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Selbsttätig ein- und ausrückbare Kupplung zn, insbesondere für Kraftfahrzeu-c
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Die Erfinduna betrifft eine selbsttäti- ein- und ausrückbare Kupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge.
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Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei welchen eine
Fliehkraftkupplung mit einer nachgeschalteten Reibscheibciik-upplung kombiniert
ist, welche die GanLscli,#itun" nach Belieben des Fahrers ermöglicht, ")w;e mit
einer frei drehbaren KupplungstrornTriel, welche die Mitnahme der Antriebswelle
(Ycwihrleistet. wenn die Drehzahl der Abtriebswelle größer ist als die der Ailtriebswelle.
Diese Vorrichtun( ' yen haben sich aber bisher nicht als zufriedenstellend
erwiesen und haben in der Kraftfahrzeugtechnik keine praktische Verwendung gefunden,
weil sie es nicht ermö,-1;chen. einerseits ein gewisses Gleiten bei Beoinn des Einrückens
zu erzielen, um dieses genügend weich zu machen, und andererseits nach Erreichen
einer genügend hohen Drehzahl ein einwandfreies Einrücken zu gewährleisten. Die
Mehrzahl der Fliehkraftkupplungen weist den Nachteil auf, daß das Gleiten der Kupplung
mit der Drehzahl des Motors und dem Widerstandsmoment zunimmt, was nicht nur hinsichtlich
des über-traoenen Drehmoments ungünstig ist, sondern auch hinsichtlich der Abnützung
dJ Reibbeläge und deren Erhitzung. Tatsächlich ist es sehr schwierig, praktisch
eine Konstruktion zu verwirklichen, bei der auch nach längerem Betrieb kein Verklemmen
oder Blockieren der Kupplungsschuhe auftritt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätig ein-und ausrückbare
Kupplung, bei der die eine Welle mit einer Kupplungstrommel und die andere Welle
mit einem Tragkörper verbunden ist, welcher einer Federwirkung unterworfene Kupplungsschuhe
und Fliehgewichte trägt.
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Die Erfindung besteht bei einer derartigen Kupplung darin, daß die
Ffiehgewichte um Bolzen des Tragkörpers drehbar sind und sich frei auf der
Innenfläche des entsprechenden Kupplungsschuhes abstützen, wobei die Verschiebung
dieses Abstützpunkts relativ zu der Fläche des Kupplungsschuhes unter einem spitzen
Winkel erfolgt., so daß bei Bewegung der Fliehgewichte infolge der Fliehkraft eine
Verklemmungswirkung eintritt, die das Gleitender Kupplung oder abnormale Schwingungen
verhindert.
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Die Kupplungsschuhe sind auf Haltern von rechteckigem bzw. quadratischem
Querschnitt verschiebbar, welche die Bewegung der Kupplungsschuhe in beiden Richtungen
begrenzen, eine seitliche Verdrehung verhindern und die Reibung herabsetzen. Die
Kupplungsschuhe üben ihren Druck auf die Kupplungstrommel mittels kreisförmig gebogener
Platten aus, auf die ein Belag aus einem gegen Reibung und Hitze widerstandsfähigen
Material aufgebracht ist, wobei zwischen den Kupplungsschuhen und den Platten Federn
in Form von Blattfedern angeordnet sind. Die Platten sind auf den Kupplungsschuhen
mittels Bolzen befestigt, die frei durch Bohrungen in den Kupplungsschuhen hindurchgehen.
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Die durch die Achse des Bolzens des Fliehgewichtes und dessen Abstützpunkt
auf dem entsprechenden Kupplungsschuh hindurchgehende Ebene ist relativ zur Radialebene
der Kupplung geneigt. Die Drehbewegung der Fliehgewichte verläuft unter der Wirkung
der Fliehkraft entgegengesetzt zur Drehrichtung des Motors.
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In den Zeichnungen ist als Beispiel die Ausführungsform einer Kupplung
gemäß der Erfindung dar-,gestellt.
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Fig. 1 ist ein axialer Längsschnitt, Fig. 2 ein Querschnitt
nach der Linie 11-11 der Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Kupplungsschuh
im Schnitt, Fig. 4 in kleinerem Maßstab eine schematische Ansicht des Tragkörpers
der Fliehgewichte.
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Bei der daraestellten Ausführungsform. ist das Kupplungsgehäuse
39 mit dem Getriebekasten 50
fest verbunden. In dem
Gehäuse 39 ist ein durch die Antriebswelle 2 angetriebener Tragkörper
1 angeordnet, der mit rechteckigen Ausnehmungen 20 (Fig. 4) versehen ist.
