Sich selbsttätig umschaltende Kupplungsvorrichtung für Getriebe, insbesondere für Flüssigkeitsgetriebe. Es sind hydrodynamische Getriebe be kannt, bei denen einzelne Schaufelräder in mehreren Funktionen arbeiten können, um so verschiedene Übersetzungsstufen hervor zubringen. Die Schaltung pflegt in der Weise vorgenommen zu werden, dass das Schaufelrad, das seine Funktion ändern kann, das eine Mal rückwärts gegen ein fest stehendes Gehäuse sich abstützt, ein anderes Mal an die angetriebene Welle angekuppelt wird. Zum Abstützen und Ankuppeln wer den meistens auf dem Rollen- oder Klinken prinzip beruhende Sperrwerke verwendet, wie sie beispielsweise im Kraftwagenbau schon seit längerer Zeit gebräuchlich sind.
Be kannte Sperrwerke haben die Eigenschaft, dass sie eine Rückwärtsdrehung der angetrie benen Welle verhindern, da letztere sich durch das der Ankupplung dienende 'Ge- sperre mit dem Umschaltrad, das heisst mit Iem verschieden zu schaltenden Schaufelrad, und mit diesem zusammen über ein zweites, zum Abstützen dienendes Gesperre mit dem feststehenden Gehäuse kuppelt. Eine solche Rückwärtsblockierung bietet zwar in man chen Fällen gewisse Vorteile, zum Beispiel in Hebezeugen und als Bergstütze bei Kraft wagen.
Anderseits muss sie- zum Beispiel auf Lokomotiven und andern .Schienenfahrzeugen vermieden werden, wo beim Rangieren infolge des Zusammendrückens der Puffer federn starke Rückstösse auftreten, welche die Sperrvorrichtungen bis zum Brechen überbeanspruchen können.
Um diesem Nachteil zu begegnen, kann man eine erfindungsgemäss ausgebildete Kupplungsvorrichtung verwenden, bei wel cher zwangläufig immer nur die eine oder andere der in einer Doppelkupplung vereinig ten Kupplungen in Wirksamkeit ist, also unter allen Umständen die eine von ihnen ausser Wirkung gesetzt ist, wenn die andere eingeschaltet ist. Das Umschalten kann bei spielsweise mit Bezug auf Flüssigkeits getriebe jeweils in dem Augenblick erfolgen, in welchem sich entweder das mit der einen Kupplung in Wirkungsverbindung stehende Schaufelrad rückwärts zu drehen beginnt oder das mit der angetriebenen Welle ge- kuppelte, als Turbine wirkende Schaufelrad überholen will.
Als Kupplungsorgane können ebenfalls Klinken und Rollen, aber auch einer mit Gewinde versehenen Büchse entlang axial verschiebbare, gegebenenfalls auch ver- drehbare, mit Zähnen bezw. Klauen und Reib flächen versehene, hohlzylindrische Kupp lungsmuffen in Betracht kommen.
Die beigegebenen Zeichnungen zeigen, zum Teil in schematischer Darstellungsweise, eine Anzahl von Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung, sowie eine Variante des einen von ihnen.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine als Dop- pelgesperre ausgebildete Kupplung mit zwei Ringreihen von Sperrgliedern, Fig. 2 eine ebensolche mit nur einer Ring reihe von zweiseitig wirkenden Sperrglie dern; Fig.3 ist ein Schnitt nach der Linie A -B der Fig. 2 ; Fig. 4 zeigt im Querschnitt eine auch als Doppelgesperre ausgebildete Kupplung mit zwei Reihen von als Sperrorgane wirkenden Rollen;
Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie C <B>-D</B> der Fig. 4; Fig. 6, 7 und 8 sind axiale Schnitte von drei selbsttätigen Doppelkupplungen mit axial verschiebbarer Kupplungsmuffe; Fig. 9 ist ein Querschnitt nach der Linie F-G der Fig. 8; Fig. 10 und 11 zeigen eine Variante des Beispiels nach Fig. 8 und 9) in einem axialen Schnitt und einem Querschnitt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist auf der Welle 1, die als mit einem Tur binenrad eines Flüssigkeitsgetriebes in Ver bindung stehend gedacht und im folgenden als angetriebene Welle bezeichnet ist, ein Sperrad 2 starr befestigt. Ein zweiter, innen verzahnter Sperrzahnkranz 3 ist als mit einem ortsfesten Teil des Getriebes, beispiels weise mit dem Gehäuse verbunden gedacht.
Das Umschaltrad, also das verschieden zu schaltende Schaufelrad des Flüssigkeits getriebes, das an das vorhin erwähnte Tur-. binenrad auf der Welle 1 angeschlossen wer den soll, sobald seine Drehzahl diejenige des Turbinenrades übersteigen will, anderseits gegen den ortsfesten Getriebeteil, zum Bei spiel das Gehäuse, abgestützt werden muss, wenn es sich bei einer Drehmomentwandlung rückwärts zu drehen anschickt, ist an einen ringförmigen Sperrkörper 4 angeschlossen,
der zwei Ringreihen von als Sperrglieder wirkenden Klinken 5 und 6 trägt. (Von jeder Ringreihe ist der Einfachheit halber nur ein Sperrglied - eine Klinke - ge zeichnet.) Die Klinken 5 können mit dem Sperrad 2, die Klinken 6 mit dem Sperr zahnkranz 3 in Eingriff treten. Um zu ver hindern, dass die Sperrklinken beider Ring reihen gleichzeitig zur Wirkung gelangen, ist je eine Klinke 5 der innern Reihe mit einer Klinke 6 der äussern Reihe mittelst eines Verbindungsstückes 7 gekuppelt.
