DE1020242B

DE1020242B - Reibungskupplung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1020242B
Application number: DEB37808A
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Max Baermann GmbH
Current assignee: Max Baermann GmbH
Priority date: 1955-11-05
Filing date: 1955-11-05
Publication date: 1957-11-28

Description

Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf der einen Welle axial verschiebbar befestigten, mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheibe und einem auf einer zweiten Welle befestigten Kupplungsgehäuse.
Es sind hydraulische und elektromagnetische Kupplungen bekanntgeworden, deren Aufbau jedoch beträchtlich kompliziert ist, so daß sie deshalb und aus Kostengründen für viele Verwendungszwecke, wie z. B. für Fahrzeuge, nur beschränkt Eingang finden konnten.
Ferner hat man schon vorgeschlagen, bei Kupplungen von dem Wirbelstromprinzip Gebrauch zu machen. Diese Kupplungen gestatten ein verschleißfreies, weiches Einschalten, erreichen jedoch theoretisch und dementsprechend auch praktisch niemals vollen Gleichlauf von treibender und getriebener Welle. Außerdem ist bei größeren Leistungen und längeren Betriebszeiten die Abführung der in der Wirbelstrombahn entstehenden Wärme ein Hindernis für die praktische Anwendung vor allem im Fahrzeugbau.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß der Hauptanteil des Verschleißes der Kupplungsbeläge beim Einschalten einer Kupplung während der Zeit auftritt, während welcher die Drehzahldifferenz groß ist. Diese große Drehzahldifferenz bringt jedoch günstige Voraussetzungen für die Anwendung einer Wirbelstromkupplung mit sich. Gemäß der Erfindung wird daher die Kupplungsscheibe an ihrem äußeren Umfang mit einem zylinderringförmigen Ansatz aus elektrisch gut leitendem Werkstoff versehen, welcher beim Einkuppeln vor der mechanischen Berührung der Reibflächen untereinander frei in einen in dem Kupplungsgehäuse vorgesehenen ringförmigen Spalt, welcher durch Dauermagnete mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung radial mit Kraftlinien durchflutet ist, eintaucht.
Wegen der großen Drehzahldifferenz zwischen Kupplungsscheibe und Kupplungsgehäuse zu Beginn des Einkuppelns werden also beim Eintauchen des ringförmigen Ansatzes an der Kupplungsscheibe in diesem kräftige Wirbelströme erzeugt, welche ein verschleißfreies, außerordentlich weiches Einkuppeln gewährleisten. Erst bei völligem Eintauchen des ringförmigen Ansatzes an der Kupplungsscheibe, d. h. also, wenn die Drehzahldifferenz zwischen treibender und getriebener Welle bereits stark abgesunken ist, kommen die Reibbeläge mit dem Kupplungsgehäuse bzw. der Druckplatte in Berührung und bewirken nunmehr eine schlupf freie Verbindung zwischen den zu kuppelnden Wellen. Es wird also nicht nur ein extrem weiches Kuppeln auf diese Weise ermöglicht, sondern darüber hinaus auch der bei den Reibungskupplungen üblicher Bauart unvermeidliche Verschleiß an Kupplungsbelägen stark herabgesetzt. Wegen dieser Eigenschaften ist die erfindungsgemäße Reibungskupplung zur Verwendung als drehzahlabhängige, automatische Kupplung besonders geeignet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher diese Reibungskupplung von einem an sich bekannten Fliehpendelsystem gesteuert. Erfindungsgemäß kann aber auch die Anpreßkraft und damit die gesamte Bewegungskraft beim Ein- und Auskuppeln von einem Fliehpendelsystem erzeugt und vorzugsweise über mechanische Bauelemente, wie Hebel, Gestänge od. dgl., auf die Kupplung übertragen werden.
Gemäß der Erfindung kann der ringförmige Ansatz an der Kupplungsscheibe auch teilweise oder ganz aus einem ferromagnetischen Werkstoff, vorzugsweise mit breiter Magnetisierungsschleife, aufgebaut sein. Dabei werden nicht nur die Wirbelströme beim Kupplungsvorgang wirksam, sondern zusätzlich auch die in dem ferromagnetischen Werkstoff auftretende Ummagnetisierungsarbeit.