Diese dienen zur Aufnahme von Haltern 19, deren mit Gewinde versehene Bolzen
8 mittels der Muttern 52 an dem Tragkörper 1 befestigt sind.
Der mit Gewinde versehene Bolzen 8 ist außerhalb des Tragkörpers
1 durch einen Vierkantschaft 9 verlängert, der infolge seiner Anordnung
in der Ausnehmung20 an einer Drehung verhindert ist.
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Auf den Haltern 19 sind im Querschnitt U-förnüge Kupplungsschuhe
7 befestigt, die rechteckige öffnungen 43 aufweisen und durch eine Schulter
des Halters 19 an einer seitlichen Verschiebung gehindert werden. Auf der
Oberseite der Kupplungsschuhe 7 ist eine Platte 11 angeordnet, die
mittels der Bolzen 13
an diesem befestigt ist, welche in Bohrungen
13 A
eingreifen. Zwischen der Platte 11 und dem Kupplungsschuh
7 ist eine Blattfeder 12 angebracht, welche die beiden Teile in einem bestimmten
Abstand voneinander hält. Auf der Platte 11 ist ein Reibbelag 10
angeordnet,
der angeklebt oder mittels Nieten an dieser befestigt ist.
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Innerhalb der Kupplungsschuhe 7 sind Fliehgewichte
3 angeordnet, die um Bolzen 4 drehbar sind. Sie werden durch Unterlegscheiben
17 und Splinte 18
festgehalten. Die Fliehgewichte 3 weisen im
oberen Teil eine Ausnehmung 14 auf, in welcher Rollkörper 15 frei drehbar
sind. Wenn die Fliehkraft die Fliehgewichte 3 nach außen bewegte stoßen sie
die Kupplungsschuhe 7 mittels der Rollkörper 15, welche sich frei
auf der Innenseite der Kupplungsschuhe 7 abstützen, gleichfalls nach außen.
Die Bolzen 4 weisen auf der einen Seite des Tragkörpers 1 einen Bund
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auf und werden auf der anderen Seite durch eine Mutter 6 festgehalten.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist die durch die Bolzen 4 des Fliehgewichtes
3 und die Achse der Rollkörper 15
hindurchgehende Ebene relativ zur
Radialebene der Kupplung geneigt. Bei Annäherung des Kupplungsschuhes
7 an die Kupplungstrommel 21 hält das Fliehgewicht 3 nach Verdrehung
um einen bestimmten Winkel um seinen Bolzen 4 den Kupplungsschuh 7
durch Verklemmung
in der eingenommenen Stellung fest und übt einen zunehmenden Druck aus, wobei das
Fliehgewicht wie eine Nocke wirkt. Das Fliehgewicht erlaubt daher keine ein Gleiten
bewirkende Verringerung der Druckkraft des Kupplungsschuhes 7,
solange nicht
eine Verringerung der Drehzahl erfolgt ist.
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Da das Fliehgewicht 3 seine Fliehkraftwirkung gemäß Fig. 2
bei Drehung im Uhrzeigersinn ausübt, d. h. entgegengesetzt zur Drehrichtung
des Motors, wirken die Trägheitskräfte im Fliehgewicht bei einer Beschleunigung
ebenfalls im Sinn einer Verringerung des Gleitens. Die Fliehgewichte 3 sind
innen mit einer Reibbuchse 16 versehen.
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Die Vorrichtung weist ferner eine mit dem Tragkörper 1 fest
verbundene Trommel 28 und eine mittels der Lager 25 und 25a auf der Abtriebswelle26
gelagerte Kupplungstrommel 21 auf. Diese sitzt mittels eines mittleren Kranzes 21
A auf den Lagern 25
und 25 a auf. Zwischen dem Kranz
21 A und der mit dem Tragkörper 1 verbundenen Trommel 28 ist
eine Kupplungsfeder 29 angeordnet. Die Kupplungstrommel 21 ist auf der Abtriebswelle
26 frei drehbar gelagert. Sie ist mit einer Bohrung 23 versehen, in
welche das eine Ende 24 der Feder 29 eingesetzt ist. Das andere Ende der
Feder ist frei und liegt in dem Raum zwischen der Trommel 28 und dem mittleren
Kranz 21A.
