Kupplung Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf Klauenzahnktipplungen zur Übertragung von Drehbewegungen, bei welchen Kapplun- gen die Sätze von zusammenwirkenden Klauen- kupplungszähnen an einem ersten Kupp- Itingsglied und an einem Zwisehenglied vor gesehen sind, wobei das letztere veranlasst wird, sieh sehraubenartig auf einem zweiten T zu bewegen,
beispielsweise mittels -'lied sebraubenartiger Keiln-Liten, zum Zwecke, die Klauenkupplungszähne am Zwisehenglied in und ausser<B>E</B> ingriff mit den Klauenkupp- Jungszähnen am ersten Glied zu bringen.
Bei selbstsehaltenden Synehronkupplungen dieser Art umfassen die am häufigsten ver wendeten Mittel zur Einleitung des Kupp- hingseingriffes Sperrklinken, die vom Zwi- sehenglied oder vom ersten Glied getragen werden, Lind die so angeordnet sind,
dass bei i aus gerückter Kupplung die Nasen der Sperr- klinken mit beträchtlicher radialer Bewegung über oder unter den Zähnen oder andern Vorsprüngen am andern der beiden Glieder durchrätsehen, wenn eine relative Winkelbewe- (rtlll(r im Überholsinn zwischen dem ersten el <B>z5</B> und dem zweiten Glied vorhanden ist,
und so dass, wenn das Bestreben zu einer relativen Winkelbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Glied im andern Sinn besteht, eine Sperrklinke von einem Zahn oder andern Vorsprung am damit zusammenwirkenden Kupplungsglied ergriffen wird, wodurch das Zwischenglied axial den Schraubkeilnuten am zweiten Glied entlang bewegt wird, um ein sauberes Ineinandergreifen der Zähne des ersten Gliedes und des Zwisehengliedes sielier- zustellen.
Der oben erwähnte Sperrklinkensynchroni- siermechanismus funktioniert sehr gut, ausser unter Verhältnissen, bei denen der die Sperr klinke tragende Teil bei sehr hohen Winkel- gesehwindigkeiten arbeiten muss, so dass sich die Sperrklinken infolge der an ihnen wirken den hohen Zentrifugalbelastungen nicht frei auf ihren Drehzapfen bewegen können.
Wegen der dadurch auftretenden Abnützung. ist es unerwünscht, dass man die Sperrklinken wäh rend längerer Perioden bei mittleren oder ho- lien Geschwindigkeiten ratschen lässt, und deshalb sind in Fällen, in denen die Kupp lung während längerer Perioden bei mittleren oder hohen relativen Winkelgeschwindigkeiten des ersten Gliedes und des Zwischengliedes im Freilauf laufen muss, Hilfsmittel erwünscht, welche die Sperrklinken aus dem Ratschen- kontakt mit den damit zusammenwirkenden Klauenkupplungszähnen bewegen.
Es sind schon andere Mittel zur Einleitung des Einrückens der Kupplung vorgeschlagen worden, wie zum Beispiel Reibungsmittel, doch sind solche Mittel etwas unsicher in ihrer Wirkung und nielit beliebt für Verhältnisse, die langandauerndes Arbeiten bei hohen Win- kelgesehwindigkeiten oder hohe Beschle-Lini- gungsgeschwindigkeiten im Moment des Ein- kuppelns mit sieh bringen.
Vorliegende Erfindung bezweckt, die oben e rwähnten, mit dem Einkuppeln zusammenhän genden Schwierigkeiten zu überwinden.
Die Kupplung gemäss vorliegender Erfin dung weist ein eerstes mit Klauenkupplungs- zähnen versehenes Kupplungsglied auf, ein .zweites koaxial zu genanntem erstem Kupp lungsglied angeordnetes Kupplungsglied und ein Zwischenglied, welches mit Klauenkupp- lungszähnen versehen und gezwungen ist, sieh züm Zwecke, die Klauenkupplungszähne am Zwischenglied in und ausser Eingriff mit den Klauenk-Lipplungszähnen des genannten ersten Kupplungsgliedes zu bringen,
schraubenartig auf genanntem zweitem Glied zu bewegen und zeichnet sieh dadurch aus, dass sie mit Mit teln versehen ist, welche das Einrücken der zusammenwirkenden Sätze von Klauenklipp- 1 ungs7ähnen am ersten Glied und am Zwi schenglied durch magnetische Kraft einleiten.
