<Desc/Clms Page number 1>
Elastische Kupplung.
Bekannt sind Drehmomentkupplungen mit federbelasteten Steuerorganen, auf deren Reib- lamellen bzw. Reibflächen eine besondere Federbelastung einwirkt. Die Steuerorgane sind lediglich vorgesehen, um die Kupplung bei einem bestimmten Drehmoment zu lüften und so das Übertragung- moment zu begrenzen. Bei einer Bauart sind als Steuerorgane geradlinige, paarweise parallel verlaufende Steuerflächen vorgesehen, zwischen denen sich Rotationskörper befinden, um die nach Erreichen des Höchstmomentes beim Ansprechen der Kupplung entstehende Reibung gering zu halten.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, die Steuerflächen der an sich bekannten Steuerorgane so zu gestalten, dass deren wirksame Neigungen zunächst parallel zur Umfangskraft verlaufen und dann derart ansteigen, dass das Übertragungsdrehmoment in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel der antrei- benden und getriebenen Welle von Null aus beginnend nach einer beliebig festgelegten Kurve ansteigt.
Es entsteht also eine elastische Kupplung mit ganz bestimmter von Null aus beginnender Charakteristik.
Hiebei ist es zunächst belanglos, wie der übrige Teil der Kupplung aussieht. Es kann beispielsweise eine
Verzahnungs-. Klauen-. Bolzen-, Scheiben-, Kegel-oder Lamellenkupplung sein, die mechanisch. hydrauliseh, magnetisch oder sonst irgendwie betätigt wird.
Bei den bekannten elastischen Kupplungen, die zumeist als Federkupplungen ausgebildet sind, ist der maximale Verdrehungswinkel zwischen der angetriebenen und treibenden Kupplungshälfte verhältnismässig klein. Auch ist es bei diesen Kupplungen nicht möglich, ihrer Elastizitätslinie (Drehmoment in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel) einen beliebig gewählten Verlauf zu geben.
Bei der erfindungsgemässen Kupplung ist diese Beschränkung nicht vorhanden. Ausserdem kann die Charakteristik der Kupplungen, die in Abhängigkeit von dem Verdrehungswinkel der beiden Kupplungshälften das Übertragungsdrehmoment angibt, nicht nur in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel, der entsprechend der Drehmomentriehtung positiv oder negativ sein kann, verschieden sein, sondern kann auch beeinflusst sein von der Drehzahl der Kupplung, von der Geschwindigkeit, mit der das mit der Kupplung versehene Aggregat bewegt wird, z. B. von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, in das die Kupplung eingebaut ist, von ihrer Beschleunigung, z. B. ihrer tangentialen Beschleunigung, vom Weg, den z.
B. ein Sehaltteil der Kupplung oder den die Kupplung selbst während ihrer Drehung zurücklegt, oder auch von dem Weg, den das Fahrzeug, in das die Kupplung eingebaut ist, zurücklegt. Zur Beeinflussung können auch andere Faktoren herangezogen werden, so z. B. der Zustand der Apparate, die mit der zu der Kupplung gehörenden Maschine in irgendeinem Zusammenhang stehen.
Der grosse Verdrehungswinkel gestattet bei ungleichförmigem Drehmoment eine weitgehende Ausnutzung der im Antriebssystem vorhandenen Schwungmassen. Der Winkel wird bei gegebenem Inhalt des Federspeicher um so grösser, je allmählicher sich das Drehmoment dem Wert Null nähert. Durch den grossen Verdrehungswinkel wird auch die Schwingungszeit des Systems hinaufgesetzt, so dass praktisch sämtliche kritischen Gebiete auszuschalten sind. Weiter zeigen die nachstehenden Beispiele die gute Ausnutzung der eingebauten Federn, was sich auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft auswirkt. An Stelle der meist zweckmässigen Federn sind hydraulische, magnetische oder sonstige Kräfte zur Belastung der Steuerorgane verwendbar.
Für die Änderung der Kupplungseharakteristik in Abhängigkeit von den bereits aufgeführten Faktoren können die verschiedensten an sich bekannten Hilfsmittel, wie z. B. Fliehkraft-oder Besehleunigungsregler, jedoch auch von Hand oder irgendwie maschinell verstellbare Muffen, Hebel od. dgl. in Anwendung kommen. Die Veränderung der Charakteristik erfolgt beispielsweise durch Änderung der Neigung der Steuerflächen, der Belastungskräfte oder der wirksamen Hubhöhe von Federspeicher.
Die Änderung der Steuerflächenneigung ist, wenn nur Abhängigkeit von der Drehmomentrichtung gefordert wird, durch Wahl verschiedener fester Neigungen leicht auszuführen. Es ist auch denkbar, die Steuerflächen schwenk-oder drehbar auszubilden, wie beispielsweise bei den Propellerturbinen mit verstellbarer Sehaufelneigung.
Die Änderung der Belastungskräfte ist in an sieh bekannter Weise leicht durchzuführen, so z. B. bei Federn durch Änderung der Vorspannung, bei hydraulischen Kräften durch Änderung der spezifischen Pressung, bei magnetischen Kräften durch Änderung der Erregerstromstärke usw. Die hiezu notwendigen Regler und Verstellglieder sind dem Fachmann in ihren verschiedenartigsten Ausführungen bekannt.
In den meisten Fällen ist die Änderung der wirksamen Hubhöhe der Speieherfedern am einfachsten und wirtschaftlichsten. Für diese konstruktive Lösung können die verschiedensten Mittel in Betracht gezogen werden, wie es an einigen der nachfolgenden Beispiele gezeigt wird.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung stellen eine Kupplung dar, die besonders für mittlere und schwere Kraftfahrzeuge geeignet ist. Diese Kupplung besteht in ihren Grundelementen aus einer federbelasteten Lamellenkupplung, die über eine Verzahnungs-und Federkupplung mit der Getriebewelle verbunden ist.