Die Länge dieser Verbindungsstücke ist so be messen, dass bevor eine Sperrgliederreihe be ginnt, mit dem zugeordneten Sperrzahnkranz in Eingriff zu treten, die zuvor im Eingriff stehende Sperrgliederreihe den ihr zugeord neten Zahnkranz vollständig freigegeben hat.
Da das Umschalten der Sperrgliederreihen in dem Augenblick erfolgen muss, wenn die Richtung der relativen Bewegung des das eine Mal als Einsatzturbine, ein anderes Mal als Leitrad wirkenden Schaufelrades einer seits zu dem mit der Welle 1 verbundenen Turbinenrad und anderseits zum ortsfesten Getriebeteil sich umkehrt, ist das Einrücken und Herausheben der beiden Sperrglieder reihen mittelst einer Reibverbindung von der relativen Drehrichtung der ihnen zu geordneten Sperrzahnkränze abhängig ge macht. Zu diesem Zweck sind die Sperr klinken 5 je mit einem Arm 8, die Klinken 6 je mit einem Arm 9 starr verbunden.
Die freien Enden 10 .der Arme 8 stehen hier einem am Sperrzahnkranz 2 (oder gegebenen falls an einem andern mit dem Turbinenrad verbundenen Teil) angebrachten Reibring 11, die Enden der Arme 12 einem an einem ortsfesten Teil des Getriebes (oder seiner Umgebung) befestigten Reibring 13 gegen über.
Die Arme 8 und 9 schliessen mit ihren Klinken 5 bezw. 6 einen solchen Winkel ein, und ihre freien Enden sind so geformt, dass bei vollem Eingriff bei spielsweise der Klinken 5 bloss die ihnen zugeordneten Arme 8 mit dem Reibring 11. in Reibverbindung stehen, die Arme 9 dagegen den Reibring 13 nicht einmal be rühren, und umgekehrt, so dass während des Betriebes immer nur diejenigen Arme ein gerückt sind, welche gegenüber ihrem Reib ring keine Relativbewegung ausführen, mit hin im Dauerzustand keiner Abnutzung unterworfen sind.
In der gezeichneten Stellung laufen der Sperrkörper 4 und mit ihm beide Klinken reihen in gleichem Drehsinn und mit gleicher Drehzahl wie das Sperrzahnrad 2 und die Welle 1 in der Pfeilrichtung um. Die Um schaltung wird selbsttätig eingeleitet, wenn der mit dem Sperrkörper 4 verbundene Ge triebeteil, mithin auch der Sperrkörper selbst, langsamer zu laufen beginnt als das Sperr zahnrad 2 mit dem Reibring 11.
Zunächst bleibt das Ende 10 des Armes 8 der Klinke 5 noch in Berührung mit dem Reibring 11 und wälzt sich auf letzterem ab; dadurch gerät die Klinke 5 ausser Eingriff mit dem Sperr zahnrad 2, und es wird gleichzeitig durch das Verbindungsstück 7 die Klinke 6 ver- schwenkt, so dass das Ende 12 ihres Armes 9 mit dem Reibring 13 in Berührung kommt.
Da sich der Sperrkörper 4 in diesem Stadium des Umschaltvorganges in bezug auf den stillstehenden Reibring 13 immer noch im Sinne des Uhrzeigers dreht und die Enden der Klinkenarme 8 und 9 auf den entspre chenden Reibringen 11, 13 schleifen, sind beide Klinken 5 und 6 daran gehindert, mit den ihnen zugeordneten Sperrzahnkränzen in Eingriff zu treten.
Sobald dann aber der Sperrkörper 4 stehen bleibt und anfängt, sich in entgegengesetztem Sinne als zuvor- zu drehen, also die Richtung seiner relativen Bewegung gegenüber dem Sperrzahnkranz 3 und dem Reibring 13 sich umkehrt, werden die Arme 9 und mit ihnen die Klinken 6 im Sinne der Uhrzeigerbewegung um ihren gemeinsamen Drehzapfen 15 in die End- stellung, das heisst in die Eingriffstellung der Klinken 6 mit dem Sperrzahnkranz 3 verschwenkt. Dadurch werden aber auch die Klinken 5 und deren Arme 8 um den ihnen gemeinsamen Zapfen 14 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn verschwenkt,
so dass die Enden 10 .der Arme 8 ausser Berührung mit dem Reibring 11 kommen. Sobald aber der Sperrkörper 4 beginnt, sich wieder im Sinne des Uhrzeigers zu drehen, wälzt sich das Ende 12 des Armes 9 der Klinke 6 auf dem stillstehenden Reibring 13 ab, worauf sich über die eingriffslose Zwischenstellung der Klinken 5 und 6 der soeben beschriebene Umschaltvorgang in umgekehrter Reihen folge wiederholen kann.