Die magnetische Kraft kann in Axial- richtuing der Kupplung wirken und zweck- mässigerweise zwischen einem Kranz von alu ersten Glied abgestützter Magnete und einem Anker in der Form eines am Zwisehenglied montierten Ringes vorgesehen werden. Ge nannter Anker kann ein vollständiger Ring sein oder kann ausgebildet sein, um Pole für das Zusammenwirken mit genanntem Kranz von Magneten zu bilden. Als Variante können die Magnete am Zwisehenglied und der Anker am ersten Kupplungsglied abgestützt sein..
Es können Permanentmagnete und/oder Elektromagnete verwendet werden, und die Einregulierung der magnetischen, für das Einleiten des Einkuppelns benötigten Kraft kann beispielsweise durch Veränderung des Abstandes zwischen den Polen der Magnete und dem Anker oder durch Veränderung deren Form erzielt werden.
Bei einer solchen Anordnung ist die Kraft, welche das Bestreben hat, die Kupplungszähne infolgeUer magnetischen Anziehung zwischen den Magneten und dem Anker in der axialen Richtung der Kupplungsglieder in Eingriff züi bringen, geringer, wenn die relative Win kelgeschwindigkeit zwischen den Kapplun--s- gliedern hoch ist, als wenn die relative Win kelgeschwindigkeit zwischen ihnen klein ist, und zwar aus dem Grunde,
weil eine tangen- tiale Heminkraft dureh Wirbelstromwirk-Ling erzeugt wird, wenn eine relative Drehung z-%vi- sehen den Magneten und dem Anker oder einem andern geeigneten Teil des den Anker tragenden Kupphingsgliedes vorhanden ist. Dabei wirkt die Hemnikraft im entgegenge setzten Sinne zür Axialkraft, die bestrebt ist, die Kupplungszähne in Eingriff zu bringen.
Die tangentiale Hemnikraft, welehe dureli Schaffung eines Wirbelstromringes erhöht werden kann, wirkt am Zwisehen-glied, wel ches gezwungen ist, sieh sehraubenartig auf dem zweiten Glied züi bewegen, lind deshalb das Bestreben hat, dasselbe ausser Berührun,- mit den zusammenwirkenden Kupplungs- zihnen des ersten Gliedes züi bewegen,
wo- dureh die Axialkraft zwischen dem ersten Glied und dem Zwisehen-Iied verrin-ert oder sogar aufgehoben wird, wenn die relative Rotationsgesehwindigkeit hoch ist und um gekehrt.
Die tangentiale Hemmkraft, die durch die relative Bewegling erzeugt wird, fällt auf Null, wenn die relative Drehung aufhört und Synehronismus erreicht ist, wor auf sie keinen Einfluss mehr auf die axiale- magnetische Kraft hat, die bestrebt ist, den anfänglichen Eingriff der zusammenwirken den Sätze von Klauenkupphingszähiien herbei zuführen.
Die axiale magDlietisehe Kraft kann einreguliert werden, um die Sätze von Zähnen am ersten Kupphingsglied resp. am Zwi schenglied vor Erreiehung des Gleiehlanfes in gesehmeidigen gleitenden oder ansehmie- genden Kontakt zu bringen, bis die relative Drehung praktisch null.
wird Lind bevor Uni- kehr der relativen Drehung stattfindet, wor auf das Zwisehenkupplungsglied frei ist, sieh axial zu bewegen, und ein anfänglieher Ein griff stattfindet, wenn die Sätze von Zäh nen am ersten Kapplungsglied in Linie mit den Lüeken zwisehen den Zähnen am Zwi- sehenglied kommen;
die Unikehr der Dre- bung bewirkt dann, dass sieh das Zwischen glied sehraubenartig auf dem zweiten Kapp- lungsglied bewegt, um so die Zähne des Zwi- sehengliedes in vollen Eingriff mit den Kupplungszähnen des ersten Kupplungsglie des za bringen.
