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Selbsttätig wirkende, durch Fliehkraft betätigte Kupplung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätig wirkende Kupplung für Kraftfahrzeuge, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl durch Fliehkraft und auch unabhängig davon betätigbar ist.
Bei Motorfahrzeugen wurden bereits verschiedene Arten von durch Fliehkraft betätigten Kupplungen vorgeschlagen, deren Wirkungsweise von der Drehzahl des Motors derart abhängig ist, dass es beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl zum automatischen Einrücken der Kupplung und beim Absinken der Drehzahl unter ein festgesetztes Mass zu deren Ausrücken kommt. Nachdem der Bereich der Drehzahlen, in dem es zum automatischen Einrücken der Kupplung kommt, sehr eng ist, taugt ein Fliehkraftregler allein nicht für die Betätigung der Kupplung und es wird zusätzlich noch eine Vorrichtung vorgesehen, die das Ausrücken der Kupplung und ihr Einrücken auch ausserhalb des festgesetzten Drehzahlbereiches ermöglicht.
Dabei wurden auch Kupplungen vorgeschlagen, die das Festhalten der Fliehkraftgewichte ermöglichen, so dass die Kupplung nicht einrückt, auch wenn die festgesetzte Drehzahl überschritten worden ist.
Ihr Nachteil besteht darin, dass die Fliehkraftgewichte lediglich dann festgehalten werden können, wenn die Kupplung ausgerückt ist und dass die automatisch eingerückte Kupplung über den festgesetzten Bereich hinaus nicht ausgerückt werden kann.
Es sind weiters Konstruktionen bekannt, bei denen zwei zusammenwirkende Kupplungen verwendet werden. Eine wird durch ein Fliehkraftgewicht und die andern durch einen Hand-oder Fusshebel betätigt.
Diese Konstruktionen ermöglichen die Aus-und Einrückung der Kupplungen unabhängig von den Fliehkraftgewichten in allen Drehzahlbereichen, sie sind jedoch in ihrer Herstellung kostspielig, da sie praktisch aus zwei selbständigen Kupplungen bestehen.
Die verwendeten Fliehkraftkupplungen einfacher Ausführung haben die Fähigkeit, den antreibenden und den angetriebenen Kupplungsteil beim Übertragen des Drehmomentes vom antreibenden zum angetriebenen Teil, jedoch nicht umgekehrt zu kuppeln, so dass sie sich dazu eignen, das Drehmoment vom Motor in der Richtung zum Getriebe der angetriebenen Räder zu übertragen, jedoch nicht fähig sind, das Drehmoment von den angetriebenen Rädern in der Richtung zum Motor zu übertragen. Dadurch ist ein Andrehen des Motors von Seiten der angetriebenen Räder oder das Bremsen mittels des Motors ausgeschlossen.
Dieser Mangel wird bei einigen Bauarten durch eine besondere Vorrichtung mit einem selbständigen Betätigungsorgan beseitigt, durch den die Fliehkraftgewichte auseinandergespannt werden, so dass das Einrücken der Kupplung eintritt, wenn das Drehmoment vom angetriebenen auf den antreibenden Kupplungsteil übertragen werden soll. Der Nachteil dieser Konstruktionen beruht darin, dass die Kupplung in diesem Falle nicht automatisch betätigt wird, sondern zuerst eine selbständige Vorrichtung ein-und dann wieder ausgeschaltet werden muss.
Bei der früher beschriebenen Konstruktion, die aus zwei zusammenwirkenden Kupplungen besteht, wird dieser Mangel durch eine Freilaufkupplung beseitigt, die zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Kupplungsteil bzw. zwischen dem durch den Fliehkraftregler betätigten Kupplungsteil und dem unabhängig davon betätigten Kupplungsteil eingelegt ist.
Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel zu vermeiden und eine automatisch wirkende Kupplung zu schaffen, die einfacher und billiger ist als die bisher bekannt gewordenen Konstruktionen.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass die Kupplung aus einer Andruckscheibe besteht, die begrenzt gegen eine weitere Andruckscheibe mittels Federn verstellbar und mit Hilfe einer an sich
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bekannten Ausrückvorrichtung wieder lösbar ist, wobei die Andruckscheibe drehbar mit dem von der Antriebswelle angetriebenen Zahnrad verbunden und in Richtung zur Andruckscheibe axial begrenzt umstellbar ist, u. zw. einerseits über einen vorzugsweise aus Kugeln sowie Schrägbahn bestehenden Fliehkraftregler und anderseits über eine an der Antriebswelle des Wechselgetriebes vorgesehene Überholkupplung. be- stehend z.
B. aus einem an der Antriebswelle angebrachten Klauenkranz und einem weiteren auf diese Welle in Drehrichtung frei bewegbaren Gegenklauenkranz, der unter der Wirkung einer an der Andruckscheibe befestigten Bremsscheibe steht, so dass bei rückläufiger Kraftübertragung in Richtung von der Antriebswelle des Wechselgetriebes zum Motor die Andruckscheibe gegen die andere Andruckscheibe axial verschoben wird.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist die Verschiebung der durch den Fliehkraftregler betätigbaren Andruckscheibe einerseits durch die an die Innenfläche der äusseren Trommel anliegenden Fliehkraftgewichte und anderseits durch die an die Anschlagscheibe anliegende Überholkupplung begrenzt und gleich der Verschiebung, die zum festen Andrücken der Lamelle bzw. der Lamellen mit den Andrückscheiben, vergrössert um den Teil der gesamten axialen Verschiebung der ändern Andruckscheibe durch die Ausrückvorrichtung erforderlich ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Kupplung mit mehreren Mitnahmelamellen, Fig. 2 einen Teil einer Andruckscheibe, Fig. 3 einen Teil der Überholkupplung in Form von zwei Klauenkränzen im abgewickelten Zustande, Fig. 4 die Bremse des beweglichen Teiles der Überholkupplung und Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Kupplung mit einer Mitnahmelamelle.
Die Kupplung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht aus einem von der Motorwelle entweder mittels Kette oder Zahnrades angetriebenen Zahnrad l, an dem die äussere Trommel 2 befestigt ist, in die die Lamellen 3 axial frei verschiebbar eingelegt sind, die in Ausschnitte der äusseren Trommel 2 einfallen und mit ihr drehbar sind. Zwischen den Lamellen 3 und dem Zahnrad 1 ist in die äussere Trommel 2 die Andruckscheibe 4 eingelegt, die in der Mitte eine Öffnung hat, durch die die Antriebswelle 5 des Wechselgetriebes mit Spiel hindurchgeht. Das Zahnrad 1 ist mit seiner Nabe 6 frei drehbar auf der Antriebswelle 5 des Wechselgetriebes gelagert.
Auf der Antriebswelle 5 befindet sich ein Sperrad. das aus dem mit der Antriebswelle 5 fest verbundenen Teil 7 und aus dem auf der Antriebswelle 5 frei drehbar. und verschiebbar gelagerten Teil 8 besteht. Auf den Teil 8 wirkt die Bremse, die mit der Andrückscheibe 4 fest verbunden ist. Zwischen der Andrückscheibe 4 und dem Zahnrad 1 ist am Zahnrad 1 die Abstützscheibe 10 mit geeignet geformten radialen Bahnen der Kugelgewichte 11 befestigt. Am Ende der Antriebswelle 5 ist die innere Trommel 12 befestigt, auf der die Lamellen 13 axial frei verschiebbar gelagert sind, die in die Ausschnitte der inneren Trommel 12 eingreifen, so dass sie mit ihr drehbar sind. Auf der inneren Trommel 12 ist vor den Lamellen 13 die Andrückscheibe 14 aufgeschoben, die mit Ausschnitten 15 versehen ist, durch welche Vorsprünge 16 der inneren Trommel 12 hindurchgehen.
