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Selbsttätige Reibungskupplung.
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Mit 1 ist die getriebene Welle bezeichnet, die an ihrem der Antriebswelle 2 zugekehrten Ende mit einer Ausnehmung versehen ist, die ein Stützlager 3 für den Ansatz 4 der Antriebs (Motor) welle 2 aufnimmt, wodurch eine gegenseitige Zentrierung der beiden Wellen erzielt wird.
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Rad 8 mit dem Rad 10. Das Rad 9 ist mittels des Keiles 11 auf der Welle 1 aufgekeilt, während das Rad 10 mittels der Laufbüchse 12 drehbar auf der Welle 1 sitzt.
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einen Zahn weniger hat, also z. B. 39. Die Nabe des Rades 10 ist durch Zähne oder Fortsätze 13 verlängert, die mit entsprechenden Ausnehmungen 14 einer Nabe 15 im Eingriff stehen, die eine Reibscheibe 16 trägt. Die andere, zu dieser Scheibe gehörige Reibscheibe 17 ist auf der Welle 1 mittels der Nabe 18 und z. B. eines Keiles 31 befestigt.
Ein Kugeldrucklager 19 nimmt den Druck einer Feder 20 auf, die die beiden Reibscheiben 16 und 17 im Sinne der Pfeile 21 voneinander zu entfernen sucht und die die durch die beiden Reibscheiben gebildete Kupplung im gelösten Zustand zu halten trachtet. Die Nabe des Rades10 trägt ausserdem eine Zylinderfläche 22 für ein Gleitorgan 23, das mittels eines Lenkers 24 mit dem einen Ende eines Schwinghebels 25 verbunden ist, welcher bei 26 an Vorsprüngen 27 angelenkt ist, die auf der Nabe des Rades 10 sitzen. Der Hebel 25 trägt am Ende seines Armes 28 eine Masse 29, die durch Fliehkraft betätigt wird.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise : Wenn der Motor stillsteht, spreizt die Feder 20 die beiden Scheiben 16 und 17 in der Richtung der Pfeile 21 auseinander, während mittels eines bei 33 schwenkbar gelagerten Hebels 32 die Muffe 23 nach rechts (Fig. 1) gedrängt wird, so dass die Massen 29 unwirksam in der-der Drehungsachse nächsten Stellung gehalten werden. Wenn der Motor in Drehung versetzt wird, bringt er die Welle 2 in Umlauf, der Umlaufradträger 5 dreht sich mit, und das Rad 7 folgt der Bewegung dieses Umlaufradträgers 5, wobei es sich auf dem Rad 9 abrollt. Letzteres steht fest, da es durch den Keil 11 mit der Welle 1 verbunden ist, die sich noch nicht dreht, während das Rad 10 durch das mit dem Rad 7 umlaufende Rad 8 in langsame Drehung im Sinne der Drehung der Welle versetzt wird.
Die Drehung
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im wesentlichen eine Klauenkupplung bilden. Mittels der Ansätze 27 und der Drehzapfen 26 sowie der Hebel 25, 28 werden auch die Fliehkraftmassen 29 mitgenommen und laufen ebenfalls um die Achse um.
Wenn die Massen 29 ihre Fliehkraft entwickeln, drehen sie sich um den Drehzapfen 26 und erteilen demArm 25 - der mit dem Arm 28 der Fliehkraftmassen 29 aus einem Stück besteht und auf dem Zapfen 26 drehbar sitzt-eine Umdrehung in umgekehrtem Sinne des Uhrzeigers (Fig. l oben), wodurch die an dem Ende des Armes 25 befindliche Rolle einen nach links (Fig. 1) gerichteten Druck auf den Kupplungsteil 16 ausübt und dadurch die Kupplung 16, 17 schliesst. Bei dieser Bewegung wird die Muffe 23 mitgenommen und der Betätigungshebel 32 ebenfalls nach links (Pfeil 30 in Fig. 1) bewegt.
Der Hebel 32 dient dazu, um die Fliehkraftwirkung nach Wunsch aufzuheben, indem man ihn entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles 30 bewegt. Dadurch wird über die Muffe 23, den Arm 24 und den Arm 25 den Fliehkraftmassen 29 eine Bewegung um den Zapfen 26 im Uhrzeigersinn (Fig. l oben) erteilt ; die kleine Rolle, die sich an dem Ende des Armes 25 befindet, verlässt den Kupplungsteil 16 (der sich unter der Wirkung der Feder 20 in entgegengesetzter Richtung des Pfeiles 30 bewegt), und die Kupplung 16, 17 öffnet sich.