Es können auch andere Mittel verwendet werden, um die gewünschte tangentiale Hemm kraft zu erhöhen, wie beispielsweise Mittel, welche die Sehleppwirkung einer Flüssigkeit nutzbar machen, welche Flüssigkeit zweck- inässigerweise das Sehmieröl zwischen dein benachbarten Teil des oder am ersten Kupp- hinIgsglied und dem Zwischenglied sein kann, uni so die magnetische Kraft, die das Be streben hat, die Kupplungszähne in Eingriff zu bringen, zu verringern oder sogar aufzu- lieben, wenn die relative Rotationsgeschwin digkeit hoch ist.
Sobald genannte relative Geschwindigkeit abnimmt und sich null nä- liert, verschwindet die Sehleppkraft und die axiale ma,-netiselie Kraft, die bestrebt ist, die Kupplungszähne in Eingriff zu bringen, wird <B>voll</B> wirksam.
Wenn die zusammenwirkendenEnden der Sätze von Kupplungszähnen aus glattpolier- tein gehärtetem Stahl gemacht und zur Ver- rin-erun- der Abnützung geschmiert wer- C n<B>b</B> den, kann eine Kupplung für lange Betriebs perioden mit den Sätzen von Zähnen in Selimie-.-el#:ontakt geeignet gemacht werden.
Die Kapplung ist für hohe Rotationsgeschwin- di gkeiten irgendweleher ihrer Bestandteile ignet, da die Kupplungsbetätigungsmittel zum Einleiten des Einrüekens im Gegensatz züi früher bekannten, Mitteln, wie beispiels weise Sperrklinken, ohne weiteres so beschaf fen Lind angeordnet werden können, dass sie keiner Zentrifugalkraft oder Vibration, die sehädlieli wirken könnten, oder Abnützung unterworfen sind.
In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes daruestellt.
Fig. <B>1</B> ist eine Ansieht im Längsschnitt einer Kupplung, die einen ringförmigen An ker und einen _N,%"irbelst.romrin--- zur Erzeu- gung <B>,</B> C einer Hemmkraft aufweist. <B>.</B> Fig. 2 ist eine Ansicht in der Riehtung# <B>des</B> Pleils <B>A</B> in Fig. 1.
Fig. <B>3</B> ist eine mit einem gekerbten Ank-er und einem Wirbelstromring versehene Kupp lung.
Fig. 4 ist eine Ansieht in der Richtung des Pfeils B in Fig. <B>3</B> und Fig. <B>5</B> eine Kupplung mit einer Anord nung für einen Ölring zur Verstärkung der tangentialen Hemmkraft.
Die in Fig. <B>1</B> und 2 gezeigte Kupplung besitzt ein erstes Kupplungsglied in der Form eines am Ende der Welle 2 befestigten Rin ges<B>1,</B> der mit einem Kranz von Innen- klauenkupplungszähnen <B>3</B> versehen ist. Die Welle 2 trägt ferner noch einen Ring 4, an welchem die Magnete<B>5</B> angesehraubt sind, wobei diese Magnete in einem Kreis, mit den gleiehnamigen Polen benachbarter Magnete miteinander in Berührung, angeordnet sind (siehe Fig. 2).
Das zweite Kuipplungsglied wird durch eine Welle<B>6</B> gebildet, deren eines Ende, wie gezeigt, im Ende der Welle 2 drehbar gelagert ist, und die mit Aussen- sehraubkeilnuten <B>7</B> versehen ist. die in Innen- sehraubkeile im Zwisehenglied <B>8</B> eingreifen, wodurch letzteres sich schraubenartig zwi schen den an der Welle<B>6</B> angeordneten Axialansehlägen <B>9</B> und<B>10</B> bewegen kann.
