DE3000315C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination zweier Freilaufkupp­ lungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung betrifft insbes. die Anwendung auf Hubschraubergetriebe.

Eine Kombination zweier Freilaufkupplungen dieser Art ist an sich aus der DE-OS 27 30 873 bekannt. Mit einer derartigen bekannten Kupplungsanordnung soll die Verwendung von Klinken oder Klauen für den Indexvorgang und für die Erzielung des Zahneingriffes überflüssig gemacht werden, was dadurch erreicht wird, daß schraubenförmige Keilverzahnungen die Aufgabe des Indexvorganges oder des Ausrichtens der Zähne zueinander übernehmen.

Freilaufkupplungen werden bei Hubschraubergetrieben in herkömmlicher Weise verwendet, um eine Drehbewegung in einer Richtung zwischen einer Antriebswelle von der Energiequelle und einer mit einem Rotorsystem verbundenen angetriebenen Welle zu übertragen und einen Freilaufbetrieb zu erzielen, wenn die Drehzahl der angetriebenen Welle die der Antriebs­ welle übersteigt. Diese Kupplungen weisen üblicherweise Rollenlager auf, die durch einen Käfig zwischen inneren und äußeren Laufringen positioniert sind, von denen einer mit geneigten Flächen versehen ist, die in der Anzahl der Zahl von Rollen entsprechen, so daß eine Drehung der Antriebswelle die Rollen die geneigten Flächen nach oben bewegt, um den Antrieb einzulegen; während des Freilaufens bewegen sich die Rollen an geneigten Flächen nach abwärts und rücken die Kupplung aus.

Derartige Kupplungen basieren auf dem Flächenkontakt zwischen den Oberflächen der Rollen und den geneigten Flächen, wodurch eine genügend große Reibung erzielt wird, um das erforderli­ che Drehmoment zu übertragen; hierdurch wird die Größe der Kupplung festgelegt, die üblicherweise größer und schwerer als erwünscht ist. Ferner sind die Rollen den während der Drehung auftretenden Zentrifugalkräften ausgesetzt, wodurch sehr erhebliche Belastungen bei Anwendung mit hohen Geschwin­ digkeiten, z. B. in Hubschraubergetriebesystemen auftreten, und dies erfordert ebenfalls, daß die Kupplung eine erhebliche Größe und ein hohes Gewicht hat, damit sie ausreichende Festigkeit und Stabilität besitzt, um diese hohen Belastungen aufzunehmen.

Bei mehrmotorigen Hubschraubern ist es üblich, daß die Freilaufkupplung im Antrieb von einem der Motoren positiv in eine gelöste Position betätigbar ist. Dies kann durch Vorkehrungen erreicht werden, die dem Käfig zugeordnet sind und die so arbeiten, daß sie die Rolle in einer gelösten Position festhalten, um ihre Bewegung die geneigten Flächen nach aufwärts bei Drehung der Antriebswelle zu verhindern. Die betätigbare Freilaufkupplung wird während des Anlassens verwendet, um den entsprechenden Motor von dem Rotor abzu­ trennen, so daß ein solcher Motor ein zusätzliches Zusatzge­ triebe antreibt. Dann wird der Rotor von dem weiteren Motor bzw. den weiteren Motoren angelassen. Wenn der Rotor die Drehzahl, für die er ausgelegt ist, erreicht hat, wird der den betätigbaren Freilauf antreibende Motor verlangsamt, die Kupplung betätigt und die Motordrehzahl erhöht, so daß der Motor mit dem Rotorantrieb in Eingriff kommt, um den entspre­ chenden Anteil an der zur Verfügung stehenden Leistung für den Antrieb des Rotors zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Einrichtung so weiterzubilden, daß ein Synchrongetriebe erzielt wird, das selbsttätig den gegenseitigen Eingriff von antreibender und angetriebener Welle solange verhindert, bis die relativen Drehzahlen der beiden Wellen im wesentlichen synchronisiert sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Freilaufkupplung nach der Erfindung wird ein Eingriff der miteinander kämmenden Zähne solange verhindert, bis die Drehzahlen der antreibenden und der angetriebenen Welle im wesentlichen gleich groß sind. Dies wird durch ein Kugellager erreicht, das bei synchronen Drehzahlen der inneren und der äußeren Laufringe eine relative Axialbewegung der Laufringe zueinander ermöglicht. Diese axiale Bewegung wird ausgenutzt, um ein Kämmen und Lösen der den Antrieb übertragenden Zähne zu erreichen. Eine der Führungsbahnen der inneren und äußeren Laufringe ist dabei mit seitlich verlaufenden Schlitzen versehen, deren Anzahl gleich der Zahl von Kugeln im Laufring ist. Die einzelnen Kugeln des Kugelringes haben gleichen Abstand von dem Käfig.

