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.
Automatic coupling device for gears, in particular for fluid gears. There are hydrodynamic transmissions be known in which individual paddle wheels can work in several functions in order to produce different gear ratios. The circuit is usually carried out in such a way that the paddle wheel, which can change its function, one time rests backwards against a stationary housing, another time is coupled to the driven shaft. For supporting and coupling whoever uses the principle based on the roller or ratchet barriers, as they have been used for a long time, for example in motor vehicle construction.
Known locking mechanisms have the property that they prevent the driven shaft from rotating backwards, since the latter interlocks with the reversing wheel, that is to say with the paddle wheel that can be switched differently, and with this together via a second, The locking mechanism used for supporting couples with the fixed housing. Such a reverse blocking offers certain advantages in some cases, for example in hoists and as a mountain support for power vehicles.
On the other hand, it must be avoided, for example on locomotives and other .Schienenfahrzeugen, where when maneuvering due to the compression of the buffers springs strong recoil occurs, which can overstrain the locking devices until they break.
To counter this disadvantage, one can use a coupling device designed according to the invention, in which only one or the other of the couplings united in a double clutch is in effect, so under all circumstances one of them is ineffective when the other is turned on. Switching can take place, for example, with reference to fluid gears at the moment in which either the paddle wheel, which is operatively connected to one clutch, begins to rotate backwards or the paddle wheel, which is coupled to the driven shaft and acts as a turbine, wants to overtake.
As coupling elements, pawls and rollers, but also axially displaceable, possibly also rotatable, with teeth or along a threaded bushing can be used. Claws and friction surfaces provided, hollow cylindrical coupling sleeves come into consideration.
The accompanying drawings show, partly in a schematic representation, a number of exemplary embodiments of the subject matter of the invention, as well as a variant of one of them.
1 shows, in cross section, a coupling designed as a double lock with two rows of rings of locking members; FIG. 2 shows a similar one with only one row of locking members acting on both sides; Figure 3 is a section on line A-B of Figure 2; 4 shows, in cross section, a coupling, also designed as a double locking mechanism, with two rows of rollers acting as locking elements;
Fig. 5 is a section along the line C-D of Fig. 4; 6, 7 and 8 are axial sections of three automatic double clutches with axially displaceable coupling sleeve; Figure 9 is a cross-section on line F-G of Figure 8; 10 and 11 show a variant of the example according to FIGS. 8 and 9) in an axial section and a cross section.
In the embodiment according to FIG. 1, a ratchet wheel 2 is rigidly attached to the shaft 1, which is intended to be in connection with a tur binenrad of a fluid transmission in Ver and is referred to below as the driven shaft. A second, internally toothed ratchet 3 is thought to be connected to a stationary part of the transmission, for example, with the housing.
The Umschaltrad, so the different to be switched paddle wheel of the liquid gear, which is attached to the aforementioned turbo. Binenrad connected to the shaft 1 who should, as soon as its speed exceeds that of the turbine wheel, on the other hand, must be supported against the stationary transmission part, for example the housing, if it is about to turn backwards with a torque conversion, is an annular Locking body 4 connected,
the two rows of rings acting as locking members 5 and 6 carries. (For the sake of simplicity, only one locking member - a pawl - is drawn from each row of rings.) The pawls 5 can engage with the ratchet wheel 2, the pawls 6 with the locking ring gear 3. In order to prevent ver that the pawls of both rows of rings come into effect at the same time, a pawl 5 of the inner row is coupled to a pawl 6 of the outer row by means of a connecting piece 7.
The length of these connecting pieces is to be measured so that before a row of locking members begins to engage with the associated locking ring gear, the previously engaged locking member row has completely released the ring gear assigned to it.
Since the switching of the rows of locking elements must take place at the moment when the direction of the relative movement of the impeller, which acts one time as an insert turbine and another time as a stator, is reversed on the one hand to the turbine wheel connected to the shaft 1 and on the other hand to the stationary transmission part the engaging and lifting of the two locking elements rows by means of a friction connection of the relative direction of rotation of the locking ring gears assigned to them makes dependent ge. For this purpose, the locking pawls 5 are each rigidly connected to an arm 8, the pawls 6 each with an arm 9.
The free ends 10 of the arms 8 are here attached to a friction ring 11 attached to the ratchet 2 (or, if applicable, to another part connected to the turbine wheel), the ends of the arms 12 to a friction ring attached to a stationary part of the transmission (or its surroundings) 13 opposite.
