Automatische Kupplungseinrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine automati sche Kupplungseinrichtung mit Mitteln zur Steuerung des von einer Antriebswelle eines Motors, etwa eines Verbrennungsmotors in einem Automobil, Motorrad, Motorvelo oder dergleichen, auf eine getriebene Welle übertragenen Drehmomentes.
Die Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors ist im allgemeinen abhängig von der Drehzahl des Motors, wobei die optimale Ausgangsleistung nor malerweise innerhalb eines relativ beschränkten Dreh zahlbereiches erhalten wird. Fahrzeugtransmissionen besitzen üblicherweise eine handbetätigte oder auto matisch betätigte Kupplung, um das Antriebsdreh moment des Motors auf das Getriebe progressiv zu übertragen, ohne den Motor plötzlichen übermässigen Belastungen zu unterwerfen, wodurch seine Drehzahl herabgesetzt und er zum Stillstand kommen oder an Leistung verlieren würde.
Automatische Kupplungen sind üblicherweise recht komplizierte und komplexe Einrichtungen. Eine der einfachsten davon ist die automatische Zentri- fugalkupplung, bei welcher das übertragene Dreh moment in enger Beziehung mit der Drehzahl des Motors steht. Die Arbeitsweise dieser letzteren Art von Kupplung ist jedoch unabhängig von Änderun gen in der Drehmomentbelastung, die auf die Kraft übertragung infolge Verzögerungskräfte, so z. B. wenn das Fahrzeug aus dem Stand beschleunigt oder wenn das Fahrzeug während der Fahrt von einem flachen Strassenabschnitt auf einen ansteigenden Abschnitt hinüber wechselt, wirken kann.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine auto matische Kupplung zu schaffen, die von einfacher und dauerhafter Konstruktion ist und bei welcher das übertragene Drehmoment in Abhängigkeit der auf die Fahrzeugkraftübertragung wirkenden Ände rungen in der Drehmomentbelastung gesteuert ist.
Dieser Zweck wird bei einer automatischen Kupp lung der eingangs erwähnten Art erreicht durch eine Reibplattenkupplung, eine Nabenhülse, die unter einer axialen Vorspannkraft steht, um die Reib platten der Kupplung miteinander in Eingriff zu pres sen, und die mit einem auf der getriebenen Welle drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordneten Druckring verschraubt ist, und einen federnden Kör per, wie z.
B. eine Feder, zur Erzeugung einer An triebsverbindung zwischen der Nabenhülse und der angetriebenen Welle, wobei die Anordnung derart ist, dass eine Deformation des federnden Körpers infolge Drehmomentbelastung eine Relativdrehung und eine entgegengesetzte Axialverschiebung zwischen der Nabenhülse und dem Druckring ermöglicht, und wobei die Axialbewegung oder Stellung des Druck ringes auf der angetriebenen Welle steuerbar ist, um die Stellung und Axialbewegung der Nabenhülse rela tiv zu den Reibungsplatten der Kupplung fest zulegen und das dadurch übertragene Drehmoment zu steuern.
In der beiliegenden Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kupp lungseinrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2, 3, 4, 5, 8, 10, 11, und 12 Vertikal schnitte durch weitere bzw.
modifizierte Ausführungs formen der Kupplungseinrichtung, Fig. 6 und 7 Teile des Betätigungsmechanismus einer Kupplungseinrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 9 einen Vertikalschnitt eines modifizierten Antriebsritzels für eine Kupplungseinrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 13 eine Ansicht eines Ausschnittes im Schnitt eines modifizierten Teiles der Kupplungs einrichtung gemäss Fig. 12 und Fig. 14 eine Endansicht eines Teiles der in Fig. 12 gezeigten Kupplungseinrichtung.
Die in Fig. 1 gezeigte Kupplungseinrichtung ist zum Einbau in ein Motorrad bestimmt; mit 1 ist die Kurbelwelle der Maschine und mit 2 das Antriebs ritzel am Ende der Kurbelwelle bezeichnet. 3 ist die Gegenwelle eines Getriebes, in welchem ein Antriebs zahnrad 4 auf einer Welle 3 mit dem Ritzel 2 in Eingriff ist. Zwischen dem Antriebszahnrad 4 und der Gegenwelle 3 ist eine Kupplung angeordnet.
5 ist das Kupplungsgehäuse, das am Antriebs zahnrad 4 befestigt ist und das mit Antriebsscheiben 7 versehen ist, die in Axialnuten 6 eingreifen, so dass sie axial verschiebbar und als Ganzes drehbar sind. Zwischen den entsprechenden Antriebsscheiben 7 sind getriebene Platten 8 angeordnet, die in Axialnuten 9' einer Nabenhülse 9 befestigt sind, so dass sie axial verschiebbar und ebenfalls gemeinsam drehbar sind. Es handelt sich somit um eine übliche Mebrscheiben- kupplung.
Die Nabenhülse 9 ist normalerweise an der Ge genwelle 3 befestigt. Im vorliegenden Fall ist in einem Innenkern ein Muttergewinde vorgesehen, das auf einen Gewindeteil der Welle 3 aufgeschraubt ist. Der Gewindeteil dieser Welle ist durch eine Schub schraube 10 gebildet, die nicht fest mit der Gegen welle 3 verbunden, sondern gegenüber dieser axial verschiebbar, jedoch zusammen mit ihr drehbar ist. Mit 11 ist eine Keilnut in der Gegenwelle 3 bezeich net. 12 ist ein Keil für die Schubschraube 10; der in der Keilnut 11 axial verschiebbar ist.
Die Druckkraft zur Betätigung dieser Kupplung wird durch eine Zugdruckfeder 13 aufgebracht. Diese Feder 13 drückt gegen die Schraube 10 und somit indirekt gegen die Nabenhülse 9; wodurch die An triebsscheiben 7 und die getriebenen Platten 8 satt gegeneinander gepresst werden.
Die Schraubenkupplung 14 der Nabenhülse 9 und die Schubschraube 10 bewirken, dass die Nabenhülse 9 entgegen der Druckrichtung der Feder 13 axial verschoben wird, wenn die Nabe 9 in Antriebsrichtung des Antriebszahnrades 4 bewegt wird. Wenn die An triebsrichtung dem Uhrzeigersinn entspricht (Ansicht von rechts in der Zeichnung), besitzt die Schrauben kupplung ein im Gegenuhrzeigersinn verlaufendes Gewinde.
Am Ende der Gegenwelle 3 ist ein Halter 15 befestigt. Eine Schraubenfeder 16 ist mit ihren beiden Enden 16' und 16" zwischen die Nabe 9 und den Halter 15 eingespannt. Die Feder 16 könnte auch die Rolle der Gruggfeder 13 übernehmen.
Bei einer Kupplung der beschriebenen Art wird das Drehmoment des Antriebszahnrades 4 durch die Reibplatten der Nabenhülse 9 und über die Feder 16 der Gegenwelle 3 übertragen. Tritt an der Welle 3 ein Widerstand auf, wird die Feder 16 verwunden und die Nabenhülse 9 bezüglich des Halters 15 in Antriebsrichtung verschoben, d. h. die Hülse 9 wird bezüglich der Gegenwelle 3 bzw. der Schubschraube 10 in Antriebsrichtung verschoben. Wie erwähnt, wird die Hülse 9 das zwischen den Platten übertragene Drehmoment herabsetzen und die Elemente 7 und 8 entgegen der Druckkraft auseinander beheben.