Wird der Hebel 32 freigegeben, so kann sich die Muffe 23 nach links (Fig. 1) verstellen, und die Fliehkraftmassen 29 können ihre Fliehkraft zur Wirkung bringen, indem sie mittels der Hebel 28, 25 und der am Ende der Hebel 28 sitzenden kleinen Rollen einen Druck nach links, in der Richtung des Pfeiles 30 (Fig. 1) auf den Kupplungsteil 16 ausüben, so dass derselbe gegen die Kraft der Feder 20 an den andern Kupplungsteil 17 gepresst wird. Es entsteht dadurch ein Reibungsmoment, das die Welle 1 in der Richtung der Drehung der Welle 2 mitzunehmen sucht. Wenn die Fliehkraftmassen 29 unter dem Einfluss der Fliehkraft zur Wirkung kommen, nimmt die Wirkung im Sinne des Pfeiles 30 über die beschriebene kinematische Kette immer mehr zu, bis das Reibungsmoment zwischen den beiden Scheiben 16 und 17 so gross geworden ist, dass die Welle 1 in Bewegung gerät.
Wann dies erfolgt, hängt ab von der gewählten Zähnezahl der Räder, denAbmessungen der Hebelarme 25, 28, den Abmessungen und der Zahl der Massen 29 und ferner von der Form, Zahl und Anordnung der Reibungsfläehen der Kupplung, die in Fig. 1 der Ein-
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nun zur Drehung mitgenommen, so dass das Rad 9 sich ebenfalls dreht, wobei die Drehgeschwindigkeit des Rades 7 um seine Lagerung auf dem Teil 5 entsprechend abnimmt. Durch diese Drehbewegung des Rades 7 wird dieses Rad auf dem Rad 9 abgerollt. Das mit dem Rad 7 verbundene Rad 8 dreht sich
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ebenfalls langsamer um seinen Tragzapfen 5 und erteilt dem Rad 10 eine geringere Winkelgeschwindigkeit, so dass letzteres mit Bezug auf das Rad 9 und damit die Welle 1 mit geringerer Geschwindigkeit wie früher umläuft.
Die absolute Winkelgeschwindigkeit der ganzen Anordnung, also des Rades 10 und der Fliehkraftmassen 29, ist jedoch grösser, so dass die von diesen Massen entwickelte Zentrifugalkraft und der von der Scheibe 16 auf die Scheibe 17 in der Richtung des Pfeiles 30 ausgeübte Druck erhöht wird. Diese geschilderte Erscheinung setzt sich fort, bis-je nach den gewählten Zähnezahlen und Hebelabmessungen, der Zahl und Abmessung der Fliehkraftmassen und Reibungsf lachen usw.-eine Blockierung der SeheibenJ6 und 17 auftritt, worauf die ganze Anordnung sich wie ein Stück dreht und die Bewegung der Welle 2 starr auf die Welle 1 übertragen wird.
Zum Lösen der Kupplung wird mittels des Hebels 32 der Gleitring 23 in der entgegengesetzten
Richtung des Pfeiles 30 bewegt, worauf mittels des Zuggliedes 24 die Massen 29 in ihre Stellung gemäss Fig. 1 gebracht werden. Die Feder 20 spreizt dann die Scheiben 16, 17 im Sinne der Pfeile 21 auseinander, wodurch die Wellen 1 und 2 vollständig entkuppelt werden.
In der die zweite Ausführungsform der Erfindung darstellenden Fig. 2 wurden, soweit angängig, die Bezugszeichen der Fig. 1 für die entsprechenden Teile beibehalten. Das Rad 10 ist hier unmittelbar mit einem zylindrischen Körper 41 verbunden, der innen mit Rippen 42 versehen ist und mit dem Teil 18 zusammenarbeitet, welcher äussere Rippen 43 aufweist. Scheiben 44 stehen abwechselnd mit den Rippen 42 und 43 im Eingriff und bilden die Reibungskupplung. Auf der zylindrischen Aussenfläche 45 des Teiles 41 ist die Muffe 46 mit dem Flansch 47 in der Richtung der Pfeile 51, 52 gleitbar gelagert. Mit Hilfe dieses Flansches 47 kann diese Muffe 46 durch den nicht gezeichneten Kupplung-un Entkupplungshebel axial verschoben werden.
