CN1107172C - 离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及接合驱动轴两个轴段(2a、2b)的离合器。轴段(2b、b)带一个内部的离合器环(8)和一个与此内环共面的外部离合器环(9)。离合器环(8、9)在互相面对的圆周面区域内制有切口(19)，切口互相配合形成孔(20)，孔中可***可液压移动的离合器锁销(22)。离合器锁销装在公共的伺服活塞(23)上。本发明的目的是要获得一种工作高度可靠和使用方便的离合器。为达到此目的，在离合器环(8、9)与离合器锁销(22)相对的一侧设一个跨接离合器环之间的间隙(21)的支承环(26)。从支承环伸出与离合器锁销(22)错开布置的拉杆(27)，它们可被第二个伺服活塞(33)伸长并支承着配属于离合器锁销(22)的锁环(28)。本发明的特征还在于装在外壳(11)内的两个伺服活塞(23、33)，外壳与轴段(2a)连接并被锁环(28)从后面固定。

Description

离合器

本发明涉及一种接合驱动轴尤其可按选择借助于优选地设计为二冲程大型柴油机的主发动机或优选地设计为电动机的辅助马达驱动的船的螺旋桨驱动轴两个轴段的离合器，其中，轴段带一个内部的和一个与之共面的外部离合器环，离合器环在互相面对的圆周面区域内制有切口，它们在彼此重合的位置优选地互补成锥形孔，孔中可***使离合器环共同旋转地互相连接并可液压移动的优选地锥形的离合器锁销，它们可借助一公共的环形伺服活塞操纵。

在德国专利申请19756420中含有此类离合器。在此装置中离合器锁销不仅液压地***和脱出，而且借助高压油保持在***位置。因此，在整个***期间必须提供高压油。在这种情况下由于同时发生轴的旋转运动不可避免产生漏泄损失。从而必须付出较大的代价保持足够的压力和补偿漏泄损失。此外，漏油还会对周围造成污染。

因此以此为出发点本发明的目的是采取简单和经济的措施改进前言所述类型的离合器，使离合器锁销能机械地锁止在***位置。

按本发明为达到此目的采取的措施是，在离合器环与离合器锁销的相对侧设一跨接两个离合器环之间的间隙的支承环，从支承环伸出与离合器锁销错开布置的拉杆，它们可被第二个环形伺服活塞伸长并与一个配属于离合器锁销的锁环配合作用，在拉杆被伸长时锁环可从保持离合器锁销处于***状态的位置运动到释放离合器锁销的位置；以及，可液压地调整为彼此分开和互相靠扰的两个伺服活塞装在一个与一轴段连接和被锁环从后面夹紧的外壳的环形腔内。

采取此措施用简单和经济的方式克服了前面描述的缺点。离合器锁销可借助锁环锁止在压入位置，这样做保证有高的可靠性。在锁止后可以撤消压力油加载。此时还只需加润滑油。因此无需担忧漏泄损失。这一点以简单的方式保证长期无故障运行。为了旋转锁环，简单地借助于配设的伺服活塞拉紧并因而伸长支承锁环的拉杆。因此拉杆起弹簧的作用，它们用由这些弹簧施加的力将锁环和与锁环相对的支承环固定在一起。在此力作用下贴靠在两个离合器环上的支承环还保证这两个离合器法兰准确对齐，所以离合器锁销可以其全部长度承载。此外，在离合器锁销设计为锥形的情况下，保证在要求的重合位置形成准确的配属于锥形离合器锁销的锥形孔，这些锥形的离合器锁销可以可靠地***其中。因此这些按本发明的措施也保证了操作非常方便和有高度的工作可靠性。

在从属权利要求中说明了上述措施的有利的设计和恰当的进一步发展。例如离合器锁销可以有利的方式各有一固定在配属的伺服活塞上有移动自由度地贯穿第二个伺服活塞从外壳向后延伸出去的杆，杆与锁环配合作用，锁环制有配属于离合器锁销的杆的孔以及制有配属于有移动自由度地贯穿第一伺服活塞从外壳延伸出去的拉杆的被拉杆贯穿的弧形槽。这些措施保证，位于外部的锁环只有在拉紧拉杆和与此同时离合器锁销的杆从锁环移出也就是说离合器锁销处于***位置时才能旋转，从而保证有极高的可靠性和显而易见的可操作性。

