SE438016B - Manovrerbar kuggkoppling - Google Patents

Description

7181146-3-4 10 15 20 25 30 35 2 kopplingsstjärnan av drivnavet drivs med en sådan varv- frekvens att den strävar att rotera fortare än drivnavet, varvid den via spärrhakarna medbringar skruvmuffen i rota- tionsriktningen, så att denna skruvas in i kraftuttags- navet och nu i sin tur medbringar kopplingsstjärnanaxiellt i riktning mot kraftuttagsnavet och härvid övervinner det i det nämnda cylinderrummet rådande oljetrycket och undan- tränger den däri befintliga oljan mot inverkan av den rå- dande centrifugalkraften till ett längre radiellt inåt be- läget rum. Samma oljetryck sörjer för att skruvmuffen på nytt skruvas ut ur kraftuttagsnavet och härigenom skiljer kopplingsstjärnan från kraftuttagsnavet, så snart drivna- vets varvfrekvens sjunker under kraftuttagsnavets varv- frekvens.

I en annan känd kuggkoppling av det inledningsvis beskrivna slaget (schweiziska patentskriften 390 007) ut- göres driv- och kraftuttagsnavens kuggkransar båda av ytt- re kuggkransar med rakkugg, varvid kopplingsstjärnan följ- aktligen har två inre kuggkransar med rakkugg. I kopplings- stjärnan är även i detta fall spärrhakar lagrade, som sam- verkar med på skruvmuffens utsida utformade spärrtänder.

Skruvmuffen är invändigt utformad med en gänga, som är i ingrepp med en gänga på utsidan av en med kraftuttagsnavet ovridbart förbunden, men relativt detta axiellt förskjutbar hylsa. Radiellt innanför denna hylsa är anordnad en med kopplingsstjärnan förbunden kolvstång i ett hydrauliskt kolvcylinderdon. När i denna koppling kopplingsstjärnan roterar fortare än kraftuttagsnavet och härvid via spärr- hakarna medbringar skruvmuffen så, att denna fastskruvas i riktning mot kraftuttagsnavet, inleds endast ingreppet mellan kopplingsstjärnans och kraftuttagsnavets raka kugg- kransar, varvid kopplingsstjärnan medbringar kolvcylinder- donets kolvstång ända tills att en på denna utformad styr- öppning förbinder respektive kolvs ena sida med en tryck- oljeledning. Från detta ögonblick understödjes kuggkopp- lingens tillslagning av det på kolven verkande oljetrycket.

För kuggkopplingens frånslagning är det nödvändigt att 10 20 25 30 35 7811463-4 3 genom påverkan av en ventil låta ett oljetryck verka mot kolvens andra sida.

I båda de kända kuggkopplingarna är kopplingsstjär- nans och kraftuttagsnavets samverkande kuggkransar så ut- formade, att skruvmuffen, vid fullständig samverkan mellan dessa kuggkransar, relativt kopplingsstjärnan roterar fram- åt med en liten vinkel, så att det från drivnavet till kraftuttagsnavet överförda vridmomentet icke belastax=spärr- hakarna. Spärrhakarna är även i de kända kuggkopplingarnas frånslagna läge fullständigt avlastade, så länge drivnavet roterar långsammare än kraftuttagsnavet. Spärrhakarna för- blir emellertid i det frånslagna läget ständigt såtillvida verksamma att de endast tillåter skruvmuffen att rotera framåt relativt kopplingsstjärnan. Varje rotationsrörelse bakåt hos skruvmuffen relativt kopplingsstjärnan medför där- emot oundvikligen att spärrhakarna inleder tillslagnings- förloppet på det beskrivna sättet. Det är därför icke möj- ligt att bringa kraftuttagsnavet att vrida sig bakåt rela- tivt drívnavet.

Det har emellertid visat sig att det i vissa fall är lämpligt att kraftuttagsnavet kan rotera bakåt relativt driv- navet. Detta är exempelvis fallet i omkastbara fartygsväxlar, i vilka en drivmaskin valfritt via en första koppling dri- ver ett kugghjul direkt framåt eller via en reverserväxel och en andra koppling driver kugghjulet bakåt. Ändamålet med uppfinningen är därför att vidareut- veckla en manövrerbar kuggkoppling av det inledningsvis be- skrivna slaget så, att kraftuttagsnavet kan rotera bakåt relativt drivnavet.