Sämtliche Sperrglieder (Klinken 5 und 6) jeder Rinreihe können, wenn es zweckmässig erscheint," derart in Abhängigkeit vonein ander gebracht werden, dass sie zwangläufig im gleichen Sinne gesteuert werden, bei spielsweise mit Hilfe von zwei getrennten, zu den Sperrzahnkränzen 2 und 3 konzen trisch angeordneten, radiale Schlitze auf weisenden Ringen<I>x', x",</I> von denen der innere, x', mit den Armen 8, der äussere, x", mit den Armen 9 verbunden ist;
zur Verbin dung dienen an den Armen 8 und 9 an g o ebrachte, in die genannten Schlitze der Ringe<I>x', x"</I> eingreifende Bolzen. Es ist aber auch möglich, nur bei einer Ringreihe die Klinken mit der im vorstehenden Absatz dar gelegten Zwangsverbindung zu versehen.
Ferner können die beiden Ringe x', x" ent sprechend der Fig. 1 zu einem einzigen, mit radialen Schlitzen zur Führung der oben er wähnten, in den Armen 8 und 9 angebrach ten Bolzen versehenen Ring vereinigt sein, in welchem Falle die Verbindungsstücke 7 erübrigt werden können.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 und 3 weist nur eine Reihe von Klinken 16 auf, die je mit zwei Sperrhaken 17 und 18 versehen sind. Der Sperrhaken 17 liegt dem mit der Welle 1 verbundenen Sperrzahnkranz 2, der Sperrhaken 18 dem an einem ortsfesten Getriebeteil oder seiner Umgebung an gebrachten Sperrzahnkranz 3 gegenüber. Zum selbsttätigen Umschalten sind zwei in die Stirnseiten des Sperrzahnkranzes 2 eingelas sene, der Wirkung von Schraubenfedern unterstehende Reibringe 19, 20 und zwei an den Seiten der Doppelklinken 16 starr be festigte, um Drehzapfen 23 schwenkbare Reibarme 21, 22 vorgesehen, die mit den Reibringen 19, 20 beständig in Berührung stehen.
Wenn sich der Sperrkörper 4 mit Bezug auf Fig. 2 im Uhrzeigersinn langsamer als der Sperrzahnkranz 2 dreht, so werden infolge der Reibung zwischen den Reibringen 19, 20 einerseits und den Reibarmen 21, 22 anderseits diese letzteren nach rechts hin mitgenommen und die Doppelklinken 16 nach aussen hin verschwenkt, so dass .der Rücken des Sperrhakens 18 mit dem langgestreckten Rücken der Sperrzähne des feststehenden Zahnkranzes 3 in Berührung tritt.
Solange sich aber der Sperrkörper 4, der auch hier mit dem abwechselnd in zwei verschiedenen Funktionen, nämlich einmal als Zusatz turbine und ein anderes Mal als Leitrad wir kenden Schaufelrad in Verbindung stehend zu denken ist, immer noch, wenn auch lang samer als die mit dem Zahnkranz 2 unver- drehbar verbundenen Reibringe 19, 20, im Uhrzeigersinn dreht, schleift der Rücken des Sperrhakens 18 über die Sperrzähne des Zahnkranzes 3 weg und kommt also ein Ein griff nicht zustande.
Erst wenn der Sperr körper 4 zum Stillstand kommt und dann sich rückwärts zu drehen sucht, legt sich der Sperrhaken 18 gegen die Steilflanke eines Sperrzahnes am Kranz 3, was bei der end- liehen Anzahl der Klinken 16 und der ver hältnismässig kleinen Anzahl der Sperrzähne am Kranz 3 um einen Bruchteil einer Um drehung stets möglich ist.
Diese eben beschriebene Einrichtung er- möglicht also keine Zwischenstellung, in wel cher weder die innern Sperrhaken 17 noch die äussern 18 im Eingriff stehen. Sie kann sich besonders für solche Fällen eignen, in denen der Unterschied der Drehzahlen zwi schen den Sperrzahnkränzen 2 und 3 relativ klein ist, oder wo der Sperrkörper 4 beim Umschalten nur ganz kurze Zeit im Über gangsstadium bleibt, das heisst rasch von .der Drehzahl des Zahnkranzes 2 auf diejenige des Zahnkranzes 3 herabsinkt, oder um gekehrt: rasch von einer niedrigen auf eine höhere Drehzahl ansteigt.
Die Anordnung hat gegenüber derjenigen nach Fig.l den Vorzug, dass für jedes Sperrglied nur ein einziger Drehbolzen 23 erforderlich ist.
Die Steuerung der Doppelklinken 16 kann auch über eine Mittelstellung bewerk stelligt werden, bei welcher weder die Sperr haken 17 noch 18 im Eingriff mit en zu gehörigen Zahnkränzen 2 bezw. 3 sind, indem man zum Beispiel anstatt der Federringe 19, 20 und der Reibarme 21, 22 einzelne der in der Ausführung gemäss Fig. 1 vorgesehenen Steuerungsteile 7 bis 13 verwendet.