另一项有利的措施可在于，有移动自由度地贯穿第一伺服活塞的拉杆各有一在后面的螺纹段，在螺纹段上可至少安装一个可被置于贴靠在锁环上的固定螺母。由此可以简单的方式调整锁环离第二伺服活塞的距离并因而调整有效的拉力和可获得的运动间隙。

恰当的是用于拉紧拉杆的第二伺服活塞设有一个可用盖封闭的凹槽，可分别旋在拉杆相关螺纹段上的随动螺母可置入其中。这就允许用简单的方式调整所要求的拉杆伸长量并因而调整可获得的固定力。

按上述措施的进一步发展，用于拉紧拉杆的第二伺服活塞可迎向复位弹簧装置从设在两个伺服活塞之间的止挡离开。在无压力状态此复位弹簧装置还造成支承环从离合器环有一定程度的提升，从而能对避免磨损起有利的作用。

在其余的从属权利要求中和由下面借助于附图对实施例的说明可进一步看出其他有利的设计和恰当的进一步发展。

在下面要说明的附图中表示：

图1船驱动设备示意图；

图2通过按本发明具有已***的离合器锁销的离合器第一种例子的剖面；

图3按图2的装置，离合器锁销已脱出；

图4离合器环局部视图；

图5锁环视图；以及

图6按本发明的离合器另一种例子与图2相应的视图。

图1表示的驱动设备用于驱动仅示意表示的船1并因而包含一个设在由两个轴段2a、b组成的轴端部的螺旋桨3，后者可设有可调式桨叶。螺旋桨3可按选择借助于主发动机4或辅助马达5通过轴驱动。当主发动机4例如由于修理工作没有准备就绪时使用辅助马达5。船在主发动机4停车时可借助于辅助马达5自身的动力操纵和/或前进，例如在有危险时驶离港口。

采用大型柴油机作为主发动机，它的扭矩输出通过法兰传给轴段2a。采用电动机作为辅助马达5，它通过隧道式传动装置6与轴段2b共同工作。在这里可使用一种机组作为电动机，此机组在正常运行时，也就是说在主发动机4工作时，作为被传动的发电机工作，只是在紧急情况下才可作为通过没有进一步表示的辅助机构或电池供电的电动机运行。在辅助马达5起作用时主发动机4脱开。为此在轴段2a、b之间设离合器7，下面对其详细说明。

由图2和3可见，离合器7包括一个内离合器环8和一个与之共面的外离合器环9。内离合器环8设计为在螺旋桨一侧的轴段2b的法兰。离合器环8较小的直径允许隧道并因而整个隧道传动装置6有紧凑的结构形式。在图示的举例中，轴段2b设有一个设计为空心轴带着内离合器环8的延伸部分18，它楔紧在轴段2上。这种两件式设计便于制造。外离合器环9在这里通过支承盘10作为中间连接装在主发动机一侧的轴段2a的法兰上。在外离合器环9上连接一个从后面夹住内离合器环8并围绕着轴段2b的筒状外壳11。筒状外壳11沿径向的内壁是设在轴段2b上的套筒12的一部分。

内离合器环8处于两个装在筒状外壳11和支承盘10互相对置侧上的止推轴承13之间，止推轴承将轴系内产生的轴向力在任何情况下通过离合器7传给图1中用14示意表示的构成主发动机4的二冲程大型柴油机曲轴的止推轴承。为了轴段2a、b沿径向相互支承，属于轴段2a的支承盘10设一轴颈15，它支承在轴段2b的一个相配的孔16中。此外，在筒状外壳11的孔内***一个支承在轴段2b外圆周上的轴套17。

如图4所示，离合器环8、9在互相面对的圆周面区域内制有从环形的狭窄间隙21出发的轴向切口19。两个离合器环8、9的切口19彼此按相同的角度错开排列，并设计为在一个互相重合的位置互补成轴向孔20。通过转动这两个离合器环8、9，切口19可被置于所述的重合位置，在此位置形成轴向孔20。图4便基于此位置。由图4还可看出，间隙21的平均直径略小于配属于由切口19构成的孔20的分度圆直径，所以外离合器环9的切口19大于内离合器环8的切口19。

两个离合器环8、9通过可***在上面提及的重合位置下由切口19构成的孔20内并与之同轴布置的离合器锁销22互相锁定并因而互相旋转闭合地连接。在传递扭矩时离合器锁销22只受剪应力并因而可以淬火硬化。锁销22设计为向前收缩的锥形销。因此切口19也呈锥形收缩，从而使孔20构成锥形孔。在图2中离合器锁销22处于***位置，图3中表示处于脱出位置。