Detta ändamål uppfylles enligt uppfinningen genom en anordning, medelst vilken spärrhakarna godtyckligt kan neutraliseras. Därmed åstadkommes att man vid frånslagen koppling kan välja mellan två lägen, nämligen dels ett be- redskapsläge i vilket kopplingen på känt sätt är beredd att med sina spärrhakar fastställa huruvida drivnavet rote- rar synkront med kraftuttagsnavet och, om så är fallet, ovridbart förbinda båda naven med varandra och dels ett viloläge i vilket kopplingen tillåter kraftuttagsnavet att 7811463-'4 10 15 20 25 30 35 H oberoende av drivnavet med godtycklig varvfrekvens rotera _framåt eller bakåt.

Speciell betydelse, framför allt för omkastbara far- tygsväxlar av ovan angivet slag, men även för andra om- kastbara väglar, har kuggkopplingen enligt uppfinningen i det fall deâïkoaxiellt anordnad med en andra, med den förs- ta kuggkopplingen symmetrisk kuggkoppling, med vilken den är förbunden genom att drivnaven i båda kopplingarna, näm- ligen det ena drivnavet fast och det andra drivnavet via ett reverserväxel, är förbundna med en gemensam drivaxel, att kraftuttagsnaven är fast förbundna med varandra genom kraftuttagsaxeln, som är axiellt icke förskjutbart lagrad, och att båda kopplingarnas manöveranordningar är påverk- bara gemensamt och, i förhållande till respektive spärr- hakar, i motsatta riktningar.

Kopplingsanordningen kan innefatta elektromagnetiska, pneumatiska eller hydrauliska påvcrkníngselement, medelst vilka spärrhakarna neutraliseras, d.v.s. hindras att bring- as i ingrepp med i spärrtänderna. Såsom speciellt enkel och robust har en kopplingsanordning visat sig vara, som innefattar en hylsa, som är axiellt omställbar relativt kopplingsstjärnan och försedd med en rampyta,som i ett av hylsan intaget, visst, axiellt läge relativt kopplingssfjär- nan förhindrar spärrhakarna att bringas i ingrepp med spärr- tänderna. _ Den sistnämnda utföringsformen av kopplingsanordning- en är speciellt lämplig för en kuggkoppling, i vilken spärr- tänderna liksom i de beskrivna, kända kuggkopplingarna, är anordnade radiellt innanför kopplíngsntjärnan på skruvmuf- fen och spärrhakarna är lagrade på kopplingsstjärnan och försedda med vardera en motarm. Härvid är enligt uppfin- ningen varje spärrhake tillordnad ett i kopplingsstjärnan radiellt förskjutbart anordnat stift, vars från kopplings- stjärnan utskjutande, radiellt yttre ände samverkar med hylsans rampyta och vars radiellt inre ände samverkar med respektive spärrhakes motarm. hylsan kan vara utformad så, att den endast uppfyl- ler sitt ändamål såsom beståndsdel i kopplingsanordningen. 10 15 20 25 30 35 7811463-4 5 I detta fall kan kopplingsstjärnan, liksom i de beskrivna, kända kuggkopplingarna, med sin första kuggkrans vara i direkt ingrepp med drivnavets kuggkrans. Hylsan enligt upp- finningen kan emellertid även tjäna såsom ett vridmoment- överförande organ mellan drivnavet och kopplingsstjärnan, om den är försedd med två kuggkransar med rakkugg, av vilka kuggkransar den första ständigt är i ingrepp med drivnavets kuggkrans och den andra ständigt är i ingrepp med kopplinge- stjärnans första kuggkrans. Denna utföringsform av koppling- en enligt uppfinningen är speciellt lämplig för att utjäm- na axelinriktningsfel hos kraftuttagsnavet relativt driv- navet, eftersom hylsan med drivnavet å ena sidan och kopp- lingsstjärnan å andra sidan bildar en dubbel kugglänk, som icke förlorar någonting av sin ledbarhet, om kopplinge- stjärnans och kraftuttagsnavets samverkande kuggkransar är utformade såsom kuggkransar med snedkugg och i koppling- ens fullständigt tillslagna läge är fast inskruvade i var- andra.

Ett utföringsexempel enligt uppfinningen kommer i det följande närmare att beskrivas under hänvisning till de bifogade, schematiska ritningarna, på vilka fig. 1 visar ett axialsnitt genom två koaxiella, i följd anordnade och med varandra symmetriska kuggkoppling- ar enligt uppfinningen, av vilka den högra är tillslagen, medan den vänstra är frånslagen och fasthållen i sitt vilo- läge, fig. 2 visar en perspektivvåv/vänstra kuggkopplingen i axialsnitt, ävenledes i viloläget, fig. 3 visar en fig. 2 motsvarande vy av den vänstra kuggkopplingen, fortfarande fråns1agen,intagande sitt beredskapsläge, fig. 4 visar en motsvarande vy av den vänstra kugg- kopplingen i dess tillslagna tillstånd och fig. 5 visar ett radiellt delsnitt i större skala av en spärrhake.