Da nunmehr nur noch eine verhältnismäßig klein Drehzahldifferenz von den mechanisch zu kuppelnden Bauelementen der Reibungskupplung zu überbrücken ist, kann man gemäß der Erfindung die Kupplungsscheibe ohne eine besondere Torsionsdämpfung als geschlitzte, stark geschränkte Tellerfeder ausbilden, wodurch der endgültige Drehzahlausgleich zwischen der getriebenen und der antreibenden Welle bis zum völligen Synchronismus außerordentlich weich erfolgt.
Im einzelnen ist die Erfindung an dem Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugkupplung erläutert, und zwar bedeutet Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine solche Kupplung im Ruhe-, d. h. eingekuppelten Zustand, Fig.2 einen vergrößerten teilweisen Querschnitt durch den mit Magneten besetzten Spalt im Kupplungsgehäuse gemäß der Linie I-I der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Kupplung, bei welcher die Anpreßkraft durch ein Fliehpendelsystem erzeugt wird.
Die Kupplung besteht nach Fig. 1 und 2 in an sich bekannter Weise aus dem Kupplungsgehäuse 1, dem Kupplungskorb 2 und der Kupplungsscheibe 3, die Tiber die genutete Hülse 4 mit dem genuteten Ende der mit ihrem Zapfen 5 a in der Lagerbüchse 1 a gelagerten Abtriebswelle 5 längs verschieblich in Verbindung steht und mit dieser umläuft. Die Kupplungsscheibe 3 trägt beiderseits Kupplungsbeläge 6 sowie an ihrem äußeren Umfang das zylinderförmige Rohrstück-? aus elektrisch gut leitendem Material, welche in einen von den Dauermagneten 8 begrenzten Luftspalt eintaucht. Die Dauermagnete 8 sind in einer entsprechenden Ausnehmung von U-förmigem Querschnitt des Kupplungsgehäuses 1 auf dem Umfang verteilt fest eingebaut, wie aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist. Auf dem äußeren Umfang des Kupplungsgehäuses 1 ist der Kupplungskorb 2 mittels Schrauben 9 befestigt, so daß der Korb mit dem Kupplungsgehäuse umläuft. In dem Kupplungskorb sind auf dem Umfang verteilt in topfförmigen Führungen 10 Schraubenfedern 11 gehalten, welche mit Druck auf der Druckplatte 12 anliegen. Die Druckplatte 12 ragt mit Nasen 13 durch Ausnehmungen 14 des Kupplungskorbes 2, so daß bei der Umdrehung des Kupplungskorbes die .Druckplatte 12 mitgenommen wird. Unter der Wirkung der Federn 11 wird die Druckplatte 12 gegen die Kupplungsbeläge 6 der Kupplungsscheibe 3 und diese mit ihren Belägen 6 gegen das Kupplungsgehäuse 1 angedrückt, so daß also die Kupplungsscheibe 3 unter der Einwirkung der beiderseitig wirkenden Anpreßkräfte mitgenommen wird. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt.
Zur Lösung der Kupplug wird das Pedal 15 betätigt, welches über den zweiarmigen, im Punkt 16 gelagerten Hebel 17 und das Gestänge 18 auf den Gleitring 19 einwirkt und diesen in axialer Richtung in die Auskupplungsstellung bewegt. Dabei wird über das Drucklager 20 die Druckplatte 12 gegen die Kraft der Federn 11 von der Kupplungsscheibe 3 fortbewegt Hierbei wird durch den an der Druckplatte 12 befestigten Überwurfring 21 und den an der Hülse 4 befestigten Flansch 22 die Kupplungsscheibe 3 ebenfalls in dieser Richtung mitgenommen, so daß der rohrförmige Ansatz 7 aus dem Luftspalt zwischen den Magneten 8 herausgezogen wird. Beim Wiedereinkuppeln der Kupplung vollführt die Druckplatte 12 die entgegengesetzte Bewegung und drückt dabei über den Flansch 22 die Büchse 4 mit der daran befestigten Kupplungsscheibe 3 sowie das Rohrstück 7 nach und nach in den Luftspalt zwischen den Magneten 8 zurück, -ohne daß zunächst die Reibflächen 6 schleifen können. Durch das Eintauchen dieses aus elektrisch gut leitendem Material bestehenden Roststückes 7 in den von Kraftlinien durchfluteten Luftspalt entstehen in diesem Wirbelströme, welche der Kupplungsscheibe 3 ein Drehmoment erteilen. Dieses Drehmoment wird um so stärker, je weiter das Rohrstück 7 in den Luftspalt eintaucht: Besitzt das elektrisch gut leitende Material des