Zur zwangläufigen Steuerung der Doppelklinken 16 kann ferner ein zu den Sperrzahnkränzen 2 und 3 konzentrischer Ring vorgesehen sein, der über in radiale Schlitze in den Reib armen 21, 2<B>.9, -</B> eingreifende Stifte diese Arme und damit auch die Doppelklinken 16 im gleichen Sinne zwangläufig steuert.
Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Doppelkupplung sind zweckmässigerweise mit kegelstumpfförmigen Stirnflächen versehene Rollen 24, 25 als Sperrglieder vorgesehen, die in entsprechenden Aussparungen des Sperrkörpers 4 untergebracht sind. Die Soh len 26 der einen Reihe Aussparungen sind so abgeschrägt, dass die Rollen 24 bei ihrer relativen Bewegung entgegengesetzt zum ü hrzeigersinn mit Bezug auf Fig. 4 zwischen der Sohle 26 und dem mit der Welle 1 ver bundenen, als Klemmring wirkenden Sperr körper 28 festgeklemmt werden.
Entspre chend werden die Rollen 25 bei ihrer rela tiven Bewegung im Uhrzeigersinn gegenüber dem Sperrkörper 4 zwischen der Sohle 27 und dem mit einem ortsfesten Getriebeteil verbundenen Sperring 29 festgeklemmt. Zum Einleiten der selbsttätigen Umschaltung sind zwei Reibringe 30, 31 vorhanden, welche mit dem Sperring 28 umlaufen und durch Federn 32, 33 an die Stirnflächen der Rollen 24 angedrückt werden.
Sobald der an den Sperrkörper 4 an geschlossene Getriebeteil den mit der Welle 1 verbundenen Sperring 28 überholen will, halten die alsdann langsamer als der Sperr körper im Uhrzeigerdrehsinn mit dem Sperr- ring 28 umlaufenden Reibringe 30, 31 die Ringreihe der Rollen 24 zurück, so,dass diese in die Sperrstellung gezogen werden und damit den Sperrkörper 4 über den Sperring 28 an die Welle 1 ankuppeln. Läuft aber der Sperrkörper 4 langsamer im Uhrzeiger sinn als die Reibringe 30, 31 so werden -die Rollen 24 und über Verbindungslaschen 34, 35 auch die Rollen 25 relativ zum Sperr körper 4 im Uhrzeigersinn verschoben.
So lange der Sperrkörper 4 gegenüber dem äussern Sperring 29 noch im Uhrzeigersinn voreilt, verhindert der sich relativ zu den Rollen 25 entgegengesetzt zum Uhrzeiger sinn bewegende Sperring 29 ein Festklemmen der Rollen 25; erst wenn sich der Sperr körper 4 in bezug auf den Sperring 29 ent gegen dem Uhrzeigersinn zu drehen sucht, wird der Sperrkörper 4 und somit der an ihn angeschlossene 'Getriebeteil an den Sperr ring 29 angekuppelt.
Die Wirkungsweise der vorhin beschrie benen Anordnung ist also ähnlich derjenigen gemäss Fig.2 und 3, indem eine Zwischen stellung, bei welcher beide Ringreihen der Rollen 24, 25 die ihnen zugeordneten Sperr- ringe 28 bezw. 29 gleichzeitig nicht be rühren, nicht vorhanden ist.
Um aber eine solche dennoch zu erreichen, kann beispiels weise an dem als feststehend vorausgesetzten Sperring 29 ein zweites Paar gefederter Reibringe, analog den Reibringen 30, 31, unverdrehbar angebracht sein, welches mit seinen abgeschrägten Flanken auf entspre chend kegelstumpfförmige Stirnflächen der Sperrollen 25 einwirkt und -diese letzteren von .der Klemmfläche des Sperringes 29 ab zudrängen oder fernzuhalten sucht.
Um während des Dauerzustandes, bei wel chem entweder die Rollen 24 oder die Rollen 25 sperren, die jeweils nicht wirksame Reihe der Rollen nicht nur von .der Klemmfläche des ihnen zugeordneten Sperringes, sondern auch von dem zugehörigen Paar der Reib ringe aufzuheben, können zum Beispiel die die Rollen miteinander verbindenden Laschen 34, 35 zwischen Anschlagstiften 36, 37 ge führt sein.
Die Achsen der Rollen 24, 25 können ferner durch einen zur Welle 1 kon zentrischen, mit radialen Schlitzen versehenen Ring derart miteinander verbunden sein, .dass sie sich in diesen Schlitzen führen bezw. radial verschieben können, wie dies für die Arme 8 und 9 der Sperrklinken 5 bezw. 6 des ersten Ausführungsbeispiels für eine Zwangsverbindung dargelegt worden ist. Für die Rollen 24 und 25 kann aber auch je ein besonderer, mit radialen Führungsschlitzen versehener konzentrischer Ring vorgesehen sein.
