CH438857A

CH438857A - Rillenscheiben-Reibungskupplung

Info

Publication number: CH438857A
Application number: CH841465A
Authority: CH
Inventors: Schaer Franz
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv
Priority date: 1965-06-16
Filing date: 1965-06-16
Publication date: 1967-06-30
Also published as: NL6509444A; GB1091054A

Description

Rillenscheiben-Reibungskupplung Die Erfindung betrifft eine Ri'llenscheiben-Reibungs- kupplung, bei welcher mindestens zwei Scheiben mit keilförmig ineinander greifenden Rillen zwecks Erhö hung dies Reibungsmomentes vorgesehen sind, welche dadurch gekennzeichnet ist,

dass beide Scheiben aus Ma terialien mit mindestens angenähert gleichen Koeffizien ten der Wärmedehnung ausgebildet sind und dass min destens eine der Scheiben mit einer das Reibungsverhal ten verbessernden metallischen Oberflächenschicht ver sehen ist.

Rillenscheibenkupplungen, bei welchen durch die in einander greifenden Rillen bzw. Kämme eine Erhöhung des Reibungsmomentes erzielt wird, haben eine Reihe von Vorteilen. So haben diese einen einfachen Aufbau und bestehen aus robusten Elementen, die sich für den härtesten Betrieb eignen. Mit deren Aufbau hängt eine eindeutige Trennung der Reibungsflächen in aus gekuppeltem Zustand zusammen, was zu geringen Leer- laufverlusten führt.

Wegen der Keilwirkung der Rillen benötigen diese Kupplungen für deren Betätigung auch relativ geringe Kräfte, z.B. geringen Öldruck bei hy draulischer Betätigung. Zur Verbesserung der Reibungs verhältnisse werden die Reibflächen dieser Kupplungen vorzugsweise geölt. Da bei Rillenku,pplungen die Reib bungsflächen schmal sind, wird das zugeführte Öl von diesen beim Einkuppeln rasch verdrängt. Es entsteht dabei eine sogenannte Grenzflächenreibung, bei welcher hohe Reibungszahlen erreichbar sind.

Um ein Fressen und einen starken Verschleiss der Reibungsflächen zu vermeiden, war es bei dieser Art von Kupplungen bisher notwendig, die Paare zusammen wirkender Scheiben aus unterschiedlichem Material her- zustellen. Es wurde fasst ausschliesslich die Paarung von Stahl- und Bronzescheiben verwendet. Die Scheiben eines derartigen Paares dehnen sich durch die im -Betrieb ent standene Reibungswärme infolge ihrer unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten ungleich aus und verfor men sich.

Dabei kommen die Reibungsflächen der ein zelnen, auf verschiedenen Radien liegenden Rillen und Kämme nicht gleichmässig zum Tragen. Das hat die Entstehung hoher örtlicher Flächenpressungen, eine ungleichmässige Erwärmung und ein Verziehen der Scheiben zur Folge. Um eine unzulässig hohe Abnützung zu vermeiden, muss daher die zulässige Flächenpressung der Reibflächen relativ gering gehalten werden.

Trotz dem erfordert es unter diesen Verhältnissen, um ver lässlich funktionierende und belastbare R.ill'enscheiben auszubilden, komplizierter und kostspieliger fabrikatori- scher Massnahmen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Rillenschei- ben mit radialen Einschnitten zu versehen, um eine bes sere Anpassung der Riffen bei verschiedenen Betriebs und Wärmezuständen zu erzielen.

Eine derartige Mass- nahme schwächt jedoch die Scheiben und ist dabei nicht voll befriedigend, da im wesentlichen die Nachteile der ungleichen Wärmedehnungen verbleiben. In diesem Zu- sammenhang ist auch die Möglichkeit der Verwendung von Scheiben aus Stahl erwähnt worden, wobei allerdings festgestellt wurde,

dass diese im Vergleich zu der nor malen Ausführung mit der Paarung Stahl-Bronze un günstigere Resultate ergeben. Da jedoch Rillenscheiben- Reibungskupplungen überwiegend für relativ grosse Be lastungen gebaut werden, ist diese ungünstigere Aus führung nicht in die Praxis übergegangen.