Die Andrückscheibe 14 wird mittels der Federn 17, der Stifte 18, der Unterlagscheiben 19 und der Schalen 20 gegen die Andrückscheibe 4 gedrückt. Gegen die Wirkung der Federn 17 wird die Andrückscheibe mittels einer bekannten Ausrückvorrichtung, 21, 22, 23 verschoben. Der Vorschub der Andrückscheibe 14 in der Wirkungsrichtung der Federn 17 ist durch Anschlag 24 an der inneren Trommel 12 begrenzt. Der Vorschub der Andrückscheibe 4 ist einerseits durch eine Scheibe 25 und anderseits durch das Anliegen der Kugelgewichte 11 an der inneren Fläche 35 der äusseren Trommel 2 begrenzt. Die Andrückscheibe 4 und die Abstützscheibe 10 sind mit Vorsprüngen 26 versehen, zwischen denen sich die Zugfedern 27 befinden.
Die Kupplung wird normalerweise durch die Wirkung der Kugelgewichte 11 gekuppelt, die durch die Fliehkraft radial verstellt werden. Bis zu dem vorher festgesetzten Bereich der Drehzahlen rufen die Gewichte 11 eine geringere Fliehkraft hervor als die Zugkraft der Federn 21, so dass einstweilen die axiale Umstellung der Andruckscheibe nicht stattfindet. Beim Überschreiten dieses Bereiches rufen sie eine grö- ssere Kraft als die Andruckkraft der Federn 27 hervor, so dass sich die Andruckscheibe 4 axial derart verstellt, dass sie die Lamellen 3 und die Lamellen 13 an die Andruckscheibe 14 drückt und dadurch die Kupplung kuppelt. Der axiale Vorschub der Andruckscheibe 4 ist durch das Anliegen der Kugelgewichte 11 an die innere Fläche 35 der äusseren Trommel 2 begrenzt.
Die Bahn dieses Vorschubes ist derart festgesetzt, dass die Lamellen 3 und 13 in feste Berührung mit beiden Andruckscheiben 4 und 14 gelangen und der ganze Satz der Lamellen 3 und 13 einschliesslich der Andruckscheiben 4 und 14 sich axial um ein bestimmtes Mass vom Anschlag 24 verschoben hat, welches Mass einem Teil des axialen Vorschubes der Andruckscheibe 14 bei ihrer axialen Umstellung durch die Ausrückvorrichtung 21, 22, 23 gleich ist. Dieser axiale Vorschub des ganzes Satzes der Lamellen 3, 13 mit den Andruckscheiben 4. 14 ist aus dem Grunde
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notwendig, dass auch bei Abnützung der Lamellen eine verlässliche Kupplung stattfindet.
Aus diesem Grunde ist die auf die Andruckscheibe 4 wirkende axiale Komponente der durch die Kugelgewichte 11 hervorgerufenen Fliehkraft grösser als die Kraft der Feder 17, ihre Bahn jedoch durch den Anschlag 35 der Kugelgewichte 11 begrenzt. Dadurch ist sichergestellt, dass die auf die Lamellen einwirkende Andruckkraft nach erfolgter Kupplung konstant ist und durch die Kraft der Federn 17 bzw. 32 gegeben ist. Die Ausrückung der Kupplung erfolgt, sobald die Drehzahl des Motors und damit des Zahnrades 1 unter das festgesetzte Mass herabsinkt, wobei durch Wirkung der Federn 27 die Gewichte 11 in der Richtung zur Achse der Kupplung zurückgedrückt werden, wodurch die Kupplung zwischen den Andruckscheiben 4,14 und den Lamellen 3,13 gelöst wird.