Auf der zylindrischen Aussenfläche 48 des Körpers 46 ist ebenfalls eine Muffe 49 mit einem Flansch 50 gelagert, die ebenfalls mittels dieses Flansches unabhängig von der Muffe 46 in axialer Richtung verschoben werden kann, indem der gleichfalls in der Figur nicht dargestellte Gesehwin- digkeitshebel betätigt wird. Die Muffe 49 ist ebenfalls unter Zwischenschaltung der zur Muffe 54 gleichachsigen Feder 53 axial im Sinne der Pfeile 51, 52 gleitbar auf der zylindrischen Oberfläche 48 gelagert. Ein Zugglied 80 verbindet die Teile 53 und 54 und ist mit einem Schlitz 82 versehen, in dem ein Zapfen 81 gleitet, der mit der Scheibe 54 bzw. 53 verbunden ist. Die Scheibe 54 wird daher, obwohl sie unter der Einwirkung der Feder 53 steht, im Sinne des Pfeiles 52 durch die Muffe 50 mitgenommen.
Die Muffe 46 besitzt an ihrem dem Rad 10 zugekehrten Ende Vorsprünge, an deren Enden Lageraugen 55 vorgesehen sind, wie im unteren Teil der Fig. 2 ersichtlich ist. Diese Fortsätze erstrecken sich durch Öffnungen 61 in der Scheibe des Rades 10 und sind gelenkig mit kurzen Stangen 56 verbunden, deren andere Enden an von diesen Stangen betätigten Stangen 57 angelenkt sind, welche in radial auf der Scheibe des Rades 10 angeordneten Führungen 58 geführt sind. An den der Drehachse zugekehrten Enden dieser Stangen 57 sind prismatische Klötze 59 vorgesehen, deren der Welle 1 zugekehrte Flächen mit Gewinde versehen sind. Diese Klötze 59 sind in ihrer Bewegung von und zu der Welle 1 durch radiale Führungen 60 geführt, die an der Scheibe des Rades 10 angeordnet sind.
Es sind drei solche Klötze unter 1200 angebracht, und diese Klötze greifen in Schraubengänge 62 an der Welle 1 ein, wenn die Muffe 46 im Sinne des Pfeiles 51 bewegt wird. Durch diesen Schraubeneingriff wird ein Druck auf das Rad 10 in der Richtung des Pfeiles 52, d. h. im Sinne des Einrückens der Reibungskupplung 41-44, ausgeübt, wenn die Welle 1 sich relativ zum Rad 10 dreht. Das Einrücken der Kupplung 41-44 erfolgt über eine Gruppe von elastischen Elementen, deren Zahl der Anzahl der Geschwindigkeitsstufen entspricht, welche für die vom Motor angetriebene Vorrichtung vorgesehen sind. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführrungsbeispiele wurde diese Zahl mit 3 angenommen.
Diese drei elastischen Elemente 63, 64, 65 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind : a) der von diesen Elementen ausgeübte Höchstdruck ist stets derselbe, unabhängig davon, ob er von einem, zwei oder allen drei Elementen ausgeübt wird, b) der Weg, den das Rad 10 und der mit diesem verbundene zylindrische Kupplungskörper zurücklegen müssen, ändert sich von einem Maximalwert zu einem Minimum je nach den Arbeitsbedingungen der Vorrichtung.
Die drei elastischen Elemente 63,64, 65 sind becherförmig gestaltet. Jedes dieser Elemente gleitet in axialer Richtung im Inneren des andern Elementes und alle drei in der zylindrischen Innenhöhlung 67 des Kupplungskörpers 41. Die Elemente 63-65 werden von dem Rad 10 bei der Drehung mitgenommen, u. zw. mit Hilfe von Nuten, die mit auf der Nabe des Rades 10 angeordneten Rippen 66 im Eingriff stehen.
Die Längen der zylindrischen Teile der drei Elemente sind abgestuft, so dass jedes folgende kürzer ist als das vorhergehende. Die senkrecht zur Achse stehenden Teile dieser Elemente sind mit vorspringenden elastischen Zungen 63', 64', 65'versehen, wobei die Zungen der verschiedenen aneinandergereihten Elemente gegeneinander versetzt sind. Die Zunge 65'liegt am Boden des Elementes 64, die Zunge 64' am Boden des Elementes 63 an, und die Zunge 63'liegt auf dem ersten Kupplungselement 44. Wenn die Kupplung gelöst ist, befinden sich die Ränder der zylindrischen Teile der Elemente 63-65 alle in derselben zur Drehachse senkrechten Ebene (Fig. 2).
