff gebracht werden und die ganze Kupplung entkuppelt wird. Die weitere Beschreibung dieser abgewandelten Ausführungsform und ihrer Wirkungsweise folgt unmittelbar aus der oben gegebenen Beschreibung der Fig. 1, Man braucht sich nur zu merken, daß in ausgekuppelter Stellung die Wicklung 10 erregt ist und ihre Erregung zum Zwekke des endgültigen Einkuppeins erst dann ausgeschaltet wird, wenn dia Synchronisierkupplung 6-8 fast völligen Gleichlauf zwischen der Scheibe 14 und der Scheibe 9 bewirkt hat.

Nun sei die Fig. 3 beschrieben; sie zeigt eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Kupplung. Hier geschieht die Verbindung der Scheibe 9 mit dem Flansch 1 unmittelbar durch den Außenläufer 6 der Hilfskupplung. Ein Zwischenstück 29 bildet dort die Verbindung zwischen dem Flansch 1 und dem Außenläufer 6. Die Wirkungsweise dieser Kupplung

ist genau gleich derjenigen der Fig. 1 dargestellten. Diese Bauart ohne Verbindungsglocke hat den Vorteil, daß sie dia Anzahl der Bauteile wie das Gewicht und den Platzbedarf des Ganzen vermindert. Sie hat indessen mitunter den Nachteil, zu einer Überdimensionierung des Außenläufers der Hilfskupplung zu führen, was ihre Verwendbarkeit einschränken kann.

Die Fig. h zeigt nur eine Abwandlung ia der Anwendung einer Kupplung der vorbeschriebenen Arten, insbesondere einer Kupplung wie der in Fig. 2 dargestellten. Hier ist der Eingangsteil 1 durch eine Welle 30 verlängert, die ihrerseits von einem Wälzlager 31 getragen wird, das auf einem Bauteil 32 der Grundplatte ruht. Ferner ist die Ausgangsscheibe i4 durch eine Welle 33 verlängert, die von einem Wälzlager Jh getragen wird, das seinerseits auf einem Bauteil 35 der Grundplatte aufruht. Diese Anordnung gestattet, insbesondere für die Verbindung der Antriebswelle mit der Eingangszeile JO oder für die Verbindung der anzutreibenden Maschine mit der Ausgangswelle 33 elastische Kupplungen zu verwenden, was mehr Freiheit in der Genauigkeit ihrer Ausrichtung erlaubt und außerdem getrennten Ausbau der Kupplung ermöglicht.

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Schalt-Zahnkupplungen mit Synchronisierung sind immer dann besonders vorteilhaft, wenn es gilt, Maschinen von gewisser Trägheit im Leerlauf anzufahren. Das ist z. B. der Fall bei gewissen Verdichtern, bei Schiffsantriebswellen mit Verstellschraube oder bei Schiffsantriebswellen mit nicht verstellbarer Schraube dann, wenn der Motor Kuppeln bei abgesenkter Drehzahl erlaubt. Bei diesen Anwendungen bietet die ^rfindungs-

gemäß gestaltete Kupplung die Vorteile geringen Gewichts und geringen Raumbedarfs. Dieser ergibt sich insbesondere

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moment bemessen zu sein braucht, während die Synchronisier-Hilfskupplung nur für das zum Anlassen ohne Last nötige Drehmoment bemessen zu sein braucht.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeichneten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle anderen Ausführungsformen, die sich von ihnen nur in Einzelheiten unterscheiden würden.

Claims (2)

Neue Ansprüche 3-7 3· Zahn-Schaltkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwelle (l8) dr^nfest an der Ausgangsscheibe (14) befestigt und daß die treibende Scheibe (9) der Zahnkupplung (16; 27) drehfest am Außenläufer (6) der Synchronisierkupplixng (6 bis 8) befestigt ist (Fig. 1 bis 4). 4. Zahn-S cha It kupp lung nach Anspruch ~5, dadurch gekennzeichnet., daß der .Eingangsflansch (1) unmittelbar mit der treibenaen Scheibe (9) der Zahnkupplung (l6; 27) durch eine Glocke (5), welche die Synchronisierkupplung (6 bis 8) umschließt, verbunden ist (Pig. I, 2, 4). 5. Zahn-Schaltkupplung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritts-Kupplungsf lanso.h. (1) am Außenläufer (6) der Synchronisierkupplung (6 bis 8) unmittelbar befestigt ist. 6. Zahn-Schaltkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung eine Erregerwicklung (7) enthaltende Magnetpulver-Kupplung ist. 7. Zahn-Schaltkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkupplung (15.., l6; 24, 27) eine Be- 72*0855 tätigungs-Erregerwicklung (10) enthält, in deren Speise· kreis vorzugsweise ein von dem Speisekreis der Erregerwicklung (7) der Synchronisierkupplung (6 bis 8) getrennter Schleifring (4) angeordnet ist. 724085511. to. 73 - 10 - Ansprüche

1. Zahn-Schaltkupplung mit Synchronisiereinrichtung, nit einer Zahnkupplung nebst Betätigungseinrichtung, mit einer treibenden Eingangescheibe und einer getriebenen Ausgangsschaibe in koaxialer Anordnung, mit einem beweglichen Anker, der mittels der Betätigungseinrichtung in zwei Stellungen verschiebbar, drehfest mit einer der Scheiben verbunden und mit einer Verzahnung versehen ist, die in einer der Stellungen in einer auf der anderen Scheibe angebrachten Verzahnung eingreift, wohingegen die beiden Verzahnungen in der anderen Stellung des beweglichen Ankers ganz voneinander getrennt sind, mit einer axial verschiebbaren Synchronisierkuppluüg, von deren weiden Bauteilen einer alt- der Ausgasigssclieibe Λ»τ Kupplung verbunden ist und mit einer Betätigungseinrichtung für die Synchronisiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahnkupplung (15» 16; 2k_t 27) und die Synchronisierkupplung (6 bis 8) zu einer selbständigen Gruppe vereinigt sind, die mit Eingangs- und Ausgangs-Anschlußeinrichtungen (1 bzw. "\k) versehen ist und insgesamt von dieser Eingangs- und Ausgangs-Anschlußeinrich^ung getrennt werden kann (Fig. 1-4).

2. Zahn-Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (8) der Synchronisiereinrichtung drehfest mit einer Innenwelle (18) verbunden ist, die an einer (15; 2k) der Kupplungsscheiben (15, i6; 2k, 27) der Zahnkupplung befestigt ist, und der Außenteil (6) der Synchronisiereinrichtung drehfest mit der anderen Kupplungescheibe (16} 27) der Synchronisiereinrichtung verbunden ist (Pig. 1-4).