Die Arbeitsweise der Kupplung ist bestimmt durch die relati­ ven Drehzahlen des inneren Laufringes, des äußeren Laufringes und des Kugelringes, und die Drehgeschwindigkeit des Kugel­ ringes ist durch die Drehgeschwindigkeit der inneren und äußeren Laufringe und damit durch die Drehzahlen der antrei­ benden und der angetriebenen Wellen festgelegt. Eine gleich­ zeitige Drehung der inneren und äußeren Laufringe in gleicher Richtung und mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit führt zu einer Drehung des Kugelringes in gleicher Richtung, jedoch mit einer Drehgeschwindigkeit, die zwischen der des inneren und des äußeren Laufringes liegt. Damit wird die Drehge­ schwindigkeit des Kugelringes etwa gleich der der inneren und der äußeren Laufringe, wenn diese mit gleicher Geschwindig­ keit umlaufen.

Wenn die relativen Drehgeschwindigkeiten unterschiedlich sind, wird die Drehgeschwindigkeit des Kugelringes so groß, daß die Kugeln an den Mündungen der Schlitze vorbeibewegt werden, so daß sie in den Führungsbahnen gehalten werden, wodurch die relative Axialbewegung und damit ein Kämmen der Zähne verhindert wird. Wenn die Drehgeschwindigkeit des inneren und des äußeren Laufringes jedoch im wesentlichen gleich groß und damit auch gleich der Drehgeschwindigkeit des Kugelringes werden, bewegen sich die Kugeln des Kugelringes mit der gleichen Geschwindigkeit oder mit einem sehr geringen Geschwindigkeitsunterschied an den Mündungen der Schlitze vorbei; die Kugeln werden dabei in die Schlitze unter dem Einfluß der Feder bewegt, wodurch die Zähne miteinander kämmen.

Der positive Antrieb, der durch die miteinander kämmenden Zähne erzielt wird, und die Aufhebung der schädlichen Belastungen aufgrund der Zentrifugalkräfte, die auf die Rollen bei bekannten Kupplungen einwirken, ergeben, daß Größe und Gewicht einer Kupplung nach der Erfindung für einen bestimmten Anwendungsfall sehr klein gehalten werden können. Dies ist besonders wichtig bei der Anwendung für Flugzeuge und für Hubschrauber im besonderen, da hierbei geringe Dimensionen und niedriges Gewicht Grundvoraussetzungen für eine vernünftige Konstruktion sind. Ferner verhindert die Kupplung nach der Erfindung automatisch ein unbeabsichtigtes Aufgeben einer Überlast in einer betätigbaren Kupplung, wodurch ein weicherer Antriebseingriff, eine längere Lebens­ dauer, und niedrigere Wartungskosten erzielt werden.

