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Weichschaltende Wellenkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine
weichschaltende, für das Verbinden von Wellen und ähnlichen umlaufenden Maschinenteilen
bestimmte Kupplung.
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Um eine in Abhängigkeit von einem einstellbaren Drehmoment automatisch
ein- und ausschaltende Kupplung mit geringen Abmessungen zu schaffen, ist schon
vorgeschlagen worden, aus vier Kupplungsklauenkränzen mit keilförmigen Stimzähnen
zwei Klauenkupplungen zu bilden. Der erste Kupplungskranz der ersten Klauenkupplung
ist mit einer treibenden, der zweite Kupplungskranz der zweiten Klauenkupplung mit
einer getriebenen Welle verbunden. Der zweite Kupplungskranz der ersten Klauenkupplung
ist mit dem ersten Kupplungskranz der zweiten Klauenkupplung starr verbunden, und
beide bilden gemeinsam ein Kupplungsglied, das axial verschiebbar ist. Die Klauenkupplung
dient als Drehmomentfühler; ihre keilförmigen Zähne bleiben, durch Federkraft belastet,
ständig im Eingriff. Mit der anderen Klauenkupplung wird die formschlüssige Kraftübertragung
zwischen der treibenden und der getriebenen Welle hergestellt und getrennt, wobei
der Drehmomentfühler bzw. das an ihm wirkende Lastmoment das Einrücken und Ausrücken
der die Wellen kuppelnden Formschlußkupplung bewirkt.
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Ferner ist eine elektromagnetisch geschaltete Lamellenkupplung vorhanden.
Sie ist eine den Kraftfluß durch die Formschlußkupplung überbrückende Hilfskupplung.
Wird die Hilfskupplung geschlossen und ist die getriebene Welle mit einem Drehmoment
belastet, so verschiebt der Drehmomentfühler infolge der durch die Belastung ausgelösten
Relativverdrehung seiner Keilflächenkränze unter gleichzeitigem Spannen der Federn
den axial verschiebbaren Kupplungskranz der Formschlußklauenkupplung und rückt dadurch
diese ein. Wird die Hilfskupplung ausgerückt# so trennt das über die Formschlußklauenkupplung
fließende Drehmoment wegen der keilförmigen Ausbildung der Kupplungsklauen die Verbindung,
indem der verschiebbare Kupplungskranz mit Unterstützung durch die gespannten Federn
in entgegengesetzter Richtung axial verschoben wird.
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Die Erfindung betrifft eine in gleicher Weise wirkende, weichschaltende
Kupplungsanordnung für das Verbinden umlaufender Maschinenteile, welche aus einer
Kraftschlußlamellen-, einer Formschlußklauen-und einer Drehmomentfühlerkupplung
besteht, die mindestens je ein bewegliches Kupplungsglied haben, von denen
die beweglichen Kupplungsglieder der Formschluß- und der Drehmomentfühlerkupplung
durch ein verschiebbares Kupplungsglied miteinander verbunden sind, und welche eine
Schaltvorrichtung hat, die in Abhängigkeit von einem einstellbaren Drehmoment die
Kupplungsanordnung steuert.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine solche weichschaltende Wellenkupplung,
welche aus einer Reibungskupplung, einer Formschlußkupplung und einem Drehmomentfühler
besteht. Bei einer bekannten Wellenkupplung dieser Art wirkt die Reibungskupplung
als Kraftschalter, wobei die Formschlußkupplung durch das Schlupfmoment der Reibungskupplung
geschaltet wird. Die Reibungskupplung liegt dem Kraftfluß der Forinschlußkupplung
parallel. Der Drehmomentfühler hat ein bewegliches Schaltglied, das dem Schaltglied
der Formschlußkupplung gleicht und mit diesem verbunden ist. Die Formschlußkupplung
wird von dem am Drehmomentfüh-]er einstellbaren Drehmoment ein- und ausgerückt.
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Bei einer anderen bekannten Zahnkupplung mit einer Reibungshilfskupplung
und einem Drehmomentfühler in Form einer Stirnverzahnung ist die Anordnung so getroffen,
daß die Reibungskupplung, die Zahnkupplung und der Drehmomentfühler konzentisch
ineinanderliegen, wodurch eine besonders geringe axiale Baulänge erzielt wird.
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Durch die Erfindung wird eine Verminderung von nachteiligen Reibungswiderständen,
welche die Schaltbewegungen hemmen könnten, und damit ein zuverlässiges Ein- und
Ausrücken der Wellenkupplung durch Verwendung von bekannten Klinkenkupplungen angestrebt,
deren vorteilhafte Eigenschaft darin besteht, daß sie mit geringer Reibung am Klinkenzapfen
ein- und ausrückbar sind.