<Desc/Clms Page number 2>
Ausser den Steuerorganen der Federkupplung ist noch ein Anfahrregler vorhanden, welcher bis zu einer bestimmten Grunddrehzahl der Getriebewelle das Anfahrmoment auf einen bestimmten Wert unterhalb des Vollastmotormomentes begrenzt.
Fig. 1 stellt den Längsschnitt w dar. In Fig. 2 ist der linke obere Quadrant gleich dem Querschnitt C-C, der linke untere Quadrant gleich D-D und die rechte Hälfte gleich E-E.
In dem Schwungrad 1, das wie üblich mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, sind die zur Mitnahme der Aussenlamellen. 3 dienenden Bolzen 2 befestigt. Die Innenlamellen 4 greifen in die Aussenverzahnung des Zylinders 5. Mittels der Schraubenbolzen 6 werden die Deckscheiben 7 und 8 als Abschluss-
EMI2.1
nimmt die Kippmomente auf, welche bei Drehung auf die Federtöpfe einwirken. Die Druckringe 13 und 14 übertragen die Federspannungen und Drehmomente auf die Steuerscheiben 21 und 22, die sieh über die Steuerkugeln 23 auf der gemeinsamen mit der Getriebewelle 26 fest verbundenen Steuerscheibe 25 abstützen.
In den Steuerscheiben sind für die Steuerkugeln auf einem Teilkreis drei hohlkehlenförmige Nuten eingefräst, deren Tiefe von der tiefsten Stelle aus in axialer Richtung zunächst nur wenig und dann geradlinig abnimmt, d. h. ein Schnitt im Teilkreis zeigt als Abwicklung (s. auch Fig. 3) zwei gegen die Oberfläche der Scheibe unter bestimmten Winkeln geneigte Gerade, die durch eine stetige, schwach gekrümmte Kurve miteinander verbunden sind.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass sich bei der von Null aus ansteigenden Drehmomentbelastung die Steuerseheiben 21 und 22 in axialer Richtung so lange voneinander fortbewegen, bis auf der einen Seite die Steuerbuchse 27 gegen die Deckscheibe 7 stösst und auf der andern Seite die Steuerbuehse 28 auf die Scheibe 12 und damit auf die Belastungfedern 9 einwirkt ; alsdann beginnt die Kupplung unter diesem konstruktiv festgelegten Höehstdreh- moment zu schlüpfen. Sinkt das Drehmoment auch nur ein wenig, so hört der Schlupf sofort auf, und es arbeitet dann nur die federnde Verbindung zwischen Motor und Getriebe, die elastische Kupplung mit der Verzahnungskupplung.
Da man das Schlupfmoment zweckmässig 5-10% über das höchste Motormoment legt, kann bei schwerem, wenig gefühlvollem Anfahren der Motor abgewürgt werden. Um dieses zu verhüten, wird das Anfahrmoment bis zu einer bestimmten Drehzahl der Getriebewelle, z. B. ein Fünftel Normaldrehzahl, um einen gewissen Betrag, etwa 10-20%, herabgesetzt. Der Federspeieher muss dieser Verminderung entsprechend früher über seine Steuerbuchsen 27 und 28 seine regelnde Wirkung auf die Reibungskupplung ausüben. Dieses ermöglicht ihm der Anfahrregler, der im wesentlichen aus den drei Anfahrpendeln 29 besteht, welche sich um die Bolzen 30 drehen können und durch die Belastungsfedern 31 in die innerste Lage gedrückt werden.
Die Anfahrpendel sind an der für die Steuerung wirksamen Stelle entsprechend der erforderlichen Hubverkürzung genügend stark ausgebildet. Kurz nachdem der Wagen angelaufen
EMI2.2
Höchstwert, das über dem maximalen Motormoment liegt, auftritt. Während der Betriebsdrehzahlen stützen sich die Pendel gegen den Stahlring ab, damit die Federn : 31 und Drehzapfen. 30 nicht überlastet werden. Auf Fig. 2 der Zeichnung gesehen sind die Pendel so gelagert, dass während des Anfahrens bei Linksdrehung zu den durch die Fliehkräfte ausgeübten Drehmomenten noch Drehmomente hinzu- kommen, die von der tangentialen Beschleunigung abhängig sind. Beide Momente wollen bei ihrer Zunahme unter Überwindung der Federkraft 31 den Schwungkörper der Pendel an den Stahlring 32 legen.
Die Beschleunigungsabhängigkeit wird verstärkt, wenn der Ring 32 als Schwungring ausgebildet ist. Bei Rechtsdrehung wirken die vorgenannten Besehleunigungsmomente den Fliehkraftmomenten entgegen. Durch eine entsprechend andere Lagerung der Pendel kann die bei der Linksdrehung geschilderte Wirkung naturgemäss auch bei Rechtsdrehung eintreten bzw. umgekehrt. Wenn die Pendel so ausgebildet sind, dass auch bei höheren Drehzahlen die Fliehkräfte keine Drehmomente auf die Pendel ausüben, so wird während des Anfahrens und Verzögerns die Sehwungradwirkung des Ringes. 32 für die Steuerbewegung der Pendel allein massgebend.
EMI2.3
Von hier tritt es durch kleine Bohrungen 18 in den Federtopf 15.
Das überschüssige Öl gelangt in den Zylinder 5 und bildet hier einen dring, der durch die Lage der Austrittsöffnungen 37 in seiner Stärke festgelegt ist. Bei Stillstand bzw. während des Aus-und Anlaufes fliesst das in den Federtöpfen verbliebene Öl durch die grossen, der Wellenachse zugekehrten Löcher 36 über die Steuerkugeln. Während des Betriebes sorgen die Öldämpfe für genügende Schmierung der Steuerorgane. Die Steuerkugeln 2.)