Den drei Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 6, 7 und 8 mit 9 ist gemeinsam ein ein ziges, nach beiden Richtungen wirkendes, axial verschiebbares Sperrglied, dessen Stirn seiten mit Klauen oder Zähnen versehen sind. Dieses Sperrglied tritt an die Stelle der bei den hiervor beschriebenen Ausführungsbei spielen vorhandenen Ringreihen von Sperr gliedern, die in radialer Richtung in und ausser Eingriff mit den ihnen zugeordneten Sperringen gebracht werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 ist eine hohlzylindrische, im Querschnitt T-förmige, axial verschiebbare Kupplungs muffe 38 an den Stirnseiten mit Klauen 39, 40 versehen; durch axiale Verschiebung der selben kann ein mit dem einen Kupplungs teil bildenden Sperrkörper 41 verbundener Getriebeteil entweder mit der Welle 1 über einen Kranz von Klauen 42, der an einer auf der Welle 1 festsitzenden Scheibe 48 angebracht ist, gekuppelt oder gegen einen ortsfesten Getriebeteil über an einem Ring 49 angebrachte Klauen 43 abgestützt werden.
Der Sperrkörper 41 ist an dem innerhalb der Muffe 38 befindlichen Teil mit Gewinde 54 versehen, das hier linksgängig ange nommen ist.
Zum Herbeiführen der Umschaltbewe gung in axialer Richtung sind einerseits der Einwirkung von Federn unterstehende Reib ringe 44, 45, die mit der Muffe 38 um laufen und Reibbeläge aufweisen, anderseits Reibgegenringe 46 bezw. 47 an der Scheibe 48 und am Ring 49 angebracht. Die Reib ringe 44, 45 sind durch gegeneinander ver setzte, das heisst nicht in axialer Flucht lie gende Bolzen 50, 51, welche zugleich die Führung für die Federn 52, 53 bilden, derart mit der Kupplungsmuffe 38 verbunden, dass die Reibverbindung zwischen 44 und 46 ge löst wird, kurz bevor die Klauen 40 mit den Klauen 43 in Eingriff zu treten be ginnen, und umgekehrt: dass die Reibverbin dung zwischen 45 und 47 gelöst wird, kurz bevor die Klauen 39 mit 42 in Eingriff kom men.
Die Federbolzen 50, 51 können aber auch so bemessen werden, dass beide Reib- -erbindungen so lange wirksam bleiben, bis der eine der beiden Klauenkränze 39, 40 zu greifen beginnt; dies ist ohne weiteres dadurch erreichbar, dass man den Abstand zwischen den Reibringen 44 bezw. 45 und einem Stellring am Ende des Bolzens 50 bezw. 51 entsprechend vergrössert. (In Fig. 6 ist der Stellring des Bolzens 51 mit 51' be zeichnet).
Diese Anordnung hat dann den Vorteil, dass entweder die Federn 52, 53 schwächer gehalten werden können, indem eben beide Federgruppen bis zum Eingriff der Klauen wirksam bleiben, oder dass das zum Verschieben der Muffe zwischen ihr selbst und dem Sperrkörper 41 angebrachte Gewinde 54 so steil gehalten werden kann, dass ein rasches Einrücken der Kupplung er reicht, das heisst der Schaltweg verkürzt wird.
Der Hub der Muffe 38 ist durch An schläge 64 und 65, die auf dem Sperrkörper 41 angebracht sind, begrenzt, so dass sie über die Scheibe 48 bezw. den Ring 49 keinen axialen Schub auf die Welle 1 oder auf den mit dem feststehenden Getriebeteil verbun denen Ring ausüben kann; dadurch ist der Kraftfluss zwischen dem Sperrkörper 41 und der Kupplungsmuffe 38 gleichsam kurz geschlossen.
Das Ein- und Ausrücken der Klauen kupplungen 39/42 und 40/43 ist von der rela tiven Drehrichtung der Getriebeteile ab hängig. Wenn sieh der mit dem Sperrkörper 41 verbundene Getriebeteil beispielsweise mit einer Drehzahl, die zwischen derjenigen der Welle 1 und derjenigen des beispielsweise einen Teil des Gehäuses bildenden Ringes 49 liegt, also 0 sein kann, so wird die Muffe 38 in eingriffsloser Mittelstellung gehalten, da die Reibverbindungen 44/48 und 45/49 beide in entgegengesetztem Sinne wirksam sind, das heisst jede sucht die Muffe 38 in ent gegengesetztem Sinne zu drehen.
Die Wir kungen der beiden Reibverbindungen heben sich dann, vorausgesetzt, dass die Reibungs beiwerte beider Verbindungen einander gleich sind, vollkommen auf, so da.ss die Kupplungs muffe 38 in ihrer Mittelstellung (der gezeich neten) verharrt. Wenn aber die Reibungs beiwerte der beiden Reibverbindungen ein ander nicht völlig gleich sind, so wird schon durch eine ganz geringe Verschiebung der Muffe 38 aus ihrer Mittelstellung und die dadurch hervorgerufene Spannung der Federn 52, 53 Gleichheit der Reibkräfte an beiden. Reibverbindungen hervorgebracht.
Sobald jedoch der mit dem Sperrkörper 41 verbun dene Getriebeteil die Welle 1 zu überholen beginnt, so wird, da dann beide Reibverbin dungen 44148 und 45/49 die Muffe 38 ent gegen der Überholrichtung, also im gleichen Sinne zurückzuhalten suchen, diese Muffe durch das mit entsprechendem Windungs- sinne versehene Gewinde 54 - es wurde Linksgewinde angenommen - nach rechts hin gegen den Anschlag 64 hin bewegt, so dass die Klauen 39 mit den Klauen 42 zum Eingriff kommen, wobei der mit dem Sperr körper 41 verbundene Getriebeteil sein Dreh moment an die Welle 1 abgibt.