Je grösser die an der Welle 3 auftretende Widerstands kraft ist, um so weiter auseinander werden die Platten 7 und 8 bewegt und um so geringer wird das über tragene Drehmoment. Fällt der Widerstand vollstän dig weg, so werden die Platten 7 und 8 durch die Druckfeder wieder gegeneinander gepresst.
Erfolgt z. B. während der Fahrt eine Beschleuni gung des Fahrzeuges, wenn die Maschine beschleunigt wird, wird der Beschleunigungswiderstand des Fahr zeugkörpers auf die Gegenwelle übertragen, und die Kupplung wird ausgerückt. Wenn die Kupplung ausser Eingriff ist, wird die Maschine unter kleiner Last be schleunigt, so dass die Drehzahl rasch erhöht werden kann und die Leistung entsprechend steigt. Da beim Wiedereingreifen der Kupplung eine grössere Leistung zur Beschleunigung zur Verfügung steht, sind zweck mässig Massnahmen getroffen, um eine rasche Be schleunigung zu erreichen.
Da das übertragene Drehmoment vom entgegen stehenden Widerstand abhängt, können Schwingungen auftreten, wobei die Kupplung durch den Beschleuni gungswiderstand ausser Eingriff kommt, während bei ausgerückter Kupplung der Beschleunigungswider stand wegfällt und somit die Kupplung erneut einge rückt wird; darauf folgt ein erneutes Ausser-Eingriff- kommen der Kupplung durch den sich wieder einstel lenden Beschleunigungswiderstand. Solche extrem starken Schwingungen (Ein- und Auskupplung) kön nen jedoch in der Praxis nicht auftreten.
Die Kupp lung wird im Betrieb bei jeder Leistung, übertragenem Drehmoment und Widerstand einen Gleichgewichts zustand erreichen. Der Beschleunigungswiderstand nimmt zusammen mit der Beschleunigung ab, wobei der übertragene Drehmoment mit entsprechender Zunahme wieder erzeugt wird. Das heisst mit anderen Worten: der genannte Vorgang stellt sich während der Beschleunigung der Maschine ein, und die Dreh zahl der Maschine ergibt entsprechend eine höhere Leistung. Im vorangehenden wurde die allgemeine Arbeitsweise der Kupplung beschrieben, wobei Wider stände, wie sie bei der Beschleunigung auftreten, in den Mechanismus selbst zurückgeführt werden.
Wäh rend des Betriebes kann die Schubschraube 10 unter der Wirkung einer Stange 17 nicht in der Druck richtung der Feder 13 bewegt werden. Das Haupt merkmal der Erfindung liegt nun darin, dass die Stange 17 gegenüber dem Gleitteil 12 Spiel aufweist, so dass die Schubschraube 10 auf der Gegenwelle 3 gleiten kann.
Ein weiteres Problem ergibt sich aus folgendem: Es hat sich als unvorteilhaft erwiesen, dass eine De formation der Feder 16 zum Auseinanderbewegen der Druckplatten 7 und 8 führt. Beim Fortbewegen des Fahrzeuges entsteht eine dauernde Belastung in der Maschine. Um die Geschwindigkeit des Fahrzeug körpers konstant zu halten, ist eine besondere Kraft erforderlich. Diese Kraft muss bewirken, dass die R - nannte konstante Last im Sinne einer Verzögerung wirkt. Es ist deshalb eine Kraft notwendig, deren Grösse der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit an nähernd proportional ist.
Durch diese Kraft wird die Feder 16 zusätzlich deformiert und bewirkt dadurch eine Abnahme der Kupplungsdruckkraft. Daraus er gibt sich nun ein Gegensatz, in dem bei konstanter Geschwindigkeit die Kupplungskapazität bei hoher Geschwindigkeit kleiner wird als bei kleiner Geschwin digkeit. Dieser konstante Lastwiderstand darf somit das Drehmoment nicht verkleinern. Die Kupplung muss am Schleifen behindert werden. Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, diesen konstanten Lastwiderstand unwirksam zu machen.
Wie oben erwähnt, ist die Schubschraube 10 auf der Welle 3 verschiebbar. Wenn diese Schraube 10 ohne Begrenzung frei verschiebbar ist, dann ist die Verschiebung der Schraubenkupplung 14 zufolge De formation der Feder 16 nicht durch eine Verschie bung der Hülsennabe 9, sondern durch eine Ver schiebung der Schraube 10 in Druckrichtung be grenzt, und die Druckkraft, die durch die Feder 13 an den Reibplatten aufgebracht wird, bleibt unver ändert.
Nur wenn der Rücklauf (die Druckrichtung der Feder wird im folgenden als Rücklauf bezeichnet) der Schubschraube 10 durch die Stange 17 verhindert ist, wird beim Vorlauf (dem Rücklauf entgegenge- richtet) der Nabe eine grössere Verschiebung auf treten, so dass die Kupplung ausgerückt wird. Der Rücklaufweg der Schubschraube 10 wird so gewählt, dass es mit der Axialverschiebung der Schrauben kupplung 14 zusammenfällt; letztere ist durch die De formation der Feder 16 durch die genannte konstante Last bedingt. Nicht nur der Lastwiderstand des Fahr zeuges, sondern auch seine Expansion muss berück sichtigt werden. Handelt es sich um ein belastetes Fahrzeug, so ist natürlich auch die Gesamtlast grö sser.
Es ist nun vorteilhaft, einen verhältnismä ssig grossen Lastwiderstand dadurch unwirksam zu machen, dass schon bei der Bemessung solche Fahr zustände, wie Aufwärtsfahrt, mit berücksichtigt wer den. Ebenso wird ein geeigneter Sicherheitsfaktor mitkalkuliert.
Im Maximum kann theoretisch eine Last berück sichtigt werden, welche das Äquivalent zur Maschinen leistung darstellt. In diesem Fall würde jedoch der kleine Beschleunigungswiderstand geopfert. Es gibt in diesen Fällen keine Norm, da auch keine ent sprechende Norm für das Verhältnis zwischen Be schleunigung und Maschinenleistung besteht. Wird jedoch die Geschwindigkeitsuntersetzung so klein wie möglich genommen, d. h. ist das Getriebe so be messen, dass es die Maximalgeschwindigkeit zulässt, dann bleiben Strassenverhältnisse mit geringer Stei gung praktisch ohne Einfluss, ebenso die zulässige Maximallast.
Somit kann der Arbeitswiderstand der Kupplung, welcher das übertragende Drehmoment in Abhängig keit vom Widerstand an der Antriebsachse herab- setzt, bis zur Grösse des Beschleunigungswiderstandes gesteuert werden. Diese Grösse ist durch den Rück lauf der Schubschraube 10 gegeben. Ein praktisches Steuerverfahren besteht darin, dass zwischen den er wähnten Extremen ein Optimum gesucht wird, wie dies aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.
Da der Widerstand unter konstanter Last an nähernd proportional zur Drehzahl ist, ist es zweck mässig, dem Rücklaufweg der Schubschraube in Ab hängigkeit von der Drehzahl der Maschinenwelle oder der Fahrzeuggeschwindigkeit zu vergrössern.
Gemäss Fig. 3 ist an der Frontseite des Antriebs zahnrades eine bezüglich der Zentrifugalrichtung rückwärts geneigte Fläche 18 geschaffen, wobei Kugeln 20, welche durch Federn 19 zentripetal be lastet sind, gegen die geneigte Fläche 18 gedrückt werden. Die Schubschraube 10 wird gegen diese Kugeln 20 gedrückt, zu welchem Zweck ein Schub lager 21 vorgesehen ist. Mit zunehmender Drehzahl des Antriebszahnrades 4 werden die Kugeln 20 nach aussen bewegt, so dass der Rücklaufweg der Schub schraube 10 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebszahnrades 4, d. h. der Maschinenleistung ver grössert wird.