EMI2.4
stets ihre richtige Lage einnehmen.
Von grösster Bedeutung ist der Verlauf der Speicher- oder Elastizitätslinie, d. h. die Abhängigkeit des Drehmomentes von dem Verdrehungswinkel bis zum Bcgrenxnngsmoment. Die Federdaten sowie
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
man die Steuernuten für beide Drehmomentrichtungen gleich aus und wählt man, um einen sanften Drehmomentanstieg zu erzielen, grosse Übergangsbogen der Nuten, so kann bei genügendem Sicherheitzuschlag ein Verdrehungswinkel von + 900 bis + 1000 erreicht werden. Der theoretische Grenzwert beträgt + 120 .
Fig. 3 zeigt die im Teilkreise der Steuernuten geschnittene Abwicklung der Steuerscheiben 22
EMI3.2
In Fig. 4 stellt die Elastizitätslinie a das Drehmoment in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel p dar. Wurde die Steuerfläche in ihrer wirksamen Länge eine gerade Linie sein, die sich bei der gleichen
EMI3.3
ein möglichst grosser Verdrehungswinkel vorhanden ist. Bei schaltbaren Kupplungen ist dieses eine unerlässliche Forderung. Häufig wird man eine von Null aus zunächst angenähert oder ganz horizontal verlaufende Linie wählen und daran erst die Kurve anschliessen, welche zweckmässig in eine geneigte Gerade übergeht.
Die Linie b ist die Elastizitätslinie der Kupplung mit an sich gleichen Federn, jedoch geringerer Windungszahl. Die Vorspannung soll aus Sicherheitsgründen einen gewissen Wert nicht unterschreiten.
Im vorliegenden Beispiel beträgt die Vorspannung b'= 10 %.
Fig. 4 zeigt ebenfalls, wie sich die Charakteristik (a, c bzw. b, e) ändert, wenn der Hub verkleinert wird. Für den grössten Hub liegt die horizontale Begrenzungslinie c bei etwa 105% Normalmoment, sie ist praktisch nur in geringem Masse von dem veränderlichen Reibungskoeffizienten abhängig.
Die unter c liegende Fläche gibt stets die Verlustarbeit, die während eines bestimmten Sehlupfwinkels abzuführen ist. Die unter a bzw. b liegende Fläche ist gleich der aufzuspeichernden Arbeit. Der Arbeitsinhalt des Speichers ändert sich nicht mit der Form der Elastizitätslinie. Für das Diagramm ist die Gesamtspannung aller acht Federn massgebend. Die einzelnen Federn können in gewissen Grenzen beliebig gewählte Vorspannungen aufweisen.
Aus Fig. 4 kann der Fachmann auch ohne Rechnung ersehen, dass durch Einbau der neuen Kupplung selbst bei Vierzylinderviertaktwagen und sehr niedrigen Motordrehzahlen das Getriebedrehmoment
EMI3.4
Durch das Vorhandensein eines Anfahrreglers kann der Fahrer, sofern es der Widerstand der Fahrstrasse erlaubt, mit jedem Gang anfahren, denn bei voller Brennstoffzufuhr liegt das Motormoment stets über dem Getriebelastmoment ; der Motor kann also stets beschleunigt werden. Zieht der Wagen infolge eines aussergewöhnlich grossen Hindernisses nach Einschalten der Kupplung nicht an, so gleitet letztere und verhindert so, dass der Motor abgewürgt wird.
Wählt man noch eine Verklinkung von Kupplung und Brennstoffpedal, die derart wirkt. dass die voll ausgeschaltete Kupplung durch eine vom Brennstoffreguliergestänge beeinflusste Sperrklinke festgehalten wird, so ist das Kupplungspedal nur dann zu bedienen, wenn beim Anhalten oder Freilauf die Verbindung von Motor und Getriebewelle gelöst werden soll. Die Kupplung fällt, sofern man dieses nicht durch das Kupplungspedal verhindert, bei Betätigung des Brennstoffpedals selbsttätig ein. Der Gangweehsel erfordert, wie später gezeigt wird, kein Kupplungsschalten. Auf die konstruktiv einfache und zuverlässige Verklinkung soll hier nicht näher eingegangen werden, da sich die Ausführungsart der an sich bekannten Einzelteile nach der jeweiligen Gestängeanordnung richtet.
Durch die drei kleinen Anfahrpendel, welche praktisch die Kupplung nicht verteuern, erreicht man ein ebenso sicheres Anfahren wie bei Verwendung einer Fliehkraftkupplung. Bei letzterer ist man jedoch gezwungen, die Einschaltdrehzahl verhältnismässig hoch zu legen. Diese ist aber nachteilig, da unter dieser Drehzahl nicht gefahren werden kann. In Nähe dieser Drehzahl wird die Fliehkraftkupplung ständig ein-und ausschalten, d. h. pumpen. Die Drehmomentkupplung ist frei von diesen Nachteilen.
Bei Fahrzeugen, die mit den bisher üblichen Kupplungen ausgerüstet sind, ist man gezwungen, beim Getriebeschalten die Kupplung zu lösen, um die Sehaltstösse zu mildern. Der Schaltstoss wird bekanntlieh um so geringer, je kleiner der Drehzahlunterschied der beiden zu verbindenden Getriebeteile und je geringer die hinzuzusehaltende Masse ist. Nur dann, wenn im Augenblick des Schaltens beide Getriebeteile gleiche Drehzahlen und die Zähne des einen Rades den Zahnlücken des entsprechenden andern Rades
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
wird vorgeschlagen, die Stirnflächen der Zähne schräg zu bearbeiten ; eine Massnahme, die bereits bei Klauenkupplungen mit Erfolg angewendet wurde.