Der Körper der Scheibe 54 trägt an seinem dem Rad 10 zugekehrten Ende Fortsätze, die durch Öffnungen 61 in der Scheibe des Rades 10 hindurchtreten und an deren Enden auch Lageraugen 68 angeordnet sind, die gelenkig mit Betätigungsstangen 70 verbunden sind. Die andern Enden dieser Stangen 70 sind an Gleitstücke 71 angelenkt, deren Entfernung von der
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Welle 1 durch diese Stangen gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck sind die Gleitstücke 71 in radialen Führungen gelagert, die von der Scheibe des Rades 10 getragen sind. Die Gleitstücke und die dazugehörigen Teile sind dreifach vorhanden und gegeneinander um 120 und gegen die früher beschriebenen Teile 57-61 versetzt.
Die Gleitstücke 71 tragen Vorsprünge 73, die die Scheibe des Rades 10 durch Öffnungen 74 durchsetzen und gegen den zylindrischen Rand der Elemente 63-65 gerichtet sind. Diese Vorsprünge sind derart bemessen, dass sie nur gegen den zylindrischen Rand des Elementes 65 gedrückt werden, wenn die Gleitstücke gegen die Welle 1 zu geschoben sind, aber auf die Ränder der beiden elastichen Elemente 65 und 64 drücken, wenn sie sich in der Mittellage ihres Weges befinden, und auf den Rand aller drei Elemente 65,64, 63 drücken, wenn sie sich in ihrer äussersten Stellung befinden.
Aus dem Vorhergesagten ergibt sich, dass, falls die Muffen 49 und 54 in der Richtung des Pfeiles 51 in die äusserste Stellung gebracht worden sind, wenn also die Gleitstücke 71 an dem gegen die Welle 1 gerichteten Ende ihres Weges stehen und die Vorsprünge 73 nur gegen den Rand des einen elastischen Elementes 65 drücken, die Bewegung des Rades 10 im Sinne des Pfeiles 52 auf die Scheiben 44 über alle drei elastischen Elemente 63,64, 65 wirkt. Infolgedessen ist zur maximalen Deformation und daher zur grössten Wirkung der elastischen Zungen 65', 64'und 63'ein Weg erforderlich, der gleich ist der Summe der elastischen Durchbiegungen dieser elastischen Elemente.
Wenn dagegen durch eine teilweise Verstellung der Muffen 49 und 54 eine Zwischenstellung der Gleitstücke 71 erzielt wird, drücken deren Vorsprünge 73 gleichzeitig gegen die Ränder der Elemente 65 und 64, und die Übertragung des Druckes auf die Scheiben 44 erfolgt lediglich unter Zwischenschaltung der elastischen Zungen 64'und 63', so dass derselbe Druck wie früher erzielt wird, jedoch bei einem Weg des Rades 10, der zwei Drittel des Weges im früheren Falle entspricht. Wenn schliesslich die Muffen 49 und 54 soweit als möglich im Sinne des Pfeiles 52 verstellt sind, wirken die Vorsprünge 73 der Gleitstücke 71 gleichzeitig auf die Ränder aller drei zylindrischen Körper 65,64 und 63, und der Schub wird auf die Scheiben 44 lediglich unter Zwischenschaltung der elastischen Zungen 63'übertragen.
Es ist dann bei gleicher Wirkung wie früher der Weg des Rades 10 nur ein Drittel des im früheren Falle erforderlichen.
Während des Geschwindigkeitswechsels gestattet die geschilderte Vorrichtung die Ausnutzung der auf die Gleitstücke 71 wirkenden Fliehkraft, da diese Kraft bei gespannter Feder 53 die Gleitstücke 71 nach aussen zu drängen sucht, d. h. dass, wie es erwünscht ist, das Einkuppeln der Kupplung 41-44 rascher erfolgt, wenn von einer Geschwindigkeitsstufe zur andern übergegangen wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Einrichtung gemäss Fig. 1, doch ist auch das Arbeiten der elastischen Elemente 63,64, 65 zu berücksichtigen.
Um vom Stillstand bei laufendem Motor anzufahren, wird folgendermassen vorgegangen : Wenn man unmittelbar die direkte Kupplung einkuppeln will, also in dem vorstehend beschriebenen Beispiel die dritte Geschwindigkeit in Eingriff bringen will, so ist offensichtlich die längste Anfahrzeit erforderlich. Zu diesem Zweck wird die Muffe 50-54 soweit als möglich im Sinne des Pfeiles 51 verstellt, so dass die Gleitstücke 71 sich in der Stellung befinden, in welcher sie der Welle 1 am nächsten sind. In dieser Stellung können sie nur auf das Element 65 wirken und in der Folge auf alle drei Gruppen von elastischen Elementen 65', 64', 63', die auf diese Weise in Serie geschaltet sind.
