DE1112862B

DE1112862B - Self-acting centrifugal clutch

Info

Publication number: DE1112862B
Application number: DEM38135A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Badin
Original assignee: MEDITERRANEENNE MINIERE METALL
Current assignee: MEDITERRANEENNE MINIERE METALL
Priority date: 1957-11-22
Filing date: 1958-07-02
Publication date: 1961-08-17

Description

Selbsttätig wirkende Fliehkraftkupplung Selbsttätig wirkende Fliehkraftkupplungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und bestehen im allgemeinen aus zwei ohne wesentlichen radialen Zwischenraum koaxial ineinandergeschachtelten, mit je einer Welle fest verbundenen Kupplungsschalen. In dem von den beiden Kupplungsschalen umschlossenen Hohlraum sind Kugeln od. dgl. untergebracht, die unter dem Einfluß der Fliehkraft eine sich .mit steigender Drehzahl verstärkende Verbindung zwischen den beiden Kupplungsschalen herstellen. Bei einer dieser bekannten Ausführungsformen sind die einander zugekehrten, ineinandergeschachtelten Flächen der Kupplungsschalen mit Rippen versehen, über die die Kupplung erfolgt. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform von Fliehkraftkupplungen, welche mit Kugeln arbeitet, sind auf der in das Kupplungsgehäuse hineinragenden Abtriebswelle Schaufeln angeordnet, die einen geringen axialen Abstand von der Schalenwandung aufweisen. Bei einer Fliehkraftkupplung ähnlichen Aufbaus ist eine einstellbare Kraftübertragung dadurch verwirklicht worden, daß in einer auf der Antriebswelle vorgesehenen, das Kupplungsgehäuse verschließenden Scheibe radial verlaufende Schlitze vorgesehen sind, in denen auf der Abtriebswelle gelagerte Rippen geführt sind, die die Mitnahme bewirken, Die oben aufgeführten Ausführungsformen von Fliehkraftkupplungen machen sich die durch Fliehkraft hervorgerufenen radialen Kräfte der Kugeln zunutze, um über axial oder radial in diese Kugeln hineinragende Rippen u. dgl. eine Kupplung mit der Abtriebswelle zu bewirken. Nachteilig bei diesen Ausführungsformen ist vor allem, daß diese radial oder axial in die Masse der Kugeln hineinragenden Rippen die durch die Kugeln hervorgerufenen axialen Kräfte zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades nicht benutzen. Nachteilig ist ebenfalls, daß die durch die Fliehkraft erzeugten maximalen radialen Kräfte am äußersten Umfang der Kupplungsschale durch die zumeist radiale Ausbildung der Rippen nicht voll ausgenutzt werden kann.Self-acting centrifugal clutch Self-acting centrifugal clutches are known in various embodiments and generally consist of two nested coaxially with one another without any substantial radial gap, with Coupling shells firmly connected to each shaft. In the one of the two coupling shells Enclosed cavity are balls or the like. Housed under the influence the centrifugal force a connection between the two coupling shells. In one of these known embodiments are the facing, nested surfaces of the coupling shells provided with ribs through which the coupling takes place. With another well-known Embodiment of centrifugal clutches, which works with balls, are on the arranged in the clutch housing protruding output shaft blades, the one have a small axial distance from the shell wall. With a centrifugal clutch Similar structure, an adjustable power transmission has been realized by that in one provided on the drive shaft, closing the clutch housing Disc radially extending slots are provided in which on the output shaft supported ribs are performed, which cause the entrainment, the ones listed above Embodiments of centrifugal clutches are those caused by centrifugal force use radial forces of the balls to axially or radially protrude into these balls Ribs and the like to effect a coupling with the output shaft. Disadvantage with these Embodiments is above all that this radially or axially in the mass of the balls protruding ribs the axial forces caused by the balls to one Do not use the efficiency improvement. It is also disadvantageous that the maximum radial forces generated by the centrifugal force at the outermost circumference of the Coupling shell not fully used due to the mostly radial formation of the ribs can be.

