Ölhydraulisch betätigbare Kupplung mit metallischen Reibgliedern Es sind ölhydraulische Kupplungen mit metalli schen Reibgliedern bekannt, welche von einer tele skopischen öldruckkammer aus relativ zueinander bewegt werden.
Solche Kupplungen werden zur Drehmoment- übertragung in Schiffsantrieben, Lokomotivantrieben und stationären Antrieben verwendet, wobei die zu sammenarbeitenden Reibflächen als Mantelflächen von konzentrischen V-förmigen Nuten zwischen keil förmigen Rippen ausgebildet sind, damit für einen gegebenen Aussendurchmesser eine vergrösserte Reib fläche und somit eine verminderte Flächenbelastung erreicht wird.
In solchen Kupplungen werden voneinander ver schiedene Metalle für die miteinander in Berührung kommenden Teile verwendet, und zwar gewöhnlich für den einen Teil eine Eisenlegierung und für den andern Teil ein Metall ohne Eiseneinschluss. Diese Art von Kupplung arbeitet zufriedenstellend für die übertragung von mässig grossen Drehmomenten; aber es hat sich gezeigt, dass ihrer Anwendung für die übertragung von höchsten Drehmomenten enge Grenzen gesetzt sind.
Es müsste nämlich zur Ver grösserung des übertragbaren Drehmomentes ohne überbelastung der Reibflächen der Durchmesser der zusammenarbeitenden Reibflächen vergrössert wer den, was aber nur in engen Grenzen möglich ist.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient von nicht eisenhaltigem Metall ist ungefähr 5011/o grösser als derjenige der eisenhaltigen Legierungen und somit nimmt die Radiusdifferenz an den äussersten Reib flächen infolge der unterschiedlichen Ausdehnung der aus verschiedenen Metallen hergestellten Kupp lungsglieder bei Vergrösserung des Durchmessers der Kupplung zu.
Es ergibt sich hieraus, dass nur die Aussenseite der Rippe am nichteisenhaltigen Glied mit der entsprechenden Nutenmantelfläche am eisen- haltigen Metall im heissen Zustand der Kupplung in Berührung kommt, und da die Reibflächen konisch sind, besteht die Tendenz, dass die ganze Last durch dieses Reibflächenpaar übertragen wird.
Betrachtet man beispielsweise zwei komplementäre Scheiben von beispielsweise<B>300</B> mm Durchmesser, die eine aus eisenhaltigem und die andere aus nichteisenhalti- gern Metall, wobei die V-förmigen konzantrischen Rippen aus nichteisenhaltigem Metall an den Man telflächen von V-förmigen konzentrischen Nuten im eisenhaltigen Teil anliegen, so beträgt die Differenz der linearen thermischen Ausdehnung bei einem Temperaturanstieg von 210<B>C</B> ungefähr i/30()o mm pro mm Radius.
Dies bedeutet, dass die Reibflächen an der äussersten Rippe und an der äussersten Nut nicht mehr geeignet zusammenstimmen im heissen Zustand, da sich die Rippe um ungefähr<B>0,05</B> mm gegenüber der Nut verschoben hat. Somit ist die Ein- dringtiefe der Rippe in die Nut vermindert um das Produkt aus<B>0,05</B> mm mal den Reziprokwert des Tangens des Winkels, den die beiden Seiten der Rippe einschliessen.
Vorausgesetzt, dass keine Bie gung eintritt, ist diese Verminderung der Eindring- tiefe genügend, um zu verhindern, dass die Innen flächen der Rippe und Nut sich berühren. Die Er fahrung hat gezeigt, dass eine Biegung des nichteisen haltigen Metalls unterhalb der Elastizitätsgrenze in einem gewissen Ausmass eintritt, und dass irgendein Kontakt bei den weiter innen gelegenen Flächen paaren noch zustande kommt, aber weniger stark ist, als wenn die Kontaktflächen im kalten Zustand an- einandergebracht werden.