Ist bei einer derartigen Ausführung die motorseitige Drehzahl höher als die kardanseitige. so gleiten die Zähne voneinander ab. Da der Federspeieher der Drehmomentkupplung hiebei leicht vorgespannt ist, werden die Lücken stets mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit übersprungen, so dass bei unpassenden Verhältnissen die Zähne nicht zum Eingriff kommen. Erst wenn die Drehzahlen der beiden Räder gleich bzw. angenähert gleich sind, kann das Schaltrad eingerückt werden. Hiebei wird der Federspeieher allmählich ganz entspannt und anschliessend nach der andern Richtung entsprechend dem Bremsmoment des Motors gespannt, sofern nicht inzwischen das Brennstoffpedal betätigt wurde.
Selbst bei ungeschicktem Schalten kann kein Stoss auftreten, gleichgültig ob die Kupplung gelüftet wurde oder nicht. Die Getriebewelle nebst Zubehör besitzt für diese Betrachtung ein ausserordentlich geringes Schwungmoment, da Speicherfedern, Steuerringe, Kupplunggehäuse, Kupplungslamellen usw. hinter den Steuerorganen sitzen.
Für das Hinabschalten ist die flache Charakteristik der Federkupplung ebenfalls von Bedeutung, auch hiebei tritt ohne Kupplungsschalten kein Stoss auf. Wird viel abwärts geschaltet, so empfiehlt es sich, die Zähne der Wechselräder an den Stirniläehen stark abzurunden.
Das Moment, das die Kupplung überträgt, wird teils zur t'berwindung des Fahrwiderstandes,
EMI4.2
der Anfahrwiderstand um so sanfter ist, je geringer das zur Verfügung stehende Besehleunigungsmoment ist. Um also ein besonders sanftes Anfahren zu erhalten, ist eine regelbare Einstellung des Begrenzungmomentes notwendig. Für diese Einstellung kann das bei schaltbaren Kupplungen ohnehin notwendige Kupplungsglied bzw. Kupplungsgestänge benutzt werden. Der mehr oder weniger grosse Ausschlag des Kupplungsgestänges muss dann das jeweils gewünschte Begrenzungsmoment einstellen.
Fig. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel die Schalteinrichtung für eine Kupplung nach Fig. 1 und 2.
Die Steuermuffe 28', welche mit der einen Steuerscheibe 22 fest verbunden ist. trägt hier eine Flanschscheibe, die als Widerlager der Schalthebel 12'dient. Am äusseren Umfang greifen die Schalthebel an die Lüftungsbolzen 11 an. Das andere Ende dieser Hebel steht mit dem Ring 28 in Verbindung. Der Schaltring 39 kann durch das Kupplungspedal in Wellenlängsrichtung verschoben werden. Zwei oder mehrere Federn 40 sorgen dafür, dass der Ring. ?. nachdem das Kupplungspedal freigegeben wurde, stets in seine äussere Lage nach 41 zurückkehrt. Dieser Lage entspricht das grösstmögliche Begrenzungsmoment.
Tritt der Fahrer das Kupplungspedal ganz durch, so ist die Kupplung wie üblich gelüftet ; lässt er das Pedal allmählich zurückgehen, so gibt er dadurch einen mehr oder weniger grossen Speicherhub frei und verändert das von Null aus ansteigende Begrenzungsmoment. Durch diese Vorrichtung hat der Fahrer den Anfahrvorgang stets vollkommen in der Hand. Während der Fahrt gibt der jeweilig freie Hub des Schaltweges das Motordrehmoment an. Durch Fühlstifte und an sich bekannte Diagrammschreibvorrichtungen kann die Belastung des Motors laufend angezeigt und registriert werden.
Bei kleinen Kupplungen ist es im Vergleich zu Fig. 1 und 2 ratsam, mit Rücksicht auf Preis und Durchmesser, an Stelle der acht Federn und Federtöpfe eine oder mehrere koaxial angeordnete Federn zu wählen. Die Verzahnungskupplung wird zweckmässig durch die billigere Bolzenkupplung ersetzt, bei der die aus Fig. 1 ersichtlichen Bolzen 6 gleichzeitig die Übertragungsglieder sind. Um auch ohne Käfige eine gute Führung der Steuerkugeln zu erreichen, sind an Stelle der hohlkehlenförmigen Steuer- nutenquerschnitte mindestens auf jeder Seite einer Kugelreihe keilförmige Querschnitte zu wählen, während auf der andern Seite eine beliebige Form, z. B. auch die in radialer Richtung ebene Fläche, vorhanden sein kann.
Im allgemeinen werden die Steuerkugeln am vorteilhaftesten sein, jedoch können auch Kegel und andere Rotationskörper verwendet werden.
Beim Lüften von Reibungskupplungen müssen die Federn, die die Reiblamellen belasten, durch Betätigung des Kupplungspedals zusammengedrückt werden. Die hiezu erforderliche Kraft kann auf ein Mindestmass reduziert werden, wenn man erfindungsgemäss dafür sorgt, dass die Spannung der Federn, die die Reiblamellen zusammendrücken, stets nur um einen Sicherheitsbetrag, der ein ungewolltes Gleiten verhindert, grösser ist als die Kraft, bei der das Gleiten einsetzt.
Fig. 7 zeigt eine Kupplung, die diese Forderung erfüllt. Die Kupplung enthält die gleichen Steuerelemente wie die bisher beschriebenen. In dem Schwungrad il, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, sind die zur Mitnahme der Aussenlamellen 5 : 3 dienenden Bolzen 52 befestigt. Die Innenlamellen 54 sind
EMI4.3
Die Aussenverzahnung der Arme 6 : 3 und 64 der Steuervorrichtung greift in die Innenverzahnung des Zylinders 55. In den Armen sind die Speicherfedern 69 durch die Schrauben 69a befestigt. Die An- ordnung ist dabei so getroffen, dass durch diese Federn die Federteller 71 und 72 mit den Steuerkugeln 7- ? auf die Steuerscheibe 57 gepresst werden. Um den Einbau der starken Speicherfedern zu ermöglichen, ist
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
der Bolzen. Die Kugeln 73 werden durch Käfige 74 geführt. Eine Aussenverzahnung dieser Käfige greift in die Aussparungen eines Führungszylinders 74a, der eine Verdrehung der Käfige gegeneinander verhindert. Die Steuerscheibe 75 sitzt auf der Kardanwelle 76.