Ist die Kupplung eingerückt, so kann sie wann immer durch Einwirkung einer unabhängigen Kraft auf die Ausrückvorrichtung 21,22, 23 ausgekuppelt werden, da sich die Andruckscheibe 14 von den Lamellen 3, 13 und der Andruchscheibe 4 insoweit entfernt, dass auch dann, wenn die Andruckscheibe 4 in ihre äusserste durch Anschlag begrenzte Stellung verschoben wird, ein Einrücken der Kupplung nicht erfolgt. Soll das Drehmoment in der Richtung vom Wechselgetriebe auf das Zahnrad 1 übertragen werden, so wird die Kupplung folgendermassen eingerückt :
Die Antriebswelle 5 des Wechselgetriebes dreht sich samt dem Teil 7 des Zahnrades relativ schneller gegenüber dem Teil 8 des Sperrades, der durch die Bremse 9 gebremst wird.
Dadurch erfolgt eine axiale Verschiebung des Teiles 8 des Sperrades, der die Andruckscheibe 4 in gleicher Weise wie der Fliehkraftregler verschiebt und die Kupplung einrückt. Die axiale Verschiebung ist durch die Anschlagscheibe 25 begrenzt, welche die Verschiebungsbahn der Andruckscheibe 4 ebenso begrenzt wie die innere Fläche 35 der äusseren Trommel 2 beim Fliehkraftregler.
Sobald eine relative Änderung der Winkelgeschwindigkeiten der Welle 5 und der Andruckscheibe 4 in entgegengesetzter Richtung eintritt, hört das Sperrad auf, die axiale Kraft zu entwickeln und die Kupplung wird ausgekuppelt. Die vom Sperrad entwickelte axiale Kraft ist ebenso wie beim Fliehkraftregler grösser als die Andruckkraft der Federn 17 und es tritt gleicherweise die Verschiebung des ganzes Satzes der Lamellen 3, 13 mit den Andruckscheiben 4,14 ein.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist an Stelle des Satzes der Lamellen 3,13 lediglich eine Scheibenlamelle 28 angeordnet, die in der Drehrichtung fest, aber axial verschiebbar auf der Antriebswelle 3 des Wechselgetriebes gelagert ist. Die Andruckscheibe ist in diesem Falle in der Drehrichtung fest, aber axial verschiebbar mit der Trommel 29 verbunden, die mit dem Schwungrad 30 des Motors fest verbunden ist. Die Andruckscheibe 4 ist gleicherweise wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet. Die Andruckscheibe 14'wird in den Eingriff mit der Lamelle 28 durch Federn 32 gedrückt, die an der Platte 33 abgestützt sind. Die Ausrückvorrichtung der Andruckscheibe 14'ist der Hebel 34. Der Anschlag der Andruckscheibe 14'ist durch den Vorsprung 31 an der inneren Fläche der Trommel 29 ausgebildet.
Der Unterschied gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform beruht weiter darin, dass die Andruckscheibe 14'und die Scheibe 4 beide in der Drehrichtung mit dem antreibenden Kupplungsteil fest verbunden sind. Die Abstützscheibe 10 ist im Ausführungsbeispiel direkt durch eine geeignet geformte Wand des Schwungrades 30 ausgebildet. Beim ersten Ausführungsbeispiel kann sie ebenfalls direkt durch die Wand des Zahnrades 1 gebildet sein.
An Stelle der Kugelgewichte 11 kann jeder bekannte Fliehkraftregler, der in axialer Richtung wirksam ist, angewendet werden. Anstatt des Sperrades 7,8 kann eine andere bekannte Überholkupplung verwendet werden, die in axialer Richtung in Abhängigkeit von den relativen Änderungen der Winkelgeschwindigkeiten des festen und des verschiebbaren Teiles wirkt.
PATENTANSPRÜCHE : 1.. Selbsttätig wirkende Kupplung für Kraftfahrzeuge, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl durch Fliehkraft und auch unabhängig davon betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Andruckscheibe (14 bzw. 14') besteht, die begrenzt gegen eine weitere Andruckscheibe (4) mittels Federn (17 bzw. 32) verstellbar und mit Hilfe einer an sich bekannten Ausrückvorrichtung (21,22, 23 bzw.
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