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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung, insbesondere für handgeführte, motorbetriebene Arbeitsgeräte wie eine Motorkettensäge und dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
US 5,560,465 beschreibt eine Fliehkraftkupplung für handgeführte Arbeitsgeräte mit seitlich ineinander verzahnten, beweglich miteinander verbundenen Fliehkörpern. Die Fliehkörper bestehen aus je einer kreisbogenförmigen Kupplungsbacke mit einem Haltefuß. Mit dem Haltefuß sind die Fliehkörper radial verschieblich an Haltearmen einer Trägerscheibe verbunden. Die Trägerscheibe ist auf einer Antriebsseite der Fliehkraftkupplung angeordnet. Die Fliehkörper werden axial und radial von einer Kupplungstrommel übergriffen und bewegen sich unter Einwirkung der Fliehkraft an den Mantel der Kupplungstrommel, um ein Drehmoment zu übertragen.
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Die Fliehkörper sind an ihren seitlichen Enden mit mannigfaltig gestalteten Führungselementen versehen, die gegenseitig ineinander greifen und weitgehend ein Kippen der Fliehkörper verhindern. Insbesondere, wenn die Führungselemente aus einer Parallelführung in Form einer Feder-Zungenführung gebildet sind, kann ein gegenseitiges Verklemmen und plötzliches Lösen der Fliehkörper mit einer entsprechenden ruckartigen Drehmomentübertragung auf die Kupplungstrommel erfolgen. Zudem tritt nach einer gewissen Betriebsdauer ein Verschleiß der radialen Führung zwischen dem Haltefuß der Fliehkörper und dem Haltearm der Trägerscheibe auf, so dass die Fliehkörper auf den Haltearmen kippen. Die Fliehkörper schlagen dabei insbesondere im Leerlauf an die Kupplungstrommel an und verursachen Klingelgeräusche.
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Aus der
DE 1 816 188 A ist eine Fliehkraftkupplung mit mehreren Fliehkörpern bekannt, an deren seitlichem Ende Vorsprünge und Aussparungen vorgesehen sind, die ineinander greifen.
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Die
US 2,016,643 zeigt eine Fliehkraftkupplung für einen Elektromotor. Jeder Fliehkörper besitzt jeweils einen Vorsprung und eine Aussparung. Diese greifen mit den jeweils benachbarten Fliehkörpern ineinander.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geräuscharme Fliehkraftkupplung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und Montage eine gleichmäßige Drehmomentübertragung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird mit einer Fliehkraftkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung ist zur gleichmäßigen Drehmomentübertragung vorgesehen, an den seitlichen Enden der Fliehkörper, mit denen die Fliehkörper im montierten Zustand der Fliehkraftkupplung aneinander liegen, Führungselemente vorzusehen, die ein Kippen der Fliehkörper gegeneinander um die Drehachse der Trägerscheibe verhindern oder gegeneinander ausgleichen. Die Führungselemente sind zu diesem Zweck an jedem Ende eines Fliehkörpers aus einem Vorsprung und einer jeweils an einem Ende eingelassenen Aussparung gebildet. Der Vorsprung weist dabei in einer tangential zur Kupplungstrommel weisenden Richtung von dem jeweiligen Ende des Fliehkörpers ab. Die Vorsprünge und Aussparungen weisen in der tangentialen Richtung betrachtet keine Hinterschneidungen auf und sind axial zueinander frei verschiebbar. Im montierten Ruhezustand der Fliehkörperkupplung ist ein geringes axiales und radiales Spiel zwischen einem jeweiligen Vorsprung und einer Ausnehmung vorgesehen.
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Nach der Erfindung ist zur selbstständigen Zentrierung der Fliehkörper gegeneinander und zur klemmfreien radialen Verschiebung der Fliehkörper im Betrieb der Fliehkraftkupplung jeder Vorsprung mit einer Schrägfläche versehen, wobei die Schrägfläche an eine komplementäre Schrägfläche an je einer Aussparung zur Anlage kommt. Dadurch kann einerseits das Klingeln der Kupplung unterbunden und eine bessere Ausrichtung der Fliehkörper an den Trommelmantel der Kupplung erzielt werden. Die Ausgestaltung ermöglicht ferner eine einfache Montage der Fliehkraftkupplung, die darüber hinaus auch eine kleinere Hysterese des Ein- und Auskuppelvorgangs zeigt.
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Mit Hilfe der Vorsprünge und Aussparungen sind die Fliehkörper gegeneinander in radialer Richtung der Fliehkörperkupplung beweglich abstützbar. Ein jeweiliger Vorsprung und eine Aussparung an einem Ende des Fliehkörpers sind dabei bevorzugt so angeordnet, dass die Fliehkörper dadurch auch in axialer Richtung gegeneinander beweglich abstützbar sind.