Versuche zur Konstruktion von sehr grossen Kupplungen, also solchen mit einem Durchmesser von mehr als etwa<B>700</B> nun, sind bis anhin geschei tert. Man sieht in der Tat, dass die Verschiebung der äussern Rippe aus nichteisenhaltigem Metall bei einem Radius von<B>610</B> mm etwa<B>0,1</B> mm betragen würde, und dass die ganze Last durch die Aussen fläche einer Rippe aufgenommen werden müsste, unter entsprechender Zunahme der Flächenbelastung, wobei natürlich in der Praxis die Kupplung sofort betriebsunfähig würde.
Die ölhydraulischen Reibkupplungen mit metalli schen Reibflächen haben aber sonst mannigfache Vorteile, weil sie in den Rädern von Schalt- oder Umkehrbetrieben eingebaut werden können. Kurze, dicke Wellen, ein starres Gehäuse und andere Fak toren machen diese Kupplungen denjenigen weit über legen, deren Reibbelag Asbest enthält und die zum Ein- und Ausrücken Federn und Hebel vorsehen, wobei es notw-.ndig ist, das Schmieröl zu reinigen zwecks Entfernung der Teilchen, die sich von den asbesthaltigen Reibflächen abgelöst haben.
Gegenstand der Erfindung ist eine ölhydraulisch betätigbare Kupplung, die metallische, miteinander in Berührung kommende Reibglieder hat mit ver- schiedenzn thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wobei jedes eine Mehrzahl von konzentrischen Rin gen mit konischen Seitenflächen besitzt, und diese Glieder zur Kupplungsbetätigung von einer tele skopischen öldruckkammer aus relativ zueinander bewegt werden, welche Kupplung sich dadurch aus zeichnet, dass die Reibflächen des Gliedes, das den höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf weist, der Drehachse zugewendet sind,
wogegen die Reibflächen an dem andern Glied von der Drehachse abgewendet sind und alle andern Seitenflächen ge genüber diesen zurückversetzt sind, damit im Betrieb eine gegenseitige Berührung derselben verhindert ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür Sorge getragen, dass das Spiel zwischen paarweise aufeinanderliegenden Reibflächen von Flächenpaar zu Flächenpaar von innen nach aussen abnimmt, damit bei Erreichung der Betriebstemperatur die Reibflächen aller Reibilächenpaare dank der unglei chen thermischen Ausdehnung der Glieder aufeinan der zu liegen kommen.
Beiliegende Zeichnung stellt schematisch eine Kupplung der bekannten Bauart und ein Ausfüh rungsbeispiel der erfindungsgemässen Kupplung dar.
Die Fig. <B>1</B> und 2 zeigen die bekannte Kupplung in kaltem bzw. in warmem Zustand, und die Fig. <B>3</B> und 4 zeigen die erfindungsgemässe Kupp lung im kalten bzw. warmen Zustand.
Bei der in den Fig. <B>1</B> und 2 gezeigten Bauart mit metallischen Reibflächen, welche an V-förmigen Rippen und Nuten vorhanden sind, sind diese auf einander zu liegen kommenden Reibflächen bei der Herstellung so geformt, dass sie im kalten Zustand so eng wie nur möglich miteinander in Berührung stehen.
Die zwei innern scheibenförmigen Kupplungs glieder<B>1</B> und 2 sind mit konischen Flächen<B>3</B> und 4 verseh-.n, die mit ähnlichen Flächen zusammenarbei ten, die an den äussern Gliedern<B>5</B> ausgebildet sind, so, dass durch die Einführung von Druckflüssigkeit in die Druckkammer<B>6</B> zwischen den beweglichen Kupplungsgliedern <B>1</B> und 2, durch den in der Welle <B>11</B> vorhandenen Kanal<B>9</B> hindurch, die Glieder<B>1</B> und 2 voneinander bewegt werden und mit ihren Reibflächen an diejenigen der Glieder<B>5</B> angedrückt werden. Zum Ausrücken der Kupplung wird durch den Kanal<B>10</B> hindurch Druckflüssigkeit in die Kam mern<B>7</B> und<B>8</B> gedrückt.
