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Fahrzeugkupplung Um ein stufenlos regelbares Keilriemengetriebe in
einem Motorfahrzeug zum Antrieb benutzen zu können, ist unerläßlich, gleichzeitig
auch ein Kupplungsorgan vorzusehen, mit Hilfe dessen der Antrieb nach Belieben unterbrochen
werden kann und welches ermöglicht, bei stillstehendem Fahrzeug den Antriebsmotor
weiterlaufen zu lassen.
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Bei den regelbaren Keilriemengetrieben mit axial verschiebbaren Scheibenhälften
kann der wirksame Radius, an welchem der Keilriemen zwischen den Scheibenhälften
läuft, und damit die Übersetzung nur während des Drehens der Scheiben verändert
werden, was so viel bedeutet, daß, wenn mit Hilfe der ausrückbaren Kupplung der
Antrieb des Getriebes unterbrochen wird und hierdurch das Getriebe zusammen mit
dem Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird, das Wiederanfahren - durch Schließen
der Kupplung immer nur mit demselben Übersetzungsverhältnis erfolgen kann, wie es
bei der Entkupplung gerade vorhanden war.
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Wenn also das Fahrzeug aus voller Fahrt mit der kleinsten Untersetzung
im Getriebe plötzlich entkuppelt, abgebremst und zum Stillstand gebracht werden
muß, kann durch Einkuppeln ein Wiederanfahren nicht erfolgen, weil die hierzu notwendige
große Untersetzung im Getriebe nicht vorhanden ist und diese bei Stillstand des
Getriebes auch nicht herstellbar ist.
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Bei axial verschiebbaren Scheibenhälften für Keilriemenantrieb, zwischen
welchem eine Freilaufrolle angeordnet ist und welche Scheibenhälften zum Entkuppeln
willkürlich so weit auseinandergezogen werden können, bis die Berührung zwischen
den Scheibenhälften und den Keilriemen aufhört, und der Keilriemen auf der Freilaufrolle
aufliegt, ist dieses Problem gelöst, weil bei dieser Anordnung das Wiederanfahren
stets nur mit dem kleinsten Riemenradius, d. h. mit der größten Untersetzung im
Getriebe, erfolgen kann. Die Unterbrechung des Seitenanpreßdruckes am Keilriemen
als Entkupplung kann jedoch nur bei Übertragung relativ kleinerer Kräfte benutzt
werden und nur bei Verwendung des sogenannten Breitkeilriemens.
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Bei Übertragung größerer Kräfte und insbesondere bei Anwendung der
Schmalkeilriemen muß zum Ein- und Auskuppeln des Antriebes ein separates Kupplungsorgan,
wie eine Konuskupplung, Ein- öder Mehrscheibenkupplung od. dgl., verwendet werden,
bei welchem aber die oben geschilderten Anfahrschwierigkeiten vorhanden sind.
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Es sind stufenlose Keilriemengetriebe bekannt, deren verschiebbares
Keilriemenrad über eine aüslösbare Kupplung mit der Antriebswelle verbunden ist.
Die Kupplung ist durch Fliehgewichte beeinflußt, die nach Einkuppeln die Scheibenhälfte
gegen die andere Scheibenhälfte, unter Belastung des Keilriemens, drücken. Je größer
die Drehzahl, desto größer ist der Druck der Fliehgewichte, so daß bei höherer Drehzahl
der Keilriemen einer unnötig starken, einen raschen Verschleiß bedingenden Belastung
unterliegt. Ein Handbetätigungsorgan zum gegenseitigen Entfernen der Scheibenhälften
und zum Auslösen der Kupplung ist nicht vorgesehen.
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Schließlich sind stüfenlose Keilriemengetriebe vorgeschlagen worden,
denen eine gesonderte Kupplung zugeordnet ist. Hierbei ist die Anordnung so, daß
die Kupplung betätigt wurde, nachdem der Antrieb das kleinste Übersetzungsverhältnis
erreicht hat. Ob die gegenseitige Entfernung der Scheibenhälften in diesem Falle
durch ein Hand- oder Fußbetätigungsorgan herbeigeführt wird oder nicht, läßt dieser
Stand der Technik nicht erkennen und ebensowenig die Konstruktion, die es ermöglicht,
diese Wirkung zu erzeugen.