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Wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 26 größer ist als die Drehzahl
der Antriebswelle 2, nimmt der Kranz 21 A die Feder 29 mit,
deren Durchmesser derart zunimmt, daß sie sich gegen die Innenwand der Trommel
28 anlegt, so daß die Reibung allmählich zunimmt und die Antriebswelle 2
durch die Trommel 28 mitgenommen wird. Wenn sich das Fahrzeug auf einer Talfahrt
befindet, beispielsweise mit gedrosseltern Motor, und man den gewünschten Gang einschaltet,
wird das Fahrzeug infolge der durch die Feder 29 bewirkten Mitnahme durch
den Motor gebremst. Schaltet -.man andererseits einen Gang zurück oder wird bei
Normalbetrieb der Gashebel zurückgenommen, dann ist die Kupplung eingerückt, weil
eine Mitnahme erfolgt, solange die Drehzahl der Abtriebswelle größer ist als die
der Antriebswelle.
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Außerdem ist ein Anschlag 30 in einem Halter 31 angeordnet, der mit
der Antriebswelle 2 mittels der Bolzen 47 fest verbunden ist. Dieser Anschlag
30 bezweckt, die Kupplungstrommel 21 stets im Abstand vom Tragkörper
1 zu halten. Die Lager 25 und 25a sowie die Kupplungstrommel 21 sind
auf einem Ring 27 angeordnet, der auf der Abtriebswelle 26 gelagert
ist. Die Lager 25 und 25a können auch unmittelbar auf der Abtriebswelle
26 angeordnet werden, ebenso wie auch die Kupplungstrommel 21 unmittelbar
auf der Abtriebswelle 26 ohne Zwischenlage von Lagern, sondern auf einem
Weißmetallring gelagert werden kann.
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In einer Ausnehmung des mittleren Teils der Kupplungstrommel 21 ist
ein Dichtungsring 32 derart angeordnet, daß eine Schmierung gewährleistet
ist, ohne daß aber das Schmiermittel mit einem Kupplungsbelag 35 in Berührung
kommt.
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Auf dem hinteren Teil der Abtriebswelle 26 ist eine Reibscheibe
34 angeordnet, die auf den Nuten 33
dieser Welle axial verschiebbar ist. Zwischen
der Reibscheibe 34 und der Kupplungstrommel 21 ist der Kupplungsbelag
35 angeordnet. Die Scheibe 34 wird gegen die Kupplungstrommel 21 durch eine
Feder 36
angedrückt, die einerseits gegen einen Flansch 37 und andererseits
gegen die Reibscheibe 34 anliegt.
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Ein Elektromagnet 40 mit der Wicklung 41 ist innerhalb des Gehäuses
39 auf einem Halter 42 befestigt. Der Plus- und der Minuspol des Elektromagneten
40 sind einerseits mit der Batterie oder irgendeiner Stromquelle und andererseits
zwecks Steuerung über einen (nicht dargestellten) Kontakt beispielsweise am Gangschalthebel
mit der Masse verbunden. Die Reibscheibe 34, die Feder 36 und der Flansch37,
der durch einen Sprengring38 od. dgl. festgehalten wird, sind mit der AbtriebsweHe26
fest verbunden.
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Wenn der Elektromagnet40 erregt ist, zieht er die Reibscheibe34 an,
deren Hub durch den Flansch37 begrenzt ist. Die Reibscheibe 34 darf niemals am Elektromagneten
40 kleben, selbst wenn dieser erregt ist. Wenn der Elektromagnet 40 die Reibscheibe
34 anzieht, drückt diese die Feder 36 zusammen und entfernt sich von der
Kupplungstrommel 21, so daß sich die Abtriebswelle 26 nunmehr frei dreht,
ohne von der Antriebswelle 2 mitgenommen zu werden.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist, verhindern andererseits die Anschläge
44, daß die Fliehgewichte 3 Lärm machen oder im Ruhezustand eine unerwünschte
Bewegung
ausführen. Bei stillgesetztem Motor stützen sich die Fliehgewichte3
einerseits auf den Anschlägen44 und andererseits mittels der in den Ausnehmungen
14 angeordneten Rollkörper 15 auf der Innenseite der Kupplungsschuhe
7 ab. Wenn der Motor die gewünschte Drehzahl erreicht, betätigt die Fliehkraft
die Fliehaewichte 3, welche die Kupplungsschube7 nach außen stoßen, der Reibbelag10
beginnt sich anzulegen und nimmt leicht und allmählich die Kupplungstrommel 21 mit.
In diesem Augenblick wird die Blattfeder 12 ebenfalls allmählich zusammengedrückt,
um jede Lärmentwicklung zu vermeiden. Die Bolzen 13, mittels welcher der
Reibbelag 10 und die Platten 11 mit den Kupplungsschuhen7 verbunden sind,
verschieben sich beim Zusammendrücken der Feder 12 in den Bohrungen 13A der
Kupplungsschuhe 7.
