DE1174623B - Automatische Kupplung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Automatische Kupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung geht von einer automatischen Kupplung für Kraftfahrzeuge mit einer Servoeinrichtung aus, die aus einer mit dem Motorabtrieb drehkraftschlüssig verbundenen Steilgewindebüchse und -mutter besteht, wobei der Steilgewindebüchse zwecks Erzeugung einer die Kupplung öffnenden Axialbewegung der Gewindemutter zur Büchse hin eine Bremsvorrichtung zugeordnet ist.
• Bei einer bekannten automatischen Kupplung dieser Gattung wird ein Kupplungsschalter von Fliehgewichten bedient, der mit einem Kontakt zusammenarbeitet, welcher im vorbestimmten Zeitpunkt die Bremsvorrichtung an der Steilgewindebüchse betätigt. Mit dieser Einrichtung kann der Anfahrvorgang nicht gesteuert, sondern nur ausgelöst werden. Außerdem ist die Kupplung sehr großbauend und aufwendig.
• Bei bekannten Anfahr-Fliehkraftkupplungen mit elektrischen Kupplungsbremsen zum Auskuppeln während des Gangwechsels betätigen die Fliehgewichte die Kupplung unmittelbar. Diese Kupplungen sind mit teuren und störanfälligen Schleifringen für den sich mit der Antriebswelle drehenden Elektromagnet versehen. Sie haben unerwünscht große Fliehgewichtsmassen und sind mit Zusatzeinrichtungen zum Steuern und Arretieren der Fliehgewichte versehen.
• Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine schleifringlose automatische Kupplung besonders leicht und kompakt auszubilden, so daß sie insbesondere für den Einbau in Kleinkraftfahrzeuge geeignet ist. Ferner soll eine leichte und schnelle Schaltfolge ermöglicht werden.
• Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einer automatischen Kupplung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß mit dem von der Motorwelle angetriebenen Kupplungsteil umlaufende, radial bewegliche Fliehgewichte unter entgegen der Fliehkraft gerichteter Wirkung von Federn bei Stillstand des Motors an einer mit der Steilgewindebüchse drehfest verbundenen Bremslamelle anliegen und dadurch diese an eine mit dem Kupplungsgehäuse drehfest verbundene, axial bewegliche Scheibe drücken, wobei die Kraft der Federn so ausgelegt ist, daß sich die Fliehgewichte bei überschreiten der Leerlaufdrehzahl von der Bremslamelle abheben.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsart besteht die der Steilgewindebüchse zugeordnete Bremsvorrichtung für den Kupplungsvorgang aus einem Kupplungsmagnet, der bei Erregung über einen Hebel axial auf die gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehfeste, in Richtung gegen die Bremslamelle axial bewegliche Scheibe drückt, so daß sich diese an die Bremslamelle anlegt und diese bremsend gegen einen feststehenden Außenring des Kupplungsgehäuses preßt. Die Fliehgewichte der zum Anfahren dienenden Bremsvorrichtung sind auf zur Kupplungsachse radial und zur Ebene der Bremslamelle im spitzen Winkel gerichteten Lagerbolzen drehbar und gegen die Wirkung der Federn axial verschiebbar gelagert und rasten vor ihrer Bremsstellung auf den Lagerbolzen federnd ein, so daß die Anfangskraft der Federn teilweise aufgehoben wird.
• In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Querschnittsansicht der halben Kupplungseinrichtung zusammen mit einem elektromagnetisch schaltbaren Zahnräderwechselgetriebe mit durch die Fliehgewichte gelöster Kupplung, F i g. 1 a die Querschnittszeichnung der zweiten Kupplungshälfte in gekuppeltem Zustand, F i g. 2 den durch Fliehkraft gesteuerten Freilauf zwischen Kupplung und Getriebewelle in Arbeitsstellung, F i g. 3 den durch Fliehkraft gesteuerten Freilauf zwischen Kupplung und Getriebe in gelöster Stellung, F i g. 4 das Schaltschema der elektrischen Einrichtung.
• Das in dem Beispiel dargestellte Zahnräderwechselgetriebe ist ein bekanntes Vierganggetriebe mit Ziehkeilschaltung. In den Axialbohrungen der beiden Getriebewellen 58 und 71 befinden sich die axial beweglichen Ziehkeile 72 und 73, welche die in radialen Bohrungen der Getriebewellen geführten Kugeln 74 nach außen in die Taschen eines der schaltbaren Räder 78 oder 74 bzw. 76 oder 75 schieben und dasselbe mit der Getriebewelle kuppeln. Die schaltbaren Räder stehen in ständigem Eingriff mit den auf den Getriebewellen festsitzenden Rädern 82, 81 bzw. 80, 79. Die Verschiebung der Ziehkeile 73 und 72 wird von den Schaltmagneten I, Il bzw. 111, IV gesteuert, deren axial beweglicher Eisenkern 73 a bzw. 72 a mit dem Ziehkeil 73 bzw. 72 in fester Verbindung steht.