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Die Erfindung geht somit von einer weichschaltenden Wellenkupplung
aus, bestehend aus einer als Kraftschalter wirkenden Reibungskupplung, einer durch
das Schlupfmoment dieser Reibungskupplung zu schaltenden, der Reibungskupplung im
Kraftfluß
parallel liegenden Formschlußkupplung und einem Drehmomentfühler,
welcher ein bewegliches Schaltglied aufweist, das dem schaltbaren Glied der Formschlußkupplung
gleicht und mit diesem derart verbunden ist, daß in Abhängigkeit von dem am Drehmomenfühler
einstellbaren Drehmoment die Formschlußkupplung ein- oder ausgerückt wird. Die Erfindung
besteht darin, daß das Schaltglied des Drehmomentfühlers und das schaltbare Glied
der Formschlußkupplung in einer Doppelklinke zusammengefaßt sind, welche am Sekundärteil
der Reibungskupplung radial schwenkbar angelenkt ist, mit einem keilförmigen Kupplungszahn
in Keilkerben des mit der treibenden Welle verbundenen Kupplungskranzes der Formschlußkupplung
ein- und ausrückbar ist und mit einem keilförmigen Fühlerzahn in eine Keilkerbe
des mit der getriebenen Welle verbundenen Drehmomentfühlers eingreift.
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Dabei kann die Doppelklinke in an sich bekannter Weise durch eine
Feder im Ausrücksinn der Formschlußkupplung belastet sein.
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Es ist vorteilhaft, die Feder derart zu bemessen, daß die vom Drehmomentfühler
bewirkte Einrückbewegung an der Formschlußkupplung schon einsetzt, bevor die als
Kraftschalter dienende Reibungskupplung ihr volles Drehmoment erreicht.
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Die mit dem obenerwähnten Fühlerzahn zusammenwirkende Keilkerbe kann
in bekannter Weise Flanken mit Teilflächen von wechselnder Neigung aufweisen.
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Die Klinkenzähne der als Drehmomentfühler wirkenden Klinkenkupplung
sind größer als die Klinkenzähne der ein- und ausrückbaren Klinkenkupplung, damit
sie ständig im Eingriff bleiben. Die Klinken des Drehmomentfühlers sind mit den
Klinken der ein- und ausrückenden Klinkenkupplung in einer Doppelklinke zusammengefaßt.
Außerdem sind Federn vorhanden, die die Klinken des Drehmomentfühlers mit einstellbarer
Kraft auf ihre Gegenflächen drücken.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand einer Doppelkupplung
in Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kupplung gemäß der
Erfindung nach der Linie E-F in Fig. 2; Fig. 2 ist ein Schnitt entsprechend der
Linie A-B in Fig. 1 und Fig. 3 ein Schnitt entsprechend der Linie
C-D in Fig. 1.
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Die treibende Kraft tritt bei 1 am Zahnrad 1
a
oder bei 2 am Zahnrad 2 a in die Kupplung ein. Der getriebene Teil
ist die Welle 38., durch welche der Kraftfluß in Richtung des Pfeiles
38 a aus der Kupplung einer nicht dargestellten Arbeitsmaschine zufließt.
Das Zahnrad 1 a von großem Durchmesser kämmt mit dem Zahnrad 3 von
kleinerem Durchmesser und das Zahnrad 2 a von kleinem Durchmesser mit dem
Zahnrad 4 von großem Durchmesser. Die Welle 38 kann also je nachdem,
welche Seite der Doppelkupplung eingeschaltet ist, mit einer hohen oder einer niedrigen
Drehzahl laufen. Es ist immer nur eine Seite der Doppelkupplung eingeschaltet.
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Die beiden Zahnräder 3 und 4 sind in Lagern 5
und
6 drehbar gelagert. Der Abschluß der Kupplung nach außen wird durch Scheiben
7, 8, Axiallager 9,
10, Radiallagerll, 12, Lagerbüchsen13, 14,
Sicherungsringe 13, 16, 17 und einen Lagerdeckel 18 gebildet, der
mit Schrauben 19 am Gehäuse 20 befestigt ist. Die Zahnräder 3 bzw.
4 haben je eine Nabe 26,
27 und sind auf die Welle
38 aufgesetzt mittels Rollenlagern 28, 29. Zur Führung dienen an Sicherungsringen
32 und 33 abgestützte Distanzbüchsen30, 31.
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Die Bauteile der linken und der rechten Seite der Doppelkupplung sind
jeweils gleich, so daß es genügt. wenn die linke Seite der Kupplung erläutert wird.