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Vorteilhaft sind die jeweils an den Fliehkörpern vorgesehenen Vorsprünge einteilig mit dem Fliehkörper ausgebildet.
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Vorteilhaft sind die Schrägflächen als ebene Flächen, die sich etwa parallel zur Drehachse der Trägerscheibe erstrecken, auszubilden. Es kann zweckmäßig sein, an einem Ende eines Fliehkörpers jeweils mehrere Vorsprünge und Aussparungen anzuordnen. Die Schrägflächen an den Vorsprüngen sind bevorzugt so angeordnet, dass die Vorsprünge sich konisch zum freien Ende eines Fliehkörpers verjüngen. Etwaige Kippbewegungen eines Fliehkörpers werden durch den formschlüssigen Eingriff der Vorsprünge in die Ausnehmungen auf den jeweils benachbarten Fliehkörper übertragen und ausgeglichen.
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Die Aussparungen an einem jeweiligen Ende eines Fliehkörpers sind so ausgebildet, dass sie radial zur Drehachse der Fliehkraftkupplung hin offen und ohne Hinterschneidungen ausgebildet sind, so dass die in den Aussparungen geführten Vorsprünge in radialer Richtung zur Drehachse der Fliehkörperkupplung hin aus den Aussparungen bewegbar sind. Die Fliehkörper sind auf diese Weise durch die Vorsprünge und Aussparungen so gegeneinander beweglich gehalten, dass sie unter Einwirkung von radial etwa in Richtung der Fliehkraft wirkenden Kräften (beispielsweise bei der Montage der Fliehkraftkupplung) beliebig voneinander entfernbar sind und entgegengesetzt zur Wirkungsrichtung der Fliehkraft durch die Vorsprünge und Aussparungen radial gegeneinander abgestützt sind.
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Zur einfachen Montage der Fliehkraftkupplung und zur Bereitstellung eines genügend großen radialen Bewegungsspiels ist es zweckmäßig, die Länge eines jeweiligen Vorsprungs so zu bemessen, dass diese etwa 1/10 der Bogenlänge einer Kupplungsbacke entspricht. Die Fliehkörper sind mit jeweils einem Federelement, vorzugsweise mit einer Zugfeder, miteinander verbunden, wobei sich das Federelement etwa in tangentialer Richtung zur Kupplungstrommel erstreckt. Das Federelement oder die Zugfeder ist dabei radial zwischen den Vorsprüngen und Aussparungen und der Trägerscheibe angeordnet.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung gezeigt. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung,
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2 eine Draufsicht auf einen Fliehkörper,
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3 eine Ansicht eines Endes des Fliehkörpers in 2,
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4 eine Draufsicht des Fliehkörperendes in Pfeilrichtung IV in 3,
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5 einen Querschnitt des Fliehkörpers in 2 entlang der Linie V-V.
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Die 1 zeigt in einer Draufsicht schematisch eine Fliehkraftkupplung 1 für ein handgeführtes Arbeitsgerät wie etwa für eine Motorkettensäge, ein Freischneidegerät, ein Bohrgerät, einen Trennschleifer oder dgl. Die Fliehkraftkupplung 1 weist eine Antriebsseite 6 zur Einleitung eines Antriebs-Drehmoments von einer Antriebswelle 25 auf. Die Antriebswelle 25 wird von einem Antriebsmotor wie etwa einem Verbrennungsmotor mit Hub- oder Rotationskolben angetrieben und rotiert im Betrieb der Fliehkraftkupplung 1.
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Antriebsseitig ist die Fliehkraftkupplung 1 aus drei Fliehkörpern 2, 2', 2'' gebildet, die im Wesentlichen aus jeweils einer kreisbogenförmigen Kupplungsbacke 3 mit einem einstückig angeformten, gabelförmigem Haltefuß 4 gebildet ist. Mit dem Haltefuß 4 ist jeder Fliehkörper 2, 2, 2'' an einer Führung 19 einer Trägerscheibe 5 radial verschieblich gehalten und geführt. Die Trägerscheibe 5 ist drehfest mit der Welle 25 verbunden und rotiert im Betrieb der Fliehkraftkupplung um eine Drehachse 7.
