DE872141C - Nur in einer Richtung Leistung uebertragende UEberhol-Zahnkupplung - Google Patents

Nur in einer Richtung Leistung uebertragende UEberhol-Zahnkupplung

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DE872141C
DE872141C DEP54936A DEP0054936A DE872141C DE 872141 C DE872141 C DE 872141C DE P54936 A DEP54936 A DE P54936A DE P0054936 A DEP0054936 A DE P0054936A DE 872141 C DE872141 C DE 872141C
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DE
Germany
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toothing
tooth
clutch
gaps
teeth
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Expired
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DEP54936A
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English (en)
Inventor
Ernst Dr-Ing Lammerz
Guenther Dipl-Ing Weissig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Original Assignee
Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F16D2023/0656Details of the tooth structure; Arrangements of teeth

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

  • Nur in einer Richtung Leistung übertragende Uberhol-Zahnkupplung Die Erfindung -bezieht sich auf eine nur in einer Richtung Leistung übertragende Überhol-Zahnkupplung mit einer auf einem Steilgewinde od. dgl. verschiebbaren, durch Reibungsschluß mit der anderen Kupplungsseite mitgenommenen innenverzahnten Kupplungshülse.
  • Es sind überhol-Zahnkupplungen mit Synchronisiereinrichtung bekannt, die länbs einer steilen Schrägfläche ein Zwischenglied bewegt, das in zwei Verzahnungen der zu kuppelnden Teile mit seinen Gegenverzahnungen einzugreifen vermag. Bei der bekannten Ausführung wird die Synchronisiereinrichtungdurch zwei Reibungsflächen gebildet. Die zu kuppelnden. Teile, nämlich eine überholende und eine überholte Welle, tragen je eine Verzahnung, in die Gegenverzahnungen des durch die Schrägfläche bewegten Zwischengliedes fassen. Die eine Verzahnung, die ständig im Einsgriff ist, ist als. Feder und Nut ausgebildet. Die andere Verzahnung ist eine Innenverzahnung, in die die entsprechende Außenverzahnungdes Zwischengliedes eingeschoben wird, sobald @die Schrägfläche den Kuppelvargang freigibt. -Bei dieser Ausführung kann es vorkom-men, d aßdann, wenn vorzeitig"d. h. bevor das Kuppeln beendet ist, schon das volle Drehmoment übertragen wird, die Außenverzahnung des Zwischengliedes erst mit einem Teil der Flanken der Innenverzahnung der überholten Welle in Eingriff getreten ist. Ein beträchtlicher Verschleiß der Kupplungszähne ist die Folge. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß die Zähne unter (dem vollen Drehmoment nicht mehr vollständig in Eingriff gebracht werden können, was :den Verschleiß der Zähne weiter erhöht oder sogar :ihren Bruch verursachen kann.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgäbe gestellt, eine von diesen Nachteilen freie, insbesondere für große Leistungen 'geeignete, nur in einer Richtung Leistung übertragende Überhol-Zahnkupplunig - zu schaffen,. die geeignet ist, selbsttätig einen rasch laufenden Teil einen zweiten sich noch nichtdrehenden oder mit geringerer Drehzahl umlaufenden Teil stoßfrei ztizurschalten, wobei der Schaltvorgang nicht eher beginnt, als biss die Drehzahl des zwzuschaltenden Teiles mit der Drehzahl ,des anderen Teiles übereinstimmt. Diese Aufgabe wird in erster Linie dadurch gelöst, - daß die Verzahnung eine Geradverzahnung ist und; die Kupplungshülse und der sie ständig tragende Zahnkranz Zahnlücken von mindestens eineinhalb Zahnteilungen, je nach Einrückhub und Gewindesteilheit, haben, so daß die Kraftübertragung erst nach beendetem Einrücken beginnt. Beispielsweise ist an die Anwendung der Überhol-Zahnkupplung gemäß der Erfindung gedacht, wenn bei der Bergfahrt eine zusätzliche Kraftmaschine zum Hauptantrieb einer Lokomotive, etwa eine Anfahrturbine zur Streckenturbine, geschaltet werden soll.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigt -Fig. i eine überhol-Zahnkupplung gemäß der Erfindung vor dem Kuppeln im mittleren Langsschnitt, Fig: 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fing. i in Pfeilrichtung gesehen, FinG. 3 eine Abwicklung -der Verzahnung der Kupplung, Fig. 4 und 5 die Fig. i und 3 entsprechenden Darstellungen nach dem Kuppeln, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Überhol-Zahnkupplung gemäß der Erfindung im mittleren Längsschnitt.