In gewissen bekannten Bauarten wurde jede Vor sicht angewendet, um das Hindurchlecken von Druckflüssigkeit von den Druckkammern zu den Reibflächen zu vermeiden, im Bestreben, den Schlupf soweit wie möglich herabzusetzen; aber schon bei neueren bekannten Konstruktionen sind die Reib flächen gut geschmiert zur Vermeidung der Bildung von zu grosser Reibwärme und zur Vermeidung des Verschleisses der Reibflächen, wenn die Kupplung mit Schlupf arbeitet.
Die innern Glieder sind mit Schiebekeilverbindung auf der Welle montiert, und die äussern Glieder<B>5</B> können mit einer Aussen verzahnung 12 in der Art eines Ritzels versehen und mittels Lager auf der Welle oder im Kup <B>-</B> plungs- gehäuse gelagert sein, so dass sie sich gegenüber der Welle frei drehen können, wenn die Kupplung aus gerückt ist.
Vergleicht man die Fig. <B>1</B> und 2, welche die Kupplung im kalten bzw. im warmen Zustand zei gen, so kann man sehen, dass im kalten Zustand alle Reibflächen eng aufeinanderliegen, dass aber im heissen Zustand ein solcher Kontakt nicht mehr zu stande kommt, weil die innern Glieder aus Bronze und die äussern Glieder aus Stahl bestehen. Somit hat an den innern Gliedern<B>1</B> und 2 infolge der grösseren Wärmeausdehnung die äusserste Rippe einen grösseren Radius als an den äussern Gliedern<B>5.</B> Deswegen liegen nur die äusserst.-n Reibflächenpaare aufeinander.
Hat eine solche Kupplung eine bescheidene Bau grösse, so kommt auch im warmen Zustande ein ge wisser Kontakt zwischen den Reibflächen der weiter innen gelegenen Reibflächenpaare zustande, wenn die innem Glieder g-.nügend stark belastet werden, dass eine Biegung eintritt; aber selbstverständlich ist die Last nicht gleichmässig über alle Reibflächen- paare verteilt. Hat eine solche Kupplung einen grossen Aussendurchmesser zwecks Erzielung eines grossen übertragbaren Drehmomentes, so kann nicht auf die Biegung der innern Glieder abgestellt werden zum Auskorrigieren der ungleichen Ausdehnung der mit einander in Berührung kommenden Teile.
Gemäss d.-n Fig. <B>3</B> und 4 sind nun nur die einen Seitenflächen als Reibflächen verwendet, und es ist das Spiel zwischen den miteinander in Berührung kommenden Flächen im Zeitpunkt der Herstellung so abgestimmt, dass die innern Reibflächenpaare praktisch nicht aufeinanderliegen im kalten Zustand der Kupplungsteile, wogeg-.n die äussern Reibflächen fest aufeinanderliegen. Dies hat zur Folge, dass bei zunehmender Temperatur die Last zunehmend auch auf die innern Ringe verteilt wird.
Die Belastbarkeit der Kupplung ist deshalb grösser, weil bei allen Temperaturen von kalter bis zur maximalen Betriebs temperatur die Reibflächen der dann in Berührung stehenden Ringe eine genügend grosse Fläche haben, um die ganze Drehmom,-ntlast zu tragen, für welche die Kupplung ausgelegt ist, Die Kleinhaltung der Änderung der Berührungs fläche kann bei veränderlicher Temperatur auch durch Anwendung eines von den innern zu den äussern Reibflächenpaaren zunehmenden Winkels der Reibflächen erreicht werden.
Diese Massnahme kann mit der oben dargelegten kombiniert werden, so dass die Spiele zwischen den einander zugeordne ten Reibflächen von Reibflächenpaar zu Reibflächen- paar mit abnehmendem Durchmesser zunehmen, wo gegen die Winkel der konischen Flächen mit dem Radius zunehmen.