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Die Fliehkörper 2, 2, 2'' sind jeweils gleichartig ausgestaltet und punktsymmetrisch zur Drehachse 7 der Trägerscheibe 5 angeordnet. Die Fliehkörper 2, 2', 2'' sind insbesondere in Bezug auf ihre seitlichen Enden 12, mit denen sie jeweils aneinander liegen, so gestaltet, dass sie auch einzeln um eine Längsachse 26 eines jeweiligen Haltearms 27 der Trägerscheibe 5 verdreht in die Fliehkraftkupplung 1 einbaubar sind.
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Jeweils ein Federelement 17, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zugfeder 18, ist zwischen jedem Ende 12 der Fliehkörper 2, 2', 2'' gespannt. Die axialen Enden 28 einer jeden Zugfeder greifen dabei jeweils in ein Auge 29 der Fliehkörper ein. Die Augen 29 sind zu diesem Zweck zu beiden Seiten des jeweiligen Haltefußes 4 in dem jeweiligen Fliehkörper angeordnet. Die Zugfedern 18 kommen dabei etwa in tangentialer Richtung in Bezug auf eine abtriebsseitige Kupplungstrommel 9 zu liegen. In radialer Richtung der Fliehkraftkupplung 1 betrachtet liegen die Zugfedern 18 dabei zwischen den Enden 12 und der Trägerscheibe 5.
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Die Kupplungstrommel 9 übergreift axial und mit radialem Abstand 30 die Fliehkörper 2, 2', 2'', insbesondere die Kupplungsbacken 3. Die Zugfedern bewirken eine radial zur Drehachse 7 gerichtete Rückstellkraft 10 auf die Fliehkörper. Die in 1 gezeigte Fliehkraftkupplung 1 befindet sich im Ruhezustand bzw. in einem Zustand, wie er sich bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors einstellt. Die Fliehkörper stützen sich dabei, wie dies die 1 bis 4 zeigen, gegenseitig an Anschlagflächen 31 an ihren seitlichen Enden 12 ab. Die Anschlagflächen 31 liegen dabei plan aufeinander. Die Anschlagflächen 31 liegen in radial zur Drehachse 7 gerichteten Ebenen 32, wobei die Ebenen 32 sich in der Drehachse 7 linienförmig schneiden.
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Bei einer über die Leerlaufdrehzahl erhöhten Drehzahl der Antriebswelle 25 bewegen sich die Fliehkörper 2, 2', 2'' radial von der Drehachse 7 aufgrund einer auf die Fliehkörper einwirkenden Fliehkraft 22 weg. Dadurch wird der Abstand 30 der Kupplungsbacken 3 zur Kupplungstrommel 9, insbesondere zu einem Mantel 11 der Kupplungstrommel 9 verringert und schließlich aufgehoben. Die Kupplungsbacken 3 gelangen reibschlüssig an den Mantel 11 und übertragen entsprechend Drehmoment auf die Kupplungstrommel 9. Die Kupplungstrommel 9 stellt demnach die Abtriebsseite 8 der Fliehkraftkupplung 1 dar.
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Beim Betrieb der Fliehkraftkupplung ergibt sich ein Bewegungsspiel der Fliehkörper zueinander, wobei zur Vermeidung eines Klingelgeräuschs erforderlich ist, dass die Kupplungsbacken 3 über den gesamten Drehzahlbereich, insbesondere jedoch beim Übergang der Drehzahl vom Leerlauf in den Lastbereich sich ausschließlich radial, d. h. ohne in Bezug auf die Drehachse 7 zu kippen oder sich gegeneinander zu verkanten, an den Mantel 11 der Kupplungstrommel 9 bewegen und anlegen. Auf diese Weise ist ausgeschlossen, dass bei niedrigen Drehzahlen durch Kippen der Fliehkörper ein kurzzeitiger Kontakt an der Kupplungstrommel 9 auftritt.