Die Betriebsdrehzahl der Kupplung nach der Erfindung hängt von dem jeweiligen Anwendungsfall ab; bei einer speziellen Anwendung auf ein Hubschraubergetriebe beträgt die Betriebs­ drehzahl z. B. 12 890 U/min. Die relative Drehzahl der antreibenden und der angetriebenen Wellen, bei denen die Kugeln sich in die Schlitze hinein und aus den Schlitzen heraus zu bewegen beginnen, bevor ein voller Eingriff der Zähne bei synchroner Drehzahl erfolgt, hängt von Konstruk­ tionsmerkmalen, z. B. der Reibung in den miteinander kämmenden Keilnuten, den relativen Zahnwinkeln und den Schlitzen sowie der Federkonstante ab. Bei dem vorerwähnten Anwendungsfall ist die Kupplung so ausgelegt, daß die Tendenz der Kugeln, sich in die Schlitze hinein zu bewegen, nur auftritt, wenn der Drehzahlunterschied zwischen antreibender und angetrie­ bener Welle kleiner als etwa 2,5% ist; um eine einwandfreie Arbeitsweise und einen minimalen Verschleiß in der Kupplung zu erzielen, wird dieser Bereich normalerweise nicht den Wert von 3,0% übersteigen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand eines Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer Kupplungskombination nach einer Ausführungsform der Erfindung für ein Hubschraubergetriebe, wobei die Kupplung in der oberen Hälfte der Fig. 1 in ge­ löstem Zustand und in der unteren Hälfte der Fig. 1 im einge­ legten Zustand bzw. in Antriebsstellung gezeigt ist,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Einzelmerkmales der Kupplungskombination nach Fig. 1, in abgewickelter Darstellung, und

Fig. 3 eine Teilansicht eines Teiles der Kupplungskombination nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist eine Antriebswelle 11 in einem Kugellager 12 in einem Gehäuse gelagert, das einen Teil eines Hubschraubergetrie­ begehäuses 13 bildet, und ist mit einer nicht dargestellten Ener­ giequelle drehbar um ihre Längsachse verbunden.

Ein inneres Ende der antreibenden Welle 11 ist konzentrisch inner­ halb einer rohrförmigen angetriebenen Welle 14 angeordnet und ist in einem Rollenlager 15 derart gelagert, daß die Wellen 11 und 14 relativ zueinander eine Drehbewegung ausführen können. Die ange­ triebene Welle 14 ist ferner in einem Kugellager 16 innerhalb des Gehäuses 13 gelagert und mit einem Hubschrauberrotorsystem (nicht dargestellt) verbunden.

Die antreibende und die angetriebene Welle 11, 14 sind über eine Freilaufkupplung 17 miteinander verbunden, die so ausgelegt ist, daß sie eine Drehbewegung von der antreibenden Welle 11 auf die angetriebene Welle 14 in nur einer Richtung überträgt und daß sie freiläuft, wenn die Drehzahl der angetriebenen Welle 14 in dieser Richtung die der antreibenden Welle 11 übersteigt.

Die obere Hälfte der Fig. 1 zeigt die Kupplung 17 in einer gelösten Stellung, und die untere Hälfte der Fig. 1 die Kupplung 17 in einer eingelegten oder Antriebsstellung.

Die Freilaufkupplung 17 weist erste und zweite ringförmige Kupp­ lungsteile 18 und 19 auf; jeder Teil ist mit miteinander in Ein­ griff bringbaren komplementären Sätzen von axial gerichteten, radial verlaufenden Kupplungszähnen 18 a und 19 a versehen.

Der erste Kupplungsteil 18 ist auf axialen Keilnuten 20 angeord­ net, die in einem Ende eines Gehäuses 21 ausgebildet sind, und wird durch einen Sprengring 22 festgehalten, der eine begrenzte axiale Relativbewegung zwischen dem Kupplungsteil 18 und dem Ge­ häuse 21 gestattet. Das andere Ende des Gehäuses 21 ist mit inne­ ren, axial verlaufenden Keilnuten versehen, die in damit zusammen­ wirkenden Keilnuten 38 angeordnet sind, welche auf dem Umfang der Antriebswelle 11 ausgebildet sind, so daß sie in axialer Richtung relativ dazu gleiten können. Eine Feder 23 ist konzentrisch zur Antriebswelle 11 angeordnet und steht in Eingriff mit dem Gehäuse 21, damit das Gehäuse 21 und der erste Kupplungsteil 18 in axialer Richtung gegen den zweiten Kupplungsteil 19 gedrückt wird.