The arms 8 and 9 close with their pawls 5 respectively. 6 such an angle, and their free ends are shaped so that when fully engaged with, for example, the pawls 5, only the arms 8 assigned to them are in frictional connection with the friction ring 11, while the arms 9 do not even touch the friction ring 13, and vice versa, so that during operation only those arms are moved in which do not perform any relative movement with respect to their friction ring, with no wear and tear in the permanent state.
In the position shown, the locking body 4 and with it both pawls run in the same direction of rotation and at the same speed as the ratchet wheel 2 and the shaft 1 in the direction of the arrow. The circuit is automatically initiated when the gear part connected to the locking body 4, including the locking body itself, begins to run more slowly than the locking gear 2 with the friction ring 11.
First, the end 10 of the arm 8 of the pawl 5 still remains in contact with the friction ring 11 and rolls on the latter; as a result, the pawl 5 disengages from the ratchet wheel 2, and at the same time the pawl 6 is pivoted by the connecting piece 7 so that the end 12 of its arm 9 comes into contact with the friction ring 13.
Since the locking body 4 in this stage of the switching process with respect to the stationary friction ring 13 still rotates clockwise and the ends of the pawl arms 8 and 9 grind on the corre sponding friction rings 11, 13, both pawls 5 and 6 are prevented to engage with the ratchet rings assigned to them.
But as soon as the locking body 4 stops and begins to rotate in the opposite direction than before, i.e. the direction of its relative movement with respect to the ratchet 3 and the friction ring 13 is reversed, the arms 9 and with them the pawls 6 are in the sense the clockwise movement about their common pivot pin 15 into the end position, that is to say into the engagement position of the pawls 6 with the ratchet 3. As a result, however, the pawls 5 and their arms 8 are pivoted about the pin 14 common to them in the opposite direction to the clockwise direction of rotation.
so that the ends 10 of the arms 8 come out of contact with the friction ring 11. But as soon as the locking body 4 begins to rotate again in the clockwise direction, the end 12 of the arm 9 of the pawl 6 rolls on the stationary friction ring 13, whereupon the switching process just described takes place in the non-engaging intermediate position of the pawls 5 and 6 reverse order can repeat.
All locking members (pawls 5 and 6) of each row of rings can, if it appears appropriate, "be brought into dependence on other one another that they are inevitably controlled in the same sense, for example with the help of two separate, to the ratchet sprockets 2 and 3 concen trically arranged, radial slots on pointing rings <I> x ', x ", </I> of which the inner, x', is connected to the arms 8, the outer, x", to the arms 9;
The pins on arms 8 and 9 are connected to the above-mentioned slots in the rings <I> x ', x "</I>. However, it is also possible to connect the pawls to the im the previous paragraph to provide forced connection.
Furthermore, the two rings x ', x "according to FIG. 1 can be combined into a single ring provided with radial slots for guiding the above-mentioned, in the arms 8 and 9 attached bolts, in which case the connecting pieces 7 can be dispensed with.
The embodiment according to FIGS. 2 and 3 has only one row of pawls 16 which are each provided with two locking hooks 17 and 18. The ratchet 17 is opposite the ratchet 2 connected to the shaft 1, the ratchet 18 is opposite the ratchet 3 attached to a stationary gear part or its surroundings. For automatic switching, two friction rings 19, 20, which are subordinate to the action of helical springs and two friction rings 19, 20 and two on the sides of the double pawls 16 rigidly fastened to pivot pin 23 pivotable friction arms 21, 22 provided with the friction rings 19 , 20 are in constant contact.
If the locking body 4 rotates clockwise with reference to FIG. 2 slower than the locking ring gear 2, as a result of the friction between the friction rings 19, 20 on the one hand and the friction arms 21, 22 on the other hand, these latter are taken along to the right and the double pawls 16 to pivoted outwards so that the back of the locking hook 18 comes into contact with the elongated back of the locking teeth of the stationary ring gear 3.
However, as long as the blocking body 4, which is also connected here with the alternately in two different functions, namely once as an additional turbine and another time as a stator, we can still think of the paddle wheel, albeit more slowly than that with the Toothed ring 2 non-rotatably connected friction rings 19, 20, rotates clockwise, the back of the locking hook 18 grinds away over the ratchet teeth of the toothed ring 3 and so a grip does not come about.
Only when the locking body 4 comes to a standstill and then tries to rotate backwards does the locking hook 18 lie against the steep flank of a locking tooth on the rim 3, which is the case with the finite number of pawls 16 and the relatively small number of locking teeth on the Wreath 3 by a fraction of a turn is always possible.