Die Steuerteller 71 und 72 und die Steuerscheibe 75 besitzen die vorgeschriebenen hohlkehlenförmigen Nuten. Das Motordrehmoment wird also von
EMI5.2
zylinder 60 und die auf diesen aufgeschraubten Nachstellbuehsen 60a auf die Reiblamellen.
Spreizt sieh die Steuervorrichtung infolge ansteigenden Drehmomentes, so bewegt sich der Steuer-
EMI5.3
hiebei in den Nuten der Buchse 78 ihren Drehpunkt-nach rechts gegen das Lager o7'cr. gedrückt werden.
Durch die erwähnte Zusammenpressung der Lamellenbelastungsfedern 69 wird also erfindungsgemäss die Belastung der Reiblamellen in Abhängigkeit vom Drehmoment erhöht. Die Buchse 78 trägt ferner einen Ring, welcher zur Führung der von Blattfedern gebildeten Hebel 62 dient. Solange die Buchse 62 (t frei beweglich ist, drehen sieh die Hebel 62 bei einer Bewegung der Steuerteller 72 in den Widerlagern, die durch den Zylinder 60 und den aufgesehraubten Ring 60b gebildet werden.
Bei einer Bewegung des Steuertellers 72 nach rechts bewegt sieh also auch die Buchse 62a nach rechts, bis sie bei unbetätigtem Kupplungspedal auf die fest auf der Welle 76 sitzende Hülse 88 trifft.
Wird jedoch vorher das Kupplungspedal bedient, so bewegt sich der Hebel 90 um den Drehbolzen 90a und schiebt den Ring 89, der ein Graphitring oder ein Kugellager zur Vermeidung einer gleitenden Reibung sein kann, nach links. Kommt dieser Ring mit der Buchse 62a in Berührung, so bildet diese ebenso wie bei ihrer Berührung mit der Hülse 88 den Drehpunkt des Hebels 62.
Durch weiteres Bewegen der Buchse 78 wird über die federnden Hebel 62 auf den Zylinder 60 eine Kraft ausgeübt, die den Lamellenbelastungsfedern entgegenwirkt. Die Lamellen werden somit entlastet und beginnen zu gleiten. Soll die Kupplung gelüftet werden, so wird die Buchse 62a durch Betätigen des Pedals nach links gedrückt. Die aufzuwendende Kraft entspricht nur stets einem Sieherheits- überschuss der Lamellenbelastung, so dass die Kupplung unter dem augenblicklich eingestellten Begren- zungsmoment zu gleiten beginnt. Ein weiteres Ansteigen der zum Lüften erforderlichen Kraft ist un-
EMI5.4
nach links bewegen, wodurch die Lamellenbelastungsfedern dem geringen Moment entsprechend entspannt werden, d. h. ein Ansteigen der zur Betätigung notwendigen Kraft nicht eintritt.
Der Hub der Buchse 62a ist gleichzeitig ein Mass für das von der Kupplung übertragene Drehmoment. Verbindet man mit dem Hebel des Kupplungspedals 90b ein Zeigerwerk M mit Skala, so kann man durch Anlegen des Ringes 89 an die Buchse 62a das Drehmoment des Motors bei entsprechender Eichung der Skala direkt ablesen. Dadurch ist es möglich, jederzeit den Zustand des Motors zu kontrollieren und etwaige Fehler im Entstehen abzustellen.
Auf Doppelkegelkupplungen, die für kleine Kraftfahrzeuge und Motorräder in Frage kommen, sind zur Erzielung einer gedrungenen Bauart die Speieherfedern zwischen zwei einfachen Steuersystemen anzuordnen, so dass sich die Steuerscheiben (entsprechend dem Teil 21 und 22, Fig. 1) bei steigendem Drehmoment nach innen bewegen. An Stelle der mittleren Steuerseheibe (Teil 2. ? in Fig. l) treten zwei einseitig ausgebildete Steuerseheiben mit ineinanderliegenden Steuerkurven, welche ebenfalls fest über eine Buchse mit der Getriebewelle verbunden sind und über Steuerkugeln und Innensteuerseheiben die Druckkräfte oder zwischen den Innensteuerseheiben befindliehen Speicherfeder aufnehmen. Für das Ausschalten von Hand sind Spreizschraubhebel od. dgl. vorzusehen.
In den vorstehenden Ausführungen wurde gezeigt, welche Vorteile die neue Kupplung für den Automobilbau hat. Für Triebfahrzeuge, Diesellokomotiven und sonstige Fahrzeuge gilt grundsätzlich das gleiche. Die Hauptvorteile, die diese Kupplung diesen Antrieben bringt, sollen nachstehend nochmals kurz zusammengefasst werden.
1. Sicheres und sanftes Anfahren mit beliebigem Gang, kein Abwürgen des Motors-auch nicht bei direktem Gang-, kein unbeabsichtigter Rücklauf des Wagens beim Anfahren auf Steigung, kein unnötig langer Kupplungsschlupf.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
niedrigster Drehzahl, bei vier und selbst bei einem Zylinder, daher lange Lebensdauer, geräuschlose
Lauf, auch bei Schaltgang und keine unangenehmen Drehschwingungen.