Rohstückes 7 außerdem ferromagnetische Eigenschaften; dann tritt ein zusätzliches Drehmoment dadurch auf,. daß eine Ummagnetisierungsarbeit infolge der Durchflutung des Rohrstückes 7 zu leisten ist. Mit weitergehender Entlastung der Kupplungsfedern 11 kommen dann die Kupplungsbeläge 6 zur Anlage, wobei jedoch bis zu diesem Zeitpunkt die Kupplungsscheibe 3 bereits durch die Wirbelstromwirkung auf eine so hohe Drehzahl gebracht ist, daß nur mehr eine geringe Drehzahldifferenz bis zur synchronen Drehzahl zu überwinden ist: Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist im Prinzip die gleiche Kupplung dargestellt, weshalb auch insoweit die gleichen Bezugszeichen Verwendung finden. Fortgefallen sind bei dieser Kupplung jedoch die Anpreßfedern 11 mit den zugehörigen Führungen 10. Diese Federkräfte werden ersetzt durch ein Fliehpendel, welches so angeordnet ist, daß mit wachsender Drehzahl die Druckplatte 12 in Richtung auf das Kupplungsgehäuse 1 unter gleichzeitiger Mitnahme der Kupplungsscheibe 3 in axialer Richtung bewegt wird. Im einzelnen ist die Wirkungsweise folgendermaßen: Mit dem auf der Antriebsachse 35 befestigten Ring 23 sind die Anlenkhebel 24 der Fliehpendel im Lagerpunkt 25 drehbeweglich verbunden. Die Anlenkhebel 24 sind in den Punkten 26 in den Schwinghebeln 27 gelagert, an deren einem Ende sich die Gewichte 28 befinden, während die anderen Enden in dem gegen Drehung durch einen Keil 29 gesicherten, axial verschiebbaren Ring 30 angelenkt sind. Bei steigender Drehzahl nehmen die Fliehgewichte 28 im Radius entsprechend größere Laufbahn ein, wobei der Ring 30 gegen die Kraft der Feder 31 in Richtung auf den mit der Achse 35 fest verbundenen Ring 23 bewegt wird und hierbei über das Gestänge 32 den Einrückring 33 und damit über das Drucklager 34 die Druckplatte 12 mitnimmt und somit die Kupplung in der oben beschriebenen Weise einschaltet.
Anstatt der beiderseitigen Anordnung der Dauermagnete 8 in der Nut des Kupplungsgehäuses 1 kann man natürlich auch die Magnete 8 nur auf einer Seite des Luftspaltes anordnen.
Durch diese erfindungsgemäße Verbindung der vorbeschriebenen Kupplung mit einem Fliehpendelsystem zur Erzeugung der Anpreßkräfte entsteht eine Anordnung, bei welcher durch geeignete Dimensionierung des Fliehpendels bzw. seiner Bauelemente der Ein-bzw. Auskupplungsvorgang bei einer vorbestimmten Drehzahl vollautomatisch ausgelöst wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf der einen Welle axial verschiebbar befestigten, mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheibe und einem auf einer zweiten Welle befestigten Kupplungsgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (3) an ihrem äußeren Umfang einen zylinderringförmigen Ansatz (7) aus elektrisch gut leitendem Werkstoff trägt, welcher beim Einkuppeln vor der mechanischen Berührung der Reibflächen untereinander frei in einen in dem Kupplungsgehäuse (1) vorgesehenen ringförmigen Spalt, welcher durch Dauermagnete (8) mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung radial mit Kraftlinien durchflutet ist, eintaucht (Fig.1).
2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Ausschaltvorgang in an sich bekannter Weise durch ein Fliehpendelsystem (23 bis 30) bewirkt wird.
3. Reibungskupplung' nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft durch das Fliehpendelsystem erzeugt und mittels mechanischer übertragungselemente, wie Gestänge (24, 32), Hebel (27) od. dgl., auf die Kupplung übertragen wird (Fig. 3).
4. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderringförmige Ansatz an der Kupplungsscheibe teilweise oder ganz aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht.
5. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe als geschlitzte, stark geschränkte Tellerfeder ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 583 658, 617126, 856 721; »Die Umschau«, 1954, Nr. 22, S. 686.