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Die vorliegende Erfindung setzt eine Fahrzeugkupplung voraus, die
einem stufenlosen Keilriemengetriebe mit axial gegen eine Feder verschiebbaren,
im Sinne der gegenseitigen Annäherung belasteten Scheibenhälften zugeordnet ist
und nach Herbeiführung des größten axialer Abstandes der Scheibenhälften eingerückt
wird.. _ Das Wesen der Erfindung besteht dabei darin, daß ein gemeinsames Bewegungsorgan
den Abstand der beiden Scheibenhälften entgegen der Feder vergrößert und die Kupplung
ausrückt, wobei die verschiebbaren Scheibenhälften und der verschiebbare Kupplungsteil
in gegenseitigem Abstand hintereinander im Vor-Schubweg des Betätigungsorgans liegen,
derart, daß das Ausrücken der Kupplung erst Nacht dem Erreichen des größten Abstandes
der Scheibenhälften erfolgt. , Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen
Kupplung, und zwar
Fig. 1 ein Keilriemengetriebe mit Kupplung im
Axialschnitt, Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Keilriemengetriebes im Axialschnitt,
Fig. 3 die Kupplung der Ausführungsform der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.
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Nach Fig. 1 sind an der Achsverlängerung 1 der Verbrennungsmotorwelle
2 die beiden Keilriemenscheibenhälften 3 und 4 angeordnet. Die Scheibenhälfte 4
ist auf der Achse 1 zwischen den beiden Achsschultern 6 und 7 frei drehbar, jedoch
axial unverschiebbar gelagert. Die Scheibenhälfte 3 ist auf dem verlängerten Ansatz
des Innenkonus 8 in Keilnuten 11 axial verschiebbar, und der Innenkonus 8 ist auf
der Achse 1 sowohl frei verdrehbar als auch axial gegen die Feder 10 verschiebbar.
Der Innenkonus wird durch die Feder 10 in den Außenkonus 9 gedrückt, wodurch die
Kupplung geschlossen ist und bei laufendem Motor die Scheibenhälfte 3 mit Hilfe
der Keilnuten 11 in Drehung gehalten wird. Der Antrieb der Scheibenhälfte 4 erfolgt
mit Hilfe der in der Scheibenhälfte 3 befestigten Bolzen 5, die die Scheibenhälfte
4 durchsetzen und in denen entsprechende Bohrungen der Scheibenhälfte 4 gleiten.
Die anderen Enden der Bolzen 5 sind in dem Topf 13 befestigt, an welchem der bei
14 drehgelagerte Hebelarm 15 angreift. Der notwendige Seitenanpreßdruck für den
Keilriemen 16 wird durch die Feder 12 bewerkstelligt. Diese kann zur automatischen
Verstellung der Übersetzung auch auf andere Weise, z. B. durch Fliehgewichte usw.,
gesichert werden.
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In der in der Figur gezeichneten Lage ist die Kupplung geschlossen,
und die Scheibenhälften sind entsprechend dem Abtriebswiderstand durch die Feder
12 so nahe wie möglich zusammengeschoben, so daß der Keilriemen 16 auf dem größtmöglichen
wirksamen Radius läuft. Er treibt daher die Abtriebswelle mit der kleinsten Übersetzung
an.
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Das Entkuppeln kann jederzeit mit Hilfe des Hebelarmes 15 erfolgen.
Wenn dieser in der Pfeilrichtung verdreht wird, so wird über den Topf 13 und Bolzen
5 die Scheibenhälfte 3 axial gegen die Feder 12 verschoben. Sobald sie mit ihrem
Ansatz 17 auf dem Innenkonus 8 anschlägt, wird sie auch den Innenkonus gegen die
Feder 10 axial verschieben, und dadurch wird die Reibung zwischen Innen- und Außenkonus
8 und 9 aufhören, d. h., die Kupplung wird gelüftet, so daß, auch wenn der Motor
weiterläuft, der Innenkonus und die beiden Scheibenhälften auf der sich drehenden
Achse 1 stillstehen.