Es ist ersichtlich, dass dann zur Erzielung des zum Einkuppeln der Kupplung 41-44 notwendigen Druckes die grösste axiale Verschiebung des Rades 10 erforderlich ist, was dadurch erreicht wird, dass die mit Gewinde versehenen Klötze 59 mittels der Muffe 46 gegen den Gewindeteil 62 der Welle 1 gedrückt werden.
Will man aus dem Stillstand bei laufendem Motor mit der zweiten Geschwindigkeit anfahren, so verschiebt man die Gleitstücke 71 derart, dass sie mit ihren Vorsprüngen 73 auf die beiden elastischen Elemente 65 und 64 drücken können. In diesem Falle ist, um den zum Einkuppeln der Kupplung 41-44 notwendigen Druck zu erzielen (bei gleicher Höhe dieses Druckes wie im früheren Falle), ein kleinerer axialer Weg des Rades 10 erforderlich, u. zw. genau zwei Drittel der im früheren Falle erfolgenden Verschiebung.
Wenn schliesslich, ebenfalls bei laufendem Motor, mit der ersten Geschwindigkeit angefahren werden soll, so sind die Gleitstücke 71 nach aussen zu verstellen, so dass sie auf alle drei Elemente 65,64, 63 einwirken können und zur Erzielung des zum Einkuppeln der Kupplung 41-44 erforderlichen Druckes (von derselben Höhe wie bei den beiden früheren Fällen) die kleinste axiale Verschiebung des Rades 10 hinreicht, u. zw. ein Drittel der Verschiebung im ersten und die Hälfte der Verschiebung im zweiten Falle.
Diese verschiedenen Stellungen der Klötze 71 und ihrer Verbindungsglieder 73 für die verschiedenen Geschwindigkeiten werden im Gleichlauf mit den verschiedenen entsprechenden Stellungen des Geschwindigkeitswechselhebels eingenommen. Die Mittel zur Herstellung dieses Gleichlaufes zwischen dem Geschwindigkeitwechselhebel und den Teilen 71 bzw. den mit diesen verbundenen Organen können in beliebigen Anordnungen mit Zugstangen od. dgl. bestehen und sind als nicht zur Erfindung gehörend in der Zeichnung nicht dargestellt.
Falls der Geschwindigkeitswechsel erfolgen soll, während die Welle 1 mit derselben Geschwindigkeit umläuft wie die Welle 2, so müssen mittels des Kupplungshebels die mit Gewinde versehenen Klötze 59 von dem Gewindeteil 62 der Welle 1 entfernt werden. Es erfolgt dann durch die elastischen Elemente 63', 64'und 65'eine Verschiebung des Rades 10 in der Richtung des Pfeiles 51, und gleichzeitig werden die
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Gleitstücke 11 durch die auf sie wirkende Fliehkraft nach aussen gedrängt, wodurch die Feder 53 zusammengepresst wird, derart, dass bei neuerlicher Verschiebung des Rades 10 die Fortsätze 73 der Teile M gleichzeitig auf die elastischen Elemente 65 und 64 drücken, oder sogar auf alle drei Elemente 65, 64,63,
wenn es sich um grosse Winkelgeschwindigkeiten handelt Die beschriebene Wirkungsweise erfolgt somit in Abhängigkeit sowohl von der Grösse der Fliehkraft als auch von der gewählten Geschwindigkeitsstufe.
Mit Rücksicht auf die axiale Beweglichkeit des Rades 10 ist die Verzahnung des Ritzels 8 breiter als die des Rades 10 oder umgekehrt. Die Zähnezahlen der Räder 7, 8, 9 und 10 entsprechen auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 denselben Bedingungen, die früher aufgestellt worden sind, um die an Hand der Fig. 1 erläuterte Wirkungsweise zu erzielen.
Obwohl aus Gründen der Darstellungsweise die Erfindung an Hand der vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert wurde, ist es klar, dass dieselbe auf viele verschiedene Arten verwirklicht werden kann. Es können z. B. die Zähnezahlen der Räder verschieden gewählt werden, wobei jedoch die eingangs angegebenen Grundsätze erfüllt sein müssen. Es kann ferner die Scheibe 1'1 mit der Welle 1 unter Zwischenschaltung einer Freilaufeinrichtung verbunden sein, die Kraft nur in einer Richtung überträgt, wobei Mittel vorgesehen sein können, um diese Einrichtung nach Wunsch durch Sperrung unwirksam zu machen. Auch die Reibungskupplung kann von verschiedener Bauart sein, und es kann die treibende und getriebene Welle vertauscht sein usw. Alle diese Abänderungen fallen in den Rahmen der Erfindung.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Selbsttätige Reibungskupplung (16, 17 Fig. 1, 42-44 Fig. 2), dadurch gekennzeichnet, dass
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