I fig. 1 sträcker sig en drivaxel 10, som av ett drivmaskineri 12 kan drivas för rotation i pilens riktning i fig. 2 - M, genom två kuggkopplingar 14 och 1H' och en 7811463-4 10 15 20 25 30 35 6 ihålig kraftuttagsaxel 16 med ett på denna fäst kraftut- tagskugghjul 18 till en reverserväxel 20. I Ändamålet med kuggkopplingarna 14 och 14' är att valfritt direkt eller via reverserväxeln 20 hopkoppla driv- axeln 10 med kraftuttagsaxeln 16, så att drivmaskineriet12 vid oförändrad rotationsriktning kan driva kraftuttagshju- let 10 valfritt framåt eller bakåt. De båda kuggkoppling- arna 14 och 14' är i huvudsak identiskt lika;_men spegel- symmetriskt utformade. Deras beståndsdelar är i det föl- jande angivna med samma hänvisningsbeteckningar, varvid dock den högra kuggkopplingens 14' beteckningar är försed- da med ett primtecken och endast används i de fall då sam- manhanget så erfordrar.

Kuggkopplingen 14 innefattar ett på drivaxeln 10 fäst drivnav 22 med en utvändig kuggkrans 24 med raka kug- gar. Kuggkransen 24 är i ständigt ingrepp med en komple- mentär invändig kuggkrans 26 med raka kuggar, som är ut- formad i den ena änden av en axiellt förskjuthar hylsa 28 och i huvudsak är tre gånger så bred som kuggkransen 24.

Hylsan 28 är i sin andra ände utformad med en andra, in- vändig kuggkrans 30 med raka kuggar, som är i ständigt in- grepp med en komplementär, utvändig första kuggkrans 32 på en kopplingsstjärna 34, som är vridbart lagrad på kraftut- tagsaxeln 16, vilken lagring av ritningstekniska skäl har utelämnats i figurerna. Kopplingsstjärnan 34 är invändigt försedd med en andra kuggkrans 36, som genom axiell för- skjutning av kopplingsstjärnan 34 kan bringas i ingrepp med en komplementär kuggkrans 38 på ett kraftuttagsnav 40. Kugg- kransarna 36 och 38 har i det visade exemplet snedkugg.

Den skruvrörelse genom vilken de kan bringas i ingrepp med varandra begränsas av ett på kraftuttagsnavet 40 ut- format, ringformigt anslag 42. Kraftuttagsnavet 40 är fäst vid kraftuttagsaxeln 16 och medelst lager 44,i vilka axeln 16 är lagrad, fasthållet i axiell riktning. I Inuti kopplingsstjärnan 34 är en skruvmuff 46 lag- rad på den ihåliga kraftuttagsaxeln 16 så, att den är vrid- bar såväl relativt kraftuttagsaxeln som relativt kopplinge- stjärnan, men axiellt förskjutbar relativt kraftuttagsaxeln 10 15 20 25 30 7811463-4- 7 endast gemensamt med kopplingsstjärnan. Skruvmuffen 46 är på sin insida utformad med en brant gänga H8, som ständigt är i ingrepp med en brant gänga 50 på kraftuttagsaxeln 16.

De branta gängornas H8 och 50 stigning överensstämmer till sin riktning med snedkuggkransarnas 36 och 38 stignings- riktning men är till storleken mindre; stigningsvinkeln för gängorna H8 och 50, vilka även kan betecknas såsom kugg- kransar med snedkugg, är nämligen större än kuggkransarnas 36 och 38 stigningsvinkel. Sålunda kan gängornas H8 och 50 stigningsvinkel exempelvis vara_40O och kuggkransarnas 36 och 38 stigningsvinkel - i förhållande till samma referens- diameter - vara 25ø, varvid kuggkransarna 36 och 38 vid si- na vid tillslagning först med varandra i ingrepp kommande ändar lämpligen uppvisar en stigning vars vinkel, omräknat till gängornas H8 och 50 diameter, ävenledes uppgår till 400.