In Fig. 4 ist die Kupplung auf der Gegenwelle 3 montiert dargestellt. Die Rücklaufverschiebung der Kugeln 20 wird durch eine Schubstange 17 auf die Schubschraube 10 übertragen. Die Wirkungsweise der Kupplung entspricht jener bei maschinenseitig angeordneter Kupplung.
In beiden Fällen wird die Zentrifugal-Komponente an die Kugeln auf der geneigten Fläche übertragen, wenn diese der Druckkraft der Feder 13 ausgesetzt sind. Wenn somit die Kraft der Feder 19 kleiner ist als die genannte Komponente, wird sie die Kugeln in Zentrifugalrichtung nach aussen drücken. In die sem Fall ist die Anordnung zweckmässig so, dass auf die Kugeln und die geneigte Fläche eine starke Bremskraft wirkt und dass der Rücklauf der Kugeln etwas vor dem progressiven Rücklauf der Schub schraube 10 unter Wirkung des Lastwiderstandes er folgt. Beim Rücklauf der Schubschraube unter Wir kung des Lastwiderstandes wird die Schubschraube am Rücklauf gehindert.
Nach beendeter Beschleuni gung fallen die Kugeln zurück und werden durch die Federn 19 im Gleichgewicht gehalten, wobei auf die Kugeln selbst nur ihre eigene Zentrifugalkraft wirkt. Die Feder 19 muss eine grössere Kraft aus üben als die genannte Kraftkomponente, wobei die Kapazität der Kugeln möglichst gross gewählt werden muss; da jedoch die Zentrifugalkraft proportional zum Quadrat der Drehzahl ist, muss, um diese Be dingung in der Praxis einzuhalten, die geneigte Fläche so gekrümmt sein, dass sie nach hinten konisch ver läuft.
Es ist möglich, den Rücklaufweg der Schub schraube annähernd proportional zur Drehzahl zu halten, ohne Verwendung von Zentrifugalkräften. In Fig. 5 ist mit 22 eine Stehstange bezeichnet, die durch den Innenkern der Gegenwelle 3 ragt und an einem angesetzten Teil 23 mit dem Gleichteil 12 in Eingriff ist, so dass der letztere nach vorn ge stossen wird. Mittels eines Kugellagers 25 am vor deren Ende der Stellstange 22 steht eine Stellschraube 24 in Einriff, die in das Zentrum einer Kappe 26 des Kupplungsgehäuses 5 eingeschraubt ist. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Stell schraube 24 können die Stellungen der Stange 22 bzw. des Keiles 12 und der Schubschraube 10 in ge wissen Grenzen festgelegt werden.
Diese Schrauben kupplung 27 ist so gewählt, dass, wenn sie in der genannten Weise gedreht und verschoben wird, d. h. in Drehrichtung des Gehäuses 5 die Stellschraube 24 zurückgeschraubt werden kann. Eine Schraubenfeder 28 ist bei 28' und 28" zwischen die Kappe 26 und die Stellschraube 24 so eingespannt, dass sie auf die Stell schraube 24 eine Drehbewegung übertragen kann.
Durch die Stellschraube 24 ist ein Bremsglied 30 unter Zwischenlage einer Scheibe 29 festgehalten; das Bremsglied 30 ist nicht drehbar angeordnet, wäh rend eine Feder 31 als Druckglied dient.
Wenn eine Drehbewegung der Kappe 26 auf die Stellschraube 24 übertragen und durch das Brems glied 30 gebremst wird, dann wird die Feder 28 in Drehrichtung mitbewegt. Das Ausmass dieser Bewe gung ist annähernd proportional der Drehzahl. Wie oben erwähnt, wird diese Drehbewegung den Grad des Einschraubens der Schraubverbindung 27 ver ändern und die Stange 22 nach hinten verschieben. Demzufolge ist die Rücklaufbewegung der Stange 22 bzw. der Schubschraube 10 proportional zur Dreh zahl.
Bei dieser Art der Bremsung wird das Brems drehmoment zur Wärmeerzeugung verwendet, so dass sich Abnützungserscheinungen ergeben können. Es ist deshalb für geeignete Kühlung zu sorgen. Es ist jedoch in der Praxis auch möglich, eine Lösung ohne grössere Wärmeproduktion zu finden und somit über mässige Abnützung zu vermeiden. Es ist vor allem wichtig, dass die Drehung der Stellschraube 24 so gewählt wird, dass die notwendige Bremskraft (Defor mation der Feder 28) durch eine andere Energiequelle aufgebracht wird.
Wenn z. B. die Umwälzpumpe des Schmieröl systems mit der Stellschraube 24 verbunden wird, steht die Stellschraube unter einer zur Drehzahl pro portionalen Belastung. Bei kleiner Bremskraft kann ein grosser Strömungswiderstand in der Umwälzleitung des Schmiersystems erzeugt werden, oder es kann ein Generator als Energiequelle verwendet werden, so dass eine der erzeugten elektrischen Energie äquivalente Energie zur Bremsung der Stellschraube zur Verfügung steht und eine Änderung der Dreh richtung der Feder 28 bewirkt.
Der Rücklaufhub der Schubschraube kann fer ner auf eine Drosselklappe der Maschine übertragen werden und mit dem Grad des Öffnens der Beschleu nigungsklappe in Verbindung gebracht werden, der seinerseits annähernd proportional der Drehzahl der Maschine ist (siehe Fig. 4 und 6). Im Fall der Ver- wendung einer Drosselklappe ist es notwendig, die Betätigungskraft z. B. elektromagnetisch zu verstär ken. Erfolgt die Betätigung stufenweise, so ist daraus kein merkbarer Nachteil ersichtlich (siehe Fig. 7).
Die vorangehend erwähnten Varianten besitzen alle ihre eigenen Vor- und Nachteile. Indem aber der Rücklauf der Schubschraube annähernd propor tional zu der durch die Last bewirkten Widerstands kraft gemacht wird und so die Grösse des Wider standes, der im Sinne der Verkleinerung der auf die Kupplung wirkenden Druckkraft wirkt, gesteuert wird, erreicht man in allen Fällen ein besseres Resultat als mit den bisher bekannten automatischen Kupp lungen.
Wenn die Feder 16 nicht deformiert wird, d. h., wenn die Maschine stillsteht, ist die Lage der Schub schraube bezüglich der Hülsennabe festgelegt. Da die Reibplatten durch konstanten Druck gegeneinander gepresst werden, ist ein weiteres Gegeneinanderbewe- gen dieser Platten verunmöglicht. Deshalb nimmt auch die Nabe 9 eine bestimmte Lage ein, und eben so muss die Schubschraube 10 bezüglich der Gegen welle 3 eine bestimmte Lage einnehmen. Wenn da gegen die Einstellage der Schubschraube bei still stehender Maschine durch das vorangehend erwähnte Einstellen mittels Zentrifugalkraft und Bremskraft so gewählt wird, wie dies bei den oben erwähnten Varianten der Fall ist, dann bleibt die Kupplung ausser Eingriff.
Dies hat den Vorteil, dass die Kupp lung beim Anfahren des Fahrzeuges eingedrückt ist.