• Von der Motorwelle 12a wird über das Motorritzel 12 und das Zahnrad 13 die Kupplungsglocke 14 angetrieben. In der Kupplungsglocke sind die Kupplungsscheibe 15 und die mit der Kupplungsglocke umlaufende Druckplatte 16 angeordnet, die über die Kupplungsfedern 17 mit dem Hebel 18 gegen die Kupplungsscheibe 15 gedrückt wird. Die Gewindemutter 11 steht über die Teile 19, 18, 16, 14, 13, 12 und 12a mit dem Motor in Verbindung. Über die Kugeln 10 erfolgt die Mitnahme der Steilgewindebüchse 9, die auf einer Verlängerung 20 der Getriebewelle 58 gelagert ist. Mit der Steilgewindebüchse 9 ist die Bremslamelle 7 drehfest verbunden. Auf diese Bremslamelle wirkt von der einen Seite eine vom Kupplungsmagnet 1 und von der anderen Seite eine von Fliehgewichten 21 erzeugte Bremskraft.
• Wenn er unter Strom steht, zieht der Elektromagnet 1 einen Eisenkern 2 an, der über einen um einen Bolzen 4 schwenkbar gelagerten Hebel 3 auf die Stirnfläche eines Bolzens 5 drückt. Der Bolzen 5 drückt über die axial bewegliche Scheibe 6 die Bremslamelle 7 gegen einen feststehenden Außenring B.
• Auf fest mit der Kupplungsglocke 14 verbundenen Lagerbolzen 22 ist je ein Fliehgewicht 21 axial verschiebbar und nicht drehbar gelagert. Durch auf die Fliehgewichte 21 wirkende Federn 23 werden diese infolge der Schrägstellung der Lagerbolzen 22 an die Bremslamelle 7 gedrückt.
• Beim Anlassen des Fahrzeugmotors und während des Leerlaufs ist die Kraft der Federn 23 größer als die auf die Fliehgewichte 21 einwirkende Fliehkraft. Die Fliehgewichte 21 bleiben daher gegen die Bremslamelle 7 gedrückt (F i g. 1) und bremsen diese ab. Dadurch entsteht an der Seilgewindebüchse 9 ein Gegendrehmoment, das ausreichend ist, um die Gewindemutter 11 gegen den Druck der Kupplungsfedern 17 zu verschieben und mittels der Hebel 18 auszukuppeln. Wird die Motordrehzahl zum Zwecke des Anfahrens erhöht, dann erhöht sich auch die auf die Fliehgewichte 21 wirkende Fliehkraft. Sie wird größer als die Kraft der Federn 23, und die Fliehgewichte 21 wandern nach außen, so daß infolge der Schrägstellung der Lagerbolzen 22 der Anpreßdruck auf die Bremslamelle 7 wegfällt und damit auch die Einwirkung auf die Kupplung. Infolge der durch die Kugeln 10 im Gewinde verminderten Reibung genügt die Kraft der Kupplungsfedern 17, um einzukuppeln. Der gleiche Effekt kann auch mit dem Kupplungsmagnet 1 erzeugt werden, der, wenn er unter Strom gesetzt ist, über den Hebel 3 mit der axial beweglichen Scheibe 6 die Bremslamelle 7 abbremst.
• Die Steilgewindebüchse 9 ist gegen den Druck der Feder 24 axial verschiebbar. Diese Feder hat eine Vorspannung, die stärker ist als die durch die Kupplungsfedern 17 auf die Steilgewindebüchse 9 einwirkende Kraft. Dadurch wird erreicht, daß, sobald vollständig ausgekuppelt ist, die Feder 24 zusammengedrückt und die Steilgewindebüchse 9 axial verschoben wird und dabei auf einen Pilz 25 drückt, der die Kontakte 26, 27 betätigt. Nach dem vollständigen Lösen der Kupplung, durch das Aufhören der Fliehkraft oder durch das Abschalten des Kupplungsmagnets 1 werden die Kontakte 26, 27 zusammengedrückt. Aus F i g. 4 ist zu ersehen, daß diese Kontakte den Stromkreis zwischen den Getriebe-Schaltmagneten 1, 11, 111, IV und der Stromquelle B schließen. Durch diese Anordnung wird bewirkt, daß erst nach dem vollständigen Auskuppeln die Getriebeschaltung 50 betätigt werden kann.