Der zweite Kupplungsteil 19 besitzt einen ringförmigen Flanschteil 24, der im Abstand von und konzentrisch zu einer inneren Fläche des ersten Kupplungsteiles 18 angeordnet ist, und ist auf axial ver­ laufenden Keilnuten 25 positioniert, die auf dem Umfang der ange­ triebenen Welle 14 ausgebildet sind, die durch eine auf die Welle 14 aufgeschraubte Mutter 26 festgelegt sind.

Ein Kugellager 27 ist zwischen den ersten und zweiten Kupplungs­ teilen 18 und 19 angeordnet und besitzt einen inneren Laufring 28, der von dem zweiten Kupplungsteil 19 aufgenommen wird, sowie einen äußeren Laufring 29, der den ersten Kupplungsteil 18 aufnimmt. Ein Kugelring 30 trennt die inneren und äußeren Laufringe 28 und 29. Der Kugelring 30 läuft in Umfangsrichtung verlaufenden Führungs­ bahnen 31 und 32, die in den inneren und äußeren Laufringen ausge­ bildet sind und besitzt sechs Kugeln, die von einem Kugelkäfig 37 (Fig. 2) in gleichem Abstand gehalten werden.

Im inneren Laufring 28 sind sechs in gleichem Abstand versetzte Schlitze 33 (Fig. 1 und 2) vorgesehen. Die Schlitze 33 ver­ laufen seitlich von einem offenen Ende, das in die Führungsbahn 31 im inneren Laufring 28 mündet, in einem Winkel von σ (Fig. 2) zu einer Mittenlinie der Führungsbahn 31 und haben im wesentli­ chen die gleiche Breite und Tiefe wie die Führungsbahn 31. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel σ 28°.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1 mit Einzelheiten der Form der Zähne 18 a und 19 a, die auf den ersten und zweiten Kupplungsteilen 18 und 19 vorgesehen sind, in Eingriff miteinander.

Die Zähne 18 a und 19 a haben jeweils einen Zahnradius 39 von 0,75 mm an der führenden Kante, sowie einen Winkel α von 18° zu einer radialen Ebene, die die Drehachse aufnimmt. Die hinteren, ablau­ fenden Kanten der Zähne sind mit entsprechend geneigten Flächen 18 b und 19 b versehen, die in einem Winkel β zu eiuer Ebene senkrecht zur Drehachse ausgebildet sind, derart, daß sie einen Abstand von­ einander aufweisen, wenn die Zähne 18 a und 19 a voll in Eingriff miteinander stehenn, wie in Fig. 3 gezeigt. Der Winkel β beträgt 31°.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Freilaufkupplung nach Fig. 1 eine Betätigungsvorrichtung auf, die so arbeitet, daß sie die Kupplung 17 selektiv zwischen der eingelegten und der ge­ lösten Position betätigt. Ein U-förmiger Hebel 34 (Fig. 1) ist gelenkig mit dem Getriebegehäuse 13 befestigt und um eine seitli­ che Achse 35 mit Hilfe eines Betätigungsmechanismus (nicht darge­ stellt) bewegbar, so daß die freien Enden des Hebels 34 über einen Bereich bewegt werden, der durch die gestrichelten Linien darge­ stellt ist.

Die Enden des U-förmigen Hebels 34 sind so ausgebildet, daß sie das Gehäuse 21 überspannen und diametral gegenüberliegende Rollen (nicht dargestellt) aufnehmen, die in einem im Gehäuse 21 ausge­ bildeten Umfangsschlitz 36 angeordnet sind. Der Betätigungs­ mechanismus weist eine Vorrichtung, z. B. ein Federgehäuse (nicht dargestellt) zur Aufnahme der Bewegung des Hebels 34 auf, wodurch die Kupplung 17 eingelegt wird, bis die Betriebsbedingungen, auf die nachstehend eingegangen wird, erfüllt sind.

Der Betrieb der betätigbaren Freilaufkupplung 17 nach der darge­ stellten Ausführungsform wird nachstehend in Verbindung mit seiner Verwendung beim Antrieb von einem ersten Motor eines Hubschrauber- Zwillingsmotors erläutert.