This device just described does not allow an intermediate position in which neither the inner locking hooks 17 nor the outer 18 are in engagement. It can be particularly suitable for those cases in which the difference in speeds between the ratchet rims 2 and 3 is relatively small, or where the locking body 4 only remains in the transition stage for a very short time when switching, that is, quickly from .der speed of the Ring gear 2 drops to that of ring gear 3, or vice versa: it increases rapidly from a low to a higher speed.
The arrangement has the advantage over that according to Fig.l that only a single pivot pin 23 is required for each locking member.
The control of the double pawls 16 can also be accomplished via a middle position, in which neither the locking hook 17 nor 18 in engagement with en belonging sprockets 2 respectively. 3 by using, for example, instead of the spring rings 19, 20 and the friction arms 21, 22, individual control parts 7 to 13 provided in the embodiment according to FIG.
For the positive control of the double pawls 16, a ring concentric to the ratchet rims 2 and 3 can also be provided, the arms engaging in radial slots in the friction pins 21, 2 .9, - </B> these arms and thus also the double pawls 16 inevitably controls in the same sense.
In the double clutch shown in FIGS. 4 and 5, rollers 24, 25 provided with frustoconical end faces are expediently provided as locking members, which are accommodated in corresponding recesses in the locking body 4. The soles 26 of the one row of recesses are beveled so that the rollers 24 clamped when their relative movement counter to the clockwise direction with reference to FIG. 4 between the sole 26 and the locking body 28 connected to the shaft 1 and acting as a clamping ring will.
Accordingly, the rollers 25 are clamped in their rela tive movement clockwise relative to the locking body 4 between the sole 27 and the locking ring 29 connected to a stationary gear part. To initiate the automatic switchover, two friction rings 30, 31 are provided which rotate with the locking ring 28 and are pressed against the end faces of the rollers 24 by springs 32, 33.
As soon as the gear part connected to the locking body 4 wants to overtake the locking ring 28 connected to the shaft 1, the friction rings 30, 31, which then rotate more slowly than the locking body in a clockwise direction with the locking ring 28, hold back the row of rings of the rollers 24, so that these are pulled into the locking position and thus couple the locking body 4 to the shaft 1 via the locking ring 28. But if the locking body 4 runs more slowly in a clockwise direction than the friction rings 30, 31 -the rollers 24 and via connecting tabs 34, 35 and the rollers 25 relative to the locking body 4 are moved clockwise.
As long as the locking body 4 is still ahead of the outer locking ring 29 in the clockwise direction, the locking ring 29, which moves counterclockwise relative to the rollers 25, prevents the rollers 25 from jamming; only when the locking body 4 tries to rotate counterclockwise with respect to the locking ring 29, the locking body 4 and thus the 'gear part connected to it' is coupled to the locking ring 29.
The mode of operation of the above-described enclosed arrangement is thus similar to that according to FIGS. 2 and 3, in that an intermediate position in which both rows of rings of rollers 24, 25 have locking rings 28 and assigned to them. 29 at the same time do not touch, is not present.
But in order to still achieve such a second pair of spring-loaded friction rings, analogous to the friction rings 30, 31, can, for example, be attached non-rotatably to the locking ring 29, which is assumed to be fixed, which acts with its beveled flanks on correspondingly frustoconical end faces of the locking rollers 25 and -The latter of .der the clamping surface of the locking ring 29 to push or to keep away.
To during the steady state, in which either the rollers 24 or the rollers 25 lock the respective ineffective row of rollers not only from .der the clamping surface of the locking ring assigned to them, but also from the associated pair of friction rings, can for example the tabs 34, 35 connecting the roles between stop pins 36, 37 ge leads.
The axes of the rollers 24, 25 can also be connected to each other by a concentric to the shaft 1, provided with radial slots ring, .that they lead respectively in these slots. can move radially, as for the arms 8 and 9 of the pawls 5 respectively. 6 of the first embodiment has been set out for a forced connection. For the rollers 24 and 25, a special concentric ring provided with radial guide slots can also be provided.
The three embodiments according to FIGS. 6, 7 and 8 with 9 is a common one, acting in both directions, axially displaceable locking member whose front sides are provided with claws or teeth. This locking member takes the place of the existing ring rows of locking members in the above-described Ausführungsbei play, which are brought into and out of engagement with the locking rings assigned to them in the radial direction.