• Die Stärke des Kupplungsmagnets 1 ist wesentlich höher gewählt als diejenige der Getriebe-Schaltmagnete 1, 11, 111, IV, so daß der Kupplungsmagnetl voll anspricht, ohne daß sich ein Schaltvorgang vollzieht. Dadurch wird über den Hebel 3, den Bolzen 5 und die Scheibe 6 auf die Bremslamelle 7 eingewirkt und die Kupplung ausgerückt. Wenn dann voll ausgekuppelt ist, werden die Kontakte 26, 27 geschlossen und damit der Schaltvorgang im Getriebe ausgelöst. Durch das Schließen der Kontakte 26, 27 wird der Kupplungsmagnet 1 stromlos, und die Kupplung würde wieder einkuppeln.
• Um das zu verhindern, ist ein Relais zwischen Getriebeschaltung 50 und Stromquelle B eingeschaltet, das aus der Relaisspule 53 und den Kontakten 54, 55 besteht. Werden die Kontakte 26, 27 geschlossen und der Kupplungsmagnet 1 stromlos, dann wird gleichzeitig durch die Relaisspule 53 bewirkt, daß der bisher über die Getriebeschaltung 50 an Masse gelegte Kupplungsmagnet 1 über den Kontakt 55 direkt an Masse gelegt wird. Dadurch bleibt der Kupplungsmagnet 1 weiterhin unter Strom und die Kupplung gelöst. Wenn von Hand oder mittels einer selbsttätig wirkenden Einrichtung die Schaltmagnete 1, Il, IIl, IV, L der Getriebeschaltung 50 von der Masse getrennt werden, dann ist der Stromkreis unterbrochen und der Kupplungsmagnet 1 stromlos. Die Einwirkung auf die Bremslamelle 7 hört auf, und es wird eingekuppelt.
• Da die Fliehkraftsteuerung für den Anfahrvorgang eingestellt werden muß, ergibt sich der Nachteil, daß die Kupplung z. B. bei Bergfahrt und dadurch bedingter starker Drehzahlreduzierung vorzeitig löst. Das wird verhindert durch federbelastete Kugeln 56, welche in Rillen 57 der Fliehgewicht-Lagerbolzen22 angeordnet sind. Wird das Fliehgewicht 21 durch die Fliehkraft herausgeschleudert (F i g. 1 a), so hebt die beschriebene Einrastung die Wirkung der Feder 23 teilweise auf, so daß die Einwirkung der Fliehkraft auf die Bremslamelle 7 erst bei einer geringeren Drehzahl, d. h. unmittelbar vor dem Anhalten bzw. dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl erfolgt.
• In diesem Betriebszustand, also wenn eben durch Nachlassen der Fliehkräfte ausgekuppelt wird, kann es vorkommen, daß der Motor stehenbleibt. Das ist nicht nur im Stadtverkehr unerwünscht, sondern unter Umständen auch gefährlich. Das wird verhindert durch die in F i g. 2 und 3 dargestellte fliehkraftgesteuerte Freilaufeinrichtung. Der Getriebewelle 58 ist ein Rollenkranz 59 zugeordnet, der durch eine Feder 60, die in einem verschiebbaren Zwischenstück 62 eingebaut ist, auseinandergedrückt werden, so daß sie von der Getriebewelle 58 vollständig abgehoben sind. Das Abheben der Rollen 59 von der Getriebewelle 58 bewirkt das Fliehgewicht 61, das am Drehpunkt 63 gelagert ist und über den Zapfen 64 das Zwischenstück 62 verschiebt. Diese in F i g. 3 gezeigte Darstellung entspricht der Stellung in demjenigen Betriebszustand, in dem die Einwirkung der Fliehkraft auf das Fliehgewicht 61 gegenüber der Feder 65 genügend groß ist. Der durch Fliehkraft gesteuerte Freilauf ist dann außer Funktion und behindert damit nicht den Schaltvorgang, insbesondere beim Abwärtsschalten, wenn die Getriebewelle 58 gegenüber der Motordrehzahl verlangsamt werden muß. Die Stärke der Rückzugfeder 65 ist dabei so ausgelegt, daß kurz vor dem Einwirken der Fliehgewichte 21 auf die Bremslamelle 7 der Rollenkranz 59 an der Getriebewelle 58 zur Anlage kommt. Der Freilauf sperrt dann in bekannter Weise, d. h., wenn der Motor stehenbleiben will, wird er vom Fahrzeug über den Freilauf mitgenommen. Andererseits ist durch die Freilaufeinrichtung jederzeit die Möglichkeit gegeben, daß der Motor schneller umläuft, als es der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, denn unmittelbar nach dem Aufhören der Einwirkung der Fliehgewichte 21 auf die Bremslamelle 7 wird der Rollenkranz 59 von der Getriebewelle 58 vollständig abgehoben.