Dies besagt, dass die Kupplung schon zu Beginn des Anfahrens wirksam ist. Dagegen ist das Maschi nendrehmoment unmittelbar nach dem Anfahren so klein, dass nicht genügend Kraft zur Verfügung steht, um die Feder 16 zu deformieren, obwohl der Be schleunigungswiderstand anfangs praktisch unendlich ist. Ohne dass die Feder 16 deformiert ist, kann die Kupplung nicht ausgerückt werden und somit ist der der Maschine entgegenwirkende Widerstand so gross, dass die Maschine abstellt. Es ist somit besser, wenn die Reibplatten der Kupplung so lange getrennt blei ben, bis das Maschinendrehmoment den zum De formieren der Feder 16 notwendigen Betrag erreicht.
Die Schubschraubeneinstellung in der oben er wähnten Art bei ausgerückter Kupplung kann so durchgeführt werden, dass der Rücklauf der Schub schraube bei der für das notwendige Drehmoment erforderlichen Drehzahl die Reibplatten gegeneinan der presst. Nun kann ein stetiges langsames Anfahren durch Deformieren der Feder und überwinden des Beschleunigungswiderstandes erzielt werden. Werden in einer kombinierten Ausführung die oben erwähn ten Kugeln mit kleinen Massen verwendet, so dass die Kraftkomponente der Druckfeder grösser ist, können die Reibplatten nicht getrennt gehalten werden, so dass ein Einrücken der Kupplung beim Anfahren er folgen kann.
In diesem Fall muss die Kupplung ge mäss Fig. 8 ausgebildet werden, wenn die Drehzahl, die für das Einrücken der Kupplung notwendig ist, auf den gewünschten Wert gebracht werden soll. Der Halter 15 wird dabei durch eine Anschlagfeder an der Schubschraube 10 (die Nabe 9 ist ebenfalls durch die Schraubverbindung 14 festgehalten) so gehalten, dass beide Teile 9 und 15, welche die Feder 13 festhalten, nicht weiter auseinander bewegt werden können. Die Feder 13 steht unter einer bestimmten Vorspannung, so dass ein gewisser Energiebetrag ge speichert ist. Die Nabe 9 und der Halter 15 sind auf der Schubschraube 10 zu einem einzigen starren Körper miteinander verbunden.
Wenn somit die Schubschraube 10 entgegen der Druckrichtung der Reibplatten bewegt wird, werden die Reibplatten von einander getrennt. Die Schubschraube 10 ist üblicher weise in dieser freien Lage, in welcher ein Trennen der Reibplatten möglich ist.
In der Zeichnung ist 32 das Gehäuse der Ku geln, das mit dem Kupplungsgehäuse 5 drehverbun den ist. An diesem Kugelgehäuse ist eine geneigte Fläche 33 vorgesehen, die in Richtung des Druckes auf die Reibplatten geneigt ist und mit welcher Kugeln 34 in Berührung stehen. Auf der der geneigten Fläche 33 gegenüberliegenden Seite berühren die Kugeln 34 die Rückfläche des Halters 15. Beim Rotieren des Antriebszahnrades 4 unterliegen die Kugeln 34 einer Zentrifugalkraft, welche durch die geneigte Fläche 33 auf den Halter 15 übertragen wird. Erfolgt ein Druck auf den Halter 15, wird dieser Druck auf die Hülsen nabe 9 übertragen, und die Reibplatten werden gegen einander gepresst. Wenn diese Presskraft die in der Feder 13 gespeicherte Energie übersteigt, wird diese Feder komprimiert.
Die Drehzahl, bei welcher die durch die Kugeln 34 ausgeübte Druckkraft gleich der gewünschten Druckkraft wirkt, kann so gewählt sein, dass sie mit der oben genannten, gewünschten Drehzahl übereinstimmt.
Die durch die Kugeln 34 ausgeübte Kraft dient nur zur Erzeugung der gewünschten Druckkraft bei einer gewünschten Drehzahl. Die Variation der Druckkraft bis zum Erreichen dieser bestimmten Drehzahl stellt keine Schwierigkeit dar. Tatsächlich nimmt die Zentrifugalkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl zu, wobei jedoch bei progressiv zunehmen dem Drehmoment die Feder deformiert wird und sich der Abstand der Hülsennabe vom Halter verkleinert;
die Axialverschiebung der Kugeln wird rascher erfol gen, und ebenso wird die Radialverschiebung dieser Kugeln beschleunigt, so dass auch die Druckkraft änderung rascher erfolgt als bei der normalen, übli chen Zentrifugalkraftwirkung. Je grösser die Druck kraftvariation, um so grösser ist die Wirksamkeit der Kupplung.
Das Einrücken der Kupplung beim Anfahren muss nicht in der vorangehend beschriebenen pro gressiven Weise erfolgen, sondern kann durch Stoss plötzlich vorgenommen werden, da ein solcher Kupp lungsstoss durch die Feder 16 absorbiert wird, in wel chem Fall die Kupplung durch den maximalen Be schleunigungswiderstand ausgerückt wird. Da an- schliessend der Beschleunigungswiderstand stetig ab nimmt, erfolgt der Kupplungseingriff entsprechend bis zum vollen Anpressdruck der Reibplatten. Wäh rend dieser Zeit ist der Anfahrvorgang durchgeführt (siehe Antriebsritzel 2 auf der Kurbelwelle 1 in Fig. 1, 2 und 9). Die Kurbelwelle 1 und das An triebsritzel sind in Drehrichtung frei.
Ein Gleitrad 36 ist koaxial zum Antriebsritzel 2 angeordnet und ro tiert mit dem letzteren. Abgestufte Eingriffsteile 37 und 38 sind an den einander gegenüberliegenden Flächen des Antriebsritzels 2 und des Gleitrades 36 vorgesehen und werden durch eine Feder 39 dauernd ausser Eingriff gehalten.
In der Zeichnung ist 40 die Erregerwicklung eines Elektromagneten, während 41 das diese Wicklung einschliessende Stahlgehäuse ist. Ein Kolben 42 ragt in den Innenkern des Gehäuses 41. Der Kolben 42 und das Gleitrad 36 sind durch ein Kugellager 43 so miteinander verbunden, dass durch die An ziehungskraft des Elektromagneten das Gleitrad 36 gegen das Antriebsritzel 2 gedrückt wird, so dass diese beiden Elemente miteinander drehverbunden sind. Somit wird die Rotation der Kurbelwelle 1 durch das Antriebsritzel 2 auf das Antriebszahnrad 4 über tragen.
In Fig. 2 ist eine Variante der beschriebenen Kupplung dargestellt, die jedoch gleich, wie voran gehend erläutert, arbeitet. Im Innenkern des Antriebs ritzels 2 sind Nuten 44 vorgesehen. In einer Boh rung 45 der Kurbelwelle 1 sind in die Nuten 44 ein greifende Kugeln 46 angeordnet, so dass die Kurbel welle 1 und das Antriebsritzel 2 ein Stück bilden können. Die Kugeln 46 werden beim Bewegen des Kolbenkopfes 47 unter der Wirkung des Elektro magneten nach aussen gedrückt, wobei der Kolben kopf 47 in der Innenbohrung der Kurbelwelle 1 liegt.
In diesem Fall erfolgt die Speisung der Erregerwick lung 40 mit Erregerstrom über die Schalter S1 und S2. Das öffnen des Schalters S1 erfolgt in Abhängig keit von der Drehzahl der Maschine, d. h. der Schal ter S1 ist mit der Drosselklappe der Maschine wir kungsverbunden oder es ist ein Zentrifugalschalter vorgesehen, der mit der Kurbelwelle verbunden ist.