In the embodiment according to Figure 6, a hollow cylindrical, in cross-section T-shaped, axially displaceable coupling sleeve 38 is provided on the end faces with claws 39, 40; by axially displacing the same, a gear part connected to the locking body 41 forming a coupling part can either be coupled to the shaft 1 via a ring of claws 42 attached to a disk 48 fixed on the shaft 1 or to a stationary gear part a ring 49 attached claws 43 are supported.
The locking body 41 is provided on the part located within the sleeve 38 with thread 54, which is assumed here to the left.
To bring about the Umschaltbewe movement in the axial direction are on the one hand the action of springs subordinate friction rings 44, 45, which run with the sleeve 38 to and have friction linings, on the other hand friction mating rings 46 respectively. 47 attached to disk 48 and ring 49. The friction rings 44, 45 are set against each other by ver, that is, not in axial alignment lying bolts 50, 51, which also form the guide for the springs 52, 53, connected to the coupling sleeve 38 in such a way that the friction connection between 44 and 46 is released shortly before the claws 40 begin to engage with the claws 43, and vice versa: the friction connection between 45 and 47 is released shortly before the claws 39 come into engagement with 42.
The spring bolts 50, 51 can, however, also be dimensioned so that both friction connections remain effective until one of the two claw rings 39, 40 begins to grip; this can easily be achieved by the distance between the friction rings 44 respectively. 45 and an adjusting ring at the end of the bolt 50 respectively. 51 enlarged accordingly. (In Fig. 6, the collar of the bolt 51 is marked with 51 'be).
This arrangement then has the advantage that either the springs 52, 53 can be kept weaker, in that both groups of springs remain effective until the claws engage, or that the thread 54 attached between itself and the locking body 41 to move the sleeve between itself and the locking body 41 is so steep it can be kept that a rapid engagement of the clutch he is enough, that is, the shift travel is shortened.
The stroke of the sleeve 38 is limited by stops 64 and 65, which are mounted on the locking body 41, so that they BEZW on the disc 48. the ring 49 no axial thrust on the shaft 1 or on the verbun with the fixed gear part which ring can exert; as a result, the flow of force between the locking body 41 and the coupling sleeve 38 is short-circuited, as it were.
The engagement and disengagement of the claw clutches 39/42 and 40/43 is dependent on the rela tive direction of rotation of the gear parts. If you see the gear part connected to the locking body 41, for example, with a speed which is between that of the shaft 1 and that of the ring 49 forming part of the housing, for example 0, then the sleeve 38 is held in the non-engaged center position, since the Frictional connections 44/48 and 45/49 are both effective in opposite directions, that is, each seeks to rotate the sleeve 38 in opposite directions.
The effects of the two friction connections then cancel each other out completely, provided that the coefficients of friction of both connections are equal, so that the coupling sleeve 38 remains in its central position (the one shown). If, however, the coefficients of friction of the two friction connections are not completely the same, a very slight displacement of the sleeve 38 from its central position and the tension of the springs 52, 53 caused by it, equals the friction forces at both. Frictional connections produced.
However, as soon as the transmission part verbun with the locking body 41 begins to overtake the shaft 1, since then both Reibverbin connections 44148 and 45/49 the sleeve 38 ent against the overtaking direction, so seek to hold back this sleeve through the with corresponding winding sense provided thread 54 - it was assumed left-hand thread - moved to the right against the stop 64 so that the claws 39 come into engagement with the claws 42, the gear part connected to the locking body 41 its torque to the Wave 1 releases.
If this gear part rotates relatively backwards, the process is repeated in the opposite sense, that is, the coupling sleeve 38 moves back into the central position.
If the locking body 41 tries to rotate under the influence of the gear part connected to it, both the shaft 1 and the gear part connected to the ring 49 to rotate in the opposite direction, i.e. to run relatively backwards, it will, but in the opposite direction than before, prevented, the sleeve 38 on the thread 54 to the left against the stop 65 is moved until the claws 40 with the claws 43 fully engage.
The end face of the claws 39, 40, 42, 43, i.e. that surface of each claw which faces a claw in the opposite row when the clutch is disengaged, is appropriately beveled in the sense of the pitch of the thread 54 or rather a little steeper. The claw end faces then to a certain extent form flank sections of a multi-start thread, the pitch of which is at least equal to or slightly greater than that of the thread 54. This is to prevent claw on claw from jamming if, when the clutch is engaged, the claws are not exactly facing the corresponding claw gaps.