• Es ist auch denkbar, die Kontakte 26, 27 wegzulassen und den Kupplungsmagnet 1 gleichzeitig mit der Getriebeschaltung 50 über das Relais 53, 54, 55 zu betätigen. Schließlich ist es auch möglich, die Wicklung der Relaisspule 53 mit der Spule des Kupplungsmagnets 1 zusammenzulegen.
• Für die in den Ansprüchen 4, 5, 6 und 10 enthaltenen Merkmale wird nur in Verbindung mit Anspruch 1 Schutz beansprucht.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Automatische Kupplung für Kraftfahrzeuge mit einer Servoeinrichtung, die aus einer mit dem Motorabtrieb drehkraftschlüssig verbundenen Steilgewindebüchse und -mutter besteht, wobei der Steilgewindebüchse zwecks Erzeugung einer die Kupplung öffnenden Axialbewegung der Gewindemutter zur Büchse hin eine elektromagnetisch betätigbare Bremsvorrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem von der Motorwelle (12a) angetriebenen Kupplungsteil (13, 14) umlaufende, radial bewegliche Fliehgewichte (21) unter entgegen der Fliehkraft gerichteter Wirkung von Federn (23) bei Stillstand des Motors an einer mit der Steilgewindebüchse (9) drehfest verbundenen Bremslamelle (7) anliegen und dadurch diese an eine mit dem Kupplungsgehäuse drehfest verbundene, axial bewegliche Scheibe (6) drücken, wobei die Kraft der Federn so ausgelegt ist, daß sich die Fliehgewichte bei überschreiten der Leerlaufdrehzahl von der Bremslamelle abheben.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kupplungsmagnet (1), der bei Erregung über einen Hebel (3) axial auf die gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehfeste, in Richtung gegen die Bremslamelle (7) axial bewegliche Scheibe (6) drückt, so daß sich diese an die Bremslamelle anlegt und diese bremsend gegen einen feststehenden Außenring (8) des Kupplungsgehäuses preßt.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (21) auf zur Kupplungsachse radial und zur Ebene der Bremslamelle (7) im spitzen Winkel gerichteten Lagerbolzen (22) drehbar und gegen die Wirkung der Federn (23) axial verschiebbar gelagert sind und die Fliehgewichte vor ihrer Bremsstellung auf den Lagerbolzen federnd einrasten, so daß die Anfangskraft der Federn teilweise aufgehoben wird.
4. 4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge der Steilgewindebüchse (9) und der Gewindemutter (11) durch Kugeln (10) miteinander verbunden sind.
5. 5. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der eigentlichen Kupplung und der Servoeinrichtung eine Dämpfungseinrichtung eingeschaltet ist.
6. 6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung (9 bis 11) auf einer Verlängerung (20) der Getriebewelle (58) gelagert ist und an der Kupplungsglocke (14) schwenkbar gelagerte Hebel (18) mit dem einen Hebelarmende an der Gewindemutter (11) und mit dem Ende des anderen Hebelarmes an der unter der Wirkung von Kupplungsfedern (17) axial verschiebbaren Druckplatte (16) angelenkt sind.
7. 7. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsmagnet (1) der Servoeinrichtung (6 bis 11) in den Stromkreislauf zwischen einer an sich bekannten elektrischen Getriebeschaltung (50) und der Stromquelle eingeschaltet ist. B.
8. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsmagnet (1) nach Schließen des Stromkreises durch einen von der Gewindebüchse (9) betätigten Kontakt (26, 27) über ein im Hauptstromkreis eingeschaltetes Relais (53, 54, 55) mit Strom versorgt wird.
9. 9. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsmagnet (1) gleichzeitig zusammen mit einem der Schaltmagnete (I, 1I, 11I, IV) der Getriebeschaltung (50) erregt wird.
10. 10. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine $iehkraftgesteuerte Freilaufeinrichtung (Rollen 59, F i g. 2 und 3) zwischen der Motorwelle (12a) und der Getriebewelle (58) eingeschaltet ist, die sich nach dem Abheben der Fliehgewichte (21) von der Bremslamelle (7) ausschaltet und unmittelbar nach dem Wirksamwerden die Fliehkraftbremse wieder einschaltet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 626 896, 663 485, 666 236, 676 082, 733 828, 882 801, 893 299, 897 364, 898 849, 945 898, 1002 990; französische Zusatzpatentschrift Nr. 3 573 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 344 879).