3. Leichtes Lüften der Kupplung, weil die Lamellenbelastung anfangs gering und erst mit steigendem Moment zunimmt.
4. Ständige Überwachung des Drehmomentes.
5. Schneller Gangwechsel ohne Kupplungssehalten.
Die neue Kupplung ist jedoch auch für andere Antriebe als Fahrzeugantriebe in gleicher oder ähnlicher Ausführung vorteilhaft verwendbar.
Aus Fig. 6 ist zu ersehen, wie sich die Änderung der Kuppluf1gscharakteristik in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Drehweg und der Drehrichtung der Kupplung ermöglichen lässt. In diesem Beispiel ist ferner angegeben, wie die Schaltteile gleichzeitig zur Betätigung von Schalteinrichtungen irgendeiner Art herangezogen werden können, die beispielsweise auf die Antriebsmasehine einwirken, sie ein-und ausschalten, ihre Drehzahl regeln oder auch andere Maschinen und Apparate beeinflussen.
Die Hauptteile der Erfindung entsprechen wiederum den Fig. I und 2. Die Steuermuffe 28', welche mit einer Steuerscheibe 22 fest verbunden ist, trägt aussen Gewinde. In diese greift das eine Gewinde der Zwischenmuffe 42. Diese Muffe besitzt aussen eine feine Verzahnung dz in welche die in dem Flanschkörper 44 gelagerte federbelastete Umschaltklinke 45 eingreift. Ein Sprengring sorgt dafür, dass der auf 42 lose gelagerte Flanschkörper die axiale Bewegung der Zwisehenmuffe mitmacht. In den Flanschkörper 44 ist eine Verzahnung 46 eingearbeitet, welche zur Betätigung einer nicht dargestellten Schalteinrichtung dient.
Beginnt sich die Kupplung zu drehen, so wird, da sich der Flanschkörper nicht mitdrehen kann, die Zwischenmuffe und damit der Flanschkörper erst auf der Steuermuffe axial nach rechts verschoben. Die axiale Verschiebung wird durch Kugeln 47 begrenzt, die sich in Ringnuten der Teile 42 und 28'befinden.
Die Kugeln werden in der Grenzlage der Zwischenmuffe 42 eingeklemmt, und dadurch wird 42 mit 28'gekuppelt, so dass sich 28'mit 42 dreht. Die plötzliche Mitnahme von 42 bewirkt, dass die Um- schaltklinke 45 umschaltet und der erhöhte Lastwiderstand zwischen 42 und Verzahnung 43 fortfällt.
Die Klinke gleitet ohne nennenswerten Kraftaufwand über die Verzahnung weg. Wird durch einen stärkeren Bewegungswiderstand das Sehaltdrehmoment der Kupplung überschritten, so bewegt sich durch die Wirkung der Steuerkugeln 2 : 3 Teil 22 und damit 48 nach rechts, bis der Teil 48 gegen die Scheibe 12 gedrückt wird. Der bis jetzt sich nicht drehende Teil 48 wird durch das auftretende Reibungsdrehmoment von der sich drehenden Scheibe 12 der Kupplung mitgenommen und betätigt mittels des Zahnkranzes 46 die nicht dargestellte Schalteinrichtung.
Die Lage der Umschaltklinke 45 bleibt bei diesem Vorgang unverändert.
Wechselt der Antrieb seine Drehrichtung, so hält die Umschaltklinke 45 unabhängig davon, ob die Zwischenmuffe 44 in der Endlage war oder nicht, zunächst die Muffe 42 fest, so dass sich 42 auf 28'zurückschraubt. Diese Rückbewegung ist wieder durch die Kugeln 47 begrenzt. In der Grenzlage wird die Klinke 45 zurückgeschaltet, so dass 42 mit der Kupplungsdrehzahl umläuft. Jetzt ist wieder der grosse Hub der Steuervorrichtung-Abstand zwischen 48 und 12eingestellt, wie er anfangs vorhanden war.
Durch diese Anordnung eines Gewindes zwischen dem Steuerteller 22 und der Steuermuffe 44 wird erreicht, dass mit der Anzahl der zurückgelegten Kupplungsumdrehungen (Drehweg der Kupplung) das Begrenzungsmoment stetig verändert wird. Das jeweilige Ausmass der Änderung richtet sich nach dem Verlauf der elastischen Linie der Kupplung. Von der beschriebenen Zwischenschaltung dieses Gewindes wird Abstand genommen, wenn eine Veränderung des Begrenzungsmomentes in Abhängigkeit vom Drehweg der Kupplung nicht notwendig ist. Die Muffe 42 fällt dann fort und Teil 44 sitzt direkt lose auf 28'bzw. 28 (Fig. 1). Bei ansteigendem Drehmoment wird auch hiebei 44 nach rechts verschoben, bis 48 an 12 zu liegen kommt.
Durch das entstehende Reibungsdrehmoment wird dann 48 von 12 mitgenommen und über Zahnkranz 46 wie oben die nicht dargestellte Schalteinrichtung betätigt.
Diese Schalteinrichtung kann nun in allen Fällen, wie oben bereits erwähnt, zur Auslösung beliebiger Schaltvorgänge benutzt werden. Die einfachste Anordnung ist die, dass man mittels der Schaltenrichtung bei Erreichen des Begrenzul1gsdrehmomentes die Antriebsmaschine stillsetzt, indem man beispielsweise den Elektromotor vom Netz abschaltet. Das Verhalten der Kupplung hiebei rielitet sieh nach der Lastart. Wird beispielsweise die Lastseite der Kupplung festgehalten, z. B. dadurch, dass die Wandermutter einer Spindel gegen einen Anschlag fährt, so schlüpft die Kupplung momentan mit der vollen Drehzahl. Der Schlupf klingt ab, nachdem die Antriebsmaschine abgeschaltet ist.