Bei anderen bekannten Fliehkraftkupplungen hat man versucht, die auftretenden axialen Kräfte zu verwenden. Um diese axialen Kräfte zu vergrößern, ist es bekannt, die auf der treibenden Welle sitzende Kupplungsschale von der Welle weg verjüngend auszuführen und in dem so gebildeten Gehäuse auf der getriebenen Welle eine Reibscheibe anzuordnen.In other known centrifugal clutches, attempts have been made to counteract the to use axial forces. In order to increase these axial forces, it is known the coupling shell seated on the driving shaft tapering away from the shaft execute and in the housing formed in this way on the driven shaft a friction disc to arrange.

Die durch die Verjüngung verstärkt auftretenden axialen Kräfte der einzelnen Kugeln von der Verjüngung weg zur Reibscheibe hin sollen dabei die Mitnahme der Reibscheibe bewirken. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform von Fliehkraftkupplungen ist die Kupplungsschale als eine sich einseitig oder zweiseitig um Umfang hin verjüngende oder abgeschrägte Schale ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform stützen sich die Kugeln durch die Fliehkraft an den Schrägflächen ab und bewirken einen erhöhten axialen Druck auf eine die Kupplungsschale verschließende Scheibe. Durch die dadurch hervorgerufene axiale Verschiebung zwischen Kupplungsschale und der die Kupplungsschale verschließende Scheibe werden zwei an den Außenseiten der Kupplungsschale und an der Abtriebswelle befestigte Reibscheiben gegeneinander bewegt. Mittels der Reibung zwischen diesen Reibscheiben erfolgt die Kupplung der getriebenen und treibenden Welle. Nachteilig bei diesen Ausführungsformen ist, daß praktisch nur die in axialer Richtung auftretenden Kräfte eine Kupplung bewirken.The increased axial forces of the individual balls away from the taper towards the friction disc should be entrained cause the friction disc. In another known embodiment of centrifugal clutches is the coupling shell as a one-sided or two-sided tapering around the circumference or beveled shell. In this embodiment, the support Balls from the centrifugal force on the inclined surfaces and cause an increased axial pressure on a disk closing the clutch shell. Through the through caused axial displacement between the coupling shell and the coupling shell locking disc are two on the outside of the coupling shell and on Friction disks attached to the output shaft are moved against each other. By means of friction between these friction disks the coupling of the driven and the driving takes place Wave. The disadvantage of these embodiments is that practically only the axial The forces occurring in the direction cause a coupling.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine selbsttätig wirkende Fliehkraftkupplung so auszubilden, daß sowohl die radialen als auch die axialen Kräfte der Kupplungswirkung beitragen.The invention has set itself the task of an automatically acting To train centrifugal clutch so that both the radial and the axial Contribute forces of the coupling action.

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig wirkende Fliehkraftkupplung mit zwei ohne wesentlichen radialen Zwischenraum koaxial ineinandergeschachtelten, mit je einer Welle fest verbundenen zylindrischen Kupplungsschalen mit in den von den beiden Kupplungsschalen umschlossenen Hohlraum enthaltenen Kugeln od. dgl., die unter dem Einfluß der Fliehkraft eine sich mit steigender Drehzahl verstärkende Verbindung zwischen den beiden Kupplungsschalen herstellen. Die Erfindung besteht darin, daß die innere Kupplungsschale in ihrer- zylindrischen Wand eine Anzahl fensterartige Durchbrechungen aufweist.The invention relates to an automatically acting centrifugal clutch with two coaxially nested one inside the other without any significant radial gap, each with a shaft firmly connected cylindrical coupling shells with in the from the two coupling shells enclosed cavity contained Balls or the like, which under the influence of centrifugal force with increasing speed Establish a reinforcing connection between the two coupling shells. The invention is that the inner coupling shell in its cylindrical wall a Has number of window-like openings.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen,- daß bei der Fliehkraftkupplung die axialen sowie die radialen Kräfte zum Kuppeln herangezogen werden, wobei diese Maßnahme im Bereich der maximal auftretenden Kräfte verwirklicht ist. Durch die fensterartigen Ausnehmungen in der inneren Kupplungsschale wird praktisch eine Verzahnung verwirklicht, da ein Herausdrücken der Kugeln aus den fensterartigen Durchbrüchen entgegen der Fliehkraft nicht möglich ist und durch die auf die Seitenkanten der Durchbrüche wirkenden axialen Kräfte eine zusätzliche Kraft ausgeübt wird.The advantages achieved by the invention are mainly in it see - that in the centrifugal clutch, the axial and radial forces to Domes are used, with this measure in the range of the maximum occurring Forces is realized. Through the window-like recesses in the inner coupling shell a toothing is practically realized because the balls are pushed out the window-like breakthroughs against the centrifugal force is not possible and through the axial forces acting on the side edges of the openings have an additional effect Force is exerted.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Abb. 1 ein senkrechter axialer Längsschnitt durch eine Kupplung gemäß- der Erfindung, Abb.2 die Innenansicht der inneren Kupplungsschale 6 in Pfeilrichtung A gesehen, Abb. 3 eine der Abb. 1 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform der Kupplung; Abb. 4 ist eine die - Kräfteverteilung darstellende Skizze.In the following the invention is illustrated by means of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail. It shows Fig. 1 a vertical axial Longitudinal section through a coupling according to the invention, Fig.2 the interior view of the inner coupling shell 6 seen in the direction of arrow A, Fig. 3 one of Fig. 1 corresponding Representation of another embodiment of the coupling; Fig. 4 is a the - distribution of forces illustrative sketch.