The embodiment according to FIG. 7 differs only very little from the one according to FIG. Surrounded by springs 52, 53, respectively on the disk 59 fixed on the shaft 1. on a ring 60 connected to a stationary gear part in the axial direction Bol zen 57 respectively. 58 have conical friction rings 55, 56 at their inner end.
The on the Ge thread 54 .des locking body 41 between attacks 64 and 65 axially displaceable coupling sleeve 61 is with corresponding conical grooves and on the two end sides also see with claws 39 and 40 ver, which with the on the disk 59 respectively. on the ring 60 attached claws 42 respectively. 43 can come into action. The mode of operation of this embodiment is completely the same as that of the embodiment according to FIG. 6; the friction pressure causing the displacement of the socket is also directed axially.
When engaging the developing axial force Q of the coupling sleeve 38 or. 61 the force P with which the springs 52 and 53 press the friction rings against the counter surfaces, overcome. So that the sleeve 38 respectively. 61 can automatically couple in both directions, so Q> P must be.
The following relationships apply to the force and friction conditions: If R is the mean radius of the friction rings and, u is the coefficient of friction between the friction ring and the mating surface, a torque Nd = PB, u <I> (1) </ I is applied to the socket > exercised. If r is the mean radius of the thread 54, a is the pitch angle and o is the angle of friction of the thread, the torque M, 3 on the socket generates an axial force Q, which is given by Juroh Md <I> - Q. r </I>.
Lang <I> (a </I> - @ p) <I> (2) </I> From (1) and (2) results
EMI0007.0029
Since Q> P, according to equation (3) the condition
EMI0007.0032
for friction surfaces as in Fig. 6, respectively.
EMI0007.0035
for conical friction surfaces as in Fig. 7 it fills.
The various exemplary embodiments of an automatic double clutch described above are not restricted to fluid gears, but can also be used for automatic switching of other three-part gears with analog operating conditions, namely to work in several functions. The double clutch can be used, for example, for combined fluid transmissions that include several parallel-connected fluid channels.
In particular, the arrangement can be made in such a way that when switching into the clutch circuit of a circuit, its stator wheel in clutch operation is connected via the double clutch according to the invention to the turbine wheel that is constantly connected to the output shaft, a second, only one to increase the coupling effect of this fluid circuit The circuit that acts as a fluid coupling is switched on in parallel to the first mentioned and switched off again when the main circuit is switched to the torque converter position.
This automatic connection and disconnection of the additional circuit can advantageously be controlled by the position of the switchable guide apparatus of the main circuit or by the coupling member (3.8 and 62) which can be displaced on its extended hub (41 and 62) provided with a thread (54 and 70). 61 and 75).
From the condition tg (a <B> + </B> ,, o) <, u.
EMI0008.0020
the conclusion can be drawn that the choice of the thread pitch a depends on the size of the coefficient of friction u. However, the size of the thread pitch has a decisive influence on the switching time, which you want to keep as short as possible.
As a result, however, in certain cases there are disadvantages that should and can be avoided by an analogous arrangement met in the exemplary embodiment according to FIGS. 8 and 9, insofar as the contact pressure of the friction between that of the coupling sleeve and the gear parts to be coupled is not axially, but perpendicular to the direction of the switching movement, so it is allowed to act radially, in which case the pushing-back force of springs is switched out.
An axial displacement of the coupling sleeve, i.e. a switching movement, occurs when the axial force R is greater than the frictional resistance Pu, i.e. if in equation (3)
EMI0008.0033
becomes. From this relationship it can be seen that the choice of thread pitch is independent of the size of the frictional resistance.
In the embodiment according to FIGS. 8 and 9, a thread 70 is attached to a part of the hub of the coupling body 62 limited by stops 64 and 65, via which a coupling member 75 provided with claws 76 and 77 on the end faces is axially displaceable. The claws 76 are opposite to the claws 78 attached to a disk 63 fixedly seated on the driven shaft 1, the claws 77 the claws 79 on a ring 74 which is closed on the housing of the gearbox.
In a groove at the beginning of the coupling member 75, a split tire 71 is inserted, the parts of which are spread apart by springs 80 and each secured by a pin 72 against rotation on the coupling member 75. The tire 71 is provided on the circumference with a friction lining 73 and is respectively dureh the springs 80 against the inner surfaces of flanges 63 'and 74' of the sleeve 63. of the ring 74 pressed. The tire 71 with the friction ring 73 moves here radially, thus perpendicular to the axial shifting movement of the coupling member 75.