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Nachdem aber der Innenkonus nur durch die Verschiebung der Scheibenhälfte
- im Sinne der Abstandsvergrößerung - betätigt werden kann, wird im Moment der Kupplungsbetätigung
der Keilriemen stets gesichert auf dem kleinsten wirksamen Radius laufen, d. h.
mit der größten Übersetzung, durch welche ein Wiederanfahren ermöglicht wird.
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Die Erfindung kann aber auch bei durch Fliehgewichte gesteuerter drehzahlabhängig
wirkender automatischer Kupplung angewendet werden, wie in Fig. 2 dargestellt.
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Die beiden Keilriemenantriebsscheibenhälften 18 und 19 sind an der
Vorgelegewelle 20 angeordnet, welche in dem Lager 21 drehbar gelagert ist. Der Antrieb,
der Welle 20 erfolgt von dem Antriebsmotor über das Kettenrad 22, welches das Kupplungsgehäuse
23 bildend an der Welle mit den beiden Kugellagern 27 und 28 frei verdrehbar gelagert
ist. Die Hälfte der Konuslamellen 24 ist in dem Kupplungsgehäuse 23 axial verschiebbar
aber drehgesichert geführt, die andere Hälfte der Kupplungslamellen ist auf der
inneren Achse 25, die auf der Welle 20 mit 26 verkeilt ist, ebenfalls axial verschiebbar,
aber drehgesichert geführt. Das Zusammenpressen der Lamellen besorgt der auf der
Welle axial verschiebbare und unter dem Druck der Kupplungsfeder 30 stehende Flansch
29. Die Betätigung der Kupplung erfolgt mit Hilfe des Bolzens 31, der, im Flansch
29 befestigt, die innen hohle Welle 20 durchsetzt.
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Von den beiden, Keilriemenscheibenhälften ist die eine, 19, mit dem
Keil 32 auf der Welle 20 unverrückbar befestigt, während die andere, 18, auf der
Welle 20 axial verschiebbar, jedoch mit dem die Welle 18 durchsetzenden Bolzen 34
drehgesichert angeordnet ist.
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Die Welle 20 ist innen hohl, und in ihrer Bohrung 36 ist axial verschiebbar
gelagert die Stange 35, in deren Kreuzstück 39 der Bolzen 34 befestigt ist. Das
Kreuzstück und damit über dem Bolzen 34 auch die Scheibenhälfte 18 stehen unter
dem axialen Druck der Feder 37, welche sich bei 38 an die Welle 20 stützt. Um diesen
Federdruck drehzahlabhängig noch zu verstärken, sind an die Scheibenhälften 19 bei
42 gelagerte Fliehgewichte 41 angeordnet, welche bei wachsender Drehzahl der Welle
20 auf die auf der Stange 35 befestigte Scheibe 40 axialen Druck ausüben, d. h.
die Federkraft der Feder 37 verstärken.
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Mit Hilfe des bei 47 gelagerten Hebelarmes 48 kann die Stange 35 gegen
den Federdruck 37 axial verschoben werden, und damit kann der Abstand zwischen den
beiden Scheibenhälften 18 und 19 willkürlich bis zum Maximum vergrößert werden,
in welchem Fall, wie in der Zeichnung dargestellt, der Keilriemen 57 auf den kleinsten
wirksamen Radius gebracht wird. Wenn die Stange 35 mit dem Hebelarm 48 in der Pfeilrichtung
verschoben wird, stößt sie vor ihrer Endlage mit ihrem Ende 43 auf den Bolzen 31.
Bei weiterem Verschieben der Stange 35 wird über dem Bolzen 31 die Kupplung gelüftet.