Bei Antrieb von Kolbenmaschinen, die auf der Lastseite ein eigenes Schwungmoment haben, schlüpft die Kupplung bedeutend weniger stark, da die Drehzahl auf der Lastseite bei Überschreitung des Begrenzungsdrehmomentes nur allmählich abklingt. In den meisten Fällen ist der Schlupf praktisch sogar gleich Null. Bei Antrieb von Arbeitsmaschinen, deren Lastmoment quadratisch mit der Drehzahl fällt, schlupft die Kupplung auch in den Fällen, in denen auf der Lastseite überhaupt kein Sehwungmoment vorhanden ist, natürlich nur so weit, bis entsprechend der abfallenden Drehzahl das Begrenzungsdrehmoment unterschritten ist.
Bei Antrieben, bei denen die Antriebsmaschine über ein selbst hemmendes Schneckengetriebe mit der Antriebsseite der Kupplung verbunden ist, kann nach Ansprechen der Kupplung und
<Desc/Clms Page number 7>
stillgesetzter Antriebsmaselline der Federspeielher der Kupplung sich nielht entladel !. solange das La'-t- moment gleich dem Begrenzungsmoment ist. Klingt nach einer gewissen Zeit das Lastmoment ab, so wird die gesteuerte Schalteinrichtung wieder freigegeben werden, die nun in an sieh bekannter Weise
EMI7.1
so dass die Antriebsmasehine wieder von neuem anläuft.
Selbstverständlich kann man hiebei die Anordnung auch so treffen, dass bei Erreichen des Begrenzungsdrehmomentes die Antriebsmasehine oder eine andere Maschine, die das Drehmoment beeinflusst, auf Rücklauf geschaltet und bei Unterschreitung des Begrenzungsmomentes wieder die Vorlaufsehaltung vorgenommen wird. In den meisten Fällen wird es so sein. dass der Hilfsmotor, der die Regeleinrichtung der Antriebsmaschine antreibt, auf Vor-und Rücklauf geschaltet wird. Dies ist der allgemeine Fall der drehzahlgeregelten Kraftmaschine.
An Stelle der Reibungskupplung, wie sie bei den gezeigten Ausführungsbeispielen verwendet ist, wird man in manchen Fällen, um an Geld oder Gewicht zu sparen, eine Klauen-, Verzahnungs-oder Bolzenkupplung wählen. Die bisher vorgeschlagenen Kupplungen waren jedoch nicht geeignet, um während des Laufes zwei Wellen miteinander zu kuppeln, sofern diese nicht vorher synchronisiert wurden.
Bei einer Kupplung gemäss der Erfindung ist eine Einschaltung auch ohne Synchronisierung möglich, da die Federcharakteristik (Kurve b, b' der Fig. 4) erst bei einem grösseren Verdrehungswinkel, beispielsweise bei 30 und 10% Md. einen nennenswerten Momentanstieg zeigt. Will man z. B. einen im Fahrwind laufenden Propeller eines Luftschiffs über eine Verzahnungskupplung mit einer hinzuzusehaltenden Verbrennungskraftmasehine kuppeln. so ergibt sich bei einer Kupplung gemäss der Erfindung folgender
Kupplungsvorgang :
Es sei angenommen, dass der Propeller mit einer Drehzahl von etwa 1000 U ImÙ/umläuft. Die hinzuzuschaltende Verbrennungskraftmaschine wird eingeschaltet, die Drehzahl derselben steigert sich ständig.
Bei etwa 900 U Imin kann die Verzahnungs1. ïlpplung bereits in der Einsehaltriehtung betätigt werden. Die Einschaltvorrichtung soll hiebei elastisch, beispielsweise über eine Feder, auf das zu betätigende Schaltglied einwirken. Bei etwa 930 U Imin sollen sich die Zähne der Kupplung bereits berühren. Hiebei werden sie mit einer mittleren Drehzahl von etwa 70 Ulriiiii, aufeinander abgleiten. Die Gleitbewegung wird nicht vollkommen gleichmässig sein, denn solange sich die Zähne berühren, wird eine Bremsung erfolgen und der Federspeicher ein wenig gespannt. Sobald die Zahnlücken gegenüberstehen, fällt die Bremsung fort unf die Lücken werden mit einer erhöhten Geschwindigkeit übersprungen.
Mit geringer werdendem Drehzahluntersehied wird die Gleitgeschwindigkeit im Verhältnis zur Hüpf-bzw.
Sprunggeschwindigkeit kleiner. Ist der Drehzahlunterschied nahezu gleich Null, so bleiben die Zähne stets eine gewisse Zeit aufeinander ruhen, um dann eine Teilung weiter zu springen. Ist der Unterschied praktisch Null, so kommt der Zahn nur bis zur Zahnkante und wird durch die Eindrückfeder der Schalteinrichtung in die Lücke gedrückt. Für dieses Eindrücken ist eine verhältnismässig lange Zeit zur Verfügung, da die Speicherfedern der Kupplung sich zunächst vollkommen entspannen müssen und sieh dann auch erst bei weiterem Hochlaufen der Kraftmaschine aufladen, wobei jetzt die Verbrennungskraftmasehine ein Antriebsmoment auf den Propeller ausübt.
Wenn auch der Eingriff bei solchen Verzahnungskupplungen möglich ist, deren Zähne nicht abgeschrägt sind, aber ein gewisses Spiel in den Lücken haben, so empfiehlt es sich doch, je nach den Betriebsverhältnissen die Zähne ein-oder beiderseitig abzuschrägen.
Der stossfreie Kupplungsvorgang wird dadurch noch verbessert.