Vor dem Anlassen des ersten Motors wird der Betätigungshebel 34 in Uhrzeigerrichtung um die Achse 35 gedreht, um das Gehäuse 21 und den ersten Kupplungsteil 18 in der gelösten Stellung (in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt) und entgegen der Kraft der Feder 23 festzuhalten. In dieser Stellung ist ein Spalt A von 0,5 mm zwischen den zugewandten Flächen der Zähne 18 a und 19 a vorhanden. Der erste Motor kann deshalb angelassen werden, damit er z. B. ein Hilfsgetriebe antreibt, ohne daß ein Drehmoment auf die angetrie­ bene Welle 14 und von dort auf das Rotorsystem übertragen wird.

Das Anlassen des zweiten Motors bewirkt jedoch eine Drehung des Rotorsystems, das seinerseits die angetriebene Welle 14 in Drehung versetzt. Eine Drehung der angetriebenen Welle 14 bewirkt eine Drehung des zweiten Kupplungsteiles 19 über die Keilnuten 25 und eine Drehung des inneren Laufringes 28 des Kugellagers 27 in Rich­ tung des Pfeiles C (Fig. 2). Wenn gleichzeitig der erste Motor nicht läuft, um die antreibende Welle 11 in Drehung zu versetzen, ergibt diese Drehung der angetriebenen Welle 14 eine Drehung des Kugelringes 30 in gleicher Richtung und mit niedrigerer Drehzahl als der innere Laufring 28; aufgrund der Stellung des Betätigungshebels wird jedoch der Kugelring an einer Drehung in den in Umfangsrich­ tung angeordneten Führungsbahnen 32 und 31 verhindert, d. h. in der Stellung, die in der oberen Hälfte der Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn der erste Motor jedoch umläuft und die antreibende Welle 11 in gleicher Richtung wie die angetriebene Welle 14 dreht, werden auch das Gehäuse 21, der erste Kupplungsteil 18 und der äußere Laufring 29 des Lagers 27 in der gleichen Richtung gedreht.

Diese gleichzeitige Drehung der inneren und äußeren Laufringe 28 und 29 in der gleichen Richtung und mit unterschiedlichen Dreh­ zahlen ergibt eine Drehung des Kugelringes 30 in der gleichen Richtung, jedoch mit einer Drehzahl, die zwischen der der inneren und äußeren Laufringe 28 und 29 liegt.

Somit hängt die Drehzahl des Kugelringes 30 von den entsprechen­ den Drehzahlen der inneren und äußeren Laufringe 28 und 29 des Lagers 27 und infolgedessen von den entsprechenden Drehzahlen der antreibenden und angetriebenen Wellen 11 und 14 ab, wobei die Dreh­ zahl des Kugelringes 30 gleich der der inneren und äußeren Lauf­ ringe 28 und 29 ist, wenn diese mit gleicher Drehzahl umlaufen.

Um die Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes von dem ersten Motor auf die angetriebene Welle 14 einzulegen, werden die antrei­ bende und die angetriebene Welle 11 und 14 in gleicher Richtung in Drehung versetzt, wobei die angetriebene Welle 14 von dem Rotor­ system angetrieben wird, das schneller umläuft als die antreibende Welle 11; der Betätigungshebel 34 wird im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 35 in Drehung versetzt. Wenn die Drehzahl des inneren Laufringes 28 des Lagers 27 die des Kugelringes 30 um mehr als einen vorbestimmten Betrag übersteigt, werden die Schlitze 33 im inneren Laufring 28 fortlaufend an den Kugeln des Kugelringes 30 vorbeigeführt, wodurch der Kugelring 30 in der Führungsbahn 31 gehalten wird und die Zähne 18 a und 19 a außer Eingriff entgegen der Kraft der Feder 23 bleiben. Bei diesem Zustand wird die Bewe­ gung des Hebels 34 von dem Federgehäuse (nicht dargestellt) aufge­ nommen, und es tritt in der Kupplung 17 keine Änderung ein.