Die in den Abb. 1 und 2 dargestellte Kupplung ist in einem Gestell t gelagert, das mit dem Fahrzeug, der Maschine od. dgl., in der die Kupplung eingebaut ist, fest verbunden ist. Das Gestell 1 trägt eine treibende Welle 2 in einem Lager 3 und eine zweite Welle 4, die koaxial zu der Welle 2 in einem Lager 5 liegt. Die treibende Welle 2 ist mit einer zylindrischen Kupplungsschale 6 und die Abtriebswelle 4 mit einer zweiten zylindrischen Kupplungsschale 7 fest verbunden, die die Kupplungsschale 6 mit einem sehr geringen Spiel 8 umfaßt. Die Kupplungsschale 6 und 7 sind gegenüber dem Gestell 1 durch konische Rollenlager 9 und 10 abgestützt, die zur Aufnahme von Axialdrücken dienen. Die Kupplungsschalen 6 und 7 sind an der Innenseite ihrer ebenen Stirnflächen mit Buckeln 11 und 12 versehen, die in radialer Richtung verlaufen. Diese Buckel können auch durch Vertiefungen, die in die Wände eingedrückt sind, ersetzt sein. An ihrer zylindrischen Wand kann die Kupplungsschale 6 mit fensterartigen Durchbrüchen 13 versehen sein, die dann dicht vor der zylindrischen Wand der Kupplungsschale 7 liegen. Im Innern des durch die beiden Kupplungsschalen 6 und 7 gebildeten Gehäuses sind Kugeln 14 untergebracht. In einer der Kupplungsschalen kann eine durch einen Pfropfen verschließbare Einfüllöffnung (nicht dargestellt) für die Kugeln 14 vorgesehen sein.The coupling shown in Figs. 1 and 2 is in a frame t stored, the od with the vehicle, the machine. The like. In which the clutch is installed is firmly connected. The frame 1 carries a driving shaft 2 in a bearing 3 and a second shaft 4, which lies coaxially with the shaft 2 in a bearing 5. the driving shaft 2 is with a cylindrical coupling shell 6 and the output shaft 4 firmly connected to a second cylindrical coupling shell 7, which is the coupling shell 6 with very little play 8 included. The coupling shell 6 and 7 are opposite the frame 1 supported by conical roller bearings 9 and 10, which are used to accommodate Serve axial pressures. The coupling shells 6 and 7 are on the inside of their flat End faces provided with bosses 11 and 12 which run in the radial direction. These humps can also be created by indentations that are pressed into the walls. be replaced. On its cylindrical wall, the coupling shell 6 can be window-like Breakthroughs 13 be provided, which then close in front of the cylindrical wall of the coupling shell 7 lie. Inside the housing formed by the two coupling shells 6 and 7 balls 14 are housed. In one of the coupling shells, a Plug-in closable filling opening (not shown) is provided for the balls 14 be.