Die Erfindung hat die Ausbildung einer Rillenschei- ben-Reibungskuppl'ung zum Ziel, die die erwähnten Nach teile vermeidet, billiger ist als die bisherigen Rillen- scheiben-Reibungskupplungen und diese dabei in ihrer Belastbarkeit noch übertrifft. Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispiel'es erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 den Schnitt einer erfindungsgemässen Kupp lung, Fig. 2 ein Detail aus der Fig. 1 in vergrössertem Massstab.

Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Detail mit einer anderen Ausführungsfarm der Oberflächenschicht.

Die in Fig. 1 beispielsweise dargestellte Kupplung ist in einem Zahnkranz 1 eingebaut. Der Zahnkranz ist zu beiden Seiten mit äusseren Rillenscheiben 2, 3 ver sehen, die mit dem Zahnkranz 1 durch Schrauben 4 und Stifte 5 verbunden sind. Innerhalb der äusseren Rillen- scheiben 2, 3 befinden sich zwei innere Rillen:scheiben 6 und 7, zwischen denen ein Dichtungsring 8 angeordnet ist.

Die inneren Rmllenscheben 6 und 7 werden durch eine Feder 10 zusammengezogen. Durch eine Bohrung 11 in der Welle 12, auf welcher die inneren Scheiben 6, 7 verschiebbar, jedoch drehfest gelagert sind,

wird dem Zwischenraum 13 zwischen den beiden inneren Rnllen- seheiben 6, 7, im Bedarfsfalle Druckmittel, z.B. Drucköl, zugeführt. Die inneren Scheiben 6, 7 sind mit zylin drischen Vorsprüngen 14, 15 versehen, auf deren Aus- senflächen die äusseren Rillenscheiben 2,

3 zusammen mit dem Zahnkranz 1 koaxial drehbar gelagert sind. Durch eine zentrale Bohrung 16 und Bohrungen 17, 18, die sich in einer anderen Ebene befinden und deshalb in der Fig. 5 strichpunktiert dargestellt sind,

wird den Gleit- flächen sowie den Reibungsflächen der Kupplung öl zur Schmierung und Kühlung zugeführt. Einer besseren Ver teilung des Öles dienen radiale Bohrungen 20 der inneren Scheiben 6, 7, welche die Rillen verbinden.

Da beim Einschalten der Kupplung das öl von den Reibungsflä chen verdrängt werden muss, sind zusätzlich die äusseren Rillenscheiben 2 und 3 mit in axialer Richtung ver laufenden Bohrungen 21 versehen, welche zusammen mit den Bohrungen 20 ein Entweichen des Öles aus den Rillen nach aussen. ermöglichen. Bohrungen 22, die durch den Kranz 1 radial nach aussen führen, dienen der Ableitung des Öles und gleichzeitig der Schmierung der Verzahnung.

Die dargestellte Kupplung arbeitet vorzugwense in einem Getriebgehäuse, das in an sich bekannter Weise ein Druckschmiersystem enthält.

In der Fig. 2, die einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in vergrössertem Massstab darstellt, sind die Rillen der Scheiben 2 und 6 in einer Stellung gezeichnet, die dem ausgekuppelten Zustand entspricht. Bei dieser Ausfüh rung sind die Flanken der Scheibe 6 mit Oberflächen schichten 30 versehen.

Diese Schichten verbessern das Reibungs- und Verschleissverhalten der Kupplung, ohne dabei die Wärmedehnung des Grundmaterials der Rillen scheibe zu beeinflussen. Es ist daher möglich, die beiden zusammenwirkenden Seheiben aus Stahl, Gusseisen oder allgemein aus Materialien mit mindestens angenähert gleicher Wärmedehnung herzustellen, ohne Rücksicht auf das gegenseitige Verhalten der Grundmaterialien bei der Reibung.