Die Drehzahl der angetriebenen Welle 11 und infolgedessen des äußeren Laufringes 29 wird dann allmählich erhöht, wodurch eine entsprechende Zunahme der Drehzahl des Kugelringes 30 auftritt. Wenn die Geschwindigkeit des Kugelringes 30 sich der des inneren Laufringes 28 nähert, bewegen sich die Kugeln langsamer an den offenen Enden der Schlitze 33 in Richtung des Pfeiles D (Fig. 2) vorbei und fallen unter dem Einfluß der Feder 23 in die Schlitze 33.

Während eines Freilaufzustandes (d. h., daß der innere Laufring 28 immer noch schneller läuft als der äußere Laufring 29) wird jedoch ein Einlegen der Kupplung 17 durch gegenseitigen Eingriff der ab­ laufenden geneigten Flächen 18 b und 19 b (Fig. 3) verhindert, so daß die Kugeln des Kugelringes 30 in die Führungsbahn 31 zurück bewegt werden. Die Richtung der Schlitze 33 und der Winkel σ (28°) sowie β (31°) ist so aufeinander abgestellt, daß die Kugeln im Kugelring 30 sich weich in die Führungsbahn 31 zurückbewegen, ohne daß ein Verklemmen in den Schlitzen 33 auftritt.

Wenn die Geschwindigkeit des Kugelringes 30 zunimmt und sich dem des inneren Laufringes 28 nähert, bewegen sich die Kugeln fort­ schreitend weiter in die Schlitze 33 hinein, bevor sie auf die Führungsbahn 31 zurückgeführt werden, bis dann, wenn die Geschwin­ digkeit des Kugelringes 30 synchron zu der des inneren Laufringes 28 ist, die Bewegung so erfolgt, daß ein Kämmen der Zähne 18 a und 19 a um einen Betrag möglich ist, der dem Spalt A plus dem Zahnra­ dius 39 entspricht, während anschließend die Reaktion zwischen den Zähnen aufgrund des Zahnwinkels α dazu dient, den ersten Kupplungs­ teil 18 gegen den zweiten Kupplungsteil 19 zu ziehen, bis die Zähne in vollem Eingriff stehen. In diesem Zustand treibt die antreibende Welle 11 die angetriebene Welle 14 in Richtung des Pfeiles R (Fig. 3) an, und der erste Motor ist so eingeschaltet, daß er seinen Anteil des zum Antrieb des Rotorsystems erforderlichen Drehmomentes ergibt.

Die Kugeln des Kugelringes 30 sind nunmehr an die Enden der Schlitze 33 bewegt worden, wie in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt, und bleiben in dieser Stellung die gesamte Zeit, während der ein Antrieb über die Kupplung 17 übertragen wird. Die Länge der Schlitze 33 ist deshalb gleich einem Wert, der erforderlich ist, um eine für den anfänglichen Eingriff der Zähne erforderliche Bewegung (d. h. zweimal Radius 39 plus A = 2 × 0,75 mm + 0,5 mm = 2,0 mm) plus einer Dimension, die ausreicht, um eine Bewegung der Zähne 18 a in vollen Eingriff mit den Zähnen 19 a zu ermöglichen, aufzunehmen.

Der Zahnwinkel α (18° bei der dargestellten Ausführungsform) ist so berechnet, daß er eine ausreichend hohe Reaktionskraft ergibt, um die Reibung zwischen den Keilnuten 38 auf der antreibenden Welle 11 und dem Gehäuse 21 zu überwinden.

Wenn während des Betriebes die Drehzahl der angetriebenen Welle 14 die der antreibenden Welle 11 übersteigt, entweder durch Zu­ nahme der Drehzahl der angetriebenen Welle oder durch Abnahme der Drehzahl der antreibenden Welle, kommen die geneigten Flächen 18 b und 19 b in Kontakt miteinander und trennen die Zähne 18 a und 19 a automatisch, um die Kupplung 17 zu lösen. Dies ergibt eine Axial­ bewegung des äußeren Laufringes 29 des Lagers 27, was zu einer Bewegung der Kugeln des Kugelringes 30 zurück in die Führungsbahn 31 führt. Die entsprechende relative Zunahme der Drehzahl des inne­ ren Laufringes 28 bewirkt, daß die offenen Enden der Schlitze an den Kugeln des Kugelringes 30 vorbei angetrieben werden, so daß der Kugelring 30 automatisch in der Führungsbahn 31 festgehalten wird, um die Kupplung 17 in der gelösten Stellung zu halten.