Dreht sich dieser Getriebeteil relativ rückwärts, so wie derholt sich der Vorgang in umgekehrtem Sinne, das heisst die Kupplungsmuffe 38 wandert in die Mittelstellung zurück.
Versucht nun der Sperrkörper 41 unter dem Einfluss des an ihn angeschlossenen Ge triebeteils sich in entgegengesetztem Sinne sowohl der Welle 1, als auch des mit dem Ring 49 verbundenen Getriebeteils zu drehen, also relativ rückwärts zu laufen, so wird er daran, aber in umgekehrtem Sinne als vor hin, verhindert, wobei die Muffe 38 auf dem Gewinde 54 nach links hin gegen den An schlag 65 zu verschoben wird, bis die Klauen 40 mit den Klauen 43 völlig zum Eingriff gelangen.
Die Stirnfläche der Klauen 39, 40, 42, 43, das heisst diejenige Fläche jeder Klaue, die am ausgerückten Zustand der Kupplung einer Klaue der gegenüberstehenden Reihe zugekehrt ist, wird zweckmässigerweise im Sinne der Steigung des Gewindes 54 oder eher noch etwas steiler abgeschrägt. Die Klauenstirnflächen bilden dann gewisser massen Flankenabschnitte eines mehrgängigen Gewindes, dessen Steigung mindestens gleich oder etwas grösser als diejenige des Gewindes 54 ist. Dadurch soll verhindert werden, dass sich Klaue auf Klaue festklemmt, wenn beim Einrücken der Kupplung den Klauen nicht entsprechende Klauenlücken genau gegen überstehen.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 unterscheidet sich nur ganz wenig von dem jenigen gemäss Fig.6. Von Federn 52, 53 umgebene, an der auf der Welle 1 fest sitzenden Scheibe 59 bezw. an einem mit einem feststehenden Getriebeteil verbundenen Ring 60 in axialer Richtung geführte Bol zen 57 bezw. 58 tragen an ihrem innern Ende konische Reibringe 55, 56.
Die auf dem Ge winde 54 .des Sperrkörpers 41 zwischen An schlägen 64 und 65 axial verschiebbare Kupplungsmuffe 61 ist mit entsprechend konischen Nuten und an den beiden Stirn seiten ausserdem mit Klauen 39 und 40 ver sehen, welche mit den an der Scheibe 59 bezw. am Ring 60 angebrachten Klauen 42 bezw. 43 in Eingriff kommen können. Die Wirkungsweise dieser Ausführungs form ist ganz dieselbe wie diejenige der Aus führungsform gemäss Fig. 6; der die Ver schiebung .der Muffe herbeiführende Rei bungsdruck ist also auch axial gerichtet.
Beim Einkuppeln muss die sich entwickelnde axiale Kraft Q der Kupplungsmuffe 38 bezw. 61 die Kraft P, mit welcher die Federn 52 und 53 die Reibringe an die Gegen flächen anpressen, überwinden. Damit sich die Muffe 38 bezw. 61 selbsttätig in beiden Richtungen ankuppeln kann, muss also Q > P sein.
Für die Kraft- und Reibungsverhältnisse gelten folgende Beziehungen: Wenn R den mittleren Radius der Reibringe und ,u die Reibungszahl zwischen Reibring und Gegen fläche bedeutet, so wird auf die Muffe ein Drehmoment Nd=P.B.,u <I>(1)</I> ausgeübt. Bedeutet weiterhin r den mittleren Halbmesser des Gewindes 54, a den Stei gungswinkel und o den Reibungswinkel des Gewindes, so erzeugt das Drehmoment M,3 an der Muffe eine axiale Kraft Q, die ge geben ist Juroh Md <I>-- Q . r</I> .
Lang<I>(a</I> -@ p) <I>(2)</I> Aus (1) und (2) ergibt sich
EMI0007.0029
Da Q > P, muss nach Gleichung (3) die Be- @dingung
EMI0007.0032
für Reibflächen wie in Fig. 6, bezw.
EMI0007.0035
für konische Reibflächen wie in Fig. 7 er füllt sein.
Die verschiedenen, hiervor beschriebenen Ausführungsbeispiele einer selbsttätigen Dop pelkupplung sind nicht auf Flüssigkeits getriebe beschränkt, sondern zum selbst- tätigen Umschalten auch anderer dreiteiliger Getriebe mit analogen Betriebsbedingungen, nämlich in mehreren Funktionen zu arbeiten, verwendbar. Die Doppelkupplung kann bei spielsweise für kombinierte Flüssigkeits getriebe, die mehrere parallel geschaliete Flüssigkeitsläufe umfassen, verwendet wer den.
Insbesondere kann die Anordnung so getroffen sein, dass beim Schalten in die Kupplungsschaltung eines Kreislaufes, des sen Leitrad im Kupplungsbetrieb sich über die Doppelkupplung gemäss der Erfindung an das mit der Abtriebwelle ständig verbundene Turbinenrad anschliesst, zur Verstärkung der Kupplungswirkung dieses Flüssigkeitskreis laufes ein zweiter, nur als Flüssigkeitskupp lung wirkender Kreislauf parallel zum erst erwähnten zugeschaltet und beim Schalten des Hauptkreislaufes in die Momentwandler- stellung wieder abgeschaltet wird.