Wenn die Maschine die gewünschte Drehzahl er reicht, wird der Schalter S1 geöffnet; der Eelktro- magnet wird erregt, und die Rotation der Kurbel welle 1 wird augenblicklich auf das Antriebszahnrad 4 übertragen. Die Leistung der Maschine ist in einem solchen Fall so gewählt, dass sie bei einer bestimmten Drehzahl genügt, um die Feder 16 zu deformieren, so dass die Reibplatten 7 und 8 direkt getrennt wer den, wodurch verhindert wird, dass Drehmomentstösse auf die Antriebsachse übertragen werden. Nur auf das Antriebszahnrad 4 und die Massen des Gehäuses 5 und die Reibplatten 7 können solche Stösse wirken. Auch die Feder 16 wird, wie oben beschrieben, Stösse absorbieren.
Die beschriebene Kupplung wird somit Stösse auf fangen können, so dass ein stossfreies Anfahren mög lich ist. Fig. 9 zeigt eine Kupplungsanordnung, bei wel cher eine konische Kupplung am Antriebsritzel 2 angeordnet ist, zu deren Betätigung eine Zentrifugal kraft verwendet wird. Hier ist ausserdem zum Bewegen des Gleitrades 36 ein direkt mit der Drosselklappe in Wirkverbindung stehender Draht vorgesehen, wo bei die abgesetzten Teile 37 und 38 miteinander in Eingriff sind. Der in Fig. 2 gezeigte Kolben ist für die Öffnung des Beschleunigers mittels Fliehkraftwirkung verantwortlich oder ist mit einem Draht verbunden.
Bei Verwendung einer Fliehkraftwirkung, beim Fuss- oder Stossanlasser ist ein besonderes Gegendrehmo- ment-Übertragungsmittel erforderlich. Die Kupplung kann in einfacher Weise durch Einschalten eines Schalters S2 elektromagnetisch betätigt werden.
Der Anschluss kann statt auf der Antriebsseite auch auf der getriebenen Seite vorgesehen sein. In einem solchen Fall kann die Zentrifugalkraft nicht direkt zur Betätigung der Kupplung verwendet wer den. Wenn Stösse auftreten, so erfolgen diese dadurch, dass die Rücklaufbewegung der Masse von der getrie benen Platte zwecks Einkuppelns plötzlich aufgehal ten wird. Auch in diesem Fall werden wie bei An ordnung der Kupplung auf der getriebenen Seite Stösse durch die Feder 16 absorbiert.
Ein weiteres zu berücksichtigendes Problem er gibt sich aus der Notwendigkeit, dass die Kupplung bei einer Geschwindigkeitsänderung mittels des Ge triebes ausgekuppelt werden muss. In einfacher Weise lässt sich die Kupplung mit dem Gangwechselhebel in Wirkungsverbindung bringen. Dies erfolgt in glei cher Weise wie bei jeder anderen Kupplungsbetäti gung, bei welcher die Kupplung zu Beginn der Be wegung des Gangwechselhebels ausgerückt und am Ende der Bewegung des Gangwechselhebels eingerückt wird. In allen vorangehend erwähnten Betätigungs arten wird die Kupplung ausgerückt, wenn die Schub schraube 10 vorwärtsbewegt wird.
Somit muss die Schubschraube zur Erzielung dieser Vorwärtsbewe gung mit dem Gangwechselhebel wirkungsverbunden werden.
Das Vorschieben beim Gangwechsel entspricht jenem bei einer Beschleunigung. Wenn somit irgend ein Gangwechsel vorgenommen wird, wird die Kupp lung Stösse absorbieren. Demzufolge ist es möglich, während des Gangwechsels die Wirkungsverbindung herzustellen. Stösse werden dann einwandfrei absor biert. Ferner kann die Kupplung stossfrei arbeiten und mit relativ langer Lebensdauer, wenn spezielle Schieberäder verwendet werden, ohne dass die Kupp lung eingerückt wird. Zum Beispiel ist es möglich, die einzelnen Stufen von konstant in Eingriff be findlichen abgesetzten Rädern wahlweise mittels Schnappkeilen zu fixieren.
Im vorangehenden wurden verschiedene Betäti gungsarten der Kupplung beschrieben. Es soll nun noch eine Kupplung beschrieben werden, die beson ders vorteilhaft ist und alle oben erwähnten Funk tionen kombiniert und dabei einfach im Aufbau und in der Bedienung ist. Eine solche Kupplung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Halter 15 ist drehbar auf der Gegenwelle 3 ab gestützt und von dieser Gegenwelle 3 getrennt. Der Halter 15 ist mit der Schubschraube 10 durch einen Keil 38 so verbunden, dass er mit der Schraube dreh verbunden, auf dieser jedoch axial verschiebbar ist. Das heisst mit anderen Worten, der Halter ist so ausgebildet, dass eine Drehbewegung des Halters 15 mittels des Gleitkeils 12 über die Schubschraube 10 auf die Gegenwelle 3 übertragen wird.
Durch die Gleit- bewegung des Keils 38 und zwischen dem Keil 12 und der Keilnut 11 wird eine geeignete Bremskraft erzeugt.
Wie vorangehend im Detail beschrieben, wird die Abnahme des übertragenen Drehmomentes oder das Konstanthalten dieses Drehmomentes davon abhän gig gemacht, ob die Schubschraube 10 unter der durch den Widerstand bewirkten Deformation der Feder 16 bewegt wird oder nicht. Auch die Grösse der Abnahme des übertragenen Drehmomentes ist durch die Bewegungsgeschwindigkeit festgelegt. Es sind zu diesem Zweck die verschiedensten Einstell möglichkeiten gegeben.
Der auszuschaltende Lastwiderstand wird aber stets vom Beschleunigungswiderstand abweichen. Der Beschleunigungswiderstand muss stets zum Lastwider stand hinzugezählt werden. Das Bestimmen dieses Widerstandes allein kann somit gemäss dem Beispiel nach Fig. 2 vorgenommen werden. Das heisst mit anderen Worten, im Gleitkeil 12, der Keilnut 11 und dem Keil 38 wird eine genügend grosse Druck kraft erzeugt, damit deren Gleitflächen ein Dreh moment übertragen können. Damit die Schub schraube 10 verschoben werden kann, muss sie auf den genannten Flächen gleiten können und die Brem sung durch die genannte Druckkraft überwinden. Demzufolge wird die Bewegung der Schubschraube 10 gegenüber der Verschiebung der Hülsennabe durch die Schraubverbindung etwas nachhinken.
Das be deutet, dass die Reibplatten sich ein wenig trennen, wodurch das übertragene Drehmoment etwas ab nimmt, worauf die Reibplatten durch die Bewegung der Schubschraube 10 erneut gegeneinander gepresst werden, so dass die Kupplung vollständig eingerückt wird. Wenn das Antriebszahnrad beschleunigt werden soll, wird der Beschleunigungswiderstand an der An triebswelle so gross, dass stets eine Verminderung des übertragenen Drehmomentes stattfindet. Je rascher die Beschleunigung ist, um so stärker ist die Ten denz zur Verminderung des Drehmomentes. Da die Bremskraft für den Gleitkeil 12 und den Keil 38 auch auf die Drehmoment übertragenden Flächen wirkt, wird eine von der Grösse des Widerstandes ab hängige Bremskraft erzeugt.
Die verminderte Kupplungskapazität wird unter Stossabsorbierung wieder hergestellt, bis die Beschleu nigung der Antriebswelle beendet ist. Die Wieder herstellung der Kupplungskapazität verläuft ideal, da sie zuerst langsam und dann in der zweiten Bewe gungshälfte rasch erfolgt. Die Schubschraube 10 kann dem geringen Last widerstand, der mit zunehmender Drehzahl der Ma schine zunimmt, gut folgen. Nur bei rascher Be schleunigung ist die Verzögerung der Schubschraube merkbar.