Das Zwischenglied<B>8</B> ist mit einem Kranz von Aussenklauenkupplungszähnen <B>11</B> versehen, welche<B>je</B> nach der Richtung, in der sich das Zwischenglied<B>8</B> in bezug auf die Welle<B>6</B> sehraubenartig bewegt, mit den Klauenkupp- lungszähnen <B>3</B> in Eingriff gebracht oder aus denselben ausgerückt werden können. Im obern Teil von Fig. <B>1</B> werden die Zähne<B>11</B> ganz aus den Zähnen<B>3</B> ausgerückt gezeigt, wobei das Zwischenglied<B>8</B> mit dem Axial- ansehlag <B>9</B> in Berührung steht.
Der untere Teil der Figur zeigt die Sätze von Kupp- langszähnen in vollem Eingriff, wobei das Zwischenglied<B>8</B> in Berührung mit dem Axial- anschlag <B>10</B> steht. Am Zwisehenglied <B>8</B> ist ein Anker in der Form eines Ringes 12, auf welchem ein Ring<B>13</B> aus Kupfer aufgesetzf ist, befestigt. Im ausgerückten Zustand der Kupplung stimmt die Mittelebene des Kupfer- ringes <B>13</B> im wesentlichen mit der Mittel ebene der Magnete<B>5</B> überein, wie dies im obern Teil von Fig. <B>1</B> gezeigt wird.
Die Arbeitsweise ist die folgende: Es sei angenommen, dass sich die Kupplung im aus gerückten Zustande befinde, dass sieh die Welle 2 anfänglich im Gegenuhrzeigersinn drehe, wenn sie in Fig. <B>1</B> von der linken Seite her betrachtet wird, und dass die Welle <B>6</B> stillsteht. Die Welle<B>:6</B> wird dann zunächst im gleichen Drehsinn wie die Welle 2 in Drehung versetzt und ihre Geschwindigkeit erhöht, bis sie mit der Welle 2 synchron läuft und die Neigung hat, letztere zu überholen.
Die Magnete<B>5</B> wirken mit dem Anker12 zusammen, um am Zwischenglied<B>8</B> eine axiale Kraft (in Fig. <B>1</B> nach links gerichtet) aus zuüben, welche bestrebt ist, das Zwischen glied<B>8</B> gegen das Kupplungsglied<B>1</B> zu ziehen, und wenn die Welle 2 fortfährt, sich relativ etwas schneller zu drehen als die Welle<B>6,</B> so befinden sich die Zähne<B>11</B> in glattem gleitendem oder anschmiegendem Kontakt mit den Zähnen<B>3.</B> Die gegenseitige Beeinflussung der Magnete<B>15</B> und des Kupferringes <B>13</B> ex- zeugt Wirbelströme, wodurch eine tangen- tiale Hemmkraft auf den Anker 12 ausgeübt wird,
wobei das entsprechende Drehmoment bestrebt ist, das Zwischenglied<B>8</B> in der glei chen Richtung wie die Welle 2 zu drehen, wobei es sich versteht, dass das Drehmoment die Folge der kombiniertenWirkung der tan- gentialen, durch die gegenseitige Beeinflus sung der einzelnen Magnete<B>5</B> und des An kers 12 sowie auch des Kupferringes<B>13</B> zwi schen dem Kupplungsglied<B>1</B> und dem Zwi schenglied<B>8</B> hervorgerufenen Kräfte ist.
Dieses Schleppdrehmoment ist bestrebt, das Zwischenglied der Welle<B>6</B> entlang (in Fig. <B>1</B> nach rechts), das heisst vom Kupplungsglied<B>1</B> weg, zu schrauben, und das Schleppdreh moment ist grösser, wenn die relative Ge schwindigkeit zwischen den Wellen 2 und<B>6</B> höher ist. Da die tangentiale Schleppkraft der magnetischen Kraft, die bestrebt ist, das Zwischenglied<B>8</B> gegen das Kupplungs glied<B>1</B> zu ziehen, bei hohen relativen Ge schwindigkeiten relativ gross ist, ist der Druck der Zähne<B>11</B> gegen die Zähne<B>5</B> gering und kann sogar null sein, oder die Zähne<B>3,</B> und <B>11</B> können auch ausser Berührung stehen, wie dies in Fig. <B>1</B> gezeigt wird.