Dieses selbsttätige Zu- und Abschalten des Zusatz kreislaufes kann vorteilhafterweise von der Stellung des Umschaltbaren Leitapparates des Hauptkreislaufes oder von dem auf seiner verlängerten, mit Gewinde (54 bezw. 70) ver- sehenen Nabe (41 bezw. 62) verschiebbaren Kupplungsglied (3.8 bezw. 61 bezw. 75) ab geleitet werden.
Aus der vorhin aufgestellten Bedingung tg (a<B>+</B> ,,o) < ,u .
EMI0008.0020
lässt sich der Schluss ab leiten, dass die Wahl .der Gewindesteigung a von der Grösse des Reibungsbeiwertes ,u ab hängig ist. Die Grösse der Gewindesteigung ist aber von massgebendem Einfluss auf die Schaltzeit, die man möglichst kurz bemessen möchte.
Dadurch ergeben sich aber in ge wissen Fällen Nachteile, die durch eine beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 und 9 ge troffene analoge Anordnung vermieden wer den sollen und können, insofern, als der An- pressdruck der Reibung zwischen der der Kupplungsmuffe und den anzukuppelnden Getriebeteilen nicht achsial, sondern senk recht zur Richtung der Schaltbewegung, also radial wirken gelassen wird, wobei dann,die rückdrückende Kraft von Federn ausge schaltet wird.
Eine achsiale Verschiebung der Kupplungsmuffe, also eine Schaltbewe gung, tritt dabei dann ein, wenn die achsiale Kraft R grösser wird als der Reibungswider stand Pu, wenn also in der Gleichung (3)
EMI0008.0033
wird. Aus dieser Beziehung ist zu ersehen, dass die Wahl der Gewindesteigung von der Grösse des Reibungswiderstandes unab hängig ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 und 9 ist auf einem von Anschlägen 64 und 65 begrenzten Teil der Nabe des Kupplungs körpers 62 ein Gewinde 70 angebracht, über welchem ein an .den Stirnseiten mit Klauen 76 und 77 versehenes Kupplungsglied 75 axial verschiebbar ist. Die Klauen 76 stehen den an einer auf der angetriebenen Welle 1 festsitzenden Scheibe 63 angebrachten Klauen 78 gegenüber, die Klauen 77 den Klauen 79 an einem an das Gehäuse des Getriebes an geschlossenen Ring 74.
In eine Nut am Um fang des Kupplungsgliedes 75 ist ein unter teilter Reifen 71 eingelegt, dessen Teile durch Federn 80 auseinandergespreizt und je durch einen Stift 72 gegen Verdrehung auf dem Kupplungsglied 75 gesichert sind. Der Reifen 71 ist am Umfang mit einem Reibbelag 73 versehen und wird dureh die Federn 80 gegen die Innenflächen von Flanschen 63' und 74' der Muffe 63 bezw. des Ringes 74 gedrückt. Der Reifen 71 mit Reibring 73 bewegt sich hier radial, mithin senkrecht zur axialen Schaltbewegung des Kupplungsgliedes 75.
Dreht sich die angetriebene Welle 1 mit der Muffe 63 in der Richtung des Pfeils, welche Linksgängigkeit des Gewindes 70 be dingt, zum Beispiel mit der Drehzahl n, so wird der Kupplungskörper 62, solange seine Drehzahl noch kleiner als n ist, in der Mittel stellung gehalten, da die Reibwirkung ,des relativ rückwärts drehenden Flansches 74' derjenigen des vorwärts drehenden Flansches 63' entgegenwirkt, diese Wirkungen sich also bei gleichen Reibungsbeiwerten gegenseitig aufheben.
Erst wenn das Kupplungsglied 75 die angetriebene Welle 1 überholen will, auf welcher beispielsweise ein Turbinenrad sitzen möge, addieren sich die Reibungskräfte, wo bei dann die Klauen 76 mit den Klauen 78 in Eingriff kommen und der Reibring 71 samt seinem Belag 73 .den Flansch 74' ver lässt und ganz in den Flansch 63' hinein gerät. Derselbe Vorgang wiederholt sich, aber in umgekehrtem Sinne, bei Verzögerung und anschliessender relativer Rüekwärtsdrehung des Kupplungskörpers 62.
Die Stirnränder 63" und 74" der Flan schen 63' bezw. 74' sind vorteilhafterweise innen etwas abgeschrägt oder abgerundet, so dass in der Mittelstellung des Kupplungs gliedes 75 der Ring 71 eine Rast erhält und das Glied 75 aus seiner Mittelstellung erst auswandern kann, wenn die Reibwirkungen beider Flanschen sich addieren. Da der Um schaltvorgang bei den verschiedensten Dreh zahlen vor sich gehen kann und die Anpress- kräfte durch die Zentrifugalkraft in weiten Grenzen schwanken können, erscheint die Verwendung von Leichtmetall für den Reib ring 73 des Reifens 71 zweckmässig.