Auf welchen Wert die Bremskraft gewählt werden soll, ist in keiner Weise festgelegt. Bei starker Brems kraft wirkt sie stark, während bei schwacher Brems kraft diese kaum merkbar ist.
Um die Drehzahl, bei welcher die Kupplung beim Anfahren einrücken soll, werden, wie vorangehend beschrieben, die Wirkverbindungen mit dem Gang wechselgetriebe und den oben erwähnten zusätzlichen Mechanismen hergestellt. Das zur Ausschaltung des Lastwiderstandes erforderliche System ist als einfacher Mechanismus ausgebildet, der Mittel zum Bremsen der Schubschraube z. B. einen Öldämpfer aufweist.
Im folgenden sind einige weitere Erläuterungen zur Funktion des Einrückens der Kupplung gegeben. Wie oben erwähnt, muss das Drehmoment, das von der Antriebswelle auf die Kupplung übertragen wird, so lange gesteuert werden, bis ein Maschinen drehmoment zur Verfügung steht, das zur Verfor mung der Feder 16 genügt.
Es können Mittel vorgesehen sein, um die Stange 17 aus der Aussereingrifflage der Kupplung zu brin gen, und zwar durch Verschieben der Schubschraube zusammen mit der Stange 17 vorgesehen sein. In diesem Fall erfolgt die Anordnung zweckmässig so, dass die Rücklaufzeit der Rückführung der Stange 17 mit dem Erreichen der gewünschten Maschinendreh zahl zusammenfällt. Das automatische Einrücken der Kupplung kann dadurch erfolgen, dass die Kupp lung so ausgebildet wird, dass, wenn die genannte Maschinendrehzahl erreicht ist, die Bewegung der Schubschraube 17 automatisch unwirksam wird (siehe Fig. 10).
Die Druckkraft der Feder 13 ist so gross, dass die Kraft eines Handhebels notwendig ist, um die Kupp lung wie oben beschrieben, ausser Eingriff zu bringen. Das heisst mit anderen Worten, es ist ein gekrümm ter Hebel 48 vorgesehen, der mit der Schubstange 17 am kürzeren Endteil 48' verbunden ist, während am längeren Ende 48" ein Verbindungsdraht oder der gleichen befestigt ist, dass er mit dem Kupplungshebel wirkungsverbunden ist. Wenn der Hebel 48 ver- schwenkt wird (in Pfeilrichtung gemäss Zeichnung). wird die Schubstange 17 mit geringer Kraft einwärts gestossen und dadurch die Kupplung ausgerückt.
Bei einer Kupplung üblicher Bauart wird der Kupplungshebel beim Anfahren stetig aus der ge nannten Stellung zurückbewegt. Wird der Kupplungs hebel rasch zurückgeführt, stellt die Maschine ab. Es ist in der Praxis fast unmöglich, den Kupplungs hebel automatisch stetig zurückzuführen.
Demgegenüber ist es bei der Kupplung nach vor liegender Erfindung möglich, den Kupplungshebel rasch zurückzuführen. Mit 49 ist eine Erregerwick lung eines Elektromagneten bezeichnet, 50 ist ein beweglicher Eisenkern, der in angezogenem Zustand mit dem vorderen Hebelende in Eingriff ist, wenn das längere Ende 47" des Hebels um den zum Aus rücken der Kupplung notwendigen Betrag verschwenkt ist und der diesen Zustand aufrechterhält bzw. die Kupplung ausser Eingriff hält. Wenn die Wirkung des Elektromagneten aufhört, kehrt der Eisenkern unter der Wirkung der Feder 51 in seine Ausgangs lage zurück, wobei der Hebel 48 freigegeben wird und die Kupplung in Eingriff kommt.
Im Erregerstrom kreis der Erregerwicklung 49 ist ein Schalter S4 an geordnet, der nur dann geschlossen wird, wenn die gewünschte Maschinendrehzahl nicht erreicht ist; zu diesem Zweck ist der Schalter S4 mit der Drossel klappe 52 oder mit einem mit der Antriebswelle in Verbindung stehenden Zentrifugalschalter in Wir kungsverbindung. Wird die genannte Maschinendreh zahl überschritten, wird der Schalter S4 geöffnet, und das Einkuppeln erfolgt dann in der vorangehend beschriebenen Weise.
Dies bedeutet, dass bei abstellender Maschine, wenn der Hebel 48 in Wirkungslage ist und die Kupp lung ausser Eingriff steht, die Kupplung auch ausge rückt bleibt. Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, und zwar über den für das Anfahren nötigen Wert hinaus, wird der Elektromagnet unwirksam, und die Kupplung wird eingerückt. Wenn die Maschinendreh zahl höher ist als der genannte Wert, kann mittels des Kupplungshebels die Kupplung trotzdem ausser Eingriff gebracht werden, wobei die Kupplung gleich zeitig mit dem Zurückgehen des Kupplungshebels wieder eingerückt wird. Natürlich wird die Kupplung bei Drehzahlen unter dem genannten Wert ohne Be tätigung des Kupplungshebels nicht ausser Eingriff kommen.
Mit S3 ist ein Sicherheitsschalter bezeich net, der den Erregerstromkreis nur dann schliesst und damit die oben erwähnten Vorgänge auslöst, wenn der Hebel 48 wirksam ist.
Der Hebel 48 kann auch so ausgebildet sein, dass er normalerweise mit dem Eisenkern in Eingriff ist und diesen durch den Elektromagneten freigibt, wenn die gewünschte Maschinendrehzahl überschrit ten wird. In diesem Fall wird der Schalter S4 nor malerweise offen bleiben und nur oberhalb einer be stimmten Drehzahl schliessen. Die Schalterbetätigung entspricht der oben erwähnten Art.
Der Hebel kann auch mechanisch betätigt werden, indem er mit Drähten in Verbindung steht, anstatt dass er, wie beschrieben, elektromagnetisch betätigt wird.
Auch wenn die Schubstange 17 mit dem Gang wechselhebel des Getriebes mittels der Stange 53 wir kungsverbunden ist und die Kupplung nicht von Hand über die Verbindung des Hebels 48 mit dem Kupplungshebel ausser Eingriff gebracht wird, ist die Wirkungsweise genau die gleiche wie beim beschrie benen Beispiel.
Beim vorangehend beschriebenen Beispiel wird die antriebsseitige Hülsennabe so betätigt, dass sie sich im Sinne des Zusammenpressens der Reibplatten bewegt, wodurch die Kupplung eingerückt wird. Die Anordnung kann aber leicht auch so getroffen sein, dass im Gegensatz zur letzterwähnten Variante die Hülsennabe stationär bleibt, während die Antriebs seite, d. h, das Kupplungsgehäuse, mit der Scheibe 7 im Sinne des Zusammenpressens der Reibplatten be wegt wird, wodurch auch hier die Kupplung einge rückt wird (siehe Fig. 11).
In einem solchen Fall kann die Zentrifugalkraft direkt zur Betätigung herangezogen werden. 54 ist eine Zentrifugalkugel, die zwischen dem Antriebsrad 4 und dem Ende der Scheibe 7 angeordnet ist und da bei die Reibplatten mittels einer geneigten Fläche 54' gegeneinander presst. Die Maschinendrehzahl, bei welcher die Druckkraft, die von den Zentrifugalku- geln erzeugt wird, den gewünschten Wert erreicht, fällt zweckmässigerweise mit der oben erwähnten für das Anfahren erforderlichen Drehzahl zusammen. Hier kann jedoch eine Schwierigkeit auftreten in Be zug auf die Kugel 54, die Feder 13, die Hülsen nabe 9 und die Schubschraube 10.
