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Ausrückbare Reibscheibenkupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ausrückbare Reibscheibenkupplungen für Kraftfahrzeuge, bei welchen
die Reibscheibe mit einem eine Drehungsfeder gleichachsig umgebenden und mit dem
Ende dieser Drehungsfeder undrehbar verbundenen Hohlkörper gekoppelt ist.
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In umlaufenden Systemen gibt es sogenannte kritische Drehzahlen, bei
denen die Systeme infolge von Resonanzerscheinungen in Torsionsschwingungen geraten.
In Systemen, die mit im wesentlichen unveränderter Drehzahl laufen, lassen sich
verhältnismäßig einfach Vorkehrungen treffen, so daß der Resonanzbereich außerhalb
des Betriebsbereiches fällt. Handelt es sich dagegen um umlaufende Systeme mit stark
wechselnder Drehzahl, so ist die Lösung dieser Aufgabe ungleich schwieriger. Dies
gilt besonders für Kraftfahrzeuge, bei denen der Motor mit wechselnder Drehzahl
und wechselndem Moment arbeitet und die Masse des angetriebenen Systems sich ändert.
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Es sind bereits elastische Kupplungen für umlaufende Systeme bekanntgeworden,
bei welchen bügelartige Federeinrichtungen verschiedener Federcharakteristik als
momentübertragende Glieder innerhalb der Kraftübertragung angeordnet sind. Man hat
solche Kupplungen auch durch Drehstabfedern ersetzt, welche ebenso als momentübertragende
Glieder innerhalb der Kraftübertragung angeordnet sind. Solche Federeinrichtungen,
die eine veränderliche Steifigkeit der Kupplung bzw. der Kraftübertragung bewirken,
können unter gewissen Betriebsverhältnissen das Auftreten von Resonanzerscheinungen
vermindern. Jedoch können durch diese Vorrichtungen die Erscheinungen nicht bei
jeder Betriebsbedingung, z. B. sowohl bei Leerlauf als auch bei Belastung, und die
schädlichen Torsionsschwankungen, welche vor allem bei ausrückbaren Reibscheibenkupplungen
bei Kraftfahrzeugen auftreten, nicht mit Sicherheit ausgeschaltet werden.
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Ferner ist bei ausrückbaren Reibscheibenkupplungen auch die Anwendung
von Spiralfedern bekannt, um gewisse Unregelmäßigkeiten in der Drehzahl auszuschalten.
Diese bekannten Federeinrichtungen sind jedoch derart ausgebildet und angeordnet,
daß sie einer plötzlichen Änderung der beim Übergang von Leerlauf auf Belastung
auftretenden Beanspruchung nicht unterworfen sind. Infolgedessen können die bei
ausrückbaren Reibscheibenkupplungen auftretenden schädlichen Torsionsschwankungen
bei starren Kupplungsreibscheiben nicht vermieden werden.
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Die nach der vorliegenden Erfindung weitergebildete und verbesserte
Reibscheibenkupplung bezweckt, die in umlaufenden Systemen bei kritischen Drehzahlen
auftretenden Resonanzerscheinungen bzw. Törsionsschwingungen auszuschalten. Dies
wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die stabförmig ausgebildete Drehungsfeder,
welche von einem mit der Reibscheibe gekoppelten Hohlkörper gleichachsig umgeben
ist, zwei Teile verschiedener Steifigkeit hat und am Übergang zwischen den beiden
Teilen eine bei Überschreitung eines bestimmten Drehmoments eingreifende Kupplung
angeordnet ist, welche den steiferen Teil unmittelbar mit dem Hohlkörper verbindet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig.1 zeigt einen Querschnitt durch eine Reibscheibenkupplung, welche
mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist; Fig.2 zeigt aufeinandergelegte
Querschnitte nach den Linien II-II und III-III der Fig. 1.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 die Welle eines Fahrzeugmotors, beispielsweise
einer Brennkraftmaschine, die das Schwungrad 2 trägt. Am Schwungrad 2 ist mit Hilfe
von Schrauben 3 der ringförmige Halter 4 für eine Anzahl von in Blechkappen 5 angebrachten
Druckfedern 6 befestigt, die an der Druckplatte 8 angreifen und bestrebt sind, diese
in Richtung auf das
Schwungrad 2 zu drücken. Zwischen der Druckplatte
8 und dem Schwungrad 2 ist in bekannter Weise eine mit Reibbelägen 7 und 7a versehene
scheibenförmige Kupplungslamelle 9 angeordnet, die auf der Nabe 10 angebracht ist:
Die Nabe 10 sitzt auf dem Hohlkörper 11, der außen mit axial verlaufenden Nuten
versehen ist, welche in entsprechende Rippen auf der Innenseite der Nabe 10 eingreifen.
Hierdurch wird eine Keilverbindung gebildet, die eine Drehung der Nabe 10 in bezug
auf den Hohlkörper 11 verhindert, jedoch eine axiale Verschiebung der Nabe 10 ermöglicht.
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Das eine Ende des Hohlkörpers 11 ist in dem Rollenlager 12 in einer
Aussparung am Ende der Motorwelle 1 gelagert, während das andere Ende des Hohlkörpers
11 teleskopartig in die hohle Verlängerung 13 des Ritzels 14 eingeschoben ist. Dieses
Ritzel 14 ist in dem Kugellager 15 gelagert, das an der Übergangsstelle zwischen
den miteinander verbundenen Gehäusen 16 und 17 der Kupplung bzw. eines mit dieser
zusammengebauten Getriebekastens vorgesehen ist.