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Die Kupplungsschuhe 7 (Fig. 3) werden von Achsen
51 durchsetzt, an denen Federn 45 (Fig. 2) befestigt sind, welche verhindern,
daß sich die Kupplungsschuhe 7 voneinander entfernen, bevor der Motor eine
bestimmte Drehzahl erreicht. Nach Erreichen dieser Drehzahl beginnen die Fliehgewichte
3 sich vom Mittelpunkt zu entfernen und einen Druck auszuüben. Die Achsen
51 versteifen außerdem die seitlichen Backen der Kupplungsschuhe
7. Wenn der Motor stillgesetzt ist oder sich mit geringer Drehzahl dreht,
bleibt zwischen dem Reibbelag 10 und der Kupplungstrommel 21 ein Raum
53, um jede Reibung und infolgedessen jede Erhitzung oder Abnützung der Beläge
zu vermeiden.
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Die in den Seitenwänden der Kupplungsschuhe 7
ausgesparten Ausnehmungen
43, in welche der Vierkanthalter 19 einareift, sind rechteckig, und zwischen
dem unteren Teil der Ausnehmungen 43 und dem Vierkanthalter 19 ist soviel
Spiel gelassen, daß die Kupplungsschuhe 7 eine bestimmte Bewegung ausführen
können, wobei verhindert wird, daß die Kupplungsschuhe 7 über eine Grenzstellung
hinaus gelangen, wenn die Reibbeläge 10 infolge langen Gebrauchs eine gewisse
Abnützung erfahren haben. Der innenliegende Teil der Ausnehmungen 43 bildet daher
einen Anschlag, wenn die Drehzahl des Motors ihren Höchstwert erreicht und die Flichgewichte
3 eine Kraft entwickeln, die infolge des von den Kupplungsschuhen
7 ausgeübten Druck-es die Kupplungstrommel 21 zu sprengen droht.
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Die Wirkungsweise der so ausgebildeten Kupplung ist folgende: Beim
Stillstand oder Leerlauf des Motors erfolgt keine Mitnahme der Abtriebswelle
26. Die nüt dem Tragkörper 1 verbundenen Kupplungsschuhe7 werden durch
die Federn45 in der Entkupplungsstellung gehalten. Die Abtriebswelle 26,
auf welcher die Kupplungstrommel21 ruht, wird erst in dem Augenblick mitgenommen,
in dem der Motor über eine bestimmte Drehzahl hinaus beschleunigt wird.
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Bei Einschaltung des ersten Ganges und allmählicher Beschleunigung
des Motors entfernen die von der Fliehkraft mitgenommenen Fliehgewichte3 die Kupplungsschuhe7
voneinander, wodurch einerseits die Blattfeder12 zusammengedrückt und andererseits
der Reibbelag 10 gegen die Wandung der Kupplungstrommel21 angepreßt wird,
die allmählich mitgenommen wird. Weil die Reibscheibe34 durch die Feder36 gegen
die Kupplungstrommel21 angedrückt wird, ist diese mit der Abtriebswelle26 fest verbunden.
Infolgedessen wird bei Steigerung der Drelizahl des Motors die Abtriebswelle26 allmählich
mitgcnommen.
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Bei Verringerung der Drehzahl des Motors nimmt die mit der Kupplungstrommel21
fest verbundene "#Lbtrlebswel!e26, die sich infolge der Trägheit mit einer höheren
Drehzahl dreht, mittels der Feder29 die mit dem Tragkörperl fest verbundene Trommel
28 mit.
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Wenn man z. B. den Motor durch Vorwärtsschieben des Fahrzeuges anwerfen
will, wird die Kupplung durch Drücken auf den Kontakt des Elektromagneten40 ausgerückt.
In diesem Augenblick kann man den jewünschten Gang einschalten. Bei Loslassen des
Kontaktes wird der Stromkreis unterbrochen, wodurch die Reibscheibe34, die Kupplungstrommel
21 und die Abtriebswelle 26 fest miteinander verbunden werden. Beim Vorwärtsschieben
des Fahrzeuges nimmt die Feder 29 die Antriebswelle 2 mittels der mit dieser
fest verbundenen Trommel 28 mit, wodurch der Motor angeworfen wird. Es ist
dann derselbe Betriebszustand vorhanden, wie wenn sich bei eingeschaltetem Gang
das Fahrzeug auf der Talfahrt befindet und der Motor als Bremse benützt wird.
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Gegenstand des Anspruchs 1 ist lediglich die Gesamtkombination
der in ihm enthaltenen, einzeln an sich bekannten Merkmale. Außerdem sollen die
Ansprüche 2 bis 6 als echte Unteransprüche ausschließlich in Verbindung mit
dem Anspruch 1 gelten.