Wie oben er wähnt, ist die Hülsennabe 9 stillstehend., während die Antriebsseite zur Ausübung der Druckkraft bewegt wird. In diesem Fall wird die Hülsennabe 9 in der ge nannten Festlage dadurch arretiert, dass man den Gleitteil 12 der Schubschraube am Rücklaufen mittels der Schubstange hindert.
In Fig. 11 führt anstelle der Schubstange 17 eine Stange 55 durch die Welle 3 und steht mit dem ab gesetzten Teil 56 in Eingriff; sie wird durch die Feder 13 ortsfest gehalten. Somit kann sich die Schub schraube 9 nicht mehr zurückziehen. Es scheint dies in Widerspruch zu den normalen Betätigungsbedin gungen für die oben beschriebene automatische Kupplung zu stehen.
Tatsächlich aber ist die Druck kraft zufolge der Zentrifugalkugeln etwas. grösser als die Druckkraft der Feder 13, so dass zwischen dem abgesetzten Teil 56 und dem Gleitteil 12 Spiel vor handen ist; die Kugeln (der in Fig. 11 gezeigten Lage) stehen still, so dass die Schubschraube zufolge des genannten Spiels zurücklaufen kann, wodurch die automatische Kupplung betätigt wird.
Die Kupplung ist so bemessen, dass die Zentri- fugalkugeln nach vorn gestossen und bei der oben erwähnten Drehzahl angehalten werden. Es versteht sich, dass, wenn die Zentrifugalkugeln einwärts ge stossen sind, genau die gleichen Verhältnisse vorlie¯ gen, wie sie in Fig. <B>10</B> gezeigt sind, so dass bei dieser Lage das Anfahren beginnt.
Die obigen Ausführungen könnten den Eindruck erwecken, als handle es sich bei der beschriebenen Kupplung um eine gewöhnliche durch Zentrifugal kraft betätigte Kupplung. Tatsächlich liegen die Ver hältnisse hier jedoch völlig anders.
In der Stellung, in welcher die Druckkraft der Zentrifugalkugeln sich zu Beginn um einen kleinen Betrag aufgebaut hat, werden die Reibplatten leicht gegeneinander gedrückt, d. h. es wird nur ein geringes Drehmoment übertra gen, das dann stetig progressiv zunimmt. Durch die übertragung des Drehmomentes wird die Spiralfeder direkt verformt, und die Schubschraube kann nicht mehr zurücklaufen, so dass die Hülsennabe vorge schoben wird und die Reibplatten getrennt werden.
Dies heisst mit anderen Worten, die Nabenhülse kann so weit ausweichen, dass die Kugeln ihr gleich zeitig zu folgen vermögen. Wenn die Kugeln vor gestossen werden, vergrössert sich ihr Laufradius und damit auch die Zentrifugalkraft, so dass die Feder deformiert und das Nach-Aussen-Wandern der Ku geln beschleunigt wird; die Kugeln bewegen sich so mit rasch nach aussen, und die Kupplung wird einge rückt. Beim Kupplungseingriff erfolgt somit praktisch kein Stoss. Daraus folgt, dass das Anfahren durch die Betätigung der Schubschraube jedoch nicht durch die Wirkung der Zentrifugalkraft beginnt.
Die auftretende Zentrifugalkraft ist proportional zum Quadrat der Maschinendrehzahl und ebenso zum Radius. Demzufolge ist in diesem Fall die Zu nahme der Zentrifugalkraft bedeutend rascher als üblich, und der Druck durch die kombinierte Wir kung der Drehzahlzunahme und des Radius steigt entsprechend rascher. Je grösser der Hub der geneig ten Fläche 54', um so grösser ist die Wirkung der Zentrifugalkraft. Wenn somit die Kupplung so aus gelegt ist, dass die gewünschte Druckkraft bei der vor geschriebenen Drehzahl auftritt, dann wird bei ver schiedenen Drehzahlen unter der gewünschten Dreh zahl keine Druckkraft erzeugt, und die Kupplung bleibt ausser Eingriff.
Um die Wirkung zu verstärken, kann die Kupp lung gemäss Fig. 12 ausgebildet sein. Ein horizontal abgestufter Teil 57 ist an der Endstelle der geneigten Fläche so angeordnet, dass die Kugeln 54 zuerst mit diesem abgestuften Teil in Eingriff kommen. Die im Sinne des Zusammenpressens der Reibplatten wir kende Komponente der Zentrifugalkraft der Kugeln wird nicht durch die geneigte Fläche bestimmt, son dern durch die Neigung der Kurve, längs welcher die Kugeln mit dem abgesetzten Teil in Berührung ste hen. Je grösser die Absetzungen dieses Teiles sind, um so kleiner ist die entsprechende Kraftkomponente.
Diese Zentrifugalkraftkomponente ist bestimmt durch die Variation des Kotangens - innerhalb eines Be reiches von 90 in zentripetaler Richtung ausge hend mit Null von der Spitze der Verlängerung der Kugelzentren in zentrifugaler Richtung.
Zu Beginn ist diese Komponente klein, und ebenso ist das Ausmass der Zunahme gering. In der zweiten Hälfte des Vorganges jedoch steigt dieser Betrag der Kraftzunahme rasch an, und längs der geneigten Fläche wird rasch der gewünschte Anpressdruck er reicht.
Wenn z. B. die Druckkraft durch die Feder 13 25 kg beträgt (an dem abgesetzten Teil 56 der Stange) und die zum Betätigen der Feder 16 not wendige Kraft bei 2000 T/Min. erreicht wird, steht die Kugel 54 bei 1500 T/Min. immer noch in Eingriff mit dem abgesetzten Teil 57; auf die Reibplatten wird dabei praktisch noch keine Druckkraft ausgeübt.
Kurz vor Erreichen von 2000 T/Min. überspringt die Kugel den abgesetzten Teil 56 zufolge der ra- sehen Zunahme der Zentrifugalkraftkomponenten als Folge der geneigten Fläche, längs welcher die Kugel gleitet, wobei die Hülsennabe unter der Wirkung der Schraubenfeder ausweicht.
In diesem Augenblick wird die Druckkraft der Kugel grösser als die Druckkraft der Feder 13, und die Kupplung wird vollständig eingerückt. Das rasche Vordringen der Kugel längs der geneigten Fläche 54' wird durch Zusammendrücken der Feder 13 erreicht und bewirkt das Trennen des Gleitteils vom abgesetz ten Teil 56. Da die Kupplung vollständig ausgerückt ist, wird das Drehmoment auf die getriebene Welle übertragen. Auf die Schubschraube wird eine derart starke Bremskraft ausgeübt, dass die Schubschraube sich nicht bewegen kann, so dass die Feder nicht zu sammengedrückt wird.
Da nur eine Deformation der Feder progressiv zunimmt und die Hülsennabe vorschiebt, wird die Kugel rasch nach aussen getrieben und erreicht ihre Endlage. Jede weitere Deformation der Feder (was mit Stössen erfolgt und selbst Stösse absorbiert) wird von den Kugeln nicht mehr ausgenützt und bewirkt somit ein Trennen der Reibplatten und ein Ausrük- ken der Kupplung. Die Teile nehmen somit die glei che Lage ein wie zu Beginn des obenangeführten An fahrens.