  • Beim ersten Beispiel sind die einander zugewandten Stirnenden einer überholenden Welle i und einer überholten Welle 2 auf ihrem Außenmantel mit je einer Kupplungsverzahnung 3, 4 versehen, deren Zähne gleiche Gestalt haben. Auf der überholten Welle 2 sitzt ein Stück 5 mit Gewinde, dessen Winduügssinn dein Drehsinn der Wellen,i und 2 entgegengesetzt ist, wenn man den Drehsinn in Richtung des Kraftflusses von der überholenden Welle i zur überholten Welle a betrachtet. Bei der beim Beispiel angenommenen Drehung,der Wellen i und 2 im Uhrzeigersinn (vgl. Fig. 2) muß also das Gewindestück 5 Linksgewinde haben.
  • Die überholende Welle i trägt eine Scheibe 6 mit einer zu ihrer Drehachse 7 ,senkrechten Reibfläche B. Diese vermag mit einer Gegenreibfläche g in Berührung zu kommen, die an einer Ringmuffe ro sitzt; in die ein Schaltring i.i eingreift. Zwischen die Muffe rö, und das Gewindestück 5 ist ein ringförmiges Zwischenglied-i2 beschaltet, das mit Innengewinde 13 auf das Gewindestück 5 geschraubt ist und außen eine Paßfeder 14 trägt, die in eine zur Wellenachse 7 parallele Längsnut 15 greift. Das Zwischenglied @i2 ist außerdem mit einer Innenverzahnung 16 versehen, die in die Kupplungsverzahnung 3, 4 zu greifen vermag und so breit ist wie die Verzahnungen 3 und 4 zusammen einschließlich eines zwischen ihnen gelassenen . Zwischenraumes 117. Sämtliche Verzahnungen 3, 16 und 4,'z6 sind Geradverzahnungen.
  • Bei der Lage,der Teile von Fig. -i bis 3, bei der :die Verbindung zwischen -den Wellen i und 2 unterbrochen ist (Lösestellung), greift die Innenverzahnung 16 nur in die Außenverzahnung 4. Sowohl bei den Außenverzahnungen 3, 4 als auch bei der Innenverzahnung 16 ist jeder .zweite Zahn entfernt, so daß zwischen zwei aufeinanderfoigenden Zähnen jeweils eine Lücke von eineinhalb Zahnteilung vorhanden ist. In der Abwicklung der Verzahnungen 3, 16 und' 4,-16, die durch Fig. 3 wiederbegeben ist, sind-die stehengebliebenen Zähne der Verzahnung 3 durch eine geneigte Kreuzschraffur, der Verzahnung 4 durch eine stehende Kreuvschraffur und der Verzahnung r6 durch eine von links unten nach rechts oben geneigte einfache Schraffur angedeutet. Ein fortgelassener Zahn 30, 4o und 160 aller drei Verzahnungen3, 4 und 16 ist :durch ein entsprechendes Feld mit Punkten versinnbildlicht. Die freigelassenen Felder 31,41 und 16, zwischen den geschrafften bzw. gepunkteten Feldern ,stellen die normalen Zahnlücken dar.
  • Die Überholkupplung wirkt wie folgt: Die überholende Welle i drehe sich zunächst mit geringerer Drehzahl als die überholte Welle 2. Die Reibungskupplung 8, g sei gelöst. Das Zwischenglied i2 und. die Muffe zo wenden: über das Gewinde i@3 und die Paßfeder'i4 von der Wellet mitgenommen. Die Reibfläche 8,der Scheibe 6 dreht sich tdaher ebenfalls langsamer als die an der Muffe io, sitzende Gegenreibfläche g.