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Innerhalb des Hohlkörpers 11 ist die stabförmige Drehungsfeder 18
angeordnet, deren der Motorwelle 1 am nächsten liegender Teil 18a im Durchmesser
geschwächt ist. Das freie Ende des Teiles 18a ist undrehbar mit dem am nächsten
liegenden Teil des Hohlkörpers 11 verbunden, und in ähnlicher Weise ist das freie
Ende des dickeren Teiles der Drehungsfeder 18 undrehbar mit dem Ritze1 14 verbunden.
An der Übergangsstelle zwischen- den verschieden starren Teilen der Drehungsfeder
18 hat diese einen erweiterten Teil 18 b mit im wesentlichen demselben Durchmesser
wie die Endteile der Feder 18. Der Teil 18 b hat axial verlaufende
Rippen, die in entsprechende Nuten auf der Innenseite des Hohlkörpers 11 eingreifen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Breite der Rippen und Nuten so gewählt, daß
ein gewisser Spielraum zwischen ihnen vorhanden ist.
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Das freie Ende der Verlängerung 13 des Ritzels 14 hat zwei in axialer
Richtung herausragende Klauen 19 od. dgl., zwischen denen radiale Vorsprünge 20
des Hohlkörpers 11 eingreifen. Auch zwischen den miteinander zusammenarbeitenden
Teilen 19 und 20 sind Spielräume in der Umfangsrichtung vorgesehen.
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In Fig. 1 sind auch an sich bekannte Betätigungsglieder für die Reibungskupplung
dargestellt, und zwar auf dem Halter 4 angebrachte Hebel 21, von denen nur einer
dargestellt ist, deren Enden an dem axial verschiebbaren Ring 22 anliegen, der durch
das axial verschiebbare Lager 23 mittels des Armes 24 verschoben werden kann.
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Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß das Drehmoment von der
Motorwelle 1 über das Schwungrad 2 und die Kupplungslamelle 9 auf den Hohlkörper
11 übertragen wird. Bei einem geringen Moment wird dieses über den schwachen Drehungsfederteil
18a und den stärkeren Federteil 18 auf das Ritzel 14 übertragen. Bei einem -größeren
Moment gelangt nach einer bestimmten Drehung des Federteiles 18 die im wesentlichen
als unelastische Kupplung wirkende Einrichtung 19, 20 an- dem mit 18 b bezeichneten
Federteil zur Wirkung, so daß der restliche Teil des Momentes ausschließlich von
dem stärkeren Teil der Drehungsfeder 18 aufgenommen wird. Erhöht sich das Drehmoment
noch weiter, so wird der stärkere Teil der Drehungsfeder 18 einer so großen Drehung
ausgesetzt, daß die Vorsprünge 20 auf dem Hohlkörper 11 in Berührung mit den Klauen
19 der Verlängerung 13 kommen, wodurch der Hohlkörper 11 und die Verlängerung 13
des Ritzels im wesentlichen starr miteinander gekuppelt werden.
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Die dargestellte Vorrichtung ist, wie ersichtlich, so beschaffen,
daß die beiden Teile der Drehungsfeder 18 nur einer bestimmten, begrenzten Belastung
ausgesetzt werden können. Diese beiden Teile sind dabei so bemessen, daß die maximale
Drehung des schwächeren Teiles 18 a beim Leerlauf des Motors nicht erfolgt, während
die maximale Drehung des stärkeren Teiles der Feder 18' erst bei einem verhältnismäßig
großen Drehmoment erreicht wird, vorzugsweise bei einem größeren Moment als dem
höchsten Drehmoment des Motors, so daß die Klauenkupplung 19, 20 nur in besonderen
Fällen eingreift, beispielsweise bei rascher Ingangsetzung des Fahrzeuges mit durchgehendem
Motor. Man erhält also eine elastische Verbindung zwischen Motor und Getriebe im
Leerlauf und zwischen Motor und den getriebenen Rädern bei Belastung. Die beiden
Teile der Feder 18 sind so bemessen, daß Resonanz bei einer Drehzahl entsteht, die
bei unbelastetem Motor kleiner ist als die Leerlaufdrehzahl und bei belastetem Motor
kleiner ist als die kleinste Betriebsdrehzahl. Hierdurch werden schädliche Torsionsschwingungen
beim Antrieb des Fahrzeuges vermieden, und man kann eine starre Kupplungslamelle
verwenden, die eine längere Lebensdauer hat als eine elastische Lamelle. Außerdem
wird der Verschleiß der Teile der Kraftübertragung geringer, und man erhält einen
ruhigeren Lauf des Fahrzeuges, wobei störende Geräusche im Getriebekasten vermieden
werden.
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Wenn oben von einer unelastischen Kupplung gesprochen ist, so bedeutet
dies, daß die Teile der Klauenkupplung 19, 20 in üblicher Weise bemessen sind, so
daß sie im Betrieb keiner nennenswerten elastischen Verformung ausgesetzt sind.
Bei normaler Bemessung kann beispielsweise eine belastete Welle eine Torsion von
etwa 0,5° je Meter erfahren. Im Vergleich dazu ist die Drehungsfeder 18 so weich,
daß sie bei Belastung einer Torsion ausgesetzt ist; die beispielsweise 20 bis 25°
je Meter entspricht. Dies bedeutet, daß die maximale Torsion in der beschriebenen
Vorrichtung bei der üblichen Länge der Drehfeder 7 bis 8° betragen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführung
beschränkt. Beispielsweise kann die zusätzliche Federvorrichtung, die im Ausführungsbeispiel
als weitere Drehungsfeder dargestellt ist, durch eine an sich bekannte, in der Kupplungslamelle
eingebaute Federeinrichtung ersetzt werden.