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Mit dem Zahnrad 3 ist eine an sich bekannte Reibungskupplung
beliebiger Art mit Hilfe von Schrauben 21 verbunden. Diese kann z. B. eine Magnet-Kupplung
sein. Sie besteht im wesentlichen aus dem Körper 22 mit der Erregerwicklung
23 und einem Schleifring 24, der in Isolierstoff 25 gebettet ist und der
Magnetkupplung elektrischen Strom zuführt. Zu ihr gehören ferner Reiblamellen 34
und 35 sowie eine axial bewegliche Ankerscheibe 36. Sobald die Erregerwicklung
23 Strom erhält und den Anker 36 anzieht, ist die Lamellenkupplung
eingeschaltet, so daß die bei 1 in die Kupplung eingeleitete Kraft auf dem
Wege über die Teile la, 3, 22, 34. 36, 35 auf das Gehäuse
37 der Lamellenkupplung übertragen wird, welches über den Mitnehmer46 mit
Paßfeder46a mit der Welle 38 fest verbunden ist, so daß das Zahnrad
3 mit der Welle 38 kraftschlüssig gekuppelt ist.
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Zum formschlüssigen Kuppeln des Rades 3 mit der Welle
38 dient eine Formschlußkupplung, deren topfförmiges Gehäuse 37 mit
dem Gehäuse 37 der Magnetlamellenkupplung identisch ist. Das Gehäuse
37
hat einen Abschlußring 49, der durch Schrauben 50
an der Innenwand
des Gehäuses 37 befestigt und nach innen über das Kugellager 51 auf
einem mit keilförinigen Zähnen versehenen Zahnkranz 39 abgestützt ist. Im
Abschlußring 49 und im Boden des Gehäuses 37 sind vier Klinkenachsen 43 für
vier darauf drehbare Doppelklinken 42 befestigt. Der Zahnkranz 39 ist mit
der Nabe 26 des treibenden Zahnrades 3 durch Schrauben 52 verbunden.
Ein ähnlicher Zahnkranz 54 mit keilförtnigen Zähnen ist an dem auf der getriebenen
Welle 38 aufgekeilten Mitnehmer 46 angeordnet. Jede Doppelklinke 42 hat an
einem Arm einen mit Keilflächen versehenen Kupplungszahn 44, der beim Kuppeln in
eine Keilkerbe 45 des Kupplungszahnkranzes 39 eingreift. Am anderen Arm hat
jede Doppelklinke 42 einen ebenfalls mit Keilflächen versehenen Fühlerzahn
53. der dauernd in eine Keilkerbe 54 des Fühlerzahnkranzes 46 des Antriebsrades
3 durch eine Feder 47 gedrückt wird. Die Federn stützen sich außen an einem
zylindrischen Ring 48 ab, der das Gehäuse 37 umschließt.
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Die Klinkenkupplung 37, 42, 39 wird eingerückt. bevor
das volle. durch die Magnetlamellenkupplung übertragbare Drehmoment erreicht ist.
Zunächst liegen die Fühlerzähne 53 der Doppelklinken 42 im Grundeder Keilkerben54
des Fühlerkranzes 46. Das an der Welle 38 Widerstand leistende Lastdrehmoment
verdreht, bevor es den Wert des von der Lamellenkupplung übertragbaren Drehmoments
erreicht, die Zahnkränze 39 und 46 relativ zueinander. Dabei schwenken die
von den Keilflächen 55 auf die Zähne 53 ausgeübten Kräfte die Klinken 42
im Uhrzeigersinn um die Achsen 56. Dadurch gelangen die Zähne 53 auf
die Flächen 57. und die Kupplungszähne 44 greifen in die Keilkerben 45. so
daß eine forrnschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnrad 3 und der Welle
38 herbeigeführt ist. Der Kraftfluß verläuft über die Teile la,
26, 52, 39, 53, 42, 44, 46, 46 a
und 38 parallel zum
Kraftfluß über die Magnetlamellenkupplung,
die nun nicht über das
zulässige Maß beansprucht werden kann, die aber die formschlüssige Verbindung aufrechthält.
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Zum Entkuppeln wird der Erregerstrom der Magnetkupplung abgeschaltet.
Diese löst und zugleich löst auch die formschlüssige Kupplung, was sehr schnell
geschieht, weil die Klinken 42 einerseits durch die Federn 47 und andererseits durch
die an den Keilflanken der Zähne 44 wirksamen Kräfte entgegen dem Uhrzeigersinn
in ihre Ruhelagen gedrückt werden.