离合器锁销22装在筒状外壳11内，外壳11彼此相对的侧壁制有配属于离合器锁销22的孔，彼此相对的锁销端可通过孔移出筒状外壳11 。全部离合器锁销22固定在一个公共的环形伺服活塞23上，后者装在筒状外壳11的环形腔24内并能液压地运动。离合器锁销22在这里设有贯穿相关的伺服活塞23并固定在它上面的杆25，杆贯穿筒状外壳11背对离合器环8、9的侧壁，而锥形端贯穿面朝离合器环8、9的那个侧壁。如这里所表示的那样，杆25可成形在锁销上。图6中表示了一种分成两部分的方案。

在离合器环8、9背对离合器锁销22的一侧设一搭接环形间隙21的支承环26，它可装在支承盘10的一个环槽内。支承环26导致离合器环8、9不错移地互相对齐。从支承环26伸出沿周向相对于离合器锁销22错开排列与之平行的拉杆27。拉杆27可热压配合或恰当地通过螺纹旋在支承环26内。在这里，如尤其可从图4最清楚地看出的那样，拉杆27布置为穿过外离合器环9和与之连接的筒状外壳11，外离合器环制有相应的相对于切口19错开的孔27a，配属于孔27a的分度圆有另一个直径，在这里它大于配属于由切口19构成的孔20的分度圆直径。因此，离合器环8、9的彼此相对转动不受拉杆27的妨碍。为使离合器锁销22运动所设的伺服活塞23被有移动自由度的拉杆27贯穿。拉杆27在其后部从筒状外壳11伸出的端部上支承着一个设在筒状外壳11外部的锁环28，借助它可将离合器锁销22锁定在图2所示的***位置，和锁环可从图2所示的锁定位置回到图3所示的释放位置或反之，在释放位置离合器锁销22可从相关的孔20脱出。

锁环28被拉杆27制有螺纹的后段穿过。在螺纹上分别安装一固定螺母29和一个配属于它的锁紧螺母30。通过调整锁环28与之接触的固定螺母29，可以调整拉杆27的有效长度并因而调整离合器锁销22借此可获得的预紧力。

如图5所示，锁环28制有配属于离合器锁销22的杆25的孔31和配属于拉杆27的弧形槽32。配属于孔31的分度圆直径以及孔31的角向距离与离合器锁销22的分度圆直径和角向距离一致，所以锁环28通过旋转可置于一个位置，在此位置锁销与孔的轴线对齐。孔31的直径与离合器锁销22后部的杆25的直径一致，所以杆25可在上面已提及的对齐位置***孔31中，由图3可看出这一情况。在锁环28的这一位置，离合器锁销22可被置于与离合器环8、9脱开啮合。

被拉杆27贯穿的弧形槽32的长度限制了锁环28可能的旋转角。恰当的是此旋转角大小确定为在此孔31的区域内造成一个大约与孔的直径相当的转动距离。弧形槽32的内部净宽度相应于贯穿它的拉杆27直径。配属于弧形槽32的分度圆直径以及弧形槽32的角向距离与拉杆的分度圆直径及角向距离一致。在图示的举例中，弧形槽32直接连接在孔31上，这样可便于制造。

在图2所示的锁销22***相关孔20内的接合位置，锁环28以其面对筒状外壳11的一侧贴靠在锁销的杆25的后端面上。上面提及的固定螺母29调整为将拉杆27预拉紧，因此支承环26贴靠在离合器环8、9上以及使它们互相对齐地定位。与此同时锁销22压入相关的孔20内，所以形成无间隙的配合座。为了调整锁环28应使之提升。为此使拉杆27受拉伸，以便在锁环28与固定螺母29及离合器锁销22的杆25后端面之间形成足够的运动间隙。

为此，在筒状外壳11的环形腔24内装第二个位于第一伺服活塞12后面的伺服活塞33，它被离合器锁销22的杆25具有移动自由度地贯穿并在它上面支承着同样贯穿它的拉杆27。此外在图示的举例中第二伺服活塞33在其后侧区内制有比配属于拉杆27的孔扩大了的可用一相关的盖34封闭的凹槽，其中置入一个可旋在各相关拉杆27螺纹段上的随动螺母35。通过调整随动螺母35，可调整支承环26与第二伺服活塞33之间的距离，并因而调整了拉杆27可通过第二伺服活塞33适当加载而伸长的部分的长度。