Auch diese Ausführungsform der Doppel kupplung ist nicht auf Flüssigkeitsgetriebe beschränkt, sondern überall verwendbar, wo ein Getriebeteil abwechslungsweise an einen rotierenden und einen langsamer laufenden, feststehenden oder rückwärts umlaufenden Getriebeteil angekuppelt werden soll.
Bei der in Fig. 10 und 11 dargestellten Variante der Ausführungsform gemäss Fig. 8 und 9 sind an Stelle von Reibverbindungen zur Einleitung und Durchführung des Um schaltvorganges Hilfsgesperre vorgesehen; deren Sperrsinn verschieden gerichtet ist. Die die Klauen 76 und 77 tragende, längs einem Gewinde 70 zwischen Anschlägen am Kupp lungskörper 62 verschiebbare Kupplungs muffe 75 ist von einem achsial ihr entlang verschiebbaren Ring 71 umgeben, welcher auf seinem Umfang mit Sperrasten 81 und 82 versehen ist, in welche ,die verschiedenen Sperrsinn aufweisenden Klinken 84 und 85 eingreifen.
Die Klinken 8.4 sind in einem Reifen 83, die Klinken 85 in einem Reifen 86 schwenkbar gelagert, welche Reifen den bereits erwähnten Ring 71 mit etwas Spiel umgeben. Der Reifen 83 ist gegenüber der auf der Welle 1 festsitzenden Scheibe 63, der Reifen 86 gegenüber .dem an das Gehäuse des Getriebes angeschlossenen Ring 74 um einen bestimmten Betrag in ,der Umfangs richtung verdrehbar. Dies ist in Fig. 11 mit Bezug auf die Teile 74, 86 durch eine Nische 88 veranschaulicht, die zur Hälfte in den Reifen 86 und zur Hälfte in die Scheibe 74 eingelassen ist.
Die Länge der Nische 88 in der Umfangsrichtung ist zweckmässig etwas grösser als die Teilung, das heisst als der Abstand zwischen zwei in der Umfangs richtung benachbarten Klauen 76 bezw. 77 je unter sich. Die Anordnung soll verhin dern, dass bei ungünstiger Stellung die selbst verständlich gleiche Teilung aufweisenden Klauen 76 und 78 bezw. 77 und 79 nicht zum Eingriff miteinander kommen könnten.
Die gegenseitige Bewegung zwischen den Reifen 83 bezw. 86 und den Kupplungsteilen 63 bezw. 74 wird in der jeweiligen Sperr- richtung .durch eine in die Nische 88 ein gelegte Feder 87 begünstigt. Selbstverständ- lieh können mehrere Nischen 88 angeordnet sein.
Die Wirkungsweise der soeben beschrie benen Anordnung der Kupplungsvorrichtung ist folgende: ' Dreht sich die angetriebene Welle 1 mit der darauf befestigten Scheibe 63 in der Richtung des Pfeils zum Beispiel mit der Drehzahl n und ist die Drehzahl des Kupplungskörpers 62 mit der auf letz terem in einem Linksgewinde 70 verschieb baren Muffe 75 kleiner als n, so gleiten die in dem mit dem festen Gehäuse verbundenen Reifen 86 schwenkbar untergebrachten Klin ken 85 über die Rasten 82 des Ringes 71 und die Klinken 84 über die Rasten 81 des gleichen Reifens hinweg, da eben die Dre hung .des Kupplungskörpers 62 mit gerin gerer Drehzahl als die Welle 1 im selben Sinne wie diese erfolgt.
Bei Umkehrung der Drehrichtung des Kupplungskörpers 62 wird eine gleichsinnige Drehung der Kupplungs muffe 75 durch die Klinken 85 verhindert und die Kupplungsmuffe in dem links gängigen Gewinde 70 des Kupplungskörpers 62 nach links verschoben, bis die Klauen 77 mit den Klauen 79 in Eingriff kommen und die Muffe 75 an :dem ihre Längsbewegung begrenzenden Anschlag am Kupplungskörper 62 anlangt. Um zu verhindern, .dass bei un günstiger Stellung jener Klauen zueinander das Einrücken nicht möglich ist, kann der Reifen 86 gegenüber dem feststehenden Teil 74 um einen bestimmten Betrag in der Um fangsrichtung, entgegen dem Druck der Feder 87, verdreht werden.
Wenn aber der Kupplungskörper 62 eine höhere Dreh geschwindigkeit als die Welle 1 mit der dar auf befestigten Scheibe 63 erhält; ersterer also die letztere zu überholen sucht, so wird er daran durch die in die Sperrstellung ge langenden Klinken 84 verhindert; in diesem Fall wird die Kupplungsmuffe 75 im Ge winde -70 nach rechts hin bewegt, bis die Klauen 76 zum Eingriff mit den Klauen 78 kommen und die Muffe 75 an dem ihre Be wegung in dieser Richtung begrenzenden An schlag anlangt, wobei die Welle 1 mit ihrer Scheibe 63 mit dem Kupplungskörper 62 starr verbunden wird.
Anstatt der Klinken 84, 85 können zum Beispiel Rollengesperre vorgesehen sein, etwa. solche wie in Fig. 4.