Andererseits durchsetzt de Stange 35 das in der Hohlwelle axial verschiebbare Rohrstück
46, durch welches die Stange mit ihrem Bund 43 in der Pfeilrichtung mitgenommen
wird. Das Rohrstück 46 steht unter dem axialen Druck der ebenfalls in der inneren
Bohrung 36a der Welle 20 angeordneten Feder 44. Die Feder 44 wirkt entgegen der
Feder 37 und ist so bemessen, daß sie sowohl den Druck der beiden Federn 37 und
30 als auch den axialen Druck der Fliehgewichte 41 an Kraft überwiegt, so daß diese
Feder 44 vermittels des Bundes 43 der Stange 35 die Scheibenhälften 10 und 19, auch
ohne Betätigung des Hebels 48, stets voneinander entfernt hält.
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Sowohl die Welle 20 bei 45 als auch das Rohrstück 46 bei 52 tragen
Längsschlitze für den Bolzen 31, der durch die Kante 53 des unter dem Druck der
Feder 44 stehenden Rohrstückes 46 den Flansch 29 gegen die Feder 30 verschoben,
d. h. die Kupplung geöffnet hält, so daß bei laufendem Antriebsmotor das Kupplungsgehäuse
23 sich auf der Welle 20 frei dreht, ohne die Welle anzutreiben.
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Um die Kupplung auch automatisch zu gestalten, sind an das I,?,upplungsgehäuse
23 bei 50 gelagerte Fliehgewichte 49 angeordnet, welche mit ihren Hebelarmen 51
sich auf das Rohrstück 46 stützen.
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Sobald durch Gasgehen die Antriebsmotordrehzahl aus dem Leerlauf erhöht
wird, üben die Fliehgewichte auf das Rohrstück einen immer größer werdenden axialen
Druck aus und beginnen dieses in die Welle 20 gegen die Feder 44 hineinzuschieben,
wodurch zuerst der Bolzen 31 und damit die Kupplungsfeder 30 freigegeben und die
Kupplung eingeschaltet wird. Damit
beginnt der Antrieb der Welle
20, wobei der Keilriemen in der größten Untersetzungsposition steht.
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Bei weiter wachsender Drehzahl und dem entsprechenden Hebelarmdruck
der Fliehgewichte 49 wird das Rohrstück 46 weiter axial verschoben, wie in Fig.
3 gezeigt, und damit die Feder 44 zusammengedrückt, wodurch der Bund 45 der Stange
35 freigegeben wird, und nun kann die Feder 37 im Zusammenwirken mit den zusätzlichen
Fliehgewichtkräften die Entfernung zwischen den beiden Scheibenhälften 18 und 19
und damit dem wirksamen Radius des Keilriemens ungehindert entsprechend dem Abtriebswiderstand
regeln.
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Wenn das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden soll, so wird durch
den Hebelarm 48 die Stange 35 bis zu ihrer inneren Endlage verschoben. Es wird hiermit
zuerst der Keilriemen durch das Auseinanderrücken der Scheibenhälften in die größte
Untersetzungsposition gebracht und dann die Kupplung gelüftet. Nachdem gleichzeitig
das Gaspedal des Antriebsmotors losgelassen wurde, fällt der Motor in die Leerlaufdrehzahl,
wodurch die Fliehgewichte 49 zusammenklappend das Rohrstück 46 freigeben,
so daß die Feder 44 ebenfalls freigegeben wird, wodurch diese die Stange 35 in ihrer
Endlage haltend sowohl die Scheibenhälften auseinanderhält als auch die Kupplung
über den Bolzen 31 offen hält, auch dann, wenn der Entkupplungshebel 48 zurückgeholt
wird, so daß das Kupplungsbetätigungsorgan losgelassen werden kann.
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Zum Wiederanfahren genügt, nur dem Antriebsmotor Gas zu geben, um
die Kupplung zu schließen und die Automatik der Riemenradiusregulierung freizugeben.
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Erfindungsgemäß ist es einerlei, ob das Kupplungsorgan an der Antriebsmotorwelle
oder, wie in Fig. 2 gezeichnet, an der Keilriemenantriebswelle oder aber nach dem
Keilriemengetriebe zwischen diesem und dem Radantrieb angeordnet ist, wenn zwischen
dem die Untersetzung willkürlich beeinflussenden Organ und der Kupplung der oben
geschilderte Zusammenhang vorgesehen wird.