På skruvmuffens H6 utsida är spärrtänder 52 utforma- de, som samverkar med en sats spärrhakar 50. Spärrhakarna 50 är, såsom tydligast visas i fig. 5, var och en lagrade i ett radiellt inåt öppet urtag 56 i kopplingsstjärnan 34 och har var och en en vippkant 58 från vilken en motarm 60 sträcker sig. Varje spärrhake är tillordnad en tapp 62, som är förskjutbart anordnad i ett radiellt hål BH i kopplings- stjärnan 34 och genom en tryckfjäder 65 är så förspänd att den strävar att fasthâlla respektive spärrhake 54 i det i fig. 5 visade läget, i vilket den är beredd att snäppa in bakom en av spärrtänderna 52.

Motarmen 60 på varje spärrhake 54 är tillordnad ett stift 68, som är förskjutbart anordnat i ett radiellt an- satshål 70 i kopplingsstjärnan 3% och har såväl en tjock, radiellt yttre del 72 som en smal, radiellt inrc_del 70.

Varje stift 68 är genom inverkan av en i respektive ansats- hål 70 anordnad och mot stiftets radiellt yttre del 72 ver- kande tryckfjäder 76 förspänd utåt, så att dess radiellt yttre ände ständigt anligger mot hylsans 28 insida.

Pâ hylsans 28 insida är en rampyta 78 utformad, som å ena sidan är begränsad av en radiellt yttre cylinderyta 80 och å andra sidan av en radiellt inre cylinderyta 82. Hyl- san 28 kan från det i fig. 1 och 2 visade viloläget, i 7811463-4 10 15 20 25 30 35 8 vilket stiften 68 anligger mot den radiellt inre cylinder-- ytan 82, förskjutas till beredskapsläget enligt fig. 3 och 5, i vilket stiften 68 anligger mot den radiellt yttre cy- linderytan 80. För att möjliggöra dessa förskjutningar un- der drift är hylsan 28 utvändigt utformad med två ringflän- sar 84 mellan vilka en släpring 86 är lagrad. Släpringen är förbunden med en kolvstång 88 i ett hydrauliskt eller pneumatiskt kolvcylinderdon 90. Hylsorna 28 och 28' i båda kuggkopplingarna 14 och 1%' är enligt fig. 1 medelst en i kolvstångens 88 förlängning anordnad förbindningsstång 92 förbundna med varandra på så sätt att de vid varje påver- kan av kolvcylinderdonet 90 utför lika stora rörelser i samma riktning. Sådana utifrån betraktat likriktade rörel- ser hos hylsorna 28 och 28' utgör på grund av de båda kugg- kopplingarnas 14 och 14' spegelsymmetriska utformning mot- satt riktade rörelser relativt de i det inre av var och en av de båda hylsorna 28 och 28' anordnade komponenterna.

Reverserväxeln 20 består i det visade exemplet av ett på drivaxeln 10 fäst solhjul 94, ett med detta koaxiellt anordnat ringhjul 96 och en sats stationärt lagrade planet- hjul 98, vilka vart och ett samverkar med båda sol- och ringhjulen 94 och 96. Ringhjulet 96 är fast förbundet med kuggkopplingens 14' drivnav 22'.

I det i fig. 1 visade kopplingsläget, i vilket den vänstra kuggkopplingen 14 intar sitt viloläge och följakt- ligen är overksam, medan den högra kuggkopplingen 14' är tillslagen, överföres drivmaskineriets 12 vridmoment via drivaxeln 10 och reverserväxeln 20, drivnavet 22', hylsan 28', kopplingsstjärnan 3H' och drivnavet 40' till kraftut- tagsaxeln 16, och denna roterar på grund av reverserväxelns 20 mellankopplíng mot drivmaskineriets 12 rotationsrikt- ning, d.v.s. bakåt, om man betecknar drivmaskineriets rota- tionsriktning såsom framåtriktning. Om kraftuttagshjulet 18 exempelvis via en reducerväxel driver en fartygspropeller, roterar denna bakåt. _ “ Om man skall genomföra en omkastning till gång fram- åt, stoppas drivmaskineriet 12, varjämte kraftuttagsaxeln 16 medelst en icke visad broms, som kan utgöra en beståndsdel 10 15 20 7811463-4 q i den av axeln 16 drivna fartygsväxeln, bringas att stanna.