Wenn die Beschleunigung zunimmt und der Be schleunigungswiderstand entsprechend abnimmt, ver mindert sich auch die Deformation der Feder. Da die Kugeln keilartig eingeklemmt sind und die Hül sennabe nicht zurücklaufen kann, nimmt auch die Bremskraft ab, und die Schubschraube bewegt sich nach vorn, da die Axialkomponente der Rückführkraft grösser ist als die Druckkraft der Feder 13. Wenn die Feder 13 komprimiert ist, ist zwischen dem Gleit- keil und dem abgesetzten Teil 56 Spiel vorhanden.
Es versteht sich von selbst, dass die Deformation der Feder und die Rückführgeschwindigkeit mit den äusse ren Umständen wie Beschleunigung und Strassenzu stand variieren.
Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, dass die Zentrifugalkugeln wie Keile wirken. Bei dieser Kupp lung wird die Stange 17 wie erwähnt verschoben, so dass die Stangenschubkraft rasch aufgehoben wird; die Wirkung ist somit anders als bei einer Zentrifugal kupplung, wenn die rasche Zunahme der Druckkraft bei so geringen Geschwindigkeiten erfolgt, dass die Maschine stillsteht, was die Kupplung unwirksam macht. Zu diesem Zweck wird die vorliegende Kupp lung bei jener Drehzahl, bei welcher eine übliche Zentrifugalkupplung erst zu wirken beginnt, vollstän dig eingerückt. Dies wird durch die beschriebenen Zentrifugalkugeln erreicht.
Es ist in diesem Fall weder eine Stossabsorbierung, noch eine progressiv zuneh mende Betätigung erforderlich. Es ist zu bemerken, dass oberhalb gewissen Drehzahlen, die Zentrifugal kugeln keine Keilwirkung mehr ausüben; sie tragen ausschliesslich zur Automation der Kupplung bei.
Auch wenn anstelle eines abgesetzten Teiles 57 an der geneigten Fläche 54 die geneigte Fläche selbst derart gewölbt ist, dass ihr Neigungswinkel in Axial richtung stetig in Zentrifugalrichtung (Fig. 13) über geht, so dass die Zentrifugalkomponente zu Beginn klein ist, jedoch stetig zunimmt, wird der gleiche Effekt erreicht.
Somit bleiben die Reibplatten 4 und 6 unterhalb einer bestimmten Drehzahl voneinander getrennt. In der Praxis kann jedoch der Fall auftreten, dass die Kupplung auch in solchen Momenten ausgerückt werden soll. Dies ist der Fall, wenn das von der Gegenwelle kommende Drehmoment auf das An triebszahnrad zurückübertragen wird. Das heisst mit anderen Worten, dass eine solche Umkehr der Dreh momentübertragung bei stillstehender Maschine oder bei Benützung derselben als Bremse notwendig ist. Es fragt sich, wie die Kupplung arbeitet, wenn ein entgegenwirkendes Drehmoment auftritt. Wird aus schliesslich die Schraubverbindung betrachtet, so sieht man, dass die Schubschraube 10 versucht, sich bezüg lich der Hülsennabe 9 in Antriebsrichtung zu be wegen, so dass im Hinblick auf die Nabe 9 die gleiche Verschiebung wie bei einer Umkehrung der Antriebs richtung auftritt.
Somit wird die Hülsennabe 9 zu folge der besonderen Art der Schraubverbindung sich in Richtung des Zusammenpressens der Reib platte zu bewegen suchen.
Auf Grund der obigen Verhältnisse wird die Kupplung beim Auftreten eines Gegendrehmomentes ausgerückt. Deshalb muss dafür gesorgt werden, dass die Feder 16 in zur genannten Richtung entgegen gesetzter Richtung deformiert wird. Auf der Antriebs seite ist besonders nach dem Ausrücken der Kupp lung der Widerstand nicht gross genug, um ein De formieren der Feder erreichen zu können, so dass auch kein Verschieben der Hülsennabe 9 im Sinne des Trennens der Reibplatten befürchtet werden muss.
Demzufolge werden im Falle eines Gegendreh momentes die Hülsennabe und die Schubschraube gedreht und verschoben, ohne eine Deformation der Feder 16 zu bewirken, bzw. ohne eine solche Defor mation zu beeinflussen.
Es lässt sich nicht vermeiden, dass das Dreh moment von der Hülsennabe mittels der Feder 16 auf die Schubschraube oder die Gegenwelle 3 über tragen wird. Es ist jedoch möglich, das Gegendreh moment mittels einer Leer- oder Freilaufvorrichtung auf dem Drehverschiebeteil der den genannten Hub der Hülsennabe ergibt, aufzufangen.
Eine solche Vorrichtung kann in einfacher Weise in der Verbindung der Hülsennabe 9 und der Feder 16 zwischen diese Feder 16 und dem Halter 15, am Eingriffspunkt zwischen Halter 15 und Schubschraube 10 oder im Halter 15 selbst angebracht werden.
Wie z. B. in Fig. 14 gezeigt, kann die Eingriffs öffnung des Endteiles 16' der Feder 16 im Halter 15 als Schlitz 60 ausgebildet sein. Bei positivem Antriebs drehmoment (in der Zeichnung durch den ausgezo genen Pfeil angedeutet) treibt die Feder 16 den Hal ter 15 direkt an. Bei Auftreten eines Gegendreh momentes (in der Zeichnung mit gestricheltem Pfeil angedeutet) kann der Halter 15 so lange frei drehen, bis das Ende 16' der Feder im Schlitz 60 auf die gegenüberliegende Seite bewegt wurde, wo die Hülsen nabe 9 vorgeschoben wird und dadurch die Reib platten zusammenpresst. Wenn nach dem Zusammen pressen der Reibplatten die Feder 16 immer noch frei ist, wird auf die Schraubverbindung und die Reib platten eine zusätzliche Kraft ausgeübt.
Es ist des halb zweckmässig, die Länge des Schlitzes 60 gut zu bemessen, so dass mehr als das notwendige Dreh moment über die Feder übertragen werden kann. Damit ist eine Einrichtung geschaffen, bei welcher die Reibplatten zwecks Übertragung eines Gegendreh momentes zusammengepresst werden. Man kann des halb mit dem Fahrzeug anfahren, während die Kupp lung so lange ausgerückt bleibt, bis die notwendige Drehzahl erreicht ist. Die Feder 16 kann durch sehr einfache Mittel betätigt werden.
Bei Benützung der vorangehend beschriebenen Kupplungseinrichtung in einem Motorfahrzeug wird die Fahrzeugbeschleunigung gegenüber üblichen Aus führungen wesentlich verbessert. Der Betrieb der Kupplung bleibt stets derart stossabsorbierend, dass keine Überlastung der Maschine eintreten kann und damit ihre Lebensdauer vergrössert wird. Die Kraft übertragung erfolgt so sanft, dass kein Klopfen unter Überlast bei kleinen Drehzahlen auftreten kann. Es ist nicht nur die in den Kraftübertragungsweg einge schaltete Feder, die für den einwandfreien Betrieb massgebend ist, sondern daran ist ebenso die Tatsache beteiligt, dass der Schlupf der Kupplung eine stoss weise Belastung der Maschine verhindert.
Die Übertragung des Gegendrehmomentes beim Anstossen des Fahrzeuges kann bei völlig eingerück ter Kupplung erfolgen. Ebenso kann der Motor als Bremse auf die Antriebsräder wirken. Es lieb somit eine automatische Kupplungseinrichtung vor, bei welcher der auf die getriebene Welle wirkende Wider stand zurückübertragen wird.