Ein erneutes Einlegen der Kupplung 17 aus einem Freilaufzustand, der durch Verringerung der Drehzahl der antreibenden Welle bedingt ist, erfolgt in ähnlicher Weise wie vorbeschrieben für das anfäng­ liche Einlegen der Kupplung. Im Falle eines Freilaufzustandes, der durch eine Erhöhung der Drehzahl der angetriebenen Welle bewirkt wird, wird die gewünschte relative Drehzahlbeziehung zwischen dem inneren Laufring 28 und dem Kugelring 30 selbsttätig bei einer Verringerung der Drehzahl der angetriebenen Welle 14 erreicht.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf nichtbetätigbare Kupplungen, d. h. Kupplungen, die ähnlich der vorbeschriebenen sind, jedoch den Betätigungshebel 34 und einen entsprechenden Betätigungsmechanis­ mus nicht aufweisen. Eine solche Kupplung kann in den Antrieb von dem zweiten Motor bei einem Zwillingsmotorhubschrauber installiert werden.

Der Betrieb einer solchen nichtbetätigbaren Kupplung ist ähnlich dem der vorbeschriebenen Kupplung im Freilaufzustand, insoferne, als ein erneutes Einlegen automatisch verhindert wird, bis die relative Drehzahl des inneren Laufringes 28 und des Kugelringes 30 synchronisiert sind, so daß ein Einlegen unter dem Einfluß der Feder 23 möglich ist. Wenn während des Motoranlaufs die nichtbetätig­ bare Kupplung einen gelösten Zustand einnimmt, gewährleistet die anfängliche Drehung der antreibenden Welle 11, daß der Kugelring 30 sich in die Schlitze 33 unter dem Einfluß der Feder 23 bewegt, so daß ein unmittelbares Einlegen der Kupplung erzielt wird.

Vorliegende Erfindung ergibt somit eine Freilaufkupplung, die eine positive Antriebsvorrichtung aufweist, und bei der ein Eingriff der koaxialen antreibenden und angetriebenen Wellen automatisch verhindert wird, bis die Geschwindigkeit der Wellen synchron ist.

Das Einlegen und Lösen der antreibenden Zähne wird durch die Schlitze 33 im Kugellager 27 erreicht, die eine relative Axial­ bewegung der inneren und äußeren Laufringe 29 und 28, und damit der Kupplungsteile 18 und 19, die von ihnen aufgenommen werden, ermöglicht; ein Eingriff wird nur dann ermöglicht, wenn die Dreh­ zahl des Kugelringes 30 etwa die gleiche ist wie die des inneren Laufringes 28, dem die Schlitze 33 zugeordnet sind; dies ist nur dann der Fall, wenn die Drehzahl der inneren und äußeren Laufringe 28 und 29 vollständig oder fast synchronisiert ist.

Bei einer praktischen Ausführung umgibt das Gehäuse 13 vorzugs­ weise die Kupplung 17 und nimmt eine entsprechende Vorrichtung auf, die die Kupplung 17 und das Kugellager 27 schmiert. Obgleich die Erfindung in Verbindung mit dem Einsatz bei einem Hubschrau­ bergetriebe beschrieben worden ist, kann sie für viele andere An­ wendungsfälle verwendet werden, bei denen ähnliche Bedingungen zu erfüllen sind.

Auch können beispielsweise die miteinander in Eingriff kommenden Zähne 18 a und 19 a andere Formen als die gezeigten annehmen. Weiter­ hin können die Schlitze 33 im äußeren Laufring 29 des Lagers 27 anstatt im inneren Laufring 28 vorgesehen sein.

