Die selbstsynchronisierende Schaltkupplung, englisch Synchro-self-shifting clutch, abgekürzt SSS clutch, ist ein Freilauf, in dem die Drehmomentübertragung mit Hilfe einer Zahnkupplung erfolgt, die durch einen parallel eingebauten Sperrklinkenfreilauf eingekuppelt wird. Sie eignet sich zur Übertragung höherer Drehmomente als mit einem klassischen Freilauf und wird beispielsweise in Schiffen und Kraftwerken verwendet.
Das Wellenende des Antriebs ist mit dem Gewinde des Schraubgetriebes versehen, auf dem das Gleitstück sitzt, das an der Außenseite am Ende gegen die Antriebswelle das innere Zahnrad der Zahnkupplung trägt, am Ende gegen die Abtriebswelle das Sperrrad eines Sperrklinkenfreilaufs. Die Abtriebswelle ist mit einer das Gleitstück umfassenden Kupplungshülse versehen, die auf der Seite gegen die Antriebswelle die Innenverzahnung für die Zahnkupplung trägt und auf der Abtriebsseite die Sperrklinken des Freilaufs trägt.
Die beiden verzahnten Teile der Zahnkupplung werden beim Einkuppeln durch das Antriebsmoment mit Hilfe eines Schraubgetriebes ineinander geschoben, beim Auskuppeln durch die höhere Drehzahl des Abtriebs wieder auseinandergezogen. Das Gleitstück des Schraubgetriebes wird im nicht gekuppelten Zustand durch einen Sperrklinkenfreilauf von der Abtriebswelle festgehalten.
Bei drehender Eingangswelle und stillstehender Ausgangswelle stößt das Sperrklinkenrad des auf der Eingangswelle sitzende Gleitstück gegen die Sperrklinken am Kupplungsring der Ausgangswelle und wird von diesem festgehalten, so dass das Gewinde der drehenden Eingangswelle das Gleitstück axial in die Kupplungsposition verschiebt und die Zahnkupplung in den Eingriff kommt. In dieser Position sind die Sperrklinken nicht mehr im Eingriff und die Kraft vom Antrieb wird vollständig von der Zahnkupplung übertragen. Bei großen Kupplungen sind teilweise Öldämpfer im Endanschlag des Gleitstücks integriert, welche das Einkuppeln dämpfen.[1]
Wenn der Antrieb gegenüber dem Abtrieb verlangsamt wird, verursacht das dabei entstehende Bremsmoment einen Zahnflankenwechsel in der Zahnkupplung. Das Gleitstück wird von der Abtriebswelle festgehalten und von dem Gewinde auf der sich langsamer drehenden Antriebswelle zurückgeschraubt, so dass die Zahnkupplung geöffnet wird und die Sperrklinken über die Verzahnung des Sperrklinkenrades gleiten. Bei sehr hohem Drehzahlunterschied sind die Klinken infolge der Fliehkraft und hydrodynamischer Effekte abgehoben, was zur Minderung des Verschleißes erwünscht ist.[2]
Es gibt nur wenige Hersteller von selbstsynchronisierenden Schaltkupplungen. Die wichtigsten sind:
Nachfolgend sind die wichtigsten Anwendungen der selbstsynchronisierenden Schaltkupplung aufgeführt.
Selbstsynchronisierende Schaltkupplungen werden für folgende Anwendungen im Schiffbau eingesetzt:
Selbstsynchronisierende Schaltkupplungen werden für folgende Anwendungen im Kraftwerksbau eingesetzt:
Selbstsynchronisierende Schaltkupplungen werden auch für folgende Anwendungen eingesetzt:
Die erste kommerzielle Anwendung einer selbstsynchronisierende Schaltkupplung erfolgte im COSAG-Antrieb der County-Class-Zerstörer der britischen Kriegsmarine Ende der 1950er Jahre. 1964 wurde die Kupplung erstmals im Kraftwerksbereich eingesetzt damit ein Gasturbinen-Generator im Phasenschieber-Betrieb arbeiten konnte. 1978 wurde die leistungsstärkste SSS-Kupplung im Kraftwerk Huntorf in Betrieb genommen, die eine Leistung von 300 MW übertragen kann.[3]