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Um eine gegenseitige Zentrierung der Fliehkörper 2, 2', 2'' zu bewirken, d. h. ein Kippen der Fliehkörper um die Drehachse 7 zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, an jedem Ende 12 eines Fliehkörpers einen Vorsprung 14 und eine Aussparung 13 an dem Ende 12 vorzusehen. Der Vorsprung 14 ist dabei vorzugsweise einstückig mit dem jeweiligen Fliehkörper ausgebildet, wobei sich der Vorsprung 14 und die Aussparung 13 etwa in tangentialer Richtung in Bezug auf die Kupplungstrommel 9 erstrecken. Die Grundrissform eines jeden Vorsprungs 14 und einer Aussparung 13 sind dabei komplementär zueinander ausgebildet, so dass, wie dies 1 zeigt, der Vorsprung 14 am Ende 12 des Fliehkörpers 2 in die Aussparung 13 am gegenüberliegenden Ende 12' des Fliehkörpers 2 in Art einer Spielpassung einragt. Um ein Verkanten des jeweiligen Vorsprungs 14 in der Aussparung 13 bei der Montage und beim Betrieb der Fliehkraftkupplung 1 zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Vorsprünge 14 so zu gestalten, dass sie sich konisch vom Fliehkörper ab verjüngen. Dies ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass an den Vorsprüngen 14 jeweils eine Schrägfläche 15 vorgesehen ist, wobei die Schrägfläche 15 zur gleitbaren Anlage an einer Schrägfläche 20 einer jeden Aussparung 13 gelangen kann. Es ist zweckmäßig, jeweils einen Vorsprung 14 und eine Aussparung 13 an einem Ende 12 eines Fliehkörpers 2 so anzuordnen, dass zumindest eine Abstützung der Fliehkörper in radialer Richtung zur Drehachse 7 hin bewirkt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird diese Abstützfunktion dadurch bewirkt, dass jeweils ein Vorsprung 14 und eine Aussparung 13 in axialer Richtung 21 (vgl. 4) nebeneinander angeordnet sind, vorzugsweise sich unmittelbar nebeneinander anschließen. Die Schrägflächen 15, 20 sind dabei als ebene Flächen ausgebildet und spannen eine Ebene 33 auf, die parallel zur Drehachse 7 der Trägerscheibe 5 angeordnet ist.
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In dem in 2 gezeigten einzelnen Fliehkörper 2 aus 1 ist die Aussparung 13 radial zur Drehachse 7 mit einer offenen Seite 34 ausgebildet. Von der offenen Seite 34 aus lässt sich der Vorsprung 14 am Fliehkörper 2, 2' (vgl. 1) in die Aussparung 13 einfügen. Auf diese Weise ist eine radiale Abstützung der Fliehkörper untereinander in von der Drehachse 7 abgewandter, radialer Richtung bewirkt. Ein etwaiges Verkanten der Vorsprünge 14 in die Aussparungen 13 ist dadurch ausgeschlossen. Die Herstellung und Montage der Fliehkörper ist durch diese konstruktive Maßnahme vereinfacht. Die Fliehkörper 2, 2', 2'' sind dadurch so gegeneinander abgestützt, dass sie unter Einwirkung von radial etwa in Richtung der Fliehkraft 22 wirkenden Kräften beliebig voneinander entfernbar sind und entgegengesetzt zur Richtung der Fliehkraft 22 durch die Anschlagflächen 31 gegeneinander abgestützt sind. Treten im Betrieb der Fliehkraftkupplung Tendenzen von Kippbewegungen der Fliehkörper um die Drehachse 7 auf, so werden diese durch den gegenseitigen Eingriff der Vorsprünge und der Aussparungen gedämpft, da ein loser Stützverbund der Fliehkörper untereinander bewirkt ist.
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Wie insbesondere 3 in einer Teilansicht des Endes 12 des Fliehkörpers 2 in 2 zeigt, ist die in der Ebene 32 gemessene radiale Höhe 35 des Vorsprungs 14 geringfügig kleiner als die radiale Höhe 36 der Aussparung 13. Durch diese konstruktive Maßnahme ist ein geringes Passungsspiel der jeweiligen Schrägflächen 15 und 20 im zusammengefügten Zustand der Fliehkörper bewirkt. Die Fliehkörper sind dadurch im Ruhezustand oder einem Zustand, in dem sie nicht zur Drehachse 7 kippen, nicht mit den Vorsprüngen und Aussparungen miteinander in Kontakt.
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Um ein Verkanten oder eine linien- oder punktförmige Anlage der Vorsprünge 14 in den Aussparungen 13 zu vermeiden, sind zumindest die in axialer Richtung 21 verlaufenden Kanten 37 der Vorsprünge 14 und die in radialer Richtung 21 verlaufenden Kehlen 38 in den Aussparungen 13 abgerundet.
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4 zeigt in einer Ansicht des Fliehkörpers 2 in 3 in Pfeilrichtung IV, dass die jeweiligen Vorsprünge 14 sich gegenüberliegender Enden 12 des Fliehkörpers 2 in axialer Richtung 21 einen Spalt 39 freigeben. Die Vorsprünge 14 liegen unter Bildung des Spalts 39 in den Aussparungen 13 benachbarter Fliehkörper.
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Um eine genügend große Abstützfläche, also Kontaktfläche zwischen den Schrägflächen 15 und 20 zu bewirken, ist es zweckmäßig, die Länge 23 eines Vorsprungs 14 so zu bemessen, dass die Länge 23 etwa 1/10 der Bogenlänge 16 einer jeden Kupplungsbacke 3 misst.