Rotates the driven shaft 1 with the sleeve 63 in the direction of the arrow, which left hand thread 70 be caused, for example at speed n, the coupling body 62, as long as its speed is still less than n, in the middle position held because the frictional effect of the relatively backward rotating flange 74 'counteracts that of the forward rotating flange 63', so these effects cancel each other out with the same coefficients of friction.
Only when the coupling member 75 wants to overtake the driven shaft 1, on which, for example, a turbine wheel may be seated, the frictional forces add up, where the claws 76 then come into engagement with the claws 78 and the friction ring 71 and its lining 73, the flange 74 'leaves and gets completely into the flange 63'. The same process is repeated, but in the opposite sense, in the event of a deceleration and subsequent relative reverse rotation of the coupling body 62.
The front edges 63 "and 74" of the flan's 63 'respectively. 74 'are advantageously slightly beveled or rounded on the inside, so that in the central position of the coupling member 75 the ring 71 is locked and the member 75 can only migrate from its central position when the frictional effects of both flanges add up. Since the switching process can take place at various speeds and the contact forces can fluctuate within wide limits due to the centrifugal force, the use of light metal for the friction ring 73 of the tire 71 appears expedient.
This embodiment of the double clutch is not limited to fluid transmission, but can be used wherever a transmission part is to be coupled alternately to a rotating and a slower running, stationary or backward rotating transmission part.
In the variant of the embodiment according to FIGS. 8 and 9 shown in FIGS. 10 and 11, auxiliary locking mechanisms are provided instead of frictional connections for initiating and performing the switching process; whose locking sense is directed differently. The claws 76 and 77 carrying, along a thread 70 between stops on the hitch be body 62 displaceable coupling sleeve 75 is surrounded by an axially along her displaceable ring 71 which is provided on its circumference with locking catches 81 and 82, in which, the various Engage pawls 84 and 85 having the locking sense.
The pawls 8.4 are pivotably mounted in a tire 83, the pawls 85 in a tire 86, which tires surround the aforementioned ring 71 with some play. The tire 83 can be rotated by a certain amount in the circumferential direction relative to the disk 63 fixed on the shaft 1, the tire 86 opposite .dem connected to the housing of the gearbox ring 74. This is illustrated in FIG. 11 with reference to the parts 74, 86 by a recess 88 which is embedded half in the tire 86 and half in the disc 74.
The length of the niche 88 in the circumferential direction is suitably somewhat greater than the pitch, that is, as the distance between two claws 76 adjacent in the circumferential direction. 77 each among themselves. The arrangement is intended to prevent the fact that in an unfavorable position the claws 76 and 78 respectively, which of course have the same pitch. 77 and 79 could not come into engagement with one another.
The mutual movement between the tires 83 respectively. 86 and the coupling parts 63 respectively. 74 is favored in the respective blocking direction by a spring 87 placed in the recess 88. It goes without saying that several niches 88 can be arranged.
The mode of operation of the just described enclosed arrangement of the coupling device is as follows: 'If the driven shaft 1 with the disk 63 attached to it rotates in the direction of the arrow, for example, at the speed n and the speed of the coupling body 62 with the latter in one Left-hand thread 70 displaceable sleeve 75 smaller than n, so slide the pivotally housed in the tire 86 connected to the fixed housing Klin ken 85 over the notches 82 of the ring 71 and the pawls 84 over the notches 81 of the same tire, as the Dre hung .des coupling body 62 at a lower speed than shaft 1 in the same sense as this takes place.
When the direction of rotation of the coupling body 62 is reversed, the coupling sleeve 75 is prevented from rotating in the same direction by the pawls 85 and the coupling sleeve is displaced to the left in the left-hand thread 70 of the coupling body 62 until the claws 77 come into engagement with the claws 79 and the sleeve 75 at: the stop on the coupling body 62 that limits its longitudinal movement. In order to prevent .that engagement is not possible if those claws are in an unfavorable position relative to one another, the tire 86 can be rotated relative to the fixed part 74 by a certain amount in the circumferential direction, against the pressure of the spring 87.
But if the coupling body 62 has a higher rotational speed than the shaft 1 with the dar on disk 63 receives; The former is looking to overtake the latter, so he is prevented from doing so by the pawls 84 reaching into the locking position; In this case, the coupling sleeve 75 in the Ge thread -70 is moved to the right until the claws 76 come into engagement with the claws 78 and the sleeve 75 arrives at the stop limiting its movement in this direction, with the shaft 1 with its disk 63 is rigidly connected to the coupling body 62.
Instead of the pawls 84, 85, for example, roller locks can be provided, for example. such as in Fig. 4.