In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Rillenscheibe 6 entlang ihrer ganzen berillten Fläche mit einer Oberflächenschicht 40 versehen ist.

Diese Ausführung hat unter Umständen fabrikato- rische Vorteile und es kann so bei dieser Ausführung auch ein Trennen der Schicht vom Grundmaterial er schwert werden.

Die Oberflächenschichten 30, 40 können z.B. aus Sin- terbronze bestehen, der zur Verbesserung der Reibungs eigenschaften Blei, Kohlenstoff, Silizium, Eisen usw. zu gesetzt werden kann. Die Oberflächenschicht kann je doch ohne weiteres auch auf eine andere Weise, z.B. durch Elektrolyse oder Aufspritzen aufgetragen werden.

Unter gewissen Voraussetzungen ist es auch möglich, die Schicht metallurgisch aufzutragen, d.h. aufzugiessen, aufzusintern, aufzulöten oder z.B. aufzuschweissen. Es ist auch denkbar, den Schichten entsprechende Folien, bzw.

Ringe auf die Flanken der Nuten durch geeignete Klebstoffe aufzukleben. Die Schichten können dabei je nach der Art der Anordnung und nach dem Material der zusammenwirkenden Reibungsfläche aus Bronze, Hartchrom, Stahl,

Gusseisen und ähnlichen Materialien mit günstigen Reibungseigenschaften. bestehen. Dabei versteht es sich, dass die Schichten auch auf beiden zusammenwirkenden Scheiben eines Scheiben- paaresangebracht sein können.

Andererseits brauchen nicht die Rillenscheiben aus Stahl hergestellt zu sein. Es ist z.B. möglich, mindestens eime der kämmenden Scheiben aus Gusseisen auszuführen. Besonders vorteilhaft in dieser Beziehung ist wegen seiner Festigkeitseigenschaften und metallurgischen Eigenschaf ten Sphäroguss.

Die erfindungsgemässe Reibungskupplung verhält sich im Betrieb vorteilhafter als die bisher bekannten Rlllenkupplungen, da die Rillenscheiben bei allen Be- triebszuständen die gleiche Wärmedehnung erhalten. Es ist daher immer ein eindeutiges Aufliegen aller Reib flächen aufeinander und

damit eine optimale Ausnützung derselben gewährleistet. Zudem ist eine erfindungsgemäss ausgebildetet Kupplung billiger als eine der bekannten Bauart, und zwar nicht nur wegen der normalweise viel geringeren Materialkosten, sondern auch aus dem Grunde, dass die komplizierte Bearbeitung der Rillen, die bei den bisherigen Kupplungen erforderlich war, entfällt.

Claims

PATENTANSPRUCH Rillenscheiben-Reibungskupplung, bei welcher min- destens zwei Scheiben mit keilförmig ineinander greifen- den Rillen zwecks erhöhung des Reibungsmomentes vor gesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

dass beide Schei ben aus Materialien mit mindestens angenähert gleichen Koeffizienten der Wärmedehnung ausgebildet sind und dass mindestens eine der Scheiben mit einer das Rei bungsverhaltenRTI ID="0002.0227" WI="21" HE="4" LX="1420" LY="1345"> verbessernden metallischen Oberflächen- schicht versehen ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass beide Scheiben aus Eisen bestehen. 2. Kupplung nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine der Scheiben aus Stahl hergestellt ist. 3.

Kupplung nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine der Scheiben aus Gussei- sen besteht. 4 Kupplung nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Gusseisen Sphäroguss ist. 5.

Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schicht aus einem bronzehaltigen Sin- terbelag besteht. 6. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schiecht eine harte Chromschicht ist. 7.

Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Schicht eine Bronzeschicht ist. B. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Schicht aus einer Eisenlegierung be steht. 9.

Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass sich die Oberflächenschicht über die ganze berillte Fläche der betreffenden Scheibe erstreckt. 10. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Oberflächenschicht nur auf den Flan ken der Rillen angeordnet ist.