在这里，在两个伺服活塞23与33之间设一由开口簧构成的固定止挡36，在图3所示的离合器锁销22被脱出的离合器状态下，这两个伺服活塞23、33挡靠在止挡上。

为***离合器锁销22，两个伺服活塞23、33之间的腔内加入高压油。因此这两个伺服活塞23、33彼此反向地从止挡36移开，在这种情况下支承环26贴靠在离合器环8、9上以及离合器锁销22被***相关的孔20中。在这里所使用的压力起先按这样的方式确定，即，拉杆27此时尚未拉伸和伸长。因此锁环28仍被制动。

为了能旋转锁环28并能置于锁定位置，将两个伺服活塞23、33之间的腔内压力提高到使拉杆27现在在第二伺服活塞33上施加的力的作用下伸长。与此同时离合器锁销22可在施加在第一伺服活塞23上的力作用下受压缩。由此造成的长度变化应保证锁环28能被释放和能旋转。在这种情况下锁环28被置于图2所示的锁定位置，在此位置下离合器锁销22的杆25与锁环的孔31错开。一旦在以两个伺服活塞23、33为界的腔内压力下降，拉杆27的伸长取消，于是锁环28便压靠在锁销的杆25后端面上。

在这里，拉杆27实际上起压簧的作用。因此由第二伺服活塞33提供的***范围应确定为，使可借助于第二伺服活塞33引起的拉杆27伸长处于弹性区内，因此在压力消除后完全恢复。由第一伺服活塞23提供的***范围等于离合器锁销22的***距离加上此离合器锁销22可能的弹性压缩。

锁环28的旋转可以手动的方式实施。当然也可以设想为锁环28配设一机械的旋转装置，此装置本身可从浮桥上遥控。不管怎样，借助于锁环28均可将离合器锁销22机械锁定在图2所示的***位置，从而不必保持液压。在这里只需要向离合器供润滑油。

为了脱开离合器锁销22，首先在两个伺服活塞23、33之间的空隙内重新加入高压，使锁环28自由。接着将锁环28置于图3所示的位置，在此位置其孔31的轴线与离合器锁销22的轴线对齐。在这种情况下，被拉杆27穿过的弧形槽32可用作旋转止挡。接着以两个伺服活塞23、33为界的空腔卸压和至少第一伺服活塞23在背对第二伺服活塞33的那一侧加压，因此离合器锁销22被置于图3所示的位置，在此位置它们的杆25***锁环28的孔31内。在图2和3所示的设计中还可设想，第二伺服活塞33在背对第一伺服活塞23的那一侧上也加压并因而确实地挡靠在止挡36上。在图示的举例中这一点借助于复位弹簧装置37完成。以此方式保证提升支承环26，这意味着它从离合器环8、9脱开，以免磨损。同样可为锁环28配设一提升弹簧装置38，借助它使锁环28在拉杆27被伸长时从筒状外壳11的相邻壁脱开。

按图6的装置其基本结构和工作方式与上述例子一致。因此下面主要说明不同点，在这里对于相同的部分采用同样的标号。

在按图6的装置中，拉杆27设一后部加长段，它有一个旋在拉杆端的螺纹段上贴靠在第二伺服活塞33上具有移动自由度地贯穿锁环28有关弧形槽的销子43，销子设有一个从后面夹住锁环28并贴靠在锁环上的螺钉头44。拉杆27的相对端制有螺纹段，它穿过支承环26并装有一个支承在支承环上的螺母45，借助于此螺母可以调整在支承环26与第二伺服活塞33之间的拉杆27的有效长度。与锁环28有关的支承面，在这里是螺钉头44，离第二伺服活塞33的距离，与按图2和3中的第一种例子不同，它是不可调的。但由此提供了一种简单得多的结构方式。外壳11在这里后侧可以敞开。只需要为第二伺服活塞33配设一个例如由台阶构成的止挡46。在这种情况下锁环28可直接紧靠在第二伺服活塞上。

由图6可见的另一个改变是在标号47处表示的离合器锁销22与各相关杆25的螺纹连接。这种分成两部分的设计允许杆25的长度适应于具体情况，为此在锥形的离合器锁销22与各自相关的杆25之间设一个或多个垫片。