Anslutningsvis påverkas kolvcylínderdonet 90 sä, att båda hylsorna 28 och 28' förskjuts åt vänster. Detta medför att stiften 68 gerefter för den av deras tryckfjädrar 76 ut- övade kraften och förskjutes radiellt utåt, vilket medför att tryckfjädrarna 66 svänger spärrhakarna 54 till deras beredskapsläge enligt fig. 5. Samtidigt svängs spärrhakar- na 54' till sitt viloläge och fasthålls där. Nu bringas drivaxeln 10 medelst en icke visad hjälpdrivanordning att rotera ett stycke bakåt, varigenom snedkuggskransarna 36' och 38' på kopplingsstjärnan 3%' och drivnavet H0' skruvas ur varandra. Omedelbart härefter startas drivmaskineriet 12 på nytt i sin rotation framåt, varvid kopplingsstjärnan 34 via spärrhakarna SH medbringar skruvmuffen H6 i framåt- riktningen, så att skruvmuffen H6 utför en skruvrörelse längs gängan 50 och härigenom bringar kopplingsstjärnans 34 snedkuggskrans 36 i ingrepp med kraftuttagsnavets 40 snedkuggskrans 38. Den vänstra kuggkopplingen 14 är följ- aktligen tillslagen, medan den högra kuggkopplingen 14' kvarstannar i sitt viloläge, i vilket den är overksam. Nu driver drivmaskineriet 12 kraftuttagsaxeln 16 framåt.

Claims (4)

781¶463-4 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Manövrerbar kuggkoppling med ett med kuggar försett drivnav (22), ett med kuggar försett kraftuttagsnav (40), en relativt kraftuttagsnavet axiellt förskjutbar kopplingsstjärna (34), som via en på denna utformad, första kuggkrans (32) stän- digt är förbunden med drivnavet (22) för gemensam rotation och är försedd med en andra kuggkrans (36), som genom axiell för- 'skjutning av kopplingsstjärnan (34) kan bringas i ingrepp med kraftuttagsnavets (40) kuggkrans (38), samt en skruvmuff (46), som via ett par branta gängor (50) är förbunden med kraftuttags- navet (40), är axiellt förskjutbar endast gemensamt med kopp- lingsstjärnan (34) och vridbar relativt denna och via en av spärrhakar (54) och spärrtänder (52) bestående spärrmekanism medbringbar av kopplingsstjärnan (34» när drivnavet roterar fortare än kraftuttagsnavet, k ä n n e t e c k n add av en manöveranordning för neutralisering av spärrhakarna (54) med en hylsa (28), som är axiellt omställbar relativt kopplingsstjärnan (34) och försedd med en rampyta (78), som i ett av hylsan (28) intaget visst axiellt läge relativt kopplingsstjärnan (34) hind- rar spärrhakarna (54) att bringas i ingrepp med spärrtänderna (52).

2. Koppling enligt patentkravet 1, i vilken spärrtänderna (52) är anordnade radiellt innanför kopplingsstjärnan (34) på skruvmuffen (46) och spärrhakarna (54) är lagrade i kopplings- stjärnan och förseddamed varsin motarm (60), k ä n n e - t e c k n a d av att varje spärrhake (54) är tillordnad ett i kopplingsstjärnan (34) radiellt förskjutbart anordnat stift(68), vars från kopplingsstjärnan (34) utskjutande ände samverkar med hylsans (28) rampyta (78) och vars radiellt inre ände samverkar med respektive spärrhakes (54) motarm (60).

3. Koppling enligt patentkravet 1 eller 2, i vilken kopp- lingsstjärnaß (34) andra kuggkrans (36) och kraftuttagsnavets (40) därmed samverkande kuggkrans (38) utgöres av snedkugg, k ä n n e t e c k n afd av att hylsan (28) uppvisar två kugg- kransar (26, 30) med rakkugg, av vilka den första (26) ständigt när i ingrepp med drivnavets (22) kuggkrans (24) och den andra (30) ständigt är i ingrepp med kopplingsstjärnans (34) första kuggkrans (32). 10 7811463-4 11

4. Koppling enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att den är koaxiellt anordnad i förhållande till en andra, med den första (14) symmetrisk kugg- koppling (14') och förbunden med denna genom att båda kuggkopp- lingarnas (14, 14') drivnav (22, 22') är förbundna med en gemen- sam drivaxel (10), det ena drivnavet (22) fast förbundet och det andra drivnavet (22') via en reverserväxel (20), att kraft- uttagsnaven (40, 40') är fast förbundna med varandra via kraft- uttagsaxeln, som är axiellt oförskjutbart lagrad, och att kopp~ lingarnas manöveranordningar är påverkbara samtidigt och i mot- satta riktningar i förhållande till respektive spärrhakar (54, 54').