Bei besonders schwierigen Antriebsverhältnissen wird man auf jeden Wellenstumpf ein elastisches Kupplungssystem setzen und die beiden Systeme durch eine mechanische, magnetische, elektromotorisch oder hydraulisch betätigte Klauenverzahnungskupplung od. dgl. miteinander verbinden. Dadurch, dass sieh die Verdrehungswinkel der beiden Systeme addieren, kann ein theoretischer Gesamtverdrehungswinkel von 240'erreicht werden. An sich ist es denkbar, noch mehrere elastische Kupplungssysteme in Reihe zu schalten. Bei grossen Drehmomenten wird man zwei oder auch mehrere Systeme parallelschalten, deren Steuerkugeln sich auf gleichen oder konzentrisch zueinander angeordneten Teilkreisen bewegen.
Die zuletzt genannten Kupplungen können sieh bei einem bestimmten Höchstmoment aus-
EMI7.2
vorgang der Kupplungshälften, der durch das in dem Kupplungsgehäuse befindliche Öl verhältnismässig rasch abklingt.
Die Kupplung kann auch dort Verwendung finden, wo eine gleichförmige Bewegung in eine pulsierende Bewegung umzuformen ist, oder auch dort, wo Massen abgebremst werden sollen.
Fig. 8 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Kupplung, die gleichzeitig als selbsttätige Haltebremse für den stillstehenden Antriebsmotor dient. Die Leerlaufbuchse 126 wird Über ein Vorgelege durch den Motor angetrieben. Diese Büchse trägt an ihrem unteren Ende die mittlere Steuerseheibe 125. In den
EMI7.3
Steuerscheibe 122 ist in der Reibseheibe 114, die obere Steuerscheibe 121 in der Führungsbuchse IM fest gelagert. Auf diese Teile drücken über Zugbolzen 116 und Gegenscheibe 117 die Speicherfedern 119 und 119a. Das Reibpaket setzt sich aus den äusseren Reibringen 103 und den inneren Reibsegmenten 104 zusammen und wird über den Druekring 110 durch die Federn 109 belastet.
Die Bolzen 102 verbinden die äusseren Reibringe 10, 3 mit der Kupplungsseheibe 101, welche auf der Welle 101a festgekeilt ist. Der lose
<Desc/Clms Page number 8>
auf der Buchse 126 angeordnete Flanschkörper 144 leitet bei Erreichen des eingestellten Sehaltmomentes die Steuerbewegung ein, welche, wie an Hand der Fig. 6 erläutert wurde, eine nicht dargestellte Schalteinrichtung, die beispielsweise die Antriebsmasehine abschaltet, betätigt. Durch die Bewegung des Flansch-
EMI8.1
für das Gleiten der Kupplung notwendige Mass herabgesetzt.
Um nun die Kupplung gleichzeitig als Haltebremse verwenden zu können, sind die Führungbuchse 113 und der Druckring 110 mit konischen Bremsfläehen versehen, welche sieh bei ansteigendem Drehmoment entsprechend der Spreizbewegung der Steuerscheiben 121 und 122 voneinander entfernen.
EMI8.2
auf den im Getriebegehäuse fest angeordneten Bolzen 197 sitzen. Hiezu ist zu bemerken, dass in der Zeichnung der Einfachheit halber nur eine einzige Feder und nur ein einziger Bolzen dargestellt ist. Zur Erzielung eines gleichmässigen Bremsdruckes wird man selbstverständlich deren mehrere verwenden.
Diese Bolzen dienen gleichzeitig dazu, eine Verdrehung der Scheiben 192 und 193 zu verhindern. Die auf den Bolzen befindliehen Stellringe 195 und 196 begrenzen die axiale Bewegung der äusseren Brems- scheiben.
Wird auf die Leerlaufbuehse 126 kein Drehmoment ausgeübt, so ist die Bremse geschlossen. Bei allmählich ansteigendem Drehmoment werden infolge der Spreizbewegung der inneren und damit der äusseren Bremsscheiben die Federn 194 entspannt und so das Bremsmoment verringert. Legen sich die äusseren Bremsseheiben nach Erreichen eines bestimmten Drehmomentwertes an die Stellringe 195 und 196 an, so hört jegliche Bremswirkung auf. Das Einfallen der Bremse erfolgt in sinngemäss gleicher Weise bei fallendem Drehmomentverlauf an der Leerlaufbuchse 126.
Um ein sanftes und sicheres Arbeiten der Bremse zu erreichen, empfiehlt es sich, die Federn 194, von denen, wie gesagt, in der Zeichnung nur eine einzige dargestellt ist, mit verschiedener Charakteristik auszustatten. So kann beispielsweise von den auf dem Umfang verteilten Bolzen 197 auf dem einen eine starke Feder sitzen, welche bei gelüfteter Bremse keine Vorspannung hat, auf dem nächstfolgenden eine schwache Feder, die eine verhältnismässig grosse Vorspannung besitzt. Die letzteren Federn dienen dazu, um die Bre. msringe 192, 193 gegen die Anschläge 195, 196 zu drücken.
Dadurch, dass die Anschläge fest angeordnet sind, wird gleichzeitig bewirkt, dass bei gelüfteter Bremse-die Zeichnung zeigt die Bremsstellung-die äusseren Bremsringe 192, 193 mit den inneren 110 und l1 : J nicht schleifen. Die Bremsfedern dürfen hiebei nie so stark sein, dass sie bei der geringsten Spannkraft der Speicherfedern 119 und 119a diesen das Gleichgewicht halten, damit die Steuerkugeln auch in der Nullage immer belastet bleiben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elastische Kupplung, bei welcher die Elastizität mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment verändert wird, wobei die Steuereinrichtung aus Steuerscheiben besteht, die durch Federn oder andere Kräfte gegeneinander gedrückt werden und zwischen denen sich Wälzkörper in Steuernuten befinden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuernuten zunächst parallel zur Umfangskraft verlaufen und dann nach einer Linie ansteigen, deren Neigung zur Umfangskraft der gewünschten Elastizitätslinie entsprechend gewählt ist.