上面已提及的压力加载通过组合在其部分构成筒状外壳11内边界的套筒12内的通道构成的压力管道39、40实现，它们从分配环41出发，套筒12***分配环内。为了提供操纵伺服活塞23、33所需的液压采用恰当配设的压力源。但此装置设计为，在配设的压力源失效的情况下，在必要时也可以从机器其他的压力源例如配属于螺旋桨3的压力原提取压力，或作为最终的应急措施可借助于未进一步表示的手压泵提供压力。由此确保可在任何情况下操纵离合器锁销22，其结果是保证了高度的可靠性。

Claims (12)

1.接合驱动轴尤其可按选择借助于优选地设计为二冲程大型柴油机的主发动机(4)或优选地设计为电动机的辅助马达(5)驱动的船的螺旋桨(3)驱动轴两个轴段(2a、2b)的离合器，其中，轴段(2a、b)带一个内部的离合器环(8)和一个与之共面的外部离合器环(9)，离合器环(8、9)在互相面对的圆周面区域内制有切口(19)，它们在彼此重合的位置优选地互补成为锥形孔(20)，孔中可***使离合器环(8、9)共同旋转地互相连接并可液压移动的优选地锥形的离合器锁销(22)，它们可借助一公共的环形伺服活塞(23)操纵，其特征为：在离合器环(8、9)与离合器锁销(22)的相对侧设一个跨接两个离合器环(8、9)之间的间隙的支承环(26)，从支承环伸出与离合器锁销(22)错开布置的拉杆(27)，它们可被第二个环形伺服活塞(33)伸长并与一个配属于离合器锁销(22)的锁环(28)配合作用，在拉杆(27)被伸长时锁环可从保持离合器锁销(22)处于***状态的位置运动到释放离合器锁销(22)的位置；以及，可液压地调整为彼此分开和互相靠拢的两个伺服活塞(23、33)装在一个与轴段(2a)连接和被锁环(28)从后面夹紧的外壳(11)的环形腔(24)内。

2.按照权利要求1所述的离合器，其特征为：离合器锁销(22)各有一固定在配属的伺服活塞(23)上有移动自由度地贯穿第二个伺服活塞(33)从外壳(11)向后延伸出去的杆(25)，杆(25)与锁环(28)配合作用，锁环制有配属于离合器锁销(22)的杆(25)的孔(31)以及制有配属于有移动自由度的贯穿第一伺服活塞(23)从外壳(11)延伸出去的拉杆(27)或拉杆延长段(43)的弧形槽(32)。

3.按照前列诸权利要求之一所述的离合器，其特征为：有移动自由度地贯穿第一伺服活塞(23)的拉杆(27)各有一在后面的螺纹段，在螺纹段上可至少安装一个可被置于贴靠在锁环(28)上的可调的止挡(29)。

4.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：用于拉紧拉杆(27)的第二伺服活塞(33)与可分别安装在拉杆(27)有关的螺纹段上的可调止挡(35)配合作用，后者优选地设在第二伺服活塞(33)的一个相关的可借助一盖(34)封闭的凹槽内。

5.按照前列权利要求1或2之一所述的离合器，其特征为：有移动自由度地贯穿第一伺服活塞(23)的拉杆(27)设有一个在后面的延长段，它有一个贴靠在锁环(28)上的头部(44)和从头部伸出的销子(43)，后者穿过锁环(28)贴靠在第二伺服活塞(33)上。

6.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：在两个伺服活塞(23、33)之间设固定止挡(36)，在离合器锁销(22)脱出时两个伺服活塞(23、33)可反向挡靠在固定止挡(36)上。

7.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：用于拉紧拉杆(27)的第二伺服活塞(33)可迎向复位弹簧装置(37)离开止挡(36)。

8.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：为锁环(28)配设一提升弹簧装置(38)。

9.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：拉杆(27)与支承环(26)通过螺纹连接。

10.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：安装伺服活塞(23、33)的外壳沿径向的内壁是围绕着与内部的那个离合器环(8)有关的轴段(2b)的套筒(12)的一部分，套筒***一个设有压力介质接头的分配环(41)内并制有为伺服活塞(23、33)压力加载的压力介质管道(39、40)。

11.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：内部的离合器环(8)设在两个互相对置地固定在外壳(11)上和配属于外部离合器环(9)的轴段(2a)支承着外壳及外部离合器环(9)的部分(10)上的止推轴承(13)之间。

12.按照权利要求1或2所述的离合器，其特征为：配属于内部离合器环(8)的轴段(2b)至少部分设计为空心轴，在空心轴内支承着从另一轴段(2a)伸出的轴颈(15)以及外壳(11)优选地借助于一个插装的轴套(17)支承在此空心轴上。

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