Unter der Voraussetzung, daß die treibende Welle 2 mit einem (nicht dargestellten) Motor und die getriebene Welle 4 mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) anzutreibenden Vorrichtung verbunden ist, istdie Wirkungsweise der Kupplung wie folgt: Durch das Umlaufen der treibenden Welle 2 werden die im Ruhezustand an der tiefsten Stelle des Gehäuses liegenden Kugeln 14 unter der Einwirkung der Fliehkraft sich in der in Abb. 1 wiedergegebenen Anordnung in Form eines Ringes an der zylindrischen Wand der Kupplungsschale 6 verteilen und sich fest gegen die Wände des Gehäuses, nämlich an die ebenen Flächen zwischen den Buckeln 11, 12 und an die Umfangsfläche der Kupplungsschale 6 und durch die Fenster 13 hindurch an die zylindrische Wand der Kupplungsschale 7 andrücken. Die Zentrifugalkraft will die Kugeln soweit wie möglich vom Mittelpunkt entfernen. Wie es die Abb. 4 zeigt, drücken sich die Kugeln 14 gegeneinander, und zwar mit einer Kraft F, wobei durch Keilwirkung axial gerichtete Kräfte P entstehen, die das Anpressen an die Stirnwandungen des Gehäuses herbeiführen. Die Buckel 11 und die Ränder der Fenster 13 machen diese Flächen griffiger, so daß der durch die Kugeln gebildete Ring sich an beiden verankert. Hierdurch ist die Mitnahme der Kupplungsschale 7 und damit der Abtriebswelle 4 sichergestellt.Assuming that the driving shaft 2 is connected to a motor (not shown) and the driven shaft 4 is connected to a device (also not shown) to be driven, the operation of the coupling is as follows: By rotating the driving shaft 2, the im Rest state at the lowest point of the housing balls 14 under the action of centrifugal force are distributed in the arrangement shown in Fig. 1 in the form of a ring on the cylindrical wall of the coupling shell 6 and firmly against the walls of the housing, namely on the flat surfaces between the bosses 11, 12 and against the circumferential surface of the coupling shell 6 and through the window 13 against the cylindrical wall of the coupling shell 7. The centrifugal force tries to remove the balls as far as possible from the center. As FIG. 4 shows, the balls 14 press against one another, with a force F, whereby axially directed forces P arise due to the wedge effect, which bring about the pressing against the end walls of the housing. The bosses 11 and the edges of the window 13 make these surfaces easier to grip, so that the ring formed by the balls is anchored to both. This ensures that the coupling shell 7 and thus the output shaft 4 are carried along.

Wenn die Umlaufgeschwindigkeit der treibenden Welle 2 abnimmt, dann wird ein Punkt erreicht, an dem die Kohäsion der durch die Zentrifugalkraft zusammengedrückten Kugeln nicht mehr genügt, um das Drehmoment zu übertragen. In diesem Augenblick tritt ein Entkuppeln in der Weise ein, daß der Kugelring in sich lockerer wird und aus dem pseudofesten in den pseudoflüssigen Zustand zurückkehrt. Jeder Umlaufgeschwindigkeit der Antriebswelle entspricht also ein bestimmtes Mitnahmedrehmoment, das, sobald es überschritten wird, die Kupplung zum Rutschen bringt. Die Kupplung ist also eine automatische Rutschkupplung oder auch ein Drehmomentbegrenzer.If the rotational speed of the driving shaft 2 decreases, then a point is reached where the cohesion of the compressed by centrifugal force Balls are no longer enough to transmit the torque. At this moment a decoupling occurs in such a way that the ball ring becomes looser in itself and returns from the pseudo-solid to the pseudo-liquid state. Any speed of rotation the drive shaft thus corresponds to a certain entrainment torque that, as soon as it is exceeded, causes the clutch to slip. So the clutch is one automatic slip clutch or a torque limiter.

Um den Druck der Kugeln auf die Innenflächen der Kupplungsschalen 6 und 7 zu verstärken und zu gleicher Zeit die Umfangsfläche des Gehäuses, wo die Mitnahmewirkung der Kugeln gering ist, zu verkleinern, kann man den Kupplungsschalen 6 und 7 eine konkave Form geben, so daß das durch diese beiden Kupplungsschalen gebildete Gehäuse im Innern die Form einer Linse hat.To the pressure of the balls on the inner surfaces of the clutch cups 6 and 7 to reinforce and at the same time the peripheral surface of the housing where the The entrainment effect of the balls is low, to reduce the size, you can use the coupling shells 6 and 7 give a concave shape so that the two coupling shells Housing formed inside has the shape of a lens.