Das Sehlepp- drehmoment nimmt mit fallender relativer Rotationsgeschwindigkeit ab und fällt im Moment der Synchronisation auf Null, so dass die axiale magnetisehe Kraft dann voll wirksam geworden ist, um das Eingreifen der Zähne<B>11</B> des Zwisehengliedes mit den Zäh nen<B>3</B> des Kupplungsgliedes<B>1</B> einzuleiten.
Wenn hierauf die Riehtungg der relativen Rotation umgekehrt wird, weil die Welle<B>6</B> die Welle 2 überholt, so bewirkt das dureh den teilweisen Eingriff der Zähne 3 auf das Zwischenglied ausgeübte Drehmoment, dass sieh das Zwischenglied<B>8</B> an den Schraub- keilnuten der Welle<B>6</B> entlang schraubt, um so die Zähnell in vollen Eingriff mit den Zähnen<B>3</B> zu bringen, wobei weitergehende Bewegung des Zwischengliedes <B>8</B> durch den Axialanschlag <B>10</B> verhindert wird (siehe unter Hälfte von Fig. <B>1)
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Wenn die Richtung der relativen Dre hung wieder umgekehrt wird, wie beispiels weise infolge Verzögerung der Welle<B>6,</B><I>so</I> schraubt sieh das Zwisehenglied den Sehraub- keilnuten <B>7</B> entlang nach rechts, bis seine Zähne<B>11</B> aus den Zähnen<B>3</B> ausgerüekt sind, wobei der Axialanschlag <B>9</B> das Zwischenglied daran hindert, sich so weit nach rechts zu bewegen, dass die Magnete zur Einleitung des nächsten Kupplungsvorganges unwirksam werden.
Die in Fig. <B>3</B> und 4 gezeigte Kupplung entspricht im wesentlichen der soeben be schriebenen Kupplung. An Stelle des ring förmigen Ankers von Fig. <B>1</B> und 2 wird jedoch ein gekerbter Anker<B>15,</B> wie er in Fig. 4 deut- lieli veranschaulicht wird, verwendet, und das Mittel zur Erhöhung des Wirbelstroin- Schleppdrehmomentes am Zwisehenglied um- fasst einen zwischen Anker<B>15</B> und Flanseh <B>17,</B> an welchem die Zähne<B>11</B> des Zwischen gliedes gebildet sind,
eingespannten Kupfer ring<B>16.</B> Wenn erforderlieh, kann der Anker <B>15</B> im Winkelsinn in bezug auf den übrigen Teil des Zwischengliedes eingestellt werden, uni die Winkelstellung der Kerben in bezug auf die Zähne<B>11</B> zu verändern.
Fig. <B>5</B> zeigt eine Kupplung, bei der an Stelle der Verwendung eines Wirbelstrom- ringes zur Verstärkung des tangentialen Sehleppdrehmomentes die gewünschte Wir- kun,- durch die schleppende Wirkung von Flüssigkeit zwischen dem Kupplungsglied <B>1</B> und dein Zwisehenglied <B>8</B> erzielt wird.
Eine axiale Bohrung<B>18</B> in der Welle 2 dient als Zufuhrkanal für Schmieröl, wel- ehes aus der Bohrung<B>18</B> durch das Rollen- la-er in einen das Ende der Welle<B>6,</B> die in der Welle<B>20</B> drehbar gelagert ist, umgeben den Raum fliesst.
Ein ringförmiger #ölhalte- (leekel <B>19</B> ist am Ring 4 befestigt, wodurch bei der Drehung derNNTelle 2, wie angedeutet, ein Rin.g aus<B>öl</B> gebildet wird, wobei die schleppende Wirkung am Zwisehenglied <B>8</B> ])ei hohen Cresehwindigkeiten der Welle 2 in bezug auf die Welle<B>-6</B> gross ist.
Im Moment von Gleiehlauf ist das vom<B>öl</B> herrührende Sehleppdrehnioment ein Minimum, und die Axialkraft zwischen den Magneten<B>5</B> und dem Anker 12 ist dann im wesentlichen voll wii-Ii:saiii, -um das Einrüeken der Kupplung einzuleiten.