  • In den Fig. i und 3 bis 5 sind die Drehzahlen durch auf der Wellenachse 7 senkrecht stehende Pfeile veranschaulicht. Die verschiedene Größe der Pfeile soll die verschiedene Größe der j Drehzahlen wiedergeben.
  • Wird jetzt die Fläche g (der Muffe io durch -den Schaltring ii an die Fläche 8 der Scheibe 6 gedrückt, so wird sie abgebremst. Dem Zwischenglied 12 wird damit die niedrige Drehzahl der Welle i aufgezwungen. Da hierbei das Zwischengliedl,i2 hinter der Welle 2 zurückbleibt, wird während ,dieses. Vorganges -das -Zwisohenglied r2 -auf dem Gewindestück 5 in die linke Endstellung geschraubt, die in Fig. i dargestellt ist. Zwischen einem Zahn 16 und .dem in der Drehrichtung folgenden Zahn 4. bleibt eine ganze Zahnteilung freier Raum (Fig. 3), nämlich der Raum eines weggelassenen Zahnes 40 und eines weggelassenen Zahnes 16o. Sobald diese Stellung der Teile erreicht ist, schleift die Fläche g auf der Fläche B.
  • Erhöht sich die Drehzahl der überholenden Welle i, so wird (der Augenblick eintreten, wo ihre Drehzahl ebenso groß geworden ist wie ldie Drehzahl der überholten Welle. 2 und ihre Fläche g nicht mehr auf der Fläche 8 reibt. In :diesem Zustand laufen also sämtliche Teile,der Kupplung mit dieser Drehzahl um.
  • Steigt die Drehzahl der überholenden Welle i weiter, so diaß sie höher ist als die Drehzahl der Welle 2 (vgl. Fig. 4 und 5), so wird auch die Ringmuffe i o, die mit ihrer Flüche 9 an der Fläche 8 anliegt, und das mit ihr undrehbar, aber längs verschiebbar verbundene Zwischenglied r2 auf diese höhere Drehzahl gebracht. Das Zwischenglied 12 eilt jetzt der Welle :2 voraus, so @daß es auf dem Gewindestück 5 nach rechts geschraubt wird. Wenn der Schalthub: 18 beendet ist, sind die Zähne, r6 (vgl. Tig. 5) an die rückseitige Flanke des voranlaufenden Zahnes,der Verzahnung 4 getroffen. Die Zähne 16 haben dabei den in Fig. 5 mit gestrichelten Pfeilen i9 dargestellten Weg zurückgelegt. Der Schalthub 18 und die Steigung ödes Steilgewindes 5 sind also hier so aufeinander abgestimmt, -daß nach Zurücklegen des vollen Hubes 18 die Zähne 16 sich um eine Teilung gedreht haben. Ein Zahn 3, der in der Lösestellung (Fig. 3) einem Zahn 4 gegenüberstand, hat sich dabei ebenso wie die Zähne 16 um eine Teilung in der Drehrichtung vorwärts gedreht (Fig.5), und zwar unter Berührung der rückwärtigen Flanken des Zahnes li6. Nach dem vollen Schalthub 18 nimmt die Verzahnung 3 der überholenden Welle i über die Verzahnung 16 die Verzahnung 4 .der überholten Welle 2 mit der Drehzahl der überholenden Welle i mit. Das Gewinde 5 ist dabei von: den von der Welle i auf die Welle 2 übertragenen Kräften frei.
  • An Stelle der Verzahnungen 4 und @16 könnte auch eine Verbindung der Teile 2 und 1:2, durch Feder und Nut vorgesehen werden, wenn das Gewinde zwischen Muffe io und Zwischenglied 12 angeordnet werden. würde. Es ist auch möglich, statt der Verzahnungen 3 und 16 eine Verzahnung auf der Stirnseite durch Klauen vorzusehen.
  • Es ist nicht notwendig, dieLücke,der Verzahnungen eineinhalb Zahnteilung groß zu machen. Die Lücken in der Verzahnung 3 müssen mindestens die Größe der Dicke der Zähne der Verzahnung r6 haben. Bei den Verzahnungen 4 und i16 hängt die Größe der Lücke von dem Drehwinkel ab, der benötigt wird, um den vollen Schalthub 18 @durchzuführen. Es ist hier darauf zu achten, daß die Lücken in den beiden Verzahnungen4 und 16 gleich groß sind. Nach oben ist für .die Größe der Lücken bei beiden Verzahnungen 3, 16 und, 4, 16 lediglich durch die konstruktiven Verhältnisse eine Grenze gesetzt. Es brauchen ferner in den Verzahnungen 3, 4 und 16 keine Zähne fortgelassen zu werden, um die Lücken zu erzeugen. Wenn die Verzahnungen 3 und 4 stark überbemessen werden, könnte z. B. die Gegenverzahnung r6 bei gleicher Teilung nur ein Drittel so dicke Zähne haben. Es würden dann in der Gegenverzahnung sechzehn Lücken vom fünffachen der Dicke des geschwächten Zahnes entstehen, während in den Verzahnungen 3 und 4 die üblichen Lücken vom dreifachen des geschwächten Zahnes vorhanden sind. Zur Drehung bleibt also eine Lücke vom Doppelten des geschwächten Zahnes. Wenn ferner in den Verzahnungen 3 und 4 die Zahndicke verringert wird, könnten sämtliche Zähne beispielsweise auf die Hälfte der überbemessenen Dicke geschwächt werden.
  • Das zweite Beispiel von Fig. 6 unterscheidet sich von dem ersten grundsätzlich lediglich dadurch, daß statt der als Reibungskupplung mit den Flächen 8, 9 ausgebildeten Synchronis:iereinrichbung ein üblicher Freikauf mit Mitnahmekörpern 2ö vorgesehen ist. Dann fOlt der Schaltring i i fort, weil die überholende Welle i rdie überholte Welle 2 selbsttätig mitnimmt, sobald ihre Drehzahl größer als diejenige der Welle 2 ist. Der Innenring der Mitnahmekörper 2o sitzt mit Reibungsschluß in der Scheibe 6, damit bei Sperren des Freilaufs Bruch vermieden wird.
  • In denAus@führungsbeispielen kann das Gewindestück 5 durch Teile mit kurzen Schrägflächen ersetzt werden, die mit entsprechendgeneigten Schrägflächen an Nuten von Gegenstücken zusammenarbeiten.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Nur in einer Richtung Leistung übertragende Überhol-Zahnkupplung mit einer auf einem Steilgewinde od. dgl. versschiebbaren, durch Reibungsschluß mit der anderen Kupplungsseite mitgenommenen innenverzahnten Kupplungshülse, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung eine Geradverzahnung ist und die Kupplungshülse und der sie ständig tragende Zahnkranz Zahnlücken von mindestens eineinhalb Zahnteilungen, je nach Einrückhub und Gewindesteilheit, haben, so @daß die Kraftübertragung erst nach beendetem Einrücken beginnt.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Zahnlücken auch im zweiten Zia'hnkranz, die mindestens tdie Größe der Zahnlücken des anderen Zahnkranzes haben.
  3. 3. Kupplung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch Zwischenschaltung eines an sich bekannten Rollenfreilaufs zwischen die verschiebhare Kupplungshülse und das den Reibungsschluß herstellende Glied.
  4. 4. Einrück bare Überhol-Zahnkupplung nach einem der Ansprüche i bis 3, gekennzeichnet durch eine auf der Kupplungshülse axial verschiebbare E,inrückmuffe mit einer vorzugsweise ebenen Reibfläche und .durch eine entsprechende mit der anderen Welle fest verbundene Gegenreibfläche.
  5. 5. Kupplung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß .die Außenverzahnung (4) und die Innenverzahnung (16) nach Art einer Profllkeilwelle, in,der Lücken vorgesehen sind, ausgebildet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1148834B (de) * 1958-01-23 1963-05-16 Fichtel & Sachs Ag Synchronisiereinrichtung fuer ein Schaltgetriebe

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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