Claims (12)

1. Kombination zweier Freilaufkupplungen, mit

• a) einer ersten Freilaufkupplung zwischen antreibender und angetriebener Welle, bestehend aus einem aus ersten und zweiten ringförmigen Kupplungsteilen bestehenden Einwegmechanismus mit in axialer Richtung angeordneten, im eingerückten Zustand der Kupplung miteinander kämmenden Zähnen, und
• b) einer zweiten Freilaufkupplung,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Freilaufkupplung in Form einer Arretiervorrichtung (27) aus

• c) einem Kugellager mit inneren und äußeren Laufringen (28, 29), wobei der äußere Laufring (29) das zweite ringförmige Kupplungsteil (18) aufnimmt, das einen der Sätze von miteinander kämmenden Zähnen (18 a) besitzt,
• d) einem Kugelring (30) aus einer Vielzahl von Kugeln, die in gleichem Abstand gehalten und
• e) so angeordnet sind, daß sie in Führungsbahnen (31, 32) laufen, welche in einander zugewandten Flächen der inneren und äußeren Laufringe (28, 29) ausgebildet sind, und
• f) einer Vielzahl von in gleichem Abstand versetzten Schlitzen (33) besteht, deren Anzahl gleich der Anzahl von Kugeln ist und die sich seitlich von einer Öffnung am offenen Ende in eine der Führungsbahnen (31) erstrecken, um eine relative Axialbewegung der inneren und äußeren Laufringe (28, 29) durch Bewegen der Kugeln in den Schlitzen (33) zu ermöglichen, wobei
• g) eine Axialbewegung der Kugeln des Kugelringes (30) in die Schlitze (33) hinein selbsttätig erfolgt, wenn die Drehzahl der inneren und äußeren Laufringe (28, 29) im wesentlichen synchron ist, um ein Kämmen der Zähne (18 a, 19 a) der ersten Freilaufkupplung im eingerückten Zustand zu ermöglichen.

2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (33) in einem Winkel (σ) zu einer Mitten­ linie der Führungsbahn (31) angeordnet sind und etwa die gleiche Breite und Tiefe wie die Führungsbahn (31) aufweisen.

3. Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (σ) etwa 28° beträgt.

4. Kombination nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die inneren und äußeren Laufringe (28, 29) in Drehrichtung fest gegenüber radial im Abstand versetzten Teilen der ersten und zweiten Kupplungsteile (18, 19) angeordnet sind, die konzentrisch zu einer Drehachse liegen und in Drehrichtung fest mit der antreibenden und der angetriebenen Welle (11, 14) verbunden sind, wobei eines der Kupplungsteile (18 oder 19) eine axiale Bewegung relativ zu der entsprechenden Welle (11 oder 14) ausführen kann.

5. Kombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnst, daß die Antriebsvorrichtung miteinander in Eingriff kommende Sätze von axial einander zugewandten, radial verlaufenden Kupplungszähnen (18 a, 19 a) aufweist, die auf den ersten und zweiten Kupplungsteilen (18, 19) ausgebildet sind.

6. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß führende Kanten der Zähne (18 a, 19 a) so im Winkel angeordnet sind, daß die Zähne in vollem Eingriff gezogen werden, wenn der Antrieb von der antreibenden Welle (11) auf die angetriebene Welle (14) übertragen wird.

7. Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnwinkel der führenden Kante etwa 18° beträgt.

8. Kombination nsch einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß ablaufende Kanten (18 b, 19 b) der Zähne (18 a, 19 a) so im Winkel angeordnet sind, daß sie miteinander zusammenwirken, wenn die Drehzahl der angetriebenen Welle (14) die der antreibenden Welle (11) übersteigt, damit die Zahnsätze (18 a, 19 a) außer Eingriff gebracht werden.

9. Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Winkel angeordneten ablaufenden Kanten (18 b, 19 b) voneinander versetzt sind, wenn die Zahnsätze (18 a, 19 a) eine voll eingelegte Position annehmen.

10. Kombination nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Winkel der ablaufenden Kante etwa 31° beträgt.

11. Kombination nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federvorrichtung (23) dem axial beweglichen Kupplungsteil (18) antreibend so zugeordnet ist, daß der Satz von Zähnen (18 a) des Kupplungsteiles (18) in Eingriff mit den Zähnen (19 a) des anderen Kupplungsteiles (19) gebracht wird.