Bei der in Abb.3 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist die Kupplungsschale 6 gegenüber der Kupplungsschale 7, die fest mit der getriebenen Welle 4 verbunden ist, axial verschiebbar. Die treibende Welle 2 ist mit einer Anzahl Keilnuten 2a versehen, die eine Verschiebung der treibenden Welle 2 in einer vom Motor angetriebenen Büchse (nicht dargestellt) möglich machen. Auf der treibenden Welle 2 ist zwischen zwei Druckkugellagern 15 zur Aufnahme von Axialschüben eine Schaltmuffe 16 angebracht, in deren Nut zwei Gleitstücke 17 eingreifen, die ihrerseits an dem gabelförmigen Ende eines um einen Punkt 19 schwenkbaren Hebels 18 sitzen. Durch Verschwenken dieses Hebels 18 kann man die Kupplungsschale 6 in axialer Richtung verschieben und dadurch den Abstand der Kupplungsschalen 6 und 7 verändern. Hierdurch werden die seitlichen Reibungskräfte und die Kohäsion der Kugeln verändert. Daraus ergibt sich, daß bei bestimmter Geschwindigkeit und einem bestimmten Drehmoment der Punkt des Auskuppelns von dem Abstand der Kupplungsschalen abhängig ist. Wenn man daher die Kupplungsschalen einander nähert, bleibt die Summe der Zentrifugalkräfte der Kugeln annähernd konstant, aber die seitlichen Reaktionskräfte P wachsen. Hieraus ergibt sich die Tendenz zum Einkuppeln.In the modified embodiment shown in Figure 3 is the Coupling shell 6 opposite the coupling shell 7, which is firmly connected to the driven Shaft 4 is connected, axially displaceable. The driving shaft 2 is with a number Provided splines 2a, the displacement of the driving shaft 2 in one of the Make motor driven bushing (not shown) possible. On the driving Shaft 2 is between two thrust ball bearings 15 for receiving axial thrusts Shift sleeve 16 attached, in the groove of which two sliders 17 engage, which in turn sit at the fork-shaped end of a lever 18 pivotable about a point 19. By pivoting this lever 18, the coupling shell 6 can be moved in the axial direction move and thereby change the distance between the coupling shells 6 and 7. Through this the lateral frictional forces and the cohesion of the balls are changed. From it it follows that at a certain speed and a certain torque the point of disengagement depends on the distance between the coupling shells. if therefore, if the coupling shells are brought closer to one another, the sum of the centrifugal forces remains of the balls almost constant, but the lateral reaction forces P increase. From this there is a tendency to engage.

Die verwendeten Kugeln brauchen nicht Präzisionskugeln zu sein, sondern man kann sehr gut gewöhnliche Kugeln aus, hartem Stahl verwenden, die in Scheuertrommeln poliert sind. Diese Kugeln besitzen einen Durchmesser unter 2 mm. Geringe Ungleichheiten der Durchmesser stören nicht.The balls used do not need to be precision balls, but rather one can very well use ordinary hard steel balls in scouring drums are polished. Own these balls a diameter of less than 2 mm. Slight inequalities in the diameter are not a problem.

Um die von den Kugeln ausgeübten Seitenkräfte P unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte zu verstärken, können die- Kugeln geschmiert sein, beispielsweise mit Graphit oder einem Silikon-Schmiermittel.About the lateral forces P exerted by the balls under the influence To increase the centrifugal forces, the balls can be lubricated, for example with graphite or a silicone lubricant.

Claims

PATENT CLAIM: Self-acting centrifugal clutch with two without substantial radial gap coaxially nested, with one each Shaft firmly connected cylindrical coupling shells and with in which of the two Coupling shells enclosed cavity contained balls od. The like. Under the Influence of centrifugal force a connection that increases with increasing speed produce between the two coupling shells, characterized in that the inner coupling shell (6) in its cylindrical wall a number of window-like Has perforations (13). Publications considered: German Patent Specifications No. 178 653, 506 594, 568 596; French Patent No. 1149 854; British Patent Nos. 334 320, 459 904; German patent applications V 3449 XII @ 47 c (published on September 16, 1954), B